GSMBSS网络性能KPI(上下行平衡)优化手册.doc

产品名称 Product name密级 Confidentiality level GSM内部公开 产品版本 Product version V00R02 Total 27 pages 共 27 页 GSM BSS 网络性能 KPI（上下行平衡）优化手册 (仅供内部使用） For internal use only 拟制：Prepared byGSM &UMTS 性能研究部杨吉祥日期：2008-1-24 审核:Reviewed by日期： 审核:Reviewed by日期： 批准: Granted by日期： 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co., Ltd. 版权所有 侵权必究 All rights reserved 修订记录 Revision Record 日期日期 Date 修订版本修订版本 Revision version 修改描述修改描述 change Description 作者作者 Author 2008-1-240.9初稿完成 杨吉祥 2008-2-241.0修订部分内容及增加一个案例杨吉祥 GSM BSS 网络性能 KPI（上下行平衡）优化手册 关键词：上下行平衡 上下行电平 上行电平 下行电平 上下行失衡 摘 要：本文简要介绍了“上下行平衡”方面的理论、如何评估“上下行平衡” 以及典型案例。 Key words： 参考资料： 缩略语清单 List of abbreviations： Abbreviations 缩略语缩略语 Full spelling 英文全名英文全名 Chinese explanation 中文解释中文解释 目目 录录 GSM BSS 网络性能网络性能 KPI（上下行平衡）优化手册（上下行平衡）优化手册6 1前题假设前题假设6 2上下行平衡基本原理上下行平衡基本原理7 2.1什么是上下行平衡7 2.2如何评估上下行平衡8 2.2.1华为设备的上下行平衡理论计算8 2.2.2采用“上下行平衡话统”评估上下行平衡9 2.2.3采用“上下行电平差均值” 评估上下行平衡10 2.2.4采用“上下行电平分布” 评估上下行平衡11 2.2.5采用“上下行累计概率分布”评估上下行平衡12 2.3上下行不平衡的影响13 3影响上下行平衡的因素影响上下行平衡的因素14 3.1天馈线安装问题14 3.2塔放安装14 3.3参数设置不当15 3.4硬件故障15 3.5直放站16 3.6天线匹配方面17 3.7手机用户行为17 4上下行平衡分析流程上下行平衡分析流程18 4.1ABIS信令分析方法18 4.2分析流程图20 4.3分析流程说明22 5上下行平衡优化案例上下行平衡优化案例24 5.1案例 1：DDPU 增益异常24 5.2案例 2：DTRU 软件问题25 5.3案例 3：参数设置不当26 6上下行平衡问题信息反馈上下行平衡问题信息反馈27 图目录 图 1上下行平衡图例.10 图 2上下行电平差分布.11 图 3上下行电平分布.12 图 4上下行电平累积分布.13 GSM BSS 网络性能网络性能 KPI（上下行平衡）优化手册（上下行平衡）优化手册 1前题假设前题假设 全文中提到的上行电平及下行电平均为补偿功控后的上行电平和下行电平，即： 上行电平上行电平 = RxLevUP + MS 因功控降低的功率因功控降低的功率 下行电平下行电平 = RxLevDL + BS 因功控降低的功率因功控降低的功率 注：此处计算上下行电平，只考虑ABis接口测量报告中的上下行电平及功控信息，对于基站的静态 功率等级，不会影响ABis接口中的上下行电平值，即不会影响上下行平衡统计。在计算机顶功率时，考 虑载频的静态功率等级，如下面的例子。 在 Abis 信令中的测量报告，包含 RxLev-ful-UP，RxLev-sub-UP，RxLev-ful- DL，RxLev-sub-DL，DTX-UP，DTX-DL，BS-Power-lever，MS-Power-lever。 其中，若该小区开启了上行 DTX，则计算上行电平时，采用 RxLev-sub-UP，否则采 用 RxLev-ful-UP；若小区开启了下行 DTX，则计算下行电平时，采用 RxLev-sub-DL，否 则采用 RxLev-ful-DL。 