用協(xié)議分析儀分析TETRA網(wǎng)絡(luò)配置

TETRA是最先進(jìn)的PMR蜂窩通信系統(tǒng)之一，并已成功地在全球廣泛部署。隨著TETRA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理人員有時(shí)很難保證專業(yè)用戶對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營性能的高質(zhì)量要求。在成熟的TETRA網(wǎng)絡(luò)中，許多人不斷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。小區(qū)和小區(qū)集群不斷增加后，在定義TETRA網(wǎng)絡(luò)單元操作的眾多參數(shù)中，部分參數(shù)有可能出現(xiàn)不同設(shè)置。

如果TETRA用戶向無線網(wǎng)絡(luò)管理人員報(bào)告網(wǎng)絡(luò)性能差，則這些問題大部分都與以下三個(gè)原因有關(guān)：覆蓋率差或鏈路預(yù)算不良將造成連接質(zhì)量差，可用性低以及建立通話速度慢或通話中斷；受IOP(互操作性)問題影響而無法提供服務(wù)；因相鄰信道配置差而無法切換將導(dǎo)致可用性差或通話中斷。

有效的分析工具將有助于發(fā)現(xiàn)并解決網(wǎng)絡(luò)配置的失配問題，同時(shí)，還有助于保持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量而滿足專業(yè)用戶的高質(zhì)量要求。顯然，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行若不采用TETRA空中接口分析儀來定期分析服務(wù)質(zhì)量(QoS)和性能，則有可能產(chǎn)生各種問題(圖1)。本文將會(huì)介紹如何進(jìn)行這種分析。

路測并不足夠

下行鏈路射頻覆蓋率是最重要的QoS參數(shù)。如果移動(dòng)臺(tái)接收不到基站信號，便不能被激活或者進(jìn)入可用狀態(tài)，而是在電池的剩余壽命內(nèi)始終保持掃描模式。高效網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的第一步便是為蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供并保持足夠的下行鏈路射頻覆蓋率。大多數(shù)情況下，可利用路測接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)，接收機(jī)通過圖形顯示驗(yàn)證所需覆蓋范圍的規(guī)定閾值內(nèi)是否具有足夠的場強(qiáng)。

許多網(wǎng)絡(luò)管理人員認(rèn)為這種路測方法足以檢測射頻覆蓋率，但下行鏈路覆蓋卻僅提供了單向射頻連接。移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)(TX)與基站接收機(jī)(RX)之間上行鏈路連接的鏈路預(yù)算同樣重要，但卻更加靈敏。如果用戶報(bào)告存在覆蓋率問題或是針對網(wǎng)絡(luò)接收測試(以掩飾不良射頻規(guī)劃)，一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作則傾向于提高基站TX功率。射頻鏈路工作在下行鏈路而非相反方向，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)TX功率大大低于基站TX功率，這將造成射頻小區(qū)發(fā)射功率過大。

利用TETRA協(xié)議分析儀可以發(fā)現(xiàn)與此類似的問題。存在基站通信問題的移動(dòng)臺(tái)在獲得應(yīng)答信息之前，會(huì)增加其上行鏈路信令的重發(fā)率。重試計(jì)數(shù)器有助于將問題隔離在射頻覆蓋率差的已知區(qū)域。

其中一個(gè)TETRA參數(shù)(RXLEV_ACCESS_MIN)定義了可在基站小區(qū)注冊的移動(dòng)站最低RX電平。這個(gè)參數(shù)往往設(shè)置得很低(例如-115dBm)，以便移動(dòng)臺(tái)即便是在RF電平很低的情況下也能夠在基站注冊(圖2)。同樣，這個(gè)參數(shù)有時(shí)也用來掩飾不良射頻規(guī)劃。在城市環(huán)境中，這種作用非常有限，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)本身無法有效地與基站建立聯(lián)系。TETRA網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動(dòng)參數(shù)檢查有助于方便識(shí)別錯(cuò)誤的參數(shù)設(shè)置，從而允許用戶在進(jìn)行路測時(shí)模擬重要小區(qū)變化期間的模擬覆蓋范圍。

