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GSM小区话务均衡及解决网络阻塞策略

2/14/2005来源:移动通信人气:13695

徐新涛 青岛联通移动部


  <摘要>本文详细的分析了网络阻塞产生的原因,并从基站硬件和网络参数上讨论了解决阻塞的一些方法。而且通过优化实例的说明能够有效的减少网络阻塞,提高话务量。

  <关键词>网络优化;无线参数;硬件调整;话务均衡;GSM;

一 序言

  随着移动通信业的发展和中国加入WTO的邻近,运营企业竞争制度引入和外资的进入,网络优化的结果就是直接棉对用户和市场,因此网络优化对于运营企业在移动市场中的竞争显得尤为重要。网优质量的好坏具体可以从以下指标体现:无线掉话率、信道阻塞率、通话品质等方面,其中网络阻塞会给移动用户的正常通信带来极大的不便从而成为用户投诉的重点。同时,作为考核网络运行情况的一个重要指标,过高的网络阻塞同时会连锁引起其它网络指标的裂化,如拥塞过高会导致高掉话、切换成功率低、网络接通率降低、用户无法上网等网络故障,同时过高的网络阻塞会使话务无法正常吸收,造成运营商无法充分利用现有的网络资源来获得较高的经济效益。因此如何降低阻塞、提高网络质量成为网络优化工作中的重点。

  本文结合青岛联通实际网络的高阻塞情况和平时网络优化中的经验,分析网络阻塞故障的产生原因并提出相应的解决方案。

二:网络阻塞产生的原因

2.1无线网阻塞分类

  从总体上说,无线网络阻塞可归结为如下两种情况:在立即指配时网络无信令信道可用即SDCCH阻塞,另一种情况是在话音信道指配时网络无业务信道可用即TCH阻塞。

2.2无线网络阻塞产生原因

  2.2.1网络设备故障

  网络设备故障常见的有以下两种:基站设备故障和传输故障。

  2.2.1.1 基站设备故障

  由于PA或TPU工作不稳定或器件损坏导致部分TCH、MBCCH闭塞,天馈线损坏或内外接头接触不良致使设备的收发不正常、或者基站的合路器DUCOM/FICOM驻波比过高,高低功率功放PA设备混用(HPA与MPA、PA25)等等。

  2.2.1.2传输故障

  当ABIS口的传输(PCMB)发生瞬间中断或者存在较高误码率时,此时由于故障还未来得及传至BSC,从而导致了BSC在信道激活时,由于地面电路资源不可用,而将该事件计入阻塞。同时由于故障发生后未来的及上传至MSC,导致还将向该BSC发出切入请求,造成切入请求失败过多。

  2.2.2 BSC数据库参数设置不合理

  2.2.2.1 参数设置不合理

  BSC TIMER的设置问题:BSCT7、BSCT8设置过长导致切换后原信道不能释放或者两次切换时间间隔过长,造成系统无谓等待造成系统资源的浪费;排队参数设置不合理;切换门限homargin设置不合理;小区最小接入电平rxlevelacessmin不合理;BTS发射功率设置不合理;C1、C2算法的相关参数设置不当;信令信道与话务信道的比例配置不合理;位于LAC、BSC、MSC边界处的CELLRESHYS参数设置不合理等。

  2.2.2.2 相邻小区问题

  主要表现在相邻小区硬件故障或者相邻小区受到干扰而造成无法切入或者切出;漏做服务小区的相邻关系使呼叫无法切出直至掉话。

  2.2.3 鉴权次数过多、非法用户的频繁登记、位置区边界不合理

  交换机鉴权次数设置过多或者由于无漫游权限的用户(主要是一些本地通用户到外地的频繁上网),如果在限制地仍然保持开机状态,会不停的在网络中进行登记,但总是鉴权失败,会大大加大信令负荷。

