GSM掉话率的优化分析及解决
掉话率的优化分析及解决
目录
前言 (2)
第一章、掉话及掉话率的定义 (3)
第二章、信令流程 (4)
1. 正常的呼叫信令流程 (4)
2．射频掉话的信令流程 (6)
3．切换掉话的信令流程 (7)
第三章、掉话产生原因及相应的解决方法 (12)
1．由于基站设备硬件问题造成的掉话 (12)
2．由于基站软件问题造成的掉话 (17)
3．由于覆盖问题造成的掉话 (17)
4．由于干扰造成的掉话 (19)
5．由于参数设置不够优化造成的掉话 (20)
6．由于邻区问题缺少邻区或者邻区不合理造成的掉话 (21)
7．由于切换引起的掉话 (24)
8．由于传输问题造成的掉话 (29)
9．Abis口和A口问题产生的掉话 (29)
第四章、如何查找掉话，分析掉话原因 (31)
TCH掉话分析方法 (31)
切换掉话分析方法 (41)
结束语 (47)
前言
掉话是用户在使用手机过程中经常遇到的问题，也是用户申告的热点。掉话率在移动通信网中是一项非常重要的指标，掉话率的高低在一定程度上体现了移动网通信质量的优劣。另外，无线系统掉话率也是考核无线网络运行情况的重要指标。所以如何降低无线系统掉话率，是提高网络运行质量和无线网络优化的重点之一。本文对可能引起掉话的原因进行了分析，同时讨论减少掉话次数的一些方法和思路，并结合具体实例说明了一些分析和处理掉话的方法以供大家参考。
第一章、掉话及掉话率的定义
在移动通信中，通常定义的掉话是指在分配了话音信道（TCH）后，由于某种原因，使呼叫丢失或中断，正常通话无法进行的现象。而从用户或路测角度来说掉话的定义有些差别，在路测或用户感观上的掉话是指是摘机（Connect）进行后，发生了非正常释放，也就是说没有完成正常释放（Channel Release）的通话。掉话率则是指单位时间内掉话次数与呼叫总次数（Total_calls）的比值。
为了便于分析，通常把掉话可以简单的分为两类：射频掉话和切换掉话。射频掉话通常是指由于一些计时器超时而引起的掉话。切换掉话则是指在切换过程中移动台不能占用目的信道又无法回到旧的信道发生的掉话。根据通过交换点
切换掉话和
由此可见，总的掉话次数公式为Drop_calls=rf_losses+intra_cell_ho_lostms +Out_Intra_BSS_HO_Lostms+Out_Inter_BSS_HO_Cleared
根据掉话率的定义可以看出，掉话率和掉话次数及呼叫总次数（total_calls）有关。由此可见要降低掉话率，则需要降低掉话次数或增加total_calls。但是由于total_calls基本上受用户行为的影响，不是优化人员可以控制的因素，因此对于网络优化来说，降低掉话率的主要方法是通过优化降低全网的掉话次数。
第二章、信令流程
为了更明确对掉话的定义进行说明，在这里给出一些信令流程，通过这些流程可以更直观的看出掉话是如何界定的，各种类型掉话在信令过程中是如何定义和记录的。下面给出了正常的呼叫建立流程、射频掉话信令流程和各种类型切换掉话的简单信令流程。
1. 正常的呼叫信令流程
通过下面这个流程，我们很容易看到前面对掉话的两种定义区别所在，第一种定义是在分配了TCH之后，不能完成正常呼叫和通话的即记作掉话，通常在OMC上得到的统计都是基于这种定义的掉话。而另一种定义则是将掉话定义在被叫用户摘机后，即CONNECT之后如果由于不能完成正常通话则记为掉话，这种定义掉话的方式在进行路测时被采用。这两种掉话定义的区别在于定义的起始点不同，从上面的流程图可以看出，在分配了TCH后，还要经过一段时间、一些信令才能进行到CONNECT这一步，在这一段时间内也是有可能出现掉话，所以第一种定义的掉话次数有可能会多于第二种定义的掉话次数。从用户感受来讲，在被叫摘机之前发生的掉话通常会被认为是未接通，因为此时只是分配了资源，还未进行通话。对于用户来说感受到的掉话是第二种定义的掉话。
