通信工程毕业设计（论文）漳州市长泰县GSM无线网络优化

1、 毕业设计（论文） 题 目： 漳州市长泰县 gsm 无线网络优化 学 生： 指导老师： 系 别： 电子系 专 业： 通信工程 班 级： 学 号： 2011 年 6 月 目录目录 一、绪论.3 二、gsm 基本原理及网络优化基本原理.4 (一)gsm 基本原理介绍.4 (二)gsm 无线网络优化基本流程 .10 三、漳州市 gsm 网络概况.15 (一)长泰县地区的自然概况介绍及 gsm 无线话务分布分析.15 (二)长泰县地区 gsm 网络运行情况分析.16 四、长泰县地区 gsm 无线网络/基站扩容/优化整体结构/方案设计.17 (一)对无线网络的扩容/优化总体要求.17 (二)扩容/优化网

2、络的设计原则.18 (三)频率规划.19 (四)天线选型.24 (五)电波传播损耗测模型.28 五、长泰县 gsm 数字蜂窝移动通信系统网络优化具体设计方案.31 (一)高话务密度区的优化网络设计方案.31 (二)硬件配置及参数的优化.32 (三)基站的位置设计、选址，天线高度的计算等各项指标.的调整.32 (四)频率的优化.33 (五)传输线路的设计（以高速铁路设计为例）.34 六、漳州市长泰县 gsm 无线网络优化方案案例. .46 (一)优化前后网络性能及分析对比.48 七、总结. 49 八、参考文献.50 一、一、绪论绪论 随着移动通信的快速发展，gsm 系统已经成为最成熟的第二代移动

3、通信系统， 全球绝大多数移动运营商都采用了这种系统。随着 gsm 网络规模的高速发展，通信网 络正面临严峻的挑战。一方面由于移动用户数快速增加，gsm 网络规模不断扩大，网络 质量虽然也得到不断提高，但频率资源逐渐匮乏，无线网络的频率复用系统越来越小， 网络规模庞大导致出现的问题也越来越多样化和复杂化，仅靠单纯的日常维护已无法 切实地为广大移动用户提供高质量的通话服务，使得各运营商不得不投入大量的资金 和人员进行网络优化；另一方面，电信企业的再次重组，使得电信企业移动通信业务 之间的竞争更加激烈，如何提高网络通信质量、提高用户的感知并使网络达到最佳的 运行状态、提高系统设备的利用率、减低运营成

4、本，已成为电信运营商的首要任务。 特别是我国 gsm 网络在建设和扩容时普遍存在周期短、速度快的情况，导致无论是在 规划还是在工程建设中都留下了一些质量问题，需要在后期的网络优化中进行解决。 而随着漳州市经济的持续增长，个人收入的不断提高，个人信息通信消费 能力必然进一步增强，移动通信作为朝阳产业和社会消费热点，企业的发展仍然具有 巨大潜力，面临着一个很大的发展机遇。但是随着移动通信市场的不断深层次挖掘， 移动运营企业所面对的竞争程度越来越激烈：竞争将不仅限于移动电话间的竞争，随 着电信对小灵通业务市场推广的加强，还将出现移动电话和无线市话之间的激烈竞争； 同时，新的移动运营商有可能开始进入市

5、场，因此，移动通信市场的整体竞争形势将 越来越激烈，单一公司的市场份额将不可避免地逐步下跌，为了在运营商的激烈竞争 中继续保持优势，漳州市长泰县移动通信有限责任公司在全市范围加大了基站建设力 度，力争在全县范围内建设一个覆盖更加完善的移动网络，同时当前一系列优惠的资 费政策的推出，进一步刺激了话务量的大幅度增长，导致现有的网络容量面临着更大 的挑战，另外，新系统 3g 工作已进入紧张的准备期，如何充分考虑各种 2g 网络建设 因素，结合 3g 网络的起步的契机，提前、科学地进行规划，是目前网络建设的热点问 题。 二、二、gsmgsm 基本原理及网络优化基本原理基本原理及网络优化基本原理 gsm

6、以前是groupe spciale mobile (1982年设立) 的缩写，现在是(global system formobile comunications) 的缩写。由欧洲etsi出的第二代数字蜂窝移动通 信系统标准。采用tdma/fdma 复用方式；数字化语音编码和数字调制技术；以语音业 务为主，也支持无线的数据业务；是世界上使用最广、用户数最多的移动通信系统。 gsm 系统的主要特点有：1）频谱效率高：由于采用了高效调制器、信道编码、交 织、均衡和话音编码技术等，使系统具有高的频谱效率。2）容量大： 由于每个信 道传输带宽增加，使同频复用载干比要求降低至 9db, 故 gsm 系统的

7、同频复用模式可以 缩小到 4/12 或 3/9 甚至更小（模拟系统为 7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动 话务分配以减少越区切换的次数，使 gsm 系统的容量效率（每兆赫每小区道数）比 tacs 系统提高了 3 5 倍。3）话音质量与无线传输质量无关：在 900mhz 频带中 使用 tdma（时分复用多路接入）的全数字的工作。鉴于数字传输技术的特点以及 gsm 规范 中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是与无线传输质量 无关。4）开放的接口：gsm 标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且包括 网络之间以及网络中各设备实体之间，例如 a 接口和 abis 接

