GSM原理及其网络优化第六章.docx
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GSM原理及其网络优化第六章
第6章GSM网络优化应注意的部分问题2
6.1设置寻呼信道复帧数和接入准许保留块数应注意的事项2
6.1.1参数寻呼信道复帧数(BSPAMFRMS)对小区重选算法的影响2
6.1.2参数接入准许保留块数(BSAGBLKSRES)对小区广播消息的影响3
6.2呼叫重建的影响4
6.2.1呼叫重建对网络容量的影响4
6.2.2呼叫重建对掉话的影响4
6.2.3呼叫重建的同步5
6.3通过参数优化实现话务均衡时应注意的问题6
6.4基带跳频与射频跳频7
6.4.1基带跳频7
6.4.2射频跳频8
6.5测量报告的处理9
6.5.1对测量报告的处理9
6.5.2准则10
6.6设立邻小区表和规划BCC的原则10
6.6.1概述10
6.6.24/12复用模型10
6.6.31:
3和1:
1分裂小区的规划12
6.6.4切换小区表与重选小区表的比较13
6.6.5BSIC的规划13
6.7链路平衡13
6.7.1上下行链路组成14
6.7.2链路预算14
6.7.3上下链路平衡在设计上的考虑15
6.8射频跳频的规则16
6.9信道分配及其优先权16
6.9.1信道分配与优先权(BSC控制)16
6.9.2排队17
6.10双频网优化19
6.10.1GSM900/1800系统介绍19
6.10.4双频网层次的划分22
6.10.5不同频段电磁波传播特性的差异22
6.10.6双频网建设的特点22
6.10.7GSM900/1800话务优化方法23
6.11PCH与RACH的控制26
6.11.1寻呼命令处理26
6.11.2寻呼信道的配置26
6.11.3接入请求命令处理29
6.11.4接入请求命令重发处理29
6.12定义重选邻小区应注意的问题29
第6章GSM网络优化应注意的部分问题
6.1设置寻呼信道复帧数和接入准许保留块数应注意的事项
6.1.1参数寻呼信道复帧数(BSPAMFRMS)对小区重选算法的影响
参数BSPAMFRMS(取值范围2~9)决定了移动台每隔多长时间必须去收听服务小区的寻呼信道。
该参数对移动台的节电性能有很大的影响。
因此,该值应该取得大一些,来
使移动台尽量少去收听寻呼信道以提高待机时间。
例如:
将BSPAMFRMS由2设为6可
使移动台节约18%的电量。
另一方面,这个参数与移动台对重选小区表中各频点的测量样本平均值是相关的。
准确
的公式如下:
T=Max(5,((5×N+6)/7)×BSPAMFRMS/4)
式中N---需监测的BCCH数目;
T---重选算法采样的周期,单位为秒。
这个公式说明了当参数BSPAMFRMS增大时,小区重选过程将会延长,如图6-l所示。
下面通过两个例子来分别说明在市区和郊区这两种不同的环境下,该参数对它们各有什么影响。
在郊区环境下,重选小区表通常包含着5个左右的邻小区,当重选邻小区不大于5个时,将BDPAMFRMS取值为6,不会使MS的重选算法降低过多。
因此建议在有可能的情况下,尽量的提高该参数。
在市区环境下,应考虑到小区形状和移动台的速度等多种影响。
一般来说,市区的小区
在重选小区表中有较多的BCCH频点。
因此,参数BSPAMFRMS在此时的取值不应太高
以保证MS保持较好的重选性能。
从图6-1中,我们可以找到一个BSPAMFRMS的临界值,使重选算法不会由于BCCH
的增加而导致重选过程的延长。
如表6-1所示。
如果重选邻小区数目大于13个的话,无论BSPAMFRMS如何取值,都会延长重选过
程,因而邻小区过多将会影响移动台进行小区重选的性能。
当一小区的重选邻小区不超过4
个的时候,可以将BS:
