无线网络质量分析及改进方法.docx
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无线网络质量分析及改进方法
1.前言………………………………………………………..1
2.GSM无线网络结构………………………………………..2
3.无线网络质量分析和提高方法…………………………..3
3.1话务量………………………………………………………..3
3.2信令信道可用率……………………………………………….4
3.3信令信道拥塞率………………………………………………5
3.4信令信道掉话率………………………………………………10
3.5话音信道可用率………………………………………………17
3.6话音信道拥塞率………………………………………………18
3.7话音信道掉话率………………………………………………21
3.8切换成功率………………………………………………24
3.9无线信道利用率……………………………………………..27
4．总结………………………………………………………………。
28
无线网络质量分析及改进方法
----BCS1
前言：
随着GSM无线通信网络在中国市场的不断普及，随着市场竞争的越来越激烈，随着用户对网络服务质量的越来越高，如何提高GSM网络服务质量这一课题摆在电信营运商和设备供应商的面前。
GSM网络服务质量的好坏，直接关系到营运商、用户和设备供应商的经济利益。
网络质量的提高对促进公司的不断发展，树立公司和分公司在用户中的形象是至关重要的。
网络质量的好坏可以通过拨打测试、用户的反映和网络指标看出来。
其中网络指标比较客观、全面地反映了网络服务质量的好坏程度。
网络指标包括：
全网话务量、信令信道可用率、信令信道拥塞率、信令信道掉话率、话音信道可用率、话音信道拥塞率、话音信道掉话率、切换成功率、双频切换成功率、无线信道利用率、交换机分配成功率、交换机利用率、长途电路利用率等。
GSM网络质量分析，很大程度上就是对网络运行指标的分析，从全网到小区、每一个载频，进行整体到局部的全面分析，在分析的基础上提出解决、提高的方法。
GSM无线网络结构：
下图1是整个GSM网络结构图，其中无线部分包括：
用户手机、BTS、BSC、OSS（OMC_R）。
用户手机和BTS之间为空中接口，BTS和BSC之间为ABIS接口，BSC和MSC之间为A接口。
图1：
GSM网络结构
无线网络质量分析和提高方法：
1.话务量
话务量计算方法如下：
TCH（Erl）=MC380a/observationdurationinseconds（3600sbydefault）
例如，某网络共有五个基站，载频数分别为6、4、2、3、3。
第一载频MC380
第二载频MC380
第三载频MC380
第四载频MC380
第五载频MC380
第六载频MC380
所有载频合计MC380
1
基站1
1432
2145
3874
2838
8438
6413
25140
2
基站2
2345
1239
2987
8384
无
无
14955
3
基站3
7348
8477
无
无
无
无
15825
4
基站4
2849
8974
3579
无
无
无
15402
5
基站5
7377
2396
3421
无
无
无
13194
合计
84516
由上表可见，所有站的所有载频数的MC380之和为84516，所以全网的话务量为：
TCH（爱尔兰）=84516/3600=23.477爱尔兰。
网络话务量直接关系到营运商的经济利益。
通过微蜂窝、直放站等方法解决热点地区的高话务量。
在用户数、载频数一定的情况下，确保网络的正常无缝覆盖，消灭盲区，提高网络通话质量，降低掉话率，提高无线信道利用率，降低拥塞率，确保用户每次通话呼叫的顺畅，保证网络话务量稳中有升。
2.信令信道可用率
公式：
信令信道可用率=忙时SDCCH可用总数/信令信道配置总数×100％既：
D41/D15＝MC26/D15:
信令信道配置总数：
本地区物理上拥有的基站配置的信令信道总数
从信令信道可用率公式我们可以看出，当所有基站的所有载频都正常运行时，这个指标为本100%，也就是说这个指标和基站的维护情况直接相关。
例如，某网络共有五个基站，载频数分别为6、4、2、3、3。
第一载频含SDCCH信道数
第二载频含SDCCH信道数
第三载频含SDCCH信道数
