网络优化基础知识培训

网络优化基础知识

1GSM技术基础理论GSM系统技术背景GSM系统网元情况GSM系统中的号码GSM系统呼叫过程中的常见事件GSM系统中天线的使用GSM系统网络优化概述GSMSystemSurvey2GSM系统技术背景3GSM历史1979年，世界无线电管理委员会(WARC)划定了今后欧洲用于蜂窝移动通信系统的频段；1982年，欧洲邮政与电信委员会（CEPT）内建立了特别移动组（GroupSpecialMobile)；1986年，在巴黎建立了GSM永久核心；1988年，欧洲电信标准协会（ETSI）成立，并接管了GSM委员会；GSM系统技术背景4GSM历史1990年，GSM规范Phase1被冻结；1991年，DCS1800规范Phase1被冻结；GSM委员会开始考虑下一代无线通信系统；1992年，GSM委员会更名为“SpecialMobileGroup”,GSM系统更名为“GlobalSystemforMobileCommunication”,DCS1800规范Phase2被冻结；1992年，GSM开始商业运营；GSM系统技术背景5GSM历史1993年，GSM规范Phase2被冻结；1994年，GSM商用运营远超出GSM委员会的范围（中国、印度、中东、远东、俄罗斯等国家和地区）1996年，ETSI推出GSM规范Phase2＋1995年，DCS1800商用系统开始在泰国、卡塔尔、英国等国家和地区运营；GSM系统技术背景6GSM概述与发展简史1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网目前有中国移动与中国联通两家运营商中国电信也在积极酝酿进入移动领域截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过400万，年增长率99%以上神州行与如意通移动用户快速增长截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为91%，县市覆盖率为86%专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到2005年达2亿.在我国......7GSM概述与发展简史在我国......

2007年7月24日信息产业部宣布，到今年6月底，全国移动电话用户达到5.01648亿户，首次突破5亿大关。

根据信息产业部相关数据显示，截止6月底，全国固定电话用户较上年底增加486.2万户，月均增长81万户，达到3.72673亿户；全国移动电话用户较上年底增加4056.6万户，月均增长676.1万户，达到5.01648亿户。

电信业务收入完成3516.2亿元，较上年同期增长9.9%。电信固定资产投资完成1034.0亿元，较上年同期增长21.8%。

在电话普及率方面，移动电话普及率达38.3部/百人，固定电话普及率达28.4部/百人。另外，移动短信业务量已达2790.2亿条，比上年同期增长37.5%。8关于“下行链路”和“上行链路”的概念

手机基站上行链路下行链路9多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路.常用的使信号多路化的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式.GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.10FDMA、TDMA和CDMAFDMATDMACDMAffftttGSM系统技术背景11频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复用系统可以极大地提高频谱效率.但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰.同频干扰（C/I）：

因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I>=9dB.邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要求C/A>=-9dB.频率复用基础蜂窝技术12频率复用方案：在系统的作用区域内重复使用相同的频率——这种频率复用方案使整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值.公式：(D/R)2=3K

D：频率复用距离

R：小区半径

K：频率复用模式蜂窝技术频率复用基础13注意：从理论上来说，K应该大些，但分配的信道总数是固定的.如果K太大，则K个小区中分配给每个小区的信道数将减少，中继效率就会降低.小区复用模式图蜂窝技术频率复用基础147小区频率复用154X3频率复用16GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）17GSM绝对频道号ARFCNGSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）（两个频点之间的间隔为200KHZ）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800频段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）18GSM系统网元情况19GSM系统网元情况网元及相关接口BSCHLR/AC/EIRTCSMMSC/VLRBTS

Abis接口

Ater接口

A接口

Air接口TC

Ater’接口GSMSystemSurvey20一、GSM系统的构成

GSM基本上可分为两部分：交换系统（NSS）和基站系统（BSS）（一）、交换系统（NSS）交换系统包括下列功能单元：移动业务交换中心（MSC）拜访位置寄存器（VLR）归属位置寄存器（HLR）鉴权中心（AUC）设备识别寄存器（EIR）短信息服务中心（SC）操作维护中心（OMC）21AUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS交换系统基站系统基站系统信息传输基站系统呼叫连接和信息传输HLR22一个MSC控制多个基站控制器，它控制移动用户至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。

