淺談GSM系統(tǒng)掉話原因及解決方法
隨著移動通信規(guī)模的不斷擴大,網絡維護工作的重點已逐漸轉移到網絡優(yōu)化方面上來。網絡優(yōu)化中較為突出的一項指標是掉話率,掉話是許多移動用戶在使用手機過程中經常遇到的問題,也是用戶申告的熱點問題之一。所謂掉話,就是指通話雙方在通話期間由于某種原因而非正常終止通話。掉話率是指無線掉話次數占試呼總次數的比例。掉話現象是系統(tǒng)各種不良因素的綜合體現,影響系統(tǒng)運行質量。提高網絡質量,降低掉話勢在必行。下面從以下幾個方面具體分析掉話產生的原因,并提出一些可行的解決方法。
一、切換對掉話的影響
對于移動通信系統(tǒng)來說,切換對系統(tǒng)運行質量有較大的影響。切換掉話是無線掉話的一部分。切換的主要原因有四類:電平引起的切換、話音質量引起的切換、功率預算引起的切換及距離引起的切換。如果切換不成功將會造成掉話。根據我們對小區(qū)切換的統(tǒng)計可以看出,正常情況下切換成功率高的地區(qū),一般說來掉話率都比較低。切換掉話的主要原因有以下幾點:
(1)由于小區(qū)話務量大,有全忙時長,引起手機在切換時目標小區(qū)沒有可用資源分配,源小區(qū)無線鏈路難以繼續(xù)維持通話而引起掉話。
(2)在配置無線數據時,由于鄰區(qū)漏配或錯配引起手機在切換時沒有合適的小區(qū)可以切換而引起掉話。
(3)手機在切換時,目標小區(qū)的載頻硬件存在隱性故障,導致手機切換后占用問題載頻,發(fā)生質量問題或電平差而引起掉話。
(4)手機在切換時,由于小區(qū)同BCCH、BSIC或同BCCH不同BSIC,手機在測量時出現解碼錯誤而切換到錯誤小區(qū)引起掉話。
(5)存在孤島效應,如果服務小區(qū)A由于地形的原因產生的場強覆蓋孤島C,而在孤島C周圍又為小區(qū)B的覆蓋范圍,這時如果在A的鄰近小區(qū)的拓撲結構表中未添加小區(qū)B,那么當用戶在C中建立呼叫后,一但走出孤島,由于無處可切換將產生掉話。
減少因切換導致的掉話可以從以下幾方面著手:
1.避免相鄰小區(qū)擁塞引起掉話
各小區(qū)話務分布不均衡,一些小區(qū),由于相鄰小區(qū)都很繁忙,造成忙時目標基站無切換信道,而導致手機用戶在進行切換時無法占用相鄰小區(qū)的話音信道。在這種情況下,BSC將對此進行呼叫重建,若主叫基站的信號此時不能滿足最低工作門限或亦無空閑話音信道,則呼叫重建失敗導致掉話。因此,我們要合理分布話務。通過工程擴容、拆閑補忙、話務切換、開啟半速率等功能減少由于擁塞而產生的掉話。
2.注意相鄰小區(qū)的選擇
正確、完整的鄰區(qū)關系非常重要,鄰區(qū)關系做的太少,會造成大量掉話;鄰區(qū)關系做的過多,會導致測量報告的精確性降低。這兩種情況都會造成網絡質量的惡化和掉話。在定義相鄰小區(qū)時,設計往往與實際情況存在差異。各小區(qū)的實際覆蓋范圍與天線高度、周圍環(huán)境等都有著相當密切的關系,這就很容易漏定義或錯定義相鄰小區(qū),造成切換成功率低,使小區(qū)之間存在漏覆蓋或盲區(qū),導致切換失敗而掉話。尤其是對于一些在設計時沒有切換數據,但實際上存在一個短而窄的切換區(qū)的情況,應該增加切換數據。我們應該定期進行全面的Drive Test,對網絡的覆蓋和切換情況有個全面清晰的了解,及時根據實際情況修改相鄰小區(qū)的定義,尤其要注意不同BSC之間的切換和越局切換的 Neighbor CELL定義,減少因錯做或漏做Neighbor CELL產生的掉話。應特別指出的是:若某個小區(qū)的BSIC或BCCH頻率作了修改,那么以這個小區(qū)作為hand-over target cell的小區(qū)須修改其Neighbor List定義。
