PHS无线网络优化方法浅析.docx
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PHS无线网络优化方法浅析
PHS无线网络优化方法浅析
1.概述
随着PHS（无线市话）用户数量的增长，运营商需要不断扩容和优化网络以适应发展的需求。
在早期建设和扩容过程中不可避免地会存在一些资源分配不合理的情况；同时，由于社会经济的发展，城市建设与城市规划造成环境变化，对原有的网络覆盖会产生影响；这些就要求进行相应局部的网络重新规划以及网络优化。
所谓网络优化，就是对现有的网络进行数据采集、分析，找出影响网络质量的原因，并通过技术手段对网络设备、系统参数进行合理调整配置，使网络达到最佳的运行状态，以保证网络资源获得最佳利用率。
1.1网络优化的手段
网络优化的原始数据和工具主要有下面的几个：
（1）用户申告统计，得知盲区和忙区。
（2）场强测试仪数据分析。
（3）交换机性能数据分析。
（4）基站管理系统数据分析。
（5）电子地图或基站覆盖图。
1.2网络优化的一般步骤
简单来说，网络优化的过程可以总结为定标、测量、分析、调整和验证五个大的步骤，并循环往复进行。
一般来说网络优化应该是在保证系统基本正常的情况下进行，因为这样才能最容易抓住其本质和核心问题，并加以解决。
由于系统的复杂性，可能经常会出现一些环节处于故障或异常状态，从而干扰对数据的准确采集和正确结果分析，影响到对问题的判断。
因此异常故障处理是网络优化的基础，在正式进行网络优化之前，必须首先排除异常故障，包括线路，传输，分区，数据，交换资源，中继过载等方面，尽快解决有有重大相关影响的设备。
网络优化按照以下步骤进行：
（1）首先，需要分析网络全局指标（来话接通率，放号率，基站效率等），然后制定网络优化的总体目标。
（2）制定具体优化策略，包括无线资源和射频的调整，一般来说，在网络开通初期，侧重对网络覆盖的调整及异常现象的排除，在网络平稳运行期，侧重对话务统计，设备利用的优化，包括对有线，无线设备资源的调整。
（3）检查交换机、基站、手机是否使用合适的软件和参数。
（4）分析基站话务数据、网络的同步及干扰情况，找出重点问题所在；制定话务平衡及同步改进方案。
（5）根据制定的方案，优化低效率基站，提高基站效率。
（6）阶段完成后，再次分析小区话务，全局指标，做阶段性比较总结，再制定下一目标。
（7）跟据新目标或新情况进入下一个优化周期。
2.无线网络性能分析
无线网络性能分析主要是依靠基站网管收集的话务数据来进行。
PHS网络采用微蜂窝（MicroCell）和微微蜂窝（PicoCell）结构，同一区域中的基站协同为该区域提供服务，例如，当PS（PHS终端）向一个CS（基站）进行链路信道请求失败时，PS会向另外一个基站重新发起请求。
所以很多指标不能从交换机侧分析或者孤立分析单个基站。
因此考察应首先以寻呼区（LA）为单位，并且统计须以忙时为准。
而对寻呼区内的局部情况，可按单个基站要求进行优化。
要尽可能结合电子地图进行分析，会得到事半功倍的效果。
在进行网络优化时要注意综合考虑达到的目标，片面的追求单一指标可能会造成网络整体性能的下降，因此对全局指标要统筹考虑。
不同的网络在不同的时期有不同的指标要求，在具体操作时，还要结合当地具体情况。
在目前的PHS系统网络优化中建议考虑的指标主要有如下几个：
（1）无线来话渗透率
该参数表征了无线网络侧的呼入成功率，体现了无线网络的整体性能，是一个反映网络质量的综合性指标。
（2）无线链路异常中止发生率
该参数类似于掉话率，表征了网络服务质量的好坏。
（3）LCH建链过程中的无线频率阻塞率（频率忙拒绝率）
该参数表征了无线网络侧频率干扰的状况。
