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CDMA網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化淺析
移動(dòng)通信網(wǎng)是一個(gè)不斷變化的網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )結構、無(wú)線(xiàn)環(huán)境、用戶(hù)分布和使用行為都是不斷變化的。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )規模的擴張、網(wǎng)絡(luò )覆蓋規劃規模的復雜化、網(wǎng)絡(luò )話(huà)務(wù)模型和業(yè)務(wù)模型的改變，都會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )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(guò)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化來(lái)持續不斷地對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行調整以適應各種變化，所以網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作是一項長(cháng)期的持續性的系統工程，需要不斷探索、積累經(jīng)驗；只有解決好網(wǎng)絡(luò )出現的各種問(wèn)題，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )資源配置，改善網(wǎng)絡(luò )的運行環(huán)境，提高網(wǎng)絡(luò )的運行質(zhì)量，才能使網(wǎng)絡(luò )運行在最佳狀態(tài)，為移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展提供有力的技術(shù)支持與網(wǎng)絡(luò )支撐。因此，網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的意義就在于，可以提高網(wǎng)絡(luò )的投資效益，提高網(wǎng)絡(luò )的運行效益，提高網(wǎng)絡(luò )的運行質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量，在原網(wǎng)絡(luò )的基礎上不再大規模投資的前提下，充分提高網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量與容量。這在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )維護中都有很重要的現實(shí)意義，而且也是在短期內優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )狀況，提升網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的重要方法。
1 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化基本概念
1.1 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化目標
所謂網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，一方面是要對網(wǎng)絡(luò )運行中存在的覆蓋不好、通話(huà)質(zhì)量差、呼叫困難、無(wú)法接通、掉話(huà)、網(wǎng)絡(luò )擁塞、切換成功率低以及數據業(yè)務(wù)性能不佳等問(wèn)題予以解決，使網(wǎng)絡(luò )達到最佳運營(yíng)狀態(tài)；另一方面，還要通過(guò)優(yōu)化資源配置，對網(wǎng)絡(luò )整體資源進(jìn)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(luò )優(yōu)化的主要目的就是通過(guò)對投入運行的無(wú)限網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據的采集和分析，找出影響網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量和資源利用率不高的原因，然后通過(guò)技術(shù)手段或參數調整使網(wǎng)絡(luò )達到最佳運行狀態(tài)，使網(wǎng)絡(luò )資源獲得最佳效益；同時(shí)了解網(wǎng)絡(luò )的增長(cháng)趨勢，為擴容提供依據。因此，網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是移動(dòng)通信系統實(shí)際運營(yíng)過(guò)程中一項重要工作內容。
1.2 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化內容