PAMFRMS设为6,这将使重选时间延长至5.57s,但可以延长手机电池的使用时间。
6.1.2参数接入准许保留块数(BSAGBLKSRES)对小区广播消息的影响
如果小区广播短消息功能(SMS—CB)被激活,SMS—CB消息将被携载在CBCH信道上(即一个SDCCH子信道上),CBCH出现在SDCCH。
51复帧的第8帧~第11帧上(设CCCH使用一个物理信道且不与SDCCH共用。
如图6-2所示。
如果:
BSAGBI.KSRES=0,那么寻呼消息将可以发送在BCCH5l复帧的第8帧和第9帧上。
但此时如果SDCCH被定义在另一个TDMA帧的TS0上,由于寻呼消息和小区广播短消息都是点对多点发送的,处于空闲模式下的移动台都可以接收,但MS对这两个消息只能选择其一,于是就有可能发生碰撞而导致另一个消息被丢失,如图6-3所示。
为了避免这种情况的发生,我们可将BSAGBLKSRES设置的大一些或设为1(如图6-4所示),这样的话只有AGCH将被发送在该位置上。
在这种情况下,移动台可能会在第8帧和第9帧上收到立即指派消息,移动台收到了指派消息就意味着在此之前移动台曾发出过信道请求,也就是移动台已经不再处于空闲模式下了,也就不会再去收听CBCH的消息了。
6.2呼叫重建的影响
6.2.1呼叫重建对网络容量的影响
呼叫重建对MSC的资源分配有着重要的影响。
如果不激活呼叫重建功能的话,T3109
通常被设为一个较小的值,但应注意的是该值须大于”无线链路超时”(RADIOLINKTIMEOUT),以便当发生无线链路故障时可以及时地释放资源。
为了给呼叫重建留出足够的时间,我们可将T3109设置一个较大的值,这样可使MSC
将这次呼叫的所占用的资源冻结起来以等待着移动台发起的”信道请求”(CHANNEL
REQUEST)。
因此,如果该移动台无法登陆目标小区或者无线链路失败的原因是由于MS
超出覆盖边界导致的,那么冻结的资源将被白白的浪费掉了。
从上述分析可以看出,呼叫重建最好不要在边界小区上激活。
6.2.2呼叫重建对掉话的影响
从计数器的观点看来,虽然呼叫重建改善了服务质量,但它并没有降低掉话的次数。
与
掉话比较起来,用户更能接受在通话间断几秒钟后重新建立起来。
但是呼叫重建的程序,是
系统在判决发生掉话后触发的,这种情况将被系统记录下来。
在某种意义上,呼叫重建反而会使掉话的次数增加。
因为在呼叫重建时,由于时间的限
制,移动台对目标小区的选择是很仓促的,共没赢经过充分的测量,因而很可能在重建热小
区中再次发生掉话,如图6-5所示。
就这点看来,运营者可以推断出,呼叫重建将增加掉话的总次数。
6.2.3呼叫重建的同步
在下面的两个图中,分别列举了成功的呼叫重建以及失败的呼叫重建,设RADIOLINK
TIMEOUT为20(SACCH),T3109为20s,我们分别通过网络和MS两侧来进行分析。
例一:
成功的呼叫重建(BTS首先判决发生上行无线链路失败)
如图6-6所示,在网络侧,如果上行干扰过大或移动台的上行信号过弱,就会导致上行
的无线链路故障。
BTS若判断上行无线链路发生了故障。
则向RSC发出”连接失败”
(CONNECTIONFAILURE)的消息。
BSC收到该消息后,将向MSC发出”呼叫清除请求”
(CLEARREQUEST)并把原因注为”无线链路失败”。
MSC收到该请求后将启动计时器T3109,并将停止发送下行的SACCH。
在此后的时间内,网终等待着移动台在RACH上发
出信道请求。
MS侧,在最坏的情况下移动台将花10s的时间来判断是否发生了下行的无线链路故障,
此后移动台最多只有5s的时间来选择一个呼叫重建的目标小区。
因此根据上述分析,移动
台只剩下5s的时间来重建该次呼叫。
由此可见,成功建立起一个呼叫重建,确实有比较大
的难度。