8、口。5）安全性：通过鉴 权、加密和 tmsi 号码的使用，达到安全目的。6)与 isdn、pstn 等的互连：与其它网 络的互连通常利用现有的标准，如 isup 或 tup。7) 在 sim 卡基础上实现漫游：在安装 了 gsm 系统的所有国家中能使用相同的移动设备。而在国家网内和跨国界间的通信中， 该系统能提供自动漫游（泛欧漫游）。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可 以从一个网络自动进入另一个网络。对于 gsm 标准，它可以提供全球漫游，当然，网 络经营者之间的某些协议还是必须的，例如为了计费，可通过 mou 协调。8）对一个移 动用户发起一次呼叫的用户将不需要知道移动用户的位置，因为

9、呼叫将被自动选路到 合适的移动设备。9）能最大灵活地在线提供由 isdn 提供的业务，易于升级。10） isdn 综合业务（数据业务限制为 9.6kb/s） 。 （一）（一）gsmgsm 基本原理介绍基本原理介绍 gsm采用的是tdma/fdma 复用方式， gsm系统的典型结构如下图3-1所示。由图可 见，gsm系统是由若干个子系统或功能实体组成。其中基站子系统（bss）在移动台 （ms）和网络子系统（nss）之间提供和管理传输通路，特别是包括了ms与gsm系统的 功能实体之间的无线接口管理。nss必须管理通信业务，保证ms与相关的公用通信网或 与其它ms之间建立通信，也就是说nss不直接与

10、ms互通，bss也不直接与公用通信网互 通。ms、bss和nss组成gsm系统的实体部分。操作支持系统（oss）则提供运营部门一 种手段来控制和维护这些实际运行部分。 ms bts bts bsc bss omc msc/vlr nmc eir hlr/auc dppspcssemc oss pstn isdn pdn nss oss：操作支持子系统bss：基站子系统nss：网路子系统 nmc：网路管理中心dpps：数据后处理系统semc：安全性管理中心 pcs：用户识别卡个人化中心omc：操作维护中心msc：移动业务交换中心 vlr：来访用户位置寄存器hlr：归属用户位置寄存器auc：鉴权中

11、心 eir：移动设备识别寄存器bsc：基站控制器bts：基站收发信台 pdn：公用数据网pstn：公用电话网isdn：综合业务数字网 ms：移动台图 图 31 gsm 系统的典型结构 移动台是公用 gsm 移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个 gsm 系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随 着 gsm 标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户 将占整个用户的极大部分。除了通过无线接口接入 gsm 系统的通常无线和处理功能外， 移动台必须提供与使用者之间的接口。比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显 示屏和按键。或

12、者提供与其它一些终端设备之间的接口。比如与个人计算机或传真机 之间的接口，或同时提供这两种接口。因此，根据应用与服务情况，移动台可以是单 独的移动终端（mt）、手持机、车载机或者是由移动终端（mt）直接与终端设备 （te）传真机相连接而构成，或者是由移动终端（mt）通过相关终端适配器（ta）与 终端设备（te）相连接而构成，这可参见图 3-2，这些都归类为移动台的重要组成部分 之一移动设备。移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（sim），它基本 上是一张符合 iso 标准的“智慧”卡，它 包含所有与用户有关的和某些无线接口的信 息，其中也包括鉴权和加密信息。使用 gsm 标准的移动台都需

13、要插入 sim 卡，只有当 处理异常的紧急呼叫时，可以在不用 sim 卡的情况下操作移动台。sim 卡的应用使移动 台并非固定地缚于一个用户，因此，gsm 系统是通过 sim 卡来识别移动电话用户的，这 为将来发展个人通信打下了基础。 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接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基 站子系统与网路子系统（nss）中的移动业务交换中心（msc）相连，实现移动用户之 间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然， 要对 bss 部分进行操作维护管理，还要建立 b

14、ss 与操作支持子系统（oss）之间的通信 连接。基站子系统是由基站收发信台（bts）和基站控制器（bsc）这两部分的功能实 体构成。实际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个 bts。bts 可以直接 与 bsc 相连接，也可以通过基站接口设备（bie）采用远端控制的连接方式与 bsc 相连 接。需要说明的是，基站子系统还应包括码变换器（tc）和相应的子复用设备（sm）。 码变换器在更多的实际情况下是置于 bsc 和 msc 之间，在组网的灵活性和减少传输设 备配置数量方面具有许多优点。因此，一种具有本地和远端配置 bts 的典型 bss 组成 方面如下图所示。基站收发信台（bts）

15、属于基站子系统的无线部分，由基站控制器 （bsc）控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成 bsc 与无线信道之间的转换， 实现 bts 与移动台（ms）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。bts 主要分 为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基带单元主要用于必要的话音和数据速 率适配以及信道编码等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合等。 控制单元则用于 bts 的操作与维护。另外，在 bsc 与 bts 不设在同一处需采用 abis 接 口时，传输单元是必须增加的，以实现 bsc 与 bts 之间的远端连接方式。如果 bsc 与 bts 并置在同一处，只需采用

