无线网络质量分析及改进方法

1、 SBAMC NETWOR K OPTIMIZATION 目录1. 前言.1 2. GSM 无线网络结构 .2 3. 无线网络质量分析和提高方法.3 3.1 话务量 . (33.2信令信道可用率 .4 3.3信令信道拥塞率 5 3.4信令信道掉话率 10 3.5话音信道可用率 17 3.6话音信道拥塞率 18 3.7话音信道掉话率 21 3.8切 换 成 功 率 24 3.9无线信道利用率 .274.总结。28 无线网络质量分析及改进方法-BCS1 前言:随着GSM无线通信网络在中国市场的不断普及,随着市场竞争的越来越激烈,随着用户对网络服务质量的越来越高,如何提高GSM网络服务质量这一课题摆

2、在电信营运商和设备供应商的面前。GSM网络服务质量的好坏,直接关系到营运商、用户和设备供应商的经济利益。网络质量的提高对促进公司的不断发展,树立公司和分公司在用户中的形象是至关重要的。网络质量的好坏可以通过拨打测试、用户的反映和网络指标看出来。其中网络指标比较客观、全面地反映了网络服务质量的好坏程度。网络指标包括:全网话务量、信令信道可用率、信令信道拥塞率、信令信道掉话率、话音信道可用率、话音信道拥塞率、话音信道掉话率、切换成功率、双频切换成功率、无线信道利用率、交换机分配成功率、交换机利用率、长途电路利用率等。GSM网络质量分析,很大程度上就是对网络运行指标的分析,从全网到小区、每一个载频,

3、进行整体到局部的全面分析,在分析的基础上提出解决、提高的方法。 GSM无线网络结构:下图1是整个GSM网络结构图,其中无线部分包括:用户手机、BTS、BSC、OSS(OMC_R。用户手机和BTS之间为空中接口,BTS和BSC之间为ABIS接口,BSC和MSC之间为A接口。 图1:GSM网络结构 无线网络质量分析和提高方法:1.话务量话务量计算方法如下:TCH (Erl=MC380a/observation duration in seconds( 3600s by default例如,某网络共有五个基站,载频数分别为6、4、2、3、3。 由上表可见,所有站的所有载频数的MC380之和为8451

4、6,所以全网的话务量为:TCH(爱尔兰=84516/3600=23.477爱尔兰。网络话务量直接关系到营运商的经济利益。通过微蜂窝、直放站等方法解决热点地区的高话务量。在用户数、载频数一定的情况下,确保网络的正常无缝覆盖,消灭盲区,提高网络通话质量,降低掉话率,提高无线信道利用率,降低拥塞率,确保用户每次通话呼叫的顺畅,保证网络话务量稳中有升。 2.信令信道可用率公式:信令信道可用率= 忙时SDCCH可用总数/信令信道配置总数100%既:D41/D15= MC26/ D15:信令信道配置总数:本地区物理上拥有的基站配置的信令信道总数从信令信道可用率公式我们可以看出,当所有基站的所有载频都正常运

5、行时,这个指标为本100%,也就是说这个指标和基站的维护情况直接相关。例如,某网络共有五个基站,载频数分别为6、4、2、3、3。 由上表可见,假设五个基站的所有频点运行正常,则SDCCH信令信道可用率为:(24+16+8+16+16/80=100%。如果基站4工作不正常推出服务,则SDCCH信令信道可用率为:(24+16+8+0+16/80=80%。 3.信令信道拥塞率公式:信令信道拥塞率=忙时SDCCH溢出总次数/忙时SDCCH试呼总次数100%,即:D43/D42= MC04/ MC8c一般情况下,当一个小区的覆盖范围內用户的忙时话务量超过其容量时,信令信道和话务信道会同时有拥塞现象。这种