網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是一項貫穿于整個(gè)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展全過(guò)程的長(cháng)期工作，同時(shí)也是一項系統工作，包含一系列優(yōu)化方式，包括覆蓋優(yōu)化、話(huà)務(wù)量?jì)?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(luò )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(xiàn)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(wú)線(xiàn)參數調整和配置參數核查等內容。
2 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化分析
網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化分析是網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化工作中的一個(gè)重要環(huán)節，只有對路測、系統采集等各方面獲取來(lái)的網(wǎng)絡(luò )測試數據進(jìn)行全面系統的分析，才能對網(wǎng)絡(luò )的運行狀況進(jìn)行評估和測算，對網(wǎng)絡(luò )故障進(jìn)行診斷和定位，從而為進(jìn)一步制定網(wǎng)絡(luò )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(luò )優(yōu)化的分析內容：
2.1 掉話(huà)分析
掉話(huà)是指移動(dòng)臺通信發(fā)生中斷，它是一種嚴重的網(wǎng)絡(luò )故障現象，掉話(huà)率是評估CDMA系統性能的一項重要指標，通常，通過(guò)信令分析判斷導致掉話(huà)的直接原因并不困難，但要確定造成掉話(huà)的深層原因還必須對測試數據進(jìn)行仔細的分析。
按照協(xié)議規定，在通話(huà)過(guò)程中移動(dòng)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(dòng)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(dòng)臺中維持著(zhù)一個(gè)計時(shí)器，以限制允許諸如接收到壞幀這樣的時(shí)間持續的時(shí)間。當計時(shí)器到期時(shí)，移動(dòng)臺會(huì )關(guān)閉發(fā)射機，并返回到初始狀態(tài)，這樣即發(fā)生了掉話(huà)。
2.1.1 移動(dòng)臺掉話(huà)機制
移動(dòng)臺壞幀：移動(dòng)臺接收到12個(gè)壞幀后會(huì )關(guān)閉發(fā)射，在連續收到兩個(gè)好幀后會(huì )重新激活發(fā)射機。
移動(dòng)臺衰落計時(shí)器：T5衰落定時(shí)器到時(shí)，移動(dòng)臺關(guān)閉發(fā)射，并宣告前向業(yè)務(wù)信道丟失。
移動(dòng)臺證實(shí)失�。阂苿�(dòng)臺在傳送了MIN次消息后仍未收到證實(shí)，則移動(dòng)臺重新初始化。
2.1.2 基站掉話(huà)機制
無(wú)線(xiàn)設備制造商可能會(huì )制定與移動(dòng)臺壞幀和證實(shí)失敗機制類(lèi)似的基站壞幀和證實(shí)失敗機制，這些機制由各制造商執行決定，在協(xié)議中未作詳細規定。CDMA2000協(xié)議規定，基站需要持續地監聽(tīng)每一個(gè)反向業(yè)務(wù)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(wù)信道丟失，基站向移動(dòng)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(shí)例發(fā)送釋放指令，并進(jìn)入釋放子狀態(tài)。
2.2 接入失敗分析
當移動(dòng)臺撥打一個(gè)電話(huà)號碼時(shí)即為發(fā)起一次呼叫；由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)發(fā)起的呼叫分為移動(dòng)臺到固定網(wǎng)絡(luò )的呼叫和移動(dòng)臺到移動(dòng)臺的呼叫。如果在規定的時(shí)間內，呼叫建立過(guò)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(dòng)臺發(fā)送起呼消息之后，經(jīng)過(guò)以下5個(gè)關(guān)鍵步驟完成業(yè)務(wù)連接。
第1步：基站必須對收到的起呼消息進(jìn)行證實(shí)，即在尋呼信道發(fā)送確認消息。
第2步：基站必須在給移動(dòng)臺分配業(yè)務(wù)信道后，在尋呼信道上發(fā)送信道指配消息，同時(shí)在前向業(yè)務(wù)信道上發(fā)送空業(yè)務(wù)幀。
第3步：移動(dòng)臺收到信道指配消息后，開(kāi)始識別前向業(yè)務(wù)信道，通常移動(dòng)臺應在收到信道指配消息后200 ms內識別前向業(yè)務(wù)信道。
第4步：在成功識別前向業(yè)務(wù)信道后，移動(dòng)臺開(kāi)始在反向業(yè)務(wù)信道上發(fā)送空業(yè)務(wù)幀，基站在識別反向業(yè)務(wù)信道后必須發(fā)送證實(shí)消息。
第5步：基站發(fā)送業(yè)務(wù)連接消息給移動(dòng)臺。