例二:
失败的呼叫重建(MS首先判断出现了无线链路失败)
如图6-7所示,在MS侧,由于下行干扰过大或基站的下行信号过弱,会导致出现下行
的无线链路故障。
MS在选择上合适的目标小区后(不一定是原小区,但必须支持呼叫重建),
就会向该目标小区发出”信道请求”(原因注为呼叫重建),但此时网络侧有可能还没有判断出已发生了上行无线链路故障,因此MSC不会认可该信道请求,呼叫重建就无法被执行。
但十分不幸的是第二种情况是最常见的,因为目前的网络问题还是主要反映在下行覆盖
上。
6.3通过参数优化实现话务均衡时应注意的问题
当网络将C2算法激活后,MS在进行小区选择和重选时将把参数CBQ的限制作用考虑进去。
若CBQ设为1,则小区为低优先级小区。
但该算法只影响小区选择,而并不影响小区重选算法。
也就是说如果MS可以收到多个小区的信号,虽然当它进行小区选择时无法选择低优先级的小区,但可通过重选来进入该小区。
当CBA为1、CBQ为0时,该小区被接入禁止。
该设置将禁止MS对之进行小区选择
和小区重选,但不会影响切入,因为在专用模式下,MS在与该小区做预同步时不会考虑它的接入限制,如果该小区符合要求的话,MS在合适切换小区表中向BSC报告。
因此采用这种设置办法,虽然可以大大降低拥塞小区的话务负荷,但也会导致在该小区附近的用户投诉。
因为在用户一侧,如果此时所处的区域只能收到被禁止小区的信号,那么他们所看到的现象是手机无信号。
当小区某接入级别被限制时,则该级别的用户无法接入该小区。
与小区接入禁止不同,
如果MS发现小区被禁止接入,它就会去选择其它的小区来驻留;但某级别用户被禁止接入时,若其它条件不改变的话移动台将依然驻留在原小区中,在用户看来MS无信号。
因为级别接入控制不会影响MS的小区选择和重选算法,
由以上分析看来,无论调整小区重选偏置量(CRO)还是修改优先级或是级别限制,都只是在某种程度上起到话务负荷分担的作用。
设移动台可以收到小区A和小区B的信号,小区A的接收电平较高但由于重选偏置量(CRO)设置过低(或负偏置)导致C2值较低;而另外一个小区B的接收电平较低,但C2值较高。
在移动台进行小区重选时,将根据C2算法来选择小区B作为服务小区,并驻留在该小区中。
若移动台此时发起呼叫,则将把起呼建立在B小区上。
一旦移动台进入专用模式后,就将根据实际接收电平的情况来执行切换算法,C2值在此时将毫无作用。
因此切换算法经过一段时间的采样后,系统就会通过功率预算切换将通话切换至A小区中。
在呼叫结束后,又将发生小区重选,MS将重新回到小区B上。
根据以上分析,通过修改CRO来调整C2的办法,只会降低在A小区上的起呼量,也就是说可能转移超短话单用户所带来的话务(未来得及做切换),但无法从根本上来解决小区的高话务问题。
当A、B不属同一LAC时,情况会更严重,因为这将带来频繁的位置更新。
换句话说,这将会在一定程度上增加起呼小区的话务(最大为T3103定义的时间)和BSC的信令负荷(相当于增加了额外的切换负荷)。
因此在通过调整CRO来均衡话务时,应时修改起呼小区B的参数HOMARGIN来增大话务切出的难度,这样才能起到话务均衡的目的。
6.4基带跳频与射频跳频
6.4.1基带跳频
6.4.1.1基带跳频原理
如图6-8所示,当基站采用基带跳频时,每个TX都有一个专用的频点,并通过FH总线与所有的帧处理器相连。
它采用了腔体耦合系统,所采用的频点数和TRX的数量是一样的。
6.4.1.2基带跳频频点重新设置程序
当采用基带跳频方案时,网络允许在某些情况下重新配置频率。
若某个GSM小区支持
跳频,当它的某个TRX设备发生故障时,将由BSC发起处理程序。
BSC通过识别相应TRx
的TEI来配置或复位。
TX的频点。
若某小区没有设置冗余的TRX,则当它的某个。
