GSM网络TCH拥塞率产生原理及解决方案

上一篇 / 下一篇 2008-06-26 22:08:40 / 个人分类：精品资料

一、TCH拥塞率定义
1、TCH拥塞率计算公式
TCH拥塞率有两种定义，一种是包括切换因素所产生的TCH拥塞率，一种是不包括切换因素所产生的TCH拥塞率。其定义公式如下:
TCH拥塞率(包括切换)
=TCH占用失败次数(包括切换) / TCH占用请求次数(包括切换)*100%
=(TCH呼叫占用失败次数+极早指配的TCH占用失败次数+BSC内入小区切换TCH占用失败次数(由于拥塞)+BSC间入小区切换TCH占用失败次数(由于拥塞)) / (TCH呼叫占用请求次数+极早指配的TCH占用请求次数+ BSC内入小区切换TCH占用请求次数+BSC间入小区切换TCH占用请求次数)

TCH拥塞率(不包括切换)
=TCH占用失败次数（不包括切换）/TCH占用请求次数不包括切换*100%
=(TCH呼叫占用失败次数+极早指配的TCH占用失败次数) / (TCH呼叫占用请求次数+极早指配的TCH占用请求次数) * 100%
2 、指标统计点分析
TCH拥塞率不论是包括切换还是不包括切换，都要涉及到TCH占用失败和占用请求的概念。它们的统计点分析如下:
其中TCH占用请求次数(包括切换)是指所有占用SDCCH后对TCH的试呼次数。在主叫和被叫试图建立通话时，统计点为分配请求消息“Assignment Request”；在及早分配时指派TCH信道用做SDCCH的情况，统计点为分配请求消息“ChannelRequest”；在各种切换时统计点为切换请求消息“Handover request”。
TCH占用失败次数(包括切换)是指所有占用SDCCH后对TCH的呼叫失败次数。在主叫和被叫占用SDCCH后试图建立TCH失败时，统计点为分配失败消息“Assignment Failure)”；在及早分配时指派TCH信道用做SDCCH时，统计点为立即分配失败消息“Immediate Assignment Reject”；在各种切换时统计点为切换失败消息“Handover Required Reject”。
TCH占用请求次数（不包括切换）是指所有占用SDCCH后对TCH的试呼次数。在主叫和被叫试图建立通话时统计点为分配请求消息“Assignment Request ”；在及早分配时指派TCH信道用做SDCCH的情况，统计点为分配请求消息“Channel Request”；不包括各种切换情况。
TCH占用失败次数（不包括切换）是指所有占用SDCCH后对TCH的呼叫失败次数。在主叫和被叫占用SDCCH后试图建立TCH失败时统计点为分配失败消息“Assignment Failure”；在及早分配时指派TCH信道用做
SDCCH时，统计点为立即支配失败消息“Immediate Assignment Reject”；
不包括各种切换情况。
二、TCH拥塞形成原因及解决建议
1 网络容量及话务分布
1.1 话务的均衡性
我们都知道一个移动网络的无线话务容量决定于网络中基站/小区的数量、各小区的无线信道配置数量以及各小区的覆盖范围。从目前移动网络的建设中来看，网络整体的理论无线容量并非是产生话音信道拥塞的主要原因。产生TCH拥塞的主要原因是因为在网络建成之后，基站/小区的位置是死的，各小区的无线信道配置及覆盖范围也定下来了。但是网络在其中各位置上提供的无线容量是与实际的用户分布（即容量需求）是有偏差的，这样会在实际用户量较大的小区出现TCH拥塞现象。另外随着该地区城市建设及社会经济的发展，原来建网时所考察的用户分布密度又会有所变化，这样也会在部分地方出现TCH的拥塞这类情况。在实际的网络优化中是经常遇到的问题。
