1、10 GSM BSS 网络性能KPI上下行平衡优化手册产品名称Product name密级Confidentiality levelGSM内部公开产品版本Product versionTotal 27 pages共27页 V00R02GSM BSS 网络性能KPI（上下行平衡）优化手册(仅供内部使用）For internal use only拟制：Prepared byGSM &UMTS性能研究部杨吉祥日期：2008-1-24审核:Reviewed by日期：审核:Reviewed by日期：批准: Granted by日期：华为技术有限公司Huawei Technologies Co., L
2、td.版权所有 XXAll rights reserved修订记录Revision Record日期Date修订版本Revision version修改描述 change Description作者Author2008-1-240.9初稿完成 杨吉祥2008-2-241.0修订部分内容及增加一个案例杨吉祥 GSM BSS 网络性能KPI（上下行平衡）优化手册关键词：上下行平衡 上下行电平 上行电平 下行电平 上下行失衡摘 要：本文简要介绍了“上下行平衡”方面的理论、如何评估“上下行平衡”以及典型案例。Key words：参考资料： 缩略语清单List of abbreviations：Abbr
3、eviations缩略语Full spelling英文全名Chinese explanation中文解释目 录GSM BSS 网络性能KPI（上下行平衡）优化手册 61 前题假设 62 上下行平衡基本原理 72.1 什么是上下行平衡 72.2 如何评估上下行平衡 82.2.1 华为设备的上下行平衡理论计算 82.2.2 采用“上下行平衡话统”评估上下行平衡 92.2.3 采用“上下行电平差均值” 评估上下行平衡 102.2.4 采用“上下行电平分布” 评估上下行平衡 112.2.5 采用“上下行累计概率分布”评估上下行平衡 122.3 上下行不平衡的影响 133 影响上下行平衡的因素 143.
4、1 天馈线安装问题 143.2 塔放安装 143.3 参数设置不当 153.4 硬件故障 153.5 直放站 163.6 天线匹配方面 173.7 手机用户行为 174 上下行平衡分析流程 184.1 Abis信令分析方法 184.2 分析流程图 204.3 分析流程说明 225 上下行平衡优化案例 245.1 案例1：DDPU增益异常 245.2 案例2：DTRU软件问题 255.3 案例3：参数设置不当 266 上下行平衡问题信息反馈 27图目录图 1 上下行平衡图例 10图 2 上下行电平差分布 11图 3 上下行电平分布 12图 4 上下行电平累积分布 13GSM BSS 网络性能KP
5、I（上下行平衡）优化手册1 前题假设全文中提到的上行电平及下行电平均为补偿功控后的上行电平和下行电平，即：上行电平 = RxLevUP + MS因功控降低的功率下行电平 = RxLevDL + BS因功控降低的功率注：此处计算上下行电平，只考虑ABis接口测量报告中的上下行电平及功控信息，对于基站的静态功率等级，不会影响ABis接口中的上下行电平值，即不会影响上下行平衡统计。在计算机顶功率时，考虑载频的静态功率等级，如下面的例子。在Abis信令中的测量报告，包含RxLev-ful-UP，RxLev-sub-UP，RxLev-ful-DL，RxLev-sub-DL，DTX-UP，DTX-DL，B
6、S-Power-lever，MS-Power-lever。其中，若该小区开启了上行DTX，则计算上行电平时，采用RxLev-sub-UP，否则采用RxLev-ful-UP；若小区开启了下行DTX，则计算下行电平时，采用RxLev-sub-DL，否则采用RxLev-ful-DL。900M网络中，MS-Power-lever为5时，代表发射功率33dBm（MS的最大发射功率），MS-Power-lever比5每增加1，表示手机发射功率降低2dB。1800M网络中，MS-Power-lever为0时，代表发射功率30dBm（MS的最大发射功率），MS-Power-lever比0每增加1，表示手机发射
