移动通信网络规划及优化.ppt

第6章移动通信网络规化优化 知识点网络规划流程及无线网络设计基站勘测和频率计划系统参数配置定位测试方法 难点无线网络问题与解决方法要求掌握网络规划 优化流程理解网络设计方法和频率计划了解问题定位及解决 6 1网络规划优化流程6 2无线网络设计6 3基站勘察6 4频率计划与干扰分析6 5小区参数配置原则6 6无线网络问题的定位和解决 6 1网络规划优化流程 6 1 1网络规划流程 网络规划是一项系统工程 从无线传播理论的研究到天馈设备指标分析 从网络能力预测到工程详细设计 从网络性能测试到系统参数调整优化 贯穿了整个网络建设的全部过程 大到总体设计思想 小到每一个小区参数 网络规划又是一门综合技术 需要用到从有线到无线多方面的知识 需要积累大量的实际经验 对于电信运营商来说 系统所能提供的服务质量是最关心的问题 其中覆盖范围是服务质量重要方面 同时 在无线频率资源一定的情况下 如何增加网络容量 如何满足网络未来发展的需求设计时必需考虑 以上问题都需要通过网络规划来解决 网络规划的过程涉及了覆盖预测 干扰分析 话务分析 频率计划 小区参数规划以及后期的网络优化 通过网络规划可以使GSM网络在以下四个方面实现良好的平衡 1 覆盖 2 质量 3 容量 4 成本 无线网络规划是复杂完整的过程 图4 1表示网络规划流程图 图4 1网络规划流程图 第一阶段进行站型设计 首要任务是走访用户 运营商 向用户咨询工程要求 确定将要建设的网络覆盖区域及边界要求 了解现有网络容量情况 决定将要建设网络的容量需要 明确基站站址的选择原则 另一个工作是勘查基站 了解选用的站址是否有空间 电源是直流还是交流 传输是否到位 基站周围环境是否有不利于电波传播的因素 对现有网络话务统计分析 定量了解话务分布 为确定站型寻找科学依据 第二阶段的工作是覆盖预测 根据已经选择的站址 以及设计的站型 预测将要建设的网络覆盖 判断是否能满足用户的要求 覆盖预测需借助规划工具 选择合适电子地图 电子地图的精度直接影响地图的成本 精度越高 地物越清晰准确 价格越高 通常情况下 数字地图的精度有5米 20米 50米和100米精度 对于宏蜂窝网络 一般选用20米精度 能满足要求 对于微蜂窝小区 需选择5米精度的数字地图 小城市及郊区可以用50米或100米精度数字地图 每一项目根据具体要求 选择不同精度的数字地图 覆盖预测的准确与否取决于传播模型选择与校准 不同传播模型适用于不同的频段及覆盖范围 通常习惯用的模型有奥村模型及COST 231模型 不同规划工具软件对模型进行修正 典型做法是采用集中系数方法 用选择传播模型的系数 确定覆盖区域的传播模型 确定模型系数是复杂的工作 有多种方法可以使用 工程上为了减少计算量 用测试数据进行拟合逼近 对基本传播模型进行修正 得出经验性参数的方法 称之为连续波 CW 校正 作出将建设网络覆盖预测后 判断是否满足需求 且需征求用户意见 若满足要求且用户没意见 选择的站址及基站参数固定下来 若不满足要求 则需调整参数 重新作出预测 直至满足要求为止 第三阶段的工作是频率计划 按照站型的设计 此站型满足容量需求 对于每一个基站 在规定频率范围内 分配频点 即频率计划 频率计划的难易程度 取决于频率资源和最大站型 在频率资源一定的情况下 根据站型选择频率复用方式 站型小 可以选用宽松复用方式 如4 3复用方式 站型大 可以选用紧密复用模式 如分层紧密复用 1 3复用技术 选用频率复用模式以后 网络干扰 同频和邻频干扰 取决于站间距和话务分布密度 网络干扰分析的结论 可以判断频率复用方式和频率计划是否正确 干扰分析方法是运用规划工具和工程经验 对于不满足要求的频率计划 需作调整 直至满足要求 网络规划第四阶段工作是形成工程文件 站型设计 覆盖预测以及频率计划完成以后 得到的基站工程参数 如天线挂高 方向角 下倾角等 需形成施工文件 对于各站各小区频点 切换及功率调整参数 系统消息中有关网络规划消息 形成局数据文件 用于开局数据设置 4 1 2网络优化流程网络优化工作是在基站开通以后 基站各部分工作完好情况时进行 网络优化的目的在于检查网络是否符合设计要求 最大限度提高网络性能 网络优化流程如图4 2所示 图4 2网络优化流程图 