16、bs 接口时，传输单元是不需要的。 ms bts bsc sm btsbiebie bsc smsmtcmscmsbts um abis um a bie msc tc 图 32 典型的 bss 组成方式 基站控制器（bsc）是基站子系统（bss）的控制部分，起着 bss 的变换设备的作 用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。 bsc 主要由下列部分构成： 6） 朝向与 msc 相接的 a 接口或与码变换器相接的 ater 接口的数字中继控制部 分； 7） 朝向与 bts 相接的 abis 接口或 bs 接口的 bts 控制部分； 8） 公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口

17、控制； 9） 交换部分。 网路子系统（nss）主要包含有 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 移动用户与其它通 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，整个 gsm 系统内部，即 nss 的各功能实体之间和 nss 与 bss 之间都通过符合 ccitt 信令系统 no.7 协议和 gsm 规范的 7 号信令网路互相通信。 移动业务交换中心（msc）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实 体：基站子系统 bss、归属用户位置寄存器 hlr、鉴权中心 auc、移动设备识别寄存器 e

18、ir、操作维护中心 omc 和面向固定网（公用电话网 pstn、综合业务数字网 isdn、分 组交换公用数据网 pspdn、电路交换公用数据网 cspdn）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。移动业务交换中心 msc 可从三种数据 库，即归属用户位置寄存器（hlr）、访问用户位置寄存器（vlr）和鉴权中心（auc） 获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，msc 也根据其最新获取的信 息请求更新数据库的部分数据。当然，作为网路的核心，msc 还支持位置登记、越区切 换和自动漫游等移动特征性能和其它网路功能。对于容量比较大的移动通信网，一个 网路子系

19、统 nss 可包括若干个 msc、vlr 和 hlr，为了建立固定网用户与 gsm 移动用户 之间的呼叫，无需知道移动用户所处的位置。此呼叫首先被接入到入口移动业务交换 中心，称为 gmsc，入口交换机负责获取位置信息，且把呼叫转接到可向该移动用户提 供即时服务的 msc，称为被访 msc（vmsc）。因此，gmsc 具有与固定网和其它 nss 实体 互通的接口。目前，gmsc 功能就是在 msc 中实现的。根据网路的需要，gmsc 功能也可 以在固定网交换机中综合实现。 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，存储着进入其控 制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移

20、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。 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，这包括移动用户识别号码、访 问能力、用户类别和补充业务等数据

21、。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。 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。 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 过检查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分

22、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，使得运营部门对于不管 是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网路正常运行的 ms 设备，都能采取及时的防 范措施，以确保网路内所使用的移动设备的唯一性和安全性。 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 网路操作和维护。 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 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

23、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。 呼叫计费可以由移动用户所访问的各个移动业务交换中心 msc 和 gmsc 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）。从电信管理网路（tmn）的发展角度考虑，omc

24、还应具备与高层 次的 tmn 进行通信的接口功能，以保证 gsm 网路能与其它电信网路一起纳入先进、统 一的电信管理网路中进行集中操作与维护管理。直接面向 gsm 系统 bss 和 nss 各个功 能实体的操作与维护中心（omc）归入 nss 部分。可以认为，操作支持子系统（oss） 已不包括与 gsm 系统的 nss 和 bss 部分密切相关的功能实体，而成为一个相对独立的 管理和服务中心。主要包括网路管理中心（nmc）、安全性管理中心（semc）、用于用 户识别卡管理的个人化中心（pcs）、用于集中计费管理的数据后处理系统（dpps）等 功能实体。 我国陆地公用蜂窝数字移动通信网 gsm

25、通信系统采用 900mhz 频段： 905915（移动台发、基站收） 950960（基站发、移动台收） 随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向 1.8ghz 频段的 dcsi800 过渡，即 1800mhz 频段： 17101785（移动台发、基站收） 18051880（基站发、移动台收） 图 33 我国陆地蜂窝移动体系系统频段分配图 相邻两频道间隔为 200khz，每个频道采用时分多址接入（tdma）方式，分为 8 个 时隙，即 8 个信道（全速率）。每信道占用带宽 200khz8=25khz，同模拟网 tacs 制 式每个信道占用的频率带宽。从这点看二者具有同样的频谱利用率。 gsm 采用

26、半速率 话音编码后，每个频道可容纳 16 个半速率信道。 采用等间隔频道配置方法，频道序号和频点标称中心频率的关系为： fl(n)= 890.200mhz （n-1） 0.200mhz 移动台发，基站收 fh(n)= fl(n) 45mhz 基站发，移动台收 由于无线信号之间可能存在干扰，因此引入载波干扰保护比（ci），就是指接 收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与 ms 的瞬时位置有关。这是由 于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其它一些因素如天线类 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

27、/i 9db 邻频道干扰保护比： c/i - 9db 载波偏离 400khz 时的干扰保护比： c/i - 41db 我们的频点是有限的，为拥有更大的网络容量，引入了频率复用的概验，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。 具体的频率规划在后面的 章节再进行介绍。 （二）（二） gsmgsm 无线网络优化流程无线网络优化流程 网络优化的主要任务是通过各种优化手段提高网络运行指标。包括缺陷指标优化、 投诉处理、应急保障等内容。 业务流程是把一个或多个输入转化为对顾客产生价值的输出的活动，就是一组共同

