用协议分析仪分析TETRA网络配置

TETRA是最先进的PMR蜂窝通信系统之一，并已成功地在全球广泛部署。随着TETRA网络的发展，网络管理人员有时很难保证专业用户对网络运营性能的高质量要求。在成熟的TETRA网络中，许多人不断地进行网络配置。小区和小区集群不断增加后，在定义TETRA网络单元操作的众多参数中，部分参数有可能出现不同设置。

如果TETRA用户向无线网络管理人员报告网络性能差，则这些问题大部分都与以下三个原因有关：覆盖率差或链路预算不良将造成连接质量差，可用性低以及建立通话速度慢或通话中断；受IOP(互操作性)问题影响而无法提供服务；因相邻信道配置差而无法切换将导致可用性差或通话中断。

有效的分析工具将有助于发现并解决网络配置的失配问题，同时，还有助于保持网络服务质量而满足专业用户的高质量要求。显然，网络运行若不采用TETRA空中接口分析仪来定期分析服务质量(QoS)和性能，则有可能产生各种问题(图1)。本文将会介绍如何进行这种分析。

路测并不足够

下行链路射频覆盖率是最重要的QoS参数。如果移动台接收不到基站信号，便不能被激活或者进入可用状态，而是在电池的剩余寿命内始终保持扫描模式。高效网络运行的第一步便是为蜂窝网络提供并保持足够的下行链路射频覆盖率。大多数情况下，可利用路测接收机来实现，接收机通过图形显示验证所需覆盖范围的规定阈值内是否具有足够的场强。

许多网络管理人员认为这种路测方法足以检测射频覆盖率，但下行链路覆盖却仅提供了单向射频连接。移动台发射机(TX)与基站接收机(RX)之间上行链路连接的链路预算同样重要，但却更加灵敏。如果用户报告存在覆盖率问题或是针对网络接收测试(以掩饰不良射频规划)，一些网络运作则倾向于提高基站TX功率。射频链路工作在下行链路而非相反方向，因为移动台TX功率大大低于基站TX功率，这将造成射频小区发射功率过大。

利用TETRA协议分析仪可以发现与此类似的问题。存在基站通信问题的移动台在获得应答信息之前，会增加其上行链路信令的重发率。重试计数器有助于将问题隔离在射频覆盖率差的已知区域。

其中一个TETRA参数(RXLEV_ACCESS_MIN)定义了可在基站小区注册的移动站最低RX电平。这个参数往往设置得很低(例如-115dBm)，以便移动台即便是在RF电平很低的情况下也能够在基站注册(图2)。同样，这个参数有时也用来掩饰不良射频规划。在城市环境中，这种作用非常有限，因为移动台本身无法有效地与基站建立联系。TETRA网络分析仪的自动参数检查有助于方便识别错误的参数设置，从而允许用户在进行路测时模拟重要小区变化期间的模拟覆盖范围。

提高切换成功率

切换是网络运作中的一个关键步骤并且非常复杂。移动台需要计算大量参数，以提供由一个小区到另一个小区的无缝转换。如果在通话过程中切换失败，则会发生掉话现象。如果移动台处于空闲状态，切换失败将会使移动台返回扫描模式，从而导致重新注册。注册过程中，移动台将不能请求或者接收呼叫。

良好的覆盖范围、频率规划和相邻小区参数规划是提高切换成功率的前提条件。服务小区的主控信道(MCCH)向所有移动台连续广播一组相邻小区信息(NC)。这些相邻小区信元(NCIE)中包含信道号(CN)、位置区(LA)以及支持服务和NC配置的大量相关参数。NCIE的准确性十分重要，并且当网络设置变更时，需要进行更新以反映实际情况。相邻信道配置失配将迟早产生上述切换问题!

