GSM网络优化与设计 毕业论文.doc

毕 业 设 计（论 文） 题 目： g s m 网 络 优 化 与 设 计 姓 名： 学 号： 专 业： 通 信 技 术 指导教师： 2011 年 5 月 1 日 1 目 录 摘要 1 第一章：绪论 4 11 课题研究背景 4 1.2 国内外研究、应用现状 5 第二章 gsm 系统简介网络优化流程 .7 2.1 gsm 系统结构 7 2.2 gsm 无线网络优化的流程 9 第三章 无线网络勘察及环境分析 12 3.1 概述 .12 3.2.无线网络勘察 .12 3.3 环境分析 .13 第四章 网络建设需求分析 15 4.1 需求分析概述 .15 4.2 区域划分 .15 4.2.2 按业务分类 .16 4.3 用户预测 .16 4.4 话务分析 .16 4.5 无线环境 .16 4.6 客户的网络建设策略 .17 第五章 无线网络的详细规划 18 5.1 网络规划概述 .18 5.2站点选择与勘测 19 5.3容量规划 20 5.4 覆盖预测 .20 5.5 小区规划 .22 5.6 频率规划 .22 第六章 网络仿真 24 6.1 网络仿真目的 .24 6.2 仿真的前期工作 .24 6.3 仿真电子地图知识 .25 2 6.4 网络仿真基本流程 .25 第七章 当归大酒店优化报告输出 .26 7.1 楼宇概况 .26 7.2、测试详情 27 7.3、整改方案 30 第八章 结论与展望 .31 致 谢 .32 参考文献 .33 1 摘要 1993 年，gsm 在我国开始进入商业用途，距今有 18 年，目前我 国 gsm 网络用户已经超过 5.5 亿，网络规模和容量都居世界第一， 我国通信网络面临这严峻挑战。 一方面由于移动用户数目惊人发展，网络规模不断扩大，但频 率资源匮乏，无线网路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，此时单考日常的维护已经 无法切实的为广大移动用户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已经 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。 关键词： gsm 频率复用 通信质量 网络优化 2 abstract in china, gsm network has a history of 18 years, ever since it began its commercial use from 1993.its present amount of china user is more than 550 million, either of the scale and capacity ranks first in the world. our domestic mobile-communications are confronted with severe 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 network, bring about more and 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 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 speediness 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-optimization. keywords: gsm; frequency reuse; quality of mobile 3 communications; network-optimization 4 第一章：绪论 11 课题研究背景 随着移动通信的普及，gsm 已经成为最成熟的第二代移动通信系统，全球 绝大多数移动运营商都采用了gsm 制式。到2003 年3 月gsm 网络已经覆盖近 200 个国家，有450 家运营商经营gsm 网络，总客户数已超过8 亿，占全球移 动总用户的80%，预计到2004 年，全球gsm 用户将达到10 亿。同时随着gprs 的开通和大力发展，gsm 网络已经平划过渡到2.5g 移动通信系统，而且有85% 的gsm 移动通信运营商选择gsmgprs3g 的发展之路。根据欧洲的计划， gsm 将进一步过渡到wcdma，这是目前最成熟，也是今后主流的第三代移动通 信系统。 