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GSM系统小区话务调整
liulisen_2012
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发表于 2012-08-22 13:06:55  只看楼主 
 在网络优化中,我们经常会遇到这样的问题:由于用户分布不平衡,实际用户发展与前期规划存在一定偏差,造成话务分布不均,忙区信道资源紧张,而闲区信道资源过剩。这就需要我们在网络优化中采用各种方法来均衡小区话务,使网络资源得到充分的利用,获得最佳经济效益,M0TOROLA GSM系统提供了一套丰富的方法来均衡话务。本文将主要从硬件调整和参数调整两个方面谈谈如何调整小区话务。
1、一些基本概念

·GSM系统的信道:包括控制信道CCH(Control Channel)和话音信道TCH(Traffic Channel)。CCH包括广播控制信道BCCH(Broadcast Control Channel)、公共控制信道CCCH(Common Control Channel)和专用控制信道DCCH(Dedicated Control Channel)。BCCH包括SCH(Synchronisation)和FCCH(Frequency Control Channel),只用于下行链路,所有MS均可接收;CCCH包括RACH(Random Access Channel)、PCH(Paging Channel)和AGCH(Access Granted Channel),可用于上行和下行链路,RACH用于上行链路,PCH和AGCH用于下行链路;DCCH包括SDCCH(Standalone Dedicated Control Channel) 和ACCH(Associated Control Channel)。
  ·切换:这是移动通信所特有的,为了保证通信的连续性,当正在通话的移动台从一个小区移动到相邻接的另一个小区(或在同一小区内为避免同干扰)时,系统控制使一个无线频道上的通话切换到另一小区的无线频道上,这就是切换,也叫越区切换。
  ·时间提前量:由于MS与BTS有一定距离,存在传输时延,为了解决这个问题,MS用一个时间值来补偿传输时延,称为时间提前量TA(Timing Advance)。
2、硬件调整
  这是解决TCH拥塞、均衡小区话务的一种极为有效的手段。我们可以通过扩容、增加微蜂窝、站型调整、调整天线高度、调整天线俯仰角等方法来实现均衡话务的目的。
2.1 扩容
  这是一种效果显而易见的方法,在话务繁忙地区新建基站或是对话务繁忙小区进行扩容,这都可以很快达到降低TCH拥塞的目的。但受到诸多方面的制约。
2.2 增加微蜂窝
  微蜂窝主要用来吸引宏蜂窝的话务,它可以看成小区中的小区。MOTOROLA公司提供了多种微蜂窝设备。由于微蜂窝的发射功率小,其覆盖范围也比较小,一般用于酒店、商场、车站、机场等话务相对集中的地方,也可用于主要街道的话务分担。微蜂窝主要是利用切换,让宏蜂窝中的通话切换到微蜂窝,并尽可能驻留在微蜂窝,从而分担宏蜂窝的话务,这样可以有效的降低TCH拥塞,并可解决某些建筑物内信号较差的问题。
2.3 站型调整
  由于用户分布不均,往往会造成小区话务分布不平衡,忙的小区资源紧张,拥塞严重,而闲的小区TCH空闲,资源过剩。为了在一定程度上缓解这种矛盾,可以对现有基站进行调整,将闲区的信道调到忙区,以减轻忙区的压力,使资源得到更为合理的利用,也达到降低拥塞的目的。
2.4 改变天线高度
  在网络优化中,控制覆盖是极为重要的,它对拥塞、掉话都有较大影响。改变天线高度,这是控制覆盖很有效的一种方法。降低天线高度,可以使小区覆盖范围减小,可减少高话务小区的话务,同时还可以减少同频、邻频干扰。
2.5 调整天线俯仰角
  上述改变天线高度往往较难实现,而且也要中断基站工作,改变俯仰角可以克服上述缺点。目前提供了电调天线,通过调相实现倾角的改变,它具有精度高、效果好,不需中断基站便能实现调节。增大高话务小区天线倾角,也可达到减小覆盖范围的目的,同样可以减少话务。低话务小区可适当减小天线倾角,以增大覆盖范围吸引更多用户。但应注意:若倾角过大,其场强会发生裂变使覆盖范围内的信号减弱,同时两相邻小区倾角过大,覆盖范围过小,可能会使两小区间出现盲区。覆盖范围过大对于控制同频、邻频干扰是不利的。
3、软件参数调整
  实际应用中,硬件的调整往往受到制约,并且可能较难实现,或者是硬件调整后没有达到理想的效果,这时我们就需要运用基站数据对小区进行软调整,这也是我们讨论的重点。
  MOTOROLA系统提供了一套丰富的办法来实现小区话务调整,下面我们将从三个方面来讨论小区参数调整对小区话务的影响,提出一系列解决拥塞的方法。
3.1 信道配置参数
  GSM信道由控制信道和话音信道组成,其中控制信道又可分为广播控制信道(BCCH)、公共控制信道(CCCH)、专用控制信道(DCCH)。
  公共控制信道(CCCH)主要包含AGCH和PCH,ACCH用于MS作主叫时发送立即指配消息,PCH用于MS作被叫时发送寻呼信息。每个小区所有的话音信道都共用CCCH信道。根据话务情况,CCCH可由一个物理信道承担,也可由多个物理信道承担,且CCCH可与SDCCH共用同一个物理信道,MOTOROLA系统提供了一个ccch-conf(取值范围为0,l,2,4,6)的参数来决定CCCH采用何种组合方式:
ccch-conf =0 CCCH使用一个物理信道,不与SDCCH共用,CCCH消息块数为9
ccch-conf=1 CCCH使用一个物理信道,与SDCCH共用,CCCH消息块数为3
ccch-conf=2 CCCH使用两个物理信道,不与SDCCH共用,CCCH消息块数为18
ccch-conf=4 CCCH使用三个物理信道,不与SDCCH共用,CCCH消息块数为27
ccch-conf=6 CCCH使用四个物理信道,不与SDCCH共用,CCCH消息块数为36
  由于CCCH包含ACCH和PCH,为了防止CCCH都作为PCH,MS无法作主叫,系统设定了CCCH消息块中有多少预留给AGCH,bs-ag-blks-res即定义了这个值。在ccch-conf确定后,bs-ag-blks-res实际是分配了ACCH和PCH在CCCH中所占比例,AGCH过载时,无效呼叫增加,MS无法做主叫,调整这个参数可以平衡AGCH和PCH的负载情况,降低无效呼叫次数。
  SDCCH是一种专用控制信道,主要用于呼叫建立、呼叫重建、开关机、位置更新、短消息等过程中信息的传递。M0T0ROLA提供了一个参数number-sdcchs-preferred,它确定了小区SDCCH的数目。对于LAC区边缘位置更新次数多的小区可增大此值防止SDCCH拥塞,而对于处在LAC区中位置更新次数少的小区则可减少此值以增加TCH数目,有效预防TCH拥塞。
  M0TOROLA系统还提供了一个动态处理办法来实现SDCCH和TCH的再分配,主要参数有:channel-reconfiguration-switch、sdcch-need-high-water-mark、sdcch-need-low-water-mark、tch-full-need-low-water-mark。下面举一个例子来说明其动态处理方法:

Channel-reconfiguration-switch=1(enable)
  当空闲的SDCCCH数目低于2时,SDCCH和TCH再分配功能开启,一个TCH被设置为SDCCH,若SDCCH的话务量仍然很高,空闲的SDCCH数目仍低于2,这时又一个TCH被设置为SDCCH,直到SDCCH数目达到门限值24或TCH减少为4。当SDCCH话务量降低,空闲的SDCCH数目达到14,将SDCCH设回TCH,但SDCCH数目不能低于8。这个办法对于位置更新频繁、数据业务高的小区非常有用,它能动态调整SDCCH和TCH数目,及时解决SDCCH话务的高峰,有效防止拥塞。
3.2 切换参数
  切换是移动通信系统所特有的,也是无线网络中一个重要的特性,它可以使话务从一个小区转移到另一个小区,M0TOROLA GSM系统提供了六种切换判决算法,合理设置切换算法和切换门限,可以很好地均衡话务。但应注意若切换算法和切换门限设置不合理,将会引起掉话上升,这是我们在网络优化中应避免的。

  首先简单说明切换产生的条件。切换产生基于以下五个条件:rxquality(uplink、downlink)、interference(uplink、downlink)、rxlevel(uplink、downlink)、distance(timing advance)、power budget ,前面四种条件将产生紧急切换,功率预算(Power budget)是引起切换的主要原因,其计算公式为:
  其中:P为MS的最大发射功率,PWR-C-D=max-tx-bts-BTS的实际输出功率。
  在六种不同类型的切换算法中,PBGT(n)大于ho-margin-cell是一个基本触发条件,我们可以通过设置不同的ho-margin-cell来控制切换的难易程度,ho-margin-cell越小,呼叫越容易切换出去。我们可以通过设置该值,把忙区的话务转移到闲区。
在由的rxlev触发的切换中,若满足相应的rxlev切换条件且PBGT(n)大于ho-margin-cell时,发出切换请求。ho-margin-cell越小,呼叫越容易切换出去。我们可通过设置该值,把忙区话务转移到闲区。
  在由rxqual触发的切换中,若满足相应的rxqual切换条件且PBGT (n)大于ho-margin-cell时,发出切换请求。ho-margin-cell越小,呼叫越容易切换出去。我们可通过设置该值,把忙区话务转移到闲区。
  切换请求产生后,系统要经过两级算法检查。第一级算法公式为:
  满足此条件的邻近小区。这里RXLEV-MIN(n)是邻近小区的最小接收电平,其缺省参数为RXLEV-MIN-DEF,设大此值可以减少切人次数,降低切换引起的话务量。但应注意此值设置不当,将会提高掉话率。