网络优化第一阶段工作是数据收集与分析 通过数据分析可以发现系统存在的问题和潜在的问题 数据的收集是一项重要的工作 要求数据完整和准确 获取数据的方式有两种 一种途径是利用路测工具 如ANT TS9951等 进行测试 获得数据反映网络的覆盖 通话质量 切换 小区相邻关系等等 另一种途径是通过GSM系统中的OMC中的话务统计工具 它反映网络质量指标 如掉话率 切换成功率等等 通过话统数据分析 可以发现网络问题 结合路测数据分析 可以准确定位网络故障 发现网络问题以后就进入网络优化第二阶段 调整系统参数和基站工程参数 可以调整天线方向角和倾角 调整功率控制参数和切换参数 达到改善网络性能的目的 基站参数调整以后 为了确认调整后的效果 再进行路测及话务统计分析 若发现调整后 网络性能改善 则固定下来 如果性能没有改善 则需重新调整 直至满足要求 网络优化目标是网络性能指标不低于全国平均水平 6 2无线网络设计 GSM无线系统的基本设计目标是 在无线覆盖区内的90 位置 99 的时间移动台可接入网络 为达到上述目标 需从三个方面考虑 覆盖 对应覆盖区内90 的位置 容量 对应99 的时间 和质量 6 2 1覆盖设计在无线网络设计中 随着网络需求的变化 话务密度逐渐增加 希望小区的覆盖半径也随之不同 从十几公里到几百米 在稀松的地区 希望小区半径尽可能的大 但受到电波传播损耗 移动终端功率限制以及数字系统时延的限制 在稠密的城区 话务高 希望小区半径尽可能小 但受干扰 切换和投资的限制 GSM系统缓解上述制约因素的主要技术手段有 1 选择合适的天线 适当设置工程参数 控制小区覆盖半径 2 发射功率控制 在移动台和基站双向按照无线路径的远近控制其平均功率 只需保持其传输质量在给定门限以上即可 这样便可减少对其他信道的干扰 3 分集和跳频 可对移动台特别是慢速的移动台通过相干分集减少干扰 提高频谱效率 4 不连续发射 DTX 尽量减少发信功率和发信的时间 可以降低整个系统的干扰电平 在TDMA选址的方式中 对于语音信号 采用VAD 话音激活 技术将允许减少发信的有效时间 降低干扰 总之 影响GSM网络覆盖设计的因素是市场的需求 供应商设备的能力 设计者的经验等 辅助工具是高精度的数字地图 优秀的规划软件 如ASSET 各种测试仪器 随着网络的发展 网络覆盖设计思路的推进过程是 较少的站数 合适的站址 增加基站 盲点增加微蜂窝 多层网立体覆盖 6 2 2容量设计随着同一地区用户数的增长 话务密度逐渐增加 希望每个小区支持的容量越来越大 在我国某些大城市 每平方公里话务量甚至达到了1000Erl以上 但小区的容量不可能无限制的增长 在蜂窝制的系统中 主要是因为有限的频率资源进行复用引起了干扰 GSM系统缓解上述制约因素的主要技术手段有 1 频率复用 采用传统的4 3复用方式 即频率隔12个小区复用一次 基本可满足系统对干扰的要求 2 更紧密的频率复用技术 如采用3 3 2 3 1 3及分层紧密复用方式 由于频率复用度的提高 相应的系统干扰增加 要使用DTX 跳频等技术降低系统干扰 3 跳频 在紧密频率复用的系统里 为了降低干扰 可以采用基带跳频或射频跳频 跳频是通过频率分集和干扰分集来获得跳频增益 相对提高了系统的信噪比 4 建双频网 安照GSM规范 有900M和1800M两个频段 因此采用两种频段兼容的基站系统和移动台来扩大可用频段 另外影响网络容量设计的因素还有系统所需的服务级别 GOS 话务模型 供应商设备的能力等 辅助工具是规划软件 如ASSET 爱尔兰B表等 容量设计思路的推进过程是 小站型基站 基站扩容 小区分裂 热点增加微蜂窝 建设双频网分担话务 总之 网络不同阶段设计的侧重点不同 在网络发展的初期 容量需求少 主要考虑基本覆盖 通过小站型 合理的基站数量和基站选址来达到 网络结构单一 在网络发展的中期 容量需求大 覆盖要求高 通过基站扩容 小区分裂解决 网络结构比较复杂 在网络发展的高级阶段 容量需求很大 要求覆盖无盲点 通过增加微蜂窝 建设双频网解决 网络结构复杂 6 2 4话务理论6 2 4 1概述蜂窝网络规划首先要确定系统容量需求 即系统中将有多少用户 这些用户将产生多少话务量 这是整个蜂窝网络工程设计的基础 本节着重于无线网络的话务分析 