提高切換成功率

切換是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作中的一個(gè)關(guān)鍵步驟并且非常復(fù)雜。移動(dòng)臺(tái)需要計(jì)算大量參數(shù)，以提供由一個(gè)小區(qū)到另一個(gè)小區(qū)的無縫轉(zhuǎn)換。如果在通話過程中切換失敗，則會(huì)發(fā)生掉話現(xiàn)象。如果移動(dòng)臺(tái)處于空閑狀態(tài)，切換失敗將會(huì)使移動(dòng)臺(tái)返回掃描模式，從而導(dǎo)致重新注冊。注冊過程中，移動(dòng)臺(tái)將不能請求或者接收呼叫。

良好的覆蓋范圍、頻率規(guī)劃和相鄰小區(qū)參數(shù)規(guī)劃是提高切換成功率的前提條件。服務(wù)小區(qū)的主控信道(MCCH)向所有移動(dòng)臺(tái)連續(xù)廣播一組相鄰小區(qū)信息(NC)。這些相鄰小區(qū)信元(NCIE)中包含信道號(CN)、位置區(qū)(LA)以及支持服務(wù)和NC配置的大量相關(guān)參數(shù)。NCIE的準(zhǔn)確性十分重要，并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置變更時(shí)，需要進(jìn)行更新以反映實(shí)際情況。相鄰信道配置失配將遲早產(chǎn)生上述切換問題!

第一步是檢查物理相鄰小區(qū)的信道號是否與NCIE公布的信道號相符。顯然，所有MCCH必須激活NCIE。假如移動(dòng)臺(tái)由一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)換到另一小區(qū)，而新小區(qū)卻沒有NCIE可用，則移動(dòng)臺(tái)將失去網(wǎng)絡(luò)連接，并且一旦需要返回掃描模式則立即返回以離開這個(gè)小區(qū)。NCIE編號還應(yīng)與實(shí)際情況相符。一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商選擇簡易方法，將網(wǎng)絡(luò)中的所有小區(qū)包含在NCIE列表中。TETRA允許一個(gè)小區(qū)最多有31個(gè)NCIE，但這會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)未在臨近的NC注冊，而在更遠(yuǎn)的小區(qū)注冊。頻率相同的小區(qū)絕不能相鄰，并且必須在NCIE定義中避免。無效信令越多或者切換失敗會(huì)加大MCCH的負(fù)載，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)嘗試切換的小區(qū)并不是最佳小區(qū)。

現(xiàn)代TETRA網(wǎng)絡(luò)分析儀可檢查NCIE的一致性，并顯示公布信息與實(shí)際NC信息的失配，請見圖3示例。分析儀檢測并顯示公布的基站服務(wù)，它與載波號3794上的實(shí)際服務(wù)不符。

當(dāng)基站廣播NC服務(wù)和負(fù)載狀況相關(guān)錯(cuò)誤信息時(shí)可以觀察到類似問題。服務(wù)小區(qū)廣播的NCIE信息被設(shè)定為針對NC本身。TETRA的ACCESS PARAMETER和RXLEV ACCESS MIN等參數(shù)是C1、C2電平計(jì)算的一部分，即切換將要開始時(shí)移動(dòng)臺(tái)決策的輸入值。如果這些參數(shù)在NCIE中的設(shè)置與實(shí)際NC中不相同，則會(huì)導(dǎo)致切換失敗或者移動(dòng)臺(tái)被迫進(jìn)行下一次切換，因?yàn)閷?shí)際覆蓋率遠(yuǎn)低于公布的結(jié)果。在極端情況下，這將導(dǎo)致“乒乓”情況，即移動(dòng)臺(tái)在兩個(gè)小區(qū)之間來回切換。這將造成服務(wù)質(zhì)量差，呼叫建立慢和無效信令消息導(dǎo)致的MCCH負(fù)載非常高。