900M 网络中，MS-Power-lever 为 5 时，代表发射功率 33dBm（MS 的最大发射功率）， MS-Power-lever 比 5 每增加 1，表示手机发射功率降低 2dB。 1800M 网络中，MS-Power-lever 为 0 时，代表发射功率 30dBm（MS 的最大发射功率） ，MS-Power-lever 比 0 每增加 1，表示手机发射功率降低 2dB。 而基站的发射功率，BS-Power-lever 为 0 时，表示最大发射功率（为载频设置的静态 功率），比 0 每增加 1，表示基站发射功率降低 2dB。比如某载频的功放最大功率为 47.8dBm（60W），安装在某基站小区上时，配置静态功率等级为 46dBm（40W）。建立 通话后，基站下行功控命令 BS-Power-lever2 时，表示基站的发射功率为 46dBm- 2*2dB=42dBm。 2涉及特性涉及特性 不涉及。 3上下行平衡基本原理上下行平衡基本原理 GSM 系统是一个双向通信系统，上行链路和下行链路都有自己的发射功率和路径衰落， 为了使系统工作在最佳状态，就要保证每个小区的链路达到基本平衡（上下行链路平衡）， 可以促使切换和呼叫建立期间，移动通话性能更好。 下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。 上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。 上下行平衡，简言之，在下行信号达到边界时，上行信号也同时达到边界。 上下行不平衡，简言之，上下行信号不能同时达到边界，就出现了上行受限和下行受 限。 3.1什么是上下行平衡什么是上下行平衡 当上下行平衡时，上行、下行允许的最大传输路径损耗应该是相同的。 下行允许的传输路径损耗基站机顶功率基站馈线损耗基站天线增益移动台天线增 益移动台馈线损耗移动台接收灵敏度人体损耗功率余量 上行允许的传输路径损耗移动台功率移动台馈线损耗移动台天线增益人体损耗 基站天线增益分集增益塔放带来的增益基站馈线损耗基站接收灵敏度功率余量 其中，基站机顶功率TRX 发射功率合路器损耗跳线损耗；功率余量是考虑干扰 和衰落因素并确保一定通话质量和概率的功率保证值（ 一般取 10dB）；分集增益包括天 线分集增益和跳频分集增益。 由于天馈的互易性，对于上下行的影响是相同的。同时 GSM 上下行频差不大，无线传 播特性基本相同，人体损耗和功率余量应该基本相同。 在不使用塔放情况下，当上下行基本平衡时，有： 基站机顶功率移动台接收灵敏度基站机顶功率移动台接收灵敏度 移动台功率分集增益基站接收灵敏度移动台功率分集增益基站接收灵敏度 将上面的公式变换为： 基站机顶功率移动台功率基站机顶功率移动台功率 移动台接收灵敏度分集增益基站接收灵敏度移动台接收灵敏度分集增益基站接收灵敏度 在使用塔放情况下，当上下行基本平衡时，有： 基站机顶功率移动台接收灵敏度基站机顶功率移动台接收灵敏度 移动台功率分集增益塔放带来的增益基站接收灵敏度移动台功率分集增益塔放带来的增益基站接收灵敏度 将上面的公式变换为： 基站机顶功率移动台功率基站机顶功率移动台功率 移动台接收灵敏度分集增益移动台接收灵敏度分集增益 塔放带来的增益基站接收灵敏度塔放带来的增益基站接收灵敏度 3.2如何评估上下行平衡如何评估上下行平衡 怎么样来分析上下行是否平衡呢？ 最简单的方法，就是使用测量报告中的上、下行电平。下面做进一步的理论推导： 下行接收电平基站机顶功率基站馈线损耗基站天线增益下行传输路径损耗 移 动台天线增益移动台馈线损耗人体损耗 上行接收电平移动台功率移动台馈线损耗 移动台天线增益上行传输路径损耗 人体损耗基站天线增益基站馈线损耗 而“下行传输路径损耗下行传输路径损耗 上行传输路径损耗上行传输路径损耗”，那么 下行接收电平上行接收电平下行接收电平上行接收电平 基站机顶功率基站机顶功率 移动台功率移动台功率 公式公式 1 1 根据上面理论分析，我们可以用网络中的“上下行电平差分布”来评估网络的平衡状 态。无线信号总存在波动，因此研究无线信号的最有效方法就是通过大量数据，进行统计 意义上的分析，并且可以考虑为无线信号波动留 3dB 余量。