基于GSM的掉话分析及优化方案探讨.docx

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基于GSM的掉话分析及优化方案探讨

毕业论文说明书

课题名称：

基于GSM的掉话分析及优化方案探讨

院（系）：

计算机工程系

专业：

通信工程

班级：

通信072

学生姓名：

孔略略

学号：

200700402057

指导教师：

袁浩浩

职称：

讲师

2011年5月20日

摘要

随着移动通信的普及，GSM系统已经成为最成熟的第二代移动通信系统，而随着移动网络的迅猛发展，网络的服务质量问题已经越来越受到人们的关注。

提高网络质量，改善网络覆盖，不但可以树立运营商在用户心目中的良好形象，更能增强企业竞争力，为企业的持续发展提供强有力的支持。

网络优化，就是对整个网络的资源根据需求和发展的情况进行调配，达到合理的运用，对于网络运行中存在的诸如覆盖不合理、话音质量差、掉话、网络拥塞、切换成功率低等问题，通过网络优化进行解决。

掉话是用户在使用手机过程中经常遇到的问题，也是用户申告的热点。

掉话率在移动通信网中是一项非常重要的指标，掉话率的高低在一定程度上体现了移动网通信质量的优劣。

另外，无线系统掉话率也是考核无线网络运行情况的重要指标。

所以如何降低无线系统掉话率，是提高网络运行质量和无线网络优化的重点之一。

本文首先介绍了呼叫的信令流程和切换的信令流程，对可能引起掉话的原因如由于覆盖问题掉话、切换问题掉话以及硬件问题掉话等进行了分析，并探讨了减少掉话次数的一些方法以及分析思路，最后结合具体实例说明一些分析和处理掉话的方法。

关键字：

掉话、网络优化、切换、误码率

Abstract

Alongwithmobilecommunication'spopularization,theGSMsystemalreadybecamethematurestsecondgenerationofmobilecommunicationsystem,butalongwiththemotionnetwork'srapiddevelopment,thenetworkgradeofservicequestionalreadymoreandmorereceivedpeople'sattention.Improvesthenetworkquality,theimprovementnetworkcover,notonlymaysetupoperator'sinusermindpositiveimage,canstrengthentheenterprisecompetitivepower,providesthepowerfulsupportforenterprise'ssustaineddevelopment.

Thenetworkoptimizes,iscarriesontotheentirenetworkresourcesaccordingtothedemandandthedevelopmentsituationmixes,achievesthereasonableutilization,existsregardingthenetworkmovementinsuchascovers,thevoicequalitybad,tofallthewords,thenetworkcongestion,thecutsuccessratiolowstatusquestionunreasonable,carriesonthesolutionthroughthenetworkoptimization.Butfallsthewordsistheuserinusesthequestionwhichinthehandsetprocessmeetsfrequently,isalsotheuserenterchargesagainsthotspot.Thevoicedropoutrateinthemotioncommunicationsnetworkwasaveryimportanttarget,thevoicedropoutrateheighthasmanifestedthemotionnetworkcorrespondencequalityfitandunfitqualitytoacertainextent.Moreover,thewirelesssystemvoicedropoutrateisalsotheinspectionwirelessnetworkoperationalaspectimportanttarget.Howthereforetocutthewirelesssystemvoicedropoutrate,enhancesonewhichofkeythenetworkridingqualityandthewirelessnetworkoptimize.Thisarticletopossiblywillcausethewordsreasontocarryontheanalysis,like,becausethecoverquestionfallsthewords,thecutquestiontofallthewordsandsoon,atthesametimewilldiscussreducesthewordsnumberoftimessomemethodsaswellasthementality,andunifiesmyselfinthepracticeperiodconcreteexampletoexplainthatsomeanalyzeandprocessthewordsthemethod.

