GSM網絡的規劃和優化

2019-11-03 09:33:58

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供稿：網友

彭陳發　　[摘要]：本文以溫州市900MHz數字移動網絡為例，從無線網絡的規劃到基站硬件的調整及軟件參數的修改，分析了GSM網絡優化的思路，并介紹了一些網絡優化的經驗。

　　[關鍵詞]：GSM　網絡規劃　工程檢查　網絡優化

　　目前GSM網正處于飛速發展階段，僅僅幾年時間已具備相當的規模。以溫洲市為例，自1996年年初建網到現在，用戶數已超過46萬戶，全地區建成基站427個。因此加強網絡優化，搞好運行維護是提高移動通信網絡質量的關鍵。一個完善的網絡往往需要經歷從最初的網絡規劃、工程建設投入使用，到網絡優化的歷程，并形成良性循環。

1　GSM網的網絡規劃

　　要取得良好的運行質量，必須進行合理的網絡規劃。在網絡規劃過程中，如果站址選擇及頻率規劃設計合理，則在以后的運行維護工作中，可省去很多不必要的麻煩。網絡中存在的先天性不足問題也相對較少。

1.1　站址選擇

　　站址選擇在建網初期相對較為容易，主要是為解決無線覆蓋問題。但在網絡不斷擴容的過程中，特別是已具相當規模的今天，覆蓋問題只存在于極少數山區及市區的地下室與部分室內娛樂場所，已不是主要問題。因此，站址選擇的思路也發生了重大變化，以解決高話務區的高阻塞和盲點問題。目前溫州市中心區域基站間距僅400m左右，且在市中心高話區內已有20多個微蜂窩組成一個連續覆蓋的環，為宏蜂窩吸收了大量話務量，減輕了負擔。但目前市區高話務基站TCH(話務信道)阻塞率仍較高，如公安外事樓(1)、華聯(1)等扇區每線話務量仍高達0.79Erl，TCH阻塞率在10%左右。因此決定將中心區內已有基站的天線高度降低，根據具體地形大力尋找新站，對于娛樂場所及商業街則可通過增加微蜂窩來解決。

1.2　頻率規劃

　　頻率規劃對網絡運行起著至關重要的作用。目前溫州市話務區基站間隔距離很近，且頻率資源相對較為緊張，僅10.6MHz。其中有5個頻點留給微蜂窩用，因此頻率復用密度較大。若規劃不當，基站之間必然存在大量同頻及鄰頻干擾，影響網絡質量。溫州現有網絡頻率復用模式為12＋12＋9＋9＋6，最大的BTS(基站)配置為6＋5＋5。因為頻率資源不夠，目前第六個TRX(收發信機)已被閉住。我們在進行頻率規劃時，為避免 BCCH(廣播控制信道)頻點之間鄰頻干擾，在常規方法上將部分頻點互換(即交替將第一、二兩個頻點交換)。

　　在6期網絡擴容時，GSM將擁有14.4MHz的頻率，BTS配置將擴展到8＋8＋8的模式。在進行頻率規劃時，可有兩種方案選擇，一種是在目前的基礎上擴充為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。前種方法可使系統擁有盡可能大的容量，但網絡質量相對受到限制，而后種方法則因BCCH頻點復用密度相對寬松，因而頻率也相對較為干凈，相對前者，系統可獲得較高質量，但容量則受到限制。在話務分布較為均衡的地區建議使用前者，而話務量分布極不均衡的地區，如某些扇區話務量很低，而某些扇區阻塞率很高，則建議使用后種方案。

2　基站硬件的優化

　　GSM網絡在建網或擴容時，普遍存在周期短，速度快的現象。因此無論在工程中還是在規劃中都留下一些質量問題，需要在優化中找出并解決。在優化過程中，對溫州地區所有基站進行了一次詳細的測試。在測試過程中，發現了不少工程遺留問題：

　　(1)基站經緯度有誤

　　在實地路測中，發現少數基站的實際經緯度與規劃中的經緯度不一致，甚至相差很大，造成此現象的主要原因是在選址中碰到困難，最后不能按設計中要求確定，要將基站移至其它地方。但規劃數據庫中未能到得更新，仍按原計劃規劃其相鄰小區及頻率，因而造成很多相鄰小區漏做或做錯。如白象基站，該站原來掉話率一直很高，發現此問題后，按實際地形重新規劃鄰區及頻點，即恢復正常。

