GSM移动通信网的优化

1、GSM移动通信网的优化移动用户的移动性使移动通信网在建网、管理和运营上都不同于固定网。在工程程序中必须在一系列工程完成并移交后加上无线网络优化。不幸的是在中国多被运营者忽略、忘记或处理的不得当。1.为什么要优化GSM网络工程的正常程序可以粗略地用图1所示。 要在工程程序的最后增加所谓的“无线网络优化”是因为在“网络规划”和“工程设计”阶段没有任何一种工具可用于每个小区（或基站）覆盖的预测准确到可以和工程竣工后完全一样。没有一种工具可以用来准确预测一个城市的话务的分布。没有一电子地图绘制的如此之快以致可以和城市建设完全同步。所以优化必须是工程程序中的一个阶段，而且是一个很重要的阶段，并且只要网络

2、在运行就不能停止。正如买一把刀必须开刃一样，并且永保锋利。2.优化的目的无线网络优的目的是改正由于上述原因产生的前期工作中的错误和弥补前期工作不可预料的不足。为启动无线网络优化，第一件事就是在一个大城市内检查每一个小区的覆盖情况。基于这个工作，下列各项优化工作可以容易而顺利的进行：调整覆盖区，使之接近原来设想的服务区；调整设备布局以期与话务量分布相吻合；对每一个载频的干扰都减少到可以接受的程度，调整越区切换“迟后量”以使越区切换次数更趋合理；分析掉话原因，并找出改善的方法；分析相对于服务区而言的覆盖百分比以期提高可服务率，尤其是在高层建筑的高层；在上述各项无线网络优化工作完成之后，使网络处于操

3、作人员控制之下；研究网路的结构和布局状况以便制订今后发展规划；最终，改善投资和经济效益。3.无线网络优化的方法如前所述，要对某个城市的网络进行优化，第一件要做的事情，就是要测绘一份所有小区（或基站）信号强度的分布地图。在这个阶段（无线网络优化阶段），数字化地图、预测覆盖范围的模式以及所有在规划和工程设计阶段非常好用的手段可能多数都不能使用，或者是废物。只有现场实地测量每一个BCCH的信号强度以取得其代表的小区覆盖分布图是唯一可以使用的方法。由于历届扩容工程没有正式地进行无线网络优化工作，积累的问题很多（这种情况在很多城市并不少见），这是一项很烦琐的工作（但这是唯一的途径，没有捷径）。当然，在首

4、次彻底的优化工作之后，优化进入正规的日常工作，事情会简单的多。这里我还想指出，在中国几乎没有一个城市曾有过背景噪声的测试记录。这种背景噪声可能产生于工业或医疗仪器、荧光灯，甚至移动通信系统本身。系统本身产生的背景噪声可能是寄生辐射超标，或者是馈线或RF传输系统的其他金属部件由于维护不善，逐渐产生氧化铜而引起意外的交调。系统本身产生的背景噪声的特点是当测试仪表距离基站近时，噪声就增大，并且其带宽接近GSM载波的带宽。我积极建议补上这方面的测量，因为我发现有些地方用测试手机测得的背景噪声高达-80dBm。如果背景噪声相当高，无线网络优化就无从谈起。下面是一个背景噪声测量的例子，图中的注释如下：A，

5、在一个基站附近测到最强背景噪声，将测量车停在该地，并开始关掉该基站的一个小区；B，关掉第二个小区；C，关掉第三个小区；D，开启一个小区；E，开启另一个小区；F，开启第三个小区。我们可以看到噪声的增减和上述动作相当吻合。在无线网络优化中第二件要做的事就是从无线维护操作中心收集统计资料，如忙时SDCCH的业务量；忙时TCH的业务量；忙时每PCH的业务量；忙时每AGCH的业务量；忙时越区切换请求次数；忙时位置登记请求次数；忙时No.7信令信道拥塞情况；一定数量通话跟踪的SACCH信息采集；在采集上述统计数据和BSS参数搜集并详细分析的基础上，对某些特定信息在A接口上的提取；忙时掉话次数；忙时成功呼叫

6、接通率；其它方面系统的工作失常现象；需要的其它统计资料。虽然这些统计数据多数在GSM文件上都有，但根据不同供应商提供的计数器的不同而不同，所以当对这些统计数据分析时，必须知道各计数器是如何工作的及其计算方法以便得到正确的数据。在无线网络优化中第三件要做的事是从操作维护中心收集与优化有关的BSS参数。多数参数还保留着出厂值。有些是操作人员根据网络布局编制的，例如邻区表、频率分配、BCCH表、位置登记区编码、小区认证码等。当进行无线网络优化时，根据目前网络运行状态进行深入分析之后，可能很多其他参数也需要加以修改。这些参数是：移动台入网时的最低接收信号电平；各种原因引起的强制越区切换；移动台进入RA