解决此类问题一般有两个途径：第一是从根本上解决及通过详细的网络评估，找出TCH拥塞的小区，并依据拥塞的严重程度给出一个详细的网络扩容方案，即通过扩容进行解决。当然这是相对的根本上，随着城市建设和社会经济的进一步发展，又会出现新的TCH拥塞，又必须进行新的扩容。这本身也是各运营商随着用户不断增长而随之进行不断建设的正常现象；第二是通过网络优化，在即定的网络整体配置中，总能有相对比较空闲的小区。那么通过空闲小区和繁忙小区之间载频的相互调配，也可以对TCH拥塞率进行缓解。另外在这种方法中往往打开直接重试、负荷切换来进行配合，以使TCH拥塞率能尽可能地得到缓解。从运营商的角度来看，每一块载频都意味着投资，因此在一个即定的网络中通过载频的调配，到达网络容量的充分利用，又达到网络优化的目的，是一举两得的事情。但是第二种方法是有限度的。若实际的用户容量无论在总量上还是在分布上都很逼近网络的配置容量，则必须进行扩容。
1.2 话务分布环境
这种情况往往是在网络规划时基站选址不当所产生的。
前面提到了TCH拥塞率的概念，它是由TCH占用失败次数除以TCH占用请求次数。因此当无线信号不好时经常会出现TCH信道占用不上，即会出现TCH拥塞。需要注意的是这类拥塞并非是TCH信道真的没有资源可以分配了，而是由于无线接口的原因使TCH信道占用不上产生拥塞。例如在基站覆盖的边缘区域，有用户群村镇存在。由于在这个区域内，手机所接收到的信号已经非常微弱，同样手机上行的信号也很微弱。因此在这里手机发起呼叫，很容易产生TCH占用失败的情况，从而造成TCH拥塞。应当指出的是，此时系统的TCH资源却有可能是很充足的。
解决这类问题需要调整天线的方位角或下倾角，并将基站的静态发射功率开到最大，总之需要增强该区域的信号强度。另外BSC参数中可适当降低RACH忙门限，来使手机占用TCH信道时尽可能成功，从而减小TCH拥塞率。若这些方法都不能起到根本作用则需要在该用户群的近处增加基站。
2 设备安装及故障
2.1 天馈安装及故障
在基站的天馈安装及配置中，有多种情况将会导致TCH占用失败。
1） CDU/SCU配置导致TCH占用失败
例如在一个4载频的小区中我们通常会使用CDU+SCU的合路配置方式，经常是BCCH所在的TRX通过CDU上天线，其他TRX通过SCU进行合路，然后再通过CDU上天线。这样BCCH所经过的通道和非BCCH所经过的通道合路损耗就有较大的差别，所以非BCCH所在的信道发射的功率比BCCH所在的信道要小。在手机发起呼叫时（特别是在离基站较远的时候），若系统给手机指配了非BCCH所在TRX上的TCH信道，则由于它的发射功率很低，就很容易造成TCH信道占用失败。
解决该问题有两种方法一是在配置时BCCH所在的TRX放在经过SCU的通道上，这样它的发射功率相对较小，不会出现指配非BCCH所在TRX上的TCH信道时出现失败。二是改善配置，不采用SCU的合路方式，对于此例可采用双CDU的配置方式，使各TRX所在通道的损耗相同这样也可以避免由于各载频发射功率的不同而产生TCH占用失败。当然，从性能上来说后者比较好，因为CDU的损耗小于SCU的损耗。所以后者配置下的覆盖距离要比前者好。但是后者的配置成本较高。
2）天馈安装不当导致TCH占用失败
这方面典型的案例有：
小区天线接反，小区的发射天线和接收天线接反，这样信号的上下行通道将会产生比较严重的不平衡现象。若用户在发射天线所指向的一方，则接收天线背向用户。手机在呼叫过程中收到了系统下发的TCH指配命令，由于接收天线背向增益很小，这时手机的上行信号的电平和质量很差，导致TCH占用失败，产生拥塞。
解决该问题我们需要进行路测或者使用信令分析仪对上下行信号的电平和质量进行分析。重点看是否有不平衡的现象。找到后进行针对性解决。
小区采用单极化天线时，小区内主集天线和分集天线的方位角和下倾角安装不一致或两根天线的分集或隔离间距不够，都会产生信号上下行不一致的现象，从而造成TCH占用失败较多。
这些问题的解决方法与上面的思路相同。对于使用双极化天线的小区则不会存在此类问题。
3）天馈故障导致TCH占用失败