　　(2)扇區錯位及方位角有誤

　　此種問題在測試中發現最多，特別是在各郊縣。如城關基站的一、三扇區錯位，三洋電器基站的二、三扇區錯位。造成此現象的主要原因系饋線從天線接至BTS時因標簽不對而接錯。此外，部分基站三個扇區都存在方位角偏離。在溫州，基站三個扇區在常規狀態下方位角分別為90度、210度、330度。但實際上部分基站的方位角偏離較大，偏差達45度。上述現象造成大量基站間切換失敗率很高，并引起切換掉話。經過整改后，性能大大提高。

　　(3)分集接收天線間距過小，收發天線不平行

　　采用分集接收天線時，若收發天線間距在3m～5m時，則可達到理想效果，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，天線置于每個端點上。很多收發天線的間距過小，在1m之內。這樣很難獲得分集接收的效果。此外，部分收發天線根本不平行，有的甚至發送天線就指向接收天線，有的收發天線前方不遠處立有很高的鐵桿，這樣很容易造成信號被擋返彈，產生干擾。

　　(4)天線被擋或朝向長條形建筑物屋頂

　　目前很多基站都設置于居民區，因采用桅桿結構，很多基站的第一扇區都朝向長條形屋頂，難以吸收話務量。雖然處在高話務區，但話務量卻很低。如市區的金遠及銀都花園兩站，都處在長條形居民樓上，原來第一扇區話務量一直很低，后將其發送天線移至墻邊，指向馬路，并適當調整傾斜角，話務量上升很快。每線話務量由原來的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

　　在建網初期，因用戶規模較小，一般采用大區制基站，使用鐵塔，以增加覆蓋范圍。但在經過數期擴容后，天線的高度應下降，否則會對周圍基站造成干擾，同時也造成越區覆蓋。

　　在經過為期兩個多月的現場勘測及硬件整改后，溫州的網絡質量取得了明顯的效果。其中市區網絡上行質量(等級0～5)由原來的96.24%提高至98.10%，下行質量由97.96%上升至98.85%，TCH阻塞率由1.92%降至0.14%，SDCCH(獨立專用信道)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　軟件參數的優化

　　(1)首先要確保網絡的參數設置正確，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，瑞安地區原來只有2個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。結果發現割接到這三個BSC的所有BTS掉話率均很高，但割接前正常。經仔細檢查發現系因開通時數據建錯造成。因為新的BSC開通時，從MSC(移動交換中心)至BSC需經過TCSM(碼速率變換與子復用器)。目前NOKIA系統的TCSM可將4路壓縮成1路，然后傳至BSC。由于BSC需通過MSC與OMC(操作維護中心)相連，因此需專門占用一個時隙，用于X.25協議，而每個TCSM均需一個時隙作為七號信令來控制話務。因此，對應于每個BSC的第一個TCSM，相應的會有2條直通連接(即64kbit／s)。而對于其它TCSM則應只有一個直通連接(只有7號信令，而無X.25)。但工程師在開通新的BSC時，給每個TCSM均設置了兩條直通連接。而MSC端仍按常規作法，導致MSC與BSC相應的電路不匹配，分配的信道只要使用這些電路，馬上就會產生掉話。而MSC對每個BTS電路的分配是隨機的，因而造成所有基站掉話率都高，修改后即恢復正常。此外，有一新開通基站，投入使用后發現第三扇區掉話率很高，達36%，而一、二扇區正常。檢查發現第三扇區的TRX6，Abis接口(BSC至BTS)的時隙分配錯誤，本應為11、12時隙，但卻分配成12、13時隙，而BTS端的BRANCHTABLE(分支表)仍按常規方法分配成11、12時隙，造成時隙不匹配，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%，恢復正常。另一新站“綜合樓”開通后，掉話率較高，達6.9%。實施測試發現該基站很難與其它基站進行切換。在移動過程中當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，最后導致掉話。檢查后發現power budget切換開關設置成OFF，從而造成上述現象，將其設為ON后即恢復正常。

