GSM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化

彭 陳 發(fā)
　　[摘 要]：本文以溫州市900MHz數(shù)字移動網(wǎng)絡(luò)為例，從無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃到基站硬件的調(diào)整及軟件參數(shù)的修改，分析了GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的思路，并介紹了一些網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)。


　　[關(guān)鍵詞]：GSM　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃　工程檢查　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化



　　目前GSM網(wǎng)正處于飛速發(fā)展階段，僅僅幾年時(shí)間已具備相當(dāng)?shù)囊?guī)模。以溫洲市為例，自1996年年初建網(wǎng)到現(xiàn)在，用戶數(shù)已超過46萬戶，全地區(qū)建成基站427個(gè)。因此加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，搞好運(yùn)行維護(hù)是提高移動通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵。一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)往往需要經(jīng)歷從最初的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、工程建設(shè)投入使用，到網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的歷程，并形成良性循環(huán)。



1　GSM網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃



　　要取得良好的運(yùn)行質(zhì)量，必須進(jìn)行合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，如果站址選擇及頻率規(guī)劃設(shè)計(jì)合理，則在以后的運(yùn)行維護(hù)工作中，可省去很多不必要的麻煩。網(wǎng)絡(luò)中存在的先天性不足問題也相對較少。


1.1　站址選擇


　　站址選擇在建網(wǎng)初期相對較為容易，主要是為解決無線覆蓋問題。但在網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)容的過程中，特別是已具相當(dāng)規(guī)模的今天，覆蓋問題只存在于極少數(shù)山區(qū)及市區(qū)的地下室與部分室內(nèi)娛樂場所，已不是主要問題。因此，站址選擇的思路也發(fā)生了重大變化，以解決高話務(wù)區(qū)的高阻塞和盲點(diǎn)問題。目前溫州市中心區(qū)域基站間距僅400m左右，且在市中心高話區(qū)內(nèi)已有20多個(gè)微蜂窩組成一個(gè)連續(xù)覆蓋的環(huán)，為宏蜂窩吸收了大量話務(wù)量，減輕了負(fù)擔(dān)。但目前市區(qū)高話務(wù)基站TCH(話務(wù)信道)阻塞率仍較高，如公安外事樓(1)、華聯(lián)(1)等扇區(qū)每線話務(wù)量仍高達(dá)0.79Erl，TCH阻塞率在10%左右。因此決定將中心區(qū)內(nèi)已有基站的天線高度降低，根據(jù)具體地形大力尋找新站，對于娛樂場所及商業(yè)街則可通過增加微蜂窩來解決。


1.2　頻率規(guī)劃


　　頻率規(guī)劃對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。目前溫州市話務(wù)區(qū)基站間隔距離很近，且頻率資源相對較為緊張，僅10.6MHz。其中有5個(gè)頻點(diǎn)留給微蜂窩用，因此頻率復(fù)用密度較大。若規(guī)劃不當(dāng)，基站之間必然存在大量同頻及鄰頻干擾，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。溫州現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)頻率復(fù)用模式為12＋12＋9＋9＋6，最大的BTS(基站)配置為6＋5＋5。因?yàn)轭l率資源不夠，目前第六個(gè)TRX(收發(fā)信機(jī))已被閉住。我們在進(jìn)行頻率規(guī)劃時(shí)，為避免 BCCH(廣播控制信道)頻點(diǎn)之間鄰頻干擾，在常規(guī)方法上將部分頻點(diǎn)互換(即交替將第一、二兩個(gè)頻點(diǎn)交換)。


　　在6期網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，GSM將擁有14.4MHz的頻率，BTS配置將擴(kuò)展到8＋8＋8的模式。在進(jìn)行頻率規(guī)劃時(shí)，可有兩種方案選擇，一種是在目前的基礎(chǔ)上擴(kuò)充為12＋12＋9＋9＋9＋6＋6＋4模式；另外一種則為15＋12＋9＋9＋9＋6＋6＋1模式。前種方法可使系統(tǒng)擁有盡可能大的容量，但網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量相對受到限制，而后種方法則因BCCH頻點(diǎn)復(fù)用密度相對寬松，因而頻率也相對較為干凈，相對前者，系統(tǒng)可獲得較高質(zhì)量，但容量則受到限制。在話務(wù)分布較為均衡的地區(qū)建議使用前者，而話務(wù)量分布極不均衡的地區(qū)，如某些扇區(qū)話務(wù)量很低，而某些扇區(qū)阻塞率很高，則建議使用后種方案。