我国自从1992 年在嘉兴建立和开通第一个gsm 演示系统，并于1993 年9 月正式开放业务以来，取得了惊人的发展速度，2002 年我国gsm 用户突破2 亿，中国移动通信也成为世界上客户数最多、网络规模最大的移动通信运营商。 在我国建网初期，由于在市场需求的驱动下，移动网络不断扩容，网络的 规划也一再随之调整。建设周期短，发展速度快，前后工期的重叠进行，网络 的建设无论在规划阶段以及后续的扩建工程中，均存在着一些质量问题，造成 整个通信网络的各种资源不能得到合理的应用，资源大大浪费，还使得通话质 量下降，服务水平偏低，网络运行效率低。 近年来随着移动网络的迅猛发展，网络的服务质量问题已经越来越受到人 们的关注。提高网络质量，改善网络覆盖，不但可以树立运营商在客户心目中 良好的形象，更能增强企业竞争力，为企业的持续发展提供强有力的支持。目 前，gsm 移动通信网已经比较成熟和稳定， 大规模的扩容工作已经接近尾声。 如何充分利用现有的网络资源，提升网络质量是一个有着巨大经济效益和关乎 企业发展的重要课题。多家移动通信运营的局面已经在我国形成，竞争空前激 烈，如何使运行网络达到最佳的运行状态，为用户提供高质量的网络服务，已 成为网络运营商的首要任务。同时对gsm 网络的全面优化将积累许多宝贵经验， 为以后的3g 建设和优化打下基础。 如何合理利用和配置现有的网络设备、资源与容量，最大限度地提高网络 的平均服务质量，提高效益；如何使得网络在不断发展的过程中，能够保持网 络的服务质量不下降，使得移动通信网络的网络优化工作成为移动通信运营商 5 提高服务水平，保障通信质量的重要工作内容。 网络优化，就是对整个网络的资源根据需求和发展的情况进行调配，达到 合理的运用。同时，对于网络运行中存在的诸如覆盖不好、话音质量差、掉话、 网络拥塞、切换成功率低等问题，通过网络优化进行解决。网络优化工作是一 个复杂艰巨的系统工程，在我国gsm 移动网络进入一个低建设高维护的阶段， 网络优化工作显得尤为重要和紧迫。网络优化是一个长期和复杂的过程，贯穿 于网络发展的全过程。 为了加强我国gsm 网络优化技术人员间的交流，做到信息、经验共享，共 同提高网络优化技术水准，笔者根据gsm 规范和相关资料，结合自己多个月的 移动通信研究、设计、维护和优化实习经验编写了此论文。 1.2 国内外研究、应用现状 1.2.1 发展概述 可以与各种公用通信网互连互通，尤其与 isdn 的兼容性，可提供更多的 业务，各种接口规范明确，网络适合未来数字化发展的要求。 gsm 组网结构灵活方便，能更有效地使用无线频率，抗干扰性强，通信质 量高，能提供相当好的话音质量。 采用了鉴权、语音加密等技术使用户信息安全性得到保证。 在采用 gsm 系统的所有国家范围内，可提供穿越国界的自动漫游功能。 用户终端更小、更轻便、功能更强。 1.2.2 gsm 给我们的生活带来了什么改变 中国内地大规模的蜂窝式移动通信开通到现在整整 20 年了。要说印象最深 的，就是 20 年来移动通信改变了人们的生活，改变了人们的工作，改变了人们 学习的方式，甚至改变了人们娱乐的方式。它正在创造出一种新的文化，这是 一种巨大的改变。 无线联络的能力走进千家万户，就意味着一个时代结束和新一个时代的开 始。就象汽车的普及为社会生活装上轮子， internet 进入家庭令我们进入信息 社会， pc 机的广泛使用完全改变了工作和生活方式一样，在人类历史上，重 大的技术进步成果的社会化应用一定会促进社会生活模式的急剧变化。我们今 6 天来讨论移动与生活，最直观的原因是：我们今天已经难以想象没有了手机， 怎样工作和生活。 “移动 ”，我的理解是摆脱了地理位置束缚的能力，人们能够在需要时瞬 间实现虚拟集结，能够在瞬间获取文字甚至是图像信息，时间和空间都被压缩 了，距离和场所已经不再是交流的障碍。正是这种能力以及不断伴生的应用服 务向社会各个角落的渗透，深刻地作用于社会生活，改变了社会公众的生活方 式。套用一个经济学的说法：“经济基础作用于上层建筑”。 7 第二章 gsm 系统简介网络优化流程 2.1 gsm 系统结构 gsm（global system for mobile communication; 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（公共电话网络）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性、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） ，bbs（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 网络系统结构如图所示 图 2-1 gsm 网络系统结构 2.1.1 移动台/移动用户(ms) 移动台是整个系统直接由用户使用的设备，可分为车载型、便捷型和手持 型。