7、功率降低2dB。而基站的发射功率，BS-Power-lever为0时，表示最大发射功率（为载频设置的静态功率），比0每增加1，表示基站发射功率降低2dB。比如某载频的功放最大功率为47.8dBm（60W），安装在某基站小区上时，配置静态功率等级为46dBm（40W）。建立通话后，基站下行功控命令BS-Power-lever2时，表示基站的发射功率为46dBm-2*2dB=42dBm。2 涉及特性不涉及。3 上下行平衡基本原理GSM系统是一个双向通信系统，上行链路和下行链路都有自己的发射功率和路径衰落，为了使系统工作在最佳状态，就要保证每个小区的链路达到基本平衡（上下行链路平衡），可以促使切换和
8、呼叫建立期间，移动通话性能更好。下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。上下行平衡，简言之，在下行信号达到边界时，上行信号也同时达到边界。上下行不平衡，简言之，上下行信号不能同时达到边界，就出现了上行受限和下行受限。什么是上下行平衡当上下行平衡时，上行、下行允许的最大传输路径损耗应该是相同的。下行允许的传输路径损耗基站机顶功率基站馈线损耗基站天线增益移动台天线增益移动台馈线损耗移动台接收灵敏度人体损耗功率余量上行允许的传输路径损耗移动台功率移动台馈线损耗移动台天线增益人体损耗基站天线增益分集增益塔放带来的增益基站馈线损耗基
9、站接收灵敏度功率余量其中，基站机顶功率TRX发射功率合路器损耗跳线损耗；功率余量是考虑干扰和衰落因素并确保一定通话质量和概率的功率保证值（ 一般取10dB）；分集增益包括天线分集增益和跳频分集增益。由于天馈的互易性，对于上下行的影响是相同的。同时GSM上下行频差不大，无线传播特性基本相同，人体损耗和功率余量应该基本相同。在不使用塔放情况下，当上下行基本平衡时，有：基站机顶功率移动台接收灵敏度 移动台功率分集增益基站接收灵敏度 将上面的公式变换为：基站机顶功率移动台功率 移动台接收灵敏度分集增益基站接收灵敏度在使用塔放情况下，当上下行基本平衡时，有：基站机顶功率移动台接收灵敏度 移动台功率分集增
10、益塔放带来的增益基站接收灵敏度将上面的公式变换为：基站机顶功率移动台功率 移动台接收灵敏度分集增益 塔放带来的增益基站接收灵敏度如何评估上下行平衡怎么样来分析上下行是否平衡呢？最简单的方法，就是使用测量报告中的上、下行电平。下面做进一步的理论推导：下行接收电平基站机顶功率基站馈线损耗基站天线增益下行传输路径损耗 移动台天线增益移动台馈线损耗人体损耗上行接收电平移动台功率移动台馈线损耗 移动台天线增益上行传输路径损耗 人体损耗基站天线增益基站馈线损耗而“下行传输路径损耗 上行传输路径损耗”，那么下行接收电平上行接收电平 基站机顶功率 移动台功率 公式1根据上面理论分析，我们可以用网络中的“上下行
11、电平差分布”来评估网络的平衡状态。无线信号总存在波动，因此研究无线信号的最有效方法就是通过大量数据，进行统计意义上的分析，并且可以考虑为无线信号波动留3dB余量。当测试数据足够多的情况下，统计意义上的分析结果，就可以用来分析网络的上下行平衡状态了。华为设备的上下行平衡理论计算为了分析华为基站设备的上下行平衡，做以下假设：不考虑塔放，GSM 900 MS的灵敏度是-104dBm，华为基站灵敏度是-113dBm,天线分集增益是2.5dB,华为基站的载频发射功率60W(47.78dBm)，合路损耗4.5dB移动台接收灵敏度 分集增益基站接收灵敏度 1042.5（113）11.5 dB 在无线传播途径
12、复杂的情况下，在上面计算结果的左右各留3dB的余量，因此得到下面结论：华为基站设备的上下行电平差均值(上下行平衡等级)取值范围为8.5dB14.5dB，对应“上下行平衡等级”：等级8/等级9。上下行链路平衡等级和接收电平的关系(BSC6000)上下行链路平衡等级下行接收电平-上行接收电平-61-15dB2-14dB,-13dB,-12dB,-11dB,-10dB3-9dB,-8dB,-7dB,-6dB4-5dB,-4dB,-3dB5-2dB,-1dB60dB71dB,2dB83dB,4dB,5dB96dB,7dB,8dB,9dB1010dB,11dB,12dB,13dB,14dB1115dB因
