GSM网络优化浅析
摘 要： 随着不断扩大的移动网络和不断提高的用户需求，要求移动运营商不断提高网络服务水平，频率资源不足日益凸显，无线网络优化是关键，当前，移动通信网络优化已成为移动通信行业发展的关键点，对于移动通信运营商而言，移动通信网络优化行业既是移动通信行业衍生出来的子行业，又是其发展新重点，基于无线网络技术优化的理论展开研究和探讨，实际应用中，应根据不同条件进行优化。
关键词： GSM；频率；网络优化
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220022－02
网络优化是一个循环的过程，以网络普查、数据采集为起点，进而对数据进行分析处理，最后实现方案的制定和实施。GSM网络优化工作流程图如图1所示。
1 网络普查
网络优化是系统工程，在网络优化前，应对网络进行全面的普查，主要包括：
1.1 获取资料
调查优化所需存档文件（如：设计、测试结果，以往的优化记录，客户反馈等），包括MSC、HLR、BSC、BTS容量及所处位置，明确网络结构、同步方式和信令方式、网络覆盖情况、网络容量和网络承载压力等。
1.2 系统检查
利用OMC检查告警，核实频点、LAC划分、载频数量、邻区关系，切换条件等；核实相关HLR、VLR无线参数。
对网络参数进行系统的检查后，可能会发现现网的不合理内容，进而指引优化工作方向。
2 数据采集
常用数据采集方法：
在日常优化中一般用以下四种方式采集：
1）通过交换操作维护中心的方式进行数据采集，获取MSC话务统计；
2）通过基站操作维护中心的方式进行数据采集，获得BSC话务统计；
3）使用仪表在有线部分进行测量采集；
4）通过某些特定工具对无线接口进行数据采集，结合地理信息图和网络资源配置情况，借助仪表仪器、测试手机及测试车等测试工具对无线接口（Um）部分进行测试采集。
3 数据分析
网络问题主要从以下四个方面来进行分析。
3.1 无线接通率分析
影响无线接通率的主要因素是TCH和SDCCH的拥塞，以及TCH分配失败。如要提高该指标，就必须对话务均衡处理和TCH分配失败率进行分析处理。
3.2 掉话分析
掉话的定位主要通过话务统计、用户反映、DT、CQT呼叫质量拨打测试等方法，通过分析信号场强、干扰、后台参数（设置不当、切换参数、话务不均衡）等，找出掉话原因。
3.3 干扰分析
GSM系统是干扰受限系统，干扰会增高误码率，导致通话质量差乃至掉话。通话干扰的定位手段包括分析话务统计数据、话音质量差引起的掉话率、干扰带分布、用户反映、路测（RxQual）及CQT呼叫质量拨打测试等。
3.4 切换分析
定位切换失败必须要和其它指标结合起来才能得到。
4 优化方案制定及优化调整实施
通过对数据的分析，找出问题原因，从网络频率计划、邻区关系、小区覆盖范围和话务流量等方面入手，制定相应优化方案。
系统调整内容包括提高MSC的处理效率、扩容、调整信道参数，调整基站、天线的位置，或改变天线倾角，优化切换参数、频率、小区参数等，在覆盖盲区或高话务量地区增加信道或新增微蜂窝。
4.1 参数优化
4.1.1 小区选择
当手机开机或从盲区进入覆盖区时，则开始进行小区选择，寻找PLMN允许的所有频点，并驻留在合适的小区。
小区选择的路径损耗值定值为C1，服务小区的C1必须为正值，公式如下：
C1=RXLEV-RXLEV_ACCESS_MIN-MAX((MS_TXPWR_MAX_CCH-P)，0)
式中RXLEV为MS接收的平均电平；
RXLEV_ACCESS_MIN为允许MS接入的最小接收电平；
MS_TXPWR_MAX_CCH为MS接入系统可使用的最大发射功率电平；
P为MS的最大输出功率；
以上相关参数的单位均为dBm；
小区选择过程用的就是C1算法。
4.1.2 小区重选
小区重选时，采用信道质量标准计算方式计算C2，其公式如下：
