081221229吴国辉江苏徐州联通GSM无线网优优化业务分析.docx
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081221229吴国辉江苏徐州联通GSM无线网优优化业务分析
目录
摘要2
1GSM系统简介3
1.1GSM系统结构3
1.2频率配置6
2GSM网络优化目标和流程7
2.1GSM网络优化目标7
2.2GSM网络优化流程8
3天线在网络优化中的作用8
3.1优化中天线的选择9
4切换失败、掉话、未接通的原因及解决方法10
4.1切换失败的原因及解决方法10
4.2掉话的原因及解决方法13
4.3未接通的原因及解决方法15
5参考文献19
6致谢20
摘要
随着近年来徐州市地方经济的高速发展，移动通信业务也随之得到了迅猛的发展，徐州联通GSM网络规模也在不断发展壮大，但频率资源匮乏，无线网络的频率复用系数越来越小，网络规模庞大导致出现的问题也越来越多样化和复杂化，此时单靠日常的维护已经无法切实地为广大移动用于提供高质量的移动通信服务。
另一方面随着竞争的激烈和用户的高要求，用户不只是能打电话，而是随时能打电话，并且通话质量也要求很高。
搞好网络运行维护，提高通信网络质量。
“优化生活、规划未来”。
这是网络优化工程师的口号。
本次优化主要目标以改善话音质量，提高用户感受度为主，特别是对徐州市区重点小区以及新建小区进行深度覆盖优化，提出有规划性的网络建设建议，使整体网络质量有较大提升。
本文分四个部分进行讨论，首先介绍GSM系统的构造，网络接口等基本知识。
然后在第二部分中对优化工作目标和流程进行介绍，天线的优化在第三部分中介绍，第四部分对切换失败、掉话、未接通的原因进行分析和解决方法。
关键词：
徐州联通、GSM、网络优化、掉话、未接通、切换失败
1GSM系统简介
1.1GSM系统结构
在公众陆地移动通信网（PLMN）中，MS通过无线信道与网络的固定部分相连使用户可接入网内得到通信服务。
为实现MS和BTS的互联，对无线信道上信号的传输必须作出一系列的规定，建立一套标准。
这套关于无线信道信号传输的规范就是所谓的无线接口，又称Um接口。
Um接口是空中无线接口，实现了移动台和BTS之间的通信，用于移动台和GSM系统固定部分之间的互通，其物理连接是通过无线电波实现。
Um接口是GSM系统的诸多接口中最重要的一个。
首先，完整规范的Um接口建立了不同厂家的MS与不同网络之间的完全兼容，这是GSM实现全球漫游的最基本条件之一；其次，无线接口决定了GSM蜂窝系统的频谱利用率。
“Um”是套用ISDN网中客户终端和网络的接口U接口的名称，其中“m”表示移动的意思。
第一层是物理层，记为L1，为最底层，提供传送比特流所需的无线链路。
它定义了GSM的无线接入能力，为高层信息的传输提供基本的无线信道（逻辑信道），包括业务信道和控制信道。
有关逻辑信道的概念将有专门介绍。
第二层是数据链路层，记为L2，为中间层，使用LAPDm协议。
它包括各种数据传输结构，对数据传输进行控制，保证在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路。
LAPDm协议是基于ISDN中D信道链路接入协议（LAPD），考虑了无线传播与控制特性，使它适合于在Um口上传送。
第三层为网络应用层，记为L3，是最高层。
它包括各类消息和程序，对业务进行控制和管理，即把移动台和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。
L3包括无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM）3个子层，这就是Um口上传递的主要消息内容。
其中接续管理子层中包括三大部分，分别是：
CC（呼叫控制业务）、SS（补充业务）和SMS（短消息业务）。
GSM系统在空中接口采用多址接入技术，多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。
为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接入方式。
频分多址
频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。
