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改善GSM網(wǎng)絡(luò)擁塞、提高話務(wù)量的有效方法
1、引言
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的就是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下,通過不斷地對系統(tǒng)進行調(diào)整從而改善網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量,提高網(wǎng)絡(luò)話務(wù)量以取得更好的社會效益和經(jīng)濟效益,也就是說在給定的投資下得到最大的回報。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)該是移動運營商的重中之重,因為它直接面對的是用戶和市場。網(wǎng)優(yōu)技術(shù)人員更應(yīng)該積極。主動地開展工作,爭取對每一個無線參數(shù)都進行仔細研究,弄清楚它的效果和副作用,同時根據(jù)實際情況仔細調(diào)節(jié)天線高度。天線方向和俯仰角。合理采用這些手段可以在較大程度上改善網(wǎng)絡(luò)性能,解決網(wǎng)絡(luò)存在的擁塞、覆蓋和干擾等問題。
在網(wǎng)絡(luò)實際運行過程中,話務(wù)量的大小直接關(guān)系到移動公司的經(jīng)濟效益,但是話務(wù)量的大小主要是和本地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展程度密切相關(guān),對于內(nèi)地欠發(fā)達城市想在短期內(nèi)大幅增加話務(wù)收入是不現(xiàn)實的。然而,采用一些手段努力降低網(wǎng)絡(luò)擁塞可以將由于擁塞而失去的話務(wù)量重新吸收回來,達到增加話務(wù)收入的目的。更重要的是擁塞減少會提高用戶對網(wǎng)絡(luò)的信心。
——本文仔細分析了對解決網(wǎng)絡(luò)擁塞有很大效果的部分無線參數(shù),然后討論了調(diào)節(jié)天線高度。方向和俯仰角對網(wǎng)絡(luò)話務(wù)均衡的作用,最后討論了建設(shè)微蜂窩和直放站的一些體會。文中還有在實際優(yōu)化重慶GSM網(wǎng)絡(luò)中的一些經(jīng)驗供參考,需要注意的是文中所討論的無線參數(shù)都是針對ERICSSON設(shè)備而言。
——2、無線參數(shù)的作用
——移動通信設(shè)備投入運行時,無線參數(shù)都設(shè)為缺省值。網(wǎng)優(yōu)技術(shù)人員應(yīng)該對每一個無線參數(shù)進行仔細地試驗分析,弄清楚修改這些參數(shù)將帶來的效果。以下將討論一些和解決擁塞有關(guān)的無線參數(shù)。
——2.1 發(fā)射功率
——通常在郊區(qū)我們可以通過增加發(fā)射功率的辦法來擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍,但是在話務(wù)繁忙的主城區(qū)以內(nèi),降低擁塞小區(qū)的發(fā)射功率是一種減小小區(qū)覆蓋范圍從而減少話務(wù)擁塞的有效手段。
——Pr=aptr-4,S=πr2——(1)
——(1)式中,pt是某個小區(qū)控制信道發(fā)射功率,Pr是該小區(qū)內(nèi)的手機接收功率,S和r分別表示該小區(qū)的覆蓋面積和半徑(假設(shè)該小區(qū)覆蓋一圓形區(qū)域),a是一個常數(shù)。在這里采用了一個通用的傳播準則即900MHz無線電波傳播的路徑損耗正比于距離的4次方。如果發(fā)射功率pt,降低3dB,也就是發(fā)射功率的實際電平值(單位瓦)減小到原來的一半,這時調(diào)整后的小區(qū)覆蓋半徑從(1)式推導(dǎo)可知為(0.5)1/4r=0.84r,也就是說發(fā)射功率降低3dB后小區(qū)覆蓋半徑減小約16%。
