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GPRS无线网络日常维护与优化分析

发布时间: 2006-3-29  来源: China通信网
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2006-1-20

通信世界  山西移动通信有限责任公司  郭宝 

        中国移动GPRS网络以其独有的特点受到广大用户的关注,越来越多的GSM用户开始尝试使用无线数据业务。但是由于GPRS技术在数据传输速率方面的劣势,需要每一位负责GPRS维护、优化工程师辛勤工作,将GPRS网络维护好,尽可能满足用户的需求,积极为我国的3G做准备,培养宽带无线数据业务市场。 本文主要介绍GPRS无线网络日常维护与优化的工作内容,并通过DT/CQT测试进一步优化GPRS网络。

  一、中国移动GPRS网络独有的特点分析

  中国移动GPRS网络以原有GSM网络为承载网,在有GSM信号的地方就可以使用移动数据业务,如WAP、彩信、百宝箱、登陆Internet等等。GPRS网络以其独有的特点逐渐收到广大用户的关注,主要可以体现在以下几点。

  --- GPRS网络覆盖良好,在高层建筑物内、地下室、电梯内、偏远乡村等都实现覆盖,可以真正实现无处不在、实时上网。

  --- 全球范围内GSM用户占比例最大,庞大的用户群促使GPRS用户可以得到非常好的沟通,类比短信业务,彩信业务也渐渐被用户接收,其强大的图像、声音功能深受用户的喜爱,同时在广大的用户群中可以方便地互相发送、收取。

  --- 随时随地登陆Internet收取邮件,由于GPRS自身技术限制,在接收较大容量的或非常多的垃圾邮件时,会等待较长时间。

  --- 中国移动GPRS网络与世界上50多个国家地区、80多个运营商实现漫游,方便国外GSM用户到中国后继续使用便捷的Blackberry业务;同样也可以保障中国移动的用户出国后能继续使用原有的通信设备登陆Internet,而不是必须更换通信终端。

  GPRS无线网络初期的用户量小、业务少、网络规模小等特点,已经转换为用户群庞大、业务种类繁多、网络规模超大等特征。GPRS无线网络的维护、优化任务的重要性日益突显。本文主要介绍日常GPRS无线网络维护、优化的主要工作内容,同时结合GPRS无线网络测试(DT、CQT)中发现的问题进行优化分析,即时调整网络参数,提升GPRS无线网络的性能指标。

  二、GPRS无线网络日常维护的主要工作内容

  1.GPRS无线网络告警检查

  GPRS无线网络告警检查主要包括PCU告警和基站GPRS告警两部分。PCU可能会存在硬件告警、与SGSN的虚拟连接告警、与基站的Gb链路告警、PCU容量告警等等,不同厂家的设备会有相应的告警类型定义,在日常维护要密切关注PCU的告警,因为PCU可能会导致下挂的所有基站都不能正常使用GPRS业务,这会给用户造成非常严重的影响。基站GPRS告警存在是因为硬件设备故障导致配置在该载频上的GPRS信道不能正常接入用户请求,GPRS业务申请大量拒绝的告警、与SGSN的与你连接告警等等。在日常维护中要关注出现硬件故障告警的载频上是否配置了GPRS信道,如果有的话,需要及时调整使用其他载频或更换硬件设备。

  2.基站GPRS功能开启检查

  每个基站都应开启GPRS功能,这样才能保证在有GSM信号的地方都可以使用GPRS业务,不论是偏远的郊县、山区,还是在市中心热点地区。在新建基站入网、基站扩容重新制作基站数据、BSC级割接升级、LAC区所辖基站调整时,都应检查新制作的基站数据是否打开了GPRS功能,如果没有认真检查,基站可能会运行正常,但是该基站覆盖范围内的用户将不能使用GPRS业务,给用户带来不方便,同时也增加了用户申诉。所以在上述的基站割接、调整时,一定要检查基站数据中的GPRS部分是否正常,基站GPRS功能是否打开。

  3.合理配置小区GPRS信道

  GPRS信道一般配置在小区的BCCH载频上,但是由于GPRS用户的增多,用户对GPRS的速率需求也相应增大,这需要在载频上配置3~5个GPRS信道,有的热点小区,甚至需要配置更多的GPRS信道,把GPRS信道都配置BCCH载频上显然是不合理的。配置了GPRS信道的载频称为GTRX,每个小区至少有一块GTRX,一般设置两块。小区的GTRX数不宜设置过大,因为PCU容量受GTRX数目限制,PCU最大容量可支持64个小区、128块TRX、256个GPRS时隙。CDED为GPRS静态信道数、CDEF为GPRS动态信道数,在现网中要根据实际情况来设定。在语音信道非常拥塞的小区,基于语音优先的原则,GPRS动态信道会转换为GSM语音信道,如果该小区数据量需求也很大的话,应考虑适当增加CDED,并且考虑小区扩容来缓解GSM与GPRS业务的拥塞情况。