HLR寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。

AUC与HLR相连，是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。

VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。VLR还包括当前的MSC中该MS的更为详细的位置信息。与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATEWAY－网关或门道交换局）。23在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡（SIM），它寄存用户的鉴约信息，没有SIM卡，MS不能接入GSM网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），这样为防失窃，系统配置了EIR，用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。用户权与用户设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户可以买卡租机，这也是一种新的业务。三种名单：白名单---合法设备黑名单---非法设备灰名单---故障设备24（二）、基站系统（BSS）基站系统由以下两个部分组成

1）基站控制器（BSC）

BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至MSC之间的接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。

2）无线基站（BTS）

BTS用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发信机构成。

（三）、操作支援系统（OSS）在GSM建议中称为OMC，用于整个GSM系统的集中操作与维护。25二、GSM系统的网络结构

1、GSM系统的网络构成

1）入口MSC（GMSC）提供GSM、PLMN网络与其它通信网间的链路。具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能。

2）MSC/VLR业务区

MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。

3）位置区（LA）广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。

4）小区（CALL）一个位置区划分为若干个小区，它是网络中一个基本的无线覆盖的区域。26

GSM服务区PLMN服务区MSC\VLR服务区位置区小区图3GSM的网络结构27

MSC—作为GSM/PLMN的入局汇接交换机，它具有为移动终端的呼叫询问呼叫路由的功能。它能使系统为呼叫选路至它们的最终的目的地——被叫移动台。

GSM/PLMN网络的服务区—是由一个或几个MSC/VLR业务区构成，能够提供GSM/PLMN网络与其它通信网络间的链路，具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能的MSC称为入口MSC，简称GMSC。

MSC/VLR服务区—表示由该MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。因此，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。28每个MSC/VLR服务区又被分成若干个位置区，位置区是MSC/VLR服务区的一个部分，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于某一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。一个位置区又划分为若干个小区。每个小区具有专用的识别码（CGI），它表示网络中一个基本的无线覆盖区域。利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样载频的各个小区。29GSM系统中的号码30六、编号系统

1、移动台的国际身份号码ISDN（MSISDN）是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：

MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝国家码即在国际长途电话通信网中的号码（中国+86）

NDC＝国内目的地码SN＝用户号码如1392223456－139222便是NDC，前三位用于识别网号，后三位用于识别归属区，目前开通的135--138实际上是同一个网。CCNDCSN3digits6digitsNationalMSNOInternationalMSISDNMAX15digits4digits312、国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别GSMPLMN网中某一用户的信息。

IMSI＝MCC＋MNC＋MSINMCC＝移动网的国家号码（与CC不同，中国为460）

MNC＝移动网号

MSIN＝移动台识别号，最长为15位。使用十进制

MCCMNCMSIN3digits1-2digitsNationalMSIInternationalMSI即IMSIMAX15digits323、移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。

MSRN＝CC＋NSC＋SNCC＝国家号

NDC＝国内目的地号码(用于识别PLMN）

SN＝用户号，用于识别MSC/VLR的地址。334、临时移动用户识别码（TMSI）用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过4个字节。一个CCCC的寻呼容量为2个IMSI或4个TMSI。5、国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。

IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SPTAC＝型号论证码

FAC＝最终装配码，用于识别制造厂家。

SNR＝序号

SP＝备用6、位置区识别码（LA）

LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。34

LAI＝MCC＋MNC＋LACMCC＝移动国家号，识别一个国家

MNC＝移动网号，识别国内的GSM网

LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中的位置

7、小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。

CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CIMCCMNCLACLocationAreaIdentity（LAI）CICellGlobalIdentity（CI）3digits1-2digitsMax16bitsMax16bits358、基站识别码（BSIC）

BSIC＝NCC＋BCCNCC＝国家色码，用于识别GSM移动网

BCC＝基站色码，用于识别基站小区数据中的NCCPERM=X，用于指定移动台允许接入的网络。BCC可以在OMT2中读出。NCCBCC0-7中取一位0-7中取一位2digits36

9、各种号码的应用

在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示：PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSNRMSRN

HLRVLR37下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。

1、主叫拨号。北京市话用户A拨打广州GSM用户B的MSISDN号码，PSTN网络的交换机分析MSISDN号码，得知B用户为移动用户，它把呼叫转到GSM网络上距它最近的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。

2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。

3、HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC，向该MSC申请分配一个漫游号码。

4、选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。

385、连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能。

6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC发出寻呼命令到MS所在位置区内的所有无线基站，再由基站向被叫用户B发呼叫信号。