Keywords：

Dropcalls,Handover,Network-Optimizes,BER

第1章掉话及掉话率的概述

在移动通信中，通常定义的掉话是指在分配了话音信道（TCH）后，由于某种原因，使呼叫丢失或中断，正常通话无法进行的现象。

从用户或DT路测角度定义的掉话是指在路测或用户感观上的掉话，即摘机（Connect）进行后，发生了非正常释放，即没有完成正常释放（ChannelRelease）的通话。

掉话率则是指单位时间内掉话次数与呼叫总次数（Total_calls）的比值。

掉话通常可简单分为两类：

射频掉话和切换掉话。

射频掉话通常是指由于计时器超时而引起的掉话。

切换掉话则是指在切换过程中移动台不能占用目的信道又无法回到旧的信道发生的掉话。

根据通过交换点的位置不同，切换可广义的分为小区内部切换和小区间切换；具体可分为小区内部切换、同一BSC内部切换和不同BSC间切换，以下为不同切换的简单示意图：

图1.1不同情况的切换

因此切换掉话可分为：

intra_cell切换掉话，intra_bss切换掉话和inter_bss切换掉话。

切换掉话次数即为上述三种掉话次数之和。

根据掉话率的定义可知，掉话率与掉话次数以及呼叫总次数（total_calls）有关。

因此要降低掉话率，必须降低掉话次数或增加总呼叫次数total_calls，而total_calls基本上受用户行为的影响，非优化工程师所能控制的因素，因此对于网络优化而言，降低掉话率的主要方法是通过优化降低全网的掉话次数。

第2章信令流程

2.1正常的呼叫信令流程

通过呼叫信令流程图2.1可知，第一种定义的掉话是指在分配TCH后，不能完成正常呼叫和通话时即记作掉话，通常在运行维护中心OMC上统计的掉话均是基于此类掉话。

另一种定义则是将掉话定义在被叫用户摘机后，即CONNECT后，由于不能完成正常通话则记为掉话，此类定义掉话的方式在进行路测时被采用。

这两种掉话定义的区别在于定义的起始点不同，如图2.1所示，在分配TCH后，仍需经过一段时间以及一些信令才进行到CONNECT阶段，在这一段时间内也是有可能出现掉话的，所以第一种定义的掉话次数有可能会多于第二种定义的掉话次数。

从用户感受而言，在被叫摘机之前发生的掉话通常会被认为是未接通，因为此时只是分配了资源，还未进行通话，对于用户而言感受到的掉话是第二种定义的掉话。

图2.1正常的呼叫信令流程

2.2射频掉话的信令流程

图2.2正常的信道释放流程图

所谓正确的信道释放过程是指用户通话结束后主动挂机而产生的信道释放过程。

从图2.2可知正常的信道释放过程是MS先发送disconnect,然后再进行信道释放Release。

对比而言图2.3为发生射频掉话时的信令流程：

图2.3射频掉话信令流程图

从射频掉话的信令流程中，了解到当BSS由于某种原因而不能正常收到MS发送的测量报告时，即相关计时器link_fail超时Timeout，此刻认为无线链路故障BSS会向MSC发送CLEARREQUEST的消息，强行拆除链路，而造成掉话的产生。

2.3切换掉话的信令流程

2.3.1Intra_BSS切换掉话信令流程

图2.4intra_bss切换掉话及成功信令流程图

如图2.4信令流程图左边的是intra_bss切换掉话的信令流程，右边的是intra_bss切换成功的信令流程。

当发出intra_bss切换命令（handovercommand）后，计时器T3103开始计时，当BSS收到切换完成的命令（handovercomplete）后，该计时器停止计时，表示成功地进行了intra_bss切换。

但如果在发送了handovercommand后，BSS在计时器T3103超时之前没有收到手机发送的任何信令（handovercomplete或handoverfailure）,则系统认为移动台没有完成正常的切换又没有回到原来的信道，此刻BSS向MSC发送Clearrequest命令，同时在统计中记录一次intra_bss切换掉话。

T3103是在进行inter_cell切换时，监控移动台接入新的信道或者回到原来的信道的计时器。

该计时器的时长可以在BTS的数据库中进行定义和修改。

2.3.2Inter_BSS切换掉话信令流程

A．Inter_BSS切换成功的信令流程

图2.5Inter_BSS切换信令流程图

从切换成功的信令流程看，Inter_BSS切换成功的信令和BSS内部切换IntraBSS信令流程相似，只是MSC需要进行相应的切换控制。

Inter_BSS切换掉话的信令流程：

Inter_BSS切换掉话和Intra_bss切换掉话产生的原因相类似，主要是由于在发送了handovercommand之后，控制切换的计时器超时Timeout而导致的。

