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GSM网络的规划和优化(转)

原创 Linux操作系统 作者:jcszjswkzhou 时间:2019-03-22 18:00:05 0 删除 编辑
[摘 要]:本文以温州市900MHz数字移动网络为例,从无线网络的规划到基站硬件的调整及软件参数的修改,分析了GSM网络优化的思路,并介绍了一些网络优化的经验。

  [关键词]:GSM 网络规划 工程检查 网络优化

  目前GSM网正处于飞速发展阶段,仅仅几年时间已具备相当的规模。以温洲市为例,自1996年年初建网到现在,用户数已超过46万户,全地区建成基站427个。因此加强网络优化,搞好运行维护是提高移动通信网络质量的关键。一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划、工程建设投入使用,到网络优化的历程,并形成良性循环。

1 GSM网的网络规划

  要取得良好的运行质量,必须进行合理的网络规划。在网络规划过程中,如果站址选择及频率规划设计合理,则在以后的运行维护工作中,可省去很多不必要的麻烦。网络中存在的先天性不足问题也相对较少。

1.1 站址选择

  站址选择在建网初期相对较为容易,主要是为解决无线覆盖问题。但在网络不断扩容的过程中,特别是已具相当规模的今天,覆盖问题只存在于极少数山区及市区的地下室与部分室内娱乐场所,已不是主要问题。因此,站址选择的思路也发生了重大变化,以解决高话务区的高阻塞和盲点问题。目前温州市中心区域基站间距仅400m左右,且在市中心高话区内已有20多个微蜂窝组成一个连续覆盖的环,为宏蜂窝吸收了大量话务量,减轻了负担。但目前市区高话务基站TCH(话务信道)阻塞率仍较高,如公安外事楼(1)、华联(1)等扇区每线话务量仍高达0.79Erl,TCH阻塞率在10%左右。因此决定将中心区内已有基站的天线高度降低,根据具体地形大力寻找新站,对于娱乐场所及商业街则可通过增加微蜂窝来解决。

1.2 频率规划

  频率规划对网络运行起着至关重要的作用。目前温州市话务区基站间隔距离很近,且频率资源相对较为紧张,仅10.6MHz。其中有5个频点留给微蜂窝用,因此频率复用密度较大。若规划不当,基站之间必然存在大量同频及邻频干扰,影响网络质量。温州现有网络频率复用模式为12+12+9+9+6,最大的BTS(基站)配置为6+5+5。因为频率资源不够,目前第六个TRX(收发信机)已被闭住。我们在进行频率规划时,为避免 BCCH(广播控制信道)频点之间邻频干扰,在常规方法上将部分频点互换(即交替将第一、二两个频点交换)。

  在6期网络扩容时,GSM将拥有14.4MHz的频率,BTS配置将扩展到8+8+8的模式。在进行频率规划时,可有两种方案选择,一种是在目前的基础上扩充为12+12+9+9+9+6+6+4模式;另外一种则为15+12+9+9+9+6+6+1模式。前种方法可使系统拥有尽可能大的容量,但网络质量相对受到限制,而后种方法则因BCCH频点复用密度相对宽松,因而频率也相对较为干净,相对前者,系统可获得较高质量,但容量则受到限制。在话务分布较为均衡的地区建议使用前者,而话务量分布极不均衡的地区,如某些扇区话务量很低,而某些扇区阻塞率很高,则建议使用后种方案。

2 基站硬件的优化

  GSM网络在建网或扩容时,普遍存在周期短,速度快的现象。因此无论在工程中还是在规划中都留下一些质量问题,需要在优化中找出并解决。在优化过程中,对温州地区所有基站进行了一次详细的测试。在测试过程中,发现了不少工程遗留问题:

  (1)基站经纬度有误

  在实地路测中,发现少数基站的实际经纬度与规划中的经纬度不一致,甚至相差很大,造成此现象的主要原因是在选址中碰到困难,最后不能按设计中要求确定,要将基站移至其它地方。但规划数据库中未能到得更新,仍按原计划规划其相邻小区及频率,因而造成很多相邻小区漏做或做错。如白象基站,该站原来掉话率一直很高,发现此问题后,按实际地形重新规划邻区及频点,即恢复正常。

  (2)扇区错位及方位角有误

  此种问题在测试中发现最多,特别是在各郊县。如城关基站的一、三扇区错位,三洋电器基站的二、三扇区错位。造成此现象的主要原因系馈线从天线接至BTS时因标签不对而接错。此外,部分基站三个扇区都存在方位角偏离。在温州,基站三个扇区在常规状态下方位角分别为90度、210度、330度。但实际上部分基站的方位角偏离较大,偏差达45度。上述现象造成大量基站间切换失败率很高,并引起切换掉话。经过整改后,性能大大提高。