  第二级算法公式为:[PBGT(n)-HO-MARGIN]>0 其中HO-MARGIV的缺省参数为邻近小区的ho-margin-def,调整此值可以改变NEIGHBOUR LIST的顺序,增大该值也可以减少切入次数。高话务小区可以增大该值,以阻止话务切入 ;低话务小区减小该值,甚至可以设为负数以吸引话务。
3.3 小区选择参数
  MS选择小区时,首先系统设置了一个门限值,MS的接收电平必须高于系统所设定的这个门限值,即最小接收电平,M0TOROLA系统最小接收电平参数为rxlev-access-min。对于高话务小区,可以适当提高此值,在逻辑上减小覆盖范围,防止产生拥塞。但应注意不能设置得过高,否则会在小区交界处造成盲区,引起掉话。

  上面曾提到时间提前量,由于它是用来补偿由于MS与BTS之间距离产生的传输时延,所以可以用TA来描述MS与BTS之间的距离。M0TOROLA系统设置了一个最大时间提前量参数ms-max-range,通过对TA值的设定来确定MS能允许的最大距离。降低该参数取值也可以减小小区的有效覆盖范围,继而达到调整话务的目的。

  系统还可以通过对BTS的发射功率调整达到改变覆盖范围的目的,M0TOROLA提供了一个BTS最大发射功率参数max-tx-bts,通过改变该参数取值也可进行话务调整。但应注意降低发射功率,不论是硬件调整还是参数调整,均有可能影响网络覆盖和通话质量。
目前MS通过计算C1值的大小来选择服务小区,MS将选择C1值大的小区作为服务小区。C1的计算公式为:
  实际工作中一般忽略max(..)项,只考虑A值,Rxlev Average是MS在空闲模式下测试BCCH的信号强度,受参数bcch-power-1evel的影响,而bcch-power-1evel=max-tx-bts,所以可通过调整max-tx-bts改变服务小区的选择,以此来调整话务(max-tx-bts参数取值中1step=2dB衰减)。高话务小区增大该值,低话务小区减小该值。同样增大rxlev-access-min参数取值,可减小C1值,以减少用户选择的机会,从而降低小区话务。
现在有的地方还在Cl值的基础上,进行C2值的计算以选择小区。C2的计算公式为:
  应注意phase1手机只能用C1算法,phase2手机才可以用C2算法。
  MOTOROLA系统还提供了一个小区允许MS接入的参数cell-bar-access-switch,一般设为0,即允许MS接入。但在某些特殊情况下,可设为1,即不允许MS接入来限制话务。例如:为分担宏蜂窝的话务,增加一个微蜂窝,在微蜂窝覆盖区内宏蜂窝信号很好。微蜂窝话务处理能力有限,为了合理利用微蜂窝,又不让它有拥塞,可将cell-bar-access-switch设为1,让微蜂窝只用于切换,将其他呼叫转移到宏蜂窝。
  另外,GSM规范给每个用户分配一个接入等级,分为0-9十种,存储在SIM卡中,系统提供了cell-bar-access-class参数,禁止全部或部分等级的手机接入,实时合理地设置该参数可缓解话务拥塞。但是为了避免某些用户常被限制,应经常改变该参数。这个办法对于忙小区和闲小区重叠区域大的情况更为有效,因为在忙小区被限制的用户可在闲小区发起呼叫。
  此外,系统还提供了一个参数cell-bar-qualify却,它定义小区的级别,有两个取值0和1,0是正常,l是低级别。MS首选正常级别的小区,在没有此级别小区可选时才选择低级别小区。它还可以与cell-bar-access-class共同组成小区的优先级别:
  这个参数对于调整小区话务作用比较明显。在实际应用中可将高话务小区优先级设为低,相邻低话务小区优先级设为正常,那么在两个小区共同覆盖区域内的用户将向低话务小区转移。这样也就达到了话务调整的目的。
  上述是MOTOROLA GSM系统优化和维护过程中,对于话务调整,防止拥塞的一些方法,希望能给维护GSM网络的系统工程师提供一些参考,使我们的网络维护得更好,获取最佳效益。

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