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CDMA網(wǎng)絡優(yōu)化淺析
移動通信網(wǎng)是一個不斷變化的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡結構、無線環(huán)境、用戶分布和使用行為都是不斷變化的。同時，網(wǎng)絡規(guī)模的擴張、網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃規(guī)模的復雜化、網(wǎng)絡話務模型和業(yè)務模型的改變，都會導致網(wǎng)絡當前的性能和運行情況偏離最初的設計要求，這些都需要通過網(wǎng)絡優(yōu)化來持續(xù)不斷地對網(wǎng)絡進行調整以適應各種變化，所以網(wǎng)絡優(yōu)化工作是一項長期的持續(xù)性的系統(tǒng)工程，需要不斷探索、積累經(jīng)驗；只有解決好網(wǎng)絡出現(xiàn)的各種問題，優(yōu)化網(wǎng)絡資源配置，改善網(wǎng)絡的運行環(huán)境，提高網(wǎng)絡的運行質量，才能使網(wǎng)絡運行在最佳狀態(tài)，為移動通信業(yè)務的迅猛發(fā)展提供有力的技術支持與網(wǎng)絡支撐。因此，網(wǎng)絡優(yōu)化的意義就在于，可以提高網(wǎng)絡的投資效益，提高網(wǎng)絡的運行效益，提高網(wǎng)絡的運行質量，提高網(wǎng)絡的服務質量，在原網(wǎng)絡的基礎上不再大規(guī)模投資的前提下，充分提高網(wǎng)絡質量與容量。這在實際的網(wǎng)絡維護中都有很重要的現(xiàn)實意義，而且也是在短期內優(yōu)化網(wǎng)絡狀況，提升網(wǎng)絡質量的重要方法。
1 網(wǎng)絡優(yōu)化基本概念
1.1 網(wǎng)絡優(yōu)化目標
所謂網(wǎng)絡優(yōu)化，一方面是要對網(wǎng)絡運行中存在的覆蓋不好、通話質量差、呼叫困難、無法接通、掉話、網(wǎng)絡擁塞、切換成功率低以及數(shù)據(jù)業(yè)務性能不佳等問題予以解決，使網(wǎng)絡達到最佳運營狀態(tài)；另一方面，還要通過優(yōu)化資源配置，對網(wǎng)絡整體資源進行合理調配和利用，以適應需求和發(fā)展的情況，最大地發(fā)揮設備潛能，從而獲得最大的投資效益。所以，網(wǎng)絡優(yōu)化的主要目的就是通過對投入運行的無限網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)的采集和分析，找出影響網(wǎng)絡質量和資源利用率不高的原因，然后通過技術手段或參數(shù)調整使網(wǎng)絡達到最佳運行狀態(tài)，使網(wǎng)絡資源獲得最佳效益；同時了解網(wǎng)絡的增長趨勢，為擴容提供依據(jù)。因此，網(wǎng)絡優(yōu)化是移動通信系統(tǒng)實際運營過程中一項重要工作內容。
1.2 網(wǎng)絡優(yōu)化內容
網(wǎng)絡優(yōu)化是一項貫穿于整個網(wǎng)絡發(fā)展全過程的長期工作，同時也是一項系統(tǒng)工作，包含一系列優(yōu)化方式，包括覆蓋優(yōu)化、話務量優(yōu)化、設備優(yōu)化、干擾信號分析和資金的優(yōu)化使用等。網(wǎng)絡優(yōu)化要解決的是改善硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。“硬件優(yōu)化”主要包括天線優(yōu)化和設備故障優(yōu)化等工作。“軟件優(yōu)化”主要指頻率優(yōu)化、無線參數(shù)調整和配置參數(shù)核查等內容。
2 網(wǎng)絡優(yōu)化分析
