由曉鵬　陳天偉

摘要：為了找到一種能通過話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶活動(dòng)區(qū)域分析的方法，介紹了一種通過移動(dòng)通信系統(tǒng)的信令和參數(shù)進(jìn)行用戶區(qū)域分析的方法。首先研究現(xiàn)有的話務(wù)統(tǒng)計(jì)資料，分析能夠反映用戶活動(dòng)區(qū)域的參數(shù)。通過分析，找到了話務(wù)統(tǒng)計(jì)中與用戶活動(dòng)區(qū)域有關(guān)的參數(shù)，得出可使用此種方法分析用戶區(qū)域的方法。通過查找響一聲電話，證實(shí)了這種方法的可行性和實(shí)用性，可在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員中進(jìn)行推廣。

關(guān)鍵詞：時(shí)間提前量 呼叫流程 掃頻 主被叫比 基站工參

1 引言

在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中為了估算移動(dòng)終端和基站間的距離，設(shè)置了一個(gè)叫做定時(shí)提前（Timing Advance，TA）的參數(shù)。該參數(shù)的主要作用是通過測(cè)量信號(hào)從移動(dòng)終端到基站間的時(shí)間，可以估算出移動(dòng)臺(tái)距離基站的大致范圍。

本文將利用TA參數(shù)配合三角定位法的方式，定位出某一特定用戶的大致區(qū)域，再利用掃頻儀確定用戶的精確位置。

2 三邊定位原理

三邊定位法的原理是利用2臺(tái)或者2臺(tái)以上的探測(cè)器在不同位置探測(cè)目標(biāo)方位，然后運(yùn)用三角幾何原理確定目標(biāo)的位置和距離。

以GPS定位系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)就是利用衛(wèi)星基本三角定位原理，GPS接受裝置通過量測(cè)無(wú)線電信號(hào)的傳輸時(shí)間來(lái)測(cè)量距離。由每顆衛(wèi)星的所在位置，測(cè)量每顆衛(wèi)星至接受器間的距離，即可算出接受器所在位置的三維空間坐標(biāo)值。使用者只要利用接受裝置接收到3個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，就可以確定使用者所在的位置。

3 三邊定位原理的應(yīng)用

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)數(shù)的基站既是信號(hào)的發(fā)射器，也是信號(hào)的接收器，利用這無(wú)數(shù)的探測(cè)器，通過確定用戶到每個(gè)基站的距離，就可以對(duì)用戶的區(qū)域進(jìn)行定位。而在移動(dòng)系統(tǒng)中，測(cè)量手機(jī)到基站的距離所使用的參數(shù)為TA參數(shù)，該參數(shù)可通過提取統(tǒng)計(jì)指標(biāo)獲得。

3.1 TA參數(shù)的作用

由于手機(jī)是時(shí)空受限系統(tǒng)，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，信息接收會(huì)有延遲。為了使放置先后順序不同的信息在接收端接收信息時(shí)不會(huì)因?yàn)轫樞蜃儞Q或前后信息的重疊造成誤碼，因此需要在發(fā)送時(shí)進(jìn)行時(shí)間的規(guī)劃。而進(jìn)行時(shí)間規(guī)劃的前提是需要知道移動(dòng)終端和基站的位置。但是在業(yè)務(wù)中，由于移動(dòng)終端（MS）總是處于移動(dòng)的狀態(tài)，因此需要在移動(dòng)協(xié)議中，加入一個(gè)參數(shù)，其作用就是定時(shí)地對(duì)MS和基站間的距離進(jìn)行測(cè)量。事實(shí)上無(wú)線通信的信道編解碼采用的是極大似然估計(jì)法，如果基站或MS不知道對(duì)端離開自己的距離（或者說對(duì)端信號(hào)的傳輸時(shí)延）則基站或MS的信道編碼方案必須采取更多的冗余保護(hù)（即采用更多的同步比特，包括前對(duì)位比特、中對(duì)位比特、后對(duì)位比特）。移動(dòng)終端和基站間的距離示意圖如圖1所示：