  4.检查PCU容量负荷、Gb接口负荷

  PCU最大容量可支持64个小区、128块TRX、256个GPRS时隙(包括GPRS静态时隙与动态时隙)。定期检查PCU的容量负荷非常重要,对于终端用户的实际感受和GPRS无线网络性能指标影响很大,如果PCU下挂的小区GPRS信道数普遍配置较大,可能会带来较严重的负面作用。第一会增加PCU的处理负荷,在GPRS忙时PCU的处理负荷过高可能会导致PCU瘫痪,使整个PCU下挂的基站覆盖范围内所有的用户都不能使用GPRS业务;第二GPRS信道配置过多,会影响语音信道的占用。应该定期采集PCU的配置情况,对于接近满负荷的PCU应及时调整。

  Gb接口是SGSN和BSS间的接口,通过该接口SGSN完成同BSS、MS之间的通信以及完成分组数据传送、移动性管理、会话管理方面的功能。对Gb的负荷、状态及配置的检查分析也非常重要,合理的Gb负荷,容量配置以及正常的工作状态是保证稳定的GPRS网络性能的一个前提。当GB负荷很高时,将会影响到终端用户的下载速率。CS3、CS4编码方式的引入也需要Gb接口做相应的传输调整。

  5.每个小区的RAI(RoutingAreaIdentity)检查

  类似GSM的位置区LAC,GPRS为每个小区定义了路由区RAC,每一个小区都定义了一个RAI,每个小区都会设置一个RAI值,目前小区的RAI值可以由LAI+RAI值来共同定义,也可以按照本地组网的规划来定义。需要注意的是,不管用何种方法定义,在无线侧的定义必须与SGSN侧的定义相一致,否则在用户位置发生变动时,会不能正常使用GPRS业务。例如在某地区,河东地区采用NOKIA设备、河西地区采用MOTO设备,在定义小区的RAI时,两个厂家有不同的定义规范,NOKIA设备的小区RAI都设置为1,也就是说GPRS的RA路由区与LAC位置区相等;MOTO设备的小区RAI按照BSC的不同定义了不同值,如BSC编号为41,则BSC下的所有小区的RAI都定义为41,这样GPRS的RA路由区与BSC覆盖的区域保持一致。不管怎样规划,在无线侧与SGSN侧必须保持一致,这同样需要定期检查。

  三、GPRS无线网络优化工作主要流程

  1.OMC关于GPRS无线网的性能指标统计

  定期从OMC网管系统收集全网的GPRSKPI性能,并加以归类汇总来对GPRS无线网络的运行状况进行评估,对于性能较差的小区及时调整,保障用户可以正常使用GPRS业务。GPRS无线侧需要关注的指标有:GPRS信道分配成功率、GPRS信道拥塞率、GPRS上下行流量、GPRS动态时隙转换次数、TBF建立成功率、上下行数据重传率、BLER误块率、小区重选成功率、RAU成功率等。上述指标主要体现在以下情况中。

  --- GPRS信道分配成功率指用户的Attach申请成功占用GPRS信道的比例,在载频存在硬件故障或者该小区使用GPRS业务的用户申请非常多,而GPRS时隙配置较少时会出现GPRS信道分配成功率较低的情况,要根据实际情况及时调整。

  --- GPRS信道拥塞率是指占用GPRS信道时间/整个时段的比值,该指标建议作为参考项,因为每个GPRS信道可以接入几个用户、或者一个用户可以同时共享几个GPRS信道,所以该指标不能真实反映小区GPRS的拥塞情况。

  --- GPRS动态时隙转换次数是指由于语音优先原则,在语音信道占用达到一定比例后,GPRS动态时隙转换成语音信道。如果某小区的GPRS动态时隙转换次数较大,说明该小区的语音信道拥塞严重,如果GPRS拥塞率也非常高,且上下行流量较大,就该考虑用扩容或小区分裂的方法增加话音与GPRS信道数。

  --- 上下行数据重传率、BLER误块率都是针对小区无线环境质量的指标,无线环境良好则BLER误块率较低,数据重传率也较低,反之较高。无线环境中的上行干扰、小区覆盖范围也会相应的影响到上述指标。