6、情况下主要的解决方法是对这个小区增加载频。如果小区中包含商场、机场之类的高密度话务区,也可通过增加微蜂窝的方法来吸收掉一部分话务。其他解决方法包括:(1适当调整天线的俯仰角,改变其覆盖围,让相邻小区来吸收边缘话务。调整之前一定要先看一下邻区的话务量及载频数,且调整时采取微调。如下图2所示,本来图中建筑物(商务中心,內含大量手机用户由小区A覆盖,但是小区A的话务量很高,严重拥塞。而邻小区B的载频却比较空闲,话务量少。我们可以增大小区A的天线俯仰角,减小小区B的天线俯仰角,使建筑物(商务中心改由小区B来覆盖,如图3所示。这样就使得全网拥塞率降低,无线信道利用率提高。 (2适当提高本小区的最低接入电

7、平参数(RxLev_Access _Min 和RxLev_Min(n,使本来处于本小区边缘的手机,改由邻区来服务。注意调整时不可调幅过大,否则会使本小区覆盖范围内的一些室内手机无法入网。如下图4所示,小区A、B、C互为邻小区,提高小区A的最低接入电平参数(RxLev_Access _Min 和RxLev_Min(n,本来处于小区A边缘且由小区A覆盖的手机,现在由小区B或C覆盖。小区A的话务拥塞有一定程度的缓解。其缓解程度由小区中话务分布决定。当然还可以通过降低基站的最大发射功率来缩小有效覆盖范围。(3调整小区之间的切换参数,使手机易于切换到相邻不拥塞的小区,如Ho_Margin参数,但是当本小

8、区拥塞较严重时,通过调整参数的方法,其作用是很有限的。 图4:最低接受电平参数调整对覆盖范围的影响当小区中话务信道不拥塞,但SDCCH拥塞时,先看小区计数器C02a (位置更新的次数是否比C02h(主叫次数的值明显大很多。分以下两种情况:(1如果C02a并不异常大,两值在一个数量级,看一下小区信道的配臵,可以通过增加SDCCH信道的方法解决信令信道拥塞问题。例如:我们收集了长春2000-1-24日的忙时报告,发现BSC2_6下的小区Dajiagou(大家沟有SDCCH拥塞现象,而TCH却不拥塞。具体信息如下: 由上表中的计数器可以看出,位臵更新次数C02a已比正常主叫次数C02h偏多,但还是一

9、个数量级。拥塞次数为2045次,成功占用SDCCH 信道次数为1320次即C148。载频数为2,SDCCH信道数为8,即SDCCH 占用一个时隙。所以如果我们把信道配臵中的一个TCH时隙改成SDCCH,则SDCCH信道拥塞次数会约降为2045-1320=725次。当然这时候TCH可能会有一点拥塞次数,也可能TCH没有拥塞,即使有次数也很小。(2如果C02a明显比C02h大很多,说明位臵更新次数偏多,这很可能属于下列这种情况。即当小区处于LAC边缘时,且在两个LAC的边缘小区之间移动手机较多时,如下图5所示,当一批手机处于待机状态,从LAC1乘车沿公路从小区A到小区B时,所有手机会在几乎同时作位

10、臵更新,同时申请SDCCH信道,这时会导致SDCCH信令信道突发性拥塞,因小区A和B实际覆盖地区的话务量并不大,所以话务信道不拥塞。因为SDCCH信令信道不能动态分配,所以只能通过尽可能增加SDCCH信道的方法来降低信令信道拥塞率。另外一个方法就是进行LAC调整,避开这种情况,或把两个LAC合并成一个LAC以减少位臵更新次数,如下图6所示。但是LAC合并时,要考虑到以LAC为单位Paging时,同一个小区的Paging次数会明显增加,所以要注意平衡取舍。最后当发现,小区的位置更新次数不多,话务量也不大,但是C04非常大,大得相当异常,这种情况极少,但发生过,这时一般是计数器出错,参考CAE表格