13、此，在华为基站设备中，“上下行平衡测量报告”的峰值等级8/等级9/等级10都可以认为：上下行电平符合设备性能，认为是平衡的。再考虑机顶功率和手机发射功率，机顶功率手机发射功率载频发射功率合路损耗手机功率47.78-4.5-3310.28dB移动台接收灵敏度 分集增益基站接收灵敏度华为基站的载频功率设计完全处在上下行链路平衡范围之内，对网络运营是安全的。采用“上下行平衡话统”评估上下行平衡采用【测量报告相关测量】下【测量报告上下行平衡测量】，来分析“上下行是否平衡”，可以定义下列标准：上下行平衡等级1的比例上下行平衡等级2的比例 15% 则认为不平衡（下行偏弱或上行偏强）上下行平衡等级11的比例
14、 30% 则认为不平衡（下行偏强或上行偏弱）用此标准可以简单过滤出上下行不平衡严重的小区，对于轻微上下行不平衡的情况要用到Abis信令跟踪，处理信令跟踪文件中的测量报告来细致分析上下行平衡情况。按照此标准，下面举例说明如何根据【测量报告上下行平衡测量】来判断载频是否上下行平衡？下图，是某小区一天24小时【测量报告上下行平衡测量】汇总分析得到的结果，该小区的机顶功率为43.4dBm。为了说明该小区上下行电平符合机站性能，上下行链路是平衡的。进行Abis信令跟踪，计算信令中的测量报告，平均上下行电平差为14dBm，（机顶功率 手机功率）为10.4dB，上下行电平差比（机顶功率 手机功率）大3.6d
15、B，属于正常波动范围。因此，可以用上下行平衡等级11的比例 30%的标准来评价上下行是否失衡。图 1 上下行平衡图例采用“上下行电平差均值” 评估上下行平衡为了说明方便，选取BSC_test下的若干小区进行数据分析。计算这些小区的平均机顶功率为 40.63 dBm，关闭所有小区的上下行功控，跟踪BSC_test下若干小区的Abis信令（RSL信令）。提取Abis信令跟踪中的测量报告进行分析，将测试报告中的上下行电平差求均值，这个均值应该近似等于（基站机顶功率 移动台功率），偏差范围3dB都认为是正常的。图 2 上下行电平差分布从测量报告数据计算，上下行电平差的均值为 4.72dB，图中也可以看
16、出，峰值为4dB。基站机顶功率移动台功率40.63337.68 dB，BSC_test的上下行电平差比（基站机顶功率移动台功率）小3dB，属于正常波动范围，认为该BSC整体上下行平衡。采用“上下行电平分布” 评估上下行平衡取BSC_test的Abis上的所有测量报告进行分析，对上下行电平分布进行统计，得到下图：图 3 上下行电平分布从上下行电平分布图中，可以得到上下行的分布峰值：Rxlev-UL峰值=-81 dBmRxlev-DL峰值=-73 dBm此时上下行电平差=DL-UL=8dB机顶功率手机功率=40.6333=7.63 dB。采用上下行分布，可以看出，上下行电平分布峰值的间隔，就应该近
17、似等于（基站机顶功率 移动台功率）。若上下行电平分布峰值的间隔比（基站机顶功率移动台功率）偏离3dB以上，就认为上下行不平衡了。采用“上下行累计概率分布”评估上下行平衡对BSC_test网元的“上下行电平分布”进行累积概率分析，即：将电平分布比例从小到大进行累积概率分析：图 4 上下行电平累积分布图中红线的距离应该近似等于（基站机顶功率 移动台功率），从累积概率，可以清楚的看出上下行平衡情况。若图中红线的距离应该与（基站机顶功率移动台功率）的偏差超过3dB，就是上下行不平衡了。上下行不平衡的影响上行受限：当网络中的上行信号达到覆盖边缘时，下行信号还没有达到边缘。这种情况下，下行覆盖范围大于上行
18、覆盖范围，就容易出现：在上下行覆盖边缘之间的手机用户，看到手机有信号，但无法正常进行呼叫，即使呼叫成功，也会出现上行语音断续（能听清对方，但对方听不清自己），也会造成大量掉话。这样看来，上行受限会造成用户投诉、用户感受差，因此网络设计时，一般会为了防止上行受限，而故意降低基站的发射功率的情况。下行受限：当网络中的下行信号达到覆盖边缘时，上行信号还没有达到边缘。这种情况下，上行覆盖范围大于下行覆盖范围，这时出现的情况：基站表现出覆盖范围偏小。若基站能保障无缝覆盖，没有覆盖盲区，手机用户一般不会觉察下行受限，也不会造成投诉。因此，网络下行受限时，会浪费部分下行功率（基站可以以更大功率发射），但运营
