GSM信道介绍

关于无线信道的作用

我们知道，每个小区都有若干载频，每个载频都有8个时隙，也就是提供8个基本的物理信道，在无线子系统中，物理信道支撑着逻辑信道，根据物理信道上传送的消息类型，物理信道映射为不同的逻辑信道。在GSM系统中，逻辑信道可分为专用信道（DCH）和通用信道（CCH）两大类，有时也可分为业务信道和控制信道两大类。
业务信道（TCH）载有编码的话音或用户数据，它有全速率业务信道（TCH/F）和半速率业务信道（TCH/H）之分，两者分别载有总速率为22.8和11.4kbit/s的信息。使用全速率信道所用时隙的一半，就可得到半速率信道。因此一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道。
频率校正信道（FCCH），携带有MS和BTS进行频率校正的信息。
控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。它主要有三种：广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。

1、频率校正信道（FCCH）
载有供移动台频率校正用的信息，通过FCCH，MS就可以定位一个小区并解调出同一小区的其它信息。通过FCCH，MS也可以知道该载频是不是BCCH载频。
2、 同步信道（SCH）
在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，该消息含移动台帧同步和基站识别的信息：基站识别码(BSIC)，它占有6个比特其中3个比特为0～7范围的PLMN色码，另3个比特为0～7 范围的基站色码(BCC)。
简化的TDMA帧号（RFN），它占有22个比特。
3、广播控制信道（BCCH）
通常，在每个基站收发信台中总有一个收发信机含有这个信道，以向移动台广播系统消息，这些系统消息使得MS可以在空闲模式下有效工作。
4、 寻呼信道（PCH）
这是一个下行信道，用于寻呼被叫的移动台，当网络想与某一MS建立通信时，它会根据MS当前所登记的LAC向该LAC区域内所有小区通过PCH信道发寻呼消息，标示为TMSI或IMSI。
5、准予接入信道（AGCH）
这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网请求作出应答，即分配一个SDCCH或直接分配一个TCH。
6、 随机接入信道（RACH）
上行信道，用于移动台随机提出入网申请，请求分配一个SDCCH，请求包括3bit的建立原因（呼叫请求、寻呼响应、位置更新请求以及短消息请求等）和5bit的参考随机数供MS区别属于自己的接入允许消息。
7、 独立专用控制信道（SDCCH）
是双向专用信道，传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、鉴权消息、加密命令、信道分配消息、以及各种附加业务等。可分为独立专用控制信道（SD/8）与CCCH相组合的专用控制信道（SD/4）。
8、 慢速随路控制信道（SACCH）
与业务信道或SDCCH联用，在传送用户信息期间带传某些特定信息，上行链路主要传递无线测量报告，下行链路主要传递部分系统消息。这些消息包括通信质量、LAI、CELL ID、邻区BCCH信号强度、NCC限制、小区选项、TA、功率控制级别等。
9、快速随路控制信道（FACCH）
与TCH联用，用于在传输过程中给系统提供比慢速随路控制信道（SACCH）速度和及时性高得多的信令信息。通过从业务信道借取帧来实现接续，传送如“越区切换”等指令信息。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种偷帧中断不会被用户察觉。除了上述三类控制信道外，还有一种小区广播控制信道（CBCH），它用于下行线，载有短消息业务小区广播（SMSCB）信息，使用像SDCCH相同的物理信道。

