衡水地区gsm无线网络优化大学学位论文.doc
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1、北京邮电大学网络教育学院毕 业 设 计 设计题目:衡水地区GSM无线网络优化 入 学 年 月_ 姓 名_ 学 号_ 专 业_ 总站/学习中心_ 指 导 教 师_完成时间_目 录第一章 GSM优化概述5第一节 GSM简要介绍5第二节GSM网络优化的意义6第二章 GSM相关指标7第一节 GSM网络结构72.1.1 MS(移动台)72.1.2 BSS(基站子系统)8第二节GSM网络接口92.2.1 主要接口92.2.2 网络子系统内部接口92.2.3 GSM系统与其它公用电信网接口10第三节 GSM系统的主要性能参数112.3.1工作频段112.3.2 频道间隔112.3.3 频道配置112.3.4
2、 双工收发间隔112.3.5 干扰保护比112.3.6 频率复用方式122.3.7 保护带宽12 第四节 信道分类132.4.1 信道分类132.4.2 控制信道13 第五节 GSM无线关键技术14第三章 GSM网络优化的主要内容24第一节 优化准备工作24第二节 现场测试25第三节 BTS级的调整和优化26第四节 系统级性能测试26第五节 GSM系统的参数27第五章 衡水市大学校园高话务解决措施29第一节 高话务量分析29第二节 措施分析29第三节 对于高校话务量问题的几点考虑31结 束 语32参考文献:33摘 要随着中国加入世贸组织后运营商之间的竞争加剧,GSM 网络扩张,网络质量已成为移
3、动运营商的一个基本元素决定的命运。网络优化正成为移动运营商的将来的重中之重。现在,运营商们最在意的是,在现有网络的根基上,通过优化和更新,以互联网的发展能力最大化。网络优化的目的是改善或维持网络质量,和网络质量是各种条件相互作用的结果,与深度优化的工作改善和优化技能,优化网络从目前渗透到包括市场预见、网络规划、工程实施的各个流程投入运营的全部循环过程。在深入研究基于 GSM 的原则,结合 GSM 无线网络,目前城市 GSM 网络反映分析和解决网络问题,建议和方案优化与实际工程实施无线网络,大大提高网络质量,提出指导建议下一阶段的工程建设和网络扩张,完成了初步方案的下一阶段网络规划和设计,设计已
4、经应用于新项目的设计和施工。 本文研究了GSM无线网络优化的一些关键问题,包括网络优化的原理,网络优化的处理方法及流程。为理论结合实际,以衡水高校周围GSM网络为例,通过路测、拨打测试发现该网络质量问题;通过新增基站,完善网络覆盖,提高系统容量及容灾稳定性;优化调整部分系统参数;搬迁部分不合理站点。本期优化结束后,衡水高校附近GSM网络有了巨大的改善。用实例证明了网络优化工作对移动运营商的重要性以及该优化方案的可行性。关键词:GSM;通信质量;网络优化;DT分析 第一章 GSM优化概述第一节GSM简要介绍GSM是(Global System For Mobile Communications)
5、的缩写,由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准,GSM是全球移动通信系统的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来,被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了漫游协定移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的,因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统。这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。从用户观
6、点出发,GSM的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和低费用的SMS之间作出选择。网络运营商的优势是他们可以根据不同的客户定制他们的设备配置,因为GSM作为开放标准提供了更容易的互操作性。这样,标准就允许网络运营商提供漫游服务,用户就可以在全球使用他们的移动电话了。GSM作为一个继续开发的标准,保持向後兼容原始的GSM电话,例如报文交换能力在Release 97版本的标准才被加入进来,也就是GPRS。高速数据交换也是在Release 99版标准才引入的,主要是EDGE和UMTS标准。第二节GSM网络优化的意义联通用户数量的剧增,业务种类复杂多样和灵活多变以及各运营商网络之间互连互通,使得移
7、动通信网络在规模上、结构上不断地向多协议功能、多层面平台演进,随着通信市场竞争加剧,广大用户对网络质量的要求和业务需求越来越高,如何改善网络运行性能,提高网络服务质量,已成为移动通信市场企业把握主动权和增强核心竞争力的基本前提。若能充分利用好现有网络的设备资源和频率资源,获取企业最佳效益,可降低网络运营成本,提高设备利用率。同时,多变的外界因素(如业务发展、网络扩容增建、城市基础设施的建设等)也时刻影响着移动网络的无线环境,而使得GSM这个动态的网络处在不平衡状态。因此,深化网络优化工作不容忽视,势在必行,它的地位和作用对网络的运行维护、网络规划及工程建设日趋重要,并具有积极的指导意义。网络优
