WCDMA系统中的掉话问题浅析

【摘要】文章从掉话的判决条件入手,对WCDMA系统中的掉话原因进行了比较系统的分析,并提出了分析掉话的方法及解决掉话问题的手段,对WCDMA系统开通初期和后期的掉话专题网络优化,具有一定的参考意义。

【关键词】WCDMA 掉话 覆盖 切换 工程参数

1 掉话的判断条件

WCDMA系统中,掉话是网优过程中遇到的最多的问题之一,需要系统地对掉话进行分析,而首先必须判断什么是掉话。

WCDMA系统的掉话包括CS域掉话和PS域掉话,本文主要从CS域的角度来分析。从监测层面看,掉话的判断可以从路测的角度和话统的角度来进行。

(1)路测掉话判断

从UE侧记录的空口信令上看,在通话过程(连接状态)中,如果空口的消息满足以下三个条件中的任何一个,则存在掉话:

收到任何的BCH消息(即系统消息);

收到RRC Release消息且释放的原因值为Not Normal;

收到CC Disconnect、CC Release Complete、CC Release三条消息中的任何一条,而且释放的原因为Not Normal Clearing或者Not Normal Unspecified。

(2)话统掉话判断

广义的掉话率包含CN和UTRAN的掉话率,本文描述侧重于网优重点关注的UTRAN侧的掉话率指标。

2 常见掉话原因分析

WCDMA系统常见的掉话原因如下:

2.1 邻区漏配导致的掉话

初期优化过程中大多数掉话是由于邻区漏配导致的。邻区漏配导致的掉话包括同频邻区漏配,也包括异频邻区漏配和异系统邻区漏配。

同频邻区漏配主要有单向邻区漏配以及达到切换指标要求而未配置为邻区的漏配。笔者在某海外运营商网优过程中发现的典型掉话现象如图1所示,此掉话点位于基站附近。

在掉话前激活集为SC204,掉话后为SC4,SC204的信号质量Ec/Io急剧降低,但是SC4并未及时进入激活集。经检查相邻关系,SC4并未配为SC204的相邻小区,为相邻小区漏配(单向)造成掉话。

异频邻区漏配的确认方法和同频几乎相同,主要是掉话发生时,原频率的信号强度急剧下降,而异频的信号强度满足要求,因为邻区漏配,手机没有测量或者上报异频邻区,在掉话后驻留到异频邻区上。异系统邻区漏配表现为手机在WCDMA发生掉话,WCDMA的信号已经很弱,而GSM的信号足够强,掉话后手机重新选网驻留到GSM网络。

2.2 覆盖原因引起的掉话

确认覆盖的问题简单直接的方式是观察Scanner采集的数据,若最好小区的RSCP和Ec/Io都很低,就可以认为是覆盖问题。通常所说的覆盖差,主要是指RSCP很差。上行覆盖差还是下行覆盖差的问题需要通过掉话前上行或者下行的专用信道功率来确认。

如果掉话前的上行发射功率达到最大值,并且上行的BLER也很差或者从RNC记录的单用户跟踪上看到Node B上报“RL failure”,基本可以认为是上行覆盖差导致的掉话;如果掉话前下行发射功率达到最大值,并且下行的BLER很差,基本可以认为是下行覆盖差导致的掉话。在链路平衡而且上下行没有干扰的情况下,上行和下行发射功率会同时受限,此时不一定要严格区分哪一方先出现受限。如果上下行严重不平衡,则应该初步判定为受限方向存在干扰。

由于缺站、扇区接错、功放故障造成站点关闭等原因都会导致覆盖差,在一些室内,过大的穿透损耗也会导致信号覆盖问题。扇区接错或者站点关闭等容易在优化过程中出现,表现为其他小区在掉话点的覆盖弱,需要注意区别。

掉话的一个典型案例如图2所示,该处距离基站达3.8km,为信号弱覆盖区,掉话前激活集的RSCP已经低至-118dBm。

由图2可见,掉话时,SC4、SC104的信号质量急剧降低,SC223也只在短时间内出现,其后再未检测到该信号。可以判断为弱信号覆盖掉话。

2.3 切换导致的掉话

同频软切换导致掉话主要有两类原因:切换来不及或者乒乓切换。

从信号上看,切换来不及主要有以下现象:

(1)拐角:源小区Ec/Io陡降,目标小区Ec/Io陡升(即突然出现很高的值);

(2)针尖:源小区Ec/Io快速下降一段时间后上升,目标小区出现短时间的陡升。

从信令流程上看,一般在掉话前手机上报了邻区的1A或者1C测量报告,RNC也收到了测量报告,并下发了激活集更新消息,但UE收不到激活集更新消息。

乒乓切换主要有以下两种现象:

(1)主导小区变化快:2个或者多个小区交替成为主导小区,主导小区具有较好的RSCP和Ec/Io,每个小区成为主导小区的时间很短;

(2)无主导小区:存在多个小区,RSCP正常而且相互之间差别不大,每个小区的Ec/Io都很差。

从信令流程上看,一般可以看到1个小区刚刚删除,然后马上要求加入,此时收不到RNC下发的激活集更新命令导致切换失败。

对于异频切换和系统间切换,在切换前需要通过启动压缩模式来进行异频或者异系统测量。压缩模式启动太迟,可能导致手机来不及测量目标小区的信号,从而产生掉话;也可能手机完成了测量,但下发的异频或者异系统切换请求手机不能正常接收而导致掉话。

2.4 干扰导致的掉话

下行的干扰通常是指导频污染,指覆盖地区存在3个以上的小区满足切换条件,由于信号的波动而常常出现激活集替换或者最优小区发生变化;通常当激活集综合质量不好(CPICH的Ec/Io在-10dB左右波动)时,容易出现切换失败导致掉话。

上行的干扰增加了连接模式的手机上行发射功率,从而产生过高的BLER导致掉话。另外,在切换的时候,新建链路由于上行干扰问题导致链路不能同步,造成该小区的切换成功率低,或者造成切换失败而掉话。

下行和上行的干扰都会导致掉话。一般情况下,对于下行,当激活集CPICH RSCP>-85dB而激活集综合Ec/Io

2.5 设备原因导致的掉话

在排除了以上的原因之后,其他的掉话一般涉及设备,设备原因包括网络设备和手机以及两者不匹配等。

典型的设备原因:Node B异常引起同步失败,导致链路不停增加或删除。

典型的终端原因:部分手机不上报1A测量报告导致掉话。

需要重点注意的是测试手机异常死机引起的掉话问题,一般在拨测过程中容易出现,具体表现为路测记录的数据中有一段时间没有手机上报的信息。

一般来说,CN、RNC、Node B和手机的问题都会导致掉话,这些掉话问题分析和定位相对较为困难。

3 分析和解决手段

3.1 分析方法

对于掉话问题的分析,需要结合多种数据综合进行,包括路测数据、话统数据、RNC单用户跟踪数据、告警数据以及用户投诉数据等。其中,最重要的是路测数据和话统数据,二者结合往往可以快速定位掉话原因。

通常,针对掉话的路测数据分析流程如图3所示。

分析话统指标时,要先看RNC掉话率指标和信令面掉话率指标,掌握网络运行的整体情况。同时对所关注的小区(小区集合)有针对性地分析,按小区(小区集合)得到更详细的掉话指标。分析时可使用话统分析工具得到不同业务的掉话情况以及大致的掉话原因。

话统分析应获得指标明显异常的小区分析,如果小区以前KPI良好,此时很可能是版本、硬件、传输、天馈或者数据出了问题,可以结合告警首先从这几个方面检查。如无明显异常,根据指标将各扇区载频进行统计分类,整理出重点指标较差的小区列表,对于这些小区进一步细分话统指标(如小区时间间隔、切换指标等)。实际分析解决问题时,在重点抓住某个指标的同时需要结合其他指标一起分析。需要说明的是只有在统计量较大时,话统指标数值才具有指导意义。例如,出现掉话率为50%并不就代表网络差,只有在呼叫次数、呼叫成功次数、掉话总次数的绝对值都已具备统计意义时,这个数值才有意义。