2　基站硬件的優(yōu)化



　　GSM網(wǎng)絡(luò)在建網(wǎng)或擴(kuò)容時(shí)，普遍存在周期短，速度快的現(xiàn)象。因此無論在工程中還是在規(guī)劃中都留下一些質(zhì)量問題，需要在優(yōu)化中找出并解決。在優(yōu)化過程中，對溫州地區(qū)所有基站進(jìn)行了一次詳細(xì)的測試。在測試過程中，發(fā)現(xiàn)了不少工程遺留問題：


　　(1)基站經(jīng)緯度有誤


　　在實(shí)地路測中，發(fā)現(xiàn)少數(shù)基站的實(shí)際經(jīng)緯度與規(guī)劃中的經(jīng)緯度不一致，甚至相差很大，造成此現(xiàn)象的主要原因是在選址中碰到困難，最后不能按設(shè)計(jì)中要求確定，要將基站移至其它地方。但規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中未能到得更新，仍按原計(jì)劃規(guī)劃其相鄰小區(qū)及頻率，因而造成很多相鄰小區(qū)漏做或做錯(cuò)。如白象基站，該站原來掉話率一直很高，發(fā)現(xiàn)此問題后，按實(shí)際地形重新規(guī)劃鄰區(qū)及頻點(diǎn)，即恢復(fù)正常。


　　(2)扇區(qū)錯(cuò)位及方位角有誤


　　此種問題在測試中發(fā)現(xiàn)最多，特別是在各郊縣。如城關(guān)基站的一、三扇區(qū)錯(cuò)位，三洋電器基站的二、三扇區(qū)錯(cuò)位。造成此現(xiàn)象的主要原因系饋線從天線接至BTS時(shí)因標(biāo)簽不對而接錯(cuò)。此外，部分基站三個(gè)扇區(qū)都存在方位角偏離。在溫州，基站三個(gè)扇區(qū)在常規(guī)狀態(tài)下方位角分別為90度、210度、330度。但實(shí)際上部分基站的方位角偏離較大，偏差達(dá)45度。上述現(xiàn)象造成大量基站間切換失敗率很高，并引起切換掉話。經(jīng)過整改后，性能大大提高。


　　(3)分集接收天線間距過小，收發(fā)天線不平行


　　采用分集接收天線時(shí)，若收發(fā)天線間距在3m～5m時(shí)，則可達(dá)到理想效果，獲得3dB增益。但目前溫州除了郵電局樓頂上采用鐵塔外，其它基站一般都采用桅桿，呈田字型，天線置于每個(gè)端點(diǎn)上。很多收發(fā)天線的間距過小，在1m之內(nèi)。這樣很難獲得分集接收的效果。此外，部分收發(fā)天線根本不平行，有的甚至發(fā)送天線就指向接收天線，有的收發(fā)天線前方不遠(yuǎn)處立有很高的鐵桿，這樣很容易造成信號被擋返彈，產(chǎn)生干擾。


　　(4)天線被擋或朝向長條形建筑物屋頂


　　目前很多基站都設(shè)置于居民區(qū)，因采用桅桿結(jié)構(gòu)，很多基站的第一扇區(qū)都朝向長條形屋頂，難以吸收話務(wù)量。雖然處在高話務(wù)區(qū)，但話務(wù)量卻很低。如市區(qū)的金遠(yuǎn)及銀都花園兩站，都處在長條形居民樓上，原來第一扇區(qū)話務(wù)量一直很低，后將其發(fā)送天線移至墻邊，指向馬路，并適當(dāng)調(diào)整傾斜角，話務(wù)量上升很快。每線話務(wù)量由原來的0.15Erl上升至0.385Erl，大大緩解了周圍基站的壓力，資源得到了充分的利用。