虽然对掉话的定义有所差别，但对于掉话的产生原因和分析处理方法都没有什么区别，因此这后面的分析中就不对这两种定义进行分别分析，而根据统计中的掉话次数进行分析。
2．射频掉话的信令流程
在明确了正常的呼叫流程后，我们需要对掉话的信令流程进行一下介绍，因为发生掉话都是因为各种原因造成的非正常的信道释放，所以为了便于对比，首先应该明确一下正常的信道释放的信令过程。
射频掉话
intra_bss 切换成功信令流程图
从射频掉话的信令流程，可以看到当BSS 由于某种原因而不能正常收到MS BSS
上面的信令流程图左边的是intra_bss 切换掉话的信令流程，右边的
是一个intra_bss切换成功的信令流程。从这两种情况的信令过程，可以看到，当发出intra_bss切换命令(handover command)后，计时器T3103开始计时，当BSS收到切换完成的命令（handover complete）后，该计时器停止计时。这时表示成功地进行了intra_bss切换。但如果在发送了handover command后，BSS在计时器T3103超时之前没有收到手机发送的任何信令（handover complete或handover failure）,则系统认为移动台没有完成正常的切换又没有回到原来的信道，这时BSS向MSC发送Clear request命令，同时在统计中记录一次intra_bss切换掉话。
T3103是在进行inter_cell切换时，监控移动台接入新的信道或者回到老的信道的一个计时器。该计时器的时长可以在BTS的数据库中进行定义和修改。
从切换成功的信令流程看，Inter_BSS切换成功的信令和BSS内部切换信令流程相似，只是需要MSC进行相应的切换控制。下面对切换掉话的信令过程进行一下分析。
B．Inter_BSS切换掉话的信令流程
Inter_BSS切换掉话和Intra_bss切换掉话产生的原因相似，都是因
为在发送了handover command之后，由于控制切换的一些计时器超时而导致的。对于Inter_BSS切换会在BSS和MSC上分别有相应的计时器进行控制，因此，就会出现以下两种情况。
Inter-BSC 切换掉话(如果MSC 中控制切换的Timer 值大于BSC 中相应的Timer)
O U T_IN TE R_B
SS_H O_C LE A R
E D
从上面的信令流程可以看出当MSC中控制切换的计数器的值设置大于BSC 中控制切换的计数器时， BSC会先发现掉话，即当发送了handover command 后，在BSC控制切换的计数器超时之前不能收到移动台发送的任何信令，则向MSC发送Clear Request，同时记为切换掉话。
MSC 控制的切换掉话(如果BSC 中控制切换的Timer 值大
于MSC 中相应的Timer)
O U T_INT E R_B
SS_H O_CL E A R
E D
则MSC先于BSC Array
TCH
Intra_cell切换信
切换，则发出切
，如果移动台顺
Assigment
(ta rg tra _ce ll_h o _c_tch
tra _ce ll_h o a _cm d _to _E O U T _ce ll_h o _R _R E Q _TO N ote1：F ailure to access target channel and no m source channel prior to tim er expiry
Complete ）。
下面是intra_cell 切换掉话的信令流程：
从信令流程图看出在BSS 向移动台发送了Assignment command 后，在设
置的计时器超时之前移动台没有成功的接入目的信道而且源信道也没有收到任何消息则记作intra_cell 切换掉话。在这里需要说明的是当移动台接入目的信道时，如果出现失败的情况但移动台回到了源信道，则移动台会向网络发送Assignment Failure 的消息,不记为切换掉话。
从上述对各种信令流程的分析中，可以看到不论是射频掉话还是切换掉