7、CH和TCH时允许的最大输出功率；“选择较好小区的越区切换”的切换迟后量；与越区切换有关的各种计时器的设置值；上、下行链路功率控制的上、下限；与过负荷有关的各计时器设置值；系统启用和停用的各种功能；其它有关的参数，它们可能超过40个。研究这些参数时要注意，因为不同厂家可能采用不同的名称，或有与之功能相当的参数，或者与之功能相近的参数，而不一定都是GSM文件中叙述的。2.无线网络优化若干内容举例在无线网络优化中不可能有一种万能的方法解决所有的问题，问题必须一个一个的有针对性地解决。当然，一个问题的解决可能有几种方法，必须选择一种最佳方法不至于解决这个问题而引起另外的问题，或只引起可以容忍的小问题

8、，为了使这种选择成为可能，优化组的成员必须熟悉地掌握自己的网络，具备无线电波传播的基本知识、系统中各种电气指标之间的相互影响、所操作的系统的工作原理以及均衡各种矛盾的能力，这就需要优化人员受过很好的训练。21无线覆盖调整小区（或基站）覆盖不合理大概可以分为两类，即“覆盖过大”和“覆盖不足”。“覆盖过大”可能引起干扰或过多的重叠覆盖。干扰太大使误码率升高而引起很多问题。重叠覆盖太大使话务量失去控制，因为重叠覆盖区内信号强度变化使移动台在两个小区之间频繁地切来切去，或者两个或多个小区各自的话务量在重叠覆盖区内相互穿插。覆盖过大可以利用天线下倾角，降低发射功率（要考虑上、下行链路均衡），降低天线高度

9、，或者把基站移至合适的位置。人们经常听说关于允许倾角的度数的争论。有些供应商说天线倾角大于1014，其水平面上的增益方向性图会变的奇形怪状。我认为这是由于天线的旁瓣太大引起的。我没见过产品介绍用三维的方式表示其天线增益方向性图。只有用二维图表示垂直方向和水平方向增益方向性曲线。所以我没机会证实这种争论。如果一个旁瓣很小的天线从各个方向上测量，相对于水平方向而言，应该很接近与理论方向性图。下面列出的理论计算的方向性图（图2），ALLGONABCHINA提供的（图3）和SIRA提供的（图4图6）增益方向性图。这些图没一个像说的那样奇形怪状。从这些图形看，虽然SIRA给的图形旁瓣很大（其增益仍小于原

10、主瓣-0dB），可以说沿天线主瓣轴线，天线水平方向增益（离天线很远的地方）根据不同的倾角降低很多。我认为，不能不顾周围环境的情况就给倾角一个角度限制。如果天线主瓣指向一条宽马路，两边是高楼（因此其信号强度随距离的衰减斜率沿马路小，而其它方向斜率大），我们可以把机械倾角做的很大，譬如说30。被测的天线位置示于图7，其天线方向用一个箭头表示，黑色五角星表示基站位置。测试路线围绕河的两岸和两个桥，如红线所示。当天线倾角为12时，信号强度可达-75dBm。当天线倾角加大时，信号强度之50值就会变小。最后，当倾角增至28时，信号强度降至-85dBm。统计曲线示于图8，图中可以看出，50值从倾角12加大到

11、28可以变化10dB。22频率分配近来，有两种频率分配方法，一个是把射频载波分成等频率间隔的组（如最普遍的K4的12组），另一种是随机分配。频率分配是由计算机根据某种干扰预测模式完成的。所以频率分配必须人工根据上述信号强度分布测试地图校核。因此随机分配比较烦琐。随机分配的优点在于交调产物可能不会落在附近使用的频率范围内，但由于核对的烦琐性，这个优点不太受欢迎。23越区切换边界调整越区切换边界调整有两种作用：其一是控制一个小区的无线覆盖范围接近于原设想的服务区；其二是在两个相邻小区之间调整话务量负荷。这个工作在有高架路的主干道上是很复杂的。尤其是上下两条路上有不同的邻区表，而又必须在各邻区合成一

12、个统一的邻区表时。这要靠人的大脑，计算机无用武之地。一般的说，在“选择较好小区”的越区切换边界区，切换区的大小随切换迟后量而变化。迟后量应尽可能的小以使切换区尽可能的小，但也不能太小以免多次切来切去。24重新设置参数正如本文一开始时所说，可能有40多种参数要根据无线网络优化的需要予以修改。这里我只想谈一些关于C1的事情。当移动台处于空闲状况时，C1起选择寄宿小区的作用。当你想在两个相邻的两个小区之间分配话务量时，可以用控制切换迟后量控制正在通话的移动台寄宿在哪个小区内。同时还必须调整C1以控制移动切换台在空闲状态时的寄宿区选择以期真正达到话务量调整的目的。C1（RcRAM）max(Pp-p,0

