課程名稱移動通信原理實驗序號實驗六實驗名稱網絡優(yōu)化與基站RACH接入控制實驗實驗地點B702實驗學時2實驗類型驗證性指導教師實驗員一、實驗目的1．了解GSM移動系統中基站的RACH信道控制工作原理；二、預備知識1．GSM移動系統中基站的功能；2．GSM移動系統物理信道和邏輯信道；3．GSM移動系統的幀結構；三、實驗儀器1．移動交換機一臺；2．移動基站二臺；3．移動終端實驗箱多臺；4．臺式計算機一臺；四、原理（一）、GSM規(guī)范中關于無線分級接入參數的定義無線參數名：接入等級控制，原名：cell_bar_access_class。在某些特殊的情況下，運營商希望在某些特殊區(qū)域中禁止全部或部分移動臺發(fā)出接入請求或尋呼響應請求。例如，在某些地區(qū)出現緊急狀態(tài)或某個GSM公用陸地移動網發(fā)生嚴重故障等等。因此，GSM規(guī)范（02.11）規(guī)定一般給每一個GSM用戶（一般用戶）分配一個接入等級。接入等級分為等級0至等級9等十種，它們儲存于移動用戶的SIM卡中。對于一些特殊用戶GSM規(guī)范保留有5個特殊的接入等級，即等級11至等級15。這些等級通常具有較高的接入優(yōu)先級。特殊用戶同時可以擁有一個或多個接入等級（11～15之間），它們的接入等級同樣儲存于用戶的SIM卡中。接入等級的分配如下：等級0～9，普通用戶；等級11，用于PLMN的管理等；等級12，安全部門應用；等級13，公用事業(yè)部門（如水、煤氣等）；等級14，緊急業(yè)務；等級15，PLMN職員。接入等級為0～9的用戶，其接入權力同時適用于歸屬的PLMN和拜訪的PLMN；接入等級為11和15的用戶，其接入權力僅適用于歸屬的PLMN；接入等級為12、13、14的用戶，其接入權力適用于歸屬PLMN所屬的國家區(qū)域內。接入等級為11～15的用戶比接入等級為0～9的用戶具有較高的接入優(yōu)先級，但在接入等級0～9之間以及在接入等級11～15之間，接入等級數值的大小并不表示接入優(yōu)先級的高低。接入等級控制參數包含于信息單元“RACH控制參數”之中，在每個小區(qū)廣播的系統消息中周期發(fā)送。設置及影響：C0～C15（不包括C10）可以由網絡操作員設定，一般情況下這些比特應被設置成1。合理地設置這些比特對網絡的優(yōu)化具有很大的影響，主要表現在下列方面：(1)在基站的安裝、開通過程中或在對某些小區(qū)的維護測試過程中，操作員可以將C0～C9設置為0，以強行禁止普通用戶的接入從而減小對安裝工作或維護工作的不必要影響。(2)在一些業(yè)務量很高的小區(qū)，忙時會出現擁塞現象，表現為RACH沖突次數較高、AGCH流量過載、Abis接口流量過載等等。在GSM規(guī)范中，有許多方式處理過載與擁塞現象，但大多數方式會影響設備資源的利用率。網絡操作員可以采用設置適當的接入控制參數（C0～C15）來控制小區(qū)內的業(yè)務量。例如當小區(qū)出現業(yè)務量過載或擁塞時，設置某些Ci為0，強制這些接入等級的移動臺不可以接入本小區(qū)（Ci的改變對正在通信過程中的移動臺沒有影響），從而減少小區(qū)內的業(yè)務量。上述方式的缺點在于使某些移動臺得到“不公平”的待遇，為解決這一問題，可以周期地改變小區(qū)中C0～C9的數值，如以5s為間隔，交替允許接入等級為奇數和偶數的移動臺接入。（二）如何實現無線分級接入1.在HLR中定義用戶優(yōu)先級別，MSC分析用戶屬性，并傳送給BSC，由BSC按用戶屬性分配無線信道，實現無線分級接入。GSM規(guī)范中定義了用戶細分，在網絡中實現無線分級接入需要涉及到HLR、MSC、BSC等相關網元設備，首先在HLR上對不同類型的用戶定義不同的優(yōu)先級別、用戶屬性，其次要求MSC具有分析用戶屬性的能力，再次BSC支持基于MSC分析的結果分配無線信道，從而實現無線分級接入。MSC根據用戶定義的屬性分析用戶接入的優(yōu)先級，并通過A接口（MSC與BSC間的接口，為公共接口）將優(yōu)先級信息傳送給BSC，實現無線的聯動。