PHS網(wǎng)絡掉話問題解析

摘　要　隨著移動市場激烈競爭和3G（第三代移動通信系統(tǒng)）即將正式投入市場運營，電信面臨著PHS網(wǎng)絡的完善和后期PHS網(wǎng)絡維護，如何管理和維護好各個網(wǎng)絡是一個比較重要的課題。本文就如何提高PHS網(wǎng)絡的一個重要指標——掉話率進行了論述，著重從PHS網(wǎng)絡的覆蓋、同步、干擾、切換等方面來分析掉話的原因及解決辦法。

關(guān)鍵詞　PHS　掉話率　PHS同步　切換

1　引言

PHS系統(tǒng)是Personal Handy Phone System的縮寫。在國外，例如日本在1995年開始建這種網(wǎng)，目前日本的PHS網(wǎng)絡比較完善，現(xiàn)在日本的一些學者開始研究基于PHS網(wǎng)絡的無線視頻通信和其他數(shù)據(jù)業(yè)務。在我國由于PHS網(wǎng)絡起步比較遲，網(wǎng)絡不夠完善，一些數(shù)據(jù)業(yè)務沒有完全開展。因此，提升網(wǎng)絡質(zhì)量是很重要的，它為以后開展無線視頻通信和其他數(shù)據(jù)業(yè)務提供可靠的平臺。其中，掉話問題是衡量PHS網(wǎng)絡質(zhì)量的一個重要指標，本文就掉話的原因進行深入的分析，并在此基礎(chǔ)提出解決辦法。

掉話率是PHS系統(tǒng)的一個主要指標，不同的廠家有不同的定義，例如UT斯達康公司（UTStarcom）定義掉話率為：切回掉話次數(shù)/通話次數(shù)；而中興通訊有限公司（ZTE）定義掉話率為：切回掉話次數(shù)/TCH建立次數(shù)（接通次數(shù)）。一般地，都要求掉話率波動范圍在2％為限。就PHS網(wǎng)絡而言，根據(jù)STD-28協(xié)議規(guī)范，手機（PS，Personal Station）在執(zhí)行切換時，如果PS發(fā)起，那么PS先向基站發(fā)送信道轉(zhuǎn)換請求消息，在基站響應信道轉(zhuǎn)換指示后，基站在源業(yè)務信道（TCH）上開始發(fā)送同步脈沖，以保留源TCH信道以備PS切換。如果PS切換成功，目標基站將通過上層網(wǎng)絡設備向源基站發(fā)送已拆線消息，源基站釋放源信道；如果源基站在12s時間內(nèi)未收到系統(tǒng)的表示切換成功的拆線消息，源基站定義為本次從該基站切換出去的呼叫失敗，也即掉話。

由于無線環(huán)境的復雜性、設備出現(xiàn)故障等因素，都會對掉話產(chǎn)生一定影響。下面就覆蓋、同步、切換等問題所引起的掉話進行重點論述。

2　覆蓋問題引起的掉話

PS具有移動性，無線環(huán)境的復雜性以及未來的需求所應達到的目標，即為家庭、辦公場所和公共場所提供接入服務。要滿足這些條件，首先需要考慮覆蓋問題。覆蓋問題主要有兩種情況：欠覆蓋問題和過覆蓋問題。

2.1　欠覆蓋問題引起的掉話

在網(wǎng)絡建設初期，由于對無線環(huán)境的了解不夠和資金投入的有限，有些地區(qū)存在欠覆蓋問題，主要有三種情況：盲區(qū)、信號弱、覆蓋層數(shù)不足。（1）盲區(qū)。這是一種典型的情況，如果通話用戶從有信號區(qū)域進入無信號區(qū)域，由于此時沒有信道則必然引起掉話。（2）信號弱。有些區(qū)域雖然有信號，但收到的信號比較弱，例如如果重呼類型切換處理電平低于25dB時，PS就無法接入了。另外，還有對于那些處在多個基站重疊覆蓋的邊緣，PS收到多個基站的弱信號，如果該地區(qū)話務密集，會出現(xiàn)頻繁的重新呼叫切換，一旦當周圍的基站信號都滿足不了切換門限電平或誤碼率要求時，容易出現(xiàn)掉話。（3）覆蓋層數(shù)不足。某些區(qū)域不是盲區(qū)，且有較強的信號，但是覆蓋層數(shù)不夠，也就是話務量過高所導致的掉話問題。