7、基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有MS的IMSI）通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。

8、呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴权、设备识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费。39GSM系统呼叫过程中常见事件40切换

切换的起因：无线标准信号质量场强MS和/BTS接收电平MS－BTS距离改善干扰与功率控制（选择在确保正常通信质量的情况下切换的小区以尽量减少MS传输功率从而改善干扰）网络标准话务负荷（防止小区拥塞，均化话务；但扰乱了小区规划并增加了对周围区域的干扰强度)，只在出现特殊事件，局部地区产生峰值时暂时使用，如举行运动会，交易会，发生了自然灾害时等。 O&M原因，应操作维护方面的需要41切换类型小区内切换 同一个无线频道的话务信道之间不同的无线频道之间 同BSC内小区间切换 同MSC内基站间切换 同PLMN不同MSC之间切换 不同PLMN的基站间切换，GSM不定义42同MSC基站间切换的流程

43呼叫重建的基本流程

呼叫重建指移动用户进入通话状态后，由于无线方面的原因，在较短时间（8秒钟）内与BTS失去联系，即BTS没有收到该手机的测量报告，手机就发起一个呼叫重建的过程，试图恢复以前的通话。呼叫重建功能是一项有效的降低呼损率的功能。当用户在穿越隧道或BTS突然瘫痪时，会在一段时间内与基站失去联系，在这种情况下，手机会再次捕捉信道，重新发起呼叫重建请求。如果MSC支持呼叫重建功能，就可以直接将此次新建立的信道与原有的呼叫连接起来，从而实现继续保持呼叫，有效降低呼损的目的。呼叫重建包括以下几个过程：接入过程，重新指配话音信道的过程。重新指配话音信道时指配命令与第一次指配话音信道时指配命令不同。呼叫重建的一个简单流程如下所示。44呼叫重建的基本流程45定向重试的基本流程

定向重试指：在指配过程中，往往因为一些原因，如小区拥塞、没有无线资源可以分配，会发生指配失败的情况。而在手机当前服务小区资源紧张的同时，它的临近小区可能有充足的资源可以利用。为了提高呼叫接通率，降低呼损率，GSM系统提出了定向重试的方案。定向重试是指在手机指配过程中，在当前服务小区资源紧张的情况下，直接为手机分配临近小区的业务信道，借用切换流程，将手机切换到临近资源充足的小区，从而顺利完成指配流程的过程。因此定向重试可以认为是一种特殊的切换。46定向重试的基本流程47GSM系统中天线的使用48垂直极化水平极化+45度倾斜的极化天线的极化

天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向-45度倾斜的极化49双极化天线两个天线为一个整体V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)传输两个独立的波50

根据基站覆盖类型大致分为：

（一）

话务量高密集市区（二）

县城及城镇地区（三）

乡镇地区（四）

在铁路或公路沿线及乡镇6基站天线选型原则(建议)51

根据天线高度、基站距离，可由下式计算出天线倾角公式：α=arctgH/DF＋1/2VB（式中α为天线倾角，H为天线高度，DF为波瓣远端覆盖距离，VB为天线垂直3dB波瓣角度。）

（1）对话务量高密集区，基站间距离300-500米，计算得出大约在10°～19°之间。采用内置电下倾9°的+45°双极化水平半功率瓣宽65°定向天线。再加上机械可变15°的倾角，可以保证方向图水平半功率宽度在主瓣下倾10°～19°内无变化。经使用证明完全可满足对高密集市区覆盖且不干扰的要求。（2）对话务量中密集区，基站间距离大于500米，大约在6°～16°之间可选择+45°双极化，内置电下倾6°的水平半功率瓣宽65°定向天线，可以保证主瓣在下倾的6°～16°内水平半功率宽度无变化。可满足对中密话区覆盖且不干扰的要求。（3）对话务量低密集区，基站间距离可能更大一些，大约在3°～13°之间。可选择+45°双极化，内置电下倾3°的水平半功率瓣宽65°定向天线，可保证主瓣在下倾的3°～13°内水平半功率宽度无变化，可满足对低密话区覆盖且不干扰的要求。（一）

话务量高密集市区52

话务量不大，主要考虑覆盖大的要求，基站间距很大，可以选用单极化，空间分集，增益较高的（17dB）65°定向天线（三扇区）、或17dB90°定向天线(双扇区，如下图)。（二）