话，都是由于一些相关的计时器超时而导致的。而造成这些计时器发生超时的原因确是多种多样的，这些原因也是引起掉话的根本原因，下面将会对各种原因进行详细的分析和介绍。
第三章、掉话产生原因及相应的解决方法
在GSM网络中，话音掉话主要包括无线网络掉话、Abis接口掉话、A接口掉话及其它原因造成的掉话，其中约有一半以上的话音掉话是无线网络的掉话。因此在这里对无线网络掉话的原因进行重点分析。
根据前面章节中对掉话的分类，可以看到，话音掉话大致可分为两类：无线射频掉话和切换过程中的掉话。
通常分析无线射频掉话原因中并不包括手机掉电、非正常关机造成的掉话，主要是指受地形地貌、建筑物的影响，由于信号快衰落、信号覆盖等原因而引起的掉话。通常在楼内（室内）、基站信号覆盖的边缘地带容易造成这类掉话。
切换过程中的掉话包括局间（MSC、BSC之间）切换（inter_bss切换）、小区之间切换（intra_bss切换）和小区内切换（intra_cell切换）等引起的掉话。切换过程中的掉话在总的话音掉话中占有相当一部分比例。从总体上说，切换掉话除了与无线网络配置有关，很大一部分是由于无线资源不足造成的。因为在切换过程中，由于信道繁忙，请求切出的呼叫在占不到目标信道，要返回源信道时，源信道已分配给另一用户，在这种情况下，便产生掉话，可以说，高阻塞将直接导致高掉话。
由于掉话分为射频掉话和切换掉话，因此分析掉话原因时也要对两种掉话进行分别分析。总的来说，如果某个小区的切换掉话较多，则有可能是邻区中有频率干扰、邻区数据问题等；如果是射频掉话较多，则有可能是硬件问题，覆盖不好，系统外干扰等。通常情况下，各种原因造成的射频掉话都表现为Loss of uplink SACCH (link_fail expiry)或者Loss of downlink SACCH (radio_link_timeout expiry)或者T200 timeout N200 times。由于目前的网络发展越来越快，网络规模越来越大，因此射频掉话和切换掉话的原因是多种多样的。下面将对各种造成掉话的各种原因进行具体分析并说明相应的解决方法。
1．由于基站设备硬件问题造成的掉话
从日常的优化来说，基站设备的硬件性能的优劣对掉话次数的多少是有一定影响的。在这里所指的硬件问题主要有以下一些：载频有低功告警，基
站高温，信道盘的path_balance不正常，信道盘误码率高等。这些问题都会使所在的基站或载频的掉话次数增加。下面将对这些问题进行逐一分析。
载频低功告警（需要关联告警信息）
信道盘低功告警对于motorola设备来说不是一个可以随时发现的告警，即该告警会自动清除。载频低功是指某一载频的功率明显比本小区其他载频的功率低，通常情况下是在发生低功的载频被用户占用后，才会产生告警，一旦用户挂机或者切换到其他信道盘则该告警会自动清除。也就是说，这时如果登陆到BSC上用disp_active_alarm指令察看告警则会看不到低功告警的出现。所以说该告警不容易察觉，只有通过提取event logs才可以察看是否有低功告警出现。载频出现低功现象有可能是该载频自身出现问题，不能正常发射功率，另外当进行信道盘功率调试时因为某种原因也会出现低功现象。当一个小区有信道盘出现低功告警，而该信道盘又不承载BCCH时，用户一旦占用该载频的任何一个信道则会出现信号突然衰落的情况，导致下行的电平和话音质量迅速下降，如果不能及时切换到较好的邻区或其他信道，则会造成射频掉话。
基站高温（需要关联告警信息）
众所周知，任何设备都是工作在一定的温度范围之内，超过这个规定的范围则会导致一部分或全部设备不能正常工作。对于基站设备来说更是如此，每个基站都是有很多部分组成，而每一部分的元器件都有一个正常工作的温度范围，一旦温度高于这个范围，则会影响一些硬件的工作性能，导致一部分的硬件或元器件不能正常工作，造成射频掉话。
通常基站高温大部分都会产生高温告警，而且会和季节有一定的关系，一般是夏季时出现高温告警的基站会比较多。另外当基站设备所在机房的空调或设备自身的冷却、散热系统出现问题也会引起高温告警。