11、,Reset此小区相对应的BSC上的TCU模快。这一动作,请在话务量较小的时侯做,且慎重。 CA 4.信令信道掉话率公式:信令信道掉话率=忙时SDCCH掉话总次数/(忙时SDCCH试呼总次数-忙时SDCCH溢出总次数100%,即:D44/(D42-D43= (MC07+MC137+MC138/(MC8c- MC04当手机占用信令信道时,有三种情况会导致掉话。第一种即手机做SDCCH切换,但是没有成功,也没有返回到原来的信道上,这时计数器MC07计数。第二种既在手机占用SDCCH信道的过程中,因为BSS设备的不稳定导致掉话,即MC137。第三种是因为无线环境不稳定造成掉话,这些无线环境包括,信号

12、强度不稳定,无线干扰等。这是产生SDCCH掉话的最主要原因。这些掉话计在MC138中。所以要降低SDCCH 信令信道的掉话率,关键在于网络无线环境的优化。关于网络无线环境优化,其前提是网络中基站运行正常,无或很少硬件故障。当各个站址已确定,天线高度已固定,我们能做的是调整天线俯仰角、重新配置频点、参数调整、采用跳频和同心圆技术等。(1首先天线的高度和俯仰角,基本上决定了各个小区的覆盖模型,即覆盖范围,小区之间的邻近关系,确立了网络覆盖结构。天线位臵、高度和俯仰角的决定,也就决定了后面的无线调整的极限。天线俯仰角的调整有两个限制因素,一是无线干扰,俯仰角的设定要最大限度的减少超范围覆盖,即俯仰角

13、不可过小,导致覆盖到本不属自己该覆盖的地区。否则会有较强的干扰产生。如下图7所示: 基站A 因为俯仰角过小,导致覆盖到基站C 覆盖的地区,甚至更远的地区,如果小区A 和小区C 中有同频或邻频,就会产生干扰,导致网络质量明显下降。在99年5月份的长春网络优化期间,我们发现了一些小区有这种情况,通过天线俯仰角调整后,网络质量提高较明显。干扰问题可以通过路测和ABIS 接口信令跟踪分析的方法来发现。下面我们举一个ABIS 接口信令分析结果实例,通过天线调整前后的结果对比,可以看出天线调整的效果。天线调整前小区锦水路_2的ABIS 分析结果: 天线调整后小区锦水路_2的ABIS 分析结果: 由上表可见

14、,受干扰频点54的下行质量由1.46变到0.95,受干扰频点76的下行质量由1.22变到0.86。通话测试表明,话音质量也有明显提高。当然俯仰角也不可过大,否则会产生覆盖盲区。如下图8所示: 图8:天线俯仰角过大导致覆盖盲区 (2合理的配臵频点是优化无线环境的另一重要方面。鉴于城市地理环境的复杂性和不断变化(新建筑的产生,通过网络规划工具分配出的频点,在运行网络中有需要调整的地方。有些小区的频点会受到臆想不到的同频或邻频干扰。这会增加这一小区的SDCCH、TCH 掉话率。频点干扰问题可以通过ABIS接口的信令跟踪来发现。通过RNP(网络规划工具,修改被干扰频点,再用ABIS接口信令跟踪的方法来

15、核实。另外要注意现在运行着的网络中,大量运用着同心圆技术,其内圆和外圆的频率复用度是不一样的。图9:频率规划上图9是三个扇区定向,频率复用度为4X3=12的频点分配示意图。比如说频率组A之间,很可能由于天线的俯仰角过小,地形的复杂性如建筑物的反射、湖面的反射等,造成同、邻率干扰,这时我们就有必要进行频点个别调整。(3通过参数调整,可以一定程度上改变无线环境。我们知道通话过程中信号(无线电波的传输是双向的,即上行和下行。参数Bs_Txpwr_Max、Bs_Txpwr_Min、Ms_Txpwr_Max、Ms_Txpwr_Min决定了网络在工作中,基站和手机的发射功率范围。U_RxLev_Ul_P、