应当指出的是，在 gsm 系统中，物理设备与移动设备是相互独立的。也就 是说，用户的所有信息都存储在 sim 卡（用户识别卡）上，系统中的任何一个 移动台都可以利用 sim 卡来识别用户.由网络来进行相关的认证。 2.1.2 基站子系统（bss） 8 bss 系统是指在一定的无线覆盖区域中由 msc 控制，与 ms 通信的系统设备， 它主要负责无线发送接受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 又连接到网络的移动交换机。 （1）bsc 基站控制器 基站控制器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、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、切换即寻呼等， 是个很强的业务控制点。 （2）bts 基站收发信台 基站收发信台（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，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，以及为改善无线信 道传输所需的信道编、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管理功能。 （1） 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。 （2） 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。 （3） 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 9 及真个移动通信网，所有用户重要的静态数据都存储在 hlr 中，这包括移动用 户识别码、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。 （4） 鉴权中心（auc） gsm 系统采取了特别安全的措施，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。 （5） 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 功 能实体之一。用户识别卡 sim 的管理也可以认定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 的管理也可认为是数据管理的一部分，但 是作为相对独立的用户识别卡 sim 卡的管理，还必须根据运营商部门对 sim 的 管理要求和模式采用专门的 sim 个性化设备来完成。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 2.2 gsm 无线网络优化的流程 网络优化实际上是一个循环过程，首先要对网络进行普查，数据采集，然 后对数据进行分析，最后制定和实施方案。如果该套方案的实施不能满足优化 的要求，则从新从网络普查开始循环优化的流程，gsm 网络优化流程图如下 10 网络普查 数据采集 数据分析 制定和实施优化方案 方案吧 图 2-2 gsm 网络优化流程图 2.2.1 网络普查 网络优化是一个系统工程。网络普查是进行网络优化的准备阶段，它主要 包括： （1） 资料调查 调查本次优化前的最新技术文件（如已有设计、测试结果，上一次优化技 术总报告，用户申告等） ，包括全网 msc、hlr、bsc、bts 的容量和所在的物理 位置，网络结构，中继器电路数量及质量，同步方式和信令方式，当前网上本 地用户、漫游用户数及密度分布，用户投诉的热点地区等内容。 （2） 系统检查 利用操作维护中心（omc）检查网管上显示的告警点；检查 bts 和 bsc 数据 库，核实频点分配、lac 划分、载频数量、临近小区关系，切换条件等；检查 交换机数据库，核实有关 hlr、vlr 无线网络参数。有时在网络普查后，就可以 发现明显不合理、需要优化的方面，就可以制定和实施优化。 