1. 前言
900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信系统(GSM)是一个集网络技术、数字程控交换技术、各种传输技术和无线技术等领域的综合性系统。从网络的物理结构分析,GSM系统一般可分为三个部分,即网络分系统(NSS)、基站分系统(BSS)和移动台(MS)。从信令结构分析,GSM系统中主要包含了MAP接口、A接口( MSC与BSC间的接口)、Abis接口(BSC与BTS间的接口)和Um接口(BTS与MS间的接口,通常也称作空中接口)。所有这些实体和接口中都有大量的配置参数和性能参数。其中的一些参数在设备的开发和生产过程中已经确定,但更多的参数是由网络运营部门根据网络的实际需求和实际运作情况来确定。而这些参数的设置和调整对整个GSM网的运作具有相当的影响。因此,GSM网络的优化在某种意义上是网络中各种参数的优化设置和调整的过程。
作为移动通信系统,GSM网络中与无线设备和接口有关的参数对网络的服务性能的影响最为敏感。GSM网络中的无线参数是指与无线设备和无线资源有关的参数。这些参数对网络中小区的覆盖、信令流量的分布、网络的业务性能等具有至关重要的影响,因此合理调整无线参数是GSM网络优化的重要组成部分。根据无线参数在网络中的服务对象,GSM无线参数一般可以分为二类,一类为工程参数,另一类为资源参数。工程参数是指与工程设计、安装和开通有关的参数,如天线增益、电缆损耗等,这些参数一般在网络设计中必须确定,在网络的运行过程中一般不易更改。资源参数是指与无线资源的配置、利用有关的参数,这类参数通常会在无线接口(Um)上传送,以保持基站与移动台之间的一致。资源参数的另一个重要特点是:大多数资源参数在网络运行过程中可以通过一定的人机界面进行动态调整。本文所涉及的无线参数主要是无线资源参数(若无特别说明,在本文中所描述的无线参数实际上是指无线资源参数)。
当营运者准备建设一个移动通信网络时,首先必须根据特定地区的地理环境、业务量预测和测试得到的无线信道的特性等参数进行系统的工程设计,包括网络拓扑设计,基站选址和频率规划等等。然而与固定系统相比,由于移动通信中用户终端是移动的,因此无论是业务量还是信令流量或其它一些网络特性参数,都具有较强的流动性、突发性和随机性。这些特性决定了移动通信系统设计与实际情况在话务模型、信令流量等方面一般存在较大的差异。所以,当网络运行以后,营运者需要对网络的各种结构、配置和参数进行调整,以使网络更合理地工作。这是整个网络优化工作中的重要部分。
无线参数优化调整是指对正在运行的系统,根据实际无线信道特性、话务量特性和信令流量承载情况,通过调整网络中局部或全局的无线参数来提高通信质量,改善网络平均的服务性能和提高设备的利用率的过程。实际上,无线参数调整的基本原则是充分利用已有的无线资源,通过业务量分担的方式使全网的业务量和信令流量尽可能均匀,以达到提高网络平均服务水平的目标。
1.1 无线参数调整的类型
根据无线参数调整需解决问题的性质可以将其分为两类。第一类是为了解决静态问题。即通过实测网络各个地区的平均话务量和信令流量,对系统设计中采用的话务模型进行修正,解决长期存在的普遍现象。另一类调整用于解决由于一些突发事件或随机事件造成在某个时间段中,局部地区发生的话务量过载、信道拥塞的现象。
对于第一类调整,营运者仅需定期地对网络的实际运行情况进行测量和总结,并在此基础上对网络全局或局部的参数和配置进行适当调整。而第二类调整则是网络操作员根据测量人员即时得到的数据,实时地调整部分无线参数。无论无线参数调整是哪种类型,对参数自身而言其意义是相同的。因此在本文的描述中从参数的意义着手,对参数的调整范围和调整结果对网络的影响进行了分析。文章中没有涉及调整的实时性问题。
1.2 无线参数调整的前提