第四载频含SDCCH信道数
第五载频含SDCCH信道数
第六载频含SDCCH信道数
本站所有SDCCH信道数
1
基站1
8
8
8
0
0
0
24
2
基站2
8
8
0
0
无
无
16
3
基站3
8
0
无
无
无
无
8
4
基站4
8
8
0
无
无
无
16
5
基站5
8
8
0
无
无
无
16
合计
80
由上表可见，假设五个基站的所有频点运行正常，则SDCCH信令信道可用率为：
（24+16+8+16+16）/80=100%。
如果基站4工作不正常推出服务，则SDCCH信令信道可用率为：
（24+16+8+0+16）/80=80%。
3.信令信道拥塞率
公式：
信令信道拥塞率＝忙时SDCCH溢出总次数/忙时SDCCH试呼总次数×100％,即：
D43/D42=MC04/MC8c
一般情况下，当一个小区的覆盖范围內用户的忙时话务量超过其容量时，信令信道和话务信道会同时有拥塞现象。
这种情况下主要的解决方法是对这个小区增加载频。
如果小区中包含商场、机场之类的高密度话务区，也可通过增加微蜂窝的方法来吸收掉一部分话务。
其他解决方法包括：
（1）适当调整天线的俯仰角，改变其覆盖围，让相邻小区来吸收边缘话务。
调整之前一定要先看一下邻区的话务量及载频数，且调整时采取微调。
如下图2所示，本来图中建筑物（商务中心，內含大量手机用户）由小区A覆盖，但是小区A的话务量很高，严重拥塞。
而邻小区B的载频却比较空闲，话务量少。
我们可以增大小区A的天线俯仰角，减小小区B的天线俯仰角，使建筑物（商务中心）改由小区B来覆盖，如图3所示。
这样就使得全网拥塞率降低，无线信道利用率提高。
图2：
建筑物由A小区覆盖
图3：
建筑物由B小区覆盖
（2）适当提高本小区的最低接入电平参数（RxLev_Access_Min和RxLev_Min（n）），使本来处于本小区边缘的手机，改由邻区来服务。
注意调整时不可调幅过大，否则会使本小区覆盖范围内的一些室内手机无法入网。
如下图4所示，小区A、B、C互为邻小区，提高小区A的最低接入电平参数（RxLev_Access_Min和RxLev_Min（n）），本来处于小区A边缘且由小区A覆盖的手机，现在由小区B或C覆盖。
小区A的话务拥塞有一定程度的缓解。
其缓解程度由小区中话务分布决定。
当然还可以通过降低基站的最大发射功率来缩小有效覆盖范围。
（3）调整小区之间的切换参数，使手机易于切换到相邻不拥塞的小区,如Ho_Margin参数,但是当本小区拥塞较严重时，通过调整参数的方法，其作用是很有限的。
图4：
最低接受电平参数调整对覆盖范围的影响
当小区中话务信道不拥塞，但SDCCH拥塞时，先看小区计数器C02a（位置更新的次数）是否比C02h（主叫次数）的值明显大很多。
分以下两种情况：
（1）如果C02a并不异常大，两值在一个数量级，看一下小区信道的配置，可以通过增加SDCCH信道的方法解决信令信道拥塞问题。
例如：
我们收集了长春2000-1-24日的忙时报告，发现BSC2_6下的小区Dajiagou（大家沟）有SDCCH拥塞现象，而TCH却不拥塞。
具体信息如下：
站名
C02
C02a
C02h
C04
C148
载频数
SDCCH数
Dajiagou
1069
657
382
2045
1320
2
8
由上表中的计数器可以看出，位置更新次数C02a已比正常主叫次数C02h偏多，但还是一个数量级。
拥塞次数为2045次，成功占用SDCCH信道次数为1320次即C148。
载频数为2，SDCCH信道数为8，即SDCCH占用一个时隙。
所以如果我们把信道配置中的一个TCH时隙改成SDCCH，则SDCCH信道拥塞次数会约降为2045-1320=725次。
当然这时候TCH可能会有一点拥塞次数，也可能TCH没有拥塞，即使有次数也很小。
（2）如果C02a明显比C02h大很多，说明位置更新次数偏多，这很可能属于下列这种情况。
即当小区处于LAC边缘时，且在两个LAC的边缘小区之间移动手机较多时，如下图5所示，当一批手机处于待机状态，从LAC1乘车沿公路从小区A到小区B时，所有手机会在几乎同时作位置更新，同时申请SDCCH信道，这时会导致SDCCH信令信道突发性拥塞，因小区A和B实际覆盖地区的话务量并不大，所以话务信道不拥塞。
因为SDCCH信令信道不能动态分配，所以只能通过尽可能增加SDCCH信道的方法来降低信令信道拥塞率。
