PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析

【摘 要】 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是PHS運(yùn)營的關(guān)鍵所在，本文對(duì)PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的內(nèi)容包括：覆蓋、容量、切換、尋呼區(qū)設(shè)置、干擾、同步等問題進(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用戶已達(dá)到6500萬，相對(duì)于2003年底的3500萬將近翻了一番，如此之快的增加速度，給PHS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營質(zhì)量提出了巨大的挑戰(zhàn)。用戶數(shù)的增加使運(yùn)營商需要不斷地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容，原有PHS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)模型已發(fā)生巨大改變，某些區(qū)域的話務(wù)量可能已達(dá)飽和或已超過原有設(shè)計(jì)容量，城市規(guī)劃和城市建設(shè)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)量的改變來及時(shí)對(duì)PHS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以保證網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，為用戶提供滿意的服務(wù)，使PHS繼續(xù)保持發(fā)展的勢頭。目前PHS運(yùn)營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(nèi)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(shè)、運(yùn)行之中。PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的內(nèi)容涉及對(duì)基站覆蓋區(qū)域的分析、小區(qū)容量的考慮、切換頻繁程度和切換成功率的兼顧、尋呼區(qū)的設(shè)置、頻率干擾的解決、精確同步的實(shí)現(xiàn)等。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要達(dá)到以最少的資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的運(yùn)行質(zhì)量。

　　目前的PHS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到了一定的規(guī)模，其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要是以實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)的話務(wù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)CS信號(hào)覆蓋情況包括信號(hào)強(qiáng)度分布、CS覆蓋層數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)各Slave基站相對(duì)于Master基站的相對(duì)時(shí)間差的測量，還要通過實(shí)際的通話路測來得到整個(gè)呼叫建立到呼叫釋放過程中發(fā)生的無線事件的統(tǒng)計(jì)，包括：呼叫失敗次數(shù)(率)，正常釋放次數(shù)，掉話次數(shù)(率)，切換(Handover和TCH Switching)嘗試次數(shù)，切換失敗次數(shù)(率)，位置更新嘗試次數(shù)，位置更新失敗次數(shù)(率)，并通過信令分析各種事件失敗的原因，最后總結(jié)目前網(wǎng)絡(luò)存在的問題，如信道資源不足、干擾過大、基站同步未達(dá)要求、覆蓋不合理造成的切換過多等，由此得出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方案。以上數(shù)據(jù)的采集需要有相應(yīng)的強(qiáng)大的測試工具、軟件的支持，才能更加快速科學(xué)準(zhǔn)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(shè)備和后期分析軟件還是比較豐富、功能也是非常強(qiáng)大的。PHS路測系統(tǒng)可以完成路測數(shù)據(jù)和話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的地理信息化標(biāo)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(diào)整、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供可靠、直觀的依據(jù)。

　　1.PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的覆蓋分析

　　在建網(wǎng)初期，首先是通過鏈路預(yù)算來對(duì)基站的覆蓋范圍進(jìn)行預(yù)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(jī)靈敏度，M為衰落余量、Gtx和Grx 為天線增益。PHS系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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。通過以上參數(shù)就可以計(jì)算出PHS基站的覆蓋范圍。該計(jì)算只是理論值，由于實(shí)際的傳播環(huán)境十分復(fù)雜，所以還必須通過實(shí)測對(duì)該模型進(jìn)行修正。實(shí)測過程可以利用電子地圖和相應(yīng)的路測軟件通過路測得到PHS覆蓋區(qū)域內(nèi)CCH信道信號(hào)強(qiáng)度的分布圖。利用地形分析工具，對(duì)指定區(qū)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(shù)據(jù)，就可根據(jù)分析結(jié)果對(duì)傳播模型進(jìn)行校準(zhǔn)。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，通過在通話狀態(tài)下進(jìn)行路側(cè)，可以在CS側(cè)和PS側(cè)記錄上下行TCH信道的發(fā)射功率以及BER。根據(jù)CS和PS的發(fā)射功率曲線(誰先達(dá)到最大發(fā)射功率)以及BER的變化曲線可以判別覆蓋是上行受限還是下行受限。之后可以根據(jù)測試結(jié)果通過調(diào)整基站發(fā)射功率確定合適的小區(qū)邊緣，達(dá)到覆蓋范圍內(nèi)上下行的均衡。