19、这样的网络是较为安全的。4 影响上下行平衡的因素根据各地网络投诉案例，以及外场、实验室测试经验，对出现上下行电平异常的情况进行总结，将影响上下行电平的主要因素进行说明。主要的因素有：天馈线安装问题；塔放安装；参数设置不当；硬件故障；直放站；天线匹配方面；手机用户行为。天馈线安装问题机顶口到天线，这一段通常由小跳线、避雷器、转接头、接地焊点、天线构成，有时还会使用功分器等器件。这些设备的安装工程质量会影响基站的接收和发射。比如，跳线连接头松动，对上下行电平的影响是不相同的，由于发射的信号强度一般很大（在馈线里一般为30dBm），而接收信号一般很小（一般为80dBm），因此，连接松动会使上行接收电
20、平变小，而下行电平影响不大。塔放安装塔放都是有源器件，一般为只放大上行信号。当然，也有双向放大的。若网络安装了塔放，在华为BSC6000中，射频前端会设置“塔放衰减因子”，一般参数都会这样设置：若塔放实际增益G，塔放衰减因子=G-4。这里的4dB，是补偿馈线的损耗，是预估值。因此，若网络安装了上行塔放时，计算上下行平衡测量报告，（下行电平上行电平)会变小4dB。表现出上行电平变大4dB。若网络安装了双向塔放，也要考虑下行信号的放大作用。若双向放大的增益相同，而又设置了“塔放衰减因子”，那么（下行电平上行电平)会增大（G-4）dB。总之，若基站系统安装了塔放，【测量报告上下行平衡测量】总会发生变
21、化，不是变大，就是变小。参数设置不当这里涉及的上下电平的参数，主要是有：塔放衰减因子，MS最大发射功率塔放衰减因子：基站安装塔放后，一般上行都会带来上行增益，因此要设置“塔放衰减因子”。若没有安装塔放，却设置了“塔放衰减因子”，会使上行电平变小。从而（下行电平 上行电平)会变大。这种情况下，整个基站的上行通道增益会减小，影响基站的上行接收能力。MS最大发射功率：对于900M网络和1800M网络，网络标识手机发射功率的方法是不一样的。在900M网络里，MS功率等级5表示满功率（33dBm）。但在1800M网络里，MS功率等级5表示20dBm（满功率用等级0表示，30dBm）。一般情况下，“塔放衰
22、减因子”设置，一定要慎重，宁可以设小，也不能设置偏大。若设置偏大，会使上行增益不够，影响上行接收。若塔放增益为G，一般“塔放衰减因子”设置为（G-4）。硬件故障载频接收模块故障、载频发射模块故障等原因都会造成载频的上下行链路异常，也会造成上下行失衡。射频前端的接收和发射模块故障，同样也会影响上下行接收，表现为上下行不平衡。一般，上下行测量报告都可以细化到载频级别，因此，可以根据载频级的“上下行平衡话统”来分析载频的上下行平衡状态。这里故障主要存在：DDPU（射频前端）、DTRU（载频模块），一般载频故障通常是某个硬件版本，或则某个批次的硬件出问题。出现问题一般为软件问题，类型主要有以下几种：D
23、DPU（射频前端）：上行增益比理论设计值大。上行增益比理论设计值小。下行发射功率异常。DTRU（载频模块）：下行发射功率异常。上行增益比理论设计值大。上行增益比理论设计值小。“上行增益异常”需要用专门的分析仪进行测试，因此现场只需要逐一排查，证明上行增益异常，就需要将相关硬件返回上研，进行专业分析。直放站直放站实现一般有很多种，都会给上行链路和下行链路带来一定增益，一般情况下，上下行增益可以分别调整。从而影响基站的“上下行平衡”情况，比如某基站下挂有某类型的直放站，该直放站的上行通道增益为6dB，下行通道增益为10dB，此种情况下，表现在基站的Abis口上，上下行电平差就会比理论计算大4dB，
24、表现出上行弱4dB的现象。但此种情况不影响KPI的情况下，可以不进行调整。同样，直放站的上下行增益异常，同样可以影响基站的上下行平衡情况。出现因直放站造成上下行不平衡的情况，通过调整直放站的上下行增益来解决基站的上下行不平衡。还可以配合调整基站的发射功率来解决上下行不平衡问题。天线匹配方面某些天线对上下行存在不一样的增益，即天线的上下行方向图不一样。简单说，就是某些天线安装在基站上，可能就存在上行增益大或则下行增益大，这样，可能表现在话统上，就出现上下行不平衡。根据测试经验及对天线性能的研究，天线匹配造成的上下行电平差的变化，一般在3dB范围内，会被正常波动门限（3dB）掩盖掉，不会对“上下行
