GSM移动通信中切换及常见问题解决方案

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案例简介：

        切换是移动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致通话失败，影响网络的运行质量。

详细介绍

1、切换的定义及划分

        所谓切换，就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的语音信道而转接到一条新的空闲语音信道上去，以继续保持通话的过程。

        切换根据手机和基站测出的上下行电平质量和TA值作为最基本的测量数据，根据切换判断算法和资源分配算法来决定是否应该切换和切向哪个小区。切换是移动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致通话失败，影响网络的运行质量。因此，切换成功率(包括切入和切出)是网络考核的一项重要指标，如何提高切换成功率、降低切换失败率是网络优化的重点工作之一。

        GSM移动通信系统中总体切换算法流程如图1所示。　　

图1 GSM移动通信系统中总体切换算法流程

         根据不同的切换判决触发条件，切换可以分为紧急切换、负荷切换等5类。
         (1)紧急切换。包括TA过大紧急切换、质量差(BQ)紧急切换、快速电平下降紧急切换、干扰切换。
         ●TA过大切换条件：服务小区的TA大于等于紧急切换TA限制。
         ●BQ切换条件：服务小区的上行链路质量在滤波器长度时间内平均值大于等于紧急切换上行链路质量限制;服务小区的下行链路质量在滤波器长度时间内平均值大于等于紧急切换下行链路质量限制。
         ●快速电平下降切换在呼叫中电平突然下降时触发，触发条件：服务小区如果Value>B(Value：一个与滤波器参数A1～A8相关的值，该值表示在一段时间内接收电平的变化趋势;B：滤波器参数)切换最后的MR6已经低于边缘切换门限，则发生切换，如图2所示。　　

图2 快速电平下降切换示意

         ●干扰切换：也属于紧急切换，当接收电平大于一定值但传输质量又低于干扰切换质量门限时触发。
         (2)负荷切换。负荷切换触发要同时满足三个条件：系统信令流量小于允许负荷切换系统流量级别门限;需要切换的小区负荷高于负荷切换启动门限;接收切换的小区的负荷低于负荷切换接收门限。
         (3)正常切换。包括边缘切换、分层分级切换和PBGT切换。
         ●边缘切换条件：服务小区已低于边缘切换门限;在边缘切换统计时间(如5s)内，服务小区电平持续低于边缘切换门限(如4s)。
         ●分层分级切换：在不同层或同层不同优先级之间才有层间切换，同层同级之间没有层间切换。触发条件是邻小区电平值高于层间切换门限和磁滞之和，对服务小区电平值没有要求;邻区排在服务小区之前，且优先级比服务小区更高，邻区电平值大于等于层间切换门限和层间切换磁滞之和;满足P/N判决，如5s内有4s始终处于最好;边缘切换和层间切换只能选一个，它先判断是否触发边缘切换，再判断是否触发层间切换。
         ●PBGT切换算法是基于路径损耗的切换。PBGT切换算法实时地寻找是否存在一个路径损耗更小并且满足一定系统要求的小区，并判断是否需要进行切换。不同层没有PBGT切换。PBGT切换至少带来了如下好处：解决了越区覆盖问题;减少了双频切换的次数;使话务引导和控制有更灵活的手段;始终能为用户提供当前最好的服务质量。PBGT和其他切换算法的最大区别在于它能以路径损耗而不是接收功率作为切换的触发条件。为了避免乒乓切换，PBGT只在同层同级的小区之间进行切换，邻近小区的路径损耗小于服务小区路径损耗一定的门限值。PBGT切换的触发准则：邻区排在服务小区之前，在一定的统计时间内满足P/N准则。

         (4)速度敏感性切换(快速移动切换)。在一定时间门限里达到快速移动小区实际个数时，认为是快速移动，就会切换到宏小区上去(第4层)，并且对原有小区在惩罚时间里给予电平惩罚。
         (5)同心圆切换。可以实现外圆的广覆盖和内圆的频率紧密复用，能够提高系统容量和通话质量。可以根据手机下行接收电平、质量和TA值来区分内圆和外圆。
         同心圆切换的相关参数如下：
         ●内外圆信号强度差异(dB)：内圆进行功率补偿的值。
         ●接收电平门限(dBm)：与接收电平磁滞、TA门限、TA磁滞共同决定内外圆区域，必须大于边缘切换门限值。
         ●接收电平磁滞(dB)：与接收电平门限、TA门限、TA磁滞共同决定内外圆区域。
         ●TA门限：与接收电平门限、接收电平磁滞、TA磁滞共同决定内外圆区域，必须大于TA紧急切换门限值。
         ●TA磁滞：与接收电平门限、接收电平磁滞、TA门限共同决定内外圆区域。
         ●同心圆切换统计时间(s)：同心圆切换也需要满足P/N判决，建议取5s。
         ●同心圆切换持续时间(s)：P/N判决持续时间，建议取4s。
2、切换失败引起掉话的分析及解决方案
         切换失败引起掉话的原因虽然比较复杂，但只要能对整个切换过程有一个完整的、正确的认识，问题就不难解决了。一般，我们可以通过以下三个步骤进行分析：
         (1)从MSC、BSC告警中获得网络不正常的信息。在因相邻小区数据配置有误或邻区的BCCH、BCC(基站收发台色码)、LAC(位置区码)等设置不对而造成切换失败掉话时，都会在MSC及BSC中产生相应的告警。因此，可以应该经常查看MSC、BSC中的告警记录，找出问题存在的原因。
         (2)对OMC的统计信息进行分析来发现不正常的原因。基站切换失败偏高，有时在MSC及BSC中并无告警信息，这时可以通过对OMC中的数据进行分析来发现问题。通过对OMC中的数据进行分析，可以发现某些基站存在的隐性问题(如TRX、RTX等的隐性障碍，天线等硬件问题)，从而找出问题之所在，达到网络优化的目的。
         (3)借助无线场强测试仪的测试来判断切换失败的原因。在一般情况下，应该对目标小区周边进行较大范围的测试，通过实地路测，可获得基站的覆盖情况及切换情况，从而得到某些OMC所不能提供的信息。在实测时，特别要把那些与目标小区有切换拓扑关系而拥塞率又较高的小区作为测试的重点，然后通过对测试结果的分析，判断切换失败的原因，从而找出解决问题的办法。
         当失败率高涉及到切换问题时，应抓住切换及切换失败的原因作为突破点，进而找出解决问题的办法。一般而言，由于切换是在小区及基站之间发生的，因此本小区的失败有可能是因为与相邻小区之间的切换设置不合理造成的。如果是这种原因，则应及时修改切换参数，同时需要检查小区周围是否有盲区存在;如果是由于网络存在漏覆盖区或盲区而导致的切换失败，则可以通过增加新基站或扩大原有基站的覆盖范围予以解决;对于因频率设置不合理而导致的切换失败，可根据实测情况适当修改小区的频率参数;对于那些由于话务量不均衡，使忙时因目标基站无空闲信道而产生的切换失败，可以根据实际话务量的情况，通过修改或增加基站配置或者扩大原有基站的覆盖范围等办法予以解决。
3、结束语
         总之，GSM系统切换包含很多复杂的技术，本文从无线网络工程优化角度讨论了其中一些主要切换方式和一般切换失败问题的解决方案。正确理解这些知识将会有利于指导系统的优化设计，确立一个良好的无线网络结构，避免后期重复的优化调整，从而节约投资，降低网络运维成本，可在保证高质量的服务前提下，使网络的容量和性能得到最充分的发挥。