TRX出现故障导致不能工作时,就意味着该小区减少了一个频点(不是BCCH频点)和一个优先级最低的TDMA帧。
当BTS采用腔体耦合的跳频方式时,BSC可通过两种机制来动态实现频点的重新设置
功能。
1)舍弃频点:
该小区将停止工作并采用新的一组频点重新启动,这将会导致现有的
呼叫被释放掉。
2)启用所有频点:
当所有频点都恢复时,BSC将触发自动的频率重新设置,
这将会导致现有呼叫的释放。
6.4.2射频跳频
6.4.2.1射频调频原理
当采用射频跳频时,每个TX都对应着一个帧处理单元,并可以使用所有的频点发射。
它适用于混合耦合系统,并且允许使用的跳频频点多于TRX的数目,这是为了在链路预算
中使衰耗容限最小,如图6-9所示。
它面对的主要问题是需保证在系统无须处理呼叫时(即无话音或数据要发送的时候),
BCCH的频点应在任何时间内(所属TDMA的所有时隙)都以稳定的功率进行发射,因此针对这种问题我们可采用的方法是使用一个不参与跳频的TDMA帧来发射BCCH频点。
射频跳频方式TDMA的设置原则是:
同一小区的任意两个TDMA都具有相同的MA和
HSN,不同的MAIO。
6.4.4.2射频跳频的主要特性
1)至少有8个跳频频点。
MA表中的频点数越多,在链路预算中的需考虑的衰落容限越小,这归因于瑞利衰落:
2)MS的移动速度越慢,所采用的跳频频点越多,系统的跳频性能就会越好;
3)跳频的频点越多,信号的总体接收质量就会越好。
跳频将会减少接收质量较差样本的数目,但同时也会降低接收质量较好样本的数量:
4)对克服瑞利衰落有利;
5)使接收电平更稳定。
在上行上能起到分集作用,在下行上也会起到令人满意的效果;
6)大大改善某些地区较弱的信号强度(建筑物内或街道上):
7)克服干扰,在RF的频谱上能起到干扰源分集的作用(如图6-10所示):
8)在时间上起到干扰分集的作用;
9)减少高负荷基站对低负荷基站的干扰;
10)可以从数字信号处理获得更有效的差错校验增益。
6.5测量报告的处理
6.5.1对测量报告的处理
在MS侧,样本值是在通过对一些突发脉冲上的测量获得的,在转换成dBm之前的单
位是dB。
BTS在上行链路上所获得的每个样本值,都是以瓦特为单位来对突发脉冲的测量均值进行计算的。
所以上行的样本值在转换为dBm之前将通过瓦特来计算。
这两种不同的测量方式使得上行的测量处理比下行的测量处理高出2.5dB。
6.5.2准则
1)在专用模式下,移动台在根据BA(SACCH)表所指示的所有频点上进行接收信号电平的测量。
MS将对除空闲帧以外的所有帧进行测量。
在每个测量周期上如果某个频点获得了5个测量样本值,则对该测量值被视为有效的;
2)在上行SACCH上,MS将提供该服务小区的下行电平强度和信号质量。
参与测量平
均的样本个数的多少是由是否激活了下行DTX来决定的。
MS的测量报告中还包括当前的TA值和TxPwr,以及是否使用上行DTX,同时还包括最好的6个邻小区的BSIC和接收电平;
3)当在TCH专用模式下时,26复帧中的空闲帧专用于对邻小区的预同步。
在允许的
PLMN中,MS应与6个最好的邻小区保持同步,并至少在10s内确认一遍,如果MS丢失
与一个小区的同步后,与该小区相关的消息将至少保留10s;
4)每过2s,MS应试图去同步除六个载波之外的最强载波。
6.6设立邻小区表和规划BCC的原则
6.6.1概述
要获得一个最佳的邻小区表,需要考虑两个方面:
一方面是服务的质量,另一方面是系
统的负荷。
实际上,在邻小区表中定义的邻小区越多,则将会由于切换的原因带来越大的系
统负荷。
但是,适量的邻小区可以有效地避免由于切换失败导致的掉话。
因而在定义邻小区时,应考虑以下方面:
1)邻小区太多将会导致过多的切换,并引起信令负荷过载。
而且,由于移动台须测量