  同时位于LAC、MSC、BSC边界的小区会由于频繁的位置更新或者漫游参数未设置导致信令负荷增加。

  2.2.4 话务密度超出了预期的设计

  由于用户群发生了变化,导致部分热点地区话务超出了预期的网络规划而发生了拥塞现象。

  2.2.5 基站孤岛现象

  由于网络建设的早期,运营商考虑到较少投资的情况下为扩大网络覆盖会把基站建设的高度比较高,随着网络的不断扩容,这种情况会导致基站的越区覆盖比较严重,而且势必造成移动台始终保持在起呼的服务小区上,无论周围信号如何变化由于相邻关系的复杂性也不能正常切换直至掉话。

  2.2.6 网络覆盖原因

  网络的过度覆盖往往会造成网络的拥塞:在硬件上主要由于网络设置不合理或者基站天线过高、俯仰角度不合理;软件上可能由于网络最小接入电平rexlevelacessmin设置过小,BTS的功率设置过大;无线传播环境上,可能由于某些基站的某些小区的传播环境比较开阔,而且用户较多造成的。

  随着网络容量和无线传播环境的改变,导致网络阻塞的情况还会不断的变化,因此网络的调整必须不断的根据无线情况调整。

三:话务均衡的策略与方法

  对于网络话务的调整方法,SIEMENS基站系统提供了一套丰富的方法来均衡话务,本文主要从网络硬件和参数调整的两个方面来谈谈话务均衡。

  3.1 硬件调整

  硬件调整是解决TCH和SDCCH阻塞、均衡小区话务的一种极为有效的手段,主要通过网络扩容、增加微蜂窝、站型调整、调整基站高度、天线方向与俯仰角度等方法来实现均衡话务、吸收话务的目的。

  3.1.1 网络扩容

  网络扩容是解决网络阻塞最有效的手段,在话务繁忙地区增加基站或者对繁忙小区进行扩容,这可以很快的达到降低TCH阻塞的目的,但随着网络容量的增大和联通频率资源限制、以及工程实施的难度,都会有所限制。

  对于网络的扩容,除了增加硬件外,对于采用新的频率复用方法或者采用综合跳频的方式,对于解决联通频率资源的限制、增加网络容量的有效方法。

  3.1.2基站站型的调整

  由于用户分布不均,往往会造成小区话务分布严重不平衡,同一基站的不同小区或者同一位置的不同基站中,忙的小区资源紧张,拥塞严重,而闲的小区TCH、SDCCH空闲,资源过剩。为了在一定程度上缓解这种矛盾,可以对规划基站的站型进行调整。我们此次优化的过程中,由于基站阻塞比较严重,对于频率资源相对宽松的地区进行了大规模的扩容,总共扩容25套TRX,有效的改善了阻塞情况,下表是10051齐鲁小区扩容前后基站性能比较。

表1 基站扩容前后无线指标比较

  通过上表可以看出,配置调整后不仅阻塞率降低,无线掉话率、切换成功率都不同程度的得到了改善。

  3.1.3 基站天线的调整

  基站天线的调整涉及到多个方面,而且通过调整天线借以改变基站的覆盖,网络阻塞改善的效果也很明显,天线调整主要从以下几个方面来进行改动:天线有效高度、天线主瓣方向、天线俯仰角度的改变等等。

  3.1.3.1 基站天线高度

  改变天线的高度在网络优化中对于控制覆盖、吸收话务比较明显,对于早期高度过高的基站,可以通过降低天线搂层的高度、天线实际有效高度来进行调整。从理论上分析:h 、h1、 h2分别表示基站小区天线的实际高度、调整后实际有效高度、天线下降高度,调整前后天线高度增益分别为:

△b=20log[(h1+h2)/h] △a=20log(h1/h),则调整后信号的衰耗为20log[h1/(h1+h2)]dB,此值只具备理论参考价值并没有考虑实际建筑物的阻挡。从上可以看出:降低天线高度可以明显的降低覆盖区内信号强度。