為了補(bǔ)償電波傳輸延遲，提高信道編解碼效率，在移動(dòng)協(xié)議中加入了時(shí)間提前參數(shù)TA。TA根據(jù)基站收到MS隨機(jī)接入信道（RACH）上的信道請(qǐng)求信息進(jìn)行均衡時(shí)計(jì)算出來(lái)的時(shí)間提前量。NS在RACH發(fā)起接入請(qǐng)求時(shí)，基站并不知道其離開自己的距離，所以RACH的同比開銷就比業(yè)務(wù)信道高很多。在基站解碼手機(jī)的隨機(jī)接入請(qǐng)求時(shí)就已經(jīng)計(jì)算出了該信號(hào)的傳輸時(shí)延，基站會(huì)在隨后的接入準(zhǔn)許信道（AGCH）上以TA值的方式告訴手機(jī)其離開自己的距離，要求MS隨后在業(yè)務(wù)信道（TCH）的信號(hào)發(fā)射時(shí)提前TA所代表的時(shí)間值。TA的取值范圍是0～63，代表的時(shí)間范圍是0 us～233 us，相當(dāng)于0 km～70 km，TA每增加1，意味著MS離開基站的距離增加約550 m。

3.2 TA的產(chǎn)生過程

為了對(duì)TA參數(shù)有個(gè)更直觀的了解以及對(duì)其作用機(jī)理有更深入的了解，有必要仔細(xì)研究MS和BSS在進(jìn)行呼叫流程前所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)操作。在每次發(fā)起時(shí)，MS會(huì)通過無(wú)線信道（Um）中的RACH信道先發(fā)起一條channel request消息（8 bits）到基站子系統(tǒng)（BSS）的基站側(cè)，其中包括請(qǐng)求信道原因及一個(gè)隨機(jī)參考值。MS在發(fā)送這條信息時(shí)預(yù)留了最大的時(shí)間估計(jì)的間隔時(shí)間。因?yàn)榇藭r(shí)MS不知道自己和基站的距離是多大，因此只能以最大的時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行發(fā)射。

基站接收到這條請(qǐng)求信息后，會(huì)對(duì)信息傳輸過來(lái)的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算，得到TA值，并將TA紀(jì)錄在BSS的數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)于MS的信道請(qǐng)求信息，BSC通過查詢系統(tǒng)資源情況后，進(jìn)行分配，并通過下行的AGCH信號(hào)發(fā)送回MS。

之所以每次MS和基站進(jìn)行通信時(shí)，都會(huì)進(jìn)行信道請(qǐng)求，這是由移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)所決定的。當(dāng)MS開機(jī)后，處于待機(jī)模式，這種模式下MS主要是收聽基站通過廣播信道下發(fā)的系統(tǒng)信息。而當(dāng)MS需要和基站進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)，就需要進(jìn)行信道申請(qǐng)，這時(shí)就需要知道MS和基站間的距離是多少。

因此，每個(gè)MS在進(jìn)行業(yè)務(wù)前，都會(huì)通過這種方式告知BSS，自己和基站的距離是多遠(yuǎn)，BSS生成的數(shù)據(jù)中，會(huì)按照TA值的分布對(duì)每次的TA值進(jìn)行紀(jì)錄，通過對(duì)這些TA值的分布區(qū)間進(jìn)行分析，就可以知道該基站用戶主要集中的范圍了。

如表1所示，BSS中按照小區(qū)統(tǒng)計(jì)出TA由0～63范圍內(nèi)的計(jì)數(shù)次數(shù)，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看出該小區(qū)的的一個(gè)大致覆蓋范圍。