所有的邻小区,所以邻小区越多MS测量的精确度也就越低;
2)邻小区太少将会由于切换失败导致掉话和较差的服务质量;
3)在初始化邻小区表时,应依据当前网络采用的频率规划的模型。
6.6.24/12复用模型
6.6.2.1第一步邻小区表的规划
第一步当初始化邻小区表时,应根据最准确的地图,将与该服务小区具有共同地理边界
而且在同一地平线上的基站加入它的邻小区表中。
如图6—11所示,在该给定地图中,列入初始化邻小区表的小区有:
1、2、3、4、5。
如果不加考虑的使用上面所获得的邻小区表将很容易导致掉话和乒乓切换(例如上图
所示,邻小区4在服务小区和小区6之间只有很小的覆盖)。
6.6.2.2第二步邻小区表的规划
为了避免上述提到的网络故障,必须还要在第一步所获得的邻小区表中增加一些邻小
区。
一个解决办法是多定义一层相邻小区,即将小区1、2、3、4、5、6、7、8都定义进去,
但该办法的弊端是将会导致邻小区表中的小区数目过多,随之而来的将是过多数量的切换,
这将会很容易造成信令负荷的过载。
因而,一个较好的解决办法是按照距离标准来定义,这必须要根据已划入邻小区范围的
小区作为考虑对象。
这个方法是用指定的直径来定义一个圆周,将第一步获得的所有邻小区
都刚好归入该圆周中,然后将该圆周内的所有小区都定义在邻小区表中。
如图6-12所示。
因此,根据距离标准所获得的邻小区表有1、2、3、4、5、6。
注意:
丘陵地带和公路等地形情况必须要考虑进邻小区规划中。
如从地图上看某两个小
区是相邻的,但实际上它们被一个高山分割开了,那么在确认信号无法越过这座山的情况下,
这两个小区将不能被定义成相邻小区。
6.6.2.3开阔地带的影响
如果这个开阔地带(即无线传播十分好的地区,如湖泊、河流、广场等)很大,而且距
离服务小区不是太远,那么我们可以把它看做是一个实在的小区。
因此,该地带周围的小区
都应被加入服务小区的邻小区表中。
在下列情况下,开阔地带的影响不应被考虑进去。
1.该地带可被简化为小区域
在这种情况下,该地区的覆盖问题就显得不是很重要了,因而在小区重选和切换的角度
上该地区可以不再作为一个小区来考虑。
若定义得不合理,则容易导致在该地区进行的切换
(服务小区至该地区的周邻小区)产生乒乓效应。
2.该地区距离服务小区很远(在服务小区和该地带间相隔着几个小区)
这种情况易造成MS接收信号十分不稳定。
由于服务小区和MS相距较远,MS很容易
丢失服务小区的信号。
如果在所获得的邻小区表中有符合这两种条件的邻小区存在,则应当
把它们从邻小区表中删掉。
6.6.31:
3和1:
1分裂小区的规划
在跳频网络中,1:
3或1:
1的复用模型一般用于TCH的频率规划中。
在质量切换门
限没有改变的情况下,质量切换的数量将会有所增加,这是由于接收质量(RXQUAL)的分
布变窄(较差的和较好的RXQUAL的样本值都变少了)。
因此使用距离标准来创建邻小区表,可能会导致MS在该服务小区中和切出的目标小区中都使用相同的TCH跳频组,这时如果触发的是质量切换的话,那么很有可能切出的目标小区质量也很差,甚至还不如以前。
于是可能会触发新的切换。
6.6.3.1关于1:
3复用模型邻小区表的设定,
如果我们采用1:
3复用模型,一种避免出现上述情况的办法是不把具有相同跳频组的
小区定义进邻小区表中。
如图6-13所示,灰色的小区将不作为服务小区S的邻小区。
在话务热点地区,可能会由于目标小区的信道资源不足而导致服务小区与某些邻小区的
切换失败增多。
为了避免这种问题,我们可将每个小区都保留出两个信道以用于切换的需要。
,
有些人可能会提出疑问,这样会不会加剧拥塞的现象,但据实际的统计结果来看,在全局的
角度上它将降低系统的拥塞。
这种规则的例外情况如下:
1)存在覆盖空洞;
2)由于阴影效应导致覆盖受限。