28、给顾客创造价值的 相互关联的活动进程。流程包括六个要素：输入资源、活动、活动 的相互作用（即结构）、输出结果、顾 客、价值。 为规范化日常网优运维工作，福建移动将网优流程作为网络运维流程之一进行梳理 后制定的工作流程规范，该流程主要是规范日常网优工作流程，反应了网优日常工作 中的压力容忍、胜任力评估模型，对技能等级、工作难度、紧急程度、时间开销、费 用开销进行合理分。 网络优化流程是通过对客户投诉、网络性能、例行测试等数据信息的分析、诊断以 及业务策略指导，识别出影响网络资源利用服务质的潜在因问题，在网络安全稳定运 行的基础上对网络进行系统性日常性的调整与控制，使网络资源置、网络质客户满意 度

29、达到最佳均衡的状态。该项业务领域包括参数/数据优化、指标/性能优化、网络调整、 网络规划、硬件调整等业务内容。动源指触发流程的系统、数据源等。网优流程的动 源包括投诉流程、指标缺陷预警等。 网优流程系统将现有的网络优化任务归纳为简洁的工作流，缩短节点之间的距离， 保证各个控制节点的路径最短、最优，增强关键节点的资源比，保证问题节点、核心 节点通畅。网优流程系统包括以下 功能模块为： 1、 日常网优、专项网优、站点规划流程流转模块 2、 遗留问题、知识库（案例库、信息库）、规则维护管理、异常监控、角色 簇规则、信息公告等共用使能流程个性使能流程模块。（使能流程是在业务模块之外， 对业务进具有支撑

30、、监控、统计等功能的功能模块。） 3、 网优流程三个流程的内部互联 4、 网优流程通遗留问题、知识库、信息公告、异常监控的接口 图 34 网络优化管理流程体系的框架及与相关流程关联关系 图 35 用户投诉、vip 投诉优化流程 图 36 全网 kpi 监测及网络性能优化流程 流程介绍: 每天 rnp 值班工程师提取网络最新的全网统计数据，交给负责相关 bsc 的工 程师处理，分别进入 kpi 监测流程性能分析优化流程； 监测流程：rnp 工程师全面深入分析掉话、质量、切换、覆盖、容量等问题，分 析 gprs指标、性能，具体给出相应的优化处理意见，提交工单审批后，由 bsc 工 程师实施，rnp

31、 观察指标，进行持续的优化。 rnp 工程师全面分析小区 paging、vlr 容量，a口、abis口负荷，traffic 统 计，全面分析 gprs 网络性能、负荷、硬件配置，给出综合优化意见和具体实施办法， 提交工单给负人员批复；批复后的工单由相关部门具体实施，rnp 观察指标，进行持 续性优化。 图 37 全网无线参数检查流程 gsm 网络中的无线参数是指与无线设备无线资源有关的参数。这些参数对网络中 小区的覆盖、信令流的分布、网络的业务性能等具有至关重要的影响，因此合理调整 无线参数是 gsm 网络优化的重要组成部分。根据无线参数在网络中的服务对象， gsm 无线参数一般可以分为二类，

32、一类为工程参数，另一类为资源参数。工程参数是 指与工程设计、安装 开通有关的参数，如天线方位角、增益、电缆损耗等，这些 参数一般在网络设计中必须确定，在网络的运行过程中一般较少更改。资源参数是指 与无线资源的配置、利用有关的参数，这类参数通常会在无线接口（um）上传送，以 保持基站与移动台之间的一致。资源参数的另一个重要特点是：大多数资源参数在网 络运行过程中可以通过一定的人机界面进行动态调整。根据无线参数调整需解决问题 的性质可以将其分为两类。第一类是为了解决静态问题。即通过实测网络各个地区的 平均话务信令流量，对系统设计中采用的话务模型进行修正，解决长期存在的普遍现 象。另一类调整用于解决

33、由于一些突发事件或随机事件造成在某个时间段中，局部地 区发生的话务过载、信道拥塞的现象。 三、三、长泰县地区长泰县地区 gsmgsm 网络概况网络概况 一、长泰县地区的自然概况介绍及一、长泰县地区的自然概况介绍及 gsmgsm 话务分布分析话务分布分析 长泰县，地处 闽南金三角中心结合部，九龙口下游。地理坐标为北纬2433 2454，东经 1173611757。东连厦门，南邻龙海，西接华安和漳州，北 长泰县城全景 靠泉州市安溪县，东到厦门市区 50 公里，南到漳州市区 17 公里，有省级公路和 324 国道、319 国道、福诏高速公路相连。 鹰厦铁路把长泰火车站和全国铁路网联 接起来，距县城

