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LTE几个重要“历史问题”的讨论——寻呼及TAU篇
nail3
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发表于 2017-09-05 21:19:14  只看楼主 

继续来讨论在实际的LTE现场工作中所遇到的基础、重要以及有争议的问题。 本贴是寻呼和TAU篇。


之前的讨论话题见帖子:

http://www.mscbsc.com/bbs/viewthread.php?tid=680623&extra=page%3D1

是关于空闲态的小区搜索和小区重选的问题集。




问题1、连接态的时候,UE和eNB之间存在RRC连接,更进一步还包含SRB1、SRB2以及业务承载DRB,eNB和MME是明确知道所管理的小区下面有哪些UE存在信令和业务连接,如果有消息或数据需要发给手机的话,可以直接通过上述承载发送给UE就可以了,那为什么在连接态的时候,UE还可以或者说还需要接收网络的寻呼?



本帖中的所有问题汇总:

问题1、连接态的时候,UE和eNB之间存在RRC连接,更进一步还包含SRB1、SRB2以及业务承载DRB,eNB和MME是明确知道所管理的小区下面有哪些UE存在信令和业务连接,如果有消息或数据需要发给手机的话,可以直接通过上述承载发送给UE就可以了,那为什么在连接态的时候,UE还可以或者说还需要接收网络的寻呼?

问题2、LTE中的寻呼容量是如何计算的?为什么在LTE网络规划中,对于寻呼容量并不是非常关注?

[[i] 本帖最后由 nail3 于 2017-9-7 21:14 编辑 [/i]]
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    发表于 2017-09-06 10:30:21 
    技术问题,回答得专家指数,快速升级
    你没有考虑资源的问题,如果每个UE都分配信道或者其他资源的话 那还建个毛的通信,网络能接纳多少用户

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    发表于 2017-09-07 11:03:16  只看楼主 
    问题1的讨论:
    原问题:连接态的时候,UE和eNB之间存在RRC连接,更进一步还包含SRB1、SRB2以及业务承载DRB,eNB和MME是明确知道所管理的小区下面有哪些UE存在信令和业务连接,如果有消息或数据需要发给手机的话,可以直接通过上述承载发送给UE就可以了,那为什么在连接态的时候,UE还可以或者说还需要接收网络的寻呼?



    分析:
    首先我们应该明确传统的寻呼功能主要是空闲态时手机接收语音呼叫、短信等推送,以及接收数据业务推送等,所以4G网络中的UE接收寻呼主要也是基于此目的。这样此类寻呼的发生满足两个条件:
    1、手机处于空闲态(RRC-IDLE,或ECM-IDLE),而且是EMM-Registered状态,就是说,手机也是注册状态。
    2、手机收到了业务推送,比如语音、数据等


    那有人会问了,连接态时数据也语音被叫或推送需要寻呼吗?当然,不需要,因为,如果是语音的话,比如VoLTE来话,则通过相应的承载(如QCI=5)直接向UE发送Invite命令就可以了;如果是CSFB语音来话,则由MME向UE通过SRB2发送CS service notification命令,告诉UE有CS电话,则手机发起ESR进行fall back和呼叫等。


    上述寻呼实际上可以看成是EMM,即EPS的mobility management,属于NAS层之上的移动性管理,寻呼是属于专用的寻呼,一个寻呼信息最终给某一个终端。所以会通过用户的S-TMSI来区分用户。


    而LTE中存在另一种寻呼,属于接入侧的寻呼,或者说仅仅是E-UTRAN内的寻呼,比如说,在业务当中,发生了系统消息的改变,比如无线信道的公共配置的改变,SRB、DRB等,各种定时器、物理信道参数被修改等,而这些需要通过系统消息来通知UE的,还有一些类似于在网络中发出的紧急情况下的公共的告警信息,比如地震、海啸告警等。这些消息也需要通过寻呼来告诉UE。这一类寻呼的特点是:


    1、是公共的通知或广播消息,目标是小区下或网络下的所有的用户,没有采用用户的TMSI来确定;
    2、由于是针对于所有的用户,无论是空闲态和连接态的用户都可以接收这类寻呼,所以不管是空闲态和连接态都是采用统一的寻呼策略通知UE。


    总之,连接态的UE接收的寻呼是因为系统消息改变、地震海啸告警灯特殊原因而造成的寻呼的方式。
    如果有其他情况,请大家补充和修正。



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    发表于 2017-09-07 21:11:16  只看楼主 
    问题2、LTE中的寻呼容量是如何计算的?为什么在LTE网络规划中,对于寻呼容量并不是非常关注?

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    发表于 2017-09-09 10:29:15  只看楼主 
    问题2的讨论
    问题2、LTE中的寻呼容量是如何计算的?为什么在LTE网络规划中,对于寻呼容量并不是非常关注?




