GSM移动通信系统无线信道拥塞问题研究

时间：2024-07-28

陶秋香

（江西省新余学院电气与电子工程学院，江西新余 338000）

1. 引言

近年来，GSM系统以标准化程度高、接口开放的特点，大大推动了国际漫游业务的开展，体现了个人移动性与终端移动性的有机统一，受到用户的广泛欢迎。目前，GSM系统在全球范围内得到广泛的应用，占据全球移动通信系统的大部分比重。在我国，GSM移动通信已经进入稳定发展时期，在GSM移动通信网络建设的初期，重要任务是进行大面积的信号覆盖，让更多的手机接入到网络中。随着通信信号无缝覆盖的完成，用户对信号顺畅提出了更高的要求，用户是企业的宝贵资源，只有用户满意，市场才能获得长期稳定的发展。随着世界经济一体化进程的加快，越来越多的国际通信运营商开始进入国内市场，通信运营商之间的竞争愈发激烈。而且由于移动通信网络是动态变化的，网络负载经常变化、网络业务不断更新，这就需要运营商对移动通信网络进行不断优化，才能满足不断增长的用户需求。在GSM通信网络优化的过程中，随着移动通信用户的大幅攀升，国内很多城市的GSM移动通信系统出现网络堵塞的情况，有时用户根本无法拨出电话，网络拥塞直接影响用户对网络、对企业的满意度和忠诚度。对于运营商而言，话务量与企业经济效益息息相关，由于无线信道拥塞，造成话务分布不均，有的通道资源紧张，有的通道资源过剩，这就需要运营商优化资源配置，降低网络堵塞，使网络达到最佳的运行状态，获得最佳经济效益，更重要的是减少拥塞会提高用户对网络的信心。

2. GSM移动通信系统无线信道拥塞问题与优化措施

与固定电话相比，GSM移动通信无线用户的行为具有移动性和不确定性，这就给运营商的资源配置带来难题，从而引发信道堵塞，常见的问题主要有以下几点：

2.1 基站不能正常分配TCH信道

首先，当基站出现硬件故障时，会导致基站不能正常分配TCH信道，出现信道堵塞的情况，不能提供正常的话务服务，例如出现基站高温、误码或个别时隙退出服务等情况时，基站可以利用的TCH资源减少，在话务业务忙时出现堵塞。解决这个问题的方法就是迅速排除基站的硬件故障问题。其次，由于基站传输闪断增加TCH分配失败次数。当基站至BSC间的传输出现闪断故障时，会引起Abis接口上的信令交互失败，出现TCH资源分配不合理的问题，导致通信信道堵塞，当出现这种问题时，需要立即对传输线路进行检测和修复。