34、50 公里以内拥有机场、港口、铁路、高速公路、国道、省道，内 外交通十分便捷。长泰县独特的地貌结构，可阻滞冬季寒流和夏季台风的侵袭。整 个地形呈蒲扇状，东、西、北三面青山环抱，南部多平原，山地、丘陵、平原错 落有致。海拔最高山峰 1128 米，最低平地 7 米，呈向南开口的马蹄形地貌。冬无 严寒，夏无酷暑，气候温暖，四季如春，雨量充沛，多年平均气温21 摄氏度，降 雨量 1460 毫米，森林覆盖率达 64.5%。 目前漳州地区共有 458 万人口，其中各县（市）人口比例如： 漳漳州州地地区区各各县县(市市)人人口口分分布布 漳州 11.3% 龙海 17.3% 漳浦 17.8% 云霄 9.1%

35、东山 4.4% 诏安 12.7% 南靖 7.6% 平和 12.0% 华安 3.6% 长泰 4.2% 漳州 龙海 漳浦 云霄 东山 诏安 南靖 平和 华安 长泰 图 21 漳州地区各县(市)人口分布图 其中长泰县的话务分布分析如下： 图 24 长泰县城城关 从上面的分布可以看出，长泰县晚忙时高话务的小区主要集中在市区、城 区，比较特殊的是，高校区在晚忙时（19 点）的话务量并不高，而到了晚上 10 点 以后，高校区的话务量将明显上升，特别是覆盖宿舍的小区，话务量急剧升高，有 时还会出现拥塞，针对这种短时的高话务，在高校区半速率开通的比例都比较高。 、长泰县地区长泰县地区 gsmgsm 网络运行情

36、况分析网络运行情况分析 长泰县现有网络在网硬件包括交换机 9 台、bsc38 台、基站 1833 个、小区 4408 个、载波 17664 块。 现网日话务量 438225erl；早忙时话务量为 24815erl，早忙时信道利用率为 40.3；晚忙时话务量为 370198erl，信道利用率为 61.4%，忙时话务集中度为 8.44；在阻塞率方面，经过长期的优化和站点分裂，全网晚忙时 tch 阻塞率为 0.21，sdcch 阻塞率仅为 0.03，即使在中秋、国庆、五一、春节和元霄这样的 话务高峰期，其 tch 阻塞率也控制在 2以内，sdcch 阻塞率也可控制在 0.5以 内；忙时无线接通率长期

37、保持在 99.9%以上；忙时全网掉话率低于 0.02；网络资 源利用率大致在 55到 65直接徘徊。 总体来看，长泰县网络运行正常，但是也存在一些问题，如相邻小区话务不均 衡、高站引起的越区覆盖、某些地方存在弱覆盖。后期将通过各种方法逐步接近上 述问题。 四、四、长泰县地区长泰县地区 gsmgsm 无线网络无线网络/ /基站扩容基站扩容/ /优化整体结构优化整体结构/ /方案设计方案设计 （一）对无线网络的扩容（一）对无线网络的扩容/ /优化总体要求优化总体要求 无线网络规划工作是随着小区制蜂窝移动通信系统的出现而提出的，在大区制移 动通信系统中，系统的覆盖范围和容量都由设备性能直接决定，而不

38、需要考虑太多复 杂的规划。到了蜂窝移动系统阶段，随着基站和小区数目增加，覆盖和容量不但与设 备性能相关，还与各小区基站的站点选择、参数选择、小区间干扰、网络结构等多方 面因素相关，在综合考虑这些因素的过程中，逐步形成了系统的网络规划。概括地说， 无线网络规划是根据规划地无线网络地特性以及网络规划地需求，设定相应地工程参 数和无线资源参数，并在满足一定信号覆盖、容量和业务质量要求地前提下，使网络 的工程成本最低。 无线网络是不断变化发展的网络，针对不断变化的网络，对无线网络的扩容和优 化也是必然的。及时掌握无线网络的运行状况，保证无线网络运行质量实时处在可控 范围内。 规划首先必须解决投资有效性

39、与现网质量提升问题；其次根据话务预测增长趋势 进行规划。 无线网络的扩容和优化的要求如下图： 图 41 无线网络的扩容和优化的要求 （二）扩容（二）扩容/ /优化网络的设计原则优化网络的设计原则 对于无线网络的扩容和优化的设计原则就是要加强规划结果的实施进度及精度。 对规划结果要求提出建设优先顺序。根据话务实际发展以及投资状况，按照建设的优 先级滚动进行建设。 无线网络规划总体思路：无线网络规划重点是必须解决网络质量问题，如城区深 度覆盖问题；高阻塞、高掉话小区（特别是 vip 小区）问题；用户投诉区域网络质量 问题等。要通过合理的规划方案解决弱覆盖与质差问题，全面改善无线网络运行质量。 提高

40、工程准确性，规划结果建站在指定范围内。对实际的新建站点站址变更情况 进行控制。对新建及扩容基站在开通后进行质量效果后评估，检验工程建设成果是否 能够及时有效地解决网络运行指标、客户网络表现满意度、阻塞话务的最快吸纳问题， 时效、实效是根本。 下图是小区级扩容的设计原则图例： 图 42 小区级扩容的设计原则 （三）频率规划（三）频率规划 频率规划的目标是整体干扰最小：以干扰不满足要求的总面积（或话务量）为 衡量指标，越小越好；个体干扰最小：以干扰不满足要求的各小区面积（或话务量） 最大值为衡量指标，越小越好；复用距离最大：以各个（组）频率的复用距离的最 小值为衡量指标，越大越好。 gsm 系统的