  (3)分集接收天线间距过小,收发天线不平行

  采用分集接收天线时,若收发天线间距在3m~5m时,则可达到理想效果,获得3dB增益。但目前温州除了邮电局楼顶上采用铁塔外,其它基站一般都采用桅杆,呈田字型,天线置于每个端点上。很多收发天线的间距过小,在1m之内。这样很难获得分集接收的效果。此外,部分收发天线根本不平行,有的甚至发送天线就指向接收天线,有的收发天线前方不远处立有很高的铁杆,这样很容易造成信号被挡返弹,产生干扰。

  (4)天线被挡或朝向长条形建筑物屋顶

  目前很多基站都设置于居民区,因采用桅杆结构,很多基站的第一扇区都朝向长条形屋顶,难以吸收话务量。虽然处在高话务区,但话务量却很低。如市区的金远及银都花园两站,都处在长条形居民楼上,原来第一扇区话务量一直很低,后将其发送天线移至墙边,指向马路,并适当调整倾斜角,话务量上升很快。每线话务量由原来的0.15Erl上升至0.385Erl,大大缓解了周围基站的压力,资源得到了充分的利用。

  (5)天线高度过高

  在建网初期,因用户规模较小,一般采用大区制基站,使用铁塔,以增加覆盖范围。但在经过数期扩容后,天线的高度应下降,否则会对周围基站造成干扰,同时也造成越区覆盖。

  在经过为期两个多月的现场勘测及硬件整改后,温州的网络质量取得了明显的效果。其中市区网络上行质量(等级0~5)由原来的96.24%提高至98.10%,下行质量由97.96%上升至98.85%,TCH阻塞率由1.92%降至0.14%,SDCCH(独立专用信道)阻塞率由1.75%下降至0.10%,TCH呼叫成功率由97.02%上升至98.24%,SDDCH呼叫成功率由88.39%上升至95.83%,TCH掉话率则原来的2.98%下降至2.26%。

3 软件参数的优化

  (1)首先要确保网络的参数设置正确,特别是对于新开通的基站或新割接的基站。如在一次割接中,瑞安地区原来只有2个BSC(基台控制器)来控制所有的基站,即BSC3和BSC11。割接后,新的BSC21、BSC22、BSC23投入使用。结果发现割接到这三个BSC的所有BTS掉话率均很高,但割接前正常。经仔细检查发现系因开通时数据建错造成。因为新的BSC开通时,从MSC(移动交换中心)至BSC需经过TCSM(码速率变换与子复用器)。目前NOKIA系统的TCSM可将4路压缩成1路,然后传至BSC。由于BSC需通过MSC与OMC(操作维护中心)相连,因此需专门占用一个时隙,用于X.25协议,而每个TCSM均需一个时隙作为七号信令来控制话务。因此,对应于每个BSC的第一个TCSM,相应的会有2条直通连接(即64kbit/s)。而对于其它TCSM则应只有一个直通连接(只有7号信令,而无X.25)。但工程师在开通新的BSC时,给每个TCSM均设置了两条直通连接。而MSC端仍按常规作法,导致MSC与BSC相应的电路不匹配,分配的信道只要使用这些电路,马上就会产生掉话。而MSC对每个BTS电路的分配是随机的,因而造成所有基站掉话率都高,修改后即恢复正常。此外,有一新开通基站,投入使用后发现第三扇区掉话率很高,达36%,而一、二扇区正常。检查发现第三扇区的TRX6,Abis接口(BSC至BTS)的时隙分配错误,本应为11、12时隙,但却分配成12、13时隙,而BTS端的BRANCHTABLE(分支表)仍按常规方法分配成11、12时隙,造成时隙不匹配,从而引起高掉话率,后将TRX6删除重建后,掉话率即下降至1.9%,恢复正常。另一新站“综合楼”开通后,掉话率较高,达6.9%。实施测试发现该基站很难与其它基站进行切换。在移动过程中当其它的信号高于综合楼基站的信号30dB,仍不能切换至其它基站,最后导致掉话。检查后发现power budget切换开关设置成OFF,从而造成上述现象,将其设为ON后即恢复正常。

  (2)可从MSC、BSC告警中获得网络不正常信息。如当相邻小区数据配置有误时,或如邻区的BCCH、BCC(基站收发台色码)、LAC(位置区码)等不对时,造成切换失败掉话,都会在MSC及BSC中产生告警。因此,须经常从MSC、BSC中查看告警记录。此外,每打一个电话,都有一个相应的代码与之相对应。对于NOKIA系统称之为CLEAR CODE的,其中无线部分的CLEAR CODE主要存在于B13到B1D。如上面提及的TCSM设置有误或插板坏时,便会产生B16CLEAR CODE。因此,可通过分析CLEAR CODE来发现网络存在问题。当发现某一CLEAR CODE突然增多时,可在MSC里跟踪与此CLEAR CODE相关的中继电路和基站。如有一段时间,温州用户反映通话中存在严重的回声及单向通话,通过MSC端跟踪发现,单向通话主要存在于某几条PCM(脉码调制)线上,进一步对这些PCM检查发现系因DDF传输架跳线错误造成。改正后即恢复。用类似方法发现造成回声的原因是MSC软件版本升级时,MSC中ECU(回声消除单元)硬件芯片,与软件不匹配引起回声。将ECU单元更换后,回声即消失。