13、) 其中，Rc是空闲状态下移动台当前的接收信号电平；RAM是当移动台进入系统时允许的最低接收电平；Pp是当移动台进入CCCH时允许的使用的最大发射功率；P是移动台的功率等级；max(x,y)是选用括号内之最大值，或Pp-P或0取其大者。 在这个公式里，一些厂家把PAM设置的很低，约-102dBm，以便使移动台可以在较宽阔的范围内进入系统，并且多数不希望修改这个数字。但在多数大城市中情况不是这样，那里基站之间的间距平均在300500m；最小的可以小于200m。很少有接收电平达到如此之低的地方。所以这个参数可以根据话务量调整的需要加以设置。 25位置登记区 位置登记区的规划是在位置登记负荷和寻呼负

14、荷之间进行权衡。最广泛使用的方法是使寻呼负荷达到最大，以尽量减小位置登记的负荷，从而使处理器过负荷控制的启动达到最小程度。因为过负荷控制启动的后果是忽略来话和限制移动台的发话，降低通话接通率。 当移动台的被叫寻呼率远小于位置登记率时，会产生一些无用的位置登记负荷。这就是为什么在上面中提出要采集寻呼负荷和位置登记负荷的统计数据。当一个移动台经过若干个位置登记区而没有来话寻呼时，这些位置登记就是无用登记负荷。分析这些数据并找到一个较好的折中办法也需要时间。 26对一些指标的阐述 一个指标就是掉话。掉话可能有两个原因：其一是移动台走出了服务区，这是正常的掉话，因为没有无限大的服务区，尤其是在郊区边界

15、附近。另一种掉话是由于干扰突然升高或突然信号变弱以致使SACCH在一段时间内不能对传来的信息正确解码直至相关计时器计时完毕。这个问题可以通过根据信号强度分布图调整覆盖区并恰当设置邻区表加以解决。 另一个指标经常困扰着运营者就是通话接续成功率低（这是很重要的决定收益的指标）。但只改正一个故障或消除某些不正常现象不可能解决这个问题。它只能在完成上述所有优化工作之后才能达到较高水平。在无线网络优化中另外一些工作对解决这个问题也很重要。它们是：均衡SDCCH和TCH的业务量，使两个逻辑信道的阻塞率都达到最小，因为他们共用同一组物理信道；均衡AGCH和PCH的业务量，其原因同上；设置好BCS到MCS的N

16、o.7信令链路参数；恰当设置所有与过负荷有关的参数和计时器等。如果由于任何原因启动了过负荷控制（从BTS、BSC或MSC来的告警），系统就会忽略一些来话，停止一些等级移动台的发话。在无线网络优化中第二件要做的事就是从无线维护操作中心收集统计资料，如忙时SDCCH的业务量；忙时TCH的业务量；忙时每PCH的业务量；忙时每AGCH的业务量；忙时越区切换请求次数；忙时位置登记请求次数；忙时No.7信令信道拥塞情况；一定数量通话跟踪的SACCH信息采集；在采集上述统计数据和BSS参数搜集并详细分析的基础上，对某些特定信息在A接口上的提取；忙时掉话次数；忙时成功呼叫接通率；其它方面系统的工作失常现象；需

17、要的其它统计资料。虽然这些统计数据多数在GSM文件上都有，但根据不同供应商提供的计数器的不同而不同，所以当对这些统计数据分析时，必须知道各计数器是如何工作的及其计算方法以便得到正确的数据。在无线网络优化中第三件要做的事是从操作维护中心收集与优化有关的BSS参数。多数参数还保留着出厂值。有些是操作人员根据网络布局编制的，例如邻区表、频率分配、BCCH表、位置登记区编码、小区认证码等。当进行无线网络优化时，根据目前网络运行状态进行深入分析之后，可能很多其他参数也需要加以修改。这些参数是：移动台入网时的最低接收信号电平；各种原因引起的强制越区切换；移动台进入RACH和TCH时允许的最大输出功率；“选

18、择较好小区的越区切换”的切换迟后量；与越区切换有关的各种计时器的设置值；上、下行链路功率控制的上、下限；与过负荷有关的各计时器设置值；系统启用和停用的各种功能；其它有关的参数，它们可能超过40个。研究这些参数时要注意，因为不同厂家可能采用不同的名称，或有与之功能相当的参数，或者与之功能相近的参数，而不一定都是GSM文件中叙述的。2.无线网络优化若干内容举例在无线网络优化中不可能有一种万能的方法解决所有的问题，问题必须一个一个的有针对性地解决。当然，一个问题的解决可能有几种方法，必须选择一种最佳方法不至于解决这个问题而引起另外的问题，或只引起可以容忍的小问题，为了使这种选择成为可能，优化组的成员