与PLMN结构相关的话务分析不作过多讨论 系统容量分析的目的就是为了尽可能反映实际的和将来的容量需求 以便估算系统所需的信道数 网络规划是以通过各种统计 计算得到的初期及将来的话务需求分布为基础而实施的 20 6 2 4 2业务预测业务预测分为近期3 5年和远期10年 常采用普及率法 类比法 数学模型法 专家预测法等多种预测方法 最后进行综合加权得出移动用户数 常用的是数学模型法 用话务模型计算系统话务量 根据PLMN的不同结构获得各接口的话务量 常用的话务模型如表4 1所示 GSM建网初期 我国邮电部门把移动用户平均忙时话务量取值为0 03Erl 随着移动电话普及率的不断提高 用户平均忙时话务量已下降为0 025Erl 假定平均客户忙时试呼数BHCA 1 8 移动交换机的处理能力BHCA值可根据下式估算 BHCA 1 3 预测用户数 净增漫游用户数 1 8数1 3是考虑交换机应有的冗余量 由于移动电话的话务分布是极不均匀的 一般来说 主要集中在城市的市中心区 而郊区 县城 农村的话务量较低 市区还可以进一步细分为高话务密度区 中话务密度区等 同时 移动电话话务分布还随时间变化 因此我们还需要对话务分布密度进行预测 用以确定需采用的频率复用方式 最初 可以根据各种统计的数据来计算话务量需求的地理分布 如 人口分布 收入水平 车辆使用分布 电话使用统计等等 在网络建成运行后 通过OMC的话务统计报告可以得到移动业务区较全面的话务量分布 作为优化和扩容的参考 蜂窝系统容量分析取决于下面三个方面的因素 1 用户产生的话务量 2 系统提供的服务等级GOS 拥塞率或呼损率 3 可用的话音 信令信道数 即可用频带和频率复用模式 6 2 4 3话务量话务量是电话系统业务多少的度量 它与单位时间 一般取忙时1小时 内的呼叫次数n及呼叫占用信道的时间 T 成正比 系统忙时话务量 A 表示系统的繁忙程度 又称话务负荷 单位为爱尔兰Erlang 用符号Erl表示 T以秒为单位 平均用户忙时话务量指一天中话务量最忙时间平均每个用户的来话和去话话务量之和 在计算信道数时采用忙时话务量可以保证除忙时以外的其它时间的无线信道呼损率明显低于忙时的指标 这是为了保持一定的服务质量等级所必须的 根据我国公用移动电话网近几年的运营经验 平均用户忙时话务量可取0 025 0 03Erl 6 3 4 4服务质量在多信道共用的移动通信系统中 用户何时摘机通话完全是随机的 某一时刻正在通话的用户多 就可能出现信道全部被占满的情况 服务质量是衡量移动通信系统的重要方面 服务质量包括传输质量 接续质量和稳定质量 对于传输质量 国内 国际端到端连接的全程响度评定值 OLR 的指标要求 OLR最大 29dBOLR最佳 10dB 无线信道呼损应不大于5 在话务密度高的地区采用2 话音质量 分为0 7级 移动通信一般3 4级即满足要求 在网络规划时 重点考虑载波干扰比 C I 保证C I的指标 话音质量的评定 有时采用主观评定的办法 CCITT把话音质量划分为五级进行评分 用户摘机后 由于没有空闲信道就无法进行通话 即用户呼叫失败 我们将这种由于信道的限制而造成的呼叫失败的概率称为呼损率B 一个系统内允许的拥塞呼叫百分比定义了该系统的服务质量 称为服务等级 GOS 一般情况下 其值取为2 5 在话务密度高的地区 如大城市 可取2 6 2 4 6基站容量和基站数量计算基站容量指一个基站或一个小区应配置的信道数 分为无线话音信道数计算与控制信道数计算 根据基站区或小区范围及用户密度分布计算出用户总数 再按照无线频道呼损率指标及话务量查爱尔兰B表 求得应配置的话音信道数 由于移动电话话务量分布的不均匀性 一般来说 话务量主要集中在城市的市中心 而郊县的话务量相对较少 所以我们采用的频率复用方式应该能满足高话务密度区的容量需求 因此 基站容量计算变成了由信道数计算用户容量 由用户容量计算基站区或小区面积再计算基站数量的相反程序 当然 不管正反程序都要用到爱尔兰B表 平均用户忙时话务量及无线信道呼损率指标 1 根据规划区内GSM网目前允许使用的频宽和复用方式 可以得出一个基站能配置的最大载频数 2 每个载频有8个信道 减去控制信道数后 得出每个基站可配置的最大话音信道数 3 根据话音信道数和呼损率指标 