GSM的信道类型：
         一、业务信道（TCH）：承载话音或用户数据，全速率业务信道（TCH/F）载有总速率为22.8kbit/s的信息。
              TCH信道上提供以下信道：1、全速率话音业务信道（TCH/F9.6）；2、9.6kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F9.6）；3、4.8kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F4.8）；4，小于等于2.4kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F2.4）。
         二、控制信道：主要携信令或同步数据。
               1、广播信道（BCH）用于向MS广播各类信息。可分为
                         a、FCCH：频率校正信道，用于MS频率校正；
                         b、SCH：同步信道：用于MS的帧同步和BS的识别；
                         c、BCCH广播控制信道：用于发送小区信息；
               2、公共控制信道（CCCH）：主要携带接入管理功能所需的信令信息，也可用来携带其它信令，CCCH由网络中各MS共同使用，有三种类型：
                         a、PCH：寻呼信道，用于BTS寻呼MS；
                         b、RACH：随机接入信道，用于MS随机接入网络上行信道;
                         c、AGGH准予接入信道，用于给成功接入的接续分配专用控制信道。
               3、专用控制信道：是点对点的双向控制信道。根据通信控制过程的需要，将DCCH分配给MS使之BTS进行点对点信令传输，可分为：
                         a、SDCCH/8：独立专用控制信道；
                         b、SACCH/C8：与SDCCH/8随路的慢速随路控制信道；
                         c、SACCH/TF：与TCH/F随路的慢速随路控制信道;
                         d、FACCH/F：全速率快速随路控制信道；
                         e、SDCCH/4：与SDCCH/CCCH结合使用的独立专用控制信道;
                         f、SACCH/C4：与SDCCH/4随路的慢速随路控制信道。
              三、信道组合：根据通信的需要，实际使用时总是将不同类型的逻辑作道映射到同一物理信道上，称为信道组合。允许的信道类型有：
                        a、TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF；
                        b、FCCH+SCH+BCCH+CCCH；
                        c、FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4；
                        d、BCCH+CCCH

根据GSM规范要求，并在实际应用中，总是将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上，称为信道组合，一般常用的10种无线信道组合如下：

    1）FCCH+SCH+BCCH+CCCH

    2）FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4(0..3)+SACCH/C4(0..3)

    3）BCCH+CCCH

    4）SDCCH/8(0..7)+SACCH/C8(0..7)

    5）PBCCH+PCCCH+PDTCH/F+PACCH/F+PTCCH/F

    6）PCCCH+PDTCH/F+PACCH/F+PTCCH/F

    7）TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF

    8）TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH+TCH/H

    9）TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH+PDTCH/H+PACCH/H

    10）PDTCH/F+PACCH/F+PTCCH/F

   传统的空口信道分配方法是固定的，空口的某个物理时隙和上述的逻辑信道组合一一对应，一旦设定，在业务运行过程中无法改变，话音业务占用TCH信道，分组业务占用PDTCH信道。当分组业务流量较大时，预先通过OMCR后台设置的PDTCH信道数量将可能不足，但当没有分组业务请求时，PDTCH信道将空闲在那里，造成无线资源浪费。所以，伴随着越来越多的分组业务的应用，由于分组业务请求和带宽需求的随机性，传统的固定的无线信道分配已经不能满足需求，此时动态无线业务信道分配应运而生。动态无线业务信道分配可以实现空中接口业务信道的动态配置，如上述10种无线信道组合，前6种信道属于公共控制信道，可通过OMCR配置。后4种业务信道则可根据当前小区内的业务请求情况进行动态配置，动态无线信道分配的由此而来。

    动态无线信道分配的目的是使无线信道资源得到最大化的利用，否则由于每种信道都与业务相关，那么当不存在这种业务时，其他业务便不能使用该信道，造成资源的浪费。

    动态无线信道分配算法的基本思路是按需分配，OMCR进行无线信道配置时，所有业务信道都配置成动态TCH/F，如果开通了EMLPP功能，则可以配置部分信道为静态TCH/F。但这种分配算法设定两个原则：话音业务优先和为话音业务设定保留阀值。