载频的path_balance不正常
在分析Path_balance问题之前，首先要明确一下Path_balance是如何进行定义的。具体定义如下：path_balance这个统计基于对每个载频提供链路平衡验证，每480ms更新一次。路径损耗可以定义为指定的功率电平与接受站所收到的功率电平之间的差值。
path_balance = 上行链路路径损耗–下行链路路径损耗
其中：上行链路路径损耗=实际的MS txpwr-rxlev_ul
下行链路路径损耗=实际的BS txpwr-rxlev_dl
rxlev_ul/dl是最新的报告值，而不是平均值。
上述等式的结果基于0左右，实际的统计数据结果等于path_balance加上110，一般情况下，路径损耗在上行链路和下行链路应该是相似的。因此从统计上看path_balance的值正常情况下应在110左右。
由此可以看出path_balance可以表征上、下行问题，如果path_balance值低于110，指示了BTS发送设备、天线、RF电缆、滤波器等有问题。如果path_balance的值高于110则指示了BTS接收设备、天线、RF电缆、接收分裂器等有问题。当然path_balance不正常还有可能是由于信道盘的接收和发射功率不平衡造成的。除此以外，数据库定义错误也会造成载频的path_balance不正常，但这种情况不属于硬件问题，我们会对此问题进行单独说明。但是不论是哪方面出现的原因导致path_balance 有问题，则都有可能造成射频掉话或切换掉话的产生。
从上面的分析中可以看出，path_balance的情况可以反映出天线是否正常工作，天线是发射信号和接收信号的装置，一旦天线出现问题，比如天馈线损伤、进水、打折和接头处接触不良，均会降低发射功率和收信灵敏度，从而产生严重的掉话，而天线的问题则可通过测驻波比来确认。
载频误码率高
这里所指的误码率即BER（bit error rate）是对下行链路误码率的监控，它是一个基于时隙的统计，当移动台（MS）处于TCH上时，MS 在每个SACCH复帧都会收到来自于BSS的多个下行链路突发序列。每个突发序列都要进行质量检查，并得出一个BER。这些BER结果被处理成一个总的BER平均值。然后，这个平均值被编码成GSM定义的质量段，
报告的下行链路质量的高低会影响到通话质量的等级。误码率越高话音质量就会越差，因此如果用户占用道误码率较高的载频或时隙时，会导致话音质量变差，这样会造成下行链路由于收不到SACCH而导致radio_link_timeout超时产生射频掉话。而造成BER高有可能是因为硬件故障也有可能是因为频率干扰导致的，关于频率干扰的问题会在后面进行具体讨论。
基站时钟失锁
基站时钟即GCLK在正常情况下应处于锁定状态，也就是GCLK Phase Locked状态，这时说明基站时钟和BSC是同步的。而当时钟板有问题时基站时钟的状态通常是GCLK Phase lock failure或者是GCLK Phase lost这两种状态。而且当基站时钟有问题时通常会出现4#和14#告警。一旦一个基站的时钟失锁，则意味着该站不能和BSC同步，这样会造成在切换过程中，由于同步丢失造成不能正常的解出邻小区的BSIC，会发生切换失败或不切换的情况，最终导致TCH射频掉话。
时钟失锁可以通过指令让其重新锁定，或者重新对基站时钟进行校准。另外目前还有一种原因可能会引起基站时钟失锁，那就是传输网的时钟有问题，出现了一定程度的频偏，由于MOTOROLA的基站对时钟的精确度要求较高，因此会出现由于传输大网的原因造成的时钟失锁，这时通常要通过调整传输大网的时钟才能使该问题得到解决。
信道盘的校准数据错误
在MOTOROLA的基站设备中，要求对每个信道盘都要进行校准，即进行Calibration。当信道盘中的calibration数据出现错误即出现80时，则表示该信道盘有问题，不能正常工作，需要对该信道盘进行重新校准。而这时也有可能造成掉话的产生。