16、L_RxLev_Ul_P、U_RxLev_Dl_P、L_RxLev_Dl_P、H_RxQual_Ul_P、L_RxQual_Ul_P、H_RxQual_Dl_P、L_RxQual_Dl_P这些参数决定了上行和下行功率控制范围。参考下图功率控制算法。 L_RxLev_Ul_H 、L_RxLev_Dl_H、RxLev_Ul_IH、RxLev_Dl_IH,这些参数决定了手机何时做切换。功率控制和切换这两类参数的调整,在天线位臵、天线高度、天线俯仰角、小区频点配臵、手机和基站的发射功率范围,这一系列因素确定的情况下,进一步决定了网络无线运行环境,决定了手机和基站在运行中的动态行为。 图10:功率控制算

17、法(4改善无线运行环境的一个比较重要的技术是跳频技术。跳频的概念就是,手基和基站在运行中,对每一个话务连接,其在空中表现出来的形式是,载波以伪随机或循环的方式变化。跳频分为基带跳频和射频跳频两种方式。跳频的好处是抗多径衰弱和进行干扰分集。请见下图11所示,利用跳频后,MS1的有用接受信号更加稳定。 Alcatel 在澳大利亚的实验表明,利用SFH (慢跳频后,网络的灵敏度比不采用跳频有所提高,其中下行提高2dB,上行提高1dB 。实验如下表: 利用SFH 后,网络的掉话率会明显降低,实验结果如下: -202468N u m b er o f T R X (h o p p in g set si

18、zeI m p r o v e m e n t i n T C HD r o p R a t e X 0.1%图12:跳频对TCH 掉话率的影响 利用跳频技术后,网络从DTX(不连续发射和PC(功率控制两项技术的收益程度要大于不用跳频技术的网络。如下图13、14所示:MS1 MS1时稳定可靠,所以手机容易占用上目标小区的信道,因为信道不稳定而导致不成功切换的盖率降低。分配失败率降低的道理是一样的。 5.话音信道可用率公式:话音信道可用率=(忙时话音信道可用总数/话音信道配置总数100%,即:D46/D16= MC250/ D16:话音信道配置总数:本地区物理上拥有的基站配置的话音信道总数由上面

19、式之可以看出,提高话音信道可用率的根本在于,使尽可能多的站、尽可能多的载频处于正常运行状态,尽可能排除硬件问题。 6.话音信道拥塞率公式1:(不含切换话音信道拥塞率(不含切换=(忙时话音信道溢出总次数(不含切换/忙时话音信道占用总次数100%,即:D48/D47=(C181a+C181b+ C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+ MC12c/ (MC18+C181a+C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C1 81j+C181k+C181l+MC142+M

20、C144+MC12c公式2:(含切换话音信道拥塞率(含切换=(忙时话音信道溢出总次数(含切换/忙时话音信道占用总次数100%,即:D50/D49=(C181a+C181b+C181c+ C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+ MC12c+MC51+MC41a/ (MC18+C181a +C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k +C181l+MC142+MC144+MC12c+MC51+MC52+MC53+MC54+MC41a+MC41b+MC42

21、+MC43+MC44话音信道拥塞率分含切换和不含切换两种情况,C181X指手机占用SDCCH后试图建立TCH,因各种原因导致Clear Request和Assignment Failure 发向 MSC的次数总合。溢出还包括MC12c,即占用SDCCH后试图建立TCH,因缺乏TCH信道而排队,最大等待时间用完后,还没TCH 信道可用,最后失败的总次数。含切换的拥塞率公式中比不含切换的公式多MC51和MC41a两种计数器。MC41a指MSC控制下的向内切换,因为缺乏信道而失败的次数。MC51指BSC控制下的向内切换,因为缺乏信道而失败的次数。首先我们看是哪一种拥塞较严重。如果是不含切换的拥塞率较