2.2.2 数据采集 网路优化是在充分了解网路运行状态的前提下进行的。因此，数据采集是 一个非常重要的环节。 (1) omc 话务统计数据采集 omc 话务统计数据是了解网络性能指标的一个重要途径，它反映了无线网 络的实际运行状态。统计数据应包括：忙时tch 的业务量；忙时每线业务量； 忙时每sdcch 的业务量； 忙时小区切换请求次数：忙时位置登记请求和成功次 数；忙时信令信道拥塞情况；在采集上述统计数据和bss 参数搜集并详细分析 的基础上，对某些特定信息在a 接口上的提取；忙时掉话次数；忙时成功呼叫 接通率；其它方面系统的工作失常现象；需要的其它统计资料。 (2) 用户投诉数据收集 通过来自部门或其它方面的用户投诉或向用户调查，及时了解到网络中有 关服务质量方面的问题。网络优化人员可以依此有针对性地进行网络优化工作， 11 有利于运行网络经常性地保持最佳运行状态。 (3) 路测数据采集 应根据话务统计分析的结果和用户投诉情况进行路测。借助测试仪表、测 试手机及测试车等工具结合地理信息图和网络资源配置对无线接口（um）部分 进行测试采集。 (4) 测量统计收集 操作维护中心和网管oss 可以进行各种话务统计和测量，对网络优化非常 有用： (5)其他资料收集 天馈线资料的收集，如所使用的天馈线类型、馈线衰耗、驻波比、天线增 益、天线高度、天线方向角，天线俯仰角等等。 2.2.3 数据分析 分析是验证与评估网络规划与优化方案的重要手段。全方位的分析手段， 有利用全面掌握网络状况。 数据分析主要包括：交换机统计数据分析、无线路测数据分析、信令分析、 干扰数据分析和基站测试结果分析。以下简单介绍交换机统计数据的分析. 统计数据分析包括：对掉话率的分析，相邻小区间的关系是否完整，信令 流量的设置准确度，误码率情况，话务流量是否溢出，高话务量基站是否出现 阻塞掉话，接通率和拥塞等等。话务数据分析还应该注意话务量发展的前期预 测，如某个区域话务量的增长情况。 通过分析 omc 采集的数据，不仅能获得各基站小区的参数配置和网络各项 质量指标， 还可以找出网络大致存在的问题，在进行有计划的路测后，就可以 得出各种问题的相应解决方法。此外，对比网络优化前后的话务统计数据可以 验证网络优化调整的正确性。利用测试仪表进行干扰和场强的测试，利用测试 手段进行呼叫测试。利用测试分析软件分析数据，可以得到场强覆盖、同频和 邻频干扰以及切换等情况。 12 第三章 无线网络勘察及环境分析 3.1 概述 无线网络勘察是对实际的无线无线传播环境进行实地勘测和观察，并进行 相应数据采集、记录和确认工作。 无线网络勘察主要目的是为了获的无线传播环境情况、天线安装环境情况、 以及其它攻占系统情况，以提供给网络规划工程师相信信息。 3.2.无线网络勘察 3.2.1 站点勘察前的准备工作 （1） 收集相关资料 工程文件 背景资料 现有网络情况 当地地图等 最新的网络规划基站勘测表 相关人员信息 （2） 准备勘查工具、确保工具工作正常 便携机（必备） gps 卫星接收机（必备） 指南针（必备） 卷尺（必备） 数码相机（必备） 望远镜（推荐） 3.2.2 站点勘察内容 13 （1） 网络规划信息 整体信息：名称、编号、经纬度、gps 精度、是否共站（c 网和 w 网） 、现 有站型、是否有塔/高度（楼顶是否有塔/塔高是多少） 、本站相对周围高度、周 围有无严重遮挡； 分扇区的情况：天线型号、天线挂高、参考方位角、机械下倾角、分集方 式/距离、与其它运营商隔离； (2)周围环境描述： 分方向给出，包括地貌、干扰情况、重点覆盖区分布情况； 地貌项，根据周围的地貌，对应定义中的说明，选择相应的数字； 干扰情况主要是对应周围可能存在的干扰，提供干扰信息； 终点覆盖区项指站点周围是否存在需要重点覆盖的区域，如有，根据类 型选择相应的数字。 (3)楼顶草图 以工程要求为基础，需要满足网规对天面草图的要求 (4)数码相机照片 每个基站照 9 张，八个方向和天面各一张 每个扇区照一张 3.2.3 可提供站点勘察过程 考察周围环境，得出周围高度、本站相对周围高度、周围环境、干扰信 息和重点覆盖区等内容； 用数码相机拍照； 根据天面现有天线位置，考虑天线设置要求、隔离要求等因素，确定天 线位置； 根据天面草图绘制规范画出天面草图。 找到准备加站的位置，根据合适站点的要求，在附近位置选择 23 个比 较合适的站点； 用 gps 定位，用测距议量出楼面高度，用指南针得出建筑物和磁北的相 对方向； 根据周围环境判断规划的朝向和站点挂高能够实现； 考察周围环境，得出周围环境高度、本站相对周围高度、周围环境、干 扰信息和重点覆盖区等内容； 用数码相机拍照； 根据天面现有天线位置，考虑天线设置要求、隔离要求等因素，确定天 线位置； 根据天面草图绘制规范画出天面草图。 