网络操作员必须首先对各个无线参数的意义、调整方式和调整的结果有深刻的了解,对网络中出现问题所涉及的无线参数类型有相当的经验。这是作有效的无线参数调整的必要条件。另一方面,无线参数的调整将依赖于实际网络运行过程中的大量实测数据。一般地,这些参数可以由两种手段获得,一是在网络的操作维护中心(OMC)或无线段的操作维护中心(OMC-R)上获取的统计参数,如CCCH信道的承载情况、RACH信道的承载情况以及其它信道(包括有线和无线信道)的信令承载情况等等;另一些参数,如小区覆盖情况、移动台通信质量等等,需通过实际的测量和试验获得。因此营运者欲有效地调整无线参数必须对网络的各种特性进行长期的、经常性的测量。
1.3 无线参数调整的注意事项
在GSM系统中,大量的无线参数是基于小区或局部区域设置的,而区域间的参数通常有很强的相关性,因此在作参数调整时必须考虑到区域的参数调整对其它区域尤其是相邻区域的影响,否则参数的调整会发生很强的负面影响。
此外,当网络中局部区域出现问题时,首先需确定是否由于设备故障(包括连接问题)造成,只有在确定网络中的问题确实是由于业务原因引起时,才能进行无线参数的调整。本文中所建议的无线参数调整方式是基于无设备问题的前提下作出的。
1.4 本文的编排格式
本文旨在对NOKIA公司GSM系统设备中可设置的无线参数进行研究和分析,参数的依据为NOKIA公司的用户操作手册DX200《BSS Radio Network Parameter Dictionary》,该手册中的参数很多,但本文仅选择了其中与网络优化有关的无线参数进行了分析。
为阅读方便,本文依然按原文对参数的分类进行格式编排。分类方式如下:
BSC参数(第3章)
移动分配频率表(第4章)
BCCH分配频率表(第5章)
BTS参数(第6章)
相邻小区参数(第7章)
切换控制参数(第八章)
功率控制参数(第九章)
1.5 其它
本文研究的主要内容基于邮电部颁布的有关第二阶段900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网的有关体制和规范、欧洲电信标准化协会(ETSI)制定的全球移动通信系统(GSM)的有关规范(参见附录),以及NOKIA用户手册DX200《BSS Radio Network Parameter Dictionary》。
由于移动通信的特殊性和各地应用状况的不同,无线参数优化难有统一的标 准,因此本文提出的各种无线参数优化观点仅供各营运部门参考。
2. 本文的研究内容
GSM系统是由欧洲电信标准化协会(ETSI)研究确定的一种标准化系统。其中的大部分参数在GSM规范中都有严格的定义。但在每家生产厂商研制过程中,根据自身的经验都会增加许多优化网络的参数设置,或则将规范的参数作适当的修改以适应自身设备的协议。本文主要研究NOKIA公司研制的GSM系统设备中用户可设置的无线参数,对其定义、取值范围、设置方式及其对网络性能的影响进行分析和描述。
文章中描述的无线参数可以大致分为二类,一类是在无线接口(Um)上传输的参数,这类参数一般在GSM规范中都有严格的定义,以保证Um接口的标准性;另一类则是用于控制基站系统中的各种内部操作或算法,如:切换准则、切换门限等等,这类参数一般在GSM规范中都没有定义,但它们对系统的正常运转和合理工作有较大的影响。
本文中研究的无线参数一般局限于对网络的无线性能有较大影响的部分,因此本文不包含所有的无线参数。
3. BSC参数
3.1 BSC呼叫号
原名: BSC call number(BCN)。
与无线参数优化无关。
3.2 由于BTS机房后备电源引起的强制切换定时器
原名:BTS site battery backup forced HO timer(TIM)。
与无线参数优化无关。
3.3 DCS宏蜂窝门限
原名 :DCS macrocell threshold(DMAC)。
需更详细的参数说明。
3.4 DCS微蜂窝门限
原名:DCS microcell threshold(DMIC)。