以上5個(gè)步驟中每一步的完成可以被稱(chēng)為一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，無(wú)論哪一步出錯都會(huì )造成接入失敗。而每個(gè)步驟出錯的可能原因都很多，這就要求對各種可能原因進(jìn)行一定的收集和整理，因此掌握這個(gè)過(guò)程還是不難的。還有一個(gè)有效的分析接人失敗的方式就是從分析信令人手，通過(guò)其中的一些關(guān)鍵信令將問(wèn)題迅速定位到上述的5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)中的某一個(gè)，然后再結合其他測試數據找出問(wèn)題所在。除信令流外，我們還需要觀(guān)察其他測試指標的變化情況來(lái)對問(wèn)題進(jìn)行準確定位。需要觀(guān)察的測試指標主要包括：移動(dòng)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(guò)程：
(1)當鄰集或剩余集的某一個(gè)導頻的強度超過(guò)T_ADD時(shí)，移動(dòng)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(dòng)臺發(fā)送切換指示消息或者擴展切換指示消息。
(3)移動(dòng)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(gè)導頻的強度低于T_DROP時(shí)，它所對應的切換去掉計時(shí)器開(kāi)始啟動(dòng)。
(5)當切換去掉計時(shí)器期滿(mǎn)時(shí)(即T_TDROP超時(shí))，移動(dòng)臺向基站發(fā)送導頻強度測量消息。
(6)基站向移動(dòng)臺發(fā)送切換指示消息或擴展切換指示消息。
(7)移動(dòng)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(dòng)臺發(fā)出導頻強度測量消息，卻沒(méi)有收到基站的切換指示消息。
(2)移動(dòng)臺收到基站的切換指示消息，卻沒(méi)有發(fā)送切換完成消息。
在對軟切換失敗的情況進(jìn)行分析時(shí)，需要仔細觀(guān)察路測數據中服務(wù)小區導頻強度的變化情況。因為軟切換失敗導致掉話(huà)的一個(gè)重要標志是服務(wù)小區的Ec／Io太低，而別的導頻則很強，具體可以從以下幾點(diǎn)看出：
(1)在一個(gè)新的導頻上重新初始化：當移動(dòng)臺在導頻A上發(fā)生系統丟失，然后很快在導頻B上重新初始化，可能說(shuō)明導頻B足夠強，應該在此之前進(jìn)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(jìn)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(wèn)題。系統必須保證有足夠的資源來(lái)支持軟切換，但可能所有的資源都用盡了，這時(shí)就會(huì )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(wèn)題。假設系統有可用資源而切換允許算法沒(méi)有對切換造成干擾，那么軟切換是否成功還依賴(lài)于切換信令消息是否及時(shí)地發(fā)送和接受。
2.4 高誤幀率分析
當移動(dòng)臺或基站接收到一個(gè)數據幀以后，要進(jìn)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(wú)法檢測出幀速率的數據幀。誤幀率就是指誤幀的數目占總幀數的比例，是衡量語(yǔ)音質(zhì)量的一項重要指標。語(yǔ)音質(zhì)量是一個(gè)非常主觀(guān)的量，很難進(jìn)行客觀(guān)評估。然而語(yǔ)音質(zhì)量在很大程度上是與誤幀率有關(guān)的，而誤幀率則可以進(jìn)行客觀(guān)的測量。當系統的誤幀率高于目標值時(shí)，需要對系統性能進(jìn)行細致地分析以查明原因。
3 網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的分類(lèi)
3.1 覆蓋優(yōu)化
網(wǎng)絡(luò )覆蓋是衡量一個(gè)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)勢的關(guān)鍵，為了全面提升網(wǎng)絡(luò )的覆蓋水平，達到在最少的投資條件下實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設計目標，即最合理的基站布局、最佳的參數設置、最大的網(wǎng)絡(luò )容量、最小的干擾水平以及最高的網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量，應進(jìn)行完善的覆蓋規劃設計和優(yōu)化，認真考慮系統的用戶(hù)分布情況，合理地設置基站數，對CDMA網(wǎng)絡(luò )的前反向覆蓋、導頻Ec／Io和切換狀態(tài)等多方面進(jìn)行全面分析。
3.2 容量?jì)?yōu)化
