PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化分析

【摘 要】 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是PHS運營(yíng)的關(guān)鍵所在，本文對PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的內容包括：覆蓋、容量、切換、尋呼區設置、干擾、同步等問(wèn)題進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 PHS 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化 覆蓋 容量 切換 干擾 同步

　　一、引言

　　截止2004年底，中國PHS用戶(hù)已達到6500萬(wàn)，相對于2003年底的3500萬(wàn)將近翻了一番，如此之快的增加速度，給PHS網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)質(zhì)量提出了巨大的挑戰。用戶(hù)數的增加使運營(yíng)商需要不斷地對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行擴容，原有PHS網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)的網(wǎng)絡(luò )模型已發(fā)生巨大改變，某些區域的話(huà)務(wù)量可能已達飽和或已超過(guò)原有設計容量，城市規劃和城市建設使原有PHS網(wǎng)絡(luò )的覆蓋情況也發(fā)生改變，這就需要緊隨環(huán)境的變化以及業(yè)務(wù)量的改變來(lái)及時(shí)對PHS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行優(yōu)化，以保證網(wǎng)絡(luò )的通信質(zhì)量，為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的服務(wù)，使PHS繼續保持發(fā)展的勢頭。目前PHS運營(yíng)商中國電信和中國網(wǎng)通都已經(jīng)把PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化作為PHS工作的重點(diǎn)。

　　二、PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的內容

　　PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是保證PHS網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的關(guān)鍵，網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作一直貫穿于網(wǎng)絡(luò )的建設、運行之中。PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的內容涉及對基站覆蓋區域的分析、小區容量的考慮、切換頻繁程度和切換成功率的兼顧、尋呼區的設置、頻率干擾的解決、精確同步的實(shí)現等。網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化要達到以最少的資源實(shí)現最優(yōu)的運行質(zhì)量。

　　目前的PHS網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)達到了一定的規模，其網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化主要是以實(shí)測數據為基礎，對熱點(diǎn)地區的話(huà)務(wù)量進(jìn)行統計分析，對CS信號覆蓋情況包括信號強度分布、CS覆蓋層數進(jìn)行分析，對各Slave基站相對于Master基站的相對時(shí)間差的測量，還要通過(guò)實(shí)際的通話(huà)路測來(lái)得到整個(gè)呼叫建立到呼叫釋放過(guò)程中發(fā)生的無(wú)線(xiàn)事件的統計，包括：呼叫失敗次數(率)，正常釋放次數，掉話(huà)次數(率)，切換(Handover和TCH Switching)嘗試次數，切換失敗次數(率)，位置更新嘗試次數，位置更新失敗次數(率)，并通過(guò)信令分析各種事件失敗的原因，最后總結目前網(wǎng)絡(luò )存在的問(wèn)題，如信道資源不足、干擾過(guò)大、基站同步未達要求、覆蓋不合理造成的切換過(guò)多等，由此得出網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的方案。以上數據的采集需要有相應的強大的測試工具、軟件的支持，才能更加快速科學(xué)準確的完成PHS網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化工作。目前PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的路測設備和后期分析軟件還是比較豐富、功能也是非常強大的。PHS路測系統可以完成路測數據和話(huà)務(wù)統計數據的地理信息化標注與分析，圖形、表格方式能形象地描繪出網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量狀況，為調整、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )提供可靠、直觀(guān)的依據。