　　2.PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的容量考慮

　　標(biāo)準(zhǔn)PHS基站支持1個(gè)控制信道對(duì)應(yīng)3個(gè)業(yè)務(wù)信道，稱為1C3T，隨著密集話務(wù)區(qū)對(duì)基站信道數(shù)的需求的增加，采用組控技術(shù)逐漸出現(xiàn)了1C7T以及1C15T的基站。在容量優(yōu)化的過程中必須要考慮基站覆蓋區(qū)的話務(wù)量。話務(wù)量分布與時(shí)間地點(diǎn)都有關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到忙時(shí)話務(wù)量的情況。1C3T的基站在5%阻塞率下可以承載0.899erl的話務(wù)，1C7T的基站在5%阻塞率下可以承載3.738erl的話務(wù)，1C15T的基站在5%阻塞率下可以承載10.633erl的話務(wù)。覆蓋區(qū)內(nèi)總的話務(wù)量可以通過測算公式：總話務(wù)量(erl)=有效面積×每平米人數(shù)×PS擁有率×平均話務(wù)量(通常為0.02erl)來計(jì)算得到。由此可見基站覆蓋面積越大覆蓋區(qū)內(nèi)總話務(wù)量越大，單位面積的容量越小，所以要通過實(shí)際區(qū)域的話務(wù)量情況來設(shè)計(jì)基站覆蓋區(qū)域的大小。在進(jìn)行容量設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到切換的因素，要給PS的切換預(yù)留出一定的余量，保證PS切換的成功率。在進(jìn)行容量優(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(shè)成本，一般控制覆蓋區(qū)內(nèi)容量利用率(忙時(shí)話務(wù)總量除以無線網(wǎng)絡(luò)的容量)在60%～75%比較合理，如果實(shí)際覆蓋區(qū)容量利用率超過75%，則網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容可以通過小區(qū)分裂來實(shí)現(xiàn)，也可以通過組控技術(shù)增加基站業(yè)務(wù)信道數(shù)量來實(shí)現(xiàn)，如上面所提到的1C7T和1C15T。

　　3.PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中切換問題的解決

　　PHS的切換都為硬切換，即在覆蓋邊緣信號(hào)弱到一定程度后，PS首先會(huì)斷開原有鏈接，轉(zhuǎn)而搜尋更強(qiáng)的信號(hào)，這一過程大約需要1～2s的時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致話音不連貫，用戶能夠感覺到短暫的停頓。PHS切換分為CS內(nèi)切換和CS間切換。CS內(nèi)切換(TCH switching)主要考慮誤碼率(門限值1×10E-6)和信道忙閑；CS間的切換主要考慮切換門限電平(斷鏈門限參考值：26dBμV，建鏈門限參考值：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)用戶在移動(dòng)過程中能連續(xù)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)化遇到的主要問題是頻繁切換，造成這一問題的原因一是由于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(kuò)大覆蓋范圍，兼顧容量，從而適當(dāng)?shù)臏p少切換的頻次。二是在某些多基站覆蓋地區(qū)接收到的不同基站的信號(hào)電平都低于切換門限電平，導(dǎo)致頻繁切換。一般15s內(nèi)切換次數(shù)不超過3次，每次切換時(shí)間不超過1.2s，則可以確保切換過程中話音清晰，切換主觀感覺不明顯；15s內(nèi)切換次數(shù)3～5次，有超過1.2s的切換請(qǐng)求，則主觀明顯感覺切換，但對(duì)通話連貫性影響不大；如果15s內(nèi)切換次數(shù)超過5次，且有超過1.2秒的切換請(qǐng)求，則頻繁的切換會(huì)影響通話的連貫性，用戶感覺通話質(zhì)量不好。針對(duì)這一問題的解決辦法主要有：增設(shè)基站，提高該地區(qū)的信號(hào)電平，或者在距離較近的基站采用定向天線覆蓋這一區(qū)域，或者根據(jù)基站分布情況，分別調(diào)整各個(gè)基站的切換門限電平。目前PHS推出了無縫切換技術(shù)可以提高切換的速度，但是這需要PS的支持，而當(dāng)前大量的用戶還是使用舊的PS，所以要繼續(xù)做好傳統(tǒng)PHS網(wǎng)絡(luò)的切換優(yōu)化工作，給大量的老客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