　　(5)天線高度過高


　　在建網(wǎng)初期，因用戶規(guī)模較小，一般采用大區(qū)制基站，使用鐵塔，以增加覆蓋范圍。但在經(jīng)過數(shù)期擴(kuò)容后，天線的高度應(yīng)下降，否則會對周圍基站造成干擾，同時(shí)也造成越區(qū)覆蓋。


　　在經(jīng)過為期兩個(gè)多月的現(xiàn)場勘測及硬件整改后，溫州的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量取得了明顯的效果。其中市區(qū)網(wǎng)絡(luò)上行質(zhì)量(等級0～5)由原來的96.24%提高至98.10%，下行質(zhì)量由97.96%上升至98.85%，TCH阻塞率由1.92%降至0.14%，SDCCH(獨(dú)立專用信道)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掉話率則原來的2.98%下降至2.26%。



3　軟件參數(shù)的優(yōu)化



　　(1)首先要確保網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置正確，特別是對于新開通的基站或新割接的基站。如在一次割接中，瑞安地區(qū)原來只有2個(gè)BSC(基臺控制器)來控制所有的基站，即BSC3和BSC11。割接后，新的BSC21、BSC22、BSC23投入使用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)割接到這三個(gè)BSC的所有BTS掉話率均很高，但割接前正常。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)系因開通時(shí)數(shù)據(jù)建錯(cuò)造成。因?yàn)樾碌腂SC開通時(shí)，從MSC(移動交換中心)至BSC需經(jīng)過TCSM(碼速率變換與子復(fù)用器)。目前NOKIA系統(tǒng)的TCSM可將4路壓縮成1路，然后傳至BSC。由于BSC需通過MSC與OMC(操作維護(hù)中心)相連，因此需專門占用一個(gè)時(shí)隙，用于X.25協(xié)議，而每個(gè)TCSM均需一個(gè)時(shí)隙作為七號信令來控制話務(wù)。因此，對應(yīng)于每個(gè)BSC的第一個(gè)TCSM，相應(yīng)的會有2條直通連接(即64kbit／s)。而對于其它TCSM則應(yīng)只有一個(gè)直通連接(只有7號信令，而無X.25)。但工程師在開通新的BSC時(shí)，給每個(gè)TCSM均設(shè)置了兩條直通連接。而MSC端仍按常規(guī)作法，導(dǎo)致MSC與BSC相應(yīng)的電路不匹配，分配的信道只要使用這些電路，馬上就會產(chǎn)生掉話。而MSC對每個(gè)BTS電路的分配是隨機(jī)的，因而造成所有基站掉話率都高，修改后即恢復(fù)正常。此外，有一新開通基站，投入使用后發(fā)現(xiàn)第三扇區(qū)掉話率很高，達(dá)36%，而一、二扇區(qū)正常。檢查發(fā)現(xiàn)第三扇區(qū)的TRX6，Abis接口(BSC至BTS)的時(shí)隙分配錯(cuò)誤，本應(yīng)為11、12時(shí)隙，但卻分配成12、13時(shí)隙，而BTS端的BRANCHTABLE(分支表)仍按常規(guī)方法分配成11、12時(shí)隙，造成時(shí)隙不匹配，從而引起高掉話率，后將TRX6刪除重建后，掉話率即下降至1.9%，恢復(fù)正常。另一新站“綜合樓”開通后，掉話率較高，達(dá)6.9%。實(shí)施測試發(fā)現(xiàn)該基站很難與其它基站進(jìn)行切換。在移動過程中當(dāng)其它的信號高于綜合樓基站的信號30dB，仍不能切換至其它基站，最后導(dǎo)致掉話。檢查后發(fā)現(xiàn)power budget切換開關(guān)設(shè)置成OFF，從而造成上述現(xiàn)象，將其設(shè)為ON后即恢復(fù)正常。


