CDMA网络拥塞问题分析和解决方案指导书

网络拥塞分析 拥塞分析和 CDMA 网络拥塞分析和解决 方案指导书 方案指导书

中国电信集团公司
2010 年 12 月

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目录
一、 二、 概述 .................................................................................................................... 3 网络产生拥塞的原因 ........................................................................................ 3

2.1 BTS 侧...................................................................................................................... 3 2.1.1 物理信道资源不足 .................................................................................. 4 2.1.2 逻辑业务信道资源不足 .......................................................................... 4 2.1.3 基站前向功率不足 .................................................................................. 4 2.1.4 寻呼信道资源不足 .................................................................................. 5 2.1.5 接入信道资源不足 .................................................................................. 5 2.2 传输侧 ..................................................................................................................... 6 2. 3 BSC 侧 .................................................................................................................... 6 三、 拥塞的发现及预测 ............................................................................................ 6

3.1 日常监控 ................................................................................................................. 6 3.2 阶段性系统负荷分析 ............................................................................................. 7 3.2.1 现网负荷分析 .......................................................................................... 8 3.2.2 用户发展引起的负荷增长及拥塞预测 .................................................. 8 四、 拥塞解决方案 .................................................................................................... 8

4.1 WALSH 码资源不足.................................................................................................. 8 4.2 CE 资源不足 ............................................................................................................ 9 4.3 前向功率不足 ....................................................................................................... 10 4.4 寻呼信道资源不足 ............................................................................................... 10 4.5 接入信道资源不足 ............................................................................................... 11 4.6 传输链路资源不足 ............................................................................................... 12 4.7 BSC 各板件资源不足 ........................................................................................... 12 五、 突发高话务拥塞预测及解决方案 .................................................................. 12

5.1 大型集会及活动突发高话务 ............................................................................... 12 5.2 节假日期间短信突发高话务 ............................................................................... 13

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一、 概述
拥塞是所有具备承载业务功能的无线网络系统中常见的问题, 是 引起网络质量和用户感知下降的重要原因之一。 拥塞对用户感知的影 响,主要体现在:呼入呼出困难、多次拨打才可接通、有信号但是无 法起呼、容易掉话、通话质量较差等方面。当前正处在用户快速增长 的时期, 网络负荷不断增加, 如果不注意进行网络的负荷及拥塞分析, 容易发生大面积的拥塞事故。因此,必须采取措施进行拥塞的预防与 控制。 本指导书通过分析网络产生拥塞的原因, 给出了进行拥塞分析的 常用方法,并针对各种拥塞场景给出了解决思路。各省可参照进行相 关的分析及处理,预防及解决网络的拥塞问题,改善网络质量,提升 用户感知。

网络产生拥塞的 二、 网络产生拥塞的原因
CDMA 用户的一次呼叫,需要涉及 BTS 的 Walsh 码、CE、前向 功率、公共信道开销等资源;需要涉及传输链路资源;需要涉及 BSC 中信令处理板、声码器等资源。 拥塞产生的主要原因是上述资源不足,以下分别阐述。

2.1 BTS 侧
BTS 侧拥塞的原因主要包括: 物理信道资源不足、 逻辑业务信道
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资源不足、基站前向功率不足、寻呼信道资源不足、接入信道资源不 足等。

2.1.1 物理信道资源不足
物理信道资源主要取决于 CE 的数量。CE 即 Channel Element,用 于 CDMA 系统的信道调制解调。 的数量决定基站支持的并发用户 CE 数(含软切换) 。CE 在基站内的小区及载频间共享。当配置的 CE 不 足时会引起拥塞。

2.1.2 逻辑业务信道资源不足
逻辑业务信道数主要由 Walsh 码资源决定。 Walsh 码资源和 CE 资 源存在区别, CE 资源是整个基站共用,Walsh 码资源每载扇只有 64 个(RC3) ,当可用 Walsh 码数量不足时会引起拥塞。

2.1.3 基站前向功率不足
基站前向功率是有限的, 前向功率的消耗主要由固定的公共信道 消耗和基于用户数及无线环境的业务信道消耗组成。 用户数增加以及 用户渐远等因素对基站前向功率的需求增加,但是基站功率是一定 的,这就会出现通常所说的功率不够用的情况,拥塞也就在所难免。 前向准入门限设置不合理等因素也会引起基站前向功率不足的 拥塞。

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2.1.4 寻呼信道资源不足
寻呼信道用于用户寻呼、公共消息广播等。当寻呼信道负荷过高 时,会引起寻呼信道的拥塞。一般认为当寻呼信道负荷超过 70%时, 会引起寻呼信道拥塞。 在 MSC 侧可以设置短信使用业务信道传输的触发门限,字节数 小于该门限的短信会在寻呼信道下发,当该类短信较多的时候,会引 起寻呼信道的拥塞; LAC 规划不合理,如 LAC 规划过大,导致寻呼量较大;或 LAC 区边界位于高话务区域或人流量较大的交通要道,导致位置更新频 繁,同样会引起寻呼信道的拥塞; 寻呼机制配置不合理,也会引起寻呼信道的拥塞。