41、工作频带如下： gsm900 系统工作频带如下： 上行:890915mhz 下行:935960mhz 双工间隔为 45mhz,载频间隔为 200khz。 gsm1800 系统工作频带如下： 上行:17101785mhz,其中无委会批准频带为 17101755 mhz 下行:18051880mhz,其中无委会批准频带为 18051850 mhz 双工间隔为 95mhz,载频间隔为 200khz。 频率复用就是指在数字蜂窝系统中重复使用相同的频率，一般把有限的频率分成若 干组，依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。通常的频率复用方式有： 普通复用：“43” 、 “33”复用，以及更为紧密的“23”

42、和“13”复用。 双重复用：bcch 和 tch 分别采用不同的复用方式。 同心圆复用：常规层和超级层分别采用不同的复用方式。 多重复用 mrp: 各层频率分别采用不同的复用方式。 一般可以用下面的公式来估计频率复用的距离： 其中：d 频率复用的距离。 r 小区半径。 n 频率复用的系数，如采用“3/9”复用， 则 n=9；采用“4/12”复用，则 n=12。 由上面的公式可得： 采用“3/9”复用， d=5.2r 采用“4/12”复用，d=6r 计算 c/i 值时要有两个（组）值，一个是主服务 trx 的当前下行强度值，另一个是 各个干扰小区当前的下行方向的信号强度值（若不在测量报告中出现，

43、则为 0，忽 略不计） 。 所用的计算公式如下： 其中，pown_cell 是服务小区的当前信号强度（经过修正到未使用功率控制的情况 下） ，pi_bcch 是 ms 测量的干扰小区 bcch 信号强度。 下面介绍几种普通频率复用技术： 43 频率复用方式 图 43 43 频率复用方式 “4 3”复用方式针对每基站划分为 3 扇区的规划区域。12 个频率为一组，并 轮流分配到 4 个站点，每个站点可用其中的 3 个频率。如上图所示。 33 频率复用方式 图 44 33 频率复用方式 “3 3”复用方式针对每基站划分为 3 扇区的规划区域。9 个频率为一组，并轮 流分配到 3 个站点，每个站点使

44、用其中的 3 个频率。如上图所示。 26 频率复用方式 图 45 26 频率复用方式 这种复用方式是在 43 复用的基础上，通过改变小区结构，使每个基站小区数从 3 个增加到 6 个，每个小区为 60 度扇形小区，2 个基站共 12 小区。 频率多重复用（mrp）技术 频率配置方式对基站的条件要求较高。现实中基站(小区)的天线高度、地形地貌差 异较大，因此小区覆盖范围也有较大的差异。而且，各小区的业务需求不同，所需 的频道数目往往也就不相同。因此，完全套用理想化规则的频率复用方式，同频干 扰保护比难以保证，造成频谱利用率不高。 可见，根据无线网络的实际情况，动态地按各小区的业务之需分配频率将是

45、频率 复用方式的发展方向。多重频率复用方式(mrp)是根据 gsm 系统的特点提出的一种 非规则的、动态的频率复用方式。 多重频率复用方式（mrp）是利用了无线网络的不规划性和 gsm 系统的跳频技术的 一种非规则的频率复用方式。即将载频分成不同的组合，在不同的组合里采用不同 的复用方式，也就是在同一网络中的某一地区，小区的每个载频都可以使用不同的 复用方式。 如果我们目前网络有 7.2mhz 频率带宽为例（6095） ，采用多重复用技术（mrp） 将 36 对载频按 12/9/8/7 分为四组。 表 41 频率多重复用 mrp 的频点分配如下： 图 46 频率多重复用 mrp 的频点分配 频

46、率多重复用 mrp 的特点是： 网络容量提高较高，可以使平均复用系数降为 8 左右，从而较大地提高频率利用率。 信道分配灵活，不同的频率复用类型可以根据容量需求逐步引入，还可根据话务分 布情况，仅在需要的地方才增加 trx，采用更紧密的复用方式。 可释放出一些频率用于微蜂窝。 需要结合跳频、功率控制及 dtx 来降低干扰。 尤其适用于站型分布不均匀的情况。 频率多重复用 mrp 的频点分配比较： 表 42 频率多重复用 mrp 的频点分配 （四）天线选型（四）天线选型 移动通信的天线通常都是无源的，按辐射方向图分类主要有全向和定向天线；按 外形结构分类主要有鞭形、平板形和帽形天线；按激化方式分

47、类主要有垂直激化和双 激化天线。 在对移动通信网络进行规划和优化时，必须了解移动通信系统所用天线的性能， 特别是基站天线的性能和各种移动环境下的无线电传播特性。可以利用天线分集克服 多径效应，利用天线下倾降低频率复用产生的同频干扰。总之，我们可以用不同的传 播模式来描述不同环境下的传播特性，预测传播路径损耗，提高覆盖质量。在陆地移 动通信系统中，基站天线的辐射特性直接影响无线链路的性能。基站天线的辐射特性 主要有天线的方向性、增益、极化等。 天线的电性能参数主要包括： 工作频段 输入阻抗 驻波比 极化方式 增益 方向图 水平、垂直波瓣 3db 宽度 下倾角 前后比 旁瓣抑制与零点填充 功率容量