3.加強切換類型、切換參數的選擇
在GSM系統(tǒng)中,切換基于多種觸發(fā)條件,并有不同的切換類型。如果切換類型、ho_margin(HOM)設置不當,根據實際情況,對參數HOM進行調整(HOM表示:只有當相鄰小區(qū)電平值與服務小區(qū)電平值的差值大于HOM時才會發(fā)生切換,它的取值范圍是0~126,其中63對應0dB,可以對話務均衡、優(yōu)化切換關系起到較好的作用。但是如果為了分擔話務,將HOM設聲負值,如A→B的HOM設為-20dB,即A小區(qū)信號比B小區(qū)信號低20dB發(fā)出切換請求,此時B小區(qū)的信號可能已經很差,難免產生掉話。因此,對于這種分擔話務量的切換,其參數的選擇尤其要注意,應權衡話務分擔和掉話,找到一個最佳點。如果兩個小區(qū)打開基于多種觸發(fā)條件的切換,那么如果觸發(fā)條件選擇不當,就會產生乒乓切換,造成切換失敗。我們應注意慎重選擇切換類型和切換參數,提高切換成功率,減少掉話。
4.減少相鄰小區(qū)不能工作引起的掉話
如果某個基站或小區(qū)不能工作,該基站或小區(qū)覆蓋的地區(qū)就形成盲區(qū),這樣肯定產生掉話。即使其他小區(qū)能夠覆蓋該地區(qū),但是由于GSM頻率規(guī)劃的原因,仍然會產生較嚴重的頻率干擾,而引起掉話。
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二、干擾導致的掉話
干擾會導致通信質量下降,是造成掉話的一個重要的原因。干擾可以分為外部干擾和內部干擾。
1、外部干擾
隨著科技的進步,空中的無線電波越來越多,而且有些系統(tǒng)就是專門針對GSM系統(tǒng)的干擾設備,如為避免高考泄秘而采用的干擾設備,因此,如果頻率設置不當,會造成嚴重的頻率干擾。在發(fā)射設備的非線性單元,載波與通過天線進入的干擾信號互調而產生干擾,引起通話質量下降或掉話。針對外部干擾。首先應該采用測試工具對無線環(huán)境進行測試分析,確定干擾源,然后與無線電管理委員會聯系采取有針對性的措施排除干擾。下面介紹一典型的外部干擾案例。
2005年10月17日開始,在BSC6覆蓋下的東河區(qū)出現大面積用戶投訴,同時在話務統(tǒng)計上觀察大面積基站(東河地稅、鐵通、回民中學、供暖所)均出現高干擾現象。干擾時間從上午09:00一直持續(xù)至晚上21:00,對整網掉話指標影響較大,見圖1、圖2。

圖1 BSC6干擾示意

圖2 BSC6掉話示意
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干擾地區(qū)手機無法正常主被叫,見圖3。

圖3 大量分配失敗導致無法接入
20日上午通過干擾查處,我們定位干擾在東河區(qū)轉龍藏療養(yǎng)院二樓會議室。現場干擾查處情況見圖4。

圖4
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從圖中可以看出現場基站下行信號已經完全淹沒在干擾中。
當日下午我們聯系無線電管理委員會對干擾進行處理,整網問題及用戶投訴得到解決。
2.內部干擾
GSM系統(tǒng)內部干擾主要由以下幾個方面的原因產生:
(1)頻率規(guī)劃不合理,引起同、鄰頻干擾;
(2)基站或手機功率設置不合理,引起下、上行鏈路干擾;
(3)頻率復用不合理;
(4)由于多徑效應、建筑物反射等造成干擾。