C2=C1+CELL RESELECT OFFSET-TEMPORAY OFFSETH*(PENALTY TIME-T)
CELL RESELECT OFFSET是人为修正小区重选参数C2；
TEMPORARY OFFSET：计数器T开始计数，其值达到PENALTY TIME规定的时间区间时，C2作负修正；
TEMPORARY OFFSET作用于参数C2的时间为PENALTY TIME，改变CELL RESELECT OFFSET对C2的作用以PENALTY TIME的全1编码来实现。
触发小区重选（若C2算法尚未激活，则C2=C1）有以下几种情况：
1）MS计算某小区的C2值大于MS当前服务小区的C2值连续超过5s；
2）MS计算某小区的C1值大于MS当前服务小区的C2值与小区重选滞后值（CELL SELECTION HYSTERESIS）之和连续5s，15s内不会连续发生两次小区重选；
3）当前服务小区状态为禁止；
4）MS监测发现下行链路故障；
5）服务小区的C1值连续5s为负值；
6）MS随机接入后，最大重传后接入尝试仍不成功。
4.1.3 控制信道最大功率电平
由于SACCH是随路信令，它必须在其它信道如SDCCH、TCH出现后才开始工作，MS收到SACCH前使用的功率由控制信道最大功率电平决定。
控制信道最大功率电平是关系到MS接入成功率和邻信道干扰的重要参数，该参数设置过大时，基站附近的MS会对本小区造成较大的邻信道干扰，影响小区中其它MS的接入和通信质量；反之，若该参数设置过小，则小区边缘的MS接入成功率降低。在实际应用中，设定该参数后，可在小区边缘做CQT测试，在不同的参数设置下测试MS的接入成功率和接入时间，最终确定提高或降低该参数的数值。
4.1.4 允许接入最小接收电平
为避免MS在接收信号电平很低的情况下接入网络，而无法保证通信质量且无谓地浪费网络的信道资源，引入了MS允许接入的最小接收电平。
高业务量小区可适当提高RXLEV ACCES MIN值，从而使C1、C2值变小，进而缩小覆盖范围。但RXLEV ACCESS MIN的取值不宜太大，否则会使相邻小区边缘形成“盲区”，所以RXLE ACCESS MIN的值不应超过-90dBm。
4.1.5 小区禁止限制（CBQ）
在通常情况下，所有的小区设置优先级为“正常”，即CBQ=0；CBQ=1时，小区优先级为“低”。
例一：假设如图2所示的小区覆盖情况，图中每个圆表示一小区，由于某种原因小区A和B的业务量明显高于其它相邻小区，为了使整个地区的业务量尽可能均匀，可将小区A和B的优先级设置的较低。而其它小区优先级为正常，从而使图中重叠区中的业务被相邻小区吸收一部分，必须指出这种设置的结果是小区A和B的实际覆盖范围减小，但它不同于将小区A和B的发射功率降低，后者可能会导致网络覆盖出现盲点以及通话质量的下降。
4.1.6 小区重选偏置（ORO）、临时偏置（TO）、惩罚时间（PT）
1）当该小区业务量很大或由于其他原因致使小区通信质量较差时，尽量减少MS的接入。这种情况下，设置PT为31，使参数T0失效，此时C1减CRO的值就是C2的值。这就相当于该小区的C2值被降低，使MS重选到该小区的困难性增大。此外，可根据对该小区的排斥程度设置适当的CR0。
2）因业务量小而导致设备利用率低的小区，应使MS尽量工作于该小区，一般设置CRO在0～20dB之间，根据对该小区的优先度，设置CRO、PT，主要作用是避免MS的小区重选过程过于频繁。
3）TO设置的目的是防止快速移动的MS发生乒乓小区重选，即在BCCH信号强度维持时间不足PT时，MS完全不会选择该小区，基于这种情况下可将此参数设置为无限大。
4.2 切换参数优化
4.2.1 触发切换的原因
触发切换的原因有很多种，主要包括功率预算切换、救援性质量切换、救援性电平切换、距离切换和话务切换，功率预算切换一般应占切换总数的50％以上。
4.2.2 切换容限（HO MARGIN）