對于如上的欠覆蓋問題，可以通過增加基站數(shù)量來加強覆蓋、或通過調(diào)整天線參數(shù)（高度、增益、位置等）來增加基站的覆蓋范圍。

此外，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市建設迅速，高樓、隧道越來越多，如何解決這些區(qū)域的信號覆蓋問題也是降低掉話率的一個重要環(huán)節(jié)。由于PHS系統(tǒng)本身的傳播特性和國家無線電委員會對PHS使用頻率的規(guī)定，這些因素就決定了室內(nèi)、隧道內(nèi)的PHS網(wǎng)絡覆蓋需要有自己的組網(wǎng)方式。目前，在解決室內(nèi)信號覆蓋問題上，成熟的做法有：基站架設在室外，通過信號的穿透性對室內(nèi)進行覆蓋；利用小基站對室內(nèi)盲區(qū)進行覆蓋；設計室內(nèi)分布系統(tǒng)。近年來，由于3G（第三代移動通信系統(tǒng)）的來臨，很多運營商要求采用室內(nèi)共用覆蓋系統(tǒng)，因為采用這種系統(tǒng)有望通過幾種系統(tǒng)的共用來降低綜合布線成本。并且從發(fā)展的角度考慮，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)還可以為將來新的系統(tǒng)所用。對隧道內(nèi)PHS信號的覆蓋，較成熟做法是：利用小基站對隧道內(nèi)盲區(qū)進行覆蓋；使用智能直放站；使用室外分布系統(tǒng)。

2.2　過覆蓋問題引起的掉話

過覆蓋是指網(wǎng)絡中存在過度的覆蓋重疊，覆蓋層數(shù)過多，從而引起的控制信道（CCH）干擾、業(yè)務信道（TCH）干擾導致的掉話。當這種干擾嚴重存在時，終端為了規(guī)避干擾，會出現(xiàn)頻繁的TCH切換，一旦PS找不到滿意的信道時，就會出現(xiàn)掉話。

對于過覆蓋問題的判斷，可以使用一些設備如北京星河亮點公司的一套測試儀PHS 35L/C，由測試生成的基站重疊覆蓋圖來進行分析。在話務數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面，也可以結(jié)合邏輯控制信道（LCH）來建立再請求發(fā)生率、TCH切換率等指標來綜合分析。解決過覆蓋問題常用的方法是合理規(guī)劃基站分布，合理使用不同型號基站，合理調(diào)整天線參數(shù)，避免在局部區(qū)域多個基站重疊覆蓋和覆蓋層數(shù)過多所引起的內(nèi)部干擾。

3　網(wǎng)絡同步問題引起的掉話

PHS屬于第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)，其接入方式采用了時分多址/時分雙工（TDMA/TDD）的方式。同步方式主要有系統(tǒng)時鐘同步和空中幀同步。系統(tǒng)時鐘同步是指所有設備的內(nèi)部運行時鐘的同步（比特定時），主要是RP（Radio Port）/RPC（Radio Port Controller）、CS（Cell Station）/CSC（CS Controller）、GW（網(wǎng)關(guān)）、數(shù)據(jù)網(wǎng)等之間的同步問題，由于他們擁有同一個同步源，所以他們是嚴格同步的。而空中幀同步是指基站之間通信的幀信號的同步（幀定時），主要是不同的RPC設備之間、RPC和Master CS設備之間的同步問題，可以通過GPS同步發(fā)生器（GSG， GPS Synchronization Generator ）來校正她們的幀起始相位，以達到幀同步的目的。

如果基站間不同步，主要會帶來兩類干擾。一類是不同基站下行鏈路之間的干擾。在非同步PHS網(wǎng)絡內(nèi)由于不同基站之間沒有同步，因此在一個基站625的下行邏輯控制信道發(fā)射期間內(nèi)，有可能會有其他基站開始自己的下行邏輯控制信道發(fā)射，這樣就形成時隙錯位。