　　(2)可從MSC、BSC告警中獲得網(wǎng)絡(luò)不正常信息。如當(dāng)相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)配置有誤時(shí)，或如鄰區(qū)的BCCH、BCC(基站收發(fā)臺色碼)、LAC(位置區(qū)碼)等不對時(shí)，造成切換失敗掉話，都會在MSC及BSC中產(chǎn)生告警。因此，須經(jīng)常從MSC、BSC中查看告警記錄。此外，每打一個(gè)電話，都有一個(gè)相應(yīng)的代碼與之相對應(yīng)。對于NOKIA系統(tǒng)稱之為CLEAR CODE的，其中無線部分的CLEAR CODE主要存在于B13到B1D。如上面提及的TCSM設(shè)置有誤或插板壞時(shí)，便會產(chǎn)生B16CLEAR CODE。因此，可通過分析CLEAR CODE來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在問題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一CLEAR CODE突然增多時(shí)，可在MSC里跟蹤與此CLEAR CODE相關(guān)的中繼電路和基站。如有一段時(shí)間，溫州用戶反映通話中存在嚴(yán)重的回聲及單向通話，通過MSC端跟蹤發(fā)現(xiàn)，單向通話主要存在于某幾條PCM(脈碼調(diào)制)線上，進(jìn)一步對這些PCM檢查發(fā)現(xiàn)系因DDF傳輸架跳線錯(cuò)誤造成。改正后即恢復(fù)。用類似方法發(fā)現(xiàn)造成回聲的原因是MSC軟件版本升級時(shí)，MSC中ECU(回聲消除單元)硬件芯片，與軟件不匹配引起回聲。將ECU單元更換后，回聲即消失。


　　(3)可從OMC的統(tǒng)計(jì)信息，經(jīng)過分析來發(fā)現(xiàn)不正常的原因。如部分基站掉話率較高，但BSC中無告警，在OMC中分析發(fā)現(xiàn)，這些基站部分TRX的上、下行鏈路質(zhì)量很差。對TRX進(jìn)行環(huán)路測試后，發(fā)現(xiàn)其駐波比很高，將TRX更換后即恢復(fù)正常。有時(shí)發(fā)現(xiàn)整個(gè)扇區(qū)內(nèi)所有TRX的上行鏈路質(zhì)量都很差，但下行鏈路質(zhì)量不錯(cuò)，而且頻率規(guī)劃無問題，后更換RTCC(遠(yuǎn)端調(diào)諧控制器)后，掉話率即下降。此外，OMC中有一種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具(NOKIA系統(tǒng))稱之為CELL DOCTOR，可通過它來統(tǒng)計(jì)每個(gè)TRX的占用時(shí)長、每個(gè)扇區(qū)的平均通話時(shí)長，分析小區(qū)間是否存在頻繁切換以及是否從來無切換，從而相應(yīng)的修改切換控制參數(shù)，并刪除不必要的相鄰小區(qū)，以減少鄰區(qū)測量，減輕系統(tǒng)負(fù)荷。


　　(4)在高話務(wù)區(qū)，很多基站掉話發(fā)生在切換過程中，因找不到空閑信道而掉話，這些基站的TCH阻塞率一般都很高，如龍港地區(qū)中心站每線話務(wù)量均在0.8Erl左右�？梢酝ㄟ^以下幾種方法使話務(wù)均衡：


　�、倏尚薷幕�站配置，根據(jù)實(shí)際話務(wù)量來配置該扇區(qū)的TRX個(gè)數(shù)。如長虹基站，原來配置為3＋3＋3，但第一扇區(qū)話務(wù)較少，而第三扇區(qū)擁塞嚴(yán)重，將其改成2＋3＋4后，第三扇區(qū)的每線話務(wù)量即由原來的0.649Erl下降至0.53Erl，TCH阻塞率也下降至0，但話務(wù)量卻上升了2.1Erl。


　�、诳筛鶕�(jù)實(shí)際話務(wù)分布調(diào)整天線的方位角，如當(dāng)某一區(qū)域話務(wù)量特別高，可將兩個(gè)扇區(qū)的天線方位角加以修改，共同指向此區(qū)域。