　　(2)可從MSC、BSC告警中獲得網絡不正常信息。如當相鄰小區數據配置有誤時，或如鄰區的BCCH、BCC(基站收發臺色碼)、LAC(位置區碼)等不對時，造成切換失敗掉話，都會在MSC及BSC中產生告警。因此，須經常從MSC、BSC中查看告警記錄。此外，每打一個電話，都有一個相應的代碼與之相對應。對于NOKIA系統稱之為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設置有誤或插板壞時，便會產生B16CLEAR CODE。因此，可通過分析CLEAR CODE來發現網絡存在問題。當發現某一CLEAR CODE突然增多時，可在MSC里跟蹤與此CLEAR CODE相關的中繼電路和基站。如有一段時間，溫州用戶反映通話中存在嚴重的回聲及單向通話，通過MSC端跟蹤發現，單向通話主要存在于某幾條PCM(脈碼調制)線上，進一步對這些PCM檢查發現系因DDF傳輸架跳線錯誤造成。改正后即恢復。用類似方法發現造成回聲的原因是MSC軟件版本升級時，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的統計信息，經過分析來發現不正常的原因。如部分基站掉話率較高，但BSC中無告警，在OMC中分析發現，這些基站部分TRX的上、下行鏈路質量很差。對TRX進行環路測試后，發現其駐波比很高，將TRX更換后即恢復正常。有時發現整個扇區內所有TRX的上行鏈路質量都很差，但下行鏈路質量不錯，而且頻率規劃無問題，后更換RTCC(遠端調諧控制器)后，掉話率即下降。此外，OMC中有一種網絡優化工具(NOKIA系統)稱之為CELL DOCTOR，可通過它來統計每個TRX的占用時長、每個扇區的平均通話時長，分析小區間是否存在頻繁切換以及是否從來無切換，從而相應的修改切換控制參數，并刪除不必要的相鄰小區，以減少鄰區測量，減輕系統負荷。

　　(4)在高話務區，很多基站掉話發生在切換過程中，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，如龍港地區中心站每線話務量均在0.8Erl左右。可以通過以下幾種方法使話務均衡：

　　①可修改基站配置，根據實際話務量來配置該扇區的TRX個數。如長虹基站，原來配置為3＋3＋3，但第一扇區話務較少，而第三扇區擁塞嚴重，將其改成2＋3＋4后，第三扇區的每線話務量即由原來的0.649Erl下降至0.53Erl，TCH阻塞率也下降至0，但話務量卻上升了2.1Erl。

　　②可根據實際話務分布調整天線的方位角，如當某一區域話務量特別高，可將兩個扇區的天線方位角加以修改，共同指向此區域。

　　③對于未滿配置的基站，可用增加PRime site(簡稱PS)的方法來吸收話務。如龍港基站原來配置為3＋3＋3模式，將3個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)，即可控制話務流向。其中由宏蜂窩切入PS可設置成－15dB左右，而由PS切入宏蜂窩則可設在10dB左右，具體值則需根據實際情況來調整。此外，如果話務量集中在宏蜂窩附近，則還可為PS設置umbrella handover。即只要PS的信號電平滿足一定值，則可切入PS。經過一定的監測和調整后，效果十分理想，每個PS吸收的話務量都在5Erl左右，最高的達6.2Erl，從而使阻塞率下降，掉話率也相應的下降。

　　(5)借助儀表來分析網絡中存在的問題。如用頻譜分析儀來測量上行干擾。有一段時間，市區大酒店基站第一扇區上行干擾嚴重，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過RMUJ，分成6路，經放大后至每個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行測試，測試結果表明，該扇區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。后在測試過程中發現若只用主集接收，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　頻譜儀與基站聯結圖

　　(6)通過實地路測，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。如市區桃園居第三扇區掉話率高達6.7%，掉話原因顯示為射頻掉話，經實地路測后，發現該站由于天線較高，存在越區覆蓋，產生孤島效應。

　　(7)在網絡運行過程中，可使用一些新技術，如下行功率控制，DTX(不連續發送)及跳頻等，減少網絡存在的干擾，并降低掉話率，從而使網絡質量進一步提高。必須注意，在開啟上述新功能時，網絡中一些相關的系數也必須隨之修改，如目前溫州網絡使用基帶跳頻，首先必須將因上、下干擾而允許小區內切換這一功能關閉。其次，對于因質量而切換的門限電頻HO MARGIN QUAL予以修改，因為未使用跳頻時，通話過程中，如未發生切換，則固定占用某個時隙，質量較為穩定，但使用跳頻后，則在扇區內所有的TRX上跳動，質量不穩定，在等級0～7上下波動。當此門限值設置很小時，會產生頻繁切換，因此，應將QMRG由0dB調為4dB。此外，對切換的算法也需適當加以調整，如平均窗口大小、總的抽樣個數Nx及滿足條件的個數Px等，都需在開通跳頻后，進行長期的觀察，根據OMC中的統計資料，加以分析，并逐步調整。否則很難達到理想的效果。

4　結束語

　　網絡優化不僅是無線部分的優化，必須從全網著手，因此必須不停地觀察和監測整個網絡，找出故障并排除故障，提高網絡效率，使現有網絡資源獲得最佳效益。

摘自《移動通信在線》

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