上述所提及的只是硬件问题中常出现的一些，在日常的优化中还会出现其它一些硬件问题，但由于硬件问题引起的掉话，通常的解决方法是通过分析统计定位是哪个硬件发生故障后对该硬件进行维修、更换，而对于硬件问题较严重，掉话较多而又不能及时处理的硬件尤其是载频出现问题时，可以先关闭（LOCK）问题硬件避免产生过多的掉话而影响全网的运行性能。硬件问题引起的掉话在掉话分析处理中相对来说比较容易解决，而且硬件恢复正常工作后，可以有效的减少掉话次数，掉话性能指标会有很大改观。
2．由于基站软件问题造成的掉话
对于基站设备来说，硬件设备通常是由一定的软件进程控制的，而软件也有着自身不稳定的因素，一些软件进程会在运行中出现问题，因为硬件的大部分功能都是依靠软件进行控制，所以一旦软件进程有问题必然会导致硬件的一些功能不能正常使用，最终导致掉话增加。另外，随着技术的不断发展，BSS系统设备也不断地开发出更新更优越的功能，而其中绝大部分的系统版本升级都是通过软件升级来实现的，因此由于软件升级带来的软件BUG 也有可能造成掉话次数的增加。
通常情况下，由于软件问题造成的掉话是不容易发现和准确定位的，而对于软件问题造成的掉话则可通过重新启动相关硬件使软件重新初始化，以解决软件问题，达到减少掉话的效果。
3．由于覆盖问题造成的掉话
对于移动通信来说，网络的覆盖是一个很重要的问题。一个网络是否能够提供连续的覆盖对网络运行性能有着较大的影响。提到覆盖问题，首先想到的会是覆盖差或者无覆盖的地区，而实际上覆盖问题应该是指能否实现连续的覆盖。造成不能实现连续覆盖的原因大体上可以归结为以下两类，一是真正的没有信号覆盖，另一种是由于其他一些原因如建筑物阻挡、或覆盖不合理造成的覆盖问题。而覆盖问题通常造成的掉话多是TCH射频掉话，因为如果没有连续的覆盖会造成服务小区信号衰落后，因为没有合适的邻区进行切换最终发生因为radio_link_timeout或link_fail超时而造成射频掉话。下面会对各种原因进行逐一分析。
真正没有信号而出现的覆盖问题
真正没有信号这种情况在现在的网络中已经不多见了，主要原因是因为基站太少导致覆盖不连续而出现没信号的现象。通常出现没有信号的地区多是山区或者地下室等。山区由于用户少、建站困难而没有足够的基站进行覆盖，而周围的基站又离的比较远，即使有信号也会被山峰阻挡，不能
提供完善的覆盖。而地下室又是另一种情况，由于建筑结构的原因外面宏蜂窝基站的信号不能完全穿透建筑物，而造成在某些大厦的地下室等区域没有信号。当移动台在通话状态下移动到这些没有信号的区域时，就会因为没有覆盖、信号衰落而产生射频掉话。
覆盖不合理造成的射频掉话
这里所说的覆盖不合理是指服务小区由于各种原因（如无线传播环境太好、功率太高）导致覆盖太大将它的邻小区也覆盖在内，或者它的邻小区的定向天线（设它为定向小区）方位角有问题或本身就信号太弱，以至于移动台超出了它所定义的邻小区B的覆盖范围之外到达了小区C还占用着原服务小区A的信号，而小区A又未定义小区C为邻区，此时移动台再根据原服务小区A提供的供切换的邻小区B进行切换时，就会因找不到邻小区而导致掉话，这种情况一般发生在市区等基站密集的地方。
断站等原因造成覆盖出现空洞而导致掉话
断站通常是由于传输或者断电等原因造成的，目前在市区内由于基站比较密集，因此为了降低干扰，避免过覆盖的情况出现，会将每个站的覆盖范围进行一定的控制，这样一旦出现断站就有可能对覆盖造成一些不良的影响，使某一地区的覆盖变差，尤其是一片地区出现多个断站则会造成覆盖空洞的出现。另外基站出现硬件问题而引起不能正常发射BCCH载频也会对覆盖造成一定的影响。这种情况下很容易发生TCH射频掉话或者切换掉话。（切换掉话是因为对于Motorola的基站来说，当传输断掉后，基站仍然会发射BCCH信号，影响切换）
除了上述这些原因会造成覆盖不连续的情况外，邻区的定义不全或者不合理也会造成覆盖不连续而出现掉话，这种情况我们将在邻区问题中进行具体的讨论。另外对于覆盖来讲还有一种情况就是由于一些高大建筑物所产生的阴影效应而导致移动台信号发生快衰落引起掉话，但这种信号衰落往往是难以避免的。