当测试数据足够多的情况下， 统计意义上的分析结果，就可以用来分析网络的上下行平衡状态了。 3.2.1华为设备的上下行平衡理论计算华为设备的上下行平衡理论计算 为了分析华为基站设备的上下行平衡，做以下假设： 不考虑塔放，不考虑塔放，GSMGSM 900900 MSMS 的灵敏度是的灵敏度是-104dBm-104dBm，华为基站灵敏度是，华为基站灵敏度是-113dBm,-113dBm,天线分集天线分集 增益是增益是 2.5dB,2.5dB, 华为基站的载频发射功率华为基站的载频发射功率 60W(47.78dBm)60W(47.78dBm)，合路损耗，合路损耗 4.5dB4.5dB 移动台接收灵敏度移动台接收灵敏度 分集增益基站接收灵敏度分集增益基站接收灵敏度 1041042.52.5（113113） 11.511.5 dBdB 在无线传播途径复杂的情况下，在上面计算结果的左右各留各留 3dB3dB 的余量的余量，因此得到下 面结论： 华为基站设备的上下行电平差均值华为基站设备的上下行电平差均值( (上下行平衡等级上下行平衡等级) )取值范围为取值范围为 8.5dB14.5dB8.5dB14.5dB， 对应对应“上下行平衡等级上下行平衡等级”：等级：等级 8/8/等级等级 9 9。 上下行链路平衡等级和接收电平的关系(BSC6000) 上下行链路平衡等级下行接收电平-上行接收电平-6 1-15dB 2-14dB,-13dB,-12dB,-11dB,-10dB 3-9dB,-8dB,-7dB,-6dB 4-5dB,-4dB,-3dB 5-2dB,-1dB 60dB 71dB,2dB 83dB,4dB,5dB 96dB,7dB,8dB,9dB 1010dB,11dB,12dB,13dB,14dB 1115dB 因此，在华为基站设备中，“上下行平衡测量报告上下行平衡测量报告”的峰值等级的峰值等级 8/8/等级等级 9/9/等级等级 1010 都都 可以认为：上下行电平符合设备性能，认为是平衡的。可以认为：上下行电平符合设备性能，认为是平衡的。 再考虑机顶功率和手机发射功率， 机顶功率手机发射功率载频发射功率合路损耗手机功率机顶功率手机发射功率载频发射功率合路损耗手机功率 47.78-4.5-3347.78-4.5-33 10.28dB10.28dB 移动台接收灵敏度移动台接收灵敏度 分集增益基站接收灵敏度分集增益基站接收灵敏度 华为基站的载频功率设计完全处在上下行链路平衡范围之内，对网络运营是安全的。 3.2.2采用采用“上下行平衡话统上下行平衡话统”评估上下行平衡评估上下行平衡 采用【测量报告相关测量】下【测量报告上下行平衡测量】，来分析“上下 行是否平衡”，可以定义下列标准： 上下行平衡等级上下行平衡等级 1 的比例上下行平衡等级的比例上下行平衡等级 2 的比例的比例 15% 则认为不平衡（下行偏弱或上行偏强）则认为不平衡（下行偏弱或上行偏强） 上下行平衡等级上下行平衡等级 11 的比例的比例 30% 则认为不平衡（下行偏强或上行偏弱）则认为不平衡（下行偏强或上行偏弱） 用此标准可以简单过滤出上下行不平衡严重的小区，对于轻微上下行不平衡的情况要 用到 Abis 信令跟踪，处理信令跟踪文件中的测量报告来细致分析上下行平衡情况。 按照此标准，下面举例说明如何根据【测量报告上下行平衡测量】来判断载 频是否上下行平衡？ 下图，是某小区一天 24 小时【测量报告上下行平衡测量】汇总分析得到的结 果，该小区的机顶功率为 43.4dBm。 为了说明该小区上下行电平符合机站性能，上下行链路是平衡的。进行 Abis 信令跟 踪，计算信令中的测量报告，平均上下行电平差为 14dBm，（机顶功率 手机功率） 为 10.4dB，上下行电平差比（机顶功率 手机功率）大 3.6dB，属于正常波动范围。 因此，可以用上下行平衡等级 11 的比例 30%的标准来评价上下行是否失衡。 0% 1% 3% 5% 5% 3% 9% 17% 26% 21% 10% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 等级1(-9) 等级2(-8.