在GSM系統(tǒng)中最常見的干擾是同頻或鄰頻干擾。當移動臺在服務小區(qū)中收到很強的同頻或鄰頻干擾信號時會造成誤碼惡化,從而使移動臺無法正確解調相鄰小區(qū)的BSIC碼或不能正確接收測量報告,導致掉話。對這種情況,一方面可由網絡規(guī)劃部門重新分配頻率;另一方面對鄰頻干擾而言,增加相鄰關系也是解決問題的辦法。因為在基站密集區(qū),頻率復用很緊密,不可避免會出現鄰頻干擾現象,在鄰頻抑制比范圍內增加相鄰關系是降低鄰頻干擾行之有效的辦法之一。
對于系統(tǒng)內部干擾,在進行認真細致的頻率規(guī)劃的基礎上,采用先進的測試手段對無線環(huán)境進行測試,依據測試結果對網絡進行頻率、功率及天饋線等各方面的調整,減少干擾,避免掉話。
3.幾種減小干擾的方法
(1)不連續(xù)發(fā)射(DTX)
在用戶通話過程中,其實大約只有50%的時間是真正的通話時間。所謂DTX,就是當檢測到沒有用戶數據的間隙時(如說話間隔時間),停止或減少無線信號的發(fā)送。不連續(xù)發(fā)射的目的是把無線路徑上的功率發(fā)送減到最小,以便減小相互間的干擾,從而達到減少掉話的目的。有研究表明,單一干擾源形成的干擾,假如原來有50%的干擾電平低于-120dBm,采用DTX后有75%低于-120dBm,改善程度是相當明顯的。
DTX分上行DTX和下行DTX。優(yōu)化初期,我們將上行DTX全部打開,使MS在通話過程中,在話音間歇期間,不上傳信號。該參數的應用,一方面可以降低上行無線信道的干擾。從而使網絡的平均通話質量得到提高;另一方面,可節(jié)約MS的功耗,增加移動臺的待機時間。
近期隨著網絡內部干擾的不斷增多,我們又將下行不連續(xù)發(fā)射DTX開啟。開啟DTX后,在下行方向上基站只有50%的時間需要發(fā)射功率,其余時間可以不發(fā)射功率。這樣一方面可以節(jié)約系統(tǒng)資源,另一方面在市區(qū)干擾比較嚴重的地段可以有效降低下行干擾。相關參數情況見表1,參數修改前后的話務統(tǒng)計見表2。
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開啟DTX功能后,下行質量切換比例明顯下降。下行質量切換比例在一定程度上表征了網絡下行干擾的情況,由此可見,網絡中下行干擾得到了明顯控制。
(2)功率控制(Power Control)
功率控制同DTX一樣,共同的目標就是改善頻譜效率。在保證良好接收的條件下,盡可能降低發(fā)端功率,改善對其他呼叫的干擾,減少掉話。在GSM系統(tǒng)中,減少干擾就意味著可以獲得更高的頻譜效率。BSS通過評估BTS對MS測量的結果,調整MS的傳輸功率,以保證在可接收的傳輸質量下的最小功率。同樣,BSS也可以通過評估MS報告的BTS下行傳輸功率,來調整BTS的發(fā)射功率。
(3)跳頻
跳頻實際上是一種擴頻技術,其方法是把一個寬頻帶分成若干頻率間隔(稱為頻道),發(fā)射機在某一特定時間間隔中,用哪一個頻道發(fā)送信號,由一個偽隨機序列控制。這樣接收機就多了時間選擇性,除非窄帶干擾在特定時間內與所需信號同時落入一個通道,否則不能形成干擾。采用跳頻后,強干擾信號嚴重損傷,不再以連續(xù)的形式出現,起到了干擾分集的作用。跳頻可以改善空間的頻譜環(huán)境,提高全網的通信質量,有利于減少干擾對接收機的影響,控制掉話。在網絡中是否 應用跳頻,可以通過設置參數ENHOPP來實現。
(4)頻率規(guī)劃
頻率規(guī)劃對于移動通信系統(tǒng)來說相當重要,在頻率規(guī)劃時應該考慮以下幾方面的問題:
?、貱/I的要求(GSM系統(tǒng)一般要求9dB);