網(wǎng)絡優(yōu)化分析是網(wǎng)絡優(yōu)化工作中的一個重要環(huán)節(jié)，只有對路測、系統(tǒng)采集等各方面獲取來的網(wǎng)絡測試數(shù)據(jù)進行全面系統(tǒng)的分析，才能對網(wǎng)絡的運行狀況進行評估和測算，對網(wǎng)絡故障進行診斷和定位，從而為進一步制定網(wǎng)絡優(yōu)化措施提供基礎。以下列舉一些日常維護中主要的網(wǎng)絡優(yōu)化的分析內容：
2.1 掉話分析
掉話是指移動臺通信發(fā)生中斷，它是一種嚴重的網(wǎng)絡故障現(xiàn)象，掉話率是評估CDMA系統(tǒng)性能的一項重要指標，通常，通過信令分析判斷導致掉話的直接原因并不困難，但要確定造成掉話的深層原因還必須對測試數(shù)據(jù)進行仔細的分析。
按照協(xié)議規(guī)定，在通話過程中移動臺和基站之間需要有閉合的信令交換，如果由于某種原因造成信令交換失敗，移動臺就不能正確調整它的發(fā)射機，結果或者是重新初始化或者是返回空閑狀態(tài)，移動臺中維持著一個計時器，以限制允許諸如接收到壞幀這樣的時間持續(xù)的時間。當計時器到期時，移動臺會關閉發(fā)射機，并返回到初始狀態(tài)，這樣即發(fā)生了掉話。
2.1.1 移動臺掉話機制
移動臺壞幀：移動臺接收到12個壞幀后會關閉發(fā)射，在連續(xù)收到兩個好幀后會重新激活發(fā)射機。
移動臺衰落計時器：T5衰落定時器到時，移動臺關閉發(fā)射，并宣告前向業(yè)務信道丟失。
移動臺證實失敗：移動臺在傳送了MIN次消息后仍未收到證實，則移動臺重新初始化。
2.1.2 基站掉話機制
無線設備制造商可能會制定與移動臺壞幀和證實失敗機制類似的基站壞幀和證實失敗機制，這些機制由各制造商執(zhí)行決定，在協(xié)議中未作詳細規(guī)定。CDMA2000協(xié)議規(guī)定，基站需要持續(xù)地監(jiān)聽每一個反向業(yè)務信道，以確定呼叫是否處于激活狀態(tài)。如果基站檢測到呼叫不在激活狀態(tài)，則基站將斷定反向業(yè)務信道丟失，基站向移動臺發(fā)送釋放指令，一旦基站發(fā)送了釋放指令，則向所有的呼叫控制實例發(fā)送釋放指令，并進入釋放子狀態(tài)。
2.2 接入失敗分析
當移動臺撥打一個電話號碼時即為發(fā)起一次呼叫；由無線網(wǎng)絡用戶發(fā)起的呼叫分為移動臺到固定網(wǎng)絡的呼叫和移動臺到移動臺的呼叫。如果在規(guī)定的時間內，呼叫建立過程不能在主叫方與被叫方建立連接，這種情況就成為一次接人失敗。移動臺發(fā)送起呼消息之后，經(jīng)過以下5個關鍵步驟完成業(yè)務連接。
第1步：基站必須對收到的起呼消息進行證實，即在尋呼信道發(fā)送確認消息。
第2步：基站必須在給移動臺分配業(yè)務信道后，在尋呼信道上發(fā)送信道指配消息，同時在前向業(yè)務信道上發(fā)送空業(yè)務幀。
第3步：移動臺收到信道指配消息后，開始識別前向業(yè)務信道，通常移動臺應在收到信道指配消息后200 ms內識別前向業(yè)務信道。
第4步：在成功識別前向業(yè)務信道后，移動臺開始在反向業(yè)務信道上發(fā)送空業(yè)務幀，基站在識別反向業(yè)務信道后必須發(fā)送證實消息。
第5步：基站發(fā)送業(yè)務連接消息給移動臺。
以上5個步驟中每一步的完成可以被稱為一個關鍵點，無論哪一步出錯都會造成接入失敗。而每個步驟出錯的可能原因都很多，這就要求對各種可能原因進行一定的收集和整理，因此掌握這個過程還是不難的。還有一個有效的分析接人失敗的方式就是從分析信令人手，通過其中的一些關鍵信令將問題迅速定位到上述的5個關鍵點中的某一個，然后再結合其他測試數(shù)據(jù)找出問題所在。除信令流外，我們還需要觀察其他測試指標的變化情況來對問題進行準確定位。需要觀察的測試指標主要包括：移動臺的接收功率、發(fā)射功率和導頻強度。
