GSM基本原理和网络优化的基本原理.doc
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1、摘 要1993年,GSM网络在我国开始进入商业用途,距今有17年,目前我国GSM网络用户,网络规模和容量都居世界第一,我国通信网络面临着严峻挑战。一方面由于移动用户数目的惊人发展,网络规模不断扩大,但频率资源匮乏,无线网络的频率复用系数越来越小,网络规模庞大导致出现的问题也越来越多样化和复杂化,此时单靠日常的维护已经无法切实地为广大移动用于提供高质量的移动通信服务。另一方面随着竞争的激烈和用户的高要求,如何使网络达到最佳的运行状态,如何提高通信质量,提高网络的平均服务水平以及提高系统设备利用率,已经成为网络运营商的首要任务。特别是我国GSM网络在扩容时普遍存在周期短,速度快的情况,导致工程中留
2、下很多质量问题,需要在后期的网络优化中解决。关键词:GSM 频率复用 通信质量 网络优化AbstractIn China, GSM network has a history of about 17 years, ever since it began its commercial use from 1993. Its present amount of Chinese user is more than 350 million, either of the scale and capacity ranks first in the world.Our domestic mobile-comm
3、unications are confronted with severe and rigorous challenges. On the one hand, in pace with the astonishing growth of telecommunication users, the network keeps expanding in scale.However, problems like want of frequency resources, the smaller coefficient of frequency reuse and more unwieldy networ
4、k, bring about more and more troubles of increasingly diversified and complicated. Thus mere routine maintenance is not enough to provide high-qualified service for the broad mobile-communication users.On the other hand, as the competitions are keener, and to meet the higher demand of customers, the
5、 network operators are faced with some urgent and critical tasks and difficulties: how to run the network to its optimum, how to heighten the quality of telecommunications, how to improve the average service and utilization rate of system installations, etc. Especially in China, “short cycle” and “s
6、peediness” are two peculiarities commonly existing in the GSM expanding capacity duration. It left over some quality problems, which should be resolved during the late network-optimizations. KEY WORDS: GSM Frequency Reuse Quality of Mobile Communications; Network-Optimizations;目 录第一章 绪言1第二章 GSM的基本原理
7、和系统简介2第一节 GSM的基本原理2一、GSM系统的号码计划应能满足下面几点要求:2第二节 GSM系统结构3第三节 GSM网络接口5一、主要接口5二、网络子系统内部接口6三、GSM系统与其它公用电信网接口6第四节 频率配置6一、工作频段6二、干扰保护比7第五节 信道分类7一、业务信道7二、控制信道8第三章 GSM网络优化目标和流程10第一节 GSM无线网络优化的目标10一、满足所需的容量10二、覆盖所需覆盖的地区10三、好的质量10第二节 GSM无线网络优化的流程11一、网络普查11二、数据采集12三、数据分析12第四章 室内覆盖的优化14第一节 室内覆盖优化的意义14第二节 改善室内覆盖的
8、方法及手段14一、加大室外信号解决室内覆盖方式14二、室内信号分布系统方式15第三节 室内分布系统组成15第四节 不同信号源比较15一、宏蜂窝直放站15二、微蜂窝室内覆盖16第五节 室内覆盖系统的优化16一、相邻小区的确定16二、重选和切换的优化17三、载频调整优化17第五章 天线在网络优化中的作用18第一节 天线的主要性能指标18一、方向图18二、方向性参数19三、天线增益19四、输入阻抗20五、驻波比20六、极化方式20七、双极化天线隔离度20第二节 优化中天线的选择21一、城区内话务密集地区21二、在郊区或乡镇地区22三、在农村地区22四、在铁路或公路沿线22五、在城区内的一些室内或地下