    要分析这个问题,我们来先看看几个寻呼的参数:
    T,寻呼周期,参数名叫default Paing cycle。T是eNB对于小区下面的所有UE配置的参数,表示对于某一个UE而言,最少多少个无线帧就可能有一个寻呼消息,是UE的寻呼参数。
    T的取值为32,64,128,256,最小是32,也就是说每个32个无线帧(320ms)采用可能收到某个用户的寻呼。但是不代表在这320ms内没有其他UE的寻呼。


    nB,表示在上述UE寻呼周期的T时间范围内,小区的无线资源上能提供多少个下行子帧用来发射寻呼。取值为:4T,2T,T,T/2,T/4,T/8,T/16,T/32,最大是4T,最小是T/32,也就是说,nB的值肯定是>=1的,也就是说,在UE的任何一个寻呼周期内,至少有一个下行子帧用来进行寻呼的。所以nB是反映小区的寻呼资源多少的。也就是说,寻呼容量只需要计算nB就可以了。换句话说,nB的系数,4,2,1,1/2...,就是寻呼容量的直接表现。


    另外,协议规定,一个下行子帧如果可以下发寻呼的话,最多可以容纳16个用户的寻呼,这16个paing message按顺序在一个寻呼数据块中排列,按不同用户的S-TMSI来识别。


    需要说明的是,T是一个用户的最小的寻呼周期,但并不是UE在每一个T中都会出现一个自己的寻呼。


    这样一来,LTE的寻呼容量就可以计算来了:


    nB的系数是每一个无线帧内的寻呼子帧的数量,比如nB=2T,表示每一个无线帧系统分配2个子帧作为寻呼资源,而每一个子帧最多有16个寻呼消息,则每秒钟的寻呼数量是:


    2*16*100=3200次/秒


    最大的寻呼数量和最小的寻呼数量分别是:6400次/秒,和50次/秒。




    我们再回到后面的问题,
    由于LTE网络寻呼容量最大可达到,6400次/秒=2304万次/小时


    这个容量相对于2/3G网络是很大的,加上,用户寻呼周期T的设置,所以LTE网络中一般不会受限于寻呼容量。



    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-9 21:01 编辑 ]

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    发表于 2017-09-11 13:43:52  只看楼主 
    问题3. LTE网络中引入的TAC来替代2/3G时代的LAC,但同时又引入了TA List作为寻呼和位置更新的位置范围,那么,为什么要引入TA List?

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    发表于 2017-09-12 22:38:57  只看楼主 
    问题3的讨论:
    问题3、LTE网络中引入的TAC来替代2/3G时代的LAC,但同时又引入了TA List作为寻呼和位置更新的位置范围,那么,为什么要引入TA List?


    LTE中的TAC跟2/3G中的LAC的概念基本相同,在不考虑TA List的情况下,TAC就是位置区更新(TAU)和寻呼的基本区域。但LTE中同时又引入了TA List (或者叫TAC List)的概念,是TAC的一个组合,每一个TA List包含1个或多个TAC,LTE网络中的UE的基于位置变化的位置更新就基于TA List而触发的,寻呼也是针对于UE所在的TA List而进行的。
    但从上面的概念来看,TA List无非就是扩大了的TAC,有什么价值呢?
    实际上,TA List和以前的LAC区是两个不同的概念。虽然在进行网络规划的时候,也是需要对网络进行TAC的规划,也需要对TA List进行规划,但TA List的概念却是在用户业务或移动当中动态变化的,并且是由MME来进行动态的分配的。
    每个小区指定属于某个TAC,但是某个TAC可以属于不同的TA List,当UE处于某个TAC的时候,它可能被分配在TA List1中,也可能被分配到TA List2中等等。
    那么MME会根据什么来对一个UE分配不同的TA List呢?
    最典型的就是通过动态的TA List的分配对用户的TAU的群体的行为进行控制。比如说,当某个高铁几百个用户同时进入到一个新的TAC,那么这些UE可能会在很短的时间内同时发起TAU,所在小区的网络负荷会很大。那么MME检测到这种变化,当这些UE从TAC1全部进入到TAC2的时候,其中一部分用户之前被分配了包含TAC1和TAC2的TA List1中,这部分用户不需要进行TAU,而另一部分用户,被分配了只包含TAC1的TA List2中,这样这一部分用户进入到TAC2的时候就需要进行TAU。所以,通过TA List的动态分配使得网络负荷得到了平衡。
    这就是TA List的作用的典型场景。


    不知道还有没有其他的用途,欢迎补充!

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    发表于 2017-09-13 13:45:08  只看楼主 
    问题4、LTE路测过程中,终端的信令显示其会不时地收到多个Paging message,那么这些寻呼信息是否都是本终端所需要的?