Inter_BSS切换在BSS和MSC上分别有相应的计时器进行控制，因此将会出现如下两种情况：

1、Inter-BSC切换掉话（如果MSC中控制切换的Timer值大于BSC中相应的Timer）

图2.6Inter_BSS切换掉话信令流程图

如图2.6信令流程可知，当MSC中控制切换的计数器的值设置大于BSC中控制切换的计数器时，BSC会先发现掉话，即当发送了handovercommand后，在BSC控制切换的计数器超时之前不能收到移动台发送的任何信令，则向MSC发送ClearRequest，同时记为一次切换掉话。

2、MSC控制的切换掉话（如果BSC中控制切换的Timer值大于MSC中相应的Timer）

图2.7Inter_BSS切换掉话信令流程图

当MSC中控制切换的计时器设置小于BSC中相应的计时器时，则MSC先于BSC发现切换掉话，MSC会先向BSC发送ClearCommand[CallControl]orSCCPreleased，BSC会记为一次Inter_BSS切换掉话。

2.3.3Intra_cell切换掉话的信令流程

实际上Intra_cell切换是一个TCH信道分配过程，是同小区内从一个TCH信道切换到另外一个TCH信道的过程。

图2.8即是正常的Intra_cell切换信令流程：

图2.8Intra_cell切换信令流程图

BSS根据移动台MS的测量报告决定是否需要进行Intra_cell切换，需要时，则发出切换命令，BSS向移动台发送Assignmentcommand（FACCH），如果移动台顺利占用到了新分配的TCH信道后，则发送给BSS分配完成的命令（AssigmentComplete）。

图2.9Intra_cell切换掉话信令流程图

从图2.9信令流程可知，在BSS向移动台MS发送了分配命令Assignmentcommand后，在设置的计时器超时前移动台没有成功的接入目的信道而且源信道也没有收到任何消息则记作intra_cell切换掉话。

当移动台接入目的信道时，如果出现失败的情况，但移动台回到了源信道，则移动台会向网络发送AssignmentFailure的消息,不记为切换掉话。

如上各信令流程的分析可知，不论是射频掉话还是切换掉话，均是由于相关的计时器超时而导致的。

而造成这些计时器发生超时的原因确是多种多样的，这些原因也是引起掉话的根本原因，接下来将会对各种原因进行详细的分析和介绍。

第3章产生掉话的原因

在GSM网络中，话音掉话主要包括无线网络掉话、A-bis接口掉话、A接口掉话及其它原因造成的掉话，其中约有一半以上的话音掉话是无线网络的掉话。

话音掉话可分为：

无线射频掉话和切换过程中的掉话。

通常分析无线射频掉话原因中并不包括手机掉电、非正常关机造成的掉话，主要是指受地形地貌、建筑物的影响，由于信号快衰落、信号覆盖等原因而引起的掉话。

通常在楼内（室内）、基站信号覆盖的边缘地带容易造成此类掉话。

切换过程中的掉话包括局间（MSC、BSC之间）切换（inter_bss切换）、小区之间切换（intra_bss切换）和小区内切换（intra_cell切换）等引起的掉话。

切换过程中造成的掉话在总的话音掉话中占有一定比例。

总体而言，切换掉话除了与无线网络配置有关，很大一部分是由于无线资源不足造成的。

因为在切换过程中，由于信道繁忙，请求切出的呼叫在占不到目标信道，返回源信道时，源信道已分配给另一用户，在这种情况下，便产生掉话，可以说高阻塞将直接导致高掉话。

由于掉话分为射频掉话和切换掉话，所以分析掉话原因时也要对两种掉话进行分类分析。

总的来说，如果某个小区的切换掉话较多，则有可能是邻区中有频率干扰、邻区数据问题等；如果是射频掉话较多，则有可能是硬件问题，覆盖不好，系统外干扰等。

通常情况下，各种原因造成的射频掉话都表现为LossofuplinkSACCH（link_failexpiry）或者LossofdownlinkSACCH（radio_link_timeoutexpiry）或者T200timeoutN200times。

由于目前的网络发展越来越快，网络规模越来越大，因此射频掉话和切换掉话的原因是多种多样的。

下面将对造成掉话的各种原因进行具体分析。

3.1由于基站设备硬件问题造成掉话

从日常优化而言，基站设备的硬件性能的优劣对掉话次数的多少是有一定影响的。

硬件问题主要有：

载频低功告警、基站高温、信道盘误码率高等。

此类问题的存在将会使所在的基站或载频的掉话次数增加。

3.1.1载频低功告警

信道盘低功告警对于设备而言不是可以随时发现的告警，主要是因为该告警会自动清除。

载频低功是指某一载频的功率明显比本小区的其他载频的功率低，通常情况下是在发生低功的载频被用户占用后，才会产生告警，一旦用户挂机或者切换到其他信道盘则该告警会自动清除。

