WCDMA PDP激活成功率的优化探讨

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【作者】 程松；

【机构】 中国联通西安分公司；

【摘要】 通过对WCDMA PDP激活成功率流程的分析,提出核心网、无线网相互配合、联动的优化思路,从而提高3G用户上网感知。  

【关键词】 PDP激活成功率； 核心网； 无线网络；

随着WCDMA网络的开通和智能移动终端的普及，有更多用户使用手机上网。WCDMA网络PS域的网络质量将直接影响3G用户上网感知。PDP激活成功率指标不仅是衡量WCDMA网络PS域质量的重要指标，而且影响到3G用户上网感知。自2010年8月起，陕西联通启动了WCDMAPDP激活成功率指标优化工作，通过核心网、无线网互联动，提升WCDMAPDP激活成功率指标。

1 WCDMA PDP激活流程、指标定义及指标解释

1.1 WCDMA PDP激活流程

现网中PDP激活流程基本都是由用户发起的激活，包括二次PDP激活流程，基本流程如图1所示。

图1 PDP激活流程

1.2 指标定义

PDP上下文激活成功率（不含用户行为）=（由MS发起的PDP上下文激活程序的成功次数+由于用户原因引起的PDP上下文激活失败次数）/由MS发起的PDP上下文激活尝试次数*100%。

1.3 指标解释

1.3.1 由MS发起的PDP上下文激活尝试次数

由MS发起的PDP上下文激活尝试次数为一个时间段内SGSN执行辖区内MS发起的PDPContext激活过程(包括静态和动态)次数。统计SGSN接收到MS发来的“Activate PDP Context Request”消息的次数。

1.3.2 由MS发起的PDP上下文激活程序的成功次数

由MS发起的PDP上下文激活成功次数为一个时间段内SGSN成功执行辖区内MS发起的PDP上下文激活过程(包括静态和动态)次数。统计MS发送到SGSN的“Activate PDP Context Accept“消息的次数。

2 造成PDP激活成功率低的原因

2.1 用户原因

用户原因有以下几种：未知APN、PDP地址和类型不正确、鉴权失败、服务不支持、请求服务未签约等。

2.2 网络原因

网络原因引起的PDP上下文激活失败次数是影响指标的关键因素，而网络原因主要包含以下3个方面：

(1) 未知原因

SGSN在拒绝PDP激活请求的消息中包含了除#26、27、28、29、31、32、33、34、35、96、100（3G之外）的Cause Code和原因。目前来说主要是RAB指派失败或超时的问题。

(2) 由于选择的服务乱序导致的激活失败。

(3)系统资源不足。

3 陕西联通激活成功率网络失败原因

3.1 核心网侧原因分析

通过SGSN的性能统计，WCDMA PDP激活失败主要由于RAB指派无响应、RAB指派失败导致。从激活流程上分析，RAB指派处于激活流程(如图2所示)中的第3步，是建立无线承载链路的过程。SGSN向RNC发起RAB指派请求，RNC在返回SGSN RAB响应中携带错误的cause值或SGSN在规定时间内未收到RNC返回的消息，导致SGSN激活失败。

根据RNC厂家分布情况，进一步确定指标优化的重点RNC，陕西联通WCDMA无线部分共分为中兴、诺西两大业务区。

中兴RNC业务区部分RNC指标完成情况不达标，其中西安RNC3的业务量最大，指标完成最差，对整体指标影响最大，西安RNC3作为中兴业务区指标提升的重点。

诺西全部RNC指标均不达标，其中咸阳RNC指标完成情况最差，因此咸阳RNC作为诺西业务区指标分析与提升的突破口。

为进一步分析RAB指派失败的原因，通过在SGSN侧打开失败观察，发现中兴RNC RAB指派响应返回错误的cause值主要为Failure in the Radio Interface Procedure(14)和Radio Connection With UE Lost(46)诺西RNC RAB指派响应返回错误的cause值主要为Unspecified Failure(115)。