需更详细的参数说明。
3.5 被叫用户特别早指配允许
原名:enabe answer to paging on FACCH(EPF)。
3.5.1 定义
每一次通话过程移动用户占用无线资源的过程有三种类型:
1) 晚指配:移动用户在申请信道时,网络首先指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。当主、被叫用户的信令过程都完成后,网络再指配业务信道(TCH)给移动用户。
2) 早指配:对于一次移动主叫过程,移动用户首先申请信道,网络指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。在主叫用户的信令过程完成后,网络即指配业务信道(TCH)给该移动用户。此方式仅对移动主叫用户有意义。
3) 特别早指配:移动用户在申请信道时,网络直接指配一个业务信道(TCH)给移动用户。所有的接续信令均采用与TCH信道共用物理资源的快速随路控制信道(FACCH)传送。接续完成后,移动站即用该TCH进行通话。
对于被叫用户,只存在晚指配和特别早指配二种方式。参数“被叫用户特别早指配允许(EPF)”用于控制基站控制器(BSC)中的有关无线资源管理部分,在处理被叫过程时是否采用特别早指配方式。
3.5.2 格式
EPF有二种状态,即:Y(是)和N(否)。Y表示被叫用户采用特别早指配方式;N则表示被叫用户采用晚指配方式。
3.5.3 传送
EPF仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.5.4 设置及影响
晚指配方式使系统具有较高的业务信道(TCH)资源利用率,但同时使独立专用信道(SDCCH)的负荷加重;反之,特别早指配方式可以降低SDCCH的负荷,但使TCH的利用率降低。
一般而言,对于试呼次数较高,通话平均时间较短的小区,应采用特别早指配方式。相反,对于试呼次数较少,平均通话时间较长的小区,应采用晚指配方式。在实际操作过程中,系统的TCH资源较宝贵,因此建议采用晚指配方式(设置EPF为N)。只有当系统中出现立即指配拒绝(原因为无可用无线资源)次数较高,而小区中TCH的平均占用率很低时,才使用特别早指配方式(设置EPF为Y)。此外, NOKIA设备对于移动主叫、移动被叫、呼叫重建及紧急呼叫过程的指配方式可以分别处理,因此在出现SDCCH的负荷很高而TCH的平均占用率很低的情况时,应对上述三种呼叫过程的指配方式进行逐步调整。即可以先对被叫过程采用特别早指配,在情况依然不佳时,再逐步开启主叫、呼叫重建和紧急呼叫的特别早分方式。
3.5.5 注意事项
此功能在NOKIA设备中为选项。
3.5.6 与第一分册参数对应关系
无。
3.6 呼叫重建过程中特别早指配允许
原名:enable call re-establishment on FACCH(ERF)。
3.6.1 定义
每一次通话过程移动用户占用无线资源的过程有三种类型:
1) 晚指配:移动用户在申请信道时,网络首先指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。当主、被叫用户的信令过程都完成后,网络再指配业务信道(TCH)给移动用户。
2) 早指配:对于一次移动主叫过程,移动用户首先申请信道,网络指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。在主叫用户的信令过程完成后,网络即指配业务信道(TCH)给该移动用户。此方式仅对移动主叫用户有意义。
3) 特别早指配:移动用户在申请信道时,网络直接指配一个业务信道(TCH)给移动用户。所有的接续信令均采用与TCH信道共用物理资源的快速随路控制信道(FACCH)传送。接续完成后,移动站即用该TCH进行通话。