一般高话务密度区取2 其余地区取5 查爱尔兰B表 得出一个基站能负荷的最大话务量 爱尔兰数 4 用该爱尔兰数除以平均用户忙时话务量 得到一个基站可满足的最大用户数 5 由用户密度数据可求得该基站的覆盖面积 6 当不同用户密度分布的区域划定之后 就可由该用户密度分布区域的面积及上述求得的一个基站的实际覆盖面积算出应设置的基站数 例如 每小区30个业务信道假设呼损2 则承载话务量21 93ERL假设每用户0 025Erl 则容纳用户731户每基站容纳2193户 6 3基站勘察 6 3 1概述小区规划的首要任务是结合现有网络确定基站位置 工作侧重于对整个网络方案的规划 即确定基站的初始布局 确定基站的理论位置 基站的有关参数 网络层次结构 发射功率 天线类型 挂高 方向 下倾角等 进行覆盖预测和干扰分析 并最终作出频率分配和邻区关系 在网络规划基站选址中 应该配合工程设计人员考虑机房内 铁塔 屋顶施工的可行性 考虑到天线高度 隔离度 方向对网络质量的影响 基站的现场勘测包括光测 频谱测量和站址调查 光测的主要目的是验证基站周围是否有造成电波反射的障碍物 如高大建筑物等 频谱调查的目的是了解目前及近期内基站和天线周围的电磁环境是否良好 站址条件则侧重于天线和设备的安装条件 电源供应 自然环境等 6 3 2基站勘察6 3 2 1基本因素在蜂窝网络规划阶段 运营商会对许多备用站址进行选择 价格是否合理也是选站的一个标准 以下是影响站址选择的主要因素 站址是否在规则网孔中的理想位置天线调整天线隔离度邻近障碍物无线设备安装空间 供电条件 是否有备用电源 传输链路业务区规划与业主协商情况馈线的估算和要求 6 3 2 3天线安装与调整对无线电波的传播进行理论预测 可以得出系统预测区内所有位置的信号接收电平 这些值可以为我们选择基站适用的天线类型 全向或定向 是否高增益天线 和天线方位角提供参考 在现场勘测开始时 首先可预测天线高度 当实际高度与理论预测值的偏差不超过15 时 先前的理论预测已足够精确了 当天线安装在一个比预测值更高的位置时 运营者应该确保不会有同频干扰 如果天线安装高度低于预测值 应该就此值进行新一轮预测 以确保良好的覆盖范围 在一个特定区域内的所有天线并不要求具有相同的高度和方位角 也就是说 同一基站不同小区的天线允许有不同的高度 这可能是受限于某个方向上的安装空间 也可能是小区规划的需要 以满足各小区不同的覆盖 隔离 分集和干扰的要求 同一小区天线尽量不要前后放置 6 3 2 4天线隔离小区的天线需要彼此隔离并与其他的天线系统分离开来 以满足以下要求 分集距离和分集增益隔离度1 分集距离和分集增益分集技术是对抗衰落最为有效的措施之一 其中空间分集是指在同一基站或小区 采用两副水平间隔十到十五波长的天线接收同一信号 再通过分集合并技术合成衰落较小的信号 空间分集又分为垂直分集和水平分集 后者更为有效 空间分集的改善用分集增益表示 其大小与采用的组合技术有关 分集增益主要取决于分集天线的有效高度与水平间距之比值以及接收信号到达角 来波角 当接收正面来的信号时 两副分集接收天线上的信号相关系数最小 分集增益最大 当接收侧面来的信号时 则相关系数最大 分集增益最小 一般取分集天线水平间隔等于天线有效高度的0 1倍 如要达到天线的最好分集效果 D H 11 D是天线的有效高度 H是天线的间隔 天线安装越高其分集天线的水平间距越大 但考虑到安装难度 塔上的天线间隔不超过6m 在分集接收中 垂直分集距离是要求同一分集增益的水平分集的5 6倍 所以实际工程中一般采用水平分集 空间分集时 两根接收天线的距离为12 18 1 0 32m 900MHz 1 0 16m 1800MHz 当分集天线的有效架设高度小于30m 分集天线间距小于3m时 两副分集天线互相处于对方的近场内而影响天线的方向图发生畸变 为了使两副天线相互影响造成天线方向的起伏不超过2dB GSM900分集天线水平间隔在任何天线有效高度情况下都应大于3m 另外 如果采用空间分集应该注意 如果要覆盖公路 应该使两根接收天线的连线垂直于公路 定向天线空间分集距离示意图4 3 图4 3定向天线空间分集距离 基站天线经常安装在铁塔上 大楼的天面或挂在墙上等 因此在安装时应该考虑楼层表面的阻挡以及周围建筑物的影响 