（4）LCH建链过程中时隙忙拒绝率
该参数的大小表征了是否需要扩容。
（5）TCH建链失败率
如果TCH建链失败率过高，说明TCH下行干扰严重。
（6）无线话音信道可用率
该参数表征了无线网络侧物理信道的维护状况。
（7）干扰规避发生率（TCH切换发生率）
该参数表征了无线网络侧频率干扰的状况，体现了语音质量的好坏。
（8）基站间切换发生率
（9）基站话务达标率
系统应能对不同信道数的基站设置一个标准话务门限，同时计算处于运营状态基站的三个或六个时段的平均话务量，将平均话务量高于该标准话务门限的基站确定为话务达标基站。
考核此项指标可以促进各地在网络优化中做好基站话务的均衡工作，提高基站的投资效益。
通过这些指标，可以分析出网络的状况并指导网络优化的进行。
3.无线网络优化的主要方法
下面主要从网络覆盖、寻呼区的设置和同频干扰的解决三个方面来简要分析PHS无线网络优化的主要方法。
3.1网络覆盖
进行网络覆盖时首先要分析每个地区的属性：
覆盖受限还是容量受限。
所谓覆盖受限地区即指话务密度较低的地区，每个基站可以吸收它所覆盖区域内的所有话务量，基站的重叠覆盖率较低；容量受限地区即指话务密度很高的地区，基站的重叠覆盖率较高。
对于这两种地区，要有不同的覆盖策略。
3.1.1不同类型基站的分布原则
现在的基站类型主要有三种：
10mW或20mW等小功率基站，500mW的智能型基站和500mW的增强型基站，每种基站都有其不同的特点：
（1）小功率基站布置灵活，价格相对较低，可以针对小范围的盲区和热点做专门布置。
（2）小功率基站为远端供电，可实现二至四基站捆绑技术，支持高话务密度。
（3）500mW智能型基站：
支持较高的移动速度，另外还有较好的室内穿透能力。
（4）500mW增强型基站：
在建筑密度较低、城乡交界的地区有优于智能型基站的传播模型。
因此，根据不同基站的特点，采用混合组网的方式可以有效地降低投资成本，提高室内覆盖率，解决原有10mW基站组网切换频繁的问题。
因此三种不同类型的基站有层次的混合使用，既能提供良好的覆盖，又能保障充足的话务量，使网络拥有最佳的性能价格比。
3.1.2对高话务区和重点话务区的覆盖
首先应当尽量避免寻呼区的边界落在高话务区和重点话务区。
对于重点话务区，为了减少重点话务区的切换点，重点话务区应用500mW基站来覆盖，尽量减少10mW基站的数量。
对于高话务区，即上面所说的容量受限的区域，在覆盖时可采取下面的一些措施：
（1）500mW基站覆盖范围大，在街道上覆盖距离相当远，并考虑用定向天线使覆盖沿街道的方向，以使道路和两边的店铺不会出现象10mW基站那样频繁切换的问题。
（2）减少重点话务区切换点，重点话务区用500mW基站来覆盖，尽量减少10mW基站的数量。
（3）增加基站。
（4）用小基站来补充覆盖，小基站可以单独分配频点。
（5）采用组控技术，即用多信道的基站来替换3信道的基站。
采用这种方式有利于在基站密集的区域减少发生控制信道干扰的概率。
因为一个1C7T的基站相当于两个1C3T的基站共用了一个控制信道，另外，在相同呼损率的条件下，一个1C7T基站所能吸收的话务量要远高于两个1C3T所能吸收的话务量。
（6）在保证覆盖的前提下，要降低天线的高度，加大天线的下倾角，以减小基站的覆盖范围，从而降低基站之间的相互同频干扰。
（7）降低500mW基站的发射功率，缩小基站的覆盖范围。
对于覆盖受限的地区：
（1）因为话务量很低，所以尽量采用500mW的大基站，以覆盖尽可能大的地区。
（2）对于公路等狭长地带，采用500mW定向天线来进行覆盖，以降低切换的频率。
3.1.3室内覆盖
由于采用1.9G的高频信号，信号的穿透性比较差，主要通过直射、反射来传播。