8、化工作涉及到移动通信网络的各个方面,贯穿于网络规划、工程建设及日常维护等各项工作中,因此网络优化工程师需要较全面的基础理论知识和专业技术知识,在优化过程中需对网络运行质量分析、网络性能分析、统计数据采集分析、测试数据分析及各类系统参数的检查,还要针对用户申告投诉的现象汇总分析以及各类故障处理、追踪测试等等,然后结合现有的网络结构和移动通信网络诸多不确定的因素,制定出交换、无线网络优化调整的方案,进行频率规划和数据检查、修改等调整措施。由于网优工作的复杂性,持续时间又长,目前仍只是作为工程项目操作,停留在阶段性优化和应急性优化的进程中,还没形成规范化制度。通过本人参与的优化项目中,最深的感受是:
9、若确保网络运行质量和性能的稳定及平稳提高,应在实现网络优化工作日常化的前提下,时时地观测网络运行状态和随业务发展的动态变化,根据不同情况进行处理,不断调整参数并兼顾其它指标,作到调整-观测-调整,使网络始终保持一种动态平衡,运行在最佳状态,应提倡网络优化规范化,数据分析系统化,调整测试条理化,实现网络优化与各项工作共同形成对于网络质量的闭环治理。第二章 GSM相关指标第一节 GSM网络结构 GSM网络结构如图1所示。由图可见,移动台、基站子系统和网络子系统共同组成了GSM蜂窝系统。而基站收发台和基站控制器组成了基站子系统;移动交换中心(MSC)、操作维护中心(OMC)、访问位置寄存器(VLR)
10、、原籍位置寄存器(HLR)、移动设备识别寄存器(ELR)和鉴权中心(AUC)等共同组成了网络子系统。图2.1 GSM 系统结构2.1.1 MS(移动台)移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备。移动台通过无线接口接入GSM系统,具有无线传输与处理的功能。用户识别模块(SIM)和终端设备(TE)是移动台的重要组成部分。2.1.2 BSS(基站子系统)基站子系统是GSM系统的基本组成部分。BSC(基站控制器)和BTS(基站收发信台)共同组成了BSS。它通过无线接口与移动台相接,进行无线接收、发送及无线管理。2.1.3 NSS(网络子系统)网络子系统有很多功能实体构成。它对GSM移动用户之间通信和G
11、SM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。第二节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。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。2.2.1 主要接口 Um接口、Abis接口和A接口是GSM系统的主要接口。其示意图如图2.2所示。图2.2 主要接口示意图2.2.2 网络子系统内部接口它包括B、C、D、E、F、G接口,NSS内部接口如图2.3所示。2.2.3 GSM系统与其它公用电信网接口 MSC是GSM系统与公共电信网互连的桥梁。系统接口一般用的是7号信
12、令系统接口。而其物理链接方式是PSTN和MSC或ISDN和MSC交换机之间用2.048Mb/s的PCM数字传输链路得以实现的。图2.3 NSS内部接口第三节 GSM系统的主要性能参数2.3.1工作频段 陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHZ、1800MHZ频段。其中: 900MHZ频段为:890915(移动台发,基站收) 880890 E-GSM 935960(基站发,移动台收) 925935 E-GSM 1800MHZ频段为: 17101785(移动台发、基站收) 18051880(基站发、移动台收)2.3.2 频道间隔 相邻两频道间隔为200KHZ。每个频道采用时分多址接
13、入(TDMA)方式,分为8个信道(全速率)。将GSM采用半速率话音编码后,每个频道可容纳16个半速率信道。2.3.3 频道配置 采用等间隔频道配置方法,频道序号为1124,共124个频点。频道序号和频点标中心频率的关系为:f1(n)890.2MHZ(n1)0.2MHZ移动台发,基站收fh(n)f1(n)+45MHZ基站发,移动台收n1124频道(或称为频点,载频)2.3.4 双工收发间隔 45MHZ,与模拟TACS系统相同。2.3.5 干扰保护比 载波干扰保护比(C/I)就是接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值,此值与MS的随时位置有关。这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量
14、不同,以及其他一些因素如天线类型、方向性及高度,站址的标高及位置,当地的干扰源数目等所造成的。GSM规范中规定: 同频道干扰保护比:C/I9dB 邻频道干扰保护比:C/I9dB 载波偏离400KHZ时的干扰保护比:C/I41dB2.3.6 频率复用方式 频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖。这些区域必须隔开足够的距离,以致所产生的同频道及邻频道干扰的影响可忽略不计。 频率复用方式就是指将可用频道分成若干组,若所有可用的频道N(如N49)分成F组(如F9组),则每组的频道数为N/F49/95.4,即有些组的频道数为5个,有些为6个。 因总的频道数N是固定的,所以分级数越少,同频
