1、GSM 网络的规划和优化彭 陈 发摘要：本文以温州市 900MHz 数字移动网络为例，从无线网络的规划到基站硬件的调整及软件参数的修改，分析了 GSM 网络优化的思路，并介绍了一些网络优化的经验。关键词：GSM 网络规划 工程检查 网络优化Planning and Optimization of GSM Network目前 GSM 网正处于飞速发展阶段，仅仅几年时间已具备相当的规模。以温洲市为例，自 1996 年年初建网到现在，用户数已超过 46 万户，全地区建成基站 427 个。因此加强网络优化，搞好运行维护是提高移动通信网络质量的关键。一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划、工程建设投
2、入使用，到网络优化的历程，并形成良性循环。1 GSM 网的网络规划要取得良好的运行质量，必须进行合理的网络规划。在网络规划过程中，如果站址选择及频率规划设计合理，则在以后的运行维护工作中，可省去很多不必要的麻烦。网络中存在的先天性不足问题也相对较少。1.1 站址选择站址选择在建网初期相对较为容易，主要是为解决无线覆盖问题。但在网络不断扩容的过程中，特别是已具相当规模的今天，覆盖问题只存在于极少数山区及市区的地下室与部分室内娱乐场所，已不是主要问题。因此，站址选择的思路也发生了重大变化，以解决高话务区的高阻塞和盲点问题。目前温州市中心区域基站间距仅 400m 左右，且在市中心高话区内已有 20
3、多个微蜂窝组成一个连续覆盖的环，为宏蜂窝吸收了大量话务量，减轻了负担。但目前市区高话务基站 TCH(话务信道)阻塞率仍较高，如公安外事楼(1)、华联(1)等扇区每线话务量仍高达0.79Erl，TCH 阻塞率在 10%左右。因此决定将中心区内已有基站的天线高度降低，根据具体地形大力寻找新站，对于娱乐场所及商业街则可通过增加微蜂窝来解决。1.2 频率规划频率规划对网络运行起着至关重要的作用。目前温州市话务区基站间隔距离很近，且频率资源相对较为紧张，仅 10.6MHz。其中有 5 个频点留给微蜂窝用，因此频率复用密度较大。若规划不当，基站之间必然存在大量同频及邻频干扰，影响网络质量。温州现有网络频率
4、复用模式为 1212996，最大的 BTS(基站 )配置为 655。因为频率资源不够，目前第六个 TRX(收发信机)已被闭住。我们在进行频率规划时，为避免 BCCH(广播控制信道)频点之间邻频干扰，在常规方法上将部分频点互换(即交替将第一、二两个频点交换) 。在 6 期网络扩容时，GSM 将拥有 14.4MHz 的频率，BTS 配置将扩展到 888 的模式。在进行频率规划时，可有两种方案选择，一种是在目前的基础上扩充为 1212999664 模式；另外一种则为 1512999661 模式。前种方法可使系统拥有尽可能大的容量，但网络质量相对受到限制，而后种方法则因 BCCH 频点复用密度相对宽松
5、，因而频率也相对较为干净，相对前者，系统可获得较高质量，但容量则受到限制。在话务分布较为均衡的地区建议使用前者，而话务量分布极不均衡的地区，如某些扇区话务量很低，而某些扇区阻塞率很高，则建议使用后种方案。2 基站硬件的优化GSM 网络在建网或扩容时，普遍存在周期短，速度快的现象。因此无论在工程中还是在规划中都留下一些质量问题，需要在优化中找出并解决。在优化过程中，对温州地区所有基站进行了一次详细的测试。在测试过程中，发现了不少工程遗留问题：(1)基站经纬度有误在实地路测中，发现少数基站的实际经纬度与规划中的经纬度不一致，甚至相差很大，造成此现象的主要原因是在选址中碰到困难，最后不能按设计中要求
6、确定，要将基站移至其它地方。但规划数据库中未能到得更新，仍按原计划规划其相邻小区及频率，因而造成很多相邻小区漏做或做错。如白象基站，该站原来掉话率一直很高，发现此问题后，按实际地形重新规划邻区及频点，即恢复正常。(2)扇区错位及方位角有误此种问题在测试中发现最多，特别是在各郊县。如城关基站的一、三扇区错位，三洋电器基站的二、三扇区错位。造成此现象的主要原因系馈线从天线接至 BTS 时因标签不对而接错。此外，部分基站三个扇区都存在方位角偏离。在温州，基站三个扇区在常规状态下方位角分别为 90 度、210 度、330 度。但实际上部分基站的方位角偏离较大，偏差达 45 度。上述现象造成大量基站间切
7、换失败率很高，并引起切换掉话。经过整改后，性能大大提高。(3)分集接收天线间距过小，收发天线不平行采用分集接收天线时，若收发天线间距在 3m5m 时，则可达到理想效果，获得 3dB增益。但目前温州除了邮电局楼顶上采用铁塔外，其它基站一般都采用桅杆，呈田字型，天线置于每个端点上。很多收发天线的间距过小，在 1m 之内。这样很难获得分集接收的效果。此外，部分收发天线根本不平行，有的甚至发送天线就指向接收天线，有的收发天线前方不远处立有很高的铁杆，这样很容易造成信号被挡返弹，产生干扰。(4)天线被挡或朝向长条形建筑物屋顶目前很多基站都设置于居民区，因采用桅杆结构，很多基站的第一扇区都朝向长条形屋顶，