GSM移动通信信中道模型中的重要参数

（1）路径损耗：
   路径损耗主要由三部分组成：空间损耗、穿透和绕过物质时产生的损耗以及多径效应。自由空间传播损耗L是传播损耗中最基本的损耗。多径效应是由信号在物体上或物体表面发生反射、绕射和散射引起的。在考察多径效应时需要考虑的一个重要因素是环境障碍引起的损耗，这里指的障碍包括地板、墙、建筑物和窗户等。损耗的大小在很大程度上由障碍物的物理特性决定。
（2）多径时延扩展στ<—>相关带宽Bc，描述信道的时间扩散特性。最大时延扩展Tm，Tm=1/Bc。 （3）多普勒扩展BD<—>相关时间 Tc，描述信道的时变特性。最大多普勒频移fm ，Fm=1/Tc 。
（4）衰落特性：
(a)平坦衰落
这种情况，时域上信道的波形比信号的波形窄，频域上信道波形比信号波形宽。所以，接收信号幅度增益发生改变（引起深度衰落），而频谱依然保持。条件：信号带宽<信道相关带宽 或 时延扩展<信号的符号周期即Bs<<Bc,  Ts>>στ。
(b)频率选择性衰落
由于信道对传输信号的时间散布，而引起的符号间干扰（ISI）.频选衰落是由接近或超过传输信号周期的多径时延引起的。条件：信号带宽>信道相关带宽 或 时延扩展>信号的符号周期即Bs>Bc,  Ts<στ。
(c) 快衰落
信道的脉冲响应在信号的符号周期内变化。由于多普勒扩展引起的频率分散（时间选择性衰落）导致信号的畸变。条件：相关时间<符号周期，信道变化率快于基带信号变化率即Tc<Ts,  BD>Bs
快衰落只涉及信道由运动产生的变化率，它既可以发生在平坦性衰落信道中，也可发展到频率选择性衰落中。
(d)慢衰落
信道脉冲响应以低于传输的基带信号的变化而变化。信道被假定成在一个或几个带宽倒数的间隔上静止。条件：相关时间>符号周期，信道变化率慢于基带信号变化率。
(5) 同信道和相邻信道干扰
蜂窝干扰最通常的种类有同信道干扰和相邻信道干扰。同信道干扰是由使用同一频率的非相邻蜂窝的发射引起的。这种干扰在接近蜂窝边界时最明显，此时与使用相同频率的邻近蜂窝的物理分隔处于最低程度。相邻信道干扰是由使用相邻频率的邻近蜂窝对用户信道的漏泄而造成的。在相邻信道，用户在极靠近电话用户接收机处工作时，或者用户信号大大弱于相邻信道用户的信号时会发生这种情况。载干比是通话质量的重要标志，对用户而言，较高的C／I比就是较低的干扰、更少的掉话以及改善整个系统的音频质量；对经营商而言，较高的C／I比可以使信号距离延伸以及采用更为紧密的频率复用方式，因此增加了的容量。