22、严重,因为C181x是以BSC为单位计数器,不能精确到小区,所以我们在本BSC中没有掉话率、分配失败率(注:分配失败率=(MC12+MC14b+MC146b-MC41a/(MC12+MC16-MC41a 等指标特别差的 小区的情况下,通过看MC12a 、MC12b 、MC12c 、 MC12d ,来看到底是哪个小区拥塞严重。当发现某个小区的MC12x 相对值较大时,可以利用上面关于解决SDCCH 信令信道拥塞率相似的方法解决。如:增加载频、调整天线俯仰角、调整切换参数、提高最低接入电平等方法。当然如果SDCCH 和TCH 信道都严重拥塞,根本解决办法还是增加载频。如99年5月份的长春网络优化过

23、程中,我们发现小区-人民广场2和人民广场3有严重拥塞现象,导致切换掉话多、切换成功率低。通过天线俯仰角调整、切换参数调整、最低接入电平和最大发射功率参数调整等手段,都不能根本解决。最后我们通过增加载频的方法使问题得到了解决。 图15:人民广场1、2、3小区关系载频增加前小区拥塞情况及切换成功率情况: Note: the mean value in table above are based on the quality of network in busy hour from 1999-06-23 to 1999-06-25.我们对两个小区各各增加两个载频,载频增加后情况如下: Note: t

24、he value in table above are based on the quality of network busy hour in 1999-06-30。从上表我们可以看到,载频增加后小区人民广场2和人民广场3的每信道话务量分别从0.86、0.91降到0.79、0.71。人民广场1、人民广场2、人民广场3三个小区的切出成功率分别从43.9%、78.4%、71.1%升到91.4%、95.0%、90.8%。因为人民广场1、2、3之间存在大量切换,所以拥塞解决后,这三个小区的切出成功率大大提高。一般来说,当小区拥塞率(不含切换较大时,其小区拥塞率(含切换自然也会较严重。原因很显然,当某

25、小区TCH信道缺乏时,切换也会因为没有TCH而不能成功。所以当含切换的TCH信道拥塞严重时,同时看一下MC12x和MC51、MC41a。解决拥塞的方法同上小区拥塞(不含切换。 7.话音信道掉话率公式:话音信道掉话率=(忙时话音信道掉话总次数/忙时话音信道占用总次数100%,即: D52/D51= (C879+C880/ (C884+C883现在话音信道掉话率由交换机一侧的计数器来统计,但我们可以通过BSS一侧的计数器来发现问题所在。这些计数器包括MC14c、MC21、MC136、MC139。MC14c指手机在TCH信道上通话时,由于BSS设备不稳定造成的掉话。现场网络中,小区MC14c偏高的问

26、题一般是因为ABIS接口传输不稳造成的,传输时断时续。可以通过OMC_R上的MESSAGE窗口来核查此小区的传输状态变化。这种情况优先解决传输问题。如果传输没有问题,就查本基站对应ABIS接口上的传输模块,查CAE表格,根据传输模块控制的小区数,看哪几个小区有共同的MC14c问题,这些小区由哪个共同模块控制,顺藤摸瓜一一排除。MC21指手机切换不成功,但又没能返回到原来的信道上,造成的切换掉话。如果某个小区的MC21异常,先看这个小区的邻近小区中有没有分配失败率比较高的小区,如果有,通常原因就是本小区的手机往此邻小区切换时,没能占上邻区的TCH信道,而此时本小区的信号强度已很弱,所以也没能回来

27、,所以造成切换掉话,如下图16所示,小区2分配失败率高,会导致小区1的切换掉话率高。这时首先解决此邻小区的分配失败率高的问题。分配失败率高,有时是干扰问题,有时是硬件问题,且现场中,硬件原因偏多。具体原因可以通过ABIS接口信令分析,来进一步查找。 图16:小区2的情况对小区1的影响如果邻小区一切正常,核查本小区的切换关系设臵是否合理、完全,功率控制和切换参数是否设臵异常。通过路测,看是否是天线方向错了。关于天线方向问题如下图17所示,当安装时或因ABIS接口2M线插错时,天线E和F的方向就是反的。这时B和E之间是相邻小区,B 和F之间却不是相邻小区,导致手机从B向E方向切换时,信号太弱不能成

