GSM移動通信系統無線信道擁塞問題研究

陶秋香

（江西省新余學院電氣與電子工程學院，江西 新余 338000）

1. 引言

近年來，GSM系統以標準化程度高、接口開放的特點，大大推動了國際漫游業務的開展，體現了個人移動性與終端移動性的有機統一，受到用戶的廣泛歡迎。目前，GSM系統在全球范圍內得到廣泛的應用，占據全球移動通信系統的大部分比重。在我國，GSM移動通信已經進入穩定發展時期，在GSM移動通信網絡建設的初期，重要任務是進行大面積的信號覆蓋，讓更多的手機接入到網絡中。隨著通信信號無縫覆蓋的完成，用戶對信號順暢提出了更高的要求，用戶是企業的寶貴資源，只有用戶滿意，市場才能獲得長期穩定的發展。隨著世界經濟一體化進程的加快，越來越多的國際通信運營商開始進入國內市場，通信運營商之間的競爭愈發激烈。而且由于移動通信網絡是動態變化的，網絡負載經常變化、網絡業務不斷更新，這就需要運營商對移動通信網絡進行不斷優化，才能滿足不斷增長的用戶需求。在GSM通信網絡優化的過程中，隨著移動通信用戶的大幅攀升，國內很多城市的GSM移動通信系統出現網絡堵塞的情況，有時用戶根本無法撥出電話，網絡擁塞直接影響用戶對網絡、對企業的滿意度和忠誠度。對于運營商而言，話務量與企業經濟效益息息相關，由于無線信道擁塞，造成話務分布不均，有的通道資源緊張，有的通道資源過剩，這就需要運營商優化資源配置，降低網絡堵塞，使網絡達到最佳的運行狀態，獲得最佳經濟效益，更重要的是減少擁塞會提高用戶對網絡的信心。

2. GSM移動通信系統無線信道擁塞問題與優化措施

與固定電話相比，GSM移動通信無線用戶的行為具有移動性和不確定性，這就給運營商的資源配置帶來難題，從而引發信道堵塞，常見的問題主要有以下幾點：

2.1 基站不能正常分配TCH信道

首先，當基站出現硬件故障時，會導致基站不能正常分配TCH信道，出現信道堵塞的情況，不能提供正常的話務服務，例如出現基站高溫、誤碼或個別時隙退出服務等情況時，基站可以利用的TCH資源減少，在話務業務忙時出現堵塞。解決這個問題的方法就是迅速排除基站的硬件故障問題。其次，由于基站傳輸閃斷增加TCH分配失敗次數。當基站至BSC間的傳輸出現閃斷故障時，會引起Abis接口上的信令交互失敗，出現TCH資源分配不合理的問題，導致通信信道堵塞，當出現這種問題時，需要立即對傳輸線路進行檢測和修復。