GSM的TCH拥塞率高的分析处理

第一章：前言：
我们在谈到网络拥塞时，常常是指信令信道拥塞以及话务信道拥塞。其中话务信道拥塞也就是我们常说的TCH信道拥塞，发生在用户在申请网络服务信令交互之后，一般进行用户的真正话音要由TCH信道承载，TCH信道的分配也称指配过程。出现TCH信道拥塞是说：在指配过程中，如果网络没有可用的TCH信道来分给手机，则系统计一次TCH分配失败。在本文中，笔者主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。
第二章：信令流程
3）        TCH分配拥塞信令流程分析说明
在SDCCH信令接续完成后，系统将向手机分配陆地电路和TCH信道。手机先向系统发SETUP消息，其中包含被叫号码即Bnumber和所需业务等。MSC收到SETUP消息后，要通过VLR发送出局呼叫消息（Send_Info_For_O/C_Call）,VLR在收到该消息后，将根据其从HLR获得的此主叫用户的信息，来分析被叫的号码即HLR－Inquire（实际是依据B的号码分类向B归属的HLR查询B的信息）和主叫用户本身的能力（根据主叫用户被允许的业务种类，查看A用户是否支持本次呼叫，检查系统是否能接纳这此呼叫。若某些要求不能满足，系统则向主叫用户发出释放完成消息（ReleaseComplete），此次呼叫建立就失败了；经过查询后，如果对B用户的HLR－Inquire成功，且A用户具有此次呼叫的权限，VLR则向MSC发完成呼叫能力查询消息（Complete Call）。当MSC收到这个消息后，则向MS发出呼叫继续消息（CallProceeding），表示主叫用户的呼叫请求已经通过了检查，呼叫处理正在进行当中。此后MSC将根据用户的业务请求，向BSC的SSM发出指配请求消息（Assignment Request），给用户的此次呼叫分配TCH话音信道。此消息中指明了所请求信道的类型等内容。SSM收到Assignment Request后触发统计ma_req_from_msc。
BSC的SSM在收到MSC的TCH信道请求后，通过BTS的RRSM向BTS的CRM申请TCH信道分配。如果有可用的TCH信道资源的话，CRM会通知RRSM消息assignment channel assigned，RRSM收到后触发统计alloc_tch。RRSM再向BTS的Layer1发出激活TCH信道消息（Channel Activation for TCH）。如果CRM没有可用的TCH信道，则CRM触发统计alloc_tch_fail，并通知RRSM消息resource notavailable，此时RRSM触发统计ma_cmd_to_ms_blkd，再由RRSM向MSC返回分配失败的消息（AssignmentFailure）。如果系统允许排队的话，则CRM通知RRSM消息forcequeue，RRSM在启动T11的同时，向MSC发出排队指示的消息（QueuingIndication），如T11超时，则RRSM向MSC发出清除请求（Clear Request消息）。
在RRSM收到Layer1回送的信道激活响应（Channel Activation ACK）的消息后，就在SDCCH信道上通过指配消息（Assignment Command）通知手机分给其的TCH的情况，这个消息中包含：TCH信道类别（话音/数据的指示），信道的速率和类别、话音解码算法、透明传输指示、分配优先级以及CIC电路识别码。在发送指配消息的同时，RRSM启动T10。
MS收到系统发来的Assignment Command消息后，将就从SDCCH信道调整到所分的TCH信道上，再通过与TCH随路的FACCH信道向系统发出SABM消息，BTS的Layer1在收到该消息后，会向RRSM发ESTABLISH INDICATION（建立指示消息），同时Layer1向手机回UA的证实消息。
MS收到UA后，通过FACCH向系统发出分配完成消息（Assignment Complete），如果因为其他原因导致手机不能占用TCH信道，手机就向系统发出指配失败消息（Assignment Complete）。如果在T10规定的时间内手机没有回送Assignment Complete消息，则系统将该TCH信道释放掉。
在手机成功占上TCH后，BSS将启动SDCCH的释放进程。BTS发出无线信道释放（RF ChannelRelease）消息，要求将以前占用的SDCCH信令信道资源释放掉，当BTS完成了信令信道的释放后，将发给BSC一条信道释放完成（RFChannel Release ACK）消息，BSC收到此消息后就认为该信道已返回到空闲状态下，该资源可以用于分配给新的信道请求。
第三章：TCH拥塞率计算公式
1）        含切换的TCH拥塞率公式
TCH拥塞率（含切换）（2002 中国移动集团公司公式）
=忙时话音信道溢出总次数（含切换）×100 / 忙时话音信道试呼总次数（含切换）(％)
＝alloc_tch_fail×100 / alloc_tch+alloc_tch_fail(％)
2）        不含切换的TCH拥塞率公式
TCH拥塞率（不含切换）（2002 中国移动集团公司公式）
=忙时话音信道溢出总次数（不含切换）×100 / 忙时话音信道试呼总次数（不含切换）(％)
＝ma_cmd_to_ms_blkd×100 / ma_req_from_msc(％)
第四章：可能导致TCH拥塞率高的原因及其解决方法
当基站的TCH拥塞率指标出现拥塞后（拥塞率关注的程度要视网络性能发展的阶段而定），通常优化人员要提取与TCH信道分配过程有关的性能统计，并结合基站的配置参数、现场测试文件或OMC的Call Trace文件等，对基站拥塞的原因进行分析定位，并采取有效的解决方法予以处理。
一、        出现突发性话务量增加而且产生话务量时间相对集中
基站出现突发话务量一