9、22第六章 掉话的分析和解决方法23第一节 由于切换导致的掉话23一、产生切换掉话的原因23二、切换的分析和解决24第二节 由于干扰而导致的掉话25一、实际运行中常遇到的干扰25二、干扰的分析和解决26第三节 天馈线原因产生掉话的情况27一、天馈线产生掉话的原因27二、天馈线的分析和解决27结束语28致谢29参考文献30第一章 绪 言我国的GSM网络正在迅速的发展,最大的问题是城市通信热点的增多,以及农村的全面覆盖,为实现GSM网络无缝隙覆盖,保持高的通话质量,GSM网络优化工作任重道远。移动通信网络的维护与固定电话网络的维护之间的差别是很大的,最大的区别是移动通信网络的不可以预知性,比如周围
10、环境,话务量等。另外,网络规划中有大量的小区设计参数,这在固定电话网中是没有的,这些小区设计参数大多数是可以调整的,比如接入电平门限,切换电平门限,相邻小区定义,频率配制等,他们会直接影响网络的服务质量,所以为了保证整个移动网络的服务质量,就必须不停的观察和检测整个移动网,找出并排除故障,提高网络质量(如提高接通率,提高话音质量,降低掉话率等),这是网络优化的基本任务,一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划,工程建设,投入使用,到日常维护,网络优化的历程,并进入循环,对相对稳定的GSM网络加强优化工作,搞好运行维护,提高通信网络质量。本文分五个部分进行讨论,首先介绍GSM系统的构造,网络接
11、口等基本知识。然后在第二部分中对优化工作目标和流程进行介绍,第三部分介绍室内网络覆盖的优化。天线的优化在第四部分中介绍,第五章对掉话的原因进行分析和解决。所以本文从理论技术方面对GSM网络优化进行探讨,在实际应用中,要根据不同的情况选择不同的优化方案。第二章 GSM的基本原理和系统简介第一节 GSM的基本原理GSM基本原理:GSM被分成三个子系统:网络交换子系统(Network Switching Subsystem NSS);基站子系统(Base Station Subsystem BSS);网络管理子系统(Network Management Subsystem NMS),网络管理子系统(
12、NMS)又叫操作与维护中心(OMC-Operation & Maintenance Center)。网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收,无线资源管理及功率控制等,同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等。网络管理子系统NMS负责NSS和 BSS系统的维护管理工作。一、GSM系统的号码计划应能满足下面几点要求:(一)任何PSTN中的用
13、户能够与GSM PLMN的移动用户互相进行呼叫,这意味着移动MSISDN号码应与每个国家使用的MSISDN号码计划相适应。(二)能够使每个运营部门开发自己独立的移动台号码计划。(三)号码计划不应限制移动台在不同GSM PLMN之间漫游的可能性。(四)能够在不改变分配给移动台的IMSI条件下改变移动台的MSISDN号码。GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络,它们都是GSM标准。两个系统功能相同,主要是频率不同,GSM900工作在 900MHZ,DCS1800工作在1800MHZ。我国最早使用的是GSM900,随着通信网络规模和用户数量的迅速发展,原有的GSM900网络频率变得日益
14、紧张,为更好地满足用户增长的需求,我国近期引入了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托,DCS1800网络为补充的组网方式,构成GSM900DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900DCS1800两者之间自由切换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高。为适应这个趋势,进一步抢占市场份额,诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。第二节 GSM系统结构GSM(Global System for Mo
15、bile Communications;全球移动通信系统)主要分交换部分和无线部分。其中交换部分和PSTN(公共开关电话网络,一种常用的旧式电话系统)网很类似,而无线部分是GSM网络特有的由于无线特有的移动行,复杂性,以及传播条件恶劣所带来的衰落等原因,直接影响了无线通信的质量,所以无线部分是优化的重点对象。一套完整的GSM蜂窝系统主要由:MS(移动台),BSS(基站子系统),NSS(交换网络子系统),OSS(操作支持子系统),这四大部分组成,GSM系统结构如图2-1所示。图2-1 GSM的系统结构图(一) MS(移动台)MS是用户唯一能接触到的GSM系统中的设备。他分为移动终端(MT)和SI
16、M卡两部分。SIM卡也叫做用户识别卡,主要用于识别用户的身份,计费等功能(二) BSS(基站子系统)由BTS(基站收发信台)和BSC(基站控制器)两部分实体组成。一个BSC可以控制数十个BTS,BTS可以和BSC直接连接,也可以通过基站接口设备(BIE)采用远程控制的连接方式与BSC连接。BTS属于BSS的无线部分,主要负责接收和发送信息,由BSC控制,BTS主要由基带单元,载频单元,控制单元和天馈单元组成。BSC属于BSS的控制部分,主要负责各借口的管理,承担无线资源和无线参数管理。BSC由朝向于MSC相连的A借口或者与变码交换器的Ater接口的数字中继部分,朝向BTS相练的Abis接口或者
