基于TEMS的GSM无线网络优化毕业设计.docx

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基于TEMS的GSM无线网络优化毕业设计

摘要

随着GSM用户的增长，网络的规模及容量日趋饱和，现有的无线资源已经无法满足用户增长的需求，高容量的基站越来越多，并且城市建设也是日新月异，无线环境日益复杂。

因此加强网络优化力度，提高网络质量将是网络建成后的重要工作。

本文分六个部分进行讨论，首先引入了GSM系统的构造，网络接口等基本知识。

然后在第三部分中对优化工作目标和流程进行了阐述，第四部分论述了室内网络覆盖的优化。

天线的优化在第五部分中进行了研究，第六章对掉话的原因进行分析和解决。

本文结合承德郊区网络优化的实际情况，通过技术手段，对改善网络质量进行了分析和研究。

关键词：

GSM网络；网络优化；掉话；切换；通话质量

ABSTRACT

WithGSMusersfastgrowing,thescaleandcapacityofthenetworkincreasinglysaturated,theexistingwirelessresourcescannotmeetuser’sdemands,sohighcapacitybasestationsincreaseveryrapidly,urbanconstructionalsobecomeveryfast,wirelessenvironmentbecomesverycomplex.Thereforestrengthennetworkoptimizationdynamics,improvethenetworkqualitywillbeveryimportantwhenthenetworkconstructionsfinish.Thispaperisdividedintosixparts,firstchapterintroducesGSMsystemarchitecture,thenetworkinterfaceandotherbasicknowledge.Andtheninthesecondsection,theobjectiveandprocessofthenetworkoptimizationisintroduced,thethirdpartintroducesindoornetworkoptimization.Antennaoptimizationinthefifthpartisintroduced,thesixthchapteranlysisthereasonofdropingcall.CombiningwiththeactualnetworkoptimizationofChengDesuburbs,makeasimpleanalysistothenetworkqualitythroughthetechnologicalmethods.

Keywords:

GSMnetwork;networkoptimization;dropcall;handover;qualityofmobilecommunications

中文摘要……………………………………………………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………Ⅰ