如将定向天线安装在墙面上 天线的传送方向最好垂直于墙面 如果必须调整其方向角 则天线传送方向与墙面的夹角要求大于85 这时候 只要天线的前后比大于20dB 其反方向由墙面反射的信号对辐射方向的信号影响极小 如图4 4所示 图4 4 为获得最理想的覆盖范围 天线周围净空要求为50 100m 对900M的GSM来说 在此距离的第一菲涅尔区约为5m 这意味着基站天线底部要高出周围环境5m 天线周围净空要求如图4 5 图4 5天线周围净空要求 下表为GSM天线分集距离要求 表4 2为GSM天线间距要求 表4 2a全向天线分集距离要求 表4 2b定向天线分集距离要求 实际案例 1 对于水平面波束宽度小于90度的定向天线 靠墙安装对天线的方向图基本没有影响 可以降低后瓣 2 对于水平面波束宽度大于100度的定向天线 靠墙安装对天线的水平面方向图有一定影响 会使波束变窄或畸形 2 隔离度为避免交调干扰 基站的收 发信机必须有一定的隔离 Tx Rx 30dB Tx Tx 30dB 这同样适用于GSM900和GSM1800共站址的系统 隔离度的计算如下 1 垂直排列布置时 Lv 28 40log k 定向 2 水平排列布置时 Lv 22 20log d G1 G2 定向 其中 为载波的波长 k为垂直隔离距离 d为水平隔离距离 G1 G2为天线1和天线2在辐射方向上的增益 dBd 无论是在双级化天线还是在分集天线中都必须满足以上值 5 邻近障碍物在无线网络勘测中 为了预测实际地形及人为环境对接收点场强的影响 应对基站至移动台的各个方向上的地形及人为环境进行分类 在传统的点对点通信网络中 需要一条可视路径 没有障碍物的第一菲涅尔区可以作为划分的一个标准 由于基站到移动台之间往往存在障碍物 因此完全遵照以上标准是不可能的 在传播路径出现障碍时 电波的损耗会加大 在市区内弯路和障碍物较多 对电波损耗的影响更为明显 因此在进行小区规划时 对不同类型的障碍物应提供不同的损耗修正值 在实际使用中判断地形及环境的修正因子往往带有主观因素 造成预测值因人而异 从而导致预测值与实测值的不同 为获得最理想的覆盖范围 天线周围净空要求为50 100m 对900M的GSM来说 在此距离的第一菲涅尔区约为5m 这意味着基站天线底部要高出周围环境5m 基站天线在安装时应该注意其在覆盖区是否会产生较大的阴影 阴影的形成通常是由于基站附近存在较大的阻挡物 如大楼 高山等 安装时应尽量避开阻挡物 当利用大楼顶面安装定向天线时 必须注意避免大楼的边沿阻挡波束辐射 应尽量靠近大楼边沿安装 这样可以减少或消灭阴影的形成 由于顶面的复杂性 当天线必须离大楼边沿较远安装时 天线应尽量架设在离顶面较高的地方 此时工程上必须考虑楼面的承载和天线的迎风受力问题 不考虑天线倾角的影响 表8 4给出GSM900 GSM1800情况下天线距离顶面高度的建议值 表4 4aGSM900 表4 4bGSM1800 4 3 2 6无线设备安装空间无线设备应尽可能靠近天馈系统安装以减小馈线损耗和馈线价格 应考虑给日后的扩容留下充足的空间 6 3 2 7供电条件 是否有备用电源 选择站址时必须考虑设备的供电需求 基站所在大楼应有足够容量的交流电源可用 并确保可靠供电 当必要时还须提供油机房 备用油机发电机组 6 3 2 8传输链路基站到基站控制器的传输链路能否解决或是否投资过大 是影响该地能否作为站址的因素 基站与基站控制器的传输可以通过微波 HDSL 光纤 同轴电缆等方式来解决 6 3 2 9业务区规划在无线网络的勘测中 对基站业务区的规划十分必要 高话务密度区内基站的覆盖半径相对于低话务密度区的基站覆盖半径要大些 在临界的区域必须保证良好的覆盖 电信大楼 营业厅等话务量高的场所是无线网络基站勘察中重点规划的地方 必须保证某一主要扇区的良好覆盖 6 3 2 10与业主协商情况业主同意提供必要的机房面积 允许屋顶安装天线 不管租房或买房 必须遵循法定程序 同时确保价格合理 6 3 2 11馈线的估算及要求蜂窝系统整体设计中馈线选取很重要 由于暴露在室外环境中 电缆要能经受水的冲刷 电缆内部压入泡沫作绝缘介质 也可用空气作绝缘介质 空气绝缘的电缆弯曲后易造成短路 因此较少采用 工程中常用的馈线有 1 2 7 8 5 4 