2.3 軟切換失敗分析
軟切換過程：
(1)當鄰集或剩余集的某一個導頻的強度超過T_ADD時，移動臺向基站發(fā)送導頻強度測量消息，并且把該導頻列入候選集。
(2)基站向移動臺發(fā)送切換指示消息或者擴展切換指示消息。
(3)移動臺將該導頻列入激活集并且向基站發(fā)送切換完成消息。
(4)當激活集中某一個導頻的強度低于T_DROP時，它所對應的切換去掉計時器開始啟動。
(5)當切換去掉計時器期滿時(即T_TDROP超時)，移動臺向基站發(fā)送導頻強度測量消息。
(6)基站向移動臺發(fā)送切換指示消息或擴展切換指示消息。
(7)移動臺將該導頻引入候選集，并且向基站發(fā)送切換完成消息。
軟切換失敗原因主要有以下兩種情況：
(1)移動臺發(fā)出導頻強度測量消息，卻沒有收到基站的切換指示消息。
(2)移動臺收到基站的切換指示消息，卻沒有發(fā)送切換完成消息。
在對軟切換失敗的情況進行分析時，需要仔細觀察路測數(shù)據(jù)中服務小區(qū)導頻強度的變化情況。因為軟切換失敗導致掉話的一個重要標志是服務小區(qū)的Ec／Io太低，而別的導頻則很強，具體可以從以下幾點看出：
(1)在一個新的導頻上重新初始化：當移動臺在導頻A上發(fā)生系統(tǒng)丟失，然后很快在導頻B上重新初始化，可能說明導頻B足夠強，應該在此之前進行切換。
(2)從鄰集的搜索結果中可以看出可用的較強的導頻。
(3)從導頻強度測量消息可以看出可用的較強的導頻。
(4)如果以上的方法都看不出可用的導頻，那么對所有導頻進行掃描就是最后一種方法。
引起切換失敗的主要原因有：
(1)資源分配問題。系統(tǒng)必須保證有足夠的資源來支持軟切換，但可能所有的資源都用盡了，這時就會發(fā)生切換失敗�？赡艿脑蛴校篢_DROP太低；T_TDROP太大；切換允許算法的有效性太差。
(2)切換信令問題。假設系統(tǒng)有可用資源而切換允許算法沒有對切換造成干擾，那么軟切換是否成功還依賴于切換信令消息是否及時地發(fā)送和接受。
2.4 高誤幀率分析
當移動臺或基站接收到一個數(shù)據(jù)幀以后，要進行CRC校驗，得到幀速率并檢測幀是否錯誤。所謂誤幀是指檢測到比特錯誤或無法檢測出幀速率的數(shù)據(jù)幀。誤幀率就是指誤幀的數(shù)目占總幀數(shù)的比例，是衡量語音質量的一項重要指標。語音質量是一個非常主觀的量，很難進行客觀評估。然而語音質量在很大程度上是與誤幀率有關的，而誤幀率則可以進行客觀的測量。當系統(tǒng)的誤幀率高于目標值時，需要對系統(tǒng)性能進行細致地分析以查明原因。
3 網(wǎng)絡優(yōu)化的分類
3.1 覆蓋優(yōu)化
網(wǎng)絡覆蓋是衡量一個網(wǎng)絡優(yōu)勢的關鍵，為了全面提升網(wǎng)絡的覆蓋水平，達到在最少的投資條件下實現(xiàn)無線網(wǎng)絡設計目標，即最合理的基站布局、最佳的參數(shù)設置、最大的網(wǎng)絡容量、最小的干擾水平以及最高的網(wǎng)絡質量，應進行完善的覆蓋規(guī)劃設計和優(yōu)化，認真考慮系統(tǒng)的用戶分布情況，合理地設置基站數(shù)，對CDMA網(wǎng)絡的前反向覆蓋、導頻Ec／Io和切換狀態(tài)等多方面進行全面分析。
3.2 容量優(yōu)化
隨著網(wǎng)絡內用戶的不斷增加，系統(tǒng)內不可避免的會出現(xiàn)話務量不均衡的現(xiàn)象，某些局部地區(qū)可能會頻繁發(fā)生話務量擁塞。容量優(yōu)化的目的就是解決網(wǎng)絡內的話務量不均衡的問題，使得整個網(wǎng)絡內的業(yè)務負荷保持均勻。尤其在一些人口密集的商業(yè)區(qū)，要考慮人口的流動特點，而在一些大型活動場所又會在某些時段出現(xiàn)突發(fā)性的話務量。進行容量優(yōu)化需要對基站的話務統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行仔細分析，對于既存在容量問題又存在覆蓋問題的地區(qū)，可以通過增加微蜂窩或基站的方法來解決。