1绪论…………………………………………………………………………………………………………………………1

2GSM系统简介……………………………………………………………………………………………………2

2.1GSM系统结构…………………………………………………………………………………………………2

2.1.1MS（移动台）……………………………………………………………………………………………………2

2.1.2BSS（基站子系统）…………………………………………………………………………………………2

2.1.3NSS（网络子系统）…………………………………………………………………………………………3

2.1.4OSS（操作支持子系统）…………………………………………………………………………………3

2.2GSM网络接口…………………………………………………………………………………………………4

2.2.1主要接口……………………………………………………………………………………………………………4

2.2.2网络子系统内部接口………………………………………………………………………………………4

2.2.3GSM系统与其它公用电信网接口…………………………………………………………………4

2.3频率配置………………………………………………………………………………………………………………5

2.3.1工作频段……………………………………………………………………………………………………………5

2.3.2干扰保护比…………………………………………………………………………………………………………5

2.4信道分类………………………………………………………………………………………………………………6

2.4.1业务信道……………………………………………………………………………………………………………6

2.4.2控制信道……………………………………………………………………………………………………………6

3GSM网络优化目标和流程……………………………………………………………………………………8

3.1GSM无线网络优化的目标……………………………………………………………………………8

3.2GSM无线网络优化的流程……………………………………………………………………………8

4室内覆盖的优化……………………………………………………………………………………………………12

4.1室内覆盖优化的意义……………………………………………………………………………………12

4.2改善室内覆盖的方法及手段……………………………………………………………………………12

4.2.1加大室外信号解决室内覆盖方式………………………………………………………………12

4.2.2室内信号分布系统方式…………………………………………………………………………………12

4.3室内分布系统的组成……………………………………………………………………………………13

4.4不同信号源比较……………………………………………………………………………………………13

4.4.1宏蜂窝＋直放站………………………………………………………………………………………………13

4.4.2微蜂窝＋室内覆盖…………………………………………………………………………………………13

4.5室内覆盖系统的优化…………………………………………………………………………………………14

4.5.1相邻小区的确定……………………………………………………………………………………………14

4.5.2重选和切换的优化……………………………………………………………………………………14

4.5.3载频调整优化……………………………………………………………………………………………15

4.6天线的主要指标………………………………………………………………………………………………15

4.7优化中天线的选择……………………………………………………………………………………………17

5路测及其网络优化中问题……………………………………………………………………………………19

5.1路测的意义…………………………………………………………………………………………………………19

5.2路测的概念及内容……………………………………………………………………………………………19

4.3路测工具TEMS…………………………………………………………………………………………………19

5.4由于切换导致的掉话…………………………………………………………………………………………21

5.4.1产生切换掉话的原因……………………………………………………………………………………21

5.4.2切换的分析和解决…………………………………………………………………………………………21

5.5由于干扰而导致的掉话……………………………………………………………………………………22

5.5.1实际运行中常遇到的干扰……………………………………………………………………………22

5.5.2干扰的分析和解决…………………………………………………………………………………………23

5.6天馈线原因产生掉话的情况………………………………………………………………………23

5.6.1天馈线产生掉话的原因………………………………………………………………………………23

5.6.2天馈线的分析和解决……………………………………………………………………………………24

6承德部分地区网络优化的问题及其解决方案………………………………………………25

6.1承德联通GSM评估测试结果………………………………………………………………………25

6.1.1承德联通GSM网络信号强度RxLev分布图…………………………………………25

6.1.2承德联通GSM网络接收质量RxQual分布图…………………………………………25

6.2测试问题分析…………………………………………………………………………………………………25

6.2.1市崔梨沟-1小区切换失败………………………………………………………………………26

6.2.2BCCH=114、BSIC=2-4小区掉话………………………………………………………………27

6.2.3市冯营子基站附近的无主覆盖造成的频繁切换问题………………………………28

6.2.4市D小老虎沟-2小区越区……………………………………………………………………………28

6.2.5市DW双桥区教委-3小区弱覆盖…………………………………………………………………29

结论……………………………………………………………………………………………………………………………31

致谢………………………………………………………………………………………………………………………32

参考文献……………………………………………………………………………………………………………………33

基于TEMS的GSM无线网络优化

1绪论

1993年，GSM网络在我国开始进入商业用途，距今有19年，目前我国GSM网络用户已超过7.3亿，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，导致工程中留下很多质量问题，需要在后期的网络优化中解决。

因此了解GSM网的现状，分析网络中的问题，通过网络优化技术合理利用资源，降低成本、让运营商获得最大利润，对我国通信网络具有深远的意义。

本文分六个部分进行讨论，首先引入了GSM系统的构造，网络接口等基本知识。

然后在第三部分中对优化工作目标和流程进行了阐述，第四部分论述了室内网络覆盖的优化。

天线的优化在第五部分中进行了研究，第六章对掉话的原因进行分析和解决。

本文结合承德郊区网络优化的实际情况，通过技术手段，对改善网络质量进行了分析和研究。

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。

2GSM系统简介

2.1GSM系统结构

GSM（GlobalSystemforMobileCommunications；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2-1GSM系统结构

2.1.1MS（移动台）

移动台就是常说的“手机”，它是GSM系统的移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。

MS可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。

SIM卡就是“身份卡”，它类似于现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。

SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入网络进行正常通信。

2.1.2BSS（基站子系统）

BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。

功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。

BSS在GSM网络的固定部分和无线部分之间提供中继，一方面BSS通过无线接口直接与移动台实现通信连接，另一方面BSS又连接到网络端的移动交换机。

1．BSC基站控制器

基站控制器（BSC）是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。

一个基站控制器通常控制多个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制，控制完成移动台的定位、切换及寻呼等，是个很强的业务控制点。

2．BTS基站收发台

基站收发台（BTS）包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种上小区结构（如全向、扇形、星状和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。

BTS完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。

BTS包括无线收发信机和天线，此外还有与无线接口相关的信号处理电路。

信号处理电路将实现多址复用所需的帧和时隙的形成和管理，以及为改善无线传输所需的信道编、解码和加密、解密，速率适配等功能。

2.1.3NSS（网络子系统）

网络子系统主要完成GSM系统的交换功能和用于拥护数据与移动性管理，安全性管理所需的数据库功能。

移动业务交换中心（MSC）

是GSM网络系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成会话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之间的接口。