14 3.3 环境分析 3.3.1 站点分类 （1）可提供站点：得到现有网络站点信息，主要是了解天馈参数，以及绘 制工程草图。 （2）规划站点：根据日勘察表提供的站点信息，到实际环境中找到对应站 点，同时对站点进行勘察，验证天馈参数是否可行，绘制工程草图 3.3.2 站点选择规范 首先要尽量满足无线通信理论中，蜂窝网孔规定的理想位置其偏差应该尽 量在基站覆盖半径四分之一左右变化，便于以后小区分裂和网络发展。 这是网络规划的一个基本原则，目的在于确定网络的总体框架。 3.3.3 基站选择的方法 （1）按覆盖和容量要求筛选：重点覆盖区必须选站点；中心城区主要干道 必须选站点；在“重点”站点选择之后，完成“次要”覆盖区大面积连续覆盖。 （2）按照基站周围环境筛选：基站的位置要足够高；基站的位置不能过高； 相邻两个站点的高度差不能过大。 （3）按照基站无线环境筛选：避免大功率无线电台、雷达站、卫星地面站 等强干扰源附近选站；与异系统共站址，通常要采取隔离；避免在涉及国家安 全部门附近选站。 （4）按照基站现有资源筛选：我们要充分参考以后的移动网络，并将其作 为无线网络规划的参考模型；要充分参考现有移动网络信息，充分利用传输、 电源等配套的资源；在基站选址时，选择交通方便的区域，为工程实施和日后 维护提供便利。 3.3.4 站点选择的策略 基站的疏密布置应对应于话务密度分布； 避免在高山上设站； 避免在树林中设站。如要设站，应保持天线高于树顶； 选择机房改造费低、租金少的楼房作为站址； 15 在不影响基站布局的前提下，应尽量选择现有电信枢纽楼、邮电局 或者微波站作为站址，并利用其机房、电源及铁塔等设施 在所选站址确定采用微波传输时，同时考虑其他传输方式的可行性、 成本和传输性能 尽量不要采用农电直接供电，否则可能会因为电压不稳定而导致影 响基站的正常工作 市区两个系统的基站尽量共址或靠近选址 第四章 网络建设需求分析 4.1 需求分析概述 需求分析就是通过与客户的沟通和交流，确定并确认客户对网络建设和网 络性能方面的要求，从客户处收集足够多的对网络规划起指导意义的信息。 需求分析是规划工作的基础概括起来主要包括一下几个方面的工作 （1） 了解规划区域地形地貌信息和人口分布情况； （2） 了解客户的建网目标，主要包括覆盖、容量需求以及无线设计参数 要求； （3） 当前项目准备所用频段范围信息，以及该频段当前占用情况；条件 许可的话，应该了解该频段是否被传呼或者专网等无线网络占用，如银行、公 安、机场、火车站、有线电视、电力的专网等； （4） 实地了解无线传播环境，确定是否需要传播模拟测试。 需求分析阶段具体工作要弄清楚以下内容：区域划分、用户预测、话务分 布、无线环境、客户建网策略、网络指标要求。 4.2 区域划分 无线网络规划中的区域分类指按一定的规则对有效覆盖区进行有效划分和 归类，不同区域类型的采用不同的设计原则和服务等级，以达到通信质量和建 设成本的平衡，获得最优的资源配置。 区域划分应综合考虑无线传播环境和业务分布等因素。 4.2.1 按无线传播环境分类 按照无线传播环境因素，一般可划分为密集城区、一般城区、郊区和农村 16 4 种不同的类型。规划区域按照无线传播环境进行分类，包括规划区域地形欺 负、地貌信息、稀疏程度、密集区分布等信息；对于郊区和农村，还需要给出 山地河流分布、公路铁路分布、厂矿分布、村镇分布等信息；这些信息对于无 线传播模型的选取及覆盖规划有重要意义。 4.2.2 按业务分类 根据不同的用户消费能力，可以将用户分为高端、中端、低端 3 类。这三 类用户群表现出来的消费行为是各不相同的。其中，高端用户定位为一些高收 入者和企业及经理,可以开展高速率接入业务，主要是为信息查询以及移动金融 业务；中端用户，定位为一般企业用户和一些高收入者，主要开战信息查询以 及移动娱乐和移动金融业务；低端用户定位为中等收入的群体以及在校学生， 数据业务主要以短信业务为主，同时开展一些移动游戏业务。 4.2.3 综合无线传播环境和业务分布进行分类 在磨一特定的无线传播环境（密集城区、一般城区、郊区和农村）中，不 同类别的用户群体分布的地理化需要结合二者的结果，给出区域范围和大致面 积描绘，并尽可能的在 mapinfo 或者行政地图上做出标记。 