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    发表于 2017-09-13 13:47:37  只看楼主 
    问题5、LTE的小区如何对所有需要下发的寻呼消息在寻呼时机内进行均匀分配的?

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    发表于 2017-09-20 22:13:51  只看楼主 
    继续来讨论问题4.问题4、LTE路测过程中,终端的信令显示其会不时地收到多个Paging message,那么这些寻呼信息是否都是本终端所需要的?


    分析:
    之前的讨论中提到过,LTE中的寻呼包含普通的情况下的寻呼功能,即在空闲态的时候作为被叫以及数据推送的对象需要在所谓的寻呼帧和寻呼子帧中接收寻呼,此时 ,手机并不知道在这样的确定的时机是否一定有自己的寻呼,所以,每隔一个寻呼周期就激活Paging message的接收机制。


    另外,根据pf和po的计算结果,根据UE的IMSI号的取值进行计算之后,必然有很多的UE得到的UE_ID是一样的,也就是说,在同一个PF和PO内可能有多个UE的寻呼在这个时间同时下发,在同一个寻呼消息块中,最大支持16个UE。所以即使某个手机在这个PO中没有自己的寻呼,它也能接收到这个寻呼块,再通过其中所携带的S-TMSI来比对是不是自己所需要的。


    另外,在连接态的时候,也需要接收可能的系统消息改变以及CWTS等告警消息等,所以也在相应的时机接收到寻呼,也会接收到其他用户的一般的寻呼。


    总之,无论在空闲态和连接态,手机会在根据IMSI计算的UE-ID以及寻呼周期所确定的寻呼子帧和寻呼帧上用P-RNTI盲检PDCCH,如果发现则去接收一下Paging message,满足这个条件的可能包含本终端,但也包括其他满足同样条件的终端,因此,手机会时不时地接收寻呼消息,包含很多其他终端的寻呼消息。


    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-21 09:03 编辑 ]

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    发表于 2017-09-21 08:32:57  QQ
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    发表于 2017-09-21 09:06:14  只看楼主 
    楼上的终于把帖子顶成热帖了

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    发表于 2017-09-25 22:41:45  只看楼主 

    讨论问题5:

    问题5、LTE的小区如何对所有需要下发的寻呼消息在寻呼时机内进行均匀分配的?


    简单地说,LTE网络采用两个公式来分配寻呼资源以及将所有的UE平均分配在所有的寻呼帧和寻呼子帧内。


    参数方面,最重要的是nB这个参数,前面已经讨论过了,nB的系数直接反映了每个无线帧内有多少个子帧用于寻呼。根据规范的定义nB取值可以大于T,又可以小于T(T是UE的寻呼周期),如果小于T(此时用另一个参数N来代替,N=nB,但当nB>=T时,N=T),比如nB=(1/4)T,表示4个帧才可能有一个帧内的某个子帧有寻呼,其他帧和其他子帧不能有;如果nB=2T,则只表示每个帧内就有寻呼(实际上每个帧内有2个子帧的寻呼资源,但在计算寻呼帧时并不关注)。


    总之,在计算UE寻呼在哪些帧内可能出现以及哪些无线帧中有寻呼的时候,采用了下列公式:

    SFNmodT=(T/N)×(UE_IDmodN)

    虽然公式是直接计算某个UE_ID(由IMSI计算得来)的用户所在的寻呼帧,但也能反映将不同的UE_ID号的用户进行的平均分离。


    式中,UE_IDmodN表示将不同的UE_ID(由IMSI分类得来)的用户按统计意义分成N份(0,1,2,3,,,N),进行平均分配。T/N则是把上述的所有用户的寻呼消息再按T/N在一个寻呼周期T内进行分配,得到0,T/N,2T/N,,,T。


    而SFNmodT则是表示每隔T重复这样的分配。


    当nB>T的时候,则是表明每个无线帧中都有至少一个子帧作为寻呼资源,最多是4个,如果nB<1T,则取值为T。所以用N这个新参数Ns来表示。


    而计算某个UE的寻呼可能存在最大的N=4的哪个子帧,要用下列公式表示:



    is=向下取整(UE_ID/N )mod Ns (这个公式不能写完整,论坛老是认为在攻击,无法提交


    公式中 (UE_ID/N) mod Ns表示将用不同的UE_ID标识的用户平均分配到Ns个资源(子帧)中。



    总之,不难发现,不管是寻呼帧的资源分配(PF)还是子帧的资源分配(PO),系统都是根据小区下面的用户不同的IMSI以及UE_ID将用户进行分组,有效地将用户寻呼消息进行均分,达到避免寻呼负荷不均衡和极端情况下的寻呼信令拥塞的情况。



    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-25 22:56 编辑 ]

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    发表于 2017-09-25 22:49:20  只看楼主 
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    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-25 22:58 编辑 ]

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    发表于 2017-11-21 13:01:43 
    多谢楼主分享解答。

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