圖4所示是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，其中TETRA分組數(shù)據(jù)(SNDCP)服務(wù)是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能并被車載數(shù)據(jù)終端連續(xù)使用。因此，SNDCP服務(wù)應(yīng)該在所有小區(qū)上可用。這種情況下，服務(wù)小區(qū)NCIE公布了在NC上SNDCP服務(wù)的可用性。但是一旦移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行了切換，它就將獲得針對新小區(qū)本身廣播信息的不同消息。表面上看，小區(qū)似乎并不支持SNDCP，然而卻可以支持。移動(dòng)臺(tái)將暫停這個(gè)小區(qū)的數(shù)據(jù)連接，并且車載終端將不能工作。這種情況下，警察將無法從中央注冊系統(tǒng)下載信息。

互操作性問題

TETRA設(shè)備測試主要用于保證不同供應(yīng)商系統(tǒng)之間的互操作性。不過，TETRA標(biāo)準(zhǔn)很大一部分并未定義，并且有很多IOP流程不包括的專有和補(bǔ)充服務(wù)，這種情況會(huì)造成現(xiàn)場問題。同時(shí)，基站和SwMI(交換與管理基礎(chǔ)設(shè)施)以及移動(dòng)臺(tái)的舊軟件版本也是造成不兼容的原因。

TETRA EG-Mode(節(jié)能模式)是一個(gè)很好的例子，這種模式通過節(jié)能延長了移動(dòng)臺(tái)電池的使用壽命，但只能工作在專有網(wǎng)絡(luò)設(shè)置下。采用帶有消息序列表(如圖5所示)的TETRA協(xié)議分析儀，便可輕松地逐步跟蹤移動(dòng)臺(tái)(Brand A支持EG-Mode)嘗試在基站(Brand B不支持EG-Mode)中注冊的過程?；緫?yīng)答PDU(協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的EG-Mode請求，但不是其本身的請求。正確的動(dòng)作是確認(rèn)或者拒絕移動(dòng)臺(tái)連接。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，基站會(huì)忽略連接小區(qū)的請求。移動(dòng)臺(tái)將不可能在這個(gè)小區(qū)注冊。這種分析只能采用支持同步上、下行鏈路分析的協(xié)議分析儀，而不可能根據(jù)采用某些協(xié)議跟蹤軟件的簡單移動(dòng)臺(tái)來獲得可靠結(jié)果。

圖5：消息序列圖詳細(xì)顯示了TETRA協(xié)議。

是否還有其他測試功能？

基站是TETRA射頻網(wǎng)絡(luò)最重要的組成部分并且需要定期維護(hù)。與其他技術(shù)系統(tǒng)一樣，在每周7天，每天24小時(shí)的運(yùn)行中，這些網(wǎng)絡(luò)單元的性能會(huì)緩慢下降。天線受到的靜電和雷閃放電等外部影響將會(huì)降低接收機(jī)性能?；揪S護(hù)測試只需采用TETRA基站測試儀并用幾分鐘即可完成?，F(xiàn)代基站測試儀允許在服務(wù)模式下自動(dòng)檢測一個(gè)TRX模塊，而其他TRX模塊仍然處于正常工作狀態(tài)。因此，不需要暫停基站服務(wù)，而只是在測試過程中通信量會(huì)有所下降。這種測試包括TX功率、調(diào)制矢量誤差和頻率誤差等發(fā)射機(jī)性能以及接收機(jī)靈敏度，以檢查TRX模塊工作狀況是否仍然符合TETRA規(guī)范，以及是否能夠提供最佳的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

本文小結(jié)

本文所述實(shí)例均為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況而并非模擬。文中刪除了示例圖中的網(wǎng)絡(luò)和國家代碼，但這些示例的確降低了實(shí)際TETRA用戶的服務(wù)質(zhì)量。采用正確的測試設(shè)備和若干簡單的QoS測試程序，便可保證具有高可用性的TETRA網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，從而提高專業(yè)射頻用戶的安全性以及效率。