  (3)可从OMC的统计信息,经过分析来发现不正常的原因。如部分基站掉话率较高,但BSC中无告警,在OMC中分析发现,这些基站部分TRX的上、下行链路质量很差。对TRX进行环路测试后,发现其驻波比很高,将TRX更换后即恢复正常。有时发现整个扇区内所有TRX的上行链路质量都很差,但下行链路质量不错,而且频率规划无问题,后更换RTCC(远端调谐控制器)后,掉话率即下降。此外,OMC中有一种网络优化工具(NOKIA系统)称之为CELL DOCTOR,可通过它来统计每个TRX的占用时长、每个扇区的平均通话时长,分析小区间是否存在频繁切换以及是否从来无切换,从而相应的修改切换控制参数,并删除不必要的相邻小区,以减少邻区测量,减轻系统负荷。

  (4)在高话务区,很多基站掉话发生在切换过程中,因找不到空闲信道而掉话,这些基站的TCH阻塞率一般都很高,如龙港地区中心站每线话务量均在0.8Erl左右。可以通过以下几种方法使话务均衡:

  ①可修改基站配置,根据实际话务量来配置该扇区的TRX个数。如长虹基站,原来配置为3+3+3,但第一扇区话务较少,而第三扇区拥塞严重,将其改成2+3+4后,第三扇区的每线话务量即由原来的0.649Erl下降至0.53Erl,TCH阻塞率也下降至0,但话务量却上升了2.1Erl。

  ②可根据实际话务分布调整天线的方位角,如当某一区域话务量特别高,可将两个扇区的天线方位角加以修改,共同指向此区域。

  ③对于未满配置的基站,可用增加Prime site(简称PS)的方法来吸收话务。如龙港基站原来配置为3+3+3模式,将3个PS与其相连,PS与宏蜂窝共用天线。通过修改入和出的PMRG(切换门限值),即可控制话务流向。其中由宏蜂窝切入PS可设置成-15dB左右,而由PS切入宏蜂窝则可设在10dB左右,具体值则需根据实际情况来调整。此外,如果话务量集中在宏蜂窝附近,则还可为PS设置umbrella handover。即只要PS的信号电平满足一定值,则可切入PS。经过一定的监测和调整后,效果十分理想,每个PS吸收的话务量都在5Erl左右,最高的达6.2Erl,从而使阻塞率下降,掉话率也相应的下降。

  (5)借助仪表来分析网络中存在的问题。如用频谱分析仪来测量上行干扰。有一段时间,市区大酒店基站第一扇区上行干扰严重,BSC中观察其空闲信道干扰等级均为4。因从天馈线下来的信号经过RMUJ,分成6路,经放大后至每个TRX,使用频谱分析仪,将其连至RMUJ(接收多路耦合器),如图1所示,对分集接收的信号在基站工作和基站断开两种情况下进行测试,测试结果表明,该扇区不存在同频或邻频干扰,且该基站干扰曲线不存在波峰和波谷,相对较平滑,因而排除了外部干扰(如直放站)的可能。后在测试过程中发现若只用主集接收,而断开分集接收,则上行干扰消失,因此怀疑RMUJ硬件单元故障,将其更换后,即恢复正常。此外还可使用7号信令仪,通过分析A接口或Abis接口的信令流程来分析某些基站的掉话原因。

图1 频谱仪与基站联结图

  (6)通过实地路测,可获得基站的覆盖情况及切换情况,从而得到某些OMC所不能提供的信息。如市区桃园居第三扇区掉话率高达6.7%,掉话原因显示为射频掉话,经实地路测后,发现该站由于天线较高,存在越区覆盖,产生孤岛效应。

  (7)在网络运行过程中,可使用一些新技术,如下行功率控制,DTX(不连续发送)及跳频等,减少网络存在的干扰,并降低掉话率,从而使网络质量进一步提高。必须注意,在开启上述新功能时,网络中一些相关的系数也必须随之修改,如目前温州网络使用基带跳频,首先必须将因上、下干扰而允许小区内切换这一功能关闭。其次,对于因质量而切换的门限电频HO MARGIN QUAL予以修改,因为未使用跳频时,通话过程中,如未发生切换,则固定占用某个时隙,质量较为稳定,但使用跳频后,则在扇区内所有的TRX上跳动,质量不稳定,在等级0~7上下波动。当此门限值设置很小时,会产生频繁切换,因此,应将QMRG由0dB调为4dB。此外,对切换的算法也需适当加以调整,如平均窗口大小、总的抽样个数Nx及满足条件的个数Px等,都需在开通跳频后,进行长期的观察,根据OMC中的统计资料,加以分析,并逐步调整。否则很难达到理想的效果。

4 结束语

  网络优化不仅是无线部分的优化,必须从全网着手,因此必须不停地观察和监测整个网络,找出故障并排除故障,提高网络效率,使现有网络资源获得最佳效益。


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