参数“呼叫重建过程中特别早分允许(ERF)”用于控制基站控制器(BSC)中的有关无线资源管理部分,在处理呼叫重建过程时是否采用特别早指配方式。
3.6.2 格式
ERF有二种状态,即:Y(是)和N(否)。Y表示呼叫重建时采用特别早指配方式;N则表示呼叫重建时不采用特别早指配方式。
3.6.3 传送
ERF仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.6.4 设置及影响
晚指配方式使系统具有较高的业务信道(TCH)资源利用率,但同时使独立专用信道(SDCCH)的负荷加重;反之,特别早指配方式可以降低SDCCH的负荷,但使TCH的利用率降低。
一般而言,对于试呼次数较高,通话平均时间较短的小区,应采用特别早指配方式。相反,对于试呼次数较少,平均通话时间较长的小区,应采用晚指配方式。在实际操作过程中,系统的TCH资源较宝贵,因此建议采用晚指配方式(设置ERF为N)。只有当系统中出现立即指配拒绝(原因为无可用无线资源)次数较高,而小区中TCH的平均占用率很低时,才使用特别早指配方式(设置ERF为Y)。此外, NOKIA设备对于移动主叫、移动被叫、呼叫重建及紧急呼叫过程的指配方式可以分别处理,因此在出现SDCCH的负荷很高而TCH的平均占用率很低的情况时,应对上述三种呼叫过程的指配方式进行逐步调整。即可以先对被叫过程采用特别早指配,在情况依然不佳时,再逐步开启主叫、呼叫重建和紧急呼叫的特别早分方式。
3.6.5 注意事项
· ERF设置仅在允许呼叫重建的小区中有效。
· 此功能在NOKIA设备中为选项。
3.6.6 与第一分册参数对应关系
无。
3.7 紧急呼叫过程中特别早指配允许
原名:enable emergency call on FACCH(EEF)。
3.7.1 定义
每一次通话过程移动用户占用无线资源的过程有三种类型:
1) 晚指配:移动用户在申请信道时,网络首先指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。当主、被叫用户的信令过程都完成后,网络再指配业务信道(TCH)给移动用户。
2) 早指配:对于一次移动主叫过程,移动用户首先申请信道,网络指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。在主叫用户的信令过程完成后,网络即指配业务信道(TCH)给该移动用户。此方式仅对移动主叫用户有意义。
3) 特别早指配:移动用户在申请信道时,网络直接指配一个业务信道(TCH)给移动用户。所有的接续信令均采用与TCH信道共用物理资源的快速随路控制信道(FACCH)传送。接续完成后,移动站即用该TCH进行通话。
参数“紧急呼叫过程中特别早分允许(EEF)”用于控制基站控制器(BSC)中的有关无线资源管理部分,在处理紧急呼叫过程时是否采用特别早指配方式。
3.7.2 格式
EEF有二种状态,即:Y(是)和N(否)。Y表示紧急呼叫时采用特别早指配方式;N则表示紧急呼叫时不采用特别早指配方式。
3.7.3 传送
EEF仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.7.4 设置及影响
晚指配方式使系统具有较高的业务信道(TCH)资源利用率,但同时使独立专用信道(SDCCH)的负荷加重;反之,特别早指配方式可以降低SDCCH的负荷,但使TCH的利用率降低。
一般而言,对于试呼次数较高,通话平均时间较短的小区,应采用特别早指配方式。相反,对于试呼次数较少,平均通话时间较长的小区,应采用晚指配方式。在实际操作过程中,系统的TCH资源较宝贵,因此建议采用晚指配方式(设置EEF为N)。只有当系统中出现立即指配拒绝(原因为无可用无线资源)次数较高,而小区中TCH的平均占用率很低时,才使用特别早指配方式(设置EEF为Y)。此外, NOKIA设备对于移动主叫、移动被叫、呼叫重建及紧急呼叫过程的指配方式可以分别处理,因此在出现SDCCH的负荷很高而TCH的平均占用率很低的情况时,应对上述三种呼叫过程的指配方式进行逐步调整。即可以先对被叫过程采用特别早指配,在情况依然不佳时,再逐步开启主叫、呼叫重建和紧急呼叫的特别早分方式。