另外一个方法就是进行LAC调整，避开这种情况，或把两个LAC合并成一个LAC以减少位置更新次数，如下图6所示。
但是LAC合并时，要考虑到以LAC为单位Paging时，同一个小区的Paging次数会明显增加，所以要注意平衡取舍。
最后当发现，小区的位置更新次数不多，话务量也不大，但是C04非常大，大得相当异常，这种情况极少，但发生过，这时一般是计数器出错，参考CAE表格，Reset此小区相对应的BSC上的TCU模快。
这一动作，请在话务量较小的时侯做，且慎重。
图5：
小区A和B处于LAC边缘
图6：
LAC调整
4.信令信道掉话率
公式：
信令信道掉话率＝忙时SDCCH掉话总次数/（忙时SDCCH试呼总次数－忙时SDCCH溢出总次数））×100％，即：
D44/（D42-D43）=（MC07+MC137+MC138）/（MC8c-MC04）
当手机占用信令信道时，有三种情况会导致掉话。
第一种即手机做SDCCH切换，但是没有成功，也没有返回到原来的信道上，这时计数器MC07计数。
第二种既在手机占用SDCCH信道的过程中，因为BSS设备的不稳定导致掉话，即MC137。
第三种是因为无线环境不稳定造成掉话，这些无线环境包括，信号强度不稳定，无线干扰等。
这是产生SDCCH掉话的最主要原因。
这些掉话计在MC138中。
所以要降低SDCCH信令信道的掉话率，关键在于网络无线环境的优化。
关于网络无线环境优化，其前提是网络中基站运行正常，无或很少硬件故障。
当各个站址已确定，天线高度已固定，我们能做的是调整天线俯仰角、重新配置频点、参数调整、采用跳频和同心圆技术等。
（1）首先天线的高度和俯仰角，基本上决定了各个小区的覆盖模型，即覆盖范围，小区之间的邻近关系，确立了网络覆盖结构。
天线位置、高度和俯仰角的决定，也就决定了后面的无线调整的极限。
天线俯仰角的调整有两个限制因素，一是无线干扰，俯仰角的设定要最大限度的减少超范围覆盖，即俯仰角不可过小，导致覆盖到本不
属自己该覆盖的地区。
否则会有较强的干扰产生。
如下图7所示：
图7：
小区A因天线俯仰角过小导致超覆盖现象
基站A因为俯仰角过小，导致覆盖到基站C覆盖的地区，甚至更远的地区，如果小区A和小区C中有同频或邻频，就会产生干扰，导致网络质量明显下降。
在99年5月份的长春网络优化期间，我们发现了一些小区有这种情况，通过天线俯仰角调整后，网络质量提高较明显。
干扰问题可以通过路测和ABIS接口信令跟踪分析的方法来发现。
下面我们举一个ABIS接口信令分析结果实例，通过天线调整前后的结果对比，可以看出天线调整的效果。
天线调整前小区锦水路_2的ABIS分析结果：
Freq
Rxlev_UL
RXLEV_DL
RXQUAL_UL
RXQUAL_DL
DEL_LOSS
AV_BS_TXPWR
Nr.Ofsample
54
-83
-76
0.22
1.46
-7
43
3884
69
-84
-76
0.58
0.59
-7
43
3903
76
-85
-76
0.78
1.22
-5
43
3251
79
-86
-77
0.35
0.85
-7
43
3654
51
-77
-66
0.08
0.39
-8
41
12380
60
-76
-66
0.12
0.65
-8
41
9550
天线调整后小区锦水路_2的ABIS分析结果：
Freq
Rxlev_UL
RXLEV_DL
RXQUAL_UL
RXQUAL_DL
DEL_LOSS
AV_BS_TXPWR
Nr.Ofsample
54
-83
-76
0.27
0.95
-7
43
4174
69
-84
-76
0.53
0.49
-7
43
3502
76
-85
-76
0.74
0.86
-5
43
5451
79
-86
-77
0.25
0.78
-7
43
3452
51
-77
-66
0.11
0.37
-8
41
9370
60
-76
-66
0.07
0.73
-8
41
6570
由上表可见，受干扰频点54的下行质量由1.46变到0.95,受干扰频点76的下行质量由1.22变到0.86。
通话测试表明，话音质量也有明显提高。
当然俯仰角也不可过大，否则会产生覆盖盲区。
如下图8所示：
图8：
天线俯仰角过大导致覆盖盲区
（2）合理的配置频点是优化无线环境的另一重要方面。
鉴于城市地理环境的复杂性和不断变化（新建筑的产生），通过网络规划工具分配出的频点，在运行网络中有需要调整的地方。