19、必须熟悉地掌握自己的网络，具备无线电波传播的基本知识、系统中各种电气指标之间的相互影响、所操作的系统的工作原理以及均衡各种矛盾的能力，这就需要优化人员受过很好的训练。21无线覆盖调整小区（或基站）覆盖不合理大概可以分为两类，即“覆盖过大”和“覆盖不足”。“覆盖过大”可能引起干扰或过多的重叠覆盖。干扰太大使误码率升高而引起很多问题。重叠覆盖太大使话务量失去控制，因为重叠覆盖区内信号强度变化使移动台在两个小区之间频繁地切来切去，或者两个或多个小区各自的话务量在重叠覆盖区内相互穿插。覆盖过大可以利用天线下倾角，降低发射功率（要考虑上、下行链路均衡），降低天线高度，或者把基站移至合适的位置。人们经常听

20、说关于允许倾角的度数的争论。有些供应商说天线倾角大于1014，其水平面上的增益方向性图会变的奇形怪状。我认为这是由于天线的旁瓣太大引起的。我没见过产品介绍用三维的方式表示其天线增益方向性图。只有用二维图表示垂直方向和水平方向增益方向性曲线。所以我没机会证实这种争论。如果一个旁瓣很小的天线从各个方向上测量，相对于水平方向而言，应该很接近与理论方向性图。下面列出的理论计算的方向性图（图2），ALLGONABCHINA提供的（图3）和SIRA提供的（图4图6）增益方向性图。这些图没一个像说的那样奇形怪状。从这些图形看，虽然SIRA给的图形旁瓣很大（其增益仍小于原主瓣-0dB），可以说沿天线主瓣轴线，

21、天线水平方向增益（离天线很远的地方）根据不同的倾角降低很多。我认为，不能不顾周围环境的情况就给倾角一个角度限制。如果天线主瓣指向一条宽马路，两边是高楼（因此其信号强度随距离的衰减斜率沿马路小，而其它方向斜率大），我们可以把机械倾角做的很大，譬如说30。被测的天线位置示于图7，其天线方向用一个箭头表示，黑色五角星表示基站位置。测试路线围绕河的两岸和两个桥，如红线所示。当天线倾角为12时，信号强度可达-75dBm。当天线倾角加大时，信号强度之50值就会变小。最后，当倾角增至28时，信号强度降至-85dBm。统计曲线示于图8，图中可以看出，50值从倾角12加大到28可以变化10dB。22频率分配近来

22、，有两种频率分配方法，一个是把射频载波分成等频率间隔的组（如最普遍的K4的12组），另一种是随机分配。频率分配是由计算机根据某种干扰预测模式完成的。所以频率分配必须人工根据上述信号强度分布测试地图校核。因此随机分配比较烦琐。随机分配的优点在于交调产物可能不会落在附近使用的频率范围内，但由于核对的烦琐性，这个优点不太受欢迎。23越区切换边界调整越区切换边界调整有两种作用：其一是控制一个小区的无线覆盖范围接近于原设想的服务区；其二是在两个相邻小区之间调整话务量负荷。这个工作在有高架路的主干道上是很复杂的。尤其是上下两条路上有不同的邻区表，而又必须在各邻区合成一个统一的邻区表时。这要靠人的大脑，计算

23、机无用武之地。一般的说，在“选择较好小区”的越区切换边界区，切换区的大小随切换迟后量而变化。迟后量应尽可能的小以使切换区尽可能的小，但也不能太小以免多次切来切去。24重新设置参数正如本文一开始时所说，可能有40多种参数要根据无线网络优化的需要予以修改。这里我只想谈一些关于C1的事情。当移动台处于空闲状况时，C1起选择寄宿小区的作用。当你想在两个相邻的两个小区之间分配话务量时，可以用控制切换迟后量控制正在通话的移动台寄宿在哪个小区内。同时还必须调整C1以控制移动切换台在空闲状态时的寄宿区选择以期真正达到话务量调整的目的。C1（RcRAM）max(Pp-p,0) 其中，Rc是空闲状态下移动台当前的接收信号电平；RAM是当移动台进入系统时允许的最低接收电平；Pp是当移动台进入CCCH时允许的使用的最大发射功率；P是移动台的功率等级；max(x,y)是选用括号内之最大值，或Pp-P或0取其大者。 在这个公式里，一些厂家把PAM设置的很低，约-102dBm，以便使移动台可以在较宽阔的范围内进入系统，并且多数不希望修改这个数字。但在多数大城市中情况不是这样，那里基站