在县城及城镇地区53

话务量很小，主要考虑覆盖，基站大都为全向站，天线可选高增益全向天线。根据基站架设高度，可选择主波束下倾3°、5°、7°的全向天线。（三）

在乡镇地区54（1）双扇区型，两个区180°划分，可选择单极化。3dB波瓣宽度为90°最大增益为17~18dBi的定向天线，两天线背向，最大辐射方向各向高速路的一个方向。其合成方向图为下左图：（2）公路双向天线：沿公路、铁路，若话务量很小，采用全向站的配置，天线可采用全向天线变形的双向天线，它的双向3dB波瓣宽度为70°，最大增益为14dBi。其方向图为下右图：（四）

在铁路或公路沿线及乡镇，可选择三种天线55（3）公路兼镇天线：对于既要覆盖铁路、公路，又要覆盖乡镇的小话务量地区，采用全向站的配置，天线采用210°、13dBi的弱定向天线兼顾铁路、公路和路边乡镇的需要。其方向图为：56三基站天线的调整天线下倾角的调整天线方向角的调整天线位置的调整571天线下倾角的调整

通过天线下倾角的调整，控制主波束的覆盖距离：增加天线下倾角避免天线信号越区覆盖，以达到控制覆盖范围和避免频率干扰的目的。减少过大的天线下倾角，可以增加天线的覆盖面积，加强远场的覆盖电平。586天线的下倾

为使波束指向朝向地面,需要天线下倾无下倾电下倾机械下倾59天线下倾角的计算根据基站高度、基站距离，可由下式计算天线倾角：α=arctgH/DF＋1/2VB式中，α天线倾角，H为天线高度，DF为波瓣远端覆盖距离，VB为天线垂直3dB波瓣角度。60天线下倾角调整的经验在实际调整中，波束最大点对准主要覆盖区，根据主波束宽度决定主要覆盖区的宽度及边缘区的电平。对话务量高密集区，基站间距300米到500米，计算得出α大约在10º～19º之间。对话务量中密集区，基站间距大约在500米左右，α大约在6º～16º之间。对低话务量区，基站间距更大些，α大约在3º～13º之间。另外，天线周围不能有明显的阻挡物。612天线方向角的调整

一般常用天线的水平波束3dB宽度角为65º，水平3dB宽度角以外20º的覆盖电平通常会衰减5－7dB，我们可以改变天线的方向角来控制覆盖范围和避免频率干扰。某些建造物（如玻璃幕墙）会对天线波束造成反射，导致无线信号混乱，通过调整方向角可减少信号的混乱反射。天线近场的正向有明显的阻挡物时，可以调整方向角来避开阻挡物对信号的阻挡，此时通常还需要配合调整其他邻区的天线来补充覆盖死角。623天线位置的调整

升高天线：以增加覆盖范围或避开建造物对天线的阻挡。搬移天线的位置：以避免天线受到阻挡，增加覆盖。63新增天线：以补充缺少信号区域的覆盖

64增加同小区的分裂天线：以补充缺少信号区域的覆盖，同时可减少不必要的切换。65GSM系统网络优化概述66网络优化的重要性随着移动通信行业的发展，网络规模不断壮大，移动用户日趋增多。基站已经遍布大街小巷、乡村角落，这就使得无线网的优化工作日趋复杂、艰巨。同时，移动用户对无线网服务质量的敏感程度不断增加，要求也越来越高,这也使无线网的服务质量更为运营商所关注，成为经营成败的重要筹码。要在市场竞争中独占鳌头，网络的优化显得非常重要。网络优化工作是一个长期的工作,它是基础维护工作的升华。基础维护做的好，可确保设备完好率；但要提高网络质量，必须要优化网络参数，即进行网络优化。只有搞好网络优化才能使基础维护的成效得以充分体现。维护为经营服务，经营为用户服务，维护的最终目标是为网上用户提供高质量的网络服务，而只有通过网络优化才能实现维护的最终目标，维护工作才有实际的意义。网络优化工作是工程建设的有力指导,在网络规划及站点布置上,都是网络优化工作的有机组成部分.67网优流程的组成网优流程由主要三个子流程组成TrafficSupervision(TSA1340)网优流程日常网优专项网优站点规划68日常网优流程的主要工作任务预警工单的处理来源：预警系统触发的工单投诉工单的处理来源：投诉流