有些小区的频点会受到臆想不到的同频或邻频干扰。
这会增加这一小区的SDCCH、TCH掉话率。
频点干扰问题可以通过ABIS接口的信令跟踪来发现。
通过RNP（网络规划）工具，修改被干扰频点，再用ABIS接口信令跟踪的方法来核实。
另外要注意现在运行着的网络中，大量运用着同心圆技术，其内圆和外圆的频率复用度是不一样的。
图9：
频率规划
上图9是三个扇区定向，频率复用度为4X3=12的频点分配示意图。
比如说频率组A之间，很可能由于天线的俯仰角过小，地形的复杂性如建筑物的反射、湖面的反射等，造成同、邻率干扰，这时我们就有必要进行频点个别调整。
（3）通过参数调整，可以一定程度上改变无线环境。
我们知道通话过程中信号（无线电波）的传输是双向的，即上行和下行。
参数Bs_Txpwr_Max、Bs_Txpwr_Min、Ms_Txpwr_Max、Ms_Txpwr_Min决定了网络在工作中，基站和手机的发射功率范围。
U_RxLev_Ul_P、L_RxLev_Ul_P、U_RxLev_Dl_P、L_RxLev_Dl_P、H_RxQual_Ul_P、L_RxQual_Ul_P、H_RxQual_Dl_P、L_RxQual_Dl_P这些参数决定了上行和下行功率控制范围。
参考下图功率控制算法。
L_RxLev_Ul_H、L_RxLev_Dl_H、RxLev_Ul_IH、RxLev_Dl_IH，这些参数决定了手机何时做切换。
功率控制和切换这两类参数的调整，在天线位置、天线高度、天线俯仰角、小区频点配置、手机和基站的发射功率范围，这一系列因素确定的情况下，进一步决定了网络无线运行环境，决定了手机和基站在运行中的动态行为。
图10：
功率控制算法
（4）改善无线运行环境的一个比较重要的技术是跳频技术。
跳频的概念就是，手基和基站在运行中，对每一个话务连接，其在空中表现出来的形式是，载波以伪随机或循环的方式变化。
跳频分为基带跳频和射频跳频两种方式。
跳频的好处是抗多径衰弱和进行干扰分集。
请见下图11所示，利用跳频后，MS1的有用接受信号更加稳定。
图11：
跳频的作用
Alcatel在澳大利亚的实验表明，利用SFH（慢跳频后），网络的灵敏度比不采用跳频有所提高，其中下行提高2dB,上行提高1dB。
实验如下表：
Downlink
Uplink
Configuration
noSFH
cyclicFH
noSFH
cyclicFH
Sensitivity
threshold
-98.8dBm
-100.8dBm
-105.3dBm
-106.3dBm
利用SFH后，网络的掉话率会明显降低，实验结果如下：
图12：
跳频对TCH掉话率的影响
利用跳频技术后，网络从DTX（不连续发射）和PC（功率控制）两项技术的收益程度要大于不用跳频技术的网络。
如下图13、14所示：
MS1采用跳频前，MS1的DTX和PC只有MS2可以受益
图13：
MS1没有跳频
MS1采用跳频后，MS1的DTX和PC使MS2、MS3、MS4都可以受益。
图14：
MS1跳频
总之，跳频技术运用后，网络通话质量稳定，掉话率、切换成功率、分配失败率等无线指标提高都较大。
跳频开启后，对单个话务来说，其无线信道电平和质量更加稳定，波动变小，掉话率降低。
而切换成功率之所以会提高，是因为切换时，无线信道比没有跳频时稳定可靠，所以手机容易占用上目标小区的信道，因为信道不稳定而导致不成功切换的盖率降低。
分配失败率降低的道理是一样的。
5.话音信道可用率
公式：
话音信道可用率＝（忙时话音信道可用总数/话音信道配置总数）×100％,即：
D46/D16=MC250/D16:
话音信道配置总数：
本地区物理上拥有的基站配置的话音信道总数
由上面式之可以看出，提高话音信道可用率的根本在于，使尽可能多的站、尽可能多的载频处于正常运行状态，尽可能排除硬件问题。
6.话音信道拥塞率
公式1：
（不含切换）
话音信道拥塞率（不含切换）＝（忙时话音信道溢出总次数（不含切换）/忙时话音信道占用总次数）×100％，即：
D48/D47=（C181a+C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+ΣMC12c）/（ΣMC18+C181a+C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+ΣMC142+ΣMC144+ΣMC12c）
