缩短接续时延、减少无线信道分配

【摘 要】通过改变MSC/VLR的调度策略，创新性的将移动台位置更新流程及寻呼接续业务流程有机结合，有效利用位置更新请求中上报的CGI消息及建立起来的信令链路通道，减少寻呼、鉴权、加密等相关信令流程，直接建立业务连接，有效缩短移动台业务接续（做被叫或接收短信业务）与移动台位置更新冲突时所带来的接续时延，提升客户感知；同时减少无线网络CCCH信道及SDCCH信道的占用，减少运营商的运营成本。

【关键词】位置更新；寻呼；业务接续；时延；信道分配

1 现有的通信流程及原理

在移动通信网络中，当移动台在位置更新（正常位置更新，周期位置更新）过程中发生被寻呼（如做被叫或接收短信等），此时移动台占用专用信道，并不监听寻呼信道，无法对该寻呼做出响应，MSC/VLR在接收到用于指示此移动台发生寻呼和位置更新冲突的寻呼失败消息后，挂起此移动台的寻呼业务进程，处理此移动台的位置更新业务；在此移动台的位置更新业务完成之后，MSC/VLR向BSS下发资源清除命令，同时激活并执行挂起的寻呼业务进程，寻呼所述移动台。

1.1 具体信令流程

（1）MS在空中接口的接入信道上向BTS发送Channel Request（该消息内含接入原因值为位置更新）；

（2）BTS向BSC发送Channel Required消息；

（3） BSC收到Channel Required后，分配信令信道，向BTS发送Channel Activation；

（4）BTS收到Channel Activation后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送Channel Activation Acknowledge；

（5）BSC通过BTS向MS发送Immediate Assignment Command；

（6）MS发SABM帧接入；

（7）BTS回UA帧进行确认；

（8）BTS向BSC发Establishment Indication，该消息中包含了Location Update Request消息内容；

（9）BSC建立A接口SCCP链接，向MSC发送Location Update Request，该消息中包含了当前小区的CGI信息；

（10）MSC向BSC回链接确认消息；

（11）MS主动上报Classmark Change信息（用来通知网络手机的一系列能力）

（12）网络启动对用户的鉴权Authentication request

（13）MS将计算出的鉴权响应SERS传送到网络Authentication response

（14）网络要求更新相关的MS加密参数Cipher Mode Command

（15）加密模式完成 Cipher Mode Complete

（16）MSC向MS回位置更新接受消息，表明位置更新成功；

（17）清除命令 Clear Command，MSC指示BSS释放相关专用资源

（18）清除完成 Clear Complete，BSS通知MSC相关专用资源已释放

（19）MSC发起寻呼 PAGING，寻找MS在哪个小区

（20）MS在空中接口的接入信道上向BTS发送Channel Request（该消息内含接入原因值为Answer to paging）；

（21）BTS向BSC发送Channel Required消息；

（22） BSC收到Channel Required后，分配信令信道，向BTS发送Channel Activation；

（23）BTS收到Channel Activation后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送Channel Activation Acknowledge；

（24）BSC通过BTS向MS发送Immediate Assignment Command；

（25）MS响应网络的寻呼Paging Response

（26）MSC向BSC回链接确认消息；

（27）MS主动上报Classmark Change信息（用来通知网络手机的一系列能力）

（28）网络启动对用户的鉴权Authentication request

（29）MS将计算出的鉴权响应SERS传送到网络Authentication response

（30）网络要求更新相关的MS加密参数Cipher Mode Command

（31）加密模式完成 Cipher Mode Complete

（32）如果接续业务为被叫业务，则启动SETUP呼叫建立，如果接续业务为接收短信业务，则MSC直接下发CP Data（短信数据）

注1：在过程10与过程18期间MSC/VLR接收到此移动台有业务接续（被叫业务或接收短信业务），需对移动台进行寻呼，但因其正在做位置更新，因此MSC/VLR将此寻呼进程挂起

注2：在MSC/VLR监测到移动台位置更新成功完成后，下发资源清除命令Clear Command，在收到资源清除完成命令后重新启动寻呼进程，继续进行移动台的业务接续（被叫业务或接收短信业务）

1.2 现有流程缺点

随着用户规模增长及其对手机使用频次的加大，通信网络规模也在不断的扩大，每个位置区即LAC区覆盖的范围越来越小，移动台位置更新越来越频繁，寻呼（用户做被叫或接收短信业务）与位置更新的碰撞机率越来越大。在目前移动通信网中，当移动台被寻呼时，刚好与此移动台做位置更新冲突，那么MSC/VLR会挂起此移动台的寻呼业务进程，处理此移动台的位置更新业务（目前位置更新过程中全部要求对用户进行鉴权和加密操作），在此移动台的位置更新业务完成之后，MSC/VLR会指示释放相关无线资源，并激活执行挂起的寻呼业务进程，重新寻呼此移动台，并对其进行鉴权、加密等操作，即用户位置更新的过程和被寻呼的过程是完全分开独立进行的。

因在进行位置更新时小区已经为移动台分配好了SDCCH信道，在完成位置更新后MSC/VLR指示释放了相关资源，然后重新对用户进行寻呼，寻呼时需要占用无线的CCCH信道资源，在移动台寻呼响应前需要无线测重新进行SDCCH信道的分配，寻呼响应后网络需对用户重新进行鉴权和加密操作，此种调度方式一是需要占用更多的无线测资源（CCCH信道和SDCCH信道），造成无线资源的浪费，增加了运营商的运营成本；二是延长了用户的接续时长，影响客户感知。