NOKIA系統中，MSC在A接口上輸出以下信息供BSC進行信道分配管理和排隊管理對于目前現網中多家設備廠商共存的現象，實現按照用戶屬性的無線分級接入，需要在HLR中可以對用戶分類，MSC和BSC上支持GSM規(guī)范中的用戶無線接入優(yōu)先級分析。該功能目前只支持電路型呼叫，在語音業(yè)務上實現用戶屬性細分，為高端用戶提供更優(yōu)質的服務。移動GSM用戶細分案例：(1)全球通高端用戶。設置為最高優(yōu)先級別，具有強占或釋放低優(yōu)先級別用戶呼叫的功能，不可能被別的用戶強占，同時具有最高排隊優(yōu)先級別；設置為：PCI＝1，PVI＝0，優(yōu)先級priority=11–14。(2)全球通一般用戶。設置為中間優(yōu)先級別，具有強占功能，但不具備釋放低優(yōu)先級別用戶呼叫的功能，有可能被全球通高端用戶強占或被拆線，具有中間排隊優(yōu)先級別；設置為：PCI＝1，PVI＝1，優(yōu)先級priority=2–9。(3)神州行用戶。設置為最低優(yōu)先級別，不具有優(yōu)先功能，有可能被全球通用戶強占或被拆線，具有最低排隊優(yōu)先級別；設置為：PCI＝0，PVI＝1，優(yōu)先級priority=1。2.在HLR中定義用戶優(yōu)先級別，在BSC側開啟Tch_Flow_Control功能，在高話務情況下，MSC做擁塞指示，BSC阻塞低級別的用戶接入申請，實現無線分級接入。無線側Tch_Flow_Control的定義：高話務情況下，MSC會發(fā)出一個負荷過載的進程指示，隨后BTS內的CRM子系統（CellResourceManagement）會觸發(fā)計數器flow_control_t1，該計數器同flow_control_t2聯合使用來控制無線側不同用戶的接入級別被禁止接入或被允許接入，達到話務流量控制的目的，實現無線分級接入。當MSC發(fā)出負荷過載指示后，Tch_Flow_Control進程開始啟動，置于BTS內的CRM子系統開始禁止0～9級普通接入級別中的一個接入級別，同時CRM啟動兩個計數器：flow_control_t1和flow_control_t2，當flow_control_t1計數時，CRM忽略其他所有擁塞指示信息，當flow_control_t1計數器到達最大值，flow_control_t2還在計數時，此時又接收到了一條擁塞指示信息，則另一個0～9級的普通接入級別將被禁止接入，同時，兩個計數器被清空，重新計數。如果不停地收到新的擁塞指示信息，CRM將逐個把0～9級普通介入級別全部禁止掉。相反，如果計數器flow_control_t2到達最大值，并且沒有收到新的擁塞指示信息，則CRM允許接入一個之前被禁止的0～9級普通接入級別中的一個接入級別，這時，flow_control_t2計數器被重置，flow_control_t1仍繼續(xù)計數。這樣，只要沒收到新的擁塞指示信息，CRM將逐個允許接入之前被禁止掉的接入級別。（三）從主叫和被叫的角度實現無線分級接入為保證高端用戶為主叫時的感受，實施端到端的優(yōu)先權保證，不管被叫用戶是不是高端用戶。高端用戶和低端用戶在IMSI和MSISDN上沒有規(guī)律可循，這時需要MSC進行用戶屬性策略的分析，把主叫號碼放在CallingPartyCategory，把被叫號碼放在CalledPartyCategory里。MOC（主叫）時分析CallingPartyCategory，在MTC（被叫）時分析CalledPartyCategory和CallingPartyCategory。高端用戶主叫時，實施端到端的優(yōu)先權保證，不管被叫用戶是不是高端用戶；低端用戶為主叫則不能實現高優(yōu)先權，高端用戶在被叫側保證用戶享有的優(yōu)先權；移動用戶和PSTN互相撥叫時，各類用戶保證享有各自的優(yōu)先權，不管在被叫還是主叫。在切換時，各類用戶保持各類的優(yōu)先權。五、實驗數據分析從HLR管理界面得出，11、16號移動臺處于空閑狀態(tài)在“RACH接入控制參數”框中,對用戶為5的等級設置接入控制參數為0，禁止接入電話。在16號移動臺進行主叫呼叫，可以觀察到，該基站對該移動臺的主叫呼叫不響應，顯示被較忙，但該移動臺的