6.6.3.2距离标准(1:
3和1:
1复用模型)
上面提到过,若该服务小区与其相邻小区使用相同的TCH跳频组,则会导致质量切换
的大大增加,而使网络的整体服务性能下降。
因此为了防止它们之间产生乒乓质量切换,我
们可以把与服务小区具有相同TCH跳频组的邻小区的质量切换容限设为24,以增大它们之
间的切换难度。
由于这种方法需要对每个小区的运行情况进行认真的分析,因此只适用于在
网络优化时使用。
若系统允许跳频功能,一个折中的办法是我们可以提高质量切换门限,从而保证在使
用1:
3跳频后,网络的整体切换频次不会增加。
6.6.4切换小区表与重选小区表的比较
不管使用哪种复用模型,切换和重选小区表中的小区都应定义的相同。
然而,对于1:
3和1:
1复用模型来说,在定义切换邻小区表时可以只采用第一步规划原则,而在定义重
选邻小区时应采用第一步和第二步的规划原则。
6.6.5BSIC的规划
BCC的规划有三种办法,在这些方案中都应考虑距离准则,这是为了使邻近小区
BSIC/BCCH冲突的可能性降低到最小。
第一种方案是基于已存在的BCC的集合,即从已被其他邻小区选用的BCC中来挑选一个,但必须保证被选的BCC不会导致:
BSIC/BCCH同邻近的小区冲突。
这个方案的好处是可以保证BCC在整个网络中分配的较为均匀。
然而,若使用手动的
方法太麻烦也太耗时,因而在使用该方案时,通常使用自动的工具将BCC分配好。
第二种方案是使用BCC的数目尽可能少。
因此,在定义BCC时,应首先尝试从0开始取值,当所取的值导致BSIC/BCCH冲突后,再逐步拓展取值的范围。
这种方案的好处是使所用的BCC保持在最少的数目。
于是当增加一个新站的时候,为
了使BSIC/BCCH不冲突,我们就可以再选用一个新的:
BCC而不必修改周围已存在小区的BCC。
但是,如果用手动的方法太耗时间而且难度较大,一般来说还是采用工具来自动生成。
第三种方案是按照BCCH的复用模型来划分BCC,即在一个簇内使用相同的BCC这意味着邻小区将不能与服务小区使用相同的jBCCH。
在手工生成的BSIC规划中这种方案是最常用的,因为它比较简单而且快捷方便。
6.7链路平衡
上下行链路功率平衡分析和计算的目的是为了获得基站可用的最大发射功率,避免无效
的下行覆盖,减小干扰和系统噪声,它是获得良好的网络服务质量的基础。
6.7.1上下行链路组成
上行链路:
手机发射功率、人体损耗、建筑物损耗、路径损耗、天线增益、分集增益、
馈线及其它损耗、双工器损耗、分路器损耗、基站接收机灵敏度。
下行链路:
基站发射机、合路器、双工器、馈线及其它损耗、天线增益、路径损耗、建
筑物损耗、人体损耗、手机接收灵敏度。
注:
人体损耗
1)对于手持机,当位于使用者的腰部和肩部时,接收的信号场强比天线离开人体几个
波长时将分别降低4~7dB和1~2dB。
2)一般人体损耗设为3dB。
6.7.2链路预算
链路预算应考虑到上行和下行的增益和损耗、系统和传播参数,这些因素都将决定路径
损耗的大小。
1.上行链路预算
UplinkBudget=MSpwr+MSantgain-(BTSsen-BTSantgain-OthersULgains+OthersULlosses)
式中MSpwr----移动台最大发射功率,单位为dBm;
MSantgain----移动台天线增益,单位为dBi;
BTSsen----BTS接收机灵敏度,单位为dBm;
BTSantgain----BTS天线增益,单位为dBi;
OthersULgains----BTS天线分集增益,单位为dB;
OthersULlosses----BTS馈线损耗,单位为dB
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