　　4.PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中尋呼區(qū)設(shè)置的原則

　　尋呼區(qū)是由一組基站覆蓋的區(qū)域組成，該區(qū)域中的基站有相同的尋呼區(qū)編號(hào)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)登記PS所處的尋呼區(qū)，當(dāng)PS被叫時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會(huì)令該P(yáng)S所處的尋呼區(qū)內(nèi)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(shù)設(shè)計(jì)在5000次(中興和朗訊的PHS網(wǎng)絡(luò))到8000次(UT斯達(dá)康的PHS網(wǎng)絡(luò))，所以尋呼區(qū)的設(shè)計(jì)要考慮到業(yè)務(wù)量的大小，不能設(shè)計(jì)的太大；而尋呼區(qū)太小會(huì)造成PS頻繁進(jìn)行越區(qū)位置登記，位置登記要占用CCH和TCH，這樣相對(duì)的減少了無線資源，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合理的設(shè)計(jì)尋呼區(qū)的大小。在進(jìn)行尋呼區(qū)的優(yōu)化時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面入手：首先尋呼區(qū)的邊界要盡量選在話務(wù)密度較低的地區(qū)，避開十字路口、主干道等用戶密度大和用戶頻繁流動(dòng)的場所；其次尋呼區(qū)不宜為狹長狀，最好是接近正六邊形，這樣可以減少越區(qū)位置登記的概率；最后由于尋呼區(qū)的邊界區(qū)對(duì)被叫PS來說服務(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(jī)關(guān)和管理部門等。

　　5.PHS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中干擾問題的解決

　　PHS的干擾分為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)間干擾。系統(tǒng)內(nèi)干擾又分為鄰頻干擾和同頻干擾。鄰頻干擾主要通過保證設(shè)備具有良好的鄰道選擇性(≥50dB)來解決。同頻干擾則主要通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來解決。同頻干擾有CCH同頻干擾和TCH同頻干擾。基站密度過大且天線下傾角過小是引起同頻干擾的主要原因。解決該問題需要適當(dāng)減小天線的發(fā)射功率，縮小基站的覆蓋范圍；或適當(dāng)降低基站天線高度，調(diào)整天線的下傾角。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(guī)避機(jī)制來來解決，干擾規(guī)避機(jī)制通過為用戶重新分配一個(gè)干擾較小的頻點(diǎn)或時(shí)隙來降低TCH同頻干擾。系統(tǒng)內(nèi)干擾還有PHS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)大功率基站對(duì)小功率基站的干擾，這可以通過將小功率基站用于室內(nèi)覆蓋(1.9GHz的無線信號(hào)穿透能力較差)來解決。系統(tǒng)間干擾包括PHS與900MHz/1800MHzGSM系統(tǒng)邊緣頻率的信號(hào)干擾，以及與未來3G系統(tǒng)的頻率干擾。當(dāng)前需要解決的是與GSM系統(tǒng)間的干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)PHS基站正好對(duì)著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(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵問題，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(cuò)位，出現(xiàn)控制信道的同頻干擾，嚴(yán)重影響基站的正常工作。基站間同步精度要求基站間時(shí)差不超過31.2μs，超過該值則認(rèn)為基站已失步，該基站將會(huì)對(duì)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(duì)無線幀相位的修正，PSC的同步則是通過線路時(shí)鐘，對(duì)已經(jīng)取得統(tǒng)一同步起點(diǎn)的無線幀的相位進(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(qū)可以增加到50-60個(gè)Slave基站。在低密度區(qū)內(nèi)可以只設(shè)置一個(gè)Master基站，在高密度區(qū)內(nèi)為了提高系統(tǒng)的抗災(zāi)變能力，建議增加一個(gè)Master基站作為備份。