等 在权衡使用哪一种型号的馈线时 要考虑到馈线的损耗 通常7 8的馈线3dB 50m 如果超过50m的馈线长度可以考虑用半径更大的馈线 馈线的安装应使所用的馈线最短和安装 维护方便 馈线弯曲的曲率应该参照馈线厂家的曲率要求 无论天线安装在塔上 屋顶和任何其它位置 其馈线在进入机房时 都应将馈线的外导体良好接地 并且应有防水弯 综上所述 基站勘测时既要考虑网络规划的需要 也要考虑工程设计 实际安装的需要 以求达到技术要求和客观情况的统一 6 6无线网络问题的定位和解决 6 6 1问题定位与测试方法在网络优化过程中 为了定位各种网络问题 常常要利用各种测试工具 对应采用不同的分析测试方法 OMC话务统计分析 用来了解网络运行情况 获取网络的各项性能指标 掌握全网络的话务分布和信令流量 对各小区的载频配置是否合理 干扰环境情况 切换性能 掉话率和拥塞率等作出判决 从而总结出网络现存问题 进而优化解决 并为日后的网络扩容提供参考 另一方面 OMC话统分析也是为路测作准备 这样可以有针对性的进行测试 比较快的定位和解决问题 路测仪器 手机 可以采用的测试方法包括手机Idle状态下的重选测试 扫频测试 2分钟拨打测试 持续通话测试等 通过模仿用户的实际使用情况 得到各小区场强分布 载干比 话音质量等现场数据 同时还可以验证天馈系统实际安装情况 各种测试方法依据需要可结合使用 根据测试结果 对系统参数 天线状态等进行相应调整 其中系统参数的调整主要包括 调整发射功率 改变频率配置方案 切换电平调整 相邻小区参数设置调整 话务负荷调整 以及SDCCH和TCH信道的配置数量调整等等 而调整天线状态则对改善覆盖 降低干扰有重要作用 这主要包括调整天线挂高 方位角和倾角等 信令分析仪 可以采集 分析Abis口数据 A接口数据 观察完整的信令接续过程 再与路测得到的下行信号对比 从而全面了解网络的实际运行动态 这样 各小区掉话 切换等事件发生的主要原因和场所都得到了定位 频谱仪 可以用其测试网络的电磁背景 定位干扰源情况 以下各节介绍GSM网络中常见的问题 6 6 2覆盖分析6 6 2 1覆盖区最小接收电平小区覆盖范围是衡量GSM网络服务质量的重要指标之一 以GSM900为例 手机接收灵敏度可达 102dBm 但考虑到噪声和信号衰落的影响 对应不同应用环境有不同的信号覆盖要求 参见表6 8 表6 8移动通信网的覆盖质量指标 6 6 2 2服务范围的决定因素小区服务范围和覆盖范围不是完全等同的两个概念 覆盖范围只是从场强角度来考察 而服务范围是指手机可以上网进行正常通话的区域 一般我们并不强调区分服务范围和覆盖范围 常常把服务范围也称作覆盖范围 GSM系统是干扰受限系统 除了考虑场强的覆盖范围外 还必须考虑覆盖范围内的载干比C I C A 指标 在实际网络中 场强满足要求而载干比达不到指标的区域仍然要视为盲区 最小接入电平和切换门限也可决定小区的服务范围 例如市区某室外基站大部分用户为室外用户 其最小接入电平设置为 70dBm 那么该基站的服务范围就小于场强覆盖范围 可见 可以通过调整接入参数和切换门限来调整小区的服务范围 以达到调节话务量的目的 但如果室外基站还要为室内用户服务 手机接入电平和切换门限还要考虑到建筑物的穿透损耗 穿透损耗与建筑物的结构有很大关系 钢筋混凝土结构 钢外壳结构 砖木结构和石头结构 其穿透损耗均大不一样 我国有窗户建筑物的穿透损耗约为15 20dB 无窗户建筑物的穿透损耗约26dB 而楼层内的走廊由于电波要穿透两堵墙其穿透损耗可达40dB或更多 6 6 2 3覆盖问题及解决1 由于两个基站的覆盖区不交叠或障碍物的影响 可能存在信号覆盖盲区 如果两个相邻基站覆盖区不交叠部分内用户较多或者不交叠部分较大时 应新建基站 或增加这两个基站的覆盖范围 如提高发射功率 天线高度 使两基站覆盖交叠深度达到0 27R左右 R为小区半径 同时要注意覆盖范围增大后可能带来的同邻频干扰 凹地 山坡背面等引起的盲区可用新增基站覆盖 也可以采用直放站 直放站可以有效填补基站覆盖区域内的盲区 延伸覆盖范围 但同时可能会产生互调干扰 引起对其它小区的同邻频干扰 因此实施时要注意它可能产生的干扰 隧道 地下车库 高大建筑物内部的信号盲区可以采用直放站 泄露电缆技术或微蜂窝技术 