在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。
模拟蜂窝系统是采用FDMA接入技术的一个典型例子，数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA，只是不会采用纯频分的方式，比如GSM系统就采用了FDMA。
时分多址
时分多址是在一个宽带的无线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若干时分信道，每一用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收（或发）信号，故称为时分多址。
此多址方式在数字蜂窝系统中采用，GSM系统也采用了此种方式。
我们知道，每个小区都有若干载频，每个载频都有8个时隙，也就是提供8个基本的物理信道，在无线子系统中，物理信道支撑着逻辑信道，根据物理信道上传送的消息类型，物理信道映射为不同的逻辑信道。
在GSM系统中，逻辑信道可分为专用信道（DCH）和通用信道（CCH）两大类，有时也可分为业务信道和控制信道两大类。
业务信道（TCH）载有编码的话音或用户数据，它有全速率业务信道（TCH/F）和半速率业务信道（TCH/H）之分，两者分别载有总速率为22.8和11.4kbit/s的信息。
使用全速率信道所用时隙的一半，就可得到半速率信道。
因此一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道。
频率校正信道（FCCH），携带有MS和BTS进行频率校正的信息。
控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。
它主要有三种：
广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。
1.2频率配置
1.2.1工作频段
GSM900M频段：
上行890～915MHz（移动台发，基站收）；
下行935～960MHz（基站发，移动台收）；
收、发频率间隔为45MHz。
移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。
由于载频间隔是0.2MHz，因此GSM系统整个工作频段分为124对载频，其频道序号用n表示，则上、下两频段中序号为n的载频可用公式（1-1）和（1-2）计算：
上频段：
MHz（1-1）
下频段：
MHz（1-2）
式中：
n＝1～124。
例如n＝1，
MHz，
MHz，其它序号的载频依次类推。
每个载频有8个时隙，因此GSM系统共有124×8＝992个物理信道。
1.2.2干扰保护比
同频干扰保护比：
C/I（载频/干扰）≥9dB；
邻频干扰保护比：
C/I（载频/干扰）≥－9dB；
载频偏离400kHz时的干扰保护比：
C/I（载频/干扰）≥－41dB；
工程设计时需对以上的C/I值另加3dB余量。
1.2.3优化期间频率复用模式将采用
（1）GSM900：
BCCH频点111-124;4X3复用模式，TCH由跳频改为不跳频，TCH频点96-107，4X3复用模式，110为间隔频点；108、109为插补频点。
（2）DCS1800：
BCCH频点686-697;4X3复用模式;TCH频点699-736，4X3复用模式,698为间隔频点；
900M/1800M话务承载的原则
900M/1800M两网的切换标准
2GSM网络优化目标和流程
2.1GSM网络优化目标
站在用户的角度上，用户希望在任何地方一打电话就通，话音质量很好，并且不掉话。
所以化的目的是保证徐州联通GSM所有基站能正常运行，降低干扰，邻区关系完整，切换正常，能够为用户提供良好的通话语音效果。
要达到优化目的，我们要对徐州现网的网络结构有所了解，如下图所示。
2.2GSM网络优化流程
对网络进行普查，数据采集，然后对数据进行分析，最后制定和实施方案，如果该套方案的实施不能满足优化的要求，则从新从网络普查开始循环优化的流程，GSM网络优化工作流程图如图
3天线在网络优化中的作用
天线技术是移动通信技术基础，基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结的设备，其主要作用是辐射或接收无线电波，辐射时将高频电流转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流，将磁能转换为电能。