3.7.5 注意事项
· EEF仅在允许紧急呼叫的小区中有效。
· 此功能在NOKIA设备中为选项。
3.7.6 与第一分册参数对应关系
无。
3.8 主叫用户特别早指配允许
原名:enabe ordinary call on FACCH(EOF)。
3.8.1 定义
每一次通话过程移动用户占用无线资源的过程有三种类型:
1) 晚指配:移动用户在申请信道时,网络首先指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。当主、被叫用户的信令过程都完成后,网络再指配业务信道(TCH)给移动用户。
2) 早指配:对于一次移动主叫过程,移动用户首先申请信道,网络指配一个独立专用控制信道(SDCCH)给该用户。在主叫用户的信令过程完成后,网络即指配业务信道(TCH)给该移动用户。此方式仅对移动主叫用户有意义。
3) 特别早指配:移动用户在申请信道时,网络直接指配一个业务信道(TCH)给移动用户。所有的接续信令均采用与TCH信道共用物理资源的快速随路控制信道(FACCH)传送。接续完成后,移动站即用该TCH进行通话。
参数“主叫用户特别早指配允许(EOF)”用于控制基站控制器(BSC)中的有关无线资源管理部分,在处理主叫过程时是否采用特别早指配方式。
3.8.2 格式
EOF有二种状态,即:Y(是)和N(否)。Y表示主叫用户采用特别早指配方式;N则表示主叫用户不采用特别早指配方式。
3.8.3 传送
EOF仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.8.4 设置及影响
晚指配方式使系统具有较高的业务信道(TCH)资源利用率,但同时使独立专用信道(SDCCH)的负荷加重;反之,特别早指配方式可以降低SDCCH的负荷,但使TCH的利用率降低。
一般而言,对于试呼次数较高,通话平均时间较短的小区,应采用特别早指配方式。相反,对于试呼次数较少,平均通话时间较长的小区,应采用晚指配方式。在实际操作过程中,系统的TCH资源较宝贵,因此建议采用晚指配方式(设置EOF为N)。只有当系统中出现立即指配拒绝(原因为无可用无线资源)次数较高,而小区中TCH的平均占用率很低时,才使用特别早指配方式(设置EOF为Y)。此外, NOKIA设备对于移动主叫、移动被叫、呼叫重建及紧急呼叫过程的指配方式可以分别处理,因此在出现SDCCH的负荷很高而TCH的平均占用率很低的情况时,应对上述三种呼叫过程的指配方式进行逐步调整。即可以先对被叫过程采用特别早指配,在情况依然不佳时,再逐步开启主叫、呼叫重建和紧急呼叫的特别早分方式。
3.8.5 注意事项
此功能在NOKIA设备中为选项。
3.8.6 与第一分册参数对应关系
无。
3.9 GSM宏蜂窝门限
原名:GSM macrocell threshold(GMAC)。
需更详细的参数说明。
3.10 GSM微蜂窝门限
原名:GSM microcell threshold(GMIC)。
需更详细的参数说明。
3.11 由于下行干扰引起切换的优先顺序
原名:HO preference order interference DL(HDL)。
3.11.1 定义
移动站在通话过程中不断地向网络发送下行测量报告,报告的内容包括服务小区的接收电平和接收质量、服务小区的基站识别码、邻小区的接收电平、邻小区的基站识别码等等。一般情况下,服务区的接收质量与其接收电平成正比,但当下行信道有外部干扰时会出现接收电平很高而接收质量却很差的情况,这种情况同样会导致系统启动切换过程。由于下行干扰引起切换时,系统可以有二种选择,一种是启动小区内部切换;另一种则启动小区间切换。参数“由于下行干扰引起切换的优先顺序,HDL”确定了系统在处理这一原因的切换时上述二种过程的优先顺序。