天馈线由于损伤进水，接头松动等现象可能会产生天馈线驻波比增大，导致实际发射功率和接收灵敏度下降，这样也比较容易出现TCH信道占用失败，产生TCH拥塞。
这些问题需要仔细检查天馈各环节如塔放、功放、合路器馈线等器件是否有驻波告警。另外一个很粗略但是很简便的方法是在基站脚下用测试手机测试一下基站的实际发射信号，若信号强度在-30到-50dBm左右则属正常，太小则可能存在问题。
2.2 板件故障
板件故障中最为典型的就是载频板故障，板件故障所产生的TCH占用失败与小区天馈安装或故障所产生的TCH占用失败有一个明显的区别。即前者导致的现象往往是小区内的信道可用率会变差，而后者的信道可用率不会有影响。
此类问题解决比较容易，可使用信令分析仪对TCH拥塞率较高的小区进行Abis口的消息跟踪，使用信令分析仪的滤波器功能列出Assignment Failure消息。对于TCH占用失败的原因值为设备故障的消息使用Call trace功能将这条消息所在的整个消息流程都列出来，然后找到对应的Assignment Command消息，打开我们就可以找到出现故障的载频板的载频号或MAIO（对于跳频而言）。这样就可以将问题定位到载频，通过更换载频或暂时闭塞该载频来解决故障。
2.3 传输及时钟问题
基站的时钟一般都是锁定在上级时钟上的，但是由于多种客观原因或人为误操作，会出现A接口PCM失步、LAPD闪断、基站时钟自由振荡等传输问题或基站的时钟问题。这时若手机在TCH信道时就会出现占用失败，导致TCH拥塞率高的现象。
这类问题要观察维护台告警信息和基站时钟状态，确认是传输或时钟问题。然后正确设置基站时钟状态，并和相关部门联系恢复传输故障来解决问题。
3 干扰原因
3.1 网外干扰
在现场开局中经，常会遇到网外的非法频点发射功率对我们的网络产生了频点干扰。它往往是不仅仅影响TCH占用成功率，而且会影响掉话率切换成功率等其他重要网络指标。若系统为一个呼叫指配TCH信道时，恰好该信道受到了外界的干扰。则很容易造成指配失败，产生TCH拥塞。
对于外界干扰，我们可以在话统中的干扰带中看到干扰带四、五中有较大数值。但这只是上行的干扰，因此仅能作为参考。彻底解决外界干扰一般需要通过当地无委来协调。在技术上需要关闭受到干扰的频点，使用频谱分析仪和高增益定向天线来搜索干扰源的方位。关闭干扰源来解决。网外的干扰分析是一个较复杂的话题限于篇幅不在此展开。
3.2 频率计划不当
现在实际的网络中，由于频率资源是有限的，必然会进行频率的复用，以满足网络容量的需求。从这个角度上来说，网络的质量和容量是一对矛盾。若频率计划做的不当，在网内有些地方就不能满足同、邻频载干比的要求，产生同邻频的干扰。这个同邻频干扰产生的效果与外界的干扰是一样的，也产生TCH占用失败，造成TCH拥塞率
分析和解决频率计划不当所产生的干扰相对比较简单。由于网内的频点上下行都是成对出现的，所以话统的干扰带这时可以作为我们的依据。首先我们可以查看话统中的干扰带，找出那些干扰带四和干扰带五数值较大的小区。然后拿出频率计划和基站的拓扑图进行核对。找出那些距离较近、方向相对、而且配有同频或邻频的小区重新调整频率计划，解决干扰。但是需要注意的是，有时频率计划没有问题，但是由于在天线安装的时候将天线安装反了，就可能使原本没有问题的频率计划产生了干扰。这时对照频率计划拓扑图就无法找出答案。因此，对于那些干扰带四、五数值较高的小区，我们还应该进行大量的路测，从实际的信号分布情况找出是否有干扰，有针对性地调整天线或频率计划。
4 话务统计问题
由于各厂家对于各话统指标的计算都是依据自己所定义的计数器，因此在对于话统各项目的理解上是可能存在差异的。话务统计问题造成TCH拥塞率高一般隐藏比较深。在实际开局中是很难以发现，在有些设备厂家早期版本的BSC中由于对于TCH信道拥塞率的计算中，对于分子TCH占用失败的统计实际上并没有按照消息中收到“Assignment Failure” 消息来统计，而是对于系统下发“Assignment Command ”命令后，凡没有收到“Assignment Complete ”消息的呼叫均记为一次TCH占用失败。这其中就产生了统计上的误差，使得BSC话统中的TCH拥塞率比实际上的TCH拥塞率要高。