该参数为BSC在切换中的控制参数，分别在功率预算（PBGT）切换、电平切换、质量切换以及距离切换中起到切换容限的作用，当相邻小区电平高于服务区电平HO MARGIN后触发切换。取值为[-24，24]dB，步进为1 dB。
设置该参数的目的是预防乒乓切换，该参数直接影响和相邻小区切换的难度。该参数设置太高会导致切换滞后，从而降低切换效率。例如：A、B两个相邻小区，A为高话务小区，B为低话务小区，可通过降低A到B的HO MARGIN，并提高B到A的HO MARGIN来均衡TCH的话务分配。实施后，A区覆盖范围收缩，B区覆盖范围扩大。
4.2.3 T3103计时器
切换过程中，BSC按照计时器发起切换小区和目标小区的同时保留TCH信道的时间。T3103在BSC发出切换命令消息时启动，收到切换完成时（INTRA BSC）或清除命令时（INTER BSC）清除。取值[0，255]s。
该定时器的用途是保持信道足够长的时间以便MS可以返回信道，若MS丢失时用于信道释放。在切换的过程中，BSC将按照此计数器定义的来在发起小区和目标小区中同时保留TCH信道。只要该计数器在计时，就会保留两个信道。最长的切换（INTER MSC）大概有5s的时间，因而建议该值设为5s，若太长的话将大大浪费系统的资源。
4.3 小区物理参数的调整
小区物理参数包括天线的高度、天线下倾角度、方位角。
4.3.1 小区天线高度和方位角的调整
在基站发射功率一定的情况下，天线挂高是确定小区覆盖半径的决定因素。一般情况下，小区方位角以正北为0°，一般来说小区方位角相差120°。根据覆盖、小区负载和干扰情况进行调整。在调整时一个较简单的原则是，尽量保证天线的水平半功率角和垂直半功率角范围在近距离内无遮挡，理论上应保证天线的第一菲涅尔区内无遮挡。
菲涅尔区为一系列连续的区域，在这些区域的边界处，从发射机到接收机的路径比直线传播路径大nλ/2。如果第一菲涅尔区内无遮挡，则能量损耗最小，遮挡可忽略；实际上，只要55％的第一菲涅尔区无遮挡时，遮挡也可以忽略。
在设置天线挂高时应注意避免某些天线过高。建网初期为增加覆盖范围建造的高天线基站在网络扩容（小区分裂）时，要把基站天线高度降下来。在高话务区向低话务区过渡的地方设立缓冲区，以避免天线高度突变，尽量使整个无线区的小区半径从小到大呈连续变化状态，以便控制干扰。
4.3.2 小区天线下倾角的调整
天线的下倾方式可以分为机械下倾和电子下倾，机械下倾角太大会导致天线方向主瓣前方产生凹坑，对网络的覆盖带来不确定因素，因此机械下倾角不宜超过25°。
电子下倾是通过改变天线振子的相位来改变波束发射方向，与无下倾相比，各个波瓣功率下降幅度相同，避免机械下倾引起的缺陷。
5 总结
网络优化是系统工程。通过前期的资料调查与系统检查，了解该网点系统与用户基本信息，利用常用网络优化采集数据的方法，测得交换操作维护中心的MSC、BSC话务统计、有线部分数据信息、Um空口信息。因网络主要有干扰、掉话、无线接通率和切换四个方面，所以通过数据分析，可以制定相应的优化方案。
对网络优化主要以提高交换机的处理速度，增加容量，调整信道，变更天线位置，改变倾角，变更切换参数、频率、小区参数等手段，在盲区或高话务量区增加信道或新增微蜂窝。
优化过程中，可利用蜂窝的基本特性，通过调整天线高度、方位、下倾角来调整覆盖范围来合理分配各基站的业务量，也可通过设置系统参数达到优化效果。如：通过小区重选滞后参数值的变化与T0值来解决乒乓效应，通过控制信道最大功率电平来控制邻道干扰，通过控制接入最小接收电平来保证用户在接入后能有良好的通信质量，通过切换容限的设置、定时器的设置来控制切换，从而有效控制系统资源。
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作者简介：
郝树宏（1982-），男，汉族，山西省朔州市人，中国移动通信集团山西有限公司朔州分公司工程建设部职员，助理通信工程师。