15、道复用距离越小,导致系统中C/I值降低。因此,在工程实际中是把同频干扰保护比C/I值加3dB的冗余来进行保护,采用12分级方式,即4个基站,12组频率。 对于有方向天线而言,天线可采用120或60的定向天线,形成三叶草小区,即把基站分成3个扇形小区。如采用4/12方式,每个小区最大到5个频道,一般地也可用到4个频道。如采用3/9复用方式,则每个小区可用到6或5个频道。对于无方向性天线,即全向天线,建议采用7组频率复用方式,其7组频率可从12组中任选,但相邻频率组尽量不在相邻小区使用。 以上所述每小区可用频道数都是在可用频段为10MHZ情况下,目前10MHZ中4MHZ为中国移动公司使用,另6MH
16、Z为中国联通公司使用。这样,移动公司建的GSM数字移动通信网如采用4/12频率复用方式时,每小区可用频道数最大仅2个(16个信道),有些只能用到1个(8个信道)。为此,中国移动通信公司下发各省移动通信公司将4MHZ带宽向下扩展2MHZ,使GSM数字移动通信网从可用频道7695(20)个扩展到6695(30个),4/12方式每个小区一般可用3个频道(24信道),最小也能用到2个频道(16个信道)。2.3.7 保护带宽400KHZ当一个地区数字移动通信系统与模拟移动系统共存时,两系统之间(频道中心频率之间)应有约400KHZ的保护带宽,通常是模拟网预留。中国移动公司与中国联通公司的数字移动通信系统
17、之间也应有400KHZ的保护带宽,即它们之间用一个频道,或由中国移动公司一方预留,或由中国联通公司一方预留。第四节信道分类 控制信道与业务信道是逻辑信道的两个大类。其信道如图2.4所示。2.4.1 信道分类 数据业务信道和话音业务信道是主要的业务信道。业务信道TCH主要传输数字话音或数据,其次还有少量的随路控制信令。图2.4 GSM信道系统2.4.2 控制信道控制信道(CCH)用于传送同步信号与信令。广播信道(BCH)、专用控制信道(DCCH)与公共控制信道(CCCH)是控制信道的三种。第五节GSM无线关键技术(1).交织技术在陆地移动通信的无线接口中,比特差错经常是成串发生的。这是由于多径衰
18、落造成的持续较长的深衰落空洞会影响到一连串相关的比特。然而,信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效。为了解决这一问题,就要找到把一条消息中的相关比特分开传播的方法,即一条消息中的相关比特以非相关方式被发送,以降低多径衰落的影响。这样,在传输过程中即使发生了成串差错,恢复成一条相关比特串的消息时,差错也就变成单个(或长度很短)的差错,这时再用信道编码纠错功能纠正差错,就能恢复原消息。这种方法就是交织技术。交织技术的一般原理 :如图2.5所示。假定序列A由4个4比特组成的消息分组,如直接发送,在空中受到干扰,第二个比特分组全部丢失,则导致在接收端无法解出第二个比特分组的信息。 12
19、34123412341234序列A(发送)123412341234序列A(接收一)1111222233334444序列A(交织)111133334444序列A(接收二)134134134134序列A(去交织)图2.5 交织技术原理如果把序列A的4个相关的比特分组中的第1个比特取出来,并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组,称作第一帧,4个消息分组中的比特24,也作同样处理,然后依次传送第1比特组成的帧,第2比特组成的帧。在传输期间,帧2丢失,如果没有交织,那就会丢失整个消息组,但采用交织后,可见仅每个消息组的第2比特丢失,再利用信道编码及去交织,全部分组中的消息仍能得以恢复,这就是交织技术的
20、基本原理。概括地说,交织就是把码字的b个比特分散到n个帧中,以改变比特间的邻近关系,因此n值越大,传输特性越好,但传输时延也越大,所以在实际使用中必须作折衷考虑。(2)GSM系统采用的交织方式 在GSM系统中,信道编码后进行交织,交织分为两次,第一次交织为内部交织,第二次交织为块间交织。1234567012345670映射到脉冲.加入偷帧位.交织.2 x 57 bitsBlock n-1 (456 bits)57 bitsBlock n (456 bits)Block n+1 (456 bits)123456701 time slot 114 bits114 bits114 bits114 b
21、its114 bits114 bits114 bits114 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bitsburst n-3burst n-2burst n-1burst nburst n+1burst n+2burst n+3burst n+4话音编码器和信道编码器将每一20ms话音数字化并编码,成为456个比特的声码块。首先对它进行内部交织,即将456个比特分成8帧,每帧57比特. 如果将同一组20ms话音的2组57比特插入到同一普通突发脉冲序列中,那么图2.6 GSM 20ms话音编码交织 该突发
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