——上面只是在理想條件下的理論推導(dǎo),但是它可以給我們一個清晰的理性認識。由于降低發(fā)射功率并沒有影響路徑損耗,因此接收功率可以認為和發(fā)射功率有一一對應(yīng)的關(guān)系,即發(fā)射功率降低3個dB,手機接收信號也將降低3dB。筆者的經(jīng)驗是降低發(fā)射功率可以很有效地減小小區(qū)話務(wù)量,降低網(wǎng)絡(luò)擁塞,但缺點是可能會在室外產(chǎn)生一些盲區(qū),另外也將使室內(nèi)接收場強降低,影響其通話效果。
——2.2 最小接入電平accmin
——同樣,根據(jù)(1)式,為了降低擁塞可采用提高accmin的手段,也就是說在發(fā)射功率pt不變,將可以接入網(wǎng)絡(luò)的接收電平pr提高,例如提高到原來的4倍(即accmin提高6個dB),這樣通過計算,小區(qū)新的有效覆蓋面積將是原覆蓋面積的一半。
——采用提高accmin的方法來減少有效覆蓋面積,降低話務(wù)量是非常有效的。但是提高accmin的同時將會使以前處于該小區(qū)覆蓋邊緣的用戶不能夠接入網(wǎng)絡(luò)從而產(chǎn)生新的盲區(qū)。曾經(jīng)有用戶投訴“手機有信號但不能正常撥打”就是這個原因。
——2.3 小區(qū)優(yōu)先級參數(shù)Level和Levthr
——網(wǎng)絡(luò)分層覆蓋中的小區(qū)優(yōu)先級參數(shù)Level和從低優(yōu)先級小區(qū)改變到高優(yōu)先級小區(qū)的接收場強閾值bevthr這兩個參數(shù)對話務(wù)均衡來說也是很有用的。一般都將微蜂窩的Level設(shè)為1即具有最高的優(yōu)先級,而將宏蜂窩的優(yōu)先級定為2即具有正常的優(yōu)先級,Level為3的小區(qū)定義為傘狀小區(qū)具有最低的優(yōu)先級。實際應(yīng)用中一般沒有定義傘狀小區(qū)。
——三種優(yōu)先級小區(qū)的定義并非絕對的,網(wǎng)優(yōu)技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行相應(yīng)地改變,能夠得到意想不到的效果。例如重慶市主城區(qū)的一號橋基站是一個宏蜂窩,Level為2,由于其處于一個地勢相對低洼的地區(qū),活務(wù)量很小,然而周圍的基站由于地勢高話務(wù)卻非常繁忙。我們根據(jù)該站的實際特點將其優(yōu)先級Level改為1以作為周圍高站的下層覆蓋基站,取得了良好的效果:在提高該站話務(wù)量的同時又降低了周圍基站的擁塞。表1是該基站調(diào)整前后的話務(wù)量對比。
小區(qū)
|
改變前每線話務(wù)量
Ed(忙時)
|
改變后每線話務(wù)量
Erl(忙時)
|
A小區(qū)
|
0.15
|
0.43
|
B小區(qū)
|
0.16
|
0.42
|
C小區(qū)
|
0.14
|
0.25
| 表1 一號橋基站調(diào)整前后的話務(wù)量比較
——很明顯,該基站話務(wù)有很大的增加。另外一個例子,陳家坪基站的Level為2,其C小區(qū)由于覆蓋成渝高速公路重慶長途汽車站,因此話務(wù)特別繁表1一號橋基站調(diào)整前后的話務(wù)量比較忙,同時C小區(qū)方向正對的喻洲交易城基站也非常繁忙,而其已C小區(qū)話務(wù)相對較小,在忙時用戶因不能呼叫意見很大。我們根據(jù)具體情況將C小區(qū)的Level改為3后,C小區(qū)擁塞消失,而其B、C小區(qū)話務(wù)量有很大的提高。渝洲交易城的擁塞也有比較明顯的降低。經(jīng)過實測發(fā)現(xiàn),Level改為3后,由于原來該小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的手機首先選擇高優(yōu)先級的小區(qū)(即使該小區(qū)信號較低),因此會在某種程度上造成話音質(zhì)量的下降。Level的改動應(yīng)該根據(jù)實際情況慎重的考慮后進行,同時不應(yīng)該大范圍的改變。另外一個參數(shù)Levthr的含義是手機如果從低優(yōu)先級的小區(qū)改變到高優(yōu)先級的小區(qū),那么手機的接收場強必須高于目標小區(qū)的門限值。對不同優(yōu)先級小區(qū)的Levthr進行仔細的調(diào)節(jié)對解決擁塞也會有一定的效果。