25、平衡”统计分析带来太大的影响。这种情况下，一般可以通过稍微改变天线的方向角或下倾角的方法，来改变天线的上下行方向图的空间分布，解决上下行不平衡。还可以采用更换天线解决问题。手机用户行为某些手机用户在打电话时，喜欢将手机放在桌子上不动，用耳机接听电话。当手机不动时，上下行传播特性不一样，会造成不一样的上下行电平分布。简单说，某些点上，上行电平会大于下行电平，某些点下行电平会大于上行电平。比如某个小区覆盖范围安装了很多固定的公用电话，而这些电话也使用空口资源，这些固定的“移动电话”，一般是用来提供公用服务，话务量也会很大，这些固定的“移动电话”，由于固定，会给上下行传播带来比较大的偏差，一般没有规
26、律，有可能造成上行接收弱，也有可能下行接收弱。这种情况下，都是因为用户所处地点的无线传播特性有关，可以通过调整周围主服务基站的天线方向角或下倾角，来改变用户所处地点的无线传播特性，来改善用户的上下行不平衡情况。5 上下行平衡分析流程Abis信令分析方法在GSM网络问题分析中，分析信令跟踪是一个有效的途径。分析信令一般使用信令跟踪设备自带的后台分析软件，但大部分后台分析软件都不会对信令跟踪的测量报告进行详细的分析。在华为BSC6000 LMT维护台上，提供了丰富的信令跟踪功能，比如跟踪某些小区的RSL,OML,BSSMAP信令。其中“单用户信令跟踪”是日常网络优化最常用的功能。对信令跟踪文件，可
27、以在LMT上进行回顾。将回顾后的信令跟踪文件，另存为文本文件（TXT），这样可以用Excel Office软件进行处理。处理测量报告过程中，要对应信令中的字段。可以通过下面图示，比如选择一个measuerment Result信息，鼠标左键双击消息，弹出消息解释页面，在此页面里，有所有消息的对应字段信息。Rxlev-sub-up对应第42字节（内容：3F）的后六位。同理，可以知道其他消息的字段信息。一般要处理测量报告中rxlev_up(sub)、rxlev_dl(sub)、rxqual_up(sub)、rxqual_dl(sub)、rxlev_up(ful)、rxlev_dl(ful)、rxq
28、ual_up(ful)、rxqual_dl(ful)、BS_power、MS_power、meas_valid、DTX_DL、DTX_UL、TA等消息，用于分析问题。处理字段的函数一般会使用到:Hex2dec():十六进制转十进制Hex2bin():十六进制转二进制Bin2dec():二进制转十进制Trunc():截尾函数Right():从右开始截取字符或数字的若干位Mid():从某位开始截取字符或数字的若干位需要截取某字段的中间若干位时，使用Mid()一定要注意，当字段左面高位为零时，使用从左面开始计数的函数，会出现错误，因为高位为0，在数字里没有为这些高位保留位数。要使用这些函数，要将Ex
29、cel里的“工具-加载宏-（分析工具库、分析工具库VBA）”两个选上。同样道理，可以处理切换消息，立即指配等消息，进行其他方面的测试统计。分析流程图根据上章节叙述的影响上下行平衡的因素，综合考虑工程现场优化的条件，制定下面的分析处理流程。各现场可以根据自身的网络优化条件（仪器设备、人员配备等），做适当的更改，以便更高效的进行上下行平衡问题的分析。分析流程说明上下行平衡问题处理流程如下：首先，分析【测量报告相关测量】下【测量报告上下行平衡测量】话统，列出存在“上下行不平衡”的小区列表。按照下列标准找出上下行不平衡的小区：上下行平衡等级1的次数 上下行平衡等级2的次数 15% 则认为不平衡（下行偏
30、弱或上行偏强）上下行平衡等级11的次数 30% 则认为不平衡（下行偏强或上行偏弱）或者采用上下行电平差均值来评估小区（载频）的上下行平衡：当上下行电平差均值与（机顶口功率手机功率）偏差超过3dB时，认为该小区存在上下行电平不符合基站性能，上下行存在不平衡问题。对问题小区列表区分优先级：影响KPI指标（掉话率高）的小区优先进入处理流程，其他不影响KPI（掉话率正常）的小区第二批次进入处理流程，两个批次的处理流程一样。分析问题小区的硬件连接关系：包括基站硬件类型、合路方式、塔顶放大器类型、直放站、天线型号、其他馈线上的设备等。分析“塔顶放大器衰减因子”及“MS手机功率”设置是否正确？直放站上下行增益是否正常？若存在问题，则改正后，继续分析问题是否解决，问题解决，则流程到此结束。若都不存在问题，就转入下