3.2 无线网侧对指派失败原因分析

西安部分RNC业务量的持续增长，使得RNC的负荷过重，直接导致了网络拥塞次数的增加，造成RAB建立失败，严重影响了用户感知。

部分小区IUB口传输带宽不足，资源受限导致业务建立遭拒绝，从而影响RAB建立成功率，造成无线RAB建立失败次数较高。

个别小区无线网络覆盖弱、CE及功率拥塞也是导致RAB建立失败的重要原因。

WCDMA PDP激活成功率与无线侧、核心网侧均有关系。核心网侧需通过调整与RAB指标相关的参数，做好与无线网络的流程配合。无线网侧需要重点优化解决Failure in the Radio Interface Procedure(14)和Radio Connection With UE Lost(46)导致的RAB指派失败问题。

4 激活成功率指标提升的主要措施及效果评估

核心网SGSN通过参数调整降低RAB指派失败、无响应引起的激活失败次数，其主要涉及参数有SGSN等待RAB响应定时器、RAB指派失败是否给RNC发送RAB释放消息等，无线侧通过RNC业务分裂及RCP负荷均衡、IUB口扩容等措施进一步提高WCDMAPDP激活成功率[1]。

4.1 修改等待响应定时器

4.1.1 参数调整原因

表1列出了参数调整前3G用户RAB指派失败数据统计（取全天24h数据）。

由表1可以看出，由于RAB指派无响应造成的失败次数占比最高。从无线侧了解到，西安地区RNC已经开启了呼叫重建立功能。该功能主要解决一些终端收到RAB建立消息后，向网络侧返回RAB建立完成消息，但由于NodeB解码异常，RNC侧无法收到RAB建立完成的消息。而当此功能开启时按照无线侧的设计，无线侧信令流程需要约10s~14s完成。而实际上PS核心网SGSN等RAB响应默认参数为10s，导致该流程会在中途收到核心网侧释放消息，无线侧呼叫重建立过程被“打断”造成失败。

4.1.2 参数调整方案

根据无线侧参数设置，适当调整核心网SGSN上等待RAB响应定时器，由10s增大为15s。

4.1.3 效果评估

2010年8月26日00：00将SM等待RAB响应定时器由器由10s增大为15s，参数修改后3G用户RAB指派失败数据统计如表2(取全天24h数据)所示。

从统计数据分析来看，将SM等待RAB响应定时器由10s增大为15s后，激活失败次数变化情况如下：

(1)RAB指派失败引起的激活失败次数增多，增加幅度为80.6%，这部分失败原来统计到RAB指派无响应中，现在由于定时器变大，失败的响应次数也相应增多，但这部分变化不影响指标；

(2)RAB指派无响应引起的激活失败次数减少，降幅为98.22%，说明定时器延长后绝大部分的RAB指派都得到了响应；

(3)整体因RAB指派、无响应失败引起的激活失败次数减少，降幅为21.33%，达到了降低因RAB指派、无响应失败引起的激活失败次数，提升WCDMA PDP激活成功率的目的。

4.2 打开发送释放消息参数

4.2.1 参数调整原因

用户RAB重建过程中，部分RNC在收到一次RAB指派消息时没有响应，RNC认为该用户已经存在一条失败的RAB链路，将不再响应该用户新的RAB指派消息，并且不主动释放失败的RAB指派，这会导致用户不能成功建立第二条RAB指派，从而造成用户PDP激活失败，影响PDP激活指标和用户感受。图3为参数调整前的RAB指派流程。

4.2.2 参数调整方案

变量23由0修改为1。变量23为激活过程中由于RAB指派失败是否给RNC发送RAB释放消息[缩写:bRlsRabInPdpActFail]，0表示否，1表示是。图4为参数调整后的RAB指派流程。

4.2.3 效果评估

表3为变量23修改前后WCDMAPDP激活成功率指标对比。

4.3 关闭SGSN RAB重建参数

4.3.1 参数调整原因

陕西联通现网PS域核心网为中兴设备，无线网络设备出自中兴和诺西两个厂家，其中中兴SGSN和诺西RNC配合时，诺西所有RNC的激活成功率均未达标。以咸阳RNC为例进行分析，2011年6月8日20:00~21:00 SGSN侧统计的RAB指派失败次数为74次，而在RNC侧统计的次数为21，无线RNC和核心网SGSN在RAB建立失败计数方面存在较大差异。