天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量；不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型，不同规格的天线。
天线的位置与作用：
在无线通信系统中，天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。
同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波：
发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流。
天馈的其他部分如上图所示。
3.1优化中天线的选择
3.1.1农村广覆盖
采用半功率波束宽度90°或更大、一般选用中、高增益天线、天线采用垂直单极化空间分集方式，因一般倾角较小主要采用机械下倾角天线，天线前后比无特殊要求。
3.1.2密集城区
一般选用半功率波束宽度为65°、中、低增益天线、天线即可采用双极化或也可采用单极化方式，因一般倾角较大应选用有一定内置下倾的天线，减少因天线下倾过大造成的方向图畸变，一般应选择天线前后比较大的天线减少后瓣过大造成的干扰。
4切换失败、掉话、未接通的原因及解决方法
切换失败、掉话、未接通现象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，它是系统各种不良因素的综合体现，对系统的运行质量影响很大，所以如何降低系统的掉话率，提升接通率及切换成功率提高网络运行质量是网络优化工作的一个重要内容。
4.1切换失败的原因及解决方法
切换性能对于掉话率、话音质量和未接通等网络其他指标性能都有影响，是话统分析的一个重要方面，切换成功率是网络优化中一个非常关键的性能指标。
也是现网中一个很重要的考核指标。
所谓切换，就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程。
切换是移动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致掉话，影响网络的运行质量。
GSM系统采用的是移动台辅助切换方式，即由移动台监测判决，由交换中心控制完成，在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。
4.1.1产生切换失败的原因
（1）切换参数设置不合理，上行电平切换门限、下行电平切换门限、切换余量以及切换功率控制参数等定义不合理，致使越区切换最终导致切换失败。
（2）在同一个BSC下出现BSIC相同，移动台无法识别切换目标小区，导致切换失败。
（3）当移动台在信号比较弱的区域，移动台向基站发出切换请求后，由于信号较弱，移动台收不到基站下发的切换响应，无线计数器切换超时导致切换失败。
（4）移动台发出切换请求后，由于目标小区受到干扰，目标小区无法收到移动台发出的切换请求，最终导致切换失败。
4.1.1产生切换失败的解决方
切换失败虽然比较复杂，但我们只要能对整个切换过程有一个完整的、正确的认识，并能找出切换失败的原因，问题就不难解决了。
对于切换失败，我们可以通过三步骤进行分析。
（1）从MSC、BSC告警中获得网络不正常信息
如因相邻小区数据配置有误，或邻区的BCCH、BCC（基站收发台色码）、LAC（位置区码）等设置不对，从而造成切换失败，都会在MSC及BSC中产生相应的告警。
因此，我们应该经常查看MSC、BSC中的告警记录，找出问题存在的原因。
（2）对OMC的统计信息进行分析来发现不正常的原因
基站切换失败偏高，有时在MSC及BSC中并无告警信息，这时我们可以通过对OMC中的数据进行分析来发现问题。
通过对OMC中的数据进行分析，我们可以发现某些基站存在的隐性问题（如TRX、RTX等的隐性障碍，天线等硬件问题等），从而找出问题之所在，达到网络优化的目的。
（3）借助无线场强测试仪及DT等测试来判断切换失败的原因
在一般情况下，我们应该对目标小区周边进行较大范围的测试，通过实地路测，可获得基站的覆盖情况及切换情况，从而得到某些在OMC上所不能提供的信息。
在实测时，特别要把那些与目标小区有切换拓扑关系而拥塞率又较高的小区作为测试的重点，然后通过对测试结果的分析，判断切换失败的原因，从而找出解决问题的办法。