　　1.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中的覆蓋分析

　　在建網(wǎng)初期，首先是通過(guò)鏈路預算來(lái)對基站的覆蓋范圍進(jìn)行預測。L[dB]=Ptx [dBm]+Gtx [dBi]−Prx [dBm]+Grx [dBi]−M [dB]，其中Ptx為基站發(fā)射功率，Prx 為接收機靈敏度，M為衰落余量、Gtx和Grx 為天線(xiàn)增益。PHS系統中基站CS發(fā)射功率最大為500mw(實(shí)際使用的有500mw、300mw、20mw、10mw)，終端PS發(fā)射功率最大為10mw，接收靈敏度為16dBμV(-91dBm)。PHS的傳播模型可以選取COST231-WI模型，該模型比較適合于微蜂窩結構下建筑物較多的環(huán)境，其損耗由L0+Lrts+Lmsd三部分組成，其中L0為自由空間損耗，Lrts為房檐到街道衍射的損耗，Lmsd為多遮擋物衍射的損耗。通過(guò)以上參數就可以計算出PHS基站的覆蓋范圍。該計算只是理論值，由于實(shí)際的傳播環(huán)境十分復雜，所以還必須通過(guò)實(shí)測對該模型進(jìn)行修正。實(shí)測過(guò)程可以利用電子地圖和相應的路測軟件通過(guò)路測得到PHS覆蓋區域內CCH信道信號強度的分布圖。利用地形分析工具，對指定區域的三維地理、地貌特性作出地形剖面圖。利用有代表性的路測數據，就可根據分析結果對傳播模型進(jìn)行校準。通常10mw的CS覆蓋范圍在50-150米；20mw的CS覆蓋范圍在100-300米；300mw的基站覆蓋范圍在300-1000米；500mw的基站覆蓋范圍在500-1500米。另外，通過(guò)在通話(huà)狀態(tài)下進(jìn)行路側，可以在CS側和PS側記錄上下行TCH信道的發(fā)射功率以及BER。根據CS和PS的發(fā)射功率曲線(xiàn)(誰(shuí)先達到最大發(fā)射功率)以及BER的變化曲線(xiàn)可以判別覆蓋是上行受限還是下行受限。之后可以根據測試結果通過(guò)調整基站發(fā)射功率確定合適的小區邊緣，達到覆蓋范圍內上下行的均衡。

　　2.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中的容量考慮

　　標準PHS基站支持1個(gè)控制信道對應3個(gè)業(yè)務(wù)信道，稱(chēng)為1C3T，隨著(zhù)密集話(huà)務(wù)區對基站信道數的需求的增加，采用組控技術(shù)逐漸出現了1C7T以及1C15T的基站。在容量?jì)?yōu)化的過(guò)程中必須要考慮基站覆蓋區的話(huà)務(wù)量。話(huà)務(wù)量分布與時(shí)間地點(diǎn)都有關(guān)系，在設計時(shí)要考慮到忙時(shí)話(huà)務(wù)量的情況。1C3T的基站在5%阻塞率下可以承載0.899erl的話(huà)務(wù)，1C7T的基站在5%阻塞率下可以承載3.738erl的話(huà)務(wù)，1C15T的基站在5%阻塞率下可以承載10.633erl的話(huà)務(wù)。覆蓋區內總的話(huà)務(wù)量可以通過(guò)測算公式：總話(huà)務(wù)量(erl)=有效面積×每平米人數×PS擁有率×平均話(huà)務(wù)量(通常為0.02erl)來(lái)計算得到。由此可見(jiàn)基站覆蓋面積越大覆蓋區內總話(huà)務(wù)量越大，單位面積的容量越小，所以要通過(guò)實(shí)際區域的話(huà)務(wù)量情況來(lái)設計基站覆蓋區域的大小。在進(jìn)行容量設計時(shí)還要考慮到切換的因素，要給PS的切換預留出一定的余量，保證PS切換的成功率。在進(jìn)行容量?jì)?yōu)化時(shí)，為了兼顧網(wǎng)絡(luò )的通信質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò )建設成本，一般控制覆蓋區內容量利用率(忙時(shí)話(huà)務(wù)總量除以無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的容量)在60%～75%比較合理，如果實(shí)際覆蓋區容量利用率超過(guò)75%，則網(wǎng)絡(luò )需要進(jìn)行擴容。擴容可以通過(guò)小區分裂來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)組控技術(shù)增加基站業(yè)務(wù)信道數量來(lái)實(shí)現，如上面所提到的1C7T和1C15T。