第一步是检查物理相邻小区的信道号是否与NCIE公布的信道号相符。显然，所有MCCH必须激活NCIE。假如移动台由一个小区转换到另一小区，而新小区却没有NCIE可用，则移动台将失去网络连接，并且一旦需要返回扫描模式则立即返回以离开这个小区。NCIE编号还应与实际情况相符。一些网络运营商选择简易方法，将网络中的所有小区包含在NCIE列表中。TETRA允许一个小区最多有31个NCIE，但这会导致移动台未在临近的NC注册，而在更远的小区注册。频率相同的小区绝不能相邻，并且必须在NCIE定义中避免。无效信令越多或者切换失败会加大MCCH的负载，因为移动台尝试切换的小区并不是最佳小区。

现代TETRA网络分析仪可检查NCIE的一致性，并显示公布信息与实际NC信息的失配，请见图3示例。分析仪检测并显示公布的基站服务，它与载波号3794上的实际服务不符。

当基站广播NC服务和负载状况相关错误信息时可以观察到类似问题。服务小区广播的NCIE信息被设定为针对NC本身。TETRA的ACCESS PARAMETER和RXLEV ACCESS MIN等参数是C1、C2电平计算的一部分，即切换将要开始时移动台决策的输入值。如果这些参数在NCIE中的设置与实际NC中不相同，则会导致切换失败或者移动台被迫进行下一次切换，因为实际覆盖率远低于公布的结果。在极端情况下，这将导致“乒乓”情况，即移动台在两个小区之间来回切换。这将造成服务质量差，呼叫建立慢和无效信令消息导致的MCCH负载非常高。

图4所示是一个网络的实际情况，其中TETRA分组数据(SNDCP)服务是一项标准功能并被车载数据终端连续使用。因此，SNDCP服务应该在所有小区上可用。这种情况下，服务小区NCIE公布了在NC上SNDCP服务的可用性。但是一旦移动台执行了切换，它就将获得针对新小区本身广播信息的不同消息。表面上看，小区似乎并不支持SNDCP，然而却可以支持。移动台将暂停这个小区的数据连接，并且车载终端将不能工作。这种情况下，警察将无法从中央注册系统下载信息。

互操作性问题

TETRA设备测试主要用于保证不同供应商系统之间的互操作性。不过，TETRA标准很大一部分并未定义，并且有很多IOP流程不包括的专有和补充服务，这种情况会造成现场问题。同时，基站和SwMI(交换与管理基础设施)以及移动台的旧软件版本也是造成不兼容的原因。

TETRA EG-Mode(节能模式)是一个很好的例子，这种模式通过节能延长了移动台电池的使用寿命，但只能工作在专有网络设置下。采用带有消息序列表(如图5所示)的TETRA协议分析仪，便可轻松地逐步跟踪移动台(Brand A支持EG-Mode)尝试在基站(Brand B不支持EG-Mode)中注册的过程。基站应答PDU(协议数据单元)的EG-Mode请求，但不是其本身的请求。正确的动作是确认或者拒绝移动台连接。在实际网络中，基站会忽略连接小区的请求。移动台将不可能在这个小区注册。这种分析只能采用支持同步上、下行链路分析的协议分析仪，而不可能根据采用某些协议跟踪软件的简单移动台来获得可靠结果。

图5：消息序列图详细显示了TETRA协议。

是否还有其他测试功能？

基站是TETRA射频网络最重要的组成部分并且需要定期维护。与其他技术系统一样，在每周7天，每天24小时的运行中，这些网络单元的性能会缓慢下降。天线受到的静电和雷闪放电等外部影响将会降低接收机性能。基站维护测试只需采用TETRA基站测试仪并用几分钟即可完成。现代基站测试仪允许在服务模式下自动检测一个TRX模块，而其他TRX模块仍然处于正常工作状态。因此，不需要暂停基站服务，而只是在测试过程中通信量会有所下降。这种测试包括TX功率、调制矢量误差和频率误差等发射机性能以及接收机灵敏度，以检查TRX模块工作状况是否仍然符合TETRA规范，以及是否能够提供最佳的网络服务。

本文小结

本文所述实例均为实际网络运行情况而并非模拟。文中删除了示例图中的网络和国家代码，但这些示例的确降低了实际TETRA用户的服务质量。采用正确的测试设备和若干简单的QoS测试程序，便可保证具有高可用性的TETRA网络质量，从而提高专业射频用户的安全性以及效率。