因此，如果登陆到BSC上用disp_active_alarm指令察看告警则会看不到低功告警的出现。

所以说该告警不容易察觉，只有通过提取eventlogs才可以察看是否有低功告警出现。

载频出现低功现象有可能是该载频自身出现问题，不能正常发射功率，另外当进行信道盘功率调试时因为某种原因也会出现低功现象。

当一个小区有信道盘出现低功告警，而该信道盘又不承载BCCH时，用户一旦占用该载频的任何一个信道则会出现信号突然衰落的情况，导致下行的电平和话音质量迅速下降，如果不能及时切换到较好的邻区或其他信道，则会造成射频掉话。

3.1.2基站高温

任何设备都是工作在一定的温度范围之内，超过这个规定的范围则会导致部分或全部设备不能正常工作。

对于基站设备来说亦是如此，每个基站都是有很多部分组成，而每一部分的元器件都有一个正常工作的温度范围，一旦温度超出这个范围，则会影响一些硬件的工作性能，导致一部分的硬件或元器件不能正常工作，因此造成射频掉话。

通常基站高温大部分都会产生高温告警，而且会和季节有一定的关系，一般是夏季时出现高温告警的基站比较多。

另外当基站设备所在机房的空调或设备自身的冷却、散热系统出现问题也会引起高温告警。

3.1.3载频误码率高

误码率即BER（biterrorrate）是对下行链路误码率的监控，它是一个基于时隙的统计，当移动台（MS）处于TCH上时，MS在每个SACCH复帧都会收到来自于BSS的多个下行链路突发序列。

每个突发序列都要进行质量检查，并得出一个BER。

这些BER结果被处理成一个总的BER平均值。

然后这个平均值被编码成GSM定义的质量段，并在上行链路测量报告中被送给BSS，如图3.1所示。

图3.1BER

GSM质量段即通常所说的质量等级在规范中如表3.1所示进行定义的：

表3.1GSM质量规划登记表

报告的下行链路质量的高低会影响到通话质量的等级。

误码率越高话音质量就越差，如果用户占用到误码率较高的载频或时隙时，会导致话音质量变差，这样会造成下行链路由于接收不到SACCH而导致radio_link_timeout超时产生射频掉话，造成BER高的原因除了硬件故障外，主要是频率干扰导致的。

3.2由于覆盖问题造成掉话

对于移动通信来说，网络的覆盖质量是一个很重要的问题。

网络是否能够提供连续的覆盖对网络运行性能有着较大的影响。

关于覆盖问题，通常是指覆盖差或者无覆盖，而实际上覆盖问题应该是指能否实现连续的覆盖。

造成不能实现连续覆盖的原因主要可分为两类，一是真正的没有信号覆盖，另一种是由于其他一些原因如建筑物山体地势阻挡或者覆盖不合理造成的覆盖问题。

覆盖问题通常造成的掉话是TCH射频掉话，因为如果没有连续的覆盖会造成服务小区信号衰落后，因为没有合适的邻区进行切换最终发生由于radio_link_timeout或link_fail超时而造成射频掉话。

3.2.1无信号覆盖导致的掉话问题

真正没有信号覆盖在现今网络中已经不常见，导致无信号覆盖的主要原因是因为基站太少导致覆盖不连续而出现无信号的现象，通常出现没有信号的地区多是山区或者地下室等。

山区由于用户少、建站困难而没有足够的基站进行覆盖，同时周围的基站又离的比较远，即使有信号也会被山峰地貌阻挡，不能提供完善的覆盖。

地下室是另一种情况，由于建筑结构的原因宏蜂窝基站的信号不能完全穿透建筑物，而造成在某些大厦的地下室、停车场等区域没有信号。

当移动台MS在通话状态下移动到该类无信号覆盖的区域时，导致弱覆盖、信号衰落而产生射频掉话现象。

3.2.2覆盖不合理造成的射频掉话

覆盖不合理是指服务小区由于各种原因（如无线传播环境空旷、功率过高）导致覆盖范围过大，甚至将其邻小区也覆盖在内，或者它的邻小区的定向天线（设它为定向小区）方位角有问题或者本身的信号太弱，以至于移动台超出了它所定义的邻小区B的覆盖范围之外到达了小区C还占用着原服务小区A的信号，而小区A又未定义小区C为邻区，此时移动台再根据原服务小区A提供的供切换的邻小区B进行切换时，就会因找不到邻小区而导致掉话，这种情况一般发生在市区等基站密集的地方。