8、难以吸收话务量。虽然处在高话务区，但话务量却很低。如市区的金远及银都花园两站，都处在长条形居民楼上，原来第一扇区话务量一直很低，后将其发送天线移至墙边，指向马路，并适当调整倾斜角，话务量上升很快。每线话务量由原来的 0.15Erl 上升至 0.385Erl，大大缓解了周围基站的压力，资源得到了充分的利用。(5)天线高度过高在建网初期，因用户规模较小，一般采用大区制基站，使用铁塔，以增加覆盖范围。但在经过数期扩容后，天线的高度应下降，否则会对周围基站造成干扰，同时也造成越区覆盖。在经过为期两个多月的现场勘测及硬件整改后，温州的网络质量取得了明显的效果。其中市区网络上行质量(等级 05) 由原来的
9、 96.24%提高至 98.10%，下行质量由 97.96%上升至 98.85%，TCH 阻塞率由 1.92%降至 0.14%，SDCCH(独立专用信道)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 掉话率则原来的2.98%下降至 2.26%。3 软件参数的优化(1)首先要确保网络的参数设置正确，特别是对于新开通的基站或新割接的基站。如在一次割接中，瑞安地区原来只有 2 个 BSC(基台控制器 )来控制所有的基站，即 BSC3 和BSC11。割接后，新的 BSC21、BSC22、
10、BSC23 投入使用。结果发现割接到这三个 BSC 的所有BTS 掉话率均很高，但割接前正常。经仔细检查发现系因开通时数据建错造成。因为新的 BSC 开通时，从 MSC(移动交换中心)至 BSC 需经过 TCSM(码速率变换与子复用器)。目前 NOKIA 系统的 TCSM 可将 4 路压缩成 1路，然后传至 BSC。由于 BSC 需通过 MSC 与 OMC(操作维护中心 )相连，因此需专门占用一个时隙，用于 X.25 协议，而每个 TCSM 均需一个时隙作为七号信令来控制话务。因此，对应于每个 BSC 的第一个TCSM，相应的会有 2 条直通连接(即 64kbits)。而对于其它 TCSM 则
11、应只有一个直通连接(只有 7 号信令，而无 X.25)。但工程师在开通新的 BSC 时，给每个 TCSM 均设置了两条直通连接。而MSC端仍按常规作法，导致 MSC 与 BSC 相应的电路不匹配，分配的信道只要使用这些电路，马上就会产生掉话。而MSC 对每个 BTS 电路的分配是随机的，因而造成所有基站掉话率都高，修改后即恢复正常。此外，有一新开通基站，投入使用后发现第三扇区掉话率很高，达 36%，而一、二扇区正常。检查发现第三扇区的 TRX6，Abis 接口(BSC 至 BTS)的时隙分配错误，本应为 11、12 时隙，但却分配成 12、13 时隙，而BTS 端的 BRANCHTABLE(分
12、支表) 仍按常规方法分配成 11、12 时隙，造成时隙不匹配，从而引起高掉话率，后将 TRX6 删除重建后，掉话率即下降至 1.9%，恢复正常。另一新站“综合楼”开通后，掉话率较高，达 6.9%。实施测试发现该基站很难与其它基站进行切换。在移动过程中当其它的信号高于综合楼基站的信号 30dB，仍不能切换至其它基站，最后导致掉话。检查后发现 power budget 切换开关设置成 OFF，从而造成上述现象，将其设为 ON 后即恢复正常。(2)可从 MSC、BSC 告警中获得网络不正常信息。如当相邻小区数据配置有误时，或如邻区的 BCCH、BCC( 基站收发台色码)、LAC(位置区码) 等不对时
13、，造成切换失败掉话，都会在 MSC 及 BSC 中产生告警。因此，须经常从 MSC、BSC 中查看告警记录。此外，每打一个电话，都有一个相应的代码与之相对应。对于 NOKIA 系统称之为 CLEAR CODE 的，其中无线部分的 CLEAR CODE主要存在于 B13 到 B1D。如上面提及的 TCSM 设置有误或插板坏时，便会产生B16CLEAR CODE。因此，可通过分析 CLEAR CODE 来发现网络存在问题。当发现某一 CLEAR CODE 突然增多时，可在MSC 里跟踪与此 CLEAR CODE 相关的中继电路和基站。如有一段时间，温州用户反映通话中存在严重的回声及单向通话，通过