  3.1.3.2 天线主瓣方向调整原则

  主瓣指向高话务地区,可均衡话务分布;加强覆盖区域的信号强度,增强有用信号的载干比;偏离同频小区,有效控制干扰;结合定向站三小区的方向进行调整,避免小区信号的“交叉”现象,避免产生上下行信号不均衡造成的手机空闲与接通时信号相差过大问题。

表2市区2/2/2海尔基站调整后的效果比较

  由表可见,天线方向的改变能够有效地进行话务均衡,但是注意在调整过程中要注意与周围基站相邻关系的变化和频率的干扰程度。

  3.1.3.3 天线俯仰角的调整

  在对天线俯仰角度调整过程中要注意到:电子倾角与机械倾角的区别:采用电倾角下倾时,随下倾角度增加它的方向性图仍然可以保持原有形状;但机械倾角下倾过大,天线主波束对应区域信号强度迅速降低,当下倾角增大到一定数值时,应考虑到天线前后辐射比,此时主波束对应覆盖区域逐渐凹陷下去,同时旁瓣增益增加,我们平时讨论的方向图发生裂变并不是由于机械倾角下压过大造成的,而是由于天线旁瓣增益增加造成的,理论上认为如果水平方向天线下倾1度时,信号衰减3.5dB,如果天线下倾10度,信号衰减4dB,即水平方向衰减不显著,但是在实际的小区的实际覆盖地面,接收信号有约8~12dB增加。

  3.1.4 增加微蜂窝

  微蜂窝的增加主要用来吸引宏蜂窝的话务量,可以认为是小区中的小区。SIEMENS公司的提供了多种微蜂窝设备:从解决2个TRX的BS11到4个TRX的EMICO设备。在酒店、商场、车站等人流较多的地方,由于微蜂窝的发射功率比较小,考虑到这些地方无线环境的封闭性,可以很容易的增加微蜂窝来解决话务。

  3.2 软件参数的调整

  由于在实际的应用中,调整硬件往往受到制约,并且在工程实施中有一定的难度,或者单从硬件调整上很难达到理想的效果,此时如果再结合BSC数据库参数进行微调整,可以达到较为理想的程度,熟悉BSC参数,也是网络优化工作中的重点工作。本文主要从以下几个方面进行讨论。

  3.2.1 改变小区的信道配置

  通过小区信道配置的改变,可以很明显的改善阻塞,如同基站硬件进行扩容那样。如:2个TRX,按照5%的呼损,在13个TCH信道配置的网络中可以处理的话务负荷为8.9erl,而按照14个TCH信道进行配置时可以处理9.7erl。

  按照SIEMENS BSC CHANNELCONFIG和ETSI GSM规范,对于控制信道配置如下:

① MAINBCCH=FCCH+SCH+BCCH+CCCH

② MBCCHC=FCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/C4(0..3)+SACCH/C4(0..3)

③ SDCCH=SDCCH/C8(0…8)+SACCH(0…7)

3.2.1.1对于存在2个TRX的小区,配置改动原则如下:

表3 2 TRX小区信道配置原则表

  通过表3可以看出,通过信道调整可以很明显的降低TCH阻塞情况,但是在调整过程中一定要注意小区内MS呼叫情况,在整个网络阻塞严重的情况下,这种方法的调整存在一定的风险,因为RACH SLOT数量大幅下降会导致话务高峰时用户无法拨打电话。

  3.2.1.2 对于三个TRX的小区,由于配置了2个SDCCH(16SDCCH),一般SDCCH不会出现阻塞现象,通常可以省掉一个SDCCH来增加一个TCH,同时将MAINBCCH调整为MBCCHC,此时共有SDCCH(12SDCCH)。

  3.2.2 C1、C2小区选择参数的调整

  在SIEMENS参数设计中,对于小区接入的参数为:rxlevmin,对于高话务地区可以适当提高此值,在逻辑上减少覆盖范围,防止产生阻塞,但是注意不能设置的过高,否则会在小区交界处造成盲区,引起掉话。