2 越区覆盖问题实际网络中 高基站沿丘陵地形或道路可以传播很远 产生的 岛 问题 当呼叫接入到远离某基站组仍由该基站服务的 岛 形区域上 并且在小区切换参数设置时 小岛周围的小区没有设置为该小区的邻近小区 则一旦当移动台离开该小岛小区时 就会立即发生掉话 解决的办法是调整天线的倾角或功率 尽量避免天线正对道路传播 以减小基站的覆盖范围来消除小岛效应 必要时增加小岛区域周围小区与小岛小区的单向邻区关系 3 在覆盖问题的优化中 常常调节天线的方位角 倾角来改变小区服务范围 参见 干扰分析 4 由于同邻频干扰 TACS网和GSM之间互调干扰造成的盲区参见 干扰分析 6 6 3容量分析容量问题的定位一般通过话务统计中的相关指标 比如话务量 拥塞率 接通率 切换成功率 掉话率等 1 话务拥塞通过OMC话统数据 取各基站小区忙时话务量与计算容量相比较 可以判断话务拥塞情况 比如某5载频小区的忙时话务量高达33Erl 而计算容量为28 3Erl Gos 2 则可以判断该小区拥塞 对应不同载频配置小区的话务容量如下表所示 表6 9小区话务容量 对于拥塞小区 建议增加小区载频数 采用小区分裂或共站址增加基站 也可以采用新建双频网 微蜂窝等方式 2 话务均衡话务均衡是改善网络运行质量的重要途径 可以进一步提高接通率 减少由于话务不均引起的掉话 使通信质量进一步改善提高 话务不均衡原因可能在于 1 基站天线 下倾角 发射功率设置不合理 小区覆盖半径较大 导致该小区话务量偏高 2 由于网络的地理原因 该小区处于商业中心或其它繁华路段 手机用户多 造成该小区相对其它小区的话务量高 3 相关参数 如允许接入最小电平 切换门限 CRO 设置不合理而导致话务不均衡 话务均衡方法有 1 小区服务范围的变化直接影响吸收话务量的大小 可以通过以下方法来调整小区服务范围 调整基站天线高度 下倾角 改变手机及基站的发射功率 2 通过数据配置台检查参数设置是否合理 在业务量过载的小区可以适当提高允许接入最小电平或降低切换门限 通过减小小区的覆盖范围来减少话务量 反之 在话务量较低的小区可以适当降低允许接入最小电平或提高切换门限 另外 对话务量较小的小区通过设置CBQ CBA使其具有高小区选择优先级 适当调大CRO使其更易被重选 当然 实际的调整应该结合话统和路测数据的分析 3 对于确实由于用户较多使得小区话务量较高的情况 如果同一BTS中3扇区频点数不一样 则可以调整内部频点分布或增加频点来达到话务均衡目的 对于已达到满配置的小区 可以增设微蜂窝 或采用分层网降低每信道的话务量 4 启用负荷切换 定向重试功能 6 6 4干扰分析1 GSM系统的干扰陆地移动通信蜂窝系统采用频率复用方法提高频谱效率 增加了系统容量 但同时带来了同邻频干扰 称之为系统内干扰 另外 系统还存在由于电波传播的多径效应造成的干扰以及网外干扰 如TACS 直放站的干扰等 干扰的存在 使误码率提高 话音质量下降 甚至造成掉话 在GSM移动通信蜂窝系统中 规定同邻频干扰保护比如下 同频干扰保护比C I 9dB 邻频干扰保护比C A 9dB 第二邻频干扰保护比 41dB 这些指标是根据目前运行的蜂窝移动接收机可接受的话音质量测定的 工程上需另加3dB的余量 2 干扰的定位GSM900是上下行频点相差45MHz的双向系统 其上行和下行都可能存在干扰 下行干扰可以利用路测仪器保持通话测试 观察话音质量等级来定位 话音质量等级RxQual共分7级 对应误码率如表4 10所示 一般要求话音质量等级不低于3 即误码率小于1 6 表6 10信号质量等级与误码率对应关系表 上行干扰可以通过OMC话统中干扰带的数目 掉话率等来定位 干扰带反映空闲TCH信道电平 共分5个等级 电平范围可以通过数据配置台设定 比如设定为 表6 11干扰带电平范围 一般来说 若连续发生空闲信道落入干扰带4 5的情况 可判定存在干扰 此外 通过ABIS接口接信令分析仪可以观察上下行测量报告 从而也可用来定位上下行干扰 再利用频谱仪到该小区扫频查找干扰源的具体位置 3 降低干扰的措施 1 增加两个同频 邻频 小区的间距 实际统计表明信号强度随距离以近似4次幂指数规律衰减 但是对已建网络进行优化时 再次改变站址以增加同邻频小区间距一般是不可行的 2 