如果網(wǎng)絡內的某個基站話務負荷很重，經(jīng)常出現(xiàn)話務擁塞，而周圍基站的話務量又相對較低，就說明明顯存在話務量不均衡的現(xiàn)象，這時就需要解決由于軟切換對系統(tǒng)信道資源的浪費問題。通過調整軟切換參數(shù)降低軟切換比例。如果軟切換比例并不高，那么就需要通過調整天線的下傾角和方向角，使該基站的話務量能夠分擔到周圍其他話務量較低的基站上。在調整時要特別注意兼顧對覆蓋的影響，需要反復進行測試和調整的過程。
3.3 導頻污染和干擾優(yōu)化
導頻污染具體可分為導頻相位污染和導頻強度污染兩種情況。導頻相位污染是指一個小區(qū)的導頻相位偏移經(jīng)過傳輸時延后落入當前移動臺激活集內某導頻的搜索窗內，且該導頻超過一定強度，致使移動臺誤認為是服務導頻，從而對解調形成干擾的情況，這種情況在實際中比較少見。實際網(wǎng)絡中比較多見的情況是導頻強度污染，它是指當移動臺收到超過3個以上Ec／lo強度大于T_ADD的導頻，而由于移動臺的RAKE接收機最多可以解調3路信號，所以多余的強度導頻就對移動臺的信號解調形成干擾，工程上所說的導頻污染通常是指這種情況。導頻污染可以認為是來自CDMA系統(tǒng)內的下行干擾，會嚴重影響移動臺對下行信號的解調，情況嚴重時常常會引起掉話，因此是CDMA無線網(wǎng)絡優(yōu)化需要解決的重要問題之一。除導頻污染這種來自CDMA系統(tǒng)內的干擾外，可能還存在一些來自系統(tǒng)外的干擾，在網(wǎng)絡優(yōu)化過程中需要通過反復實地測試，對干擾源仔細查找定位和排除。
導頻污染問題的解決方法主要有：
(1)以路測數(shù)據(jù)為依據(jù)來優(yōu)化系統(tǒng)運行以減少導頻的數(shù)目，或在導頻污染區(qū)域調出一個主導頻來。
(2)對于導頻相位的污染的情況，可以通過在系統(tǒng)中改善PN偏置分配，如選擇合適的PILOT_INC和有效集搜索窗口大小，以及將相同偏置指數(shù)的導頻置于盡可能遠的位置，以使干擾主導頻位于有效集中的導頻搜索窗口之外。
3.4 切換優(yōu)化
切換性能優(yōu)化的主要目標是解決切換失敗的網(wǎng)絡故障和對切換比例過高等性能不佳的狀況進行優(yōu)化。
在對軟切換失敗故障進行優(yōu)化時，首先應先按照對造成軟切換失敗的故障原因進行分析。如果由于覆蓋問題和導頻污染造成的，那么應按照覆蓋或導頻污染來進行優(yōu)化，如果不是這兩方面的問題，那么切換失敗多半與切換參數(shù)的設置、鄰區(qū)列表的設置以及搜索窗的大小有關。對軟切換參數(shù)的調整和軟切換性能的優(yōu)化，應根據(jù)網(wǎng)絡負載變化情況周期性地進行。
4 結論
本文說明了網(wǎng)絡優(yōu)化的概念，并對掉話、接人失敗、軟切換失敗和高誤幀率這4個日常維護工作中常見的故障進行了分析，并給出了故障的處理方法，這些故障的解決方法在日常網(wǎng)優(yōu)工作中都不可或缺。對于網(wǎng)絡優(yōu)化中的4個分類也進行了說明，當然CDMA網(wǎng)絡系統(tǒng)的覆蓋、容量、質量不是孤立的，而是相互制約的關系，從而導致了網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化方法及過程的復雜性，所以CDMA網(wǎng)絡優(yōu)化是一項綜合性工作，對網(wǎng)絡優(yōu)化方法的分析和總結尤為重要。
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