2.1.5 接入信道资源不足
接入信道用于用户接入或登记时的信令交互, 过多用户同时接入 或登记, 会引起接入信道的拥塞。 一般认为当接入信道负荷超过 60% 时,会引起接入信道拥塞。 REG_ZONE 边界位于高话务区域或人流量较大的交通要道,导 致位置更新频繁,会引起接入信道的拥塞。 用户登记机制设置不合理,同样会引起接入信道的拥塞。如 TOTAL ZONE 设置过小,当用户处于多个位置区的边界时,会频繁 登记,导致接入信道拥塞。

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2.2 传输侧 传输侧
传输链路包括 BTS 与 BSC 之间的 Abis 链路、BSC 与 MSC 之间 的 A2 链路及 BSC 之间的 A3 链路。传输链路带宽不足,而吞吐量过 大时,会引起传输拥塞。

2. 3 BSC 侧
BSC 的各处理板 CPU 负荷过高、声码器及 PCF 配置不足、信令 接口配置不足等,会引起 BSC 的拥塞。

三、 拥塞的发现及预测
3.1 日常监控
日常应建立有效的拥塞监控机制,通过网管指标分析、监察设备 告警及日志等手段,及时发现及预防拥塞。主要有: 通过业务信道拥塞率、Walsh 码话务量,Walsh 码拥塞次数等统 计指标来分析是否出现 Walsh 码拥塞; 通过业务信道拥塞率、CE 话务量, CE 拥塞次数等统计指标来 分析是否出现 CE 拥塞; 通过业务信道拥塞率、前向发射功率峰值负荷、前向发射功率忙 时平均负荷等统计指标以及功放过激告警等, 分析是否出现前向功率 拥塞; 通过寻呼信道负荷分析是否出现寻呼信道拥塞;

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通过接入信道负荷分析是否出现接入信道拥塞。 由 Walsh 码、CE 及前向功率不足引起的业务信道拥塞是相互关 联的,一般来说,分析步骤如下:

3.2 阶段性系统负荷分析
应建立有效的系统负荷定期分析制度,周期性地对空口资源、设 备负荷、传输链路负荷等进行分析,并结合用户发展规模预期,评估 现网容量,提前做好网络扩容准备工作。空口资源的相关分析与 3.1 节基本类似,其他如下:

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3.2.1 现网负荷分析
可以通过传输吞吐量峰值负荷及平均值负荷分析是否出现传输 链路资源不足;另外,通过 CPU 负荷、BSC 级别各板件利用率来分 析是否出现 BSC 资源不足。

3.2.2 用户发展引起的负荷增长及拥塞预测 用户发展引起的负荷增长及拥塞预测
根据近期 VLR 用户数增长趋势、市场部门放号计划及促销活动、 增长用户的地理分布,结合现网的配置容量,来预测网络负荷增长及 拥塞情况,提前做好网络扩容准备工作。

四、 拥塞解决方案
4.1 Walsh 码资源不足
在网络相对稳定时,Walsh 码资源不足不会出现在成片区域,一 般出现在部分小区。 Walsh 码资源不足需要结合区域的 Walsh 码话务量、软切换比例 及前向功率负荷等进行分析。不同场景处理方法不一样,此处列出常 见场景的处理方法。 场景 1:基站各载频及临近区域基站话务量均很高 : 解决方案:增加载频或者站点。对于基站密度较高的区域,可以 通过新建独立信源加室内分布系统的方式吸收话务, 解决网络拥塞问 题。

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场景 2:基站各载频话务量差异较大 : 解决方案: 通过基于载频话务均衡的算法进行载频间话务动态均 衡。如 MOTO 通过修改 CARRLOADMGT 参数进行载频间话务动态 均衡。 场景 3:基站各载频话务量差异不大,临近基站话务量不高 :基站各载频话务量差异不大, 解决方案:可以通过调整天线的方位角、下倾角、发射功率等方 式,收缩拥塞小区的覆盖范围,减少小区话务负荷,解决拥塞。 可以通过调整本小区及相邻小区的切换参数, 减少因软切换占用 的 Walsh 码资源,解决拥塞。 场景 4:高速数据业务占用 Walsh 码资源过多 : 解决方案:限制高速数据业务的接入,同时考虑语音业务及数据 业务之间的平衡。如 MOTO 设备可以设置语音业务 Walsh 码预留个 数,或数据业务的最高速率,来限制高速数据业务,解决拥塞。 资源不足, 场景 5:Walsh 码资源不足,但功率不受限 : 解决方案:使用 RC4 配置方式。RC4 使用场景的建议:RC3 用 于语音以及数据 FCH,RC4 用于 SCH。