3.11.2 格式
HDL有二种状态,即:INTER(小区间)和INTRA(小区内)。INTER表示由于下行干扰引起切换时以小区间切换为优先选择过程;INTRA则表示由于下行干扰引起切换时以小区内切换为优先选择过程。
3.11.3 传送
HDL仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.11.4 设置及影响
由于下行干扰引起切换时,移动站接收的下行信号电平还较高,它说明移动站实际的物理位置接近当前的服务小区,因此更适宜于小区内部切换。并且由于小区内部切换时的信令过程比小区间切换简单得多,一般建议由于下行干扰引起切换时,以小区内切换为优先考虑的切换过程,即设置HDL为INTRA。这样设置的缺点在于:若小区内的某个频点存在外部干扰时,小区内切换后可能依然存在下行干扰,从而导致连续切换,甚至可能出现连接失败。而小区间切换则一般没有这一问题,但由于移动站接收当前服务区的电平比邻区的大很多,若启动小区间切换,移动站在切换后接入新小区,而其测量到原服务区(切换后原服务区变为邻区)的电平较大,因此同样有可能会发生由于功率预算原因引起的切换,使移动站回到原小区。如果对此没有有效的措施,则小区间切换可能导致乒乓切换。
如果BSC覆盖区内为完全的双层(或多层)网络,则可以考虑设置HDL为 INTER。
3.11.5 注意事项
参数HDL对整个BSC有效,因此不可以根据BSC控制下的个别小区的情况进行调整。
3.11.6 与第一分册参数对应关系
无。
3.12 由于上行干扰引起切换的优先顺序
原名: HO preference order interference UL(HUL)。
3.12.1 定义
移动站在连接模式下,基站需不断测量移动站的上行电平和上行通话质量。一般情况下,上行接收质量与上行接收电平成正比,但当上行信道有外部干扰时会出现上行接收电平很高而接收质量却很差的情况,这种情况同样会导致系统启动切换过程。因上行干扰引起切换时,系统可以有二种选择,一种是启动小区内部切换;另一种则启动小区间切换。参数“由于上行干扰引起切换的优先顺序,HUL”确定了系统在处理这一原因的切换时上述二种过程的优先顺序。
3.12.2 格式
HUL有二种状态,即:INTER(小区间)和INTRA(小区内)。INTER表示由于上行干扰引起切换时以小区间切换为优先选择过程;INTRA则表示由于上行干扰引起切换时以小区内切换为优先选择过程。
3.12.3 传送
HUL仅用于控制BSC内部的行为,它只在系统的OM信道上传送,不出现在无线接口(Um)。
3.12.4 设置及影响
由于上行干扰引起切换时,移动站接收的上行信号电平还较高,它说明移动站实际的物理位置接近当前的服务小区,因此更适宜于小区内部切换。并且由于小区内部切换时的信令过程比小区间切换简单得多,一般建议由于上行干扰引起切换时,以小区内切换为优先考虑的切换过程,即设置HUL为INTRA。这样设置的缺点在于:若小区内的某个上行频点存在外部干扰时,小区内切换后可能依然存在上行干扰,从而导致连续切换,甚至可能出现连接失败。而小区间切换则一般没有这一问题,但由于移动站接收当前服务区的电平比邻区的大很多,若启动小区间切换,移动站在切换后接入新小区,而其测量到原服务区(切换后原服务区变为邻区)的电平较大,因此同样有可能会发生由于功率预算原因引起的切换,使移动站回到原小区。如果对此没有有效的措施,则小区间切换可能导致乒乓切换。
如果BSC覆盖区内为完全的双层(或多层)网络,则可以考虑设置HUL为 INTER,即优先选择小区间切换。
3.12.5 注意事项
参数HUL对整个BSC有效,因此不可以根据BSC控制下的个别小区的情况进行调整。
3.12.6 与第一分册参数对应关系
无。