2.2 网络话务量突发增加

首先，由于突发事件的发生或者节假日的带来，会引发话务量的大量增加，例如在十一、五一和春节期间，或者重大会议、比赛的举办期间，话务量的增幅会达到平时的40%-50%左右，导致移动通信信道出现堵塞，这属于临时性的堵塞，过一段时间就会恢复正常。但有些是属于长期性的话务增长，例如在高校较多的城市，学生开学到放假期间，会出现话务量的持续稳定增长。有的城市新建了大批小区，住户入住后也会出现持续的话务量增长。这些客户都是移动运营商的潜在用户，因此解决通信堵塞问题尤为重要。解决的方法有很多，最常见、最有效的方式就是进行扩容，在话务量增加的区域建设基站，这种方法可以很快地解决无线信道堵塞问题，同时也可以增加企业的经济效益；针对一些话务分布不均匀的地区可以通过站型调整的方式来调节。由于话务分布不均与，有的小区话务资源有限、信道堵塞，有的小区资源闲置。这时可以通过对原有基站进行站型调整，调整基站的载频配置来更为合理地使用资源；第三种方法是改变基站天线设置。如果基站天线设置不合理，例如天线高度和仰角不合理，也会导致话务量分布不均匀和堵塞的问题。通过对天线高度的设置可以优化信号的覆盖率，减少高话务小区的话务来达到减少同频干扰、降低堵塞的目的。有时基站在调整天线高度上存在一定难题，这时可以通过改变仰角的方式实行优化，这种方法精度高，而且不需要中断基站的正常运行。一般做法是，在低话务量的小区降低天线的仰角，这样可以增加信号的覆盖范围，服务更多的用户。同样，如果天线倾角过大，会降低其覆盖范围，导致信号盲区的出现，也会引起同频干扰。第四种方法是增加微蜂窝，微蜂窝是在宏蜂窝的基础上发展起来的一门技术，主要用来吸收宏蜂窝的话务，在通信网络建设的初期主要是建设大型的宏蜂窝小区，来增加信号的覆盖率。随着用户的增加，话务量开始增加，小区信号中的盲点开始出现，于是微蜂窝开始出现，微蜂窝一般在2W左右，属于小区中的小区，其覆盖半径大约为100m～1km，覆盖范围也比较小，用来消除宏蜂窝信号覆盖中的盲点。一般用于车站、机场、酒店等话务量比较集中的地区，可满足小区域质量与容量两方面的要求。第五种方法是开启TCH排队功能。在正常的呼叫建立过程中，系统先分配给MS一个专用信令信道SDCCH用于呼叫建立进程的信令交互，之后系统要给MS分配话音信道TCH，有可能发生当MS完成SDCCH上的信令交互后，系统没有可用的TCH来分给MS，此时若开启了排队功能，则系统可将MS放在队列中，与其他等待TCH的MS一起排队。这种功能在一定程度上可以缓解系统TCH拥塞，一般在突发且时间相对集中的拥塞情况效果比较明显。

2.3 手机不能正常占用TCH

在TCH指配完成后，手机会在指定的时间内占用网络TCH信道，但由于各种因素的影响，造成手机不能完成对TCH的占用，手机就会频繁地申请网络服务，从而引发通信网络堵塞情形的发生，这种问题产生的具体原因主要有以下几点：一是信号覆盖小区的载频硬件出现问题，在规定的时间内，由于单个载频故障或收、发信通路上的硬件发生故障，导致手机无法占用TCH信道。在现场具体测试时，可以先将小区的信道盘挨个LOCK，然后仔细观察每个TCH在被LOCK住后，小区性能统计ma fail from ms的值是否还很高。如果在闭掉某个TCH后，该值表现正常，那么就可以断定故障出现在该载频上，解决方法很简单，只需要将在载频修复或者更换即可。其次，参数设置问题。参数调整是指根据无线信道的特点和话务量的变化情况，通过调整网络中的无线参数来提高通信网络服务的过程。参数设置不当会引起信道堵塞，通信运营商会通过大量参数来控制小区的信道资源配置和手机的寻呼接入等行为，参数的确定要根据手机占用TCH的时间和基站的信道拥塞情况来确定，任何事物都具有两面性，参数的设置要考虑到对相邻区域的影响，参数设置过小，就会引起手机不能正常接入TCH的问题，如果参数设置过大，就会形成资源的闲置和浪费。例如bssmap_t10：BSS中SITE级参数一般设置为3000(3秒)比较合适。最后，频率干扰。如果基站存在严重的系统内部或系统外部的干扰时，手机在进行TCH的接续时，可能由于存在频率的干扰而收不到系统发来的消息，最终造成手机无法占用系统为其所分配的TCH资源，造成系统资源的拥塞。要解决干扰问题，首先要判断干扰来自本系统内，还是系统外的干扰，通过OMC统计观察该站的空闲情况下的干扰统计IOI，如果24小时均很高，则干扰很可能来自系统外；如果IOI只是随着网络的话务量增长而增值，则问题很可能来自系统内的频率规划。对于系统外的干扰，要具体查找干扰源，一般是电台、电力设备、非法直放站等所造成；对于系统内的干扰，则要检查该站的频率规划是否存在问题。