14、MSC 端跟踪发现，单向通话主要存在于某几条 PCM(脉码调制) 线上，进一步对这些 PCM 检查发现系因 DDF 传输架跳线错误造成。改正后即恢复。用类似方法发现造成回声的原因是 MSC 软件版本升级时，MSC 中 ECU(回声消除单元) 硬件芯片，与软件不匹配引起回声。将 ECU 单元更换后，回声即消失。(3)可从 OMC 的统计信息，经过分析来发现不正常的原因。如部分基站掉话率较高，但BSC 中无告警，在 OMC 中分析发现，这些基站部分 TRX 的上、下行链路质量很差。对TRX 进行环路测试后，发现其驻波比很高，将 TRX 更换后即恢复正常。有时发现整个扇区内所有TRX的上行链路质量都
15、很差，但下行链路质量不错，而且频率规划无问题，后更换 RTCC(远端调谐控制器)后，掉话率即下降。此外，OMC 中有一种网络优化工具(NOKIA 系统)称之为 CELL DOCTOR，可通过它来统计每个 TRX 的占用时长、每个扇区的平均通话时长，分析小区间是否存在频繁切换以及是否从来无切换，从而相应的修改切换控制参数，并删除不必要的相邻小区，以减少邻区测量，减轻系统负荷。(4)在高话务区，很多基站掉话发生在切换过程中，因找不到空闲信道而掉话，这些基站的 TCH 阻塞率一般都很高，如龙港地区中心站每线话务量均在 0.8Erl 左右。可以通过以下几种方法使话务均衡：可修改基站配置，根据实际话务量
16、来配置该扇区的 TRX 个数。如长虹基站，原来配置为 333，但第一扇区话务较少，而第三扇区拥塞严重，将其改成 234 后，第三扇区的每线话务量即由原来的 0.649Erl 下降至 0.53Erl，TCH 阻塞率也下降至 0，但话务量却上升了 2.1Erl。可根据实际话务分布调整天线的方位角，如当某一区域话务量特别高，可将两个扇区的天线方位角加以修改，共同指向此区域。对于未满配置的基站，可用增加 Prime site(简称 PS)的方法来吸收话务。如龙港基站原来配置为 333 模式，将 3 个 PS 与其相连，PS 与宏蜂窝共用天线。通过修改入和出的 PMRG(切换门限值)，即可控制话务流向。
17、其中由宏蜂窝切入 PS 可设置成15dB 左右，而由 PS 切入宏蜂窝则可设在 10dB 左右，具体值则需根据实际情况来调整。此外，如果话务量集中在宏蜂窝附近，则还可为 PS 设置 umbrella handover。即只要 PS 的信号电平满足一定值，则可切入 PS。经过一定的监测和调整后，效果十分理想，每个 PS吸收的话务量都在 5Erl 左右，最高的达 6.2Erl，从而使阻塞率下降，掉话率也相应的下降。(5)借助仪表来分析网络中存在的问题。如用频谱分析仪来测量上行干扰。有一段时间，市区大酒店基站第一扇区上行干扰严重，BSC 中观察其空闲信道干扰等级均为 4。因从天馈线下来的信号经过 R
18、MUJ，分成 6 路，经放大后至每个 TRX，使用频谱分析仪，将其连至RMUJ(接收多路耦合器)，如图 1 所示，对分集接收的信号在基站工作和基站断开两种情况下进行测试，测试结果表明，该扇区不存在同频或邻频干扰，且该基站干扰曲线不存在波峰和波谷，相对较平滑，因而排除了外部干扰(如直放站 )的可能。后在测试过程中发现若只用主集接收，而断开分集接收，则上行干扰消失，因此怀疑 RMUJ 硬件单元故障，将其更换后，即恢复正常。此外还可使用 7 号信令仪，通过分析 A 接口或 Abis 接口的信令流程来分析某些基站的掉话原因。图 1 频谱仪与基站联结图(6)通过实地路测，可获得基站的覆盖情况及切换情况，
19、从而得到某些 OMC 所不能提供的信息。如市区桃园居第三扇区掉话率高达 6.7%，掉话原因显示为射频掉话，经实地路测后，发现该站由于天线较高，存在越区覆盖，产生孤岛效应。(7)在网络运行过程中，可使用一些新技术，如下行功率控制，DTX(不连续发送)及跳频等，减少网络存在的干扰，并降低掉话率，从而使网络质量进一步提高。必须注意，在开启上述新功能时，网络中一些相关的系数也必须随之修改，如目前温州网络使用基带跳频，首先必须将因上、下干扰而允许小区内切换这一功能关闭。其次，对于因质量而切换的门限电频HO MARGIN QUAL 予以修改，因为未使用跳频时，通话过程中，如未发生切换，则固定占用某个时隙，质量较为稳定，但使用跳频后，则在扇区内所有的 TRX 上跳动，质量不稳定，在等级07上下波动。当此门限值设置很小时，会产生频繁切换，因此，应将 QMRG 由 0dB 调为4dB。此外，对切换的算法也需适当加以调整，如平均窗口大小、总的抽样个数 Nx 及满足条件的个数 Px 等，都需在开通跳频后，进行长期的观察，根据 OMC 中的统计资料，加以分析，并逐步调整。否则很难达到理想的效果。4 结束语网络优化不仅是无线部分的优化，必须从全网着手，因此必须不停地观察和监测整个网络，找出故障并排除故障，提高网络效率，使现有网络资源获得最佳效益。
