[信息与通信]GSM优化培训.ppt

GSM网络优化,黄志涛,2,主要内容,GSM 网络结构 参数和调整 小区重选和呼叫处理信令 Motorola BSS系统介绍和统计 网络优化方法和步骤(广州频率规划),3,概述(频率复用,GSM规范) BSS(BTS&BSC)/MSC/VLR/HLR 功能 频率分配 2M 传输结构 逻辑信道类型 GPRS 升级,I. GSM 网络结构,GSM Optimization,4,频率复用,最早由朗讯的贝尔实验室发明模拟网第一次使用频率复用,Overview,GSM Network Structure,大区制 一个基站覆盖整个城市 通信质量差 频率利用率低 系统容量小,5,频率复用,Overview,GSM Network Structure,C/A = 9dB Carrier/Adjacent,Why?,6,调制技术和信道间隔,GSM Network Structure,在GSM中每个载波被分配200KHz的带宽。实际上发射的GSM载波带宽远远高于200KHz。所以信号会交叠进临近的频道。,7,频率复用,Overview,GSM Network Structure,Divided Cell,8,GSM 规范,Overview,GSM Network Structure,History:,9,GSM 规范,Overview,GSM Network Structure,History:,10,GSM 规范,Overview,GSM Network Structure,Technology Specification:,GSM 规范,Overview,GSM Network Structure,Technology Specification:,12,系统架构,Network Element,GSM Network Structure,MS,MS,BSC,BSC,MSC,MSC,OMC,HLR,VLR,AUC,EIR,PDN,PSTN,ISDN,Um接口,A接口,BTS,BTS,简化的结构,13,Network Element,GSM Network Structure,子系统连接结构,系统架构,14,BSS子系统架构,Network Element,GSM Network Structure,基站控制器 BSC (Base Station Controller) 基站收发信机 BTS (Base Transceiver Station) 无线操作维护中心 OMC-R 码变换器 TC (TransCoder),OMC-R,TC,BSC,BTS,BTS,MS,MS,UM接口,Abis接口,A接口,15,BTS,Network Element