4.3 用户预测 对于用户的预测，可以采用一下的方法：趋势外推法、回归预测法、普及 率法 4.4 话务分析 现有无线网络话务分布可以为容量规划提供参考，现有网络站点分布可以 为网络拓扑结构设计提供参考。 有必要提供数据业务较多站点的信息。如果没有无线网络的相关信息，需 要提供固定网络接入点分布情况和放号信息。 4.5 无线环境 需求分析阶段应该收集当前项目准备使用频段信息，以及该频段当前占用 17 情况，需要通过客户或者其他途径了解。 如果无法从客户处了解到相关信息且客户要求清频，或有网络规划合同且 包含清频测试的内容，则需要通过实地测试得到本项目频段是否被占用的信息。 4.6 客户的网络建设策略 客户网络建设整体的思路对规划影响也比较大，需要了解现有网络、本期 网络、下一期网络的容量和覆盖需求，现有网络存在的问题，以及各期网络建 设的时间等信息，整个网络的建设应该作为一个整体考虑。 根据得到的这些信息，可以确定大致的建网原则。不如本期网络和下一期 网络时间间隔相差不大，可以将两期网络一起规划：又如现有网络存在问题， 则在本期网络建设的原则是首先要解决这些问题。 18 第五章 无线网络的详细规划 5.1 网络规划概述 根据话务模型、估计的用户数、频率资源、可能的站址、无线可通率、基 站或手机设备性能指标、各种损耗、覆盖干扰要求等条件出发，先由规划人员 初步选定规划期内需设的基站数、站址及相应的小区参数，然后对其进行验证 和分析，根据分析结果决定是否需要进行修改和如何修改。经过多次反复，最 后得到一个优化的方案。该方案应该是以最小的投资、较高的频率利用率达到 系统容量和服务质量的要求。 规划效果通过场强分析、覆盖分析、同邻频干扰分析、话务分析等手段验 证，网络规划过程是一个不断修改、试算的过程。 无线网络规划工作由于技术性强，涉及的因素复杂且众多，所以它需要专 业的网络规划软件来完成。规划工程师利用网络规划软件对网络进行系统的分 析、预测及优化，从而初步得出最优的站点分布、基站高度、站型配置、频率 规划和其它网络参数，如下图是网络规划流程的图示表示方法： - 19 图 5-1 为了使所设计的网络尽可能达到运营商的要求，适应当地通信环境及用户 发展需求，网络设计前的调研工作是极其重要的。调研工作要求做到尽可能的 详细，充分了解运营商的需求，了解当地通信业务发展情况以及地形、地物、 地貌和经济发展等信息。调研工作包括以下几个部分： （1）、了解运营商对将要建设的网络的无线覆盖、服务质量和系统容量等 要求； （2）、了解服务区内地形、地物和地貌特征，调查经济发展水平、人均收 入和消费习惯；（ 3）、调查服务区内话务需求分布情况； 4）、了解服务区内运营商现有网络设备性能及运营情况； 5）、了解运营商通信业务发展计划，可用频率资源，并对规划期内的用 户发展做出合理预测； 6）、收集规划区的街道图、地形高度图以及电子地图。 5.2站点选择与勘测 首先是对规划区域的前期勘测，包括对地形、地貌、建筑物分布、交通和 商业发展情况、居民的生活水平以及他们的生活习惯等各方面情况进行综合分 析，从而预测目前及未来当地潜在的用户群数目。根据营运商的服务等级，从 而确定整个区域内主要部分的话务量分布和布站策略、站型的配置、站点数目、 投资规模等，充分考虑到当地高层建筑物及塔的分布， 基本确定站点分布和数 目。对于站点位置的选择及覆盖半径，必须考虑到话务需求量、传播环境、上 下行信号平衡等对基站覆盖半径的限制以及建站的综合成本等诸多因素。 20 基站的勘察、选址工作由运营商与网络规划工程师共同完成，网络规划工 程师提出选址建议，由运营商与业主协商房屋或地皮租用事宜，委托设计院进 行工程可行性勘察，并完成机房、铁塔设计。网络规划工程师通过勘察、选址 工作，了解每个站点周围电波传播环境和用户密度分布情况，并得到站点的具 体经纬度。 5.3容量规划 网络和市场部门经过市场调查和研究，较准确预测了未来的客户发展规模 和不同地域客户发展的分布情况以及客户对新业务的需求情况，为网络规划、 调整扩容的顺序和进度提供了可靠的数据，提供了信息支持。加强市场调查、 分析研究，准确预测客户需求、市场潜力和发展方向，确保网络容量适度超前。 根据对规划区内的调研工作，综合所收集到的信息，结合运营商的具体要 求，在对规划区内用户发展的正确预测基础上，根据营运商确定的服务等级， 从而确定整个区域内重要部分的话务分布和布站策略、站点数目和投资规模等， 充分考虑当地高层建筑及塔的分布，基本确定站点分布及数目。对于站点的位 置及覆盖半径，必须考虑到话务需求量、传播环境、上下行信号平衡等对基站 覆盖半径的限制，建站的综合成本等诸方面的因素，对网络容量进行初步规划。 