28、功。而天线F发出的信号虽然强,但却不是B的相邻小区。这时手机往往,找一个相对较强,绝对信号强度却很弱的邻区去切换,因为手机运动方向是朝着E,所以最终会失败。 图17:天线方向反掉对切换掉话的影响MC136指手机在TCH信道上同通话时,由于无线环境不稳定,造成的掉话。无线环境不稳指,信号强度起伏变化,干扰信号的存在。我们知道,手机用户有时是移动的,即使不移动,站在同一个地点,有用信号的强度和干扰信号的强度也是起伏变化的,只不过是相对稳定而已。关于无线环境的优化问题请参考SDCCH掉话问题的分析及解决方法。无线环境问题,往往也是TCH掉话的主要原因。MC139指远端码形变换失败,导致掉话。当ABI

29、S接口上收到“Connection Failure Indication”消息且其原因是“remote transcoder failure”时,MC139计数器加一。MC139异常偏多的问题,基本上是A接口上,码型变换器的问题,这可以通过A接口信令跟踪的方法来定位问题的故障点。当ABIS接口上有传输不稳问题时,除了MC14c异常偏大外,MC139也会伴随着明显偏大。这时就不是码型变换器的问题。 8.切换成功率公式:切换成功率=(忙时切换成功总次数/忙时切换请求总次数100%,即: D55/D54= (MC52+MC56+MC42+MC46+MC142+MC144/ (MC51+MC52+MC

30、53+MC54+MC55+MC41a+MC41b+MC42+MC43+MC44+MC45+MC1 42+MC143+MC144+MC145切换的种类包括:MSC控制下的小区间切换、BSC控制下的小区间切换、小区内切换、同心圆切换。如下图所示:提高切换成功率,就是降低切换不成功率。切换不成功的原因有许多种,包括:无线信道缺乏、有线信道资源缺乏、BSS设备不稳定、手机占用新信道时失败、无线环境不稳定、切不成功回到原来信道又失败。所以相应的提高切换成功率的手段是多方面的,且各种方法所起的作用也是不一样的。 Intra-cell HANDOVER The different types of Hand

31、over Inter-cell Intra-BSC Inter-cell Inter-BSC inter-MSC Inter-cell Inter-BSC Intra-MSC 图 18：各种切换情况 SBAMC NETWORK OPTIMIZATION SHANGHAI BELL ALCATEL 25 当发现某小区的切换成功率较低时，查响应小区的上述计数器，看切 换失败的具体原因，具体问题具体分析。查上述各种原因之前，首先 要确保小区的切换关系设置完整、正确，主要相邻小区一定要做进切 换关系表中。 是因为拥塞（MC51、MC41a）导致切换成功率低的，重点解决拥塞问 题。是 BSS 设备不稳定

32、而导致切换成功率低的，重点解决设备硬件问 题。是手机占用新信道失败的，重点解决分配失败率较高的问题。分 配失败率较高往往是硬件题或干扰问题，由 ABIS 接口的信令跟踪可以 进一步定位分析。 另外由计数器 MC48、MC58 可以看是不是无线问题，MC48 和 MC58 表示 无线原因导致切换不成功又回到原来的信道上。如果 MC48（MSC 控制 下的切换）或 MC58（BSC 控制下的切换）值较大，查本小区及周围的 无线环境。看是否周围有覆盖盲区（利用路测设备），天线方向是否 错了（利用路测设备），是否相邻小区的时钟偏了（因时钟偏了会导 致手机不能同步到邻区的 BCCH 频点上，也就不能解出