48、 三阶互调 天线口隔离 gsm 天线的工作频段包括：gsm 900 ：890-960mhz、gsm 1800 ：1710- 1880mhz、gsm 双频 ： 890-960mhz s(a)=30-25lga (5%a50%) =20+0.19lga-15.6(lga)2 (1%a5%) =20 (a1%) 2) cost-231-walfish-ikegami 电波传播衰减计算模式 gsm 1800 mhz 主要采用欧洲电信科学技术研究联合推荐的cost- 2-walfish- ikegami电波传播衰减计算模式。该模式的特点是：从对众多城市的电波实测中得出 的一种小区域覆盖范围内的电波损耗模

49、式。 分为视距和非视距两种情况： (1) 视距情况 基本传输损耗采用下式计算 l42.6+26lgd+20lgf (2) 非视距情况 基本传输损耗由三项组成: llo+lmsd+lrts lo=32.4+20lgd+20lgf a)lo 代表自由空间损耗 b)lmsd 是多重屏蔽的绕射损耗 c)lrts 是屋顶至街道的绕射及散射损耗。 不管是用哪一种模式来预测无线覆盖范围，只是基于理论和测试结果统计的近似 计算由于实际地理环境千差万别，很难用一种数学模型来精确地描述，特别是城区街 道中各种密集的、下规则的建筑物反射、绕射及阻挡，给数学模型预测带来很大困难。 因此。有一定精度的预测虽可起到指导网

50、络基站选点及布点的初步设什，但是通过数 学模型预测与实际信号场强值总是存在差别。由于移动环境的复杂性和多变性，要对 接受信号中值进行准确计算是相当困难的。无线通信工程上的做法是，在大量场强测 试的基础上，经过对数据的分析与统计处理，找出各种地形地物下的传播损耗（或接 受信号场强）与距离、频率以及天线高度的关系，给出传播特性的各种图表和计算公 式，建立传播预测模型，从而能用较简单的方法预测接受信号的中值。 四、四、长泰县长泰县 gsmgsm 数字蜂窝移动通信系统网络优化具体设计方案数字蜂窝移动通信系统网络优化具体设计方案 （一）高话务密度区的设计方案（一）高话务密度区的设计方案 移动通信网络运行

51、状况动态变化较大，受外界客观环境影响因素较多。用户市场 不断扩大，网络不停扩容。因此，网络优化是移动通信网络运行维护工作中的一个重 要组成部分，其目的就是提高网络通信质量，改善服务形象，充分挖掘网络资源，使 投资得到应有回报。目前随着技术进步，gsm 网络上开通的业务种类越来越多，不仅包 括话音，还会开通数据、图象等，向多媒体方向发展。这样，网络的维护质量要求也 就越来越高，网络优化的任务越来越重。网络优化是在充分了解网络运行状态的前提 下，通过各种技术手段，对网络中不合理的部分进行必要的调整，使网络达到最佳运 行状态的过程。 一、硬件配置及参数的优化包括一、硬件配置及参数的优化包括 高话务密

52、度区的网络优化是各地区网络优化的重点，主要可以采取以下手段： 1. 站址及设备优化 站址选择在建网初期相对较为容易，主要是为解决无线覆盖问题。但在网络不断 扩容的过程中，特别是已具相当规模的今天，覆盖问题只存在于极少数偏远郊区及市 区的高楼大厦之间、地下室、大楼内部等地方，已不是主要问题。因此，站址选择的 思路也发生了重大变化，以解决高话务区的高阻塞和盲点问题。由于目前一般市中心 区域基站间距仅 400m 左右，其中有相当一部分基站为早期建设所设，天线高度、发射 功率、站址位置等不能符合现在网络需求，需要根据具体地形大力寻找新站，对于部 分大厦、娱乐场所及商业街则可通过增加微蜂窝来解决。 二、

53、基站的位置设计、选址，天线高度的计算等各项指标的调整二、基站的位置设计、选址，天线高度的计算等各项指标的调整 2. 设备优化 gsm 网络在建网或扩容时，普遍存在周期短，速度快的现象。因此无论在工程中还 是在规划中都留下一些质量问题，需要在优化中找出并解决。在优化过程中需注意以 下设备问题： (1)基站经纬度有误 在网络中经常发现部分基站的实际经纬度与规划中的经纬度不一致，甚至相差很 大，造成此现象的主要原因是在选址中碰到困难，最后更改站址，但规划数据库中未 能到得及时更新，仍按原规划方案设计邻区关系及进行频率规划，因而造成很多频率 干扰、盲区及邻区参数不合理问题，对移动网络基础结构产生较大影