  2.根据GPRS无线网性能指标,优化调整小区的GPRS信道数

  由于GPRS本身技术的局限性,GPRS信道所能传输的速率并不高,如果用户使用GPRS方式登陆Internet可能会感觉到较慢,而且这只是假设一个小区下只有一个用户使用GPRS业务,如果有多个用户同时使用GPRS业务,多个用户会共享所在小区的GPRS信道,这样他们所享用的数据传输速率都会偏低。从终端用户的感受来说,对于实时要求不高的无线数据业务,比如彩信,用户不会感到收发比较困难;但是对实时性要求较高的业务,比如登陆Internet、收取Email等,用户通过GPRS方式会觉得较慢,通常比宽带、ADSL等方式会慢很多,甚至有些容量比较大的邮件可能一直接收不成功。

  GPRS技术比较适合对覆盖率要求很高、包容量小、实时性要求不高的无线数据业务,即使都满足上述条件,由于GPRS用户的快速增长,在市中心热点地区或者某些集中需求GPRS方式上网的场所,仍然需要合理的配置小区的GPRS信道,在保证语音优先的原则下,尽可能提供较多的GPRS信道,给使用无线数据业务的用户提供较大的数据带宽,保证无线数据业务的正常使用。如何合理的配置小区GPRS信道数,主要有以下几点。

  --- 根据OMC性能统计配置小区的GPRS信道数。主要根据GPRS信道拥塞率、GPRS上下行流量、GPRS动态时隙转换次数等指标来判断,GPRS信道拥塞率可以大致判断该小区覆盖范围内GPRS用户的多少以及对GPRS信道的需求程度,但是不排除某类手机的GPRS功能设置错误而导致手机不停向网络发出申请,而一直被网络拒绝接入的情况。GPRS上下行流量可以大致判断小区内GPRS用户的数据需求量。GPRS动态时隙转换次数可以判断该小区的语音是否也存在拥塞情况,如果语音也拥塞,应该考虑适当增加GPRS静态时隙来避免由于GPRS动态时隙向话音信道转换时可能发生的掉线情况,当然从长远角度来说,应考虑用扩容或小区分裂等手段解决。

  --- 根据用户申诉、VIP用户的数据业务需求来配置小区的GPRS信道。在无线网络维护、优化过程中,难免接到来自用户的申诉,对用户的申诉,需要到实地进行测试,结合OMC性能统计综合考虑,在基于语音优先的原则下,尽量多配置GPRS信道。如果该小区的语音不是很拥塞,可以适当增加GPRS动态时隙,这样在语音不忙的情况下,GPRS用户可以占用较多GPRS信道,享受较高的数据带宽。对于VIP用户的数据需求,应该尽量去满足,但也应考虑到GPRS技术以及GPRS终端的特点,GPRS终端使用GPRS信道有限制,不可能达到很大。目前市场上比较普遍的GPRS终端可支持3+1模式,高端的终端可支持4+2模式。

  --- 根据市场部门的调查,发现某地区或某单位有集中性、突发性的无线数据需求,并经过实地测试后配置小区的GPRS信道。由于GPRS业务已实现全网覆盖,非常适合出租车运营公司等用户使用,同样,也适合大型酒店、商场使用无线POS机业务,这时需要综合考虑用户对无线数据业务的需求量、网络的承载能力、语音拥塞情况来合理配置GPRS信道。

  3.GPRSSleepingCell检查

  GPRS Sleeping Cell是NOKIA设备中对小区内语音信道可以正常使用,但GPRS信道已完全不工作,而且没有相应基站告警的一种现象的定义。可以通过OMC性能统计、DT测试等方法发现该问题。

  在OMCKPI指标统计中,GPRSSleepingCell的定义是很多的PACKET IMMED ASS REJ MSG

  和很少的PACKETIMMEDASSACK MSG.现象,如表1所示。



  CI:9945就是一个SleepingCell,但是CI2621 也存在问题,可以看出拒绝消息PACKET IMMED ASS REJ MSG 占绝大多数,GPRS几乎不可接入。导致该问题的原因有PCU的容量受限或处理能力受限、小区的GPRS信道严重拥塞、小区的GPRS信道配置不足等。该问题可以用几个步骤解决:确保这个cell的有GTRX ;重启小区的GENA 功能;重启小区GTRX ,若无效,重新制作GTRX数据;调整NSEI的值,避免PCU容量达到最高值,尽量平衡各PCU负荷,必要时进行扩容。

  4.合理调整PCU的容量

  定期检查并调整PCU的容量非常重要,由于PCU的容量受限或者处理能力受限而导致整个PCU下的所有基站都不能正常接入GPRS用户,这也会给用户造成非常严重的影响。PCU最大容量可支持64个小区、128块TRX、256个GPRS时隙(包括GPRS静态时隙与动态时隙),从实际GPRS优化的经验中得出,调整PCU的容量应从两个部分来考虑。