-4) 等级3(-3.0) 等级4(1.3) 等级5(4.5) 等级6(6) 等级7(7.8) 等级8(9.11) 等级9(12.15) 等级10(16.20) 等级11(21.26) 上行电平下行电平 图 1 上下行平衡图例 3.2.3采用采用“上下行电平差均值上下行电平差均值” 评估上下行平衡评估上下行平衡 为了说明方便，选取 BSC_test 下的若干小区进行数据分析。计算这些小区的平均机 顶功率为 40.63 dBm，关闭所有小区的上下行功控，跟踪 BSC_test 下若干小区的 Abis 信令（RSL 信令）。 提取 Abis 信令跟踪中的测量报告进行分析，将测试报告中的上下行电平差求均值， 这个均值应该近似等于（基站机顶功率 移动台功率），偏差范围3dB 都认为是正常 的。 DL-UL 0 200000 400000 600000 800000 1000000 加载宏-（分析工具库、分析工具库 VBA）”两个选上。 同样道理，可以处理切换消息，立即指配等消息，进行其他方面的测试统计。 5.2分析流程图分析流程图 根据上章节叙述的影响上下行平衡的因素，综合考虑工程现场优化的条件，制定下面 的分析处理流程。 各现场可以根据自身的网络优化条件（仪器设备、人员配备等），做适当的更改，以 便更高效的进行上下行平衡问题的分析。 5.3分析流程说明分析流程说明 上下行平衡问题处理流程如下： 首先，分析【测量报告相关测量】下【测量报告上下行平衡测量】话统，列 出存在“上下行不平衡”的小区列表。按照下列标准找出上下行不平衡的小区： 上下行平衡等级 1 的次数 上下行平衡等级 2 的次数 15% 则认为不平衡（下行偏弱或上行偏强） 上下行平衡等级 11 的次数 30% 则认为不平衡（下行偏强或上行偏弱） 或者采用上下行电平差均值来评估小区（载频）的上下行平衡： 当上下行电平差均值与（机顶口功率手机功率）偏差超过 3dB 时，认为该小区存在上下行电平不符 合基站性能，上下行存在不平衡问题。 对问题小区列表区分优先级：影响 KPI 指标（掉话率高）的小区优先进入处理流程， 其他不影响 KPI（掉话率正常）的小区第二批次进入处理流程，两个批次的处理流程一样。 分析问题小区的硬件连接关系：包括基站硬件类型、合路方式、塔顶放大器类型、 直放站、天线型号、其他馈线上的设备等。分析“塔顶放大器衰减因子”及“MS 手机功 率”设置是否正确？直放站上下行增益是否正常？ 若存在问题，则改正后，继续分析问题是否解决，问题解决，则流程到此结束。 若都不存在问题，就转入下一步骤。 测试机顶功率：看机顶功率是否偏离理论值？偏离理论值多少，能否解释上下行不 平衡？比如机顶功率比理论值 03dB，信令跟踪中的上下行电平差均值比理论值也大 3dB， 就可以确定上下行不平衡是由机顶发射功率过大引起，若机顶功率正常，则进行下一步骤。 跟踪问题小区 Abis 接口 RSL 信令：提取测量报告，分析不同用户测量报告中的上 行电平、下行电平、上下行平衡分布情况。可以用信令分析工具 Signal Analyze Tool 来过 滤出单用户的信令。没有信令分析工具 Signal Analyze Tool 时，也可以使用维护台“跟踪 消息回顾”进行信令浏览，也可以将信令存成文本文件，用 Excel 软件进行分析。分析测 量报告中的上下行电平值及上下行电平差，是否重现问题？问题出现在所有用户，还是部 分用户行为？若部份用户行为，则暂时不用处理；若问题小区下的所有用户都存在这样的 问题则进行下一步。 从 Abis 跟踪，可以看出那些测量报告是一个用户（mtls-ccb），可以得到用户距离基 站远近（TA），可以指导用户是否移动(上下行电平波动情况)，可以知道发生上下行不平 衡时的电平情况。 定点拨测信令跟踪：在问题小区天线主瓣覆盖范围内，距离天线 500 米能看见天线 （无阻挡）的地点，用测试手机锁频拨打固定电话进行测试。同时在维护台上单用户信令 跟踪该测试手机的信令。测试手机要求在测试点上，围绕直径 3 米的圆圈运动，测试至少 10 分钟。 分析信令跟踪数据中的测量报告，计算分析测量报告的上行电平和下行电平，若 上下 行电平差=基站机顶功率移动台功率，则说明基站性能上下平衡不是基站设备造成，可能 是用户行为，比如手机固定在某个地方打电话。