4.2 CE 资源不足
场景 1:基站各载频及临近区域基站话务量均很高 : 解决方案:增加 CE 资源或者增加站点。对于基站密度较高的区 域,可以通过新建独立信源加室内分布系统的方式吸收话务,解决网 络拥塞问题。

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场景 2:本站话务量高,临近基站话务量不高 :本站话务量高, 解决方案:可以通过调整天线的方位角、下倾角、发射功率等方 式,收缩拥塞基站的覆盖范围,减少基站话务负荷,解决拥塞。 可以通过调整本基站小区及相邻小区的切换参数,减少因软切换 占用的 CE 资源,解决拥塞。

4.3 前向功率不足
场景 1:基站前向功率不足,话务量也很高 :基站前向功率不足, 解决方案:增加载频或者增加站点。对于基站密度较高的区域, 可以通过新建独立信源加室内分布系统的方式吸收话务, 解决网络拥 塞问题。 场景 2:基站各载频话务量差异较大,前向功率负荷差异也较大 :基站各载频话务量差异较大, 解决方案: 通过基于载频话务均衡的算法进行载频间话务动态均 衡。 场景 3:基站各载频话务量差异不大,临近基站话务量不高 :基站各载频话务量差异不大, 解决方案:可以通过调整天线的方位角、下倾角、发射功率等方 式,收缩拥塞小区的覆盖范围,减少小区话务负荷,解决拥塞。 可以通过调整本小区及相邻小区的切换参数, 减少因软切换占用 的前向功率资源,解决拥塞。

4.4 寻呼信道资源不足
区规划不合理引起寻呼信道拥塞 场景 1:LAC 区规划不合理引起寻呼信道拥塞 :

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解决方案:LAC 区的规划不应该过大,同时 LAC 区的边界不应 位于高话务区域或人流量大的交通要道。对于 LAC 区规划不合理引 起的寻呼信道拥塞,应重新调整 LAC 区的大小及边界,解决拥塞。 场景 2:话务量过高引起寻呼信道拥塞 : 解决方案:增加载频或者增加站点解决寻呼信道拥塞。 场景 3:寻呼机制不合理引起寻呼信道拥塞 : 解决方案:优化寻呼机制。如通过减少一次寻呼的范围,来降低 寻呼信道的负荷,同时可采用扩展 LAC 区寻呼的机制以避免寻呼成 功率下降。 场景 4:短信引起寻呼信道拥塞 : 解决方案 1:在 MSC 侧降低短信走业务信道的触发门限,减少 短信对寻呼信道的占用。 解决方案 2:如果是因为 SP 群发短信引起的寻呼信道拥塞,可 以在核心侧通过短信流量控制手段来缓解拥塞。 解决方案 3:在话务量不高的情况下可以根据实际情况增加寻呼 信道数量,但考虑增加寻呼信道到对其他资源(前向功率、Walsh 码 等)的影响,须谨慎使用。

4.5 接入信道资源不足 接入信道资源不足
场景 1:REG_ZONE 规划不合理引起接入信道拥塞 : 解决方案: REG_ZONE 的规划不应该过小, 同时 REG_ZONE 的 边界不应位于高话务区域或人流量大的交通要道。对于 REG_ZONE

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规划不合理引起的接入信道拥塞,应重新调整 REG_ZONE 的大小及 边界,解决拥塞。 场景 2:登记机制设置不合理引起接入信道拥塞 : 解决方案: 优化登记机制。 如调整 TOTAL ZONE、 ZONE TIMER, 改善多个位置区交界处频繁登记现象,解决拥塞。

4.6 传输链路资源不足
扩容增加相应资源。

4.7 BSC 各板件资源不足
场景 1:BSC 承载话务量较高 : 解决方案:对于 BSC 的帧处理板、声码器及 PCF 板件等资源板 件负荷过高,资源不足的情况,可以通过增加相应板件解决 BSC 拥 塞。 场景 2:部分参数设置不合理 : 解决方案:优化参数设置。如 REG_PRD 设置过小,当用户规模 较大时,登记次数过多引起信令处理板负荷过高及相关信令链路拥 塞。可以根据实际情况适度增大 REG_PRD。

突发高话务拥塞预测及 预测及解决方案 五、 突发高话务拥塞预测及解决方案
5.1 大型集会及活动突发高话务
通过预测区域的忙时峰值人数、忙时峰值人数中 CDMA 用户所
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占比例以及忙时 CDMA 用户人均话务量, 来预测区域的突发话务量, 并与设备当前容量进行对比,分析是否存在资源不足的情况。 与日常拥塞的解决思路不一样,可预见性的大型活动的拥塞问 题,主要通过临时增加板件、载频等方式来解决。同时,通信应急车 也是较有效的解决方案之一。

5.2 节假日期间短信突发高话务
首先要提前检查系统的负荷控制机制是否正常, 防止出现宕机风 险。如检查 MOTO 设备的 RATEOVLD 和 CAPOVLD 是否与厂商推 荐值一致。 其次,可以通过在短信中心调整短信发送机制和限制 SP 群发短 信数量,来缓解短信突发高话务引起的网络拥塞, 最后, 可以通过在 MSC 侧降低短信走业务信道的触发门限参数, 减少短信对寻呼信道的占用,避免寻呼信道拥塞。

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