——2.4 小區(qū)切換的信號強度偏置參數(shù)Koffset
——小區(qū)間切換的信號強度偏置參數(shù)Koffset是網(wǎng)優(yōu)技術(shù)人員進行話務(wù)調(diào)節(jié)主要的且非常有效的手段。Koffset有正偏置KoffsetP和負偏置KofiketN兩個參數(shù)。如果定義兩個相鄰小區(qū)A→B間有正偏置KoffsetP=3,而B→A有負偏置KoffetN=3,這就意味著手機從A小區(qū)切換到B小區(qū)需要手機接收的B小區(qū)的信號強度高于手機接收的A小區(qū)的信號強度3dB,而手機從B小區(qū)切換到A小區(qū),只要手機接收的A小區(qū)的信號強度大于手機接收的B小區(qū)的信號強度-3dB就可以。也就是說,A小區(qū)中的手機更難于切換到B小區(qū),而B小區(qū)中的手機易于切換到A小區(qū),這樣就能夠很有效地進行話務(wù)均衡。表2是幾個實際調(diào)整結(jié)果。
——調(diào)節(jié)時,Koffset改變的大小很重要,如果Koffset改變幅度過小,并不能得到應(yīng)有的話務(wù)均衡效果;而當Koffset實際改變幅度過大時,可能產(chǎn)生手機振鈴后用戶接話時掉話,這是我們曾經(jīng)遇到過的情況,具體原因還有待于仔細分析。我們的經(jīng)驗值是Koffset設(shè)為3~6之間比較恰當。
小區(qū)
|
調(diào)節(jié)前每線
話務(wù)Ed
|
調(diào)節(jié)后每線
話務(wù)Ed
|
調(diào)節(jié)方法*
| 建材市場A
|
0.81
|
0.60
|
| 建材市場B
|
0.54
|
0.51
|
| 建材市場C
|
0.17
|
0.60
| C→A,Koffsetp=5,
C→B,Koffsetp=3,
A→C,Koffsetp=5,
B→C,Koffsetp=3,
| 打銅街A(a)
|
0.90
|
0.70
|
| 解放東路A(b)
|
0.10
|
0.22
|
| 解放東路B(c)
|
0.18
|
0.44
| a→b,Koffsetn=3,
a→c,Koffsetn=3,
b→a,Koffsetn=3,
c→a,Koffsetn=3,
| 表2 話務(wù)均衡調(diào)節(jié)前后的話務(wù)比較
*注:調(diào)節(jié)前,各小區(qū)的Koffsetp和Koffsetn都為0
——3、基站天線的作用
——基站天線的高度、俯仰角和方向的實際設(shè)置對網(wǎng)絡(luò)的運行狀況有很大的影響。天線的實際高度和周圍的建筑物分布將直接影響到小區(qū)覆蓋區(qū)的面積以及實際形狀。加大天線的俯角能夠有效地控制網(wǎng)絡(luò)干擾。根據(jù)相臨小區(qū)話務(wù)分布的實際情況,調(diào)節(jié)天線方向可以很有效地進行話務(wù)均衡。
——3.1無線高度的作用
——對重慶這類嚴重“丘陵”地形的城市,采用平坦地形的天線高度增益公式來進行分析明顯是很不準確的。如圖1,h為一高站小區(qū)天線實際高度,h1為用戶手機實際所在地的地形斜率線到該天線垂直線相交點的高度,h-h1就是天線的有效高度,而h3為將該高站天線下降的實際高度,調(diào)整后實際有效高度為h2。采用有效高度來進行計算,那么調(diào)整前與調(diào)整后的天線高度增益改變分別為:
——如果實際中,h1=200m、h2=50m、h3=50m,也就是說將天線下降50米后,從(2)式可計算出信號將衰耗6dB。在以上的推導(dǎo)中雖然沒有考慮建筑物阻擋的影響,但仍有一定的參考價值。目前國內(nèi)的GSM網(wǎng)絡(luò)基本都經(jīng)過了多次擴容,在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期由于基站較少,為了滿足覆蓋的要求,站址都選擇在高樓或高山上。經(jīng)過多次擴容后城區(qū)內(nèi)基站密集,此時高站將會引起很大的干擾,因而此時將高站降下來是我們的當務(wù)之急。下降高站將減少手機接收信號,至于會將覆蓋半徑減少則可以由(1)和(2)式進行推導(dǎo)得到。
——3.2 天線俯仰角的作用
——為了減少干擾和降低話務(wù)量,加大小區(qū)天線俯角是一個有效的手段。但是問題在于如何調(diào)整天線俯角以及起到怎樣作用?根據(jù)一些資料和實際分析。測試,我們發(fā)現(xiàn):和天線不下傾相比較,在水平方向上如果天線下傾1°時,信號衰減3.5dB,如果天線下傾10°時,信號衰減4dB,即水平方向衰減并不顯著。但是在小區(qū)的實際覆蓋地面,天線下傾10°時接收信號將有約8~12dB的增加。這意味著天線俯角加大時,對小區(qū)的覆蓋范圍影響較小,但是對小區(qū)的覆蓋區(qū)域也就是該小區(qū)信號占優(yōu)勢的區(qū)域內(nèi)載干比將有很大的改善。另外,天線下傾不能太大,否則將會引起天線水平方向圖的分裂,這種情況在許多文獻中進行了詳細的討論,本文不再贅述。
——3.3 無線方向改變的作用
——網(wǎng)絡(luò)實際運行時,有必要根據(jù)基站實際周邊環(huán)境以及一些新的新件,如新修商場、寫字樓等來微調(diào)小區(qū)天線方向,這對進行小區(qū)話務(wù)均衡和減少擁塞有一定的作用。表3是根據(jù)實際情況對市內(nèi)一個基站調(diào)整天線方向后的話務(wù)分布對比。
小區(qū)
|
改變方向前話務(wù)量
(Erl/天)
|
改變方向后話務(wù)量
(Erl/天)
|
雙碑A小區(qū)
|
26.0
|
22.0
|
雙碑B小區(qū)
|
7.7
|
20.7
|
雙碑C小區(qū)
|
7.7
|
8
| 表3 調(diào)整天線方向后的話務(wù)分布對比
——可見,天線方向的改變能夠有效地進行話務(wù)均衡。但是改變天線方向后需要相應(yīng)調(diào)整相鄰小區(qū)關(guān)系和小區(qū)頻率。
——44、微蜂窩、直放站的補點
——建微蜂窩的優(yōu)點是通過增加TRX能夠有效地增加熱點地區(qū)話務(wù)量的同時便于統(tǒng)一規(guī)劃,但缺點是需要調(diào)傳輸,時間長,同時價格較為昂貴。建直放站的優(yōu)點是簡便。快捷,但需要進行很好的管理,防止對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾,同時直放站的信號源也需要進行很好的選擇。我們的經(jīng)驗是在市區(qū)內(nèi)最好不采用建直放站補點的辦法,如果在一些商場、酒店和地下車庫確有必要建直放站,那么需要網(wǎng)優(yōu)技術(shù)人員嚴格監(jiān)控防止其信號泄露出來干擾其它基站。另外直放站的信號源不能采用擁塞很高的小區(qū),否則用戶并不能進行有效地呼叫。如果周圍基都較忙,那么建設(shè)微蜂窩是一個很有效的方法。
——55、總結(jié)
——本文中討論的幾種方法不僅可以有效地用來解決網(wǎng)絡(luò)擁塞。提高話務(wù)量,而且對于控制覆蓋以及解決干擾問題也有很積極的意義。但是為了更好地提高網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量,還需要網(wǎng)優(yōu)人員更加積極主動地進行工作并進行不斷地總結(jié)。
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