另外系统的组网采用微蜂窝式结构，并且1.9G高频信号多径效应较明显。
因此室内覆盖较差，并且信号飘忽不定。
所以主要采取下面的几项措施来解决室内覆盖：
（1）在大楼附近用定向天线对大楼定向发射。
（2）在楼内采用小基站补盲。
（3）500MW基站+室内分布系统。
（4）楼层较低时主要使用周边大功率基站的信号进行覆盖。
（5）对于高层建筑的覆盖是在附近的楼顶上安装大功率基站，并使用定向天线对高层建筑进行覆盖。
（6）电梯内覆盖采用500MW定向天线进行覆盖。
（7）大型商场和地下室可以通过安装20mW的7信道基站，解决室内覆盖，并承载大量话务。
（8）采取定向天线和增加天线馈线长度延伸基站与天线距离。
3.1.4天线的选型
天线的增益越高，发射波的方向角越小、波瓣越窄，能量也就越为集中，所以覆盖的距离越长。
但是同时也应该注意波瓣窄带来的一些负面效应，如天线覆盖的纵面会缩小，干扰会增大等等。
因此要根据具体情况选用适宜的天线类型，在覆盖效果、干扰等各种因素中做出合理的权衡。
（1）在实际应用中，建议在密集区以10度和15度下倾天线为主（一般认为，天线的下倾角在超过15度时，方向性图会发生很大的畸变）。
（2）在居民区，一般使用10度下倾天线，而在稀疏区，建议使用5度下倾天线。
（3）在一些狭长地带，例如街道和高速公路等，建议使用定向天线，沿着街道的方向进行覆盖。
由于定向天线的尾瓣仍有较强的信号，在实际应用中还可以利用定向天线的尾瓣。
3.2寻呼区的设置原则
一般来说，一个规则区域内的所有基站组成一个寻呼区，该寻呼区中的基站的CSID中包含该寻呼区的编号。
系统中所记录的PS的位置是该PS所处的寻呼区的编号，因此当该PS作被叫时，网络侧会令该PS所处的寻呼区内的所有CS发送寻呼消息，所以当PS开机时，需要作位置登记，当PS从一个寻呼区移动到另外一个寻呼区时，也需要作越区位置登记，以通知网络侧更新位置记录。
由此可以看出，寻呼区的设置需要注意以下几个方面：
（1）由于PS跨寻呼区移动时需要进行位置登记，所以要尽量减小寻呼区的边界长度，也就是说，寻呼区要尽量按照六边形来进行规划。
另外，寻呼区的边界要尽量在话务密度较低的地区，避免大街等用户密度大和用户频繁流动的场所。
（2）寻呼区的边界区，对被叫PS来说服务质量较差，所以要避免落在需要高服务质量的单位，如政府机关和管理部门等。
（3）寻呼区的规划不能按照面积的大小来规划，而要按照基站的数目或者是话务量的多少来规划。
每个寻呼区中基站的数目不能太大，否则需要频繁地寻呼用户，也不能太小，否则用户会频繁进行越区位置登记，严重占用信道。
初期规划以每个寻呼区中包含35～40个基站为宜。
随着小区的扩容优化，要及时进行寻呼区的分裂。
（4）寻呼区的设置对接通率、话务量等服务质量影响很大；网络优化及扩容时，也常需要调整；所以从一开始就需要认真地确定好。
基站ID中的PANumber是一个非常重要的参数。
如果设置错误，可能造成诸如手机无法作被叫、越区位置登记频繁、基站话务数据异常等问题。
所以应注意检查该项数据。
3.3同频干扰的解决
同频干扰为工程中需要解决的主要干扰问题，分为两类：
控制信道的干扰和业务信道的同频干扰。
3.3.1控制信道
在1900～1920MHz之间，除控制信道频点及上下保护频点外，其余频点用作业务频点。
对于一个系统来说，所有基站的控制信道共用同一个频点。
控制信道以100ms为一个超帧，每个超帧中包含20个帧，因此在系统同步之后在一个复用范围内最多可以容纳80个基站，也就是说，这80个基站因为使用一个超帧里的不同的时隙而不会相互干扰。
使用同一个时隙的基站的间隔距离只有大于复用距离时才不会发生相互干扰。