17、BS接口的BTS部分,公共处理部分,和交换部分组成。(三)NSS(网络子系统)网络子系统主要包括有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理,安全性管理所需的数据库功能,它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成。(四)MSC移动业务交换中心。移动业务交换中心是网络的核心,他提供交换功能及面向系统其他功能实体:BSS,HLR,AUC,EIR,OMC和面向固定网的接口功能把移动用户与移动用户,移动用户与固定网用户互相连接起来。(五)访问用户位置寄存器(VLR)访问用户位置寄存器(VLR)是服务于其控制区域内移动用户的,存储着进入
18、其控制区域内已登记的移动用户相关信息,为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR 从该移动用户的归属用户位置寄存(HLR)处获取,并存储必要的数据。一旦移动用户离开该VLR的控制区域,则重新在另一个VLR登记,原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。因此,VLR 可看作为一个动态用户数据库。VLR功能总是在每个 MSC 中综合实现的。(六)归属用户位置寄存器(HLR)归属用户位置寄存器(HLR)是GSM系统的中央数据库,存储着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个HLR能够控制若干个移动交换区域以及整个移动通信网,所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR中,这包括移动用户识
19、别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR还存储且为MSC提供关于移动用户实际漫游所在的MSC 区域相关动态信息数据。这样,任何入局呼叫可以即刻按选择路径送到被叫的用户。(七)鉴权中心(AUC)GSM 系统采取了特别的安全措施,例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密等。因此,鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥,用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AUC属于HLR的一个功能单元部分,专用于 GSM 系统的安全性管理。(八)移动设备识别寄存器(EIR)移动设备识别寄存器(EIR)存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI),通过检查白
20、色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格,在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码,(九)操作支持子系统(OSS)操作支持子系统(OSS)需完成许多任务,包括移动用户管理、移动设备管理以及网络操作和维护。移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。用户数据管理一般由归属用户位置寄存器(HLR)来完成这方面的任务,HLR是NSS(交换网络子系统)功能实体之一。用户识别卡SIM的管理也可认为是用户数据管理的一部分,但是,作为相对独立的用户识别卡 SIM 的管理,还必须根据运营部门对 SIM 的管理要求和模式采用专门的 SIM个人化设备来完成。呼叫计费可以由移
21、动用户所访问的各个移动业务交换中心MSC和GMSC(高斯滤波最小移频键控) 分别处理,也可以采用通过 HLR 或独立的计费设备来集中处理计费数据的方式。移动设备管理是由移动设备识别寄存器(EIR)来完成的,EIR 与 NSS 的功能实体之间是通过 SS7 信令网路的接口互连,为此,EIR 也归入 NSS 的组成部分之一。网路操作与维护是完成对 GSM 系统的 BSS 和 NSS 进行操作与维护管理任务的,完成网路操作与维护管理的设施称为操作与维护中心(OMC)。第三节 GSM网络接口在实际的GSM通信网络中,由于网络规模不同,运营环境不同和设备生产厂家的不同,上述的各个部分可以有不同的配置方法
22、。为了各个厂家所生产的设备可以通用,各部分的连接必须严格符合规定的接口标准以及相应的协议。一、主要接口GSM系统的主要接口是指A接口、Abis接口和Um接口。这三种主要接口的定义和标准化可保证不同厂家生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能够纳入同一个GSM移动通信网运行和使用,主要接口示意图如图2-2所示。图2-2 GSM系统的主要接口图二、网络子系统内部接口网络子系统内部接口包括B、C、D、E、F、G接口,NSS内部接口如图2-3所示。三、GSM系统与其它公用电信网接口GSM系统通过MSC与公共电信网互连。一般采用7号信令系统接口。图2-3主要接口示意图第四节 频率配置一、工作频段GSM
23、900M频段:上行890915MHz(移动台发,基站收);下行935960MHz(基站发,移动台收);收、发频率间隔为45MHz。移动台采用较低频段发射,传播损耗较低,有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。由于载频间隔是0.2MHz,因此GSM系统整个工作频段分为124对载频,其频道序号用n表示,则上、下两频段中序号为n的载频可用公式(1-1)和(1-2)计算:上频段:MHz (1-1)下频段:MHz (1-2)式中:n1124。例如n1,MHz,MHz,其它序号的载频依次类推。每个载频有8个时隙,因此GSM系统共有1248992个物理信道。二、干扰保护比同频干扰保护比:C/I(载频/干扰)9d
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- GSM 基本原理 网络 优化
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