容量规划包括以下内容： (1)、满足规划区内话务需求所需的基站数； (2)、每个基站的站型及配置； (3)、每个扇区提供的业务信道数、话务量及用户数； (4)、每个基站提供的业务信道数、话务量及用户数； (5)、整个网络提供的业务信道数，话务量及用户数。 此步骤的规划是初步规划，通过无线覆盖规划和分析，可能要增加或减少 一些基站，是一个反复、逐步完善的过程，最终确定基站数目和站点位置。 我国蜂窝移动业务的话务分布特点是：话务量主要集中在大中城市，在城 市的市中心又形成一个较为集中的话务密集区，在这样的区域内，一般还存在 局部的更高的话务热点，而郊县的话务量较低。建网时如果不考虑这些因素， 均匀布点，不仅会造成低话务密度区设备资源的浪费，还会导致高话务密度区 容量的不足，影响网络的投资效益和服务质量。要解决这个问题，必须进行话 务密度分布预测。并且根据预测结果进行布站和信道配置。 21 5.4 覆盖预测 场强覆盖预测是整个网络规划工作的基础，其准确性直接影响网络的规划 结果，并最终影响网络建成后的运行质量。在实际工程中，由于电波传播的复 杂性，得到准确的预测结果是不可能的，因此一般都是采用传播模型进行有误 差的场强预测。 传播模型实际上是一组公式（根据大量实际测试、分析得到），为了适用 有别于测试环境的环境，附加了各种各样的校正因子。传播模型有许多种，一 般来说可分为基于实测数据的统计模型和基于数值计算的数值模型两大类，这 在上一章已经有所讲述。 电波传播性能的测试，它是网络规划过程中一个不容忽视的重要方面。它 将被用于电波传播模型的校正，从而预测站点覆盖半径。对站点覆盖半径的预 测是否准确，将直接影响到网络建设的质量与成本，所以，国外的gsm 营运商 对网络传播性能测试都很重视。 无线覆盖规划最终目标是在满足网络容量及服务质量的的前提下，以最少 的造价对指定的服务区提供所要求的无线覆盖。无线覆盖规划工作有以下两个 部分： (1)、初步确定工程参数如基站发射功率、天线选型（增益、方向图等）、 天线高度、馈线损耗等。进行上下行信号功率平衡分析、计算。通过功率平衡 计算得出最大允许路径损耗， 初步估算出规划区内在典型传播环境中，不同高 度基站的覆盖半径。 (2)、将数字化地图、基站名称、站点位置以及工程参数，运用网络规划 软件进行覆盖预测分析，并反复调整有关工程参数、站点位置，必要时要增加 或减少一些基站，直至达到运营商提出的无线覆盖要求为止。 为了更准确地了解规划区内电波传播特性，规划工程师在规划服务区内选 择几类具有代表性的地形、地物、地貌特征的区域进行指定频段的电波传播测 试。并整理测试数据，输入网络规划软件进行传播模型的校正，供下一步规划 计算中使用。 覆盖预测分两条线： (1)、从服务质量指标出发，考虑通信概率、接收机灵敏度、恶化量储备、 覆盖类型的附 加损耗后，计算出接收机最低可用信号电平； (2)、从场强预测出发，计算规划区域内各点相对于各小区的信号电平的 中值； 22 (3)、最后得到满足指定服务质量的覆盖区的范围以及信号电平分布、各小 区的覆盖区域。 5.5 小区规划 小区规划受多种因素影响，但最根本的是要解决地理位置上各基站区空间 无线信道在各小区上的最大分配和由此产生的系统内和系统间的干扰之间的矛 盾；以及一定的无线覆盖区内的信道数和最大限度的放装用户数之间的矛盾。 即在保证系统最大限度提供服务的同时，仍能满足规定的干扰容限及通话质量 的要求。 合理地设置基站子系统的无线资源参数，保证整个网络的运行质量。从无 线资源参数所实现的功能来分，需要设置的参数有如下几类： 网络识别参数 系统控制参数 小区选择参数 网络功能参数 无线资源参数通过操作维护台子系统的配置。网络规划工程师根据运营商 的具体情况和要求，并结合一般开局的经验来设置，其中有些参数要在网络优 化阶段根据网络运行情况作适当调整。 5.6 频率规划 在gsm 移动通信系统中，为了保证信号覆盖、减少系统干扰（同频干扰、 邻频干扰）， 必须对系统进行频率设计。频率规划决定了系统的最大用户容量， 也是减少系统干扰的主要手段。网络规划工程师运用规划软件进行频率规划， 并通过同频、邻频干扰预测分析，反复调整相关工程参数和频点，直至达到所 要求的同、邻频干扰指标。 频率复用技术： 公用移动电话业务在 40 年代就有，但发展很慢，原因频率受限。蜂窝移 动原理早在 40 年代出现，真正应用在 70 年代末 80 年代初。gsm 系统通过频 率的重复使用，提高了频率利用率，使得今天移动通信飞速发展。