?、谕l干擾;
?、坂忣l干擾;
?、蹷TS的經緯度和標高;
?、莸乩憝h(huán)境及建筑物的影響。
上行干擾主要來源于同頻干擾和外部干擾(交調干擾),通過分析drive test的相關報告,修改同頻小區(qū)的同頻頻率,增加同頻小區(qū)的間距;利用頻譜分析儀,定位交調干擾。
下行干擾主要由頻率規(guī)劃不當引起,下行干擾會引起頻繁切換。對于上、下行干擾,需利用頻率規(guī)劃重新進行優(yōu)化調整。
合理利用上述方法可以在一定程度上減少系統(tǒng)干擾。達到降低掉話的目的。
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三、射頻部件及天饋線統(tǒng)對掉話的影響
射頻部分主要是將BTS發(fā)出的TDMA幀基帶信號調制到載頻上,并發(fā)射出去;或從天線、收信前端電路接收高頻信號并解調出基帶信號。這部分有問題,將使上行或下行信號變差,以致產生掉話。下面分五種情況分別加以說明:
1.射頻部件故障
發(fā)射合路器、接收低噪聲放大器及雙工器,還有載頻單元,這些硬件故障,均會導致系統(tǒng)的發(fā)射、接收性能極度惡化,而產生掉話。
2.天饋線系統(tǒng)故障
無線信號從BTS發(fā)信機出來,經過天線發(fā)射出去。天饋線出現損傷、打折、進水等現象,引起駐波比過高,是產生掉話的另一個主要原因。這就需要我們注意天饋線系統(tǒng)的工程質量和維護,將此類情況引起的掉話減至最少。
3.功率不平衡引起的掉話
目前,GSM技術已相當成熟,網絡規(guī)模日益龐大,同一個小區(qū)可能有多個載頻,各載頻發(fā)射功率可能不相同,造成功率不平衡而引起掉話。在數據庫中,可以通過調節(jié)參數TX-OFFSET的值,來達到控制覆蓋和功率平衡的目的。
4.天線角度
天線角度有兩種:方位角和俯仰角。天線的調整是網絡優(yōu)化工作中很重要的部分,它對于控制覆蓋、掉話以及話務調整均有很大的影響。一般來說,無線網絡優(yōu)化中最重要的是控制覆蓋,而控制覆蓋最有效的方法便是調節(jié)天線的俯仰角和方位角。天線覆蓋范圍過大,會引起同、鄰頻干擾,產生掉話;覆蓋范圍過小,將會出現盲區(qū),也會產生掉話。只有根據實際情況,將天線的俯仰角和方位角調整到理想的位置,實現良好覆蓋,才能將掉話控制在最小的范圍內。但應注意:天線的俯仰角不能過大,過大將使場強發(fā)生裂變,覆蓋區(qū)內信號變弱。另外,我們目前常用收發(fā)共用方式,兩根收發(fā)共用天線的俯仰角和方位角應該完全一致,否則,會出現同一小區(qū)兩根天線的覆蓋范圍不相同,也會產生掉話。對于兩根分集接收天線,其間的水平間距應大于3m,以保證良好的分集接收效果,提高收信靈敏度。
四、覆蓋原因導致的掉話
GSM網絡在不斷擴大,城市建設也在飛速發(fā)展,高大建筑物、建筑結構的復雜性及建筑材料的屏蔽性,使市區(qū)高大建筑物室內存在許多信號較弱的區(qū)域或 “盲區(qū)”。尤其是高樓的底層,更易產生掉話。對這種因覆蓋不足而導致的掉話,采用室內分布系統(tǒng)+信號源方式解決。另一種覆蓋較差的情況是缺少基站或基站布局不合理所致,如因工程建設速度問題不能及時增加基站。對于這種就要綜合考慮頻率規(guī)劃和其它方位的覆蓋情況,對天線的方位角、傾角、高度及最大發(fā)射功率進行調整。如果由于歷史原因造成基站布局不合理,首先考慮基站搬遷的難易程度,如難度較大、投資較高,可考慮在減少該基站覆蓋范圍的基礎上,在適當的位置重新建基站,盡量在吸收話務的同時降低干擾。還有一種覆蓋導致的掉話是越區(qū)覆蓋所致。