以下是由于目标小区受到干扰而导致的切换失败的原因及解决方法：
切换失败问题：
常开电气站点的北面路段发生一次切换失败
【数据分析】
【原因分析】车辆在京福高速路段，由北向南正常行驶，主叫MS1占用CI：
42662，
BCCH：
118的G-茅村大赵庄-2小区的源小区，此时电平值为-81dBm，RxQualSub=7，
质量很差，MS1收到向G-金山桥北-1小区的主B频点114切换的命令，观察Message
窗口的信令过程，在下行收到HOcommand后，随后立即上发RRHandoverFailure，
其中的原因值为：
Abnormalrelease，timerexpired。
检查目标小区主B小区频点114使用情况，从下图中可以看出，此区域存在明显的邻频干扰，通过回放数据，车辆行驶到该路段时，话音质量一直很差，而且切换很频繁，导致此次切换失败，由于频点复用程度很高，更改频点不能解决该处的问题，建议通过上站调整天线，减少目标小区对该路段的覆盖。
从上图中可以看出，切换前，在邻区列表中，上报G-刘湾-2小区的信息，频点为117，与主服务小区频点118存在邻频干扰，在该区域，由于频点复用程度很高，更改频点不能解决该处的问题，建议通过优化天线，减少G-刘湾-2小区对该路段的覆盖。
【解决方案】：
将G-金山桥北-1小区的下倾角下压2度，
将G-刘湾-2小区的下倾角下压2度，
复测验证。
调整后：
【结论】：
经对对G-金山桥北-1和G-刘湾-2下倾角进行调整后复测，测试中发现该小区接收电平值在-73dBm左右时接受质量为0级，该路段问题已解决。
4.2掉话的原因及解决方法
掉话：
在一次通话中如出现Disconnect或Release或ChannelRelease中任意一条，就计为一次呼叫正常释放。
只有当三条消息都未出现而由专用模式转为空闲模式时，才计为一次掉话。
（如通话时间不足规定时长，出现释放，要求通过层3信令解码判断原因）。
对于出现掉话的事件，分析该事件发生前5秒的BCCH电平，如果BCCHRXLEV在5秒内的平均值<=－90dBm，则认为该掉话为异常事件。
4.2.1掉话的原因
1、硬件、传输、时钟故障。
2、频率规划或频点选择不正确，在较近距离内存在同频、邻频现象。
目前市区的站点分布越来越密（平均400M），而分配给网络的频率资源是有限的，因此在频率规划时存在同频、邻频的可能性很大。
3、基站天线高度及俯仰角、方位角设计不合理，导致覆盖范围的不合理，使小区的覆盖范围超出设计覆盖范围从而与邻小区产生同频干扰或邻频干扰，或者本该该小区覆盖的区域，由于方位角或者机械角设计不合理导致弱覆盖或者盲区。
4、邻区漏配导致掉话，由于邻区漏配，在该小区下移动台起呼，当移动台远离该小区时，信号强度逐渐变弱，由于无法切换到别的小区最终导致掉话。
5、孤岛效应现象，服务小区由于各种原因导致覆盖面积太大而将其邻小区也覆盖在内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小区C后还占有着原服务小区A的信号而A小区未定义邻小区C此时移动台根据原服务小区A提供的邻小区表进行切换会因为找不到合适的目标小区而导致掉话。
4.2.2掉话的分析及解决方法
1、查看硬件是否有告警。
2、合理规划频点。
3、合理规划天线的方位角、机械角。
4、合理规划邻区。
以下是由于干扰导致的掉话及其原因和解决方法：
刘集丁孟站点西南方向路段发生掉话
【现象】：
车由东向西行驶，手机占用G-刘集丁孟-3小区信号，电平值-88dBm，语音质量很差，发生一次掉话。
【原因分析】：
车由东向西行驶，手机占用CI:
42013BCCH:
113的G-刘集丁孟-3小区信号，电平值-88dBm，通话质量7级，影响正常的通话。
通过回放数据，在此次掉话后占用CI:
6483BCCH:
109BSIC：
7的小区的信号，经过核查工参，此站点为安徽宿州的站点，在主叫MS1占用主服务小区113频点时，语音质量很差，达到7级，建议核查G-刘集丁孟-3的外部邻区关系，核查宿州与徐州交界处，站点的频点使用情况。
【优化建议】：
通过核查外部小区数据发现，外部小区描述错误且G-刘集丁孟-3小区TCH与宿州小区BCCH同频，调整G-刘集丁孟-3小区TCH由101调整为96，且修改外部小区描述数据。
调整后：
结论：