　　三、PHS典型覆蓋區(qū)域優(yōu)化的方法

　　PHS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化根據(jù)覆蓋區(qū)域類型可以劃分為室外密集話務(wù)區(qū)的優(yōu)化、室外稀疏話務(wù)區(qū)的優(yōu)化、室內(nèi)覆蓋的優(yōu)化。以下對(duì)這三種典型的覆蓋區(qū)域類型的優(yōu)化進(jìn)行分析。

　　1.室外密集話務(wù)區(qū)的優(yōu)化

　　室外密集話務(wù)區(qū)承擔(dān)了大比重的話務(wù)量，所以室外密集話務(wù)區(qū)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(yīng)使用500mw大功率基站覆蓋，相鄰基站覆蓋重疊區(qū)不得過大，以免產(chǎn)生過多的切換。

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

　　3)尋呼區(qū)的邊界應(yīng)避免落在室外密集話務(wù)區(qū)內(nèi)，以免位置更新占用過多的信道資源。

　　4)及時(shí)調(diào)整尋呼區(qū)大小，將尋呼次數(shù)過高的小區(qū)進(jìn)行分裂。

　　5)室外密集話務(wù)區(qū)應(yīng)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)同步問題的解決是關(guān)鍵，同步做不好，系統(tǒng)將產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

　　2.室外稀疏話務(wù)區(qū)的優(yōu)化

　　對(duì)城市中不繁華的地區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及城鄉(xiāng)之間的道路等稀疏話務(wù)區(qū)。可以設(shè)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(hào)增強(qiáng)16-18dB，當(dāng)基站天線傾角為5度時(shí)的覆蓋半徑可以擴(kuò)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(qū)切換的次數(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)的通話效果。對(duì)于公路等狹長地帶，可以采用500mW定向天線來進(jìn)行覆蓋，以降低切換的頻率。

　　3.室內(nèi)覆蓋的優(yōu)化

　　PHS進(jìn)行室內(nèi)覆蓋時(shí)，主要使用小功率基站，這樣既能做好覆蓋，又可以解決信道問題；適當(dāng)?shù)睦弥狈耪究梢詫⑹彝獾男盘?hào)引入室內(nèi)，還可以對(duì)室內(nèi)盲區(qū)進(jìn)行覆蓋，但是直放站不能增加信道；對(duì)于底層建筑可以通過架設(shè)室外基站，通過信號(hào)的穿透性對(duì)室內(nèi)進(jìn)行覆蓋；對(duì)于電梯、狹長的樓道等則可以采用定向天線進(jìn)行覆蓋；對(duì)于人流密集的商場、超市等可以采用吸頂天線進(jìn)行覆蓋；對(duì)于小型飯館及其包間則可以利用10m、20m的長饋線，避開墻壁的阻擋將信號(hào)引入各房間；對(duì)于大樓各樓層可以利用功分器、干線放大器、合路器、耦合器、天線等器件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分離和放大，通過建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)理想覆蓋。

　　四、小結(jié)

　　當(dāng)前PHS吸引顧客的一個(gè)重要原因是低廉的資費(fèi)，但是網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量并不能令人滿意，要鞏固PHS的客戶群，就必須加強(qiáng)對(duì)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)化的問題，根據(jù)環(huán)境、用戶數(shù)、業(yè)務(wù)量的變化及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，切實(shí)提高PHS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果和用戶滿意度，增強(qiáng)PHS的市場競爭力。