  --- 从PCU的容量考虑,PCU最大可支持64个小区、128块TRX、256个GPRS时隙,最终PCU的容量与处理能力是取决于实际使用的GPRS时隙数目的,建议规划PCU下挂的基站,整体的GPRS时隙不要超过PCU容量的70%。当然,PCU对小区数、TRX数也有相应的限制,一般来说,每个小区都设置两个TRX,在无线数据需求较大的点,可以适当增加GTRX,但是一定注意总体的GPRS时隙不能达到PCU的容量上限,尽量不要超过70%。

  --- 从基站的地域分布考虑,在前期规划时,应该将PCU下挂的基站按照区域来划分,郊县偏远基站的GPRS时隙配置较少,可以使PCU多挂一些基站;市中心热点地区的GPRS时隙配置较多,可以使PCU少挂一些基站,在总体上避免PCU容量与处理能力受限。在实施新建基站工程、扩容工程时也应相应的考虑PCU的容量问题。PCU的调整记录如表2所示。



  在表2中,TYBSC1-1的NSEI,210的容量偏小,导致同一BSC的其他两个NSEI的容量偏大,按照基站地域分布,调整到3个PCU的容量都比较适中。

  四、通过GPRSDT/CQT测试,进一步优化GPRS无线网络

  1.GPRSDT/CQT测试中频繁小区重选问题

  GPRSDT测试中,由于测试车辆不停移动,FTP下载测试中难免发生小区重选现象,GPRS在READY模式下数据传输过程中发生小区重选时,将停止数据传输,之后要进行数据重传,如果是BSC内部的小区重选,数据需从BSC传给新的BVCI;如果是BSC间的小区重选,数据需从老BSC中的BVCI中清除,由SGSN重新传给新BSC的BVCI,造成较大的停顿。触发路由区域更新(RA)的小区重选会造成时间更长的数据传输停顿,同样出现数据重传和吞吐率下降的现象。

  频繁小区重选造成更严重的数据重传甚至不可恢复的中断,导致GPRS掉线。因此,对GPRSDT测试来说,希望尽量减少重选次数。现网中大多没有运用PBCCH/PCCCH,GPRS终端在Ready和Standby状态将采用与GSM一样的方法重选小区。在传送数据的间隙测量邻区信号,计算C1、C2,在跨LAC区边界时,还涉及HYS参数(小区重选迟滞)。一般来说,GPRSDT测试占用的小区都是室外宏基站,不建议打开C2值,对于重选频繁的点还需要从小区天线调整等手段来解决,实现主控覆盖是关键。不能使室内覆盖的信号泄漏到路面上,要定期检查跨LAC基站的HYS参数,一般设置在10~12dB左右,参照实际情况设定。

  GPRSCQT测试规范中限制小区重选的次数,所以在GPRSCQT点一定要控制好小区无线信号,尽可能避免发生小区重选,以免影响GPRSCQT的测试成绩。

  2.GPRSDT测试中发生高BLER的问题

  DT测试中的BLER实际是手机上报给系统的RLC的丢失率,主要由无线环境载干比C/I太差引起。而可能导致C/I太差的原因有以下几点:服务小区所需的信号功率弱、背景的干扰功率大、干扰小区的功率大、直放站干扰、室内干放干扰、CDMA干扰等。在CQT测试中,很多是室内覆盖信号,无线信号非常好,C/I值较高,BLER相应比较小。而在DT测试中因为路面上无线环境的复杂性,有的路段BLER会很高,导致较高的RLC重传率,严重时导致掉线。

  关注高BLER小区可以结合GPRSKPI统计进行分析,一般只关注下行CS2的BLER率。优化调整解决的建议如下。

  --- 服务小区信号弱。由于当前服务小区的信号功率低,导致C/I偏小,甚至C/I值过低,导致RLC层重传率过高。 应提高服务小区的信号强度,比如调整下倾角、方向角、发射功率等。

  --- 有同、邻频干扰的小区发射功率大。由于相邻小区的同、邻频干扰信号功率高,导致服务小区C/I偏小,甚至C/I值过低,导致RLC层重传率过高。应检查测试中的回放信息,看是否同频邻频现象较严重,如存在干扰,则应该规划频率分配;调整干扰小区的覆盖,使干扰信号降低,这在早期建设的高站越区覆盖小区中很常见;提高服务小区的信号强度,比如调整下倾角、方向角、发射功率等。

  --- 网络外部干扰严重。由于某些地区可能存在较高的网络外部干扰,导致服务小区C/I偏小,甚至C/I值过低,导致RLC层重传率过高,这在目前政府机关开会期间释放信号扰断器或直放站的干扰有关系,应查找干扰源,排除干扰。

  --- 小区覆盖不合理。由于小区覆盖存在问题,有些地区出现盲区,有些地区覆盖重叠过多,导致小区重选率高。这时应该:调整覆盖,包括建立新站、调整天线下倾角、方向角、发射功率等;调整小区重选参数。


 


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