另一類是基站下行鏈路與其他基站下終端的上行信號發(fā)生干擾。在非同步PHS網(wǎng)絡，當干擾基站所發(fā)出的邏輯控制信道在時間上正好與被干擾基站的接收時隙有重疊時，終端發(fā)送給被干擾基站的信號就會受到干擾，使得信噪比降低，造成被干擾基站很難接收到終端發(fā)來的上行信號。因此，為了讓被干擾基站可以接收到終端發(fā)來的信號，終端發(fā)送給被干擾基站的信號即有用信號必須比干擾信號強15dB以上，才能保證上行信號的正常接收。如果時隙不同步，很容易導致上下行鏈路受到干擾，C/I惡化。如果基站間失去幀同步后，容易引發(fā)以下問題：手機有信號，但主叫或被叫困難；基站控制信道丟失；切換時間長甚至造成斷話；呼出電平升高。

判斷基站間是否同步可以用測試儀PHS35L/C來測試，按STD-28規(guī)范要求，基站控制時隙間距為：（5M ± 0.625K+ N）ms，其中M為整數(shù)，K= 0，1，2，3，且N < 31.2μs。該公式的含義是：假設t1=31.625ms是基站1的控制時隙，t2=20ms是基站2的控制時隙，則Δ＝t1-t2=11.625ms。由公式可知：當M=2和K=1時，N=1ms＝1000     大于31.2    ，也就是說基站1和基站2不同步。

圖1是用北京星河亮點公司的測試儀進行同步測試的結(jié)果，在圖中出現(xiàn)在夾角625內(nèi)的基站相互同步，在夾角625外的基站都不同步。

解決同步問題，一是從系統(tǒng)本身是否同步考慮；二是從空中幀是否同步考慮，空中幀是否同步可以從室外測試或從網(wǎng)管平臺中發(fā)現(xiàn)，若不同步可以復位GPS主站或增加GPS主站。

4　切換引起的掉話

切換所引起的掉話在掉話指標統(tǒng)計中占很高的比例，因此處理切換掉話是提高掉話率尤為重要一個手段。PHS的切換都是硬切換，主要有：CS內(nèi)切換和CS間切換。前者一般考慮誤碼率和信道忙閑，后者主要考慮切換門限電平、誤碼率、信道忙閑等。切換掉話主要發(fā)生在下面幾種情況：

（1）頻繁切換導致的掉話。在一些特殊區(qū)域，由于信號都偏低，且在切換門限附近，這種情況容易發(fā)生乒乓切換效應，自然掉話概率就增加。

（2）切換的目標基站無空閑話務時隙。PS在移動過程中，向目標基站發(fā)起切換請求，而目標基站沒有空閑時隙，這時目標基站會給PS發(fā)一個無空閑時隙信息，但用戶已遠離源基站，無法切回源基站從而導致掉話。

（3）尋呼區(qū)之間切換時產(chǎn)生的掉話。如果尋呼邊界設計不合理，設置在繁華地區(qū)或火車等經(jīng)過的區(qū)域等，用戶較多，切換增加，此時位置登記又占用了一定的無線資源，使得PS發(fā)起切換時，沒有無線資源而產(chǎn)生掉話。

（4）高層建筑的室內(nèi)、外邊界區(qū)域切換不暢產(chǎn)生的掉話。由于室外PHS無線環(huán)境復雜，當高層建筑的室內(nèi)分布系統(tǒng)若欠考慮與室外連通的窗戶、門、走廊等區(qū)域信號變化，在該區(qū)域多種信號強度相當并且弱時，移動的用戶在通話時會有斷斷續(xù)續(xù)、停頓等感覺。這是由于PS使用的信號不穩(wěn)定或接收到的誤碼率突然過高而引起的頻繁切換，這種頻繁切換一旦PS找不到合適的TCH信道就會掉話。解決這種掉話最好是將室內(nèi)信號強度提高到大于室外信號5～10dB      ，不讓PS發(fā)生切換。