3.2.3断站等原因造成覆盖空洞而导致掉话

断站通常是由于传输或者断电等原因造成的，目前在市区内由于基站比较密集，因此为了降低干扰，避免过覆盖的情况出现，会将每个站的覆盖范围进行一定的控制，因此如果一旦出现断站将会对覆盖造成不良的影响，使某一地区的覆盖变差，尤其是某地区出现多个断站则会造成覆盖空洞的出现。

另外基站出现硬件问题而引起不能正常发射BCCH载频也会对覆盖造成一定的影响。

此类问题很容易发生TCH射频掉话或者切换掉话。

（切换掉话是因为对于基站而言，当传输断掉后，基站仍然会发射BCCH信号，影响切换。

）

除了上述原因造成覆盖不连续的情况外，邻区的定义不全或不合理造成覆盖不连续亦会出现掉话现象，除此之外，在市区内由于一些高大建筑物所产生的阴影效应而导致移动台信号发生快衰落而引起掉话，此类信号衰落往往是难以避免的。

虽然有众多原因导致覆盖问题，但覆盖问题造成的掉话解决方法只有调整、补充覆盖。

完善覆盖的手段很多，如增加直放站资源覆盖；调整现有基站的天线；在无覆盖的地区增加新的基站资源等等。

因此，一旦覆盖问题得以解决，掉话次数也会随之减少。

3.3由于干扰造成掉话

对于GSM网络而言，干扰主要是指频率的影响，通常用载干比（载波信号和干扰信号的比值C/I）来衡量频率干扰的情况。

GSM系统是干扰受限系统，干扰会使误码率增加，降低话音质量甚至发生掉话现象。

一般认为误码率在3%左右为正常范围，当误码率达8%~10%时话音质量就会比较差，如果误码率超出10%则话音质量不可容忍，无法听清，特别容易产生掉话现象。

因此，通常对载波干扰设置了一定的门限，规定同频载干比C/I≥9dB，邻频载干比C/A≥-9dB。

干扰主要主要有两方面：

一方面是系统自身产生的干扰，如同频、邻频干扰；另一方面是系统外产生的干扰，此类干扰主要是来自于直放站，此外军队或者科研试验网也会造成系统外的干扰。

3.3.1系统内产生的干扰导致的掉话

由于GSM网络是使用频率复用的方式来运行的，因此随着网络的规模越来越大，用户量的增大，基站的站点，特别是市区的站点会越布越密。

现有的频率资源却非常有限，因此在频率规划时会有一定的难度，不可避免的会存在同频、邻频干扰的可能。

当手机在服务小区中收到很强的同频或邻频干扰信号时，会引起误码率恶化，使手机无法准确解调邻近小区的BSIC码，或基站不能正确接收移动台MS的测量报告。

因此，在切换过程中由于不能正确解出邻区BSIC码而造成切换掉话，也可能由于不能正确接收到移动台的测量报告而产生射频掉话。

目前，网络为了满足用户增长的需求，不断地进行着基站扩容和增设新站的工作，不可避免的增加了频率的复用度，导致一些同、邻频现象的产生，因而由于同、邻频干扰造成的掉话现象也是经常发生的。

通常BCCH的同、邻频干扰会对切换影响较大，TCH的同、邻频干扰则可能导致TCH射频掉话。

一般而言，解决因频率干扰而导致的掉话，需要更换频点，尽量避免同、邻频干扰，以减少掉话次数。

3.3.2系统外的干扰导致的掉话

所谓系统外的干扰是指非GSM系统自身频率等因素造成的频率干扰。

系统外干扰主要是指来自于直放站系统干扰。

直放站系统如果合理进行运用，实际上是有利于GSM网络的。

直放站可以减少投资、扩大信号覆盖范围，尤其是应用在一些山区、隧道、地下室时效果比较理想。

如果直放站的设备质量和工程质量都有保证