2.2 網絡話務量突發增加

首先，由于突發事件的發生或者節假日的帶來，會引發話務量的大量增加，例如在十一、五一和春節期間，或者重大會議、比賽的舉辦期間，話務量的增幅會達到平時的40%-50%左右，導致移動通信信道出現堵塞，這屬于臨時性的堵塞，過一段時間就會恢復正常。但有些是屬于長期性的話務增長，例如在高校較多的城市，學生開學到放假期間，會出現話務量的持續穩定增長。有的城市新建了大批小區，住戶入住后也會出現持續的話務量增長。這些客戶都是移動運營商的潛在用戶，因此解決通信堵塞問題尤為重要。解決的方法有很多，最常見、最有效的方式就是進行擴容，在話務量增加的區域建設基站，這種方法可以很快地解決無線信道堵塞問題，同時也可以增加企業的經濟效益；針對一些話務分布不均勻的地區可以通過站型調整的方式來調節。由于話務分布不均與，有的小區話務資源有限、信道堵塞，有的小區資源閑置。這時可以通過對原有基站進行站型調整，調整基站的載頻配置來更為合理地使用資源；第三種方法是改變基站天線設置。如果基站天線設置不合理，例如天線高度和仰角不合理，也會導致話務量分布不均勻和堵塞的問題。通過對天線高度的設置可以優化信號的覆蓋率，減少高話務小區的話務來達到減少同頻干擾、降低堵塞的目的。有時基站在調整天線高度上存在一定難題，這時可以通過改變仰角的方式實行優化，這種方法精度高，而且不需要中斷基站的正常運行。一般做法是，在低話務量的小區降低天線的仰角，這樣可以增加信號的覆蓋范圍，服務更多的用戶。同樣，如果天線傾角過大，會降低其覆蓋范圍，導致信號盲區的出現，也會引起同頻干擾。第四種方法是增加微蜂窩，微蜂窩是在宏蜂窩的基礎上發展起來的一門技術，主要用來吸收宏蜂窩的話務，在通信網絡建設的初期主要是建設大型的宏蜂窩小區，來增加信號的覆蓋率。隨著用戶的增加，話務量開始增加，小區信號中的盲點開始出現，于是微蜂窩開始出現，微蜂窩一般在2W左右，屬于小區中的小區，其覆蓋半徑大約為100m～1km，覆蓋范圍也比較小，用來消除宏蜂窩信號覆蓋中的盲點。一般用于車站、機場、酒店等話務量比較集中的地區，可滿足小區域質量與容量兩方面的要求。第五種方法是開啟TCH排隊功能。在正常的呼叫建立過程中，系統先分配給MS一個專用信令信道SDCCH用于呼叫建立進程的信令交互，之后系統要給MS分配話音信道TCH，有可能發生當MS完成SDCCH上的信令交互后，系統沒有可用的TCH來分給MS，此時若開啟了排隊功能，則系統可將MS放在隊列中，與其他等待TCH的MS一起排隊。這種功能在一定程度上可以緩解系統TCH擁塞，一般在突發且時間相對集中的擁塞情況效果比較明顯。

2.3 手機不能正常占用TCH

在TCH指配完成后，手機會在指定的時間內占用網絡TCH信道，但由于各種因素的影響，造成手機不能完成對TCH的占用，手機就會頻繁地申請網絡服務，從而引發通信網絡堵塞情形的發生，這種問題產生的具體原因主要有以下幾點：一是信號覆蓋小區的載頻硬件出現問題，在規定的時間內，由于單個載頻故障或收、發信通路上的硬件發生故障，導致手機無法占用TCH信道。在現場具體測試時，可以先將小區的信道盤挨個LOCK，然后仔細觀察每個TCH在被LOCK住后，小區性能統計ma fail from ms的值是否還很高。如果在閉掉某個TCH后，該值表現正常，那么就可以斷定故障出現在該載頻上，解決方法很簡單，只需要將在載頻修復或者更換即可。其次，參數設置問題。參數調整是指根據無線信道的特點和話務量的變化情況，通過調整網絡中的無線參數來提高通信網絡服務的過程。參數設置不當會引起信道堵塞，通信運營商會通過大量參數來控制小區的信道資源配置和手機的尋呼接入等行為，參數的確定要根據手機占用TCH的時間和基站的信道擁塞情況來確定，任何事物都具有兩面性，參數的設置要考慮到對相鄰區域的影響，參數設置過小，就會引起手機不能正常接入TCH的問題，如果參數設置過大，就會形成資源的閑置和浪費。例如bssmap_t10：BSS中SITE級參數一般設置為3000(3秒)比較合適。最后，頻率干擾。如果基站存在嚴重的系統內部或系統外部的干擾時，手機在進行TCH的接續時，可能由于存在頻率的干擾而收不到系統發來的消息，最終造成手機無法占用系統為其所分配的TCH資源，造成系統資源的擁塞。要解決干擾問題，首先要判斷干擾來自本系統內，還是系統外的干擾，通過OMC統計觀察該站的空閑情況下的干擾統計IOI，如果24小時均很高，則干擾很可能來自系統外；如果IOI只是隨著網絡的話務量增長而增值，則問題很可能來自系統內的頻率規劃。對于系統外的干擾，要具體查找干擾源，一般是電臺、電力設備、非法直放站等所造成；對于系統內的干擾，則要檢查該站的頻率規劃是否存在問題。

3. 結語

總之，隨著GSM移動通信系統的發展，網絡容量與用戶需求之間的矛盾愈發突出。對于通信運營商而言，要不斷探索各種合理化的措施，來提高網絡資源的利用率，徹底解決無線網絡堵塞的難題，提高話務服務質量，為消費者提供更優質的服務。

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