3.2 解决措施

一般来说,设备原因引起的掉话可以通过升级软件版本、更换设备或设备部件、控制入网终端等方法来解决;对于非设备原因引起的掉话则可以从两个方面来做,一是工程参数调整,一是小区的系统参数设置。

(1)调整工程参数

工程参数的调整可以有效解决覆盖、干扰等原因引起的掉话,最基本的可以调整站点的位置、天线的高度、下倾角、天线的波瓣宽度、天线增益以及方向角等。

对于上行或下行覆盖问题导致的掉话,增加站点是最好的办法,同时可以考虑更改天线的高度、下倾角,也可以更换增益更高的天线或者增加塔放。

对于针尖和拐角效应,天线调整也是比较有效的解决办法。由于针尖效应和拐角效应往往出现在街道拐弯的地方或者两条街道交界的地方,可以考虑通过将天线的方向和街道错开一定角度的方式来调整,但同时需要注意对原来街道路边商铺的覆盖不要有很大的影响。

对于导频干扰引起的覆盖问题,可以通过调整天线的某些工程参数,使该天线在干扰位置成为主导小区;也可以通过调整其他参数,减小信号到达这些区域的强度,从而减少导频个数。如果条件许可,可以增加新的基站覆盖这片区域;如果干扰来自一个基站的两个扇区,可以考虑进行扇区合并。

工程参数的调整需要综合考虑整个小区的调整效果,在解决问题的同时要注意不引入新的问题。

一般来说,在不方便频繁调整天线并且有条件进行仿真的时候,调整前后需要分析仿真结果;如果没有条件进行仿真,但方便多次调整天线,可以根据经验并结合实际路测来进行调整。

(2)调整小区的系统参数

对于邻区漏配、切换以及其他因参数配置不当引起的掉话,考虑通过调整小区参数来解决掉话问题。

对于邻区漏配引起的掉话,可以首先通过编写工具对整个网络中单向邻区漏配进行检查,补充配置单向邻区关系;然后对路测数据中发现的所有达到某一门限而没有进入相邻小区配置的小区关系,逐一检查后对合适的相邻小区关系进行补充配置。

对于切换引起的掉话,要进行具体分析。软切换掉话跟相应的切换门限和迟滞参数设置密切相关。延迟触发时间是1A、1B、1C和1D事件相关的触发时间,触发时间的配置会影响切换的及时性。一般情况下,缺省参数的配置能够满足绝大多数场景的要求;但对于一些密集城区,需要通过设置“容易加入激活集”和“难以从激活集中删除”这样的方式来避免切换过于频繁或者来不及切换而导致的掉话,而通过配置较小的1A事件触发时间和较大的1B事件触发时间,可以有效地避免乒乓切换的问题。

硬切换引起的掉话,需要分析异频和异系统间的配置参数,需要检查比如2/3G间的相邻小区配置参数是否准确(包括小区号、频率等),异系统切换触发时间是否合理,压缩模式启停门限、异频硬切换门限设置是否合理等。

与掉话有关的其他参数还包括小区偏置CIO,可以有效调整小区间的边界,从而部分解决针尖、拐角效应。其他参数包括掉话的计数器、计时器、功率设置参数等。

4 总结

产生掉话的原因很多,需要利用多种手段进行定位,并相应地通过调整工程参数或者小区的系统参数设置来解决。

在网优的不同阶段,对掉话的关注角度不同。单站测试阶段重点需要关注设备的问题,对于一些异常掉话,需要多从设备问题方面进行定位;优化前评估阶段,需要重点关注由于覆盖或者干扰引起的掉话问题,关注邻区漏配导致的掉话问题,也要关注由于切换不及时导致的掉话问题;RF优化阶段需要重点关注覆盖问题或者干扰问题引起的掉话,重点看是否可以通过调整天线工程参数来解决;在参数优化阶段,对于通过RF优化无法避免或者无法进行RF优化的掉话点,需要通过参数优化的方法来解决。

参考文献

[1][芬]莱赫,主编. UMTS无线网络规划与优化[M]. 北京: 电子工业出版社,2004.

【作者简介】

曾小平:工程师,硕士毕业于华南理工大学电子与通信工程专业,现任职于广东省电信规划设计院有限公司电信咨询设计院,从事无线通信工程的规划和设计工作。