　　3.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中切換問(wèn)題的解決

　　PHS的切換都為硬切換，即在覆蓋邊緣信號弱到一定程度后，PS首先會(huì )斷開(kāi)原有鏈接，轉而搜尋更強的信號，這一過(guò)程大約需要1～2s的時(shí)間，會(huì )導致話(huà)音不連貫，用戶(hù)能夠感覺(jué)到短暫的停頓。PHS切換分為CS內切換和CS間切換。CS內切換(TCH switching)主要考慮誤碼率(門(mén)限值1×10E-6)和信道忙閑；CS間的切換主要考慮切換門(mén)限電平(斷鏈門(mén)限參考值：26dBμV，建鏈門(mén)限參考值：32dBμV)，同時(shí)還要考慮誤碼率和信道的忙閑。切換要保證移動(dòng)用戶(hù)在移動(dòng)過(guò)程中能連續不斷的以可以接受的通信質(zhì)量進(jìn)行通信。目前PHS切換優(yōu)化遇到的主要問(wèn)題是頻繁切換，造成這一問(wèn)題的原因一是由于PHS基站本身是小功率基站，覆蓋范圍較小，過(guò)去建網(wǎng)多采用10mw和20mw的小功率基站，解決辦法是采用大功率基站(500mw、300mw)與小功率基站配合，擴大覆蓋范圍，兼顧容量，從而適當的減少切換的頻次。二是在某些多基站覆蓋地區接收到的不同基站的信號電平都低于切換門(mén)限電平，導致頻繁切換。一般15s內切換次數不超過(guò)3次，每次切換時(shí)間不超過(guò)1.2s，則可以確保切換過(guò)程中話(huà)音清晰，切換主觀(guān)感覺(jué)不明顯；15s內切換次數3～5次，有超過(guò)1.2s的切換請求，則主觀(guān)明顯感覺(jué)切換，但對通話(huà)連貫性影響不大；如果15s內切換次數超過(guò)5次，且有超過(guò)1.2秒的切換請求，則頻繁的切換會(huì )影響通話(huà)的連貫性，用戶(hù)感覺(jué)通話(huà)質(zhì)量不好。針對這一問(wèn)題的解決辦法主要有：增設基站，提高該地區的信號電平，或者在距離較近的基站采用定向天線(xiàn)覆蓋這一區域，或者根據基站分布情況，分別調整各個(gè)基站的切換門(mén)限電平。目前PHS推出了無(wú)縫切換技術(shù)可以提高切換的速度，但是這需要PS的支持，而當前大量的用戶(hù)還是使用舊的PS，所以要繼續做好傳統PHS網(wǎng)絡(luò )的切換優(yōu)化工作，給大量的老客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

　　4.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中尋呼區設置的原則

　　尋呼區是由一組基站覆蓋的區域組成，該區域中的基站有相同的尋呼區編號。網(wǎng)絡(luò )側會(huì )登記PS所處的尋呼區，當PS被叫時(shí)，網(wǎng)絡(luò )側會(huì )令該PS所處的尋呼區內的所有CS發(fā)送尋呼消息。綜合考慮PHS網(wǎng)絡(luò )的處理能力和網(wǎng)絡(luò )資源利用率，PHS網(wǎng)絡(luò )每小時(shí)最大尋呼次數設計在5000次(中興和朗訊的PHS網(wǎng)絡(luò ))到8000次(UT斯達康的PHS網(wǎng)絡(luò ))，所以尋呼區的設計要考慮到業(yè)務(wù)量的大小，不能設計的太大；而尋呼區太小會(huì )造成PS頻繁進(jìn)行越區位置登記，位置登記要占用CCH和TCH，這樣相對的減少了無(wú)線(xiàn)資源，降低了其它PS切換成功的可能性。所以要綜合考慮這兩方面因素來(lái)合理的設計尋呼區的大小。在進(jìn)行尋呼區的優(yōu)化時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面入手：首先尋呼區的邊界要盡量選在話(huà)務(wù)密度較低的地區，避開(kāi)十字路口、主干道等用戶(hù)密度大和用戶(hù)頻繁流動(dòng)的場(chǎng)所；其次尋呼區不宜為狹長(cháng)狀，最好是接近正六邊形，這樣可以減少越區位置登記的概率；最后由于尋呼區的邊界區對被叫PS來(lái)說(shuō)服務(wù)質(zhì)量較差，所以要避免落在需要高服務(wù)質(zhì)量的單位，如政府機關(guān)和管理部門(mén)等。