公式2：
（含切换）
话音信道拥塞率（含切换）＝（忙时话音信道溢出总次数（含切换）/忙时话音信道占用总次数）×100％，即：
D50/D49=（C181a+C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+MC12c＋MC51+MC41a）/（ΣMC18+C181a+C181b+C181c+C181d+C181e+C181f+C181g+C181h+C181i+C181j+C181k+C181l+ΣMC142+ΣMC144+ΣMC12c+ΣMC51+ΣMC52+ΣMC53+ΣMC54+ΣMC41a+ΣMC41b+ΣMC42+ΣMC43+ΣMC44）
话音信道拥塞率分含切换和不含切换两种情况，C181X指手机占用SDCCH后试图建立TCH，因各种原因导致ClearRequest和AssignmentFailure发向MSC的次数总合。
溢出还包括MC12c,即占用SDCCH后试图建立TCH,因缺乏TCH信道而排队，最大等待时间用完后，还没TCH信道可用,最后失败的总次数。
含切换的拥塞率公式中比不含切换的公式多MC51和MC41a两种计数器。
MC41a指MSC控制下的向内切换，因为缺乏信道而失败的次数。
MC51指BSC控制下的向内切换，因为缺乏信道而失败的次数。
首先我们看是哪一种拥塞较严重。
如果是不含切换的拥塞率较严重，因为C181x是以BSC为单位计数器，不能精确到小区，所以我们在本BSC中没有掉话率、分配失败率（注：
分配失败率=（MC12+MC14b+MC146b-MC41a）/（MC12+MC16-MC41a））等指标特别差的小区的情况下，通过看MC12a、MC12b、MC12c、MC12d，来看到底是哪个小区拥塞严重。
当发现某个小区的MC12x相对值较大时，可以利用上面关于解决SDCCH信令信道拥塞率相似的方法解决。
如：
增加载频、调整天线俯仰角、调整切换参数、提高最低接入电平等方法。
当然如果SDCCH和TCH信道都严重拥塞，根本解决办法还是增加载频。
如99年5月份的长春网络优化过程中，我们发现小区--人民广场2和人民广场3有严重拥塞现象，导致切换掉话多、切换成功率低。
通过天线俯仰角调整、切换参数调整、最低接入电平和最大发射功率参数调整等手段，都不能根本解决。
最后我们通过增加载频的方法使问题得到了解决。
图15：
人民广场1、2、3小区关系
载频增加前小区拥塞情况及切换成功率情况：
BTSName
NumberofTRX
NumberofAvailableRTS
Erlinbusyhour
Erl/TS
NoRTCHAvailable
RTCHCongestionTime（sec）
RenMinSquare_2
6
43
37
0.86
38
184
RenMinSquare_3
6
44
40
0.91
313
958
BTSName
OutgoingHOEfficiency（%）
RenMinSquare_1
43.9%
RenMinSquare_2
78.4%
RenMinSquare_3
71.1%
Note:
themeanvalueintableabovearebasedonthequalityofnetworkinbusyhourfrom1999-06-23to1999-06-25.
我们对两个小区各各增加两个载频，载频增加后情况如下：
BTSName
NumberofTRX
NumberofAvailableRTS
Erlinbusyhour
Erl/TS
NoRTCHAvailable
RTCHCongestionTime（sec）
RenMinSquare_2
8
58
46.06
0.79
5
42
RenMinSquare_3
8
59
41.68
0.71
0
6
BTSName
OutgoingHOEfficiency（%）
RenMinSquare_1
91.4%
RenMinSquare_2
95.0%
RenMinSquare_3
90.8%
Note:
thevalueintableabovearebasedonthequalityofnetworkbusyhourin1999-06-30。
从上表
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