對于越區(qū)覆蓋,我們可以通過DT測試,采用鎖定載頻的方法進行。對覆蓋范圍的調整,最好采用調整BSC無線參數的方法。最常用的2個參數是PWRRED(載波的最大發(fā)射功率)和RXLEVMIN(小區(qū)最小接入電平)。 PWRRED:0表示最大發(fā)射功率43dBm,每增加一擋表示載波的最大發(fā)射功率降低2dBm。RXLEVMIN:為避免移動臺在接收電平很低的情況下接入網絡,網絡規(guī)定了移動臺允許的最小接入電平,其值為:0~63,對應的電平值為-110dBm~47dBm。對PWRRED進行調整時,應注意室內信號的測試,調整幅度不能太大。我們在包頭本地網的優(yōu)化中,在進行整網基站功率調整時,對市區(qū)網絡進行了多次較大范圍的測試,但對有些因功率調整而影響室內信號的基站暫時未做調整。RXLEVMIN設置不能過高,設置過高會出現用戶手機信號很強,但有時卻不能正常使用的情況,做被叫會出現“用戶不在服務區(qū)”的通知音,做主叫有時不能正常通話。因此,參數設置沒有一個固定的模式,只能結合網絡的實際情況,在優(yōu)化中反復測試、調整,以實現最佳。
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五、系統(tǒng)原因引起的掉話
1.系統(tǒng)硬件故障或軟件不完善,程序或數據差錯等原因都會引起掉話。
2.Ab is接口或A接口失敗產生掉話。原因可能是BSC未收到來自BTS的測量報告或超過TA時限,切換過程的一些信令失敗,以及Abis接口或A接口的誤碼率影響等。
3.由于某種原因,當BSC計算出的時間提前量(TA)與實際所需要的TA不相符時,會造成時隙上的干擾。干擾嚴重時會引起掉話。
六、采用直放站引起的掉話
為減少投資,擴大覆蓋范圍,一些小基站普遍采用直放站放大信號。由于目前大量使用的直放站是900MHz寬帶放大器,而基站與直放站之間絕大多數又是射頻連接方式,再加之直放站的規(guī)劃與選址上也存在一些問題,所以使用直放站后導致掉話的現象是比較嚴重的。我們應盡量避免使用直放站。如果因環(huán)境或工程等方面的原因必須使用,也應該按照有關技術規(guī)范和標準正確選擇直放站址。使用直放機;同時還要做到合理安裝和使用,保證網絡的質量要求。下面介紹一典型的由于網內直放站干擾導致掉話的案例:
2004年10月28日通過話務統(tǒng)計分析,發(fā)現白狐溝基站3小區(qū)存在嚴重的上行干擾,用戶投訴電話的話音質量較差,且頻繁掉話。
我們對用戶投訴較為嚴重的地點進行定點撥打測試及干擾測試,發(fā)現白狐溝基站3小區(qū),在 下行電平及質量很好的情況下。不斷發(fā)生切換失敗。因MS Tx power一直是滿功率發(fā)射,所以可以斷定手機駐留在白狐溝基站3小區(qū)時,上行存在干擾問題。為了進一步定位問題,我們用TEK YBT 250干擾測試儀進行干擾測試與定位,發(fā)現干擾來自石拐河灘直放站。石拐河灘直放站的施主小區(qū)為20421(石拐_1),石拐河灘直放站將GSM上行頻段 890MHz~909MHz的底噪全部放大(見圖5),而該頻段正是移動GSM網絡的上行頻段,對附近的白狐溝基站3小區(qū)造成嚴重的上行干擾。

圖5
聯系直放站廠家修改相關參數后,掉話恢復正常。
以上是關于掉話的一些粗淺認識,在設備的日常維護工作中,應注重DT和CQT測試,對統(tǒng)計數據進行詳細的分析。只有對系統(tǒng)有詳細的了解,才能有針對性地提高網絡質量。
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