通过RNC log，可以发现大部分的RAB指派失败是由于SGSN在Multi-RAB业务中重复指派ID和内容相同的RAB请求，导致RNC发送RAB指派失败的消息。在SGSN发送第一次RAB Assignment Request消息时，指派的RAB-ID为A，RNC相应地指派RAB成功，其后MS再次发起数据业务请求，SGSN则连续发送了两条RAB Assignment Request消息，其中一条信息的RAB-ID为B，RNC响应指派成功，但另一条信息的RAB-ID为之前已经分配的A，故RNC认为RAB-ID为A的已经建立成功，新的RAB-ID为A建立请求是非法的，回送RAB指派失败原因为115的消息，SGSN在收到RNC的RAB建立请求失败消息后，进行PDP激活，但是RAB连接仍然保留。在随后用户再次发起PDP激活请求时，SGSN再次发送RAB-ID为A的RAB指派请求，这时RAB指派会因为原有RAB连接仍然保留而再次失败，从而导致PDP激活请求失败，在被保留的RAB连接因超时而释放之前，该用户发起的对应该RAB连接的PDP激活均会失败。

诺西RNC不会将上述RAB建立失败计入RNC统计，因为RNC认为这个RAB已经建立成功，新的RAB建立请求是非法的。而SGSN侧，因这个RAB失败是在PDP激活请求之后，因此PDP激活请求会遭受拒绝。这也是RNC和SGSN两边RAB建立失败计数相差很大的原因。

4.3.2 参数调整方案

中兴SGSN“业务请求过程中是否对已经存在RAB的PDP上下文进行RAB重建”参数默认设置为“是”，使得SGSN对已经存在的RAB连接下发RAB指派请求。通过将该参数设置为“否”，避免上述PDP激活失败。

4.3.3 效果评估

表4为“业务请求过程中是否对已经存在RAB的PDP上下文进行RAB重建”参数修改前后WCDMA PDP激活成功率指标对比。

通过参数修改，诺西业务区RAB指派失败引起的激活失败次数大幅减少，WCDMAPDP激活成功率得到提升。

4.4 无线侧优化措施

4.4.1 RNC业务分裂及RCP负荷均衡

为解决部分RNC负荷过重的问题，结合建设部工程安排，实施西安RNC业务分裂，RCP负荷均衡。

对西安RNC3实施了站点迁移，RCP板负荷均衡后，RAB建立成功率和RRC建立成功率均有所提升，当天WCDMAPDP激活成功率达到99.25%。

4.4.2 IUB口扩容

为解决IUB资源不足，对小区IUB口拥塞情况进行统计，逐步对资源条件满足的NODEB进行扩容[2]。

以西安为例，部分小区IUB口拥塞导致RAB失败次数较高。对西安RNC3下的1个基站进行IUB口扩容，调整后IUB口资源受限明显减小，基站RAB建立成功率明显得到提升。

WCDMA PDP激活成功率虽然是核心网的统计指标，但与无线网络密切相关。陕西联通采取核心网、无线网相互配合、联动，通过核心网参数调整，无线网RNC业务分裂、IUB口扩容等措施，同时无线侧每日提取与PDP激活失败相关的设备及传输告警站点，及时处理告警，解决单站引起用户反复尝试，造成大量RAB指派失败问题。目前陕西省WCDMA PDP激活成功率从97%左右逐渐提升至99.32%左右，不仅提高了网络质量指标而且使用户感知得到了有效的改善。

参考文献
[1]彭木根 王文博. 3G无线资源管理与网络规划优化[M] 北京人民邮电出版社 2008.
[2]姜正新.WCDMA网络规划中的业务分析[J]. 现代电信科技2004(5)33-34.
(收稿日期2012-03-16)
作者简介
程松 男 1978年生 工程师 主要研究方向核心网分组域优化工作