发生控制信道同频干扰主要有下面两种原因：
（1）基站密度太大，且天线的下倾角过小。
如果复用同一个时隙的基站的距离低于一定的范围就可能发生相互干扰。
因此控制信道的同频干扰比较容易发生在基站比较密集的地区。
同时，复用距离也与当地的地形和基站的覆盖面积的大小有关系。
因此在话务密度很高的地区，即基站密度较大的地区需要适当调整天线的下倾角，缩小其覆盖范围，以降低相互干扰。
同时这种方式也会降低业务信道的同频干扰。
（2）系统没有严格同步。
解决方法：
（1）对于基站密度太大这种情况，需要适当降低天线的高度，适当增加天线的下倾角，或者降低500mW基站的发射功率，来缩小基站的覆盖范围，以降低相互干扰。
同时这种方式也会降低业务信道的同频干扰。
（2）对于系统没有严格同步这种情况，应该采用有效测试工具，找出问题所在。
3.3.2业务信道
原则上来说，每个基站都可以使用任何一个业务信道频点，在分配业务信道时，基站通过载波侦听，选择干扰最小的频点和时隙分配给用户。
在通话过程中如果发生了同频干扰，则依靠干扰规避机制来重新给用户分配合适的信道，即进行TCH切换或切换至邻近的基站，也就是说为用户重新分配一个干扰较小的频点或时隙。
具体来说干扰规避是依照如下的规则进行的：
在通话过程中，CS和PS同时进行信道监视（错误检测），如果检测到干扰发生，则根据干扰的程度按照下面的顺序来选择合适的措施：
（1）切换到该基站的另外一个时隙上，仍然用原来的载频。
（2）切换到该基站的另外一个载频上，仍然用原来的时隙信道。
（3）切换到另外一个基站。
（4）自动重新连接。
（5）暂时停止发射。
（6）释放无线链路。
一般当干扰发生时，视不同的情况选择合适的方法，优先采用前三种。
虽然有这些干扰规避机制，但是如果干扰规避发生率较高的话会严重影响通话的质量，因此有必要采取一定的频率分配措施。
在给基站分配频点时，可按照以下原则：
（1）在局方频点足够的情况下，为尽量减少同频干扰，建议按奇偶编号基站分开使用不同频点，并将重复的频点放到频段后半部分。
（2）10mW和20mW的小基站因为发射功率较小，容易受到大功率500mW基站的干扰而频繁做TCH切换。
为避免这一点，可以为其留出独自使用的频点。
如果小基站仅用作补忙和补盲的话，根据不同地区需要，建议在频段后部为小基站留出2-4个频点。
产生业务信道同频干扰的判断标准是：
（1）LCH请求拒绝，且拒绝原因是无空闲信道，即无可用频率（LCH请求拒绝的主要有两个原因：
AllCSslotinuse即时隙忙，和NoCSfreechannel即无可用频率）。
这种情况说明上行链路的TCH同频干扰比较严重。
（2）发生了干扰规避，即TCH切换（包括PS发起和CS发起）。
（3）LCH建立再请求。
当出现下面的两种情况时PS会发起LCH建立再请求：
第一种情况是PS发现CS为其分配的频点正在为其他基站的某一个PS所使用，第二种情况是在基站分配的频率TCH同步失败。
第一种情况说明是下行的TCH干扰严重，第二种情况说明是上行或下行的TCH干扰严重。
产生业务信道同频干扰的原因同产生控制信道产生同频干扰的原因。
解决方法也相同。
结束语
总之，PHS的网络优化可以弥补前期的网络规划、设备配置、基站选点阶段对覆盖区域内的话务分布、地型结构的估计存在偏差所造成的基站分布不合理等问题，使基站在各小区的分布及种类与实际需求进一步相符，消除部分基站负荷不足、负荷过载、一些地方存在盲区等问题；对网络中后期建设比如扩容建设等起到指导作用，减少了网络资源浪费。
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