（5）電梯門開/閉瞬間發(fā)生的切換產(chǎn)生的掉話。由于很多樓宇較高，人員密集，而單基站無法滿足用戶要求。例如，對于15信道的基站（1C15T）有15個TCH，容量為10.63Erl，可以同時支持354個戶數(shù)，再考慮線路的損耗，用單基站是不能解決大型樓宇室內(nèi)覆蓋，需要多基站來覆蓋。這樣的設計就可能導致電梯門口附近有多信號覆蓋，切換會發(fā)生在CS間，若設計不合理，則通話的用戶進出電梯，會感覺到通話短暫停頓，嚴重時就掉話了。這是由于電梯運行速度快，電梯門屏蔽性能好，當電梯門口內(nèi)外信號相當且不夠強時，電梯門迅速開/關(guān)，在信號強度突變或收到的誤碼率惡化時，PS將發(fā)送切換請求指令，在指令傳送過程中，電梯已離開，這時源基站如果在12s內(nèi)未收到系統(tǒng)切換成功的拆線消息，系統(tǒng)就定義為掉話。

解決該問題一是提高電梯門口多基站信號強度，讓PS在強信號下切換；二是純凈無線環(huán)境，降低誤碼率。

5　其他問題引起的掉話

除了前面所討論的覆蓋、同步、切換等所引起的掉話外，尋呼區(qū)的劃分、網(wǎng)絡干擾、PHS網(wǎng)絡硬件方面等也會引起掉話。

（1）尋呼區(qū)的劃分問題引起的掉話。當基站所屬的尋呼區(qū)（Paging Area）規(guī)劃存在尋呼區(qū)“孤島”或?qū)ず魠^(qū)分界于繁忙地區(qū)等情況就有可能會引起掉話。對尋呼區(qū)的規(guī)劃，一般從尋呼區(qū)規(guī)模、尋呼區(qū)形狀和相鄰尋呼區(qū)邊界重疊等方面考慮，以減少頻繁的位置登記，提高接通率。對于這種掉話的分析，可以把尋呼區(qū)劃分圖和話務統(tǒng)計結(jié)合起來分析，在話務方面主要看位置登記率，如果位置登記率較高而話務量偏低，并且時隙忙拒絕率和掉話率都偏高，則說明尋呼區(qū)規(guī)劃不合理，需要重新規(guī)劃。

（2）干擾引起的掉話。PHS網(wǎng)絡的干擾主要有外部干擾和內(nèi)部干擾。外部干擾源主要是超強功率的信號，目前有GSM 900MHz、1800MHz邊緣頻率信號和非法使用的放大器、直放站等放大設備產(chǎn)生的信號。還有就是PHS系統(tǒng)與TD-SCDMA、WCDMA系統(tǒng)共存引起的干擾。對于前一種干擾可以通過掃頻儀來定位，也可以用PHS35L/C測試儀來定位干擾源，該問題需要通過國家無線電委員會協(xié)調(diào)解決。后一種系統(tǒng)共存引起的干擾要考慮發(fā)射機和接收機性能問題以及無源器件的選擇問題。

內(nèi)部干擾包括同頻干擾和鄰頻干擾，其中同頻干擾主要有同頻CCH干擾和同頻TCH干擾這兩種，它是系統(tǒng)的主要干擾源。鄰頻干擾主要是諧波的干擾。解決這兩種干擾，前者可以從天線參數(shù)、話務量、同步、過覆蓋等問題考慮，后者可以從設備對鄰道選擇性問題著手。

（3）PHS網(wǎng)絡硬件方面引起的掉話。主要有天線陣配對出錯，CS與CS之間的用戶線質(zhì)量出問題，CSC與網(wǎng)關(guān)之間的E1傳輸線質(zhì)量有問題，這些都會引起掉話。當然，也有天氣、人為等不可控制的因素導致的掉話，對于人為因素可以通過宣傳來提高人們的認識。

6　結(jié)束語

PHS網(wǎng)絡掉話是一個復雜的問題，需要多方面全方位從不同角度來考慮，可以將話務統(tǒng)計、地理信息、突發(fā)事件、設備監(jiān)控信息、投訴信息等進行綜合分析，來找到發(fā)生的根本原因。同時也需要多個部門的協(xié)調(diào)，例如設備維護部門、傳輸部門、數(shù)據(jù)部門等。只有協(xié)調(diào)好各個部門，擁有一個良好的團隊，才會打造出優(yōu)質(zhì)的PHS網(wǎng)絡。

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