　�、蹖τ谖礉M配置的基站，可用增加Prime site(簡稱PS)的方法來吸收話務(wù)。如龍港基站原來配置為3＋3＋3模式，將3個(gè)PS與其相連，PS與宏蜂窩共用天線。通過修改入和出的PMRG(切換門限值)，即可控制話務(wù)流向。其中由宏蜂窩切入PS可設(shè)置成－15dB左右，而由PS切入宏蜂窩則可設(shè)在10dB左右，具體值則需根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整。此外，如果話務(wù)量集中在宏蜂窩附近，則還可為PS設(shè)置umbrella handover。即只要PS的信號電平滿足一定值，則可切入PS。經(jīng)過一定的監(jiān)測和調(diào)整后，效果十分理想，每個(gè)PS吸收的話務(wù)量都在5Erl左右，最高的達(dá)6.2Erl，從而使阻塞率下降，掉話率也相應(yīng)的下降。


　　(5)借助儀表來分析網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。如用頻譜分析儀來測量上行干擾。有一段時(shí)間，市區(qū)大酒店基站第一扇區(qū)上行干擾嚴(yán)重，BSC中觀察其空閑信道干擾等級均為4。因從天饋線下來的信號經(jīng)過RMUJ，分成6路，經(jīng)放大后至每個(gè)TRX，使用頻譜分析儀，將其連至RMUJ(接收多路耦合器)，如圖1所示，對分集接收的信號在基站工作和基站斷開兩種情況下進(jìn)行測試，測試結(jié)果表明，該扇區(qū)不存在同頻或鄰頻干擾，且該基站干擾曲線不存在波峰和波谷，相對較平滑，因而排除了外部干擾(如直放站)的可能。后在測試過程中發(fā)現(xiàn)若只用主集接收，而斷開分集接收，則上行干擾消失，因此懷疑RMUJ硬件單元故障，將其更換后，即恢復(fù)正常。此外還可使用7號信令儀，通過分析A接口或Abis接口的信令流程來分析某些基站的掉話原因。







圖1　頻譜儀與基站聯(lián)結(jié)圖



　　(6)通過實(shí)地路測，可獲得基站的覆蓋情況及切換情況，從而得到某些OMC所不能提供的信息。如市區(qū)桃園居第三扇區(qū)掉話率高達(dá)6.7%，掉話原因顯示為射頻掉話，經(jīng)實(shí)地路測后，發(fā)現(xiàn)該站由于天線較高，存在越區(qū)覆蓋，產(chǎn)生孤島效應(yīng)。


　　(7)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，可使用一些新技術(shù)，如下行功率控制，DTX(不連續(xù)發(fā)送)及跳頻等，減少網(wǎng)絡(luò)存在的干擾，并降低掉話率，從而使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)一步提高。必須注意，在開啟上述新功能時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中一些相關(guān)的系數(shù)也必須隨之修改，如目前溫州網(wǎng)絡(luò)使用基帶跳頻，首先必須將因上、下干擾而允許小區(qū)內(nèi)切換這一功能關(guān)閉。其次，對于因質(zhì)量而切換的門限電頻HO MARGIN QUAL予以修改，因?yàn)槲词褂锰�頻時(shí)，通話過程中，如未發(fā)生切換，則固定占用某個(gè)時(shí)隙，質(zhì)量較為穩(wěn)定，但使用跳頻后，則在扇區(qū)內(nèi)所有的TRX上跳動，質(zhì)量不穩(wěn)定，在等級0～7上下波動。當(dāng)此門限值設(shè)置很小時(shí)，會產(chǎn)生頻繁切換，因此，應(yīng)將QMRG由0dB調(diào)為4dB。此外，對切換的算法也需適當(dāng)加以調(diào)整，如平均窗口大小、總的抽樣個(gè)數(shù)Nx及滿足條件的個(gè)數(shù)Px等，都需在開通跳頻后，進(jìn)行長期的觀察，根據(jù)OMC中的統(tǒng)計(jì)資料，加以分析，并逐步調(diào)整。否則很難達(dá)到理想的效果。



4　結(jié)束語



　　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不僅是無線部分的優(yōu)化，必須從全網(wǎng)著手，因此必須不停地觀察和監(jiān)測整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，找出故障并排除故障，提高網(wǎng)絡(luò)效率，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益。



摘自《移動通信在線》