通过将G-刘集丁孟-3小区TCH由101调整为96，且修改外部小区描述数据。
调整后复测，手机接收电平值在-75dBm左右，通话质量0级，达到优化要求。
4.3未接通的原因和解决方法
主叫手机随机接入次数：
以主叫手机同时出现ChannelRequest和CMServiceRequest表示进行一次试呼。
主叫手机业务信道成功分配次数：
主叫手机上发AssignmentComplete或者Alerting之后，表示业务信道分配成功。
被叫手机业务信道成功分配次数：
被叫手机上发AssignmentComplete或者Alerting之后，表示业务信道分配成功。
对于出现未接通的事件，应分析该事件前5秒的BCCH电平，如果BCCHRXLEV在5秒内的平均值<=－90dBm，则认为该未接通为异常事件。
注：
被叫起呼次数为被叫手机发送PagingResponse响应之后出现AssignmentRequest次数
4.2.1未接通的原因
1、强信号质差
强信号质差一般是频率干扰引起。
频率模式的规划、频率复用程度直接决定了整个网络的通话质量。
同邻频小区、直放站（特别是宽频直放站）、室内微蜂窝外泄，上行干扰、大功率发射器等都是干扰源。
硬件故障（驻波比不合格，合成器本身有干扰，载波坏）也会带来严重质差。
切换过于频繁，给SDCCH带来负担，可能也会带来一定的质差。
跳频的开启与关闭，对质差也会有一定的影响（频点少时，可能影响不会很明显）。
（1）同频干扰及邻频干扰（寻找频率干扰源及换频）。
（2）放大器造成的干扰（同频放大器）。
（3）相邻小区的信号太强。
2、SDCCH/TCH拥塞。
3、位置更新。
4.3.2未接通的解决方法
1.通过路测采集数据，通过邻区列表或者用华为NastarGSM软件查看同邻频干扰。
2.偏转天线的方位角、机械角。
3.减容（小区载波多，统计发现空闲，又存在频率干扰，可建议减容）。
5.建立良好的切换顺序，减少重复覆盖，避免切换频繁
6.合理分配1800与900小区的使用（考虑1800信号衰弱较快，但资源丰富，在900信号杂而混乱时，可考虑优先用1800）
7．合理规划BTS,尽量减少位置更新带来的未接通。
以下是干扰导致的未接通实例及解决方案：
在三堡镇站点北面路段发生一次呼叫失败
【原因分析】车辆在连徐高速路段，由东向西正常行驶，主叫MS1占用CI：
52132，BCCH：
115的G-正宇集团南-2小区的源小区，此时电平值为-76dBm，RxQualSub=0，质量很好。
检查主服务小区115使用情况，从下图中可以看出，存在主服务小区主B的邻频
干扰，通过回放数据，在呼叫失败问题点之前的路段，电平值一直在-73dBm左右，排除弱覆盖的可能。
由于在此区域频点复用程度很高，更改频点不能解决该处的问题，建议通过上站调整天线的下倾角和方向角，减少目标小区对该路段的覆盖。
【解决方案】：
将G-铜山二堡-2小区的下压2度，
将G-铜山工业园-2小区的方向角顺时针增加15度，
复测验证。
调整后：
【结论】：
经对“G-铜山二堡-2”“G-铜山工业园-2“下倾角进行调整进行复测，测试中发现该小区接收电平值在-76dBm左右时成功切换到电平值较好的小区，复测中并未发现掉话和呼叫失败，该路段问题已解决。
参考文献
1.[1]徐文燕.通信原理[M]北京：
北京邮电大学出版社.2008．
2.[2]魏红.移动基站设备与维护[M]北京：
人民邮电出版社.2009．
3.[3]陈国军.GSM网络优化浅析[J].邮电设计技术,2004
4.[4]戴美泰.GSM移动通信网络优化[M]北京：
人民邮电出版社.2003.
5.[5]孟祥真.通信交换技术[M]北京邮电大学出版社.2008
6.[6]华为GSM网络优化案例分析[P]华为技术有限公司
致谢
大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。
感谢三年中陪伴在我身边的同学、老师感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活。
使我在综合素质提高、专业理论知识学习和实践工作能力等各方面受益匪浅。
谢谢你们，我亲爱的老师、同学们，希望你们的以后的身体健康、生活美满。
2011年4月17日
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