　　5.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中干擾問(wèn)題的解決

　　PHS的干擾分為系統內干擾和系統間干擾。系統內干擾又分為鄰頻干擾和同頻干擾。鄰頻干擾主要通過(guò)保證設備具有良好的鄰道選擇性(≥50dB)來(lái)解決。同頻干擾則主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化來(lái)解決。同頻干擾有CCH同頻干擾和TCH同頻干擾?；久芏冗^(guò)大且天線(xiàn)下傾角過(guò)小是引起同頻干擾的主要原因。解決該問(wèn)題需要適當減小天線(xiàn)的發(fā)射功率，縮小基站的覆蓋范圍；或適當降低基站天線(xiàn)高度，調整天線(xiàn)的下傾角。此方法可同時(shí)降低CCH和TCH的同頻干擾。TCH的同頻干擾主要依靠干擾規避機制來(lái)來(lái)解決，干擾規避機制通過(guò)為用戶(hù)重新分配一個(gè)干擾較小的頻點(diǎn)或時(shí)隙來(lái)降低TCH同頻干擾。系統內干擾還有PHS網(wǎng)絡(luò )系統內大功率基站對小功率基站的干擾，這可以通過(guò)將小功率基站用于室內覆蓋(1.9GHz的無(wú)線(xiàn)信號穿透能力較差)來(lái)解決。系統間干擾包括PHS與900MHz/1800MHzGSM系統邊緣頻率的信號干擾，以及與未來(lái)3G系統的頻率干擾。當前需要解決的是與GSM系統間的干擾。根據經(jīng)驗，當PHS基站正好對著(zhù)GSM基站主瓣輻射方向時(shí)，PHS基站與GSM1800MHz基站間隔最好在50米以上，與GSM900MHz基站間隔最好在20米以上；不在GSM基站主瓣輻射方向時(shí)，最好相隔10米以上。

　　6.PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化中的基站同步

　　基站同步是PHS系統中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，由于PHS采用TDD的雙工方式，所以如果基站不同步，會(huì )造成基站間CCH時(shí)隙的錯位，出現控制信道的同頻干擾，嚴重影響基站的正常工作?；鹃g同步精度要求基站間時(shí)差不超過(guò)31.2μs，超過(guò)該值則認為基站已失步，該基站將會(huì )對其他鄰近的基站造成頻率干擾。PHS的同步包括GPS同步和PSC同步。GPS同步的目的是對無(wú)線(xiàn)幀相位的修正，PSC的同步則是通過(guò)線(xiàn)路時(shí)鐘，對已經(jīng)取得統一同步起點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)幀的相位進(jìn)行控制與維持。為保證GPS同步效果，建議一般情況下每個(gè)Master基站帶40個(gè)左右的Slave基站，在高密度區可以增加到50-60個(gè)Slave基站。在低密度區內可以只設置一個(gè)Master基站，在高密度區內為了提高系統的抗災變能力，建議增加一個(gè)Master基站作為備份。

　　三、PHS典型覆蓋區域優(yōu)化的方法

　　PHS網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化根據覆蓋區域類(lèi)型可以劃分為室外密集話(huà)務(wù)區的優(yōu)化、室外稀疏話(huà)務(wù)區的優(yōu)化、室內覆蓋的優(yōu)化。以下對這三種典型的覆蓋區域類(lèi)型的優(yōu)化進(jìn)行分析。