虽然上述这么多的原因都会造成覆盖问题，但覆盖问题造成的掉话解
决方法只有一点，就是调整、补充覆盖。完善覆盖的手段很多，如利用直放站；调整现有基站的天线；在无覆盖的地区增加新的基站等等。这样，一旦覆盖问题得以解决，掉话次数也会随之减少。
4．由于干扰造成的掉话
对于GSM网络来说，干扰是指对频率上的影响，通常用载干比（载波信号和干扰信号的比值）来衡量频率干扰的大小。GSM系统是干扰受限系统，干扰会使误码率增加，降低话音质量甚至发生掉话。一般认为误码率在3%左右为正常范围，当误码率达8%~10%时话音质量就比较差了，如果误码率超出10%则话音质量不可容忍，无法听清，特别容易造成掉话。因此，通常对载波干扰设置了一定的门限，规定同频道载干比C/I≥9dB，邻频道载干比C/A≥-9 dB。从目前看来干扰主要来自两方面，一方面是系统自身产生的干扰，如同频、邻频干扰；另一方面是系统外产生的干扰，这种干扰主要是来自于直放站，此外一些军队或者科研试验网也会造成这种系统外干扰。下面将对这两方面的干扰分别进行具体分析。
系统内产生的干扰导致的掉话（增加同邻频分析）
由于GSM网络是使用频率复用的方式来运行的，因此随着网络的规模越来越大，用户越来越多，基站的站点，特别是市区的站点会越布越密。
而现有的频率资源却是非常有限的，因此在频率规划时会有一定难度，不可避免的存在同频、邻频干扰的可能性。当手机在服务小区中收到很强的同频或邻频干扰信号时，会引起误码率恶化，使手机无法准确解调邻近小区的BSIC码，或基站不能正确接收移动台测量报告。这样就有可能在切换过程中由于不能正确解出邻区BSIC码而造成切换掉话，也可能由于不能正确接收到移动台的测量报告而产生射频掉话。而在目前的情况下，网络为了满足用户增长的需要，不断地进行着基站扩容和新建站的工作，这样就不可避免的增加了频率的复用度，也就不可避免的导致一些同、邻频现象的产生。因此由于同、邻频干扰造成的掉话也是经常发生的。通常BCCH的同、邻频干扰会对切换影响较大，而TCH的同、邻频干扰则有可
能造成TCH射频掉话。
一般来说，由于频率干扰这种原因引起的掉话要得到解决，显而易见需要改频，尽可能的避免同、邻频干扰，以减少掉话次数。
系统外的干扰导致的掉话（查看IOI）
所谓系统外的干扰是指非GSM系统自身频率等因素造成的频率干扰。
从目前的情况看，这种系统外干扰主要是来自于直放站系统。直放站系统如果合理得进行运用，实际上是有利于GSM网络的。它可以减少投资、扩大信号覆盖范围，尤其是应用在一些山区、隧道、地下室时效果比较理想。
如果直放站的设备质量和工程质量都有保证，这时直放站基本上是不会对GSM系统造成干扰的。出现干扰的多是那些设备性能较差，工程质量不合格，如地下直放站的信号泄漏到地面上，这时对于GSM系统来说直放站放大的信号就是一个很强的同频干扰，而且这种干扰通常是对GSM系统上行产生强大的干扰，使上行信道质量变差。这样通常会增加被干扰基站的TCH射频掉话。
除了直放站可以产生带外干扰之外，军队或者一些科研项目的实验网都有可能使用GSM系统频段内的一些频点，如果这些频点的信号比较强的泄漏出实验区域，或距离我们的基站较近则会造成频率干扰，引起掉话。
对于这种带外干扰源造成干扰产生的掉话，通常的处理方法是查找干扰源，对不合格的直放站进行改造或者关闭，如果干扰是窄带的干扰也可以通过改频来避开这个干扰频带，这样干扰减小了，掉话自然会随之减少。
但如果干扰源不易查找，或者干扰不可避免则可以通过降低受干扰小区的功率来减少掉话次数。
5．由于参数设置不够优化造成的掉话（相关的参数显示）
在GSM系统中，有很多功能是通过参数的设置来控制的，比如说切换、功率控制等。这些参数的设置应该随着网络发展而进行不断的优化和调整，合理的参数调整会对网络性能的改善起到一定的帮助作用。其中有些参数的设置会对网络性能影响较大，尤其是对掉话的影响比较明显。比如对天线定