若上下行电平差基站机顶功率移动台 功率，则存在问题：上行增益比理论值大；若上下行电平差基站机顶功率移动台功率， 则存在问题：上行增益比理论值小； 确定“上行增益异常”，就需要将问题 DDPU 及 DTRU 通过相关流程，返回上研，进 行问题定位。 定点测试的上下行电平值，也可以用来简单判断上下行增益。通常，距离天线 500 米， 机顶功率 44dBm，天线增益为 17dBi 时，上行电平值应该在73dBm 左右，下行电平值应 该在61dBm 左右。因现场 500 米范围内的多经反射存在差异，上下行电平值只做为分析 参考值。但“上下行电平差”可以用来分析上下行是否平衡。 若平均“上下行电平差”偏离（机顶功率手机功率）3dB 以上，就可以认为该小区 存在上下行不平衡了。 定点测试发现“上下行不平衡”问题后，机顶发射功率也正常时，基本可以判断为基 站上行链路增益异常，行下一步骤。 现场推断出上行增益异常情况后，可以通过更换一块好的 DDPU，来确定是否是 DDPU 上行增益异常，还是 DTRU 上行增益异常？ 若在问题小区在更换好的 DDPU 后，上下行平衡变为正常，则可以判断问题小区的 DDPU 存在上行增益异常。 若在问题小区在更换好的 DDPU 后，上下行平衡仍不平衡，则可以判断问题小区的 DTRU 存在上行增益异常。 当确定为硬件问题后，请尽快将硬件通过相关流程，返回上研，进行问题定位。 6上下行平衡优化案例上下行平衡优化案例 6.1案例案例1：DDPU增益异常增益异常 【问题描述问题描述】 某地区网络中，BTS3012 和 BTS3006C 基站表现不同的“上下行测量报告”。 【问题分析与解决问题分析与解决】 汇总两个小区 2007-12-25 8:0014:00 的上下行平衡话统指标： 3.9% 15.2% 25.5% 21.4% 12.6% 4.5% 6.3% 5.8% 3.1% 1.0% 0.5% 0% 1% 2% 5% 6% 4% 12% 22% 27% 16% 5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% -9 (-8,-7,-6,-5,-4) (-3,-2,-1,0) (1,2,3) (4,5) 6 (7,8) (9,10,11) (12,13,14,15) (16,17,18,19,20) (=21) 河庄三联村南沙村 跟踪两小区的 Abis 接口 RSL 信令，分析其中的测量报告，证实了上面话统的正确 性。分析信令跟踪中的不同用户，发现两个小区下的用户都存在上面的上下行平衡的差异。 计算两个基站信令跟踪中所有测量报告的上下行电平差的均值为：“河庄三联村”为 dB，“南沙村”为 11.24dB。 现场测试两个基站的发射功率，证实 DTRU 的发射功率正常。机顶功率符合理论计 算，两基站机顶功率“河庄三联村”为 41dBm，“南沙村”机顶功率为 4dBm，符合 理论设计。 从公式“下行接收电平上行接收电平基站机顶功率移动台功率”： “河庄三联村”：基站机顶功率移动台功率 “南沙村”：基站机顶功率移动台功率 由此可以推断，“河庄三联村”的上行增益异常（偏大5dB）。 用矢量分析仪测量 DDPU 的上行接收增益，确定 DDPU 的上行增益超出理论设计 值 3dB 以上。 进一步软件测试分析，确定该 DDPU 软件版本，设置“低噪放大器增益”出现错误。 注： 1、老DDPU（48.1.1）LNA增益采用绝对值方式设置，现在的版本都没有问题。 2、新DDPU（48.1.0）LNA增益在V100R001C07B229以前的版本中（不包括此版本）采用绝对值设置，有问题。 3、新DDPU（48.1.0）LNA增益在V100R001C07B229以后的版本中（不包括此版本）采用相对值设置，没问题。 更改软件版本，问题解决。 6.26.2案例案例2 2：DTRUDTRU软件问题软件问题 【问题描述问题描述】 某基站小区各项 KPI 指标正常，但某几块载频的“上下行平衡话统”显示，等级 11 的比例高达 50%以上。 【问题分析与解决问题分析与解决】 跟踪该小区的 Abis 接口 RSL 信令，分析其中的测量报告，发现该小区问题载频下 的所有用户都存在下行电平比上行电平高，上下行电平差平均值为 17dB，比（机顶功率 手机