传统系统天 线尽量高，功率尽量大，一个基站的覆盖面尽量大，传统移动系统使用同频的 系统必须离的足够远，使干扰信号的电平低于接收机的接收门限。但蜂窝移动 系统属于干扰限制型，也就是允许有干扰，但需要控制在质量允许的范围之内， 23 即便干扰信号很大，但只要有用信号高于干扰信号电平一定 db 值，用户就可 接受。干扰保护比取决于无线电技术。蜂窝移动系统能有效使用频率，但同时 带来同频邻频干扰问题，必须要能有效控制干扰。 图5-2 蜂窝小区中的频率复用 从图中可以看到：第一圈干扰源有6 个，第二圈有12 个。 蜂窝移动通信为干扰受限系统，与传统的噪声受限和传播受限系统不同， 无线区覆盖范围最终取决于同频干扰的限制，所以小区规划的一个主要任务就 是控制系统的载干比。 gsm 系统能在所需覆盖的区域中可重复使用频率，使可用频率增加。复用 的次数越多，频率利用率越高。 gsm 系统就是利用这一概念，将所需覆盖的地区分成若干小的基站覆盖区， 蜂窝由此得名。将可用的频率分成若干组，每个小区使用一组频率，隔开一定 距离使用相同频率，若一个城市只有10mhz 频率，分组后这10mhz 频率所服务 的用户要减少，因为中继效率低了，但若能在此城市复用5 次，实际上相当于 有50mhz 频率，这就是能有效利用频率的根本原理。 频率复用就是指在数字 gsm 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。 24 第六章 网络仿真 6.1 网络仿真目的 所谓网络仿真就是利用网络仿真软件做网络建设前的规划工作以及网络建 设成后的优化工作。前者是对规模结果的验证，通过仿真来验证估算的基站数 量和基站密度能否满足规划区对系统的覆盖和容量要求，以及混合业务可以达 到的服务质量，大体上给出基站的布局和基站预选站址的大致区域和位置，为 勘察工作提供指导方向；后者是指针对网络建设成运行后存在的各种问题，通 过钢针寻求合适的途径以优化、完善网络性能。 一般说来，网络仿真的最终目的是通过仿真运算实现对于 一个实际网络建 设方案的检验，并且对网络结构和设备重要参数的取值进行优化调整。规划仿 真是网络规划流程的重要组成部分，可为实际组网提供往仿真上的依据。通过 仿真，可以预先了解建成后网络的大致情况，如导频覆盖、最好小区、系统负 载、切换区域等，对实际组网有重要的指导和借鉴作用。 25 6.2 仿真的前期工作 网络规划的意义首先在于对运营商网络建设的 工程指导作用。作为必要的 输入条件，通常需要获取被规划区域的地理环境、地物地貌、人文经济水平等 信息，其中以无线传播模型、业务分布及增长特性、业务模型及话务模型的建 立尤为关键。这些输入参数越精确对提高规划结果的可信度越有利。当然，实 际情况是规划阶段往往无法获取所有参数的准确信息，只能通过工程经验建立 和合理的假设，进而给出用户预规划所必须的系列参数。 网路仿真的前提工作包括：确定覆盖、容量、质量需求；规划区域界定； 用户数目估计；业务类型与话务模型确定；话务模型分析；业务强度计算；现 网点搜集；框架站点勘测；传播模型测试与校正；链路计算；容量估算。 6.3 仿真电子地图知识 导入仿真软件并参与实际运算的电子地图格式为plangt eet。仿真过程中 使用的主要电子地图精度有5m、20m、50m三种，一般分别应用在城市密集地区、 普通城区、郊外及农村。其中，5m精度地图含楼宇信息，在规划密集城区时显 得十分有帮助。 plangt eet格式电子地图一般至少包含以下类型数据： 数字地面覆盖模型数据（dom数据），对应clutter目录，里面包含 index、data、menu、*.*数据文件活user目录； 数字地面高度模型数据（dtm数据），对应为heights目录，里面包 含index、projection、demo.b数据文件。 建筑群分布空间模型（bdm数据），对应buildings目录，里面包含 index、projection、*.*数据文件 通常，在网路仿真中得到应用的数据分别对应文件夹heights和clutter。 而这两个文件中需要特别注意到的是index文件、projection文件、menu文件。 6.4 网络仿真基本流程 网络仿真工具很多，但基本的仿真流程大致相当。在仿真操作中，通常首 先在在电子地图上用不同的多边形划分不同类型的规划区域，如密集城区、一 般城区、郊区、农村，然后根据输入参数计算规划区域各种业务的话务量，并 将相应数量的终端按照一定的权重撒如规划区的各种地物之上。继而可以导入 26 运营商提供的可