2 改进后的通信流程、原理及实现

2.1 改进后的信令流程

（1）MS在空中接口的接入信道上向BTS发送Channel Request（该消息内含接入原因值为位置更新）；

（2）BTS向BSC发送Channel Required消息；

（3）BSC收到Channel Required后，分配信令信道，向BTS发送Channel Activation；

（4）BTS收到Channel Activation后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送Channel Activation Acknowledge；

（5）BSC通过BTS向MS发送Immediate Assignment Command；

（6）MS发SABM帧接入；

（7）BTS回UA帧进行确认；

（8）BTS向BSC发Establishment Indication，该消息中包含了Location Update Request消息内容；

（9）BSC建立A接口SCCP链接，向MSC发送Location Update Request，该消息中包含了当前小区的CGI信息；

（10）MSC向BSC回链接确认消息；

（11）MS主动上报Classmark Change信息（用来通知网络手机的一系列能力）

（12）网络启动对用户的鉴权Authentication request

（13）MS将计算出的鉴权响应SERS传送到网络Authentication response

（14）网络要求更新相关的MS加密参数Cipher Mode Command

（15）加密模式完成 Cipher Mode Complete

（16）MSC向MS回位置更新接受消息，表明位置更新成功；

（17）如果接续业务为被叫业务，则启动SETUP呼叫建立，如果接续业务为接收短信业务，则MSC直接下发CP Data（短信数据）。

注1：在过程10与过程16期间MSC/VLR接收到此移动台有业务接续（被叫业务或接收短信业务），需对移动台进行寻呼，但因其正在做位置更新，因此MSC/VLR将此寻呼进程挂起。

注2：在MSC/VLR监测到移动台位置更新成功完成后，检测到此移动台还有后续业务接续，寻呼进程被挂起，因此不向BSS下发资源清除命令，直接启动调度后续业务接续进程，继续进行移动台的业务接续（被叫业务或接收短信业务）。

2.2 具体实现方式

（1）MSC/VLR接收到移动台的位置更新请求，进行位置更新的相关流程，记录在Location Updating Request消息中有关移动台位置信息的CGI信息。

（2）MSC/VLR判断此移动台位置更新是否成功，如果不成功，则按照原通信流程下发位置更新失败命令，如果成功，则进行步骤（3）。

（3）MSC/VLR下发位置更新接受命令（Location Updating Accept）

（4）MSC/VLR判断此移动台是否有寻呼进程被挂起，如果有，则进行后续的业务接续，直接下发SETUP消息或CP DATA消息（被叫业务或接收短信业务），如果没有后续的业务接续流程，则MSC/VLR要求BSS释放相关资源（Clear Command）。

注：原有的信令流程是MSC/VLR在下发位置更新接受命令后，直接下发Clear Command，要求BSS释放相关资源，然后再启动相关寻呼挂起进程，重新对用户进行寻呼，无线信道分配、鉴权、加密，然后再进行后续的业务接续过程。

2.3 改进后流程的优点

本通信调度算法实施后，当位置更新流程与移动台被寻呼的接续业务流程冲突时，可减少无线信道的拆线再建立、寻呼移动台、鉴权、加密等相关操作流程共15步，大大减少此类情形下移动台的业务接续时长（按照目前现网的接续过程，至少可节约1500ms），大大提升客户感知。在此过程中减少了寻呼流程，即减少了无线网络CCCH信道信道的占用，同时减少信令的交互过程，即减少了SDCCH信道的占用，可节约无线资源运营成本。

本流程其将位置更新和寻呼冲突时，将原本两个独立的信令流程进行整合，只是简化了相关重复的信令流程（1、MSC/VLR在完成位置更新接受命令后不立刻下发资源清除命令，因为后续还需要使用相关链路；2、不进行寻呼操作，因为移动台在Location Updating Request消息中已经上报了其所登记的小区信息，CGI，MSC/VLR已经知道了用户的具置；3、不进行Classmark 更新及鉴权和加密等操作，是因为此部分在位置更新的过程中已经进行），对网络安全没有任何影响。

3 结束语

相比于传统的通信流程，新流程可应用在寻呼和位置更新冲突的情形下，利用在用户位置更新过程中已经建立起来的信令通道（包括无线SDCCH信道及核心网信令通道），直接进行用户的业务接续（被叫或短信），减少信令通道的拆除、重建、寻呼、鉴权、加密等相关通信流程，即减少了相关情形下用户接续的时长，也减少了网络对CCCH信道及SDCCH信道的需求，大大减少网络运营成本，并提升客户感知。同时因其应用现网的通信协议，只需要在MSC/VLR上改动调度算法，即可轻松实现，是一种非常可行的缩短接续时延，减少无线信道占用的方法。

作者简介：

胡晓丹（1978―），女，吉林松原人，2000年7月吉林大学移动通信专业毕业，学士学位，毕业后一直从事通信网络的运行维护优化工作，对核心网、无线网相关信令原理理解比较深入，曾多次发表相关技术论文。工作于中国移动通信集团广东有限公司江门分公司，无线优化中心网络分析室经理职务，工程师职称。