54、响。 (2)天线水平角及方位角有误 此种问题在设备优化中经常发现，由于工程施工检验不严格或长时间工作后外部 环境影响，造成天线方向角与规划设计不一致（具体现象：天线为 0 度角或反向发射、 下倾角大于 15 度、水平角与设计偏差 10 度以上等） 。再加上多次扩容后未及时进行后 期网络优化，容易由此导致频率干扰、越区覆盖、盲区、覆盖区重叠而无主控小区等 现象。 (3)分集接收天线间距过小，收发天线不平行 采用分集接收天线时，若收发天线间距在 2m5m 时，则可达到理想效果，获得 3db 左右增益。而有些收发天线的间距过小，在 1m 之内。这样很难获得分集接收的效 果，影响接收质量。此外，由于收

55、发天线不平行，将导致上下行接收质量差别较大， 严重影响通话质量、切换成功率等指标。 (4)天线阻挡 很多天线在架设后，由于后期广告牌的设立、周围新建筑物的产生，造成部分扇 区难以吸收应有话务量，虽然处在高话务区，但话务量却很低。通过对天线位置的重 新调整，保证天线覆盖的合理性，以缓解周围小区的话务负荷，确保无线资源充分合 理的利用。 (5)天线高度过高 在建网初期，因用户规模较小，一般采用大区制基站，使用高铁塔，以增加覆盖 范围。但在经过数期扩容后，特别市区基站密度较大，需进行从新天线优化，特别是 天线的高度应下降，否则会对周围多个基站造成干扰，同时也造成越区覆盖、切换成 功率下降、掉话率上升

56、等现象。 三、三、 频率优化频率优化 根据现有网络高话务高密度的特点，原有的各类频率规划方案（一般 4*3、5*3 频 率复用方式）已不能适用，由于频率资源对移动通信发展制约很大，因此，如何开发 新的频率资源以及进一步提高现有频率资源利用率，尽可能增加系统容量，已成为网 络规划与优化中的重点。 跳频技术可以实现 gsm 系统频率的紧密复用，从而为大幅度提升网络容量提供了 便利条件。跳频的频率分集效果改善了网络质量和话音质量，虽然跳频技术使小区间 同频或邻频干扰源可能增加，但来自不同小区或频率时隙干扰的相关性很小，干扰能 得到均化或克服。跳频的干扰分集使系统的干扰分散和平均，可方便地实现 mrp

57、、13、11 等紧密频率复用方案。 现在网络中较多使用 mrp 技术进行新的频率规划，提高系统频率利用率。其基本 原理就是把所有可用载频分成几种不同的组合，每一组合作为独立的一层，代表不同 的复用组。做频率规划时逐层分配载频，不同层的频率采用不同的复用方式，频率复 用逐层紧密，也就是说在整个网络中采用不同的复用类型。 采用 mrp 技术必须采用跳频、动态功率控制、不连续发射等技术处理干扰，这是 mrp 技术应用的前提条件。在实际频率规划时，对于 bcch，由于控制信道不使用 dtx 和跳频，发射功率大，干扰特性与 tch 不同，一般在 bcch 载频使用 4*3 复用方式，且 bcch 频段单

58、独划分，不与 tch 混用，从而能保证 bcch 载频的受到干扰最小，单独频段 便于减少以后系统扩容时网络规划的工作量。tch 载频分组遵循：在所规划的区域内， 某小区需要最大的载频数为 tch 载频的分组数；各层 tch 载频尽量采用不同复用方式； 如有与 bcch 相邻的频点，设置在频率组最后，以最大限度减少对 bcch 的干扰。 四、传输线路设计（以高速铁路设计为例）四、传输线路设计（以高速铁路设计为例） 随着中国高速铁路的大规模建设和不断发展，高速铁路动车组内的覆盖对移 动通信网络来说是一个新的挑战。现有的常规 gsm 网络并不是专门为高速服务的, 以 高速铁路动车组为例，其设计时速可

59、达 300 公里/小时，对于普通 gsm 移动网络来说， 会存在诸如多径延迟、多普勒频移、穿透损耗、快速切换等问题, 这些因数会影响高 速动车组内的通话质量并降低用户对高速动车组内使用移动通信业务的感知度. 下面就 nokia 设备特点对高速铁路 gsm 无线覆盖规划方案进行介绍： 1.高速铁路对网络影响分析 （1） 高速动车组覆盖要求和穿透损耗 高速铁路动车组在运行速度可达到 300 公里/小时, 高速移动环境下对于 gsm 电平 覆盖的要求更高, 借鉴基于欧洲铁路电信联盟制定的 gsm-r 标准， 对于时速高达 300km/h 的高速移动通信（语音数据） ，至少应该满足对于 95的覆盖地区

60、，95的 时段里, gsm 接收信号应满足: 信号强度大于90dbm. 载干比 c/i 为 12db. 同时高铁动车组时采用铝合金或不锈钢材料制造的全封闭车辆, 具有良好的屏蔽 性, 对 gsm 信号穿透损耗比较大, 通过实际车厢测试，动车组车厢的衰减变化大，从 不到 20db 到超过 30db，这一衰减值会随着沿途所经过的站址的天线高度不同，以及车 厢的接收位置不同不断变化。 （2） 多普勒效应与解决建议 多普勒效应影响 在移动通信中, 当电磁波发射源与接收器发生相对运动时，会导致所接收到的传 播频率改变，当这一相对运动达到一定阀值时，将会引起传播频率的明显改变，称之 为多普勒频移，给出以下