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )內用戶(hù)的不斷增加，系統內不可避免的會(huì )出現話(huà)務(wù)量不均衡的現象，某些局部地區可能會(huì )頻繁發(fā)生話(huà)務(wù)量擁塞。容量?jì)?yōu)化的目的就是解決網(wǎng)絡(luò )內的話(huà)務(wù)量不均衡的問(wèn)題，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò )內的業(yè)務(wù)負荷保持均勻。尤其在一些人口密集的商業(yè)區，要考慮人口的流動(dòng)特點(diǎn)，而在一些大型活動(dòng)場(chǎng)所又會(huì )在某些時(shí)段出現突發(fā)性的話(huà)務(wù)量。進(jìn)行容量?jì)?yōu)化需要對基站的話(huà)務(wù)統計數據進(jìn)行仔細分析，對于既存在容量問(wèn)題又存在覆蓋問(wèn)題的地區，可以通過(guò)增加微蜂窩或基站的方法來(lái)解決。
如果網(wǎng)絡(luò )內的某個(gè)基站話(huà)務(wù)負荷很重，經(jīng)常出現話(huà)務(wù)擁塞，而周?chē)镜脑?huà)務(wù)量又相對較低，就說(shuō)明明顯存在話(huà)務(wù)量不均衡的現象，這時(shí)就需要解決由于軟切換對系統信道資源的浪費問(wèn)題。通過(guò)調整軟切換參數降低軟切換比例。如果軟切換比例并不高，那么就需要通過(guò)調整天線(xiàn)的下傾角和方向角，使該基站的話(huà)務(wù)量能夠分擔到周?chē)渌?huà)務(wù)量較低的基站上。在調整時(shí)要特別注意兼顧對覆蓋的影響，需要反復進(jìn)行測試和調整的過(guò)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(gè)小區的導頻相位偏移經(jīng)過(guò)傳輸時(shí)延后落入當前移動(dòng)臺激活集內某導頻的搜索窗內，且該導頻超過(guò)一定強度，致使移動(dòng)臺誤認為是服務(wù)導頻，從而對解調形成干擾的情況，這種情況在實(shí)際中比較少見(jiàn)。實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中比較多見(jiàn)的情況是導頻強度污染，它是指當移動(dòng)臺收到超過(guò)3個(gè)以上Ec／lo強度大于T_ADD的導頻，而由于移動(dòng)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(dòng)臺的信號解調形成干擾，工程上所說(shuō)的導頻污染通常是指這種情況。導頻污染可以認為是來(lái)自CDMA系統內的下行干擾，會(huì )嚴重影響移動(dòng)臺對下行信號的解調，情況嚴重時(shí)常常會(huì )引起掉話(huà)，因此是CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化需要解決的重要問(wèn)題之一。除導頻污染這種來(lái)自CDMA系統內的干擾外，可能還存在一些來(lái)自系統外的干擾，在網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化過(guò)程中需要通過(guò)反復實(shí)地測試，對干擾源仔細查找定位和排除。
導頻污染問(wèn)題的解決方法主要有：
(1)以路測數據為依據來(lái)優(yōu)化系統運行以減少導頻的數目，或在導頻污染區域調出一個(gè)主導頻來(lái)。
(2)對于導頻相位的污染的情況，可以通過(guò)在系統中改善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(luò )故障和對切換比例過(guò)高等性能不佳的狀況進(jìn)行優(yōu)化。
在對軟切換失敗故障進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先應先按照對造成軟切換失敗的故障原因進(jìn)行分析。如果由于覆蓋問(wèn)題和導頻污染造成的，那么應按照覆蓋或導頻污染來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，如果不是這兩方面的問(wèn)題，那么切換失敗多半與切換參數的設置、鄰區列表的設置以及搜索窗的大小有關(guān)。對軟切換參數的調整和軟切換性能的優(yōu)化，應根據網(wǎng)絡(luò )負載變化情況周期性地進(jìn)行。
4 結論
本文說(shuō)明了網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的概念，并對掉話(huà)、接人失敗、軟切換失敗和高誤幀率這4個(gè)日常維護工作中常見(jiàn)的故障進(jìn)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(luò )優(yōu)化中的4個(gè)分類(lèi)也進(jìn)行了說(shuō)明，當然CDMA網(wǎng)絡(luò )系統的覆蓋、容量、質(zhì)量不是孤立的，而是相互制約的關(guān)系，從而導致了網(wǎng)絡(luò )規劃、優(yōu)化方法及過(guò)程的復雜性，所以CDMA網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是一項綜合性工作，對網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化方法的分析和總結尤為重要。
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