雖然基站使用的是定向天線，其覆蓋范圍在理論上以60°的扇形發(fā)射出去。但是在實(shí)際環(huán)境中，特別是城市環(huán)境中，無(wú)線的傳播環(huán)境極其復(fù)雜，如果只是簡(jiǎn)單地以60°扇形的范圍進(jìn)行考慮，那么最終的結(jié)果會(huì)非常不準(zhǔn)確。因此要綜合借助多個(gè)基站的TA值進(jìn)行考慮，確定其范圍。

4 案例應(yīng)用

在對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行日常指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)在過去的一個(gè)星期，BSC56的無(wú)線接入性指標(biāo)掉話率惡化地較為明顯，通過對(duì)話務(wù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析，確定了BSC56存在有“響一聲電話”的惡意呼叫行為。因此需要先通過分析BSC56的話務(wù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，分析惡意呼叫行為所處的區(qū)域。

4.1 TA分析

通過對(duì)BSC56的問題小區(qū)，特別是TCH擁塞小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)表2中的小區(qū)這段時(shí)間出現(xiàn)了多次的TCH擁塞現(xiàn)象。

提取這幾天，以上小區(qū)的TA值，如表3所示，可以得到TA測(cè)量報(bào)告次數(shù)。

從表3可以看出，TA值每變化1，代表手機(jī)和基站的距離變化了550 m，通過表3可以發(fā)現(xiàn)，擁塞最嚴(yán)重的43972、60293和43782這三個(gè)小區(qū)的的主要TA值均處于1～2這個(gè)區(qū)間，也就是說分別以三個(gè)小區(qū)為圓心，繪制三個(gè)圓環(huán)，圓環(huán)的交匯區(qū)域即為需要重點(diǎn)排查的區(qū)域，借助輔助的地圖工具，就能更直觀地顯示出來(lái)，如圖2所示：

4.2 掃頻定位

確定了大致的區(qū)域后，采用頻譜儀掃頻的方式來(lái)查找惡意呼叫源，觀察頻譜儀掃頻天線方向的上行突發(fā)脈沖情況，一般情況，如果GSM頻段（890—915 MHz）有大量上行突發(fā)脈沖就基本可以確認(rèn)此方向。

在進(jìn)行掃頻時(shí)，也需要依據(jù)確定的范圍，一層一層地掃頻。首先在一個(gè)比較大的范圍內(nèi)觀察頻譜儀的脈沖變化情況，基本確認(rèn)惡意呼叫點(diǎn)在一個(gè)較大的圈內(nèi)，之后縮小范圍進(jìn)行第二圈測(cè)試，可以確定更小的范圍，之后在一個(gè)較小的范圍內(nèi)進(jìn)行定點(diǎn)掃頻，可以發(fā)現(xiàn)上行脈沖最強(qiáng)的地點(diǎn)就是所要尋找的惡意呼叫源。

另外惡意呼叫點(diǎn)的指標(biāo)變化情況：主被叫占用占比達(dá)到了峰值的80：1，恢復(fù)正常后基本達(dá)到了主被叫1：1，如圖3所示：

通過TA值分析和通過幾天的掃頻觀察分析，最終確定在該區(qū)域的某出租房附近的掃頻值最異常，可以基本確定該房間即為最大嫌疑的區(qū)域，將技術(shù)證據(jù)提交到公安機(jī)關(guān)，由公安機(jī)關(guān)進(jìn)行處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

話統(tǒng)指標(biāo)中TA值被大部分的優(yōu)化人員用于用戶區(qū)域的分析。但是由于城市地貌的原因，單獨(dú)基站的TA值并不能真實(shí)地反映出用戶的聚集區(qū)域。當(dāng)需要分析用戶的聚集區(qū)域時(shí)，不需要多復(fù)雜的算法，而是綜合分析多個(gè)基站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)即可。而本案例則是在TA的分析上，再配合掃頻儀的使用，對(duì)用戶的區(qū)域進(jìn)行了比較精確的定位。

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