访问用户位置寄存器（VLR）

VLR是一种用于存储来访问用户位置信息的数据库，用于寄存所有进出本交换机服务区域用户的信息。

VLR也存储两类信息：

一是本交换区用户参数，该参数从HLR中获得的。

二是本交换区MS的LAI。

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。

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）

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，

2.1.4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）。

2.2GSM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

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主要接口示意图

2.2.2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。

2.2.3GSM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。

其物理链接方式是MSC与PSTN或ISDN交换机之间采用2.048Mb/s的PCM数字传输链路实现的。

图2-3NSS内部接口

2.3频率配置

2.3.1工作频段

GSM900M频段：

上行890～915MHz（移动台发，基站收）；

下行935～960MHz（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（2-1）

下频段：

MHz（2-2）

式中：

n＝1～124。

例如n＝1，

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124×8＝992个物理信道。

2.3.2干扰保护比

同频干扰保护比：

C/I（载频/干扰）≥9dB；

邻频干扰保护比：

C/I（载频/干扰）≥－9dB；

载频偏离400kHz时的干扰保护比：

C/I（载频/干扰）≥－41dB；

工程设计时需对以上的C/I值另加3dB余量。

2.4信道分类

无线子系统的物理信道支撑着逻辑信道。

逻辑信道可分为业务信道（TCH）和控制信道（CCH）两大类，其中后者也称信令信道，GSM系统信道如图2-4所示。

2.4.1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。

（1）话音业务信道。

载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音业务信道（TCH/HS）两者的总速率分别为22.8kb/s和11.4kb/s。

（2）数据业务信道。

在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配和信道编码，可使用不同的速率业务。

图2-4GSM信道系统

2.4.2控制信道

控制信道（CCH）用于传送信令和同步信号。

它主要有三种：

广播信道（BCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。

（1）广播信道（BCH）：

广播信道是单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息。

传输内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息。

其中又可分为：

频率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、广播控制信道（BCCH）。

（2）公共控制信道（CCCH）：

CCCH是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。

其中又可分为：

寻呼信道（PCH）、随机接入信道（RACH）、准许接入信道（AGCH）。

（3）专用控制信道（DCCH）：

DCCH是双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必须的控制信息。

其中又可分为：

独立专用控制信道（SDCCH）、慢速辅助控制信道（SACCH）、快速辅助控制信道（FACCH）。

3GSM网络优化目标和流程

网络优化是高层次的维护工作，是通过采用新技术手段以及优化工具对网络参数及网络资源进行合理的调整，从而提高网络质量的维护工作。

可采用室内分布、跳频、同心圆技术、DTX、功率控制等手段减少干扰，增大网络容量，改善无线环境；通过调整天线角度，增益，方位角，俯仰角以及功率大小，选择最佳站址，调整载频配置，均衡话务分布，改善网络质量，获得最佳覆盖效果等等。

3.1GSM无线网络优化的目标

第一、满足所需的容量

站在用户的角度上，用户希望在任何地方一打电话就通，话音质量很好，并且不掉话。

要做到这些，直接面以用户的无线网络必须能提供足够的业务容量，有线通信中每个用户有自己的用户线，但移动则是用户共用无线电信道，业务容量与每个用户的业务量有关，也与无线信道的呼损有关，国外运营者呼损一般取2%，我国由于经济原因在大区时呼损可用5%市区则要取2%。

第二、覆盖所需覆盖的地区

移动网应提供尽可能大的覆盖范围。

许多国家电信主管部门在开始蜂窝业务时，对运营者在地理的覆盖与人中的覆盖均限定在某个时间内要达到一定目标。

首先应覆盖用户最多的地方，同时要考虑有一定的面，面越大越吸引用户。

今年我们提出了要覆盖的重点地区，同时还要求在全国铺开，扩大覆盖面。

覆盖与无线电传播有密切关系，所用频段、地面移动状态决定了其传播的特点。

第三、好的质量

覆盖率90%；话音质量4%

无线信道阻塞率2-5%掉话率2%

移动通信的传播决定了在覆盖区内不可能是100%覆盖，期望在覆盖区内死角越少越好，关键是衰落储备是否足够。

话音质量取决于信号电平和干扰的电平。

有时信号很强，但质量不好，就是由于干扰问题。

掉话的原因很多，与信号的电平、干扰的电平