　　1.室外密集話(huà)務(wù)區的優(yōu)化

　　室外密集話(huà)務(wù)區承擔了大比重的話(huà)務(wù)量，所以室外密集話(huà)務(wù)區的優(yōu)化是PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的一個(gè)重點(diǎn)。優(yōu)化中要注意以下幾個(gè)方面：

　　1)應使用500mw大功率基站覆蓋，相鄰基站覆蓋重疊區不得過(guò)大，以免產(chǎn)生過(guò)多的切換。

　　2)可以調整基站CCH信道和TCH信道的功率，使PCCH≤PTCH，這樣基站覆蓋區邊緣CCH信號較弱，PS不易接入。而在通話(huà)中的PS由于TCH信號較強，能夠保證通話(huà)質(zhì)量，不易掉話(huà)。

　　3)尋呼區的邊界應避免落在室外密集話(huà)務(wù)區內，以免位置更新占用過(guò)多的信道資源。

　　4)及時(shí)調整尋呼區大小，將尋呼次數過(guò)高的小區進(jìn)行分裂。

　　5)室外密集話(huà)務(wù)區應采用組控和分層覆蓋的方式，這樣可以減少控制信道干擾的概率。

　　6)同步問(wèn)題的解決是關(guān)鍵，同步做不好，系統將產(chǎn)生嚴重干擾。

　　2.室外稀疏話(huà)務(wù)區的優(yōu)化

　　對城市中不繁華的地區、城鄉結合地區、鄉鎮以及城鄉之間的道路等稀疏話(huà)務(wù)區?？梢栽O法增大基站覆蓋面積，以有效地降低建網(wǎng)成本。具體可以使用PHS基站放大器，如CHOSEN-PHS系列基站功率放大器可以使基站上行信號增強16-18dB，當基站天線(xiàn)傾角為5度時(shí)的覆蓋半徑可以擴大到2公里左右。這樣提高了單個(gè)基站的覆蓋半徑，降低了跨區切換的次數，提高了網(wǎng)絡(luò )的通話(huà)效果。對于公路等狹長(cháng)地帶，可以采用500mW定向天線(xiàn)來(lái)進(jìn)行覆蓋，以降低切換的頻率。

　　3.室內覆蓋的優(yōu)化

　　PHS進(jìn)行室內覆蓋時(shí)，主要使用小功率基站，這樣既能做好覆蓋，又可以解決信道問(wèn)題；適當的利用直放站可以將室外的信號引入室內，還可以對室內盲區進(jìn)行覆蓋，但是直放站不能增加信道；對于底層建筑可以通過(guò)架設室外基站，通過(guò)信號的穿透性對室內進(jìn)行覆蓋；對于電梯、狹長(cháng)的樓道等則可以采用定向天線(xiàn)進(jìn)行覆蓋；對于人流密集的商場(chǎng)、超市等可以采用吸頂天線(xiàn)進(jìn)行覆蓋；對于小型飯館及其包間則可以利用10m、20m的長(cháng)饋線(xiàn)，避開(kāi)墻壁的阻擋將信號引入各房間；對于大樓各樓層可以利用功分器、干線(xiàn)放大器、合路器、耦合器、天線(xiàn)等器件對信號進(jìn)行分離和放大，通過(guò)建設室內分布系統來(lái)實(shí)現理想覆蓋。

　　四、小結

　　當前PHS吸引顧客的一個(gè)重要原因是低廉的資費，但是網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量并不能令人滿(mǎn)意，要鞏固PHS的客戶(hù)群，就必須加強對PHS網(wǎng)絡(luò )通信質(zhì)量的提高，這就需要不斷的抓好PHS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的問(wèn)題，根據環(huán)境、用戶(hù)數、業(yè)務(wù)量的變化及時(shí)調整網(wǎng)絡(luò )，切實(shí)提高PHS網(wǎng)絡(luò )的覆蓋效果和用戶(hù)滿(mǎn)意度，增強PHS的市場(chǎng)競爭力。