  目前MS通过计算C1值的大小来选择服务小区,MS将选择C1 值大小区作为服务小区。此处不在赘述C1的计算公式。在其中我们可以看出通过调整BTS发射功率、rxlevmin的大小借以减少C1值,以减少用户的选择机会,从而降低话务。

  SIEMENS系统中在C1的基础上,进行C2值的计算来选择小区。C2的计算公式为:

C2=C1+cell_reselection_offset-temp_offset*A(pentime为0-31)

*[A=0 (pentime-T<0);A=1(pentime-T>0)];激活C2算法后,可以通过调整参数PENTIME、CRO来优化小区的话务负荷,把CRO设为负偏置。还可以设置小区的有先接入级别CRQ参数来进行调整,正常级别一般设为0,允许MS接入,但在某些特殊情况下可设为1即不允许MS接入来限制话务。

  在GSM规范中对每个用户的接入等级作了限制,共分为0~9十种,存储在SIM卡中,系统中提供了这个参数,实时合理地设置该参数可缓解话务阻塞,但是为避免某些用户常被限制,应经常改变此参数。

  3.2.3 切换参数的调整

  由于切换可以使话务从一个小区转移至另一个小区,在SIEMENS系统中定义了六种切换判断算法,合理的设置切换容限和切换门限,可以很好的均衡话务。

  根据切换产生的简单条件(QUALITY、RXLEVEL、DISTANCE、INTERFERENCE、POWERBUDGET),我们可以通过调整切换门限值借以调整切换容限来均衡话务量,在切换调整中,HOMARGIN参数是调整话务量比较有效的参数,在ADJC设置中我们可以将闲小区的HOMARGIN参数门限降低,使呼叫很容易的由忙小区切向超闲小区而且可以防止乒乓切换现象的发生,因为乒乓切换不仅会增加掉话的可能性,而且由于在切换T3103时间内会同时占用服务小区和目标小区两方面的TCH资源。

  3.2.4 BSC定时器(TIMER)调整和其它参数调整

  调整T3107、T3103可以降低TCH资源浪费;T3212的提高可以减轻周期性位置更新给信令带来的负荷,但此值的设置必须小于MSC隐含关机时间而且注意全网BSC的该参数必须设置一致;增大T3122可以防止在系统无资源的情况下用户仍然频繁的发送信道请求的信息来无谓的增大网络RACH和CCCH的负荷。

  同时根据无线条件的好坏,可以适当调整MAXRETR(最大重发次数)来调节信令负荷的大小和阻塞情况。 在LAC区边界问题上,可以适当增加CELLRESH(重选滞后)大小尽量减小由于小区选择造成控制信令阻塞情况。 激活排队功能对短暂的话务高峰所引起的拥塞有比较明显的效果。

  对于网络参数的调整一定要结合当前无线传播环境和实际的网络运行状态来进行操作,参数调整后必须进行现场测试并进一步进行微调直至达到最佳运行状态。

  四:结论

  网络优化即是一长期细致的工作、又具有直接面对用户和市场的重要性,网络优化不仅需要领导的重视,还要求网络优化技术人员更应该积极、主动的开展工作,争取对每一个无线参数都进行仔细的研究,弄清楚它的效果和副作用,同时根据实际情况仔细调节天线的参数,合理的采用本文介绍的手段可以在较大程度上改善网络性能,解决网络存在的阻塞,将由于阻塞而失去的话务量重新吸收回来,达到增加话务的目的,更重要的是减少拥塞会提高用户对网络的信心、提高运营公司的经济效益和增强公司的竞争实力。

参考文献

  ① 韩斌杰。GSM原理及其网络优化。北京:机械工业出版社,2001年版

  ② 廖明。改善网络阻塞、提高话务量的方法。移动通信。2000年第4期  


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