降低基站发射功率 在移动通信规划设计中 基站发射机的发射功率是根据基站服务区覆盖大小决定的 如果对已建网络中发射功率进行调整 场强覆盖大小也会相应变化 所以对于一个设计合理的覆盖小区就不能轻易降低基站发射功率 否则会引入过多的盲区 如果通过同邻频干扰测试能判断某小区是一个很强的同邻频干扰源 并且通过场强测试还发现该小区覆盖范围过大 那么就可以降低其发射功率 这对减小干扰是一个很好的对策 降低的功率值应由覆盖区所需要的大小而定 3 天线高度的调整 对平坦覆盖区域 特别是市区中高基站天线的情况 降低基站天线高度对减少同邻频干扰非常有效 对于高山或高地上的情况 降低天线高度可能不会减少同邻频干扰 因为在计算传播路径损耗时 其值是与有效天线高度成正比 而不是实际天线高度 对山谷中的情况 降低天线高度对到达距离较远的高地上的路径损耗影响较大 对天线附近的地区影响则不大 值得说明的是 由于降低天线高度将会涉及到天线位置的重新架设 馈线的重新铺设以及馈线长度的改变等一系列复杂工程问题 因此降低天线高度并非推荐的方法 4 天线方向角的调整 利用小区定向天线水平方向图中不同方向角之间的天线增益差 调整产生干扰的基站天线方向角 在保证本小区的覆盖的情况下 使其主波束轴向偏离被干扰小区 此外 在大城市中由于玻璃幕墙装饰的高层建筑物会引起电波的强烈反射 可能引起同邻频干扰 这时也常用调整天线方向角的方法来避开玻璃幕墙的反射带来的干扰 对于120度定向天线 由其水平方向图可知 当偏离主波束约70度时 增益才减小5dB 所以利用其水平方向图去耦来减小同邻频干扰 效果将不太明显 对于采用60度定向天线 利用天线方向图去耦效果会更明显 5 天线下倾 天线的垂直方向图如图8 22所示 在主瓣与第一副瓣间有一个天线增益最大衰减谷 与水平轴相距约18度 增益衰减约24dB 天线下倾使天线主瓣加强了本覆盖区的信号场强即增加了电磁能 而使衰减谷朝向了干扰方向 所以下倾既改善了本覆盖区的场强 又减少了同邻频干扰比 但是天线下倾过大会引起水平方向图畸变 所以在工程中下倾角一般小于12度 天线下倾角的选择方法是 在图4 22中天线主瓣上切线与第一副瓣下切线形成一个最大衰落夹角 使上切线与本覆盖区边缘相交 下切线与受干扰小区边缘相交 从而达到增强覆盖减少干扰的效果 图6 22天线垂直方向图 6 频率配置的优化调整 频率配置的原则是使同邻频小区的距离尽量远 特别是BCCH的复用距离 在优化调整过程中 常常采用计算机辅助方法 优化的目标函数是同频干扰最小 但又使原来的频率配置改变最小 7 启用功率控制 不连续发射 DTX 以及跳频等GSM系统中的抗干扰技术 6 6 5切换分析当手机用户从一个小区移动到另一个小区服务范围时 必须发起切换 否则会导致话音质量的恶化 甚至掉话 常见的切换问题有 切换失败或切换延迟 导致话音质量下降 甚至掉话 频繁切换 导致话音质量下降 系统信令负荷增大 切出和切入比例不合理 导致话务不均衡 通过路测仪器进行连续通话测试 可以捕捉到切换失败 切换延迟或频繁切换等问题 通过话统数据可以分析小区切换成功率 切入切出比例 切换异常可以从两方面来考虑 一是是否满足切出条件 二是有没有符合切入条件的候选小区 具体原因可能存在于以下几方面 1 切换门限设置过低 对于边缘切换 其触发条件是接收电平小于切换门限 若边缘切换门限设置太低 会出现邻小区比服务小区电平高很多也不发生切换 影响通话质量 严重时导致掉话 但门限设置过高又可能造成切换过多 切换门限的设置要根据小区的覆盖范围来决定 对于城区基站比较密集的情况可以适当设高切换门限 而郊区基站稀疏的情况可降低门限 2 邻区拥塞 无可用空闲信道 邻区拥塞如是因为话务不均衡 则进行话务平衡调整 如是因为该区域话务量太高 则需要增加载频或新建基站 3 漏做邻区关系 虽然服务区的相邻小区电平很高 但因为没有做邻区关系 导致手机不上报该相邻小区 无法切换到该小区 在路测中采用重选或通话测试 观察手机上报的服务小区的邻区列表 如果手机已移动到某小区的主瓣方向 却没在邻区列表中出现 此时应该检查是否漏做了邻区关系 也可在测试时让另一个手机扫描BCCH频点 观察信号较强的BCCH频点是否出现在服务区或邻区列表中 4 磁滞 优先级设置不合理 切换候选小