这个问题比较复杂，因为一个网络中有很多小区，有TCH拥塞现象的小区也会比较多，而在各小区中形成TCH拥塞率的主力原因是各不相同的。有的属于话务量太大，产生正常的拥塞，有些是属于无线链路层失败（产生原因有前面所说的各种可能性），但是其中就有些属于统计上的差异。典型的情形是在各个小区中，若手机在刚一发起呼叫就立即挂断，就有可能在手机上报“Disconnect”消息后，又收到系统下发的“Assignment Command ”消息，这时手机会上报“Status ”消息，原因值为消息类型不匹配。而MSC收到该消息后按照协议即对本次呼叫进行了清除，这时在消息流程中既不会产生“Assignment Complete”，也不会产生“Assignment Failure ”。这时在早期版本的BSC中就会记一次TCH占用失败，由于在一个比较大的GSM网络中，此类现象还是比较多的，这样整个TCH拥塞率就会比实际的高。那么修正BSC关于TCH占用失败的记数点，使其只对“Assingment Failure ”消息记为TCH占用失败，以符合移动总公司2001年GSM系统的指标解释，该问题即得到解决。
三、相关概念总结
1、 TCH占用失败的概念及TCH指配种类
在TCH拥塞率的计算公式中，不论包含切换与否，都有TCH占用失败与占用请求的概念。在这里有一个容易引起理解偏差的概念，即占用失败。我们说TCH拥塞率，很容易使人联想起TCH信道的遇忙拥塞，即信道拥塞就是和TCH信道占用时的遇全忙次数是相等的。实际上不是如此，TCH拥塞率决定于TCH占用失败次数，而非TCH占用遇全忙次数。这两个概念是不同的，所谓占用遇全忙次数是指在TCH占用请求时，无TCH信道可用，则记一次TCH占用遇全忙。而TCH占用失败的原因则很多，总之它强调的是占用TCH信道时失败，但此时TCH信道可能并不全忙。因此我们有必要强调一下TCH占用失败的概念（以不含切换为例）：是指所有占用SDCCH信道后对TCH信道的呼叫溢出次数，溢出包括主叫和被叫占用SDCCH后试图建立TCH失败的情况，包括非常早分配时指配TCH信道用做SDCCH的情况，不包括各种切换情况。
系统对TCH信道的指配方式有以下几种：
及早指配TCH ，也称立即指配TCH信道，就是在呼叫请求时当SDCCH无可用资源时立即指配TCH信道。但是必须在BSC数管台上将“立即指配TCH信道”设为“是”。
早指配TCH信道，即就是正常的指配TCH信道，是在一个呼叫成功地占用SDCCH信道后，系统为它指配TCH信道。之所以称之为早指配是相对于晚指配而言的，因为它是发生在振铃“Alerting ”消息之前。
晚指配TCH信道，也是一个呼叫在成功占用SDCCH信道后，系统为它指配TCH信道。但它是发生在振铃“Alerting ”消息之后因此称之为晚指配。
2 直接重试
当系统为一个呼叫指配TCH信道时，却无TCH信道可用，则会采用切换的流程，切换到邻小区。称之为直接重试。相应地在BSC数管台中要将“允许直接重试设”为“是”。直接重试是对无线网络局部地区异常话务高峰的一种应急措施，在一定程度上避免了小区中无TCH信道导致呼叫失败。
我们注意详细观察BSC话统可能会发现有些小区的TCH占用遇全忙次数大于TCH占用失败次数，其原因就在于该小区打开了直接重试。这样当TCH全忙时有一个呼叫，将会记一次TCH占用遇全忙，但是由于它直接重试成功，所以并没有TCH占用失败。因此TCH占用失败次数会小于TCH占用遇全忙次数。
实际上，在基站的开局过程中，遇到的TCH拥塞问题的案例很多，解决问题的方法也多种多样，关键是每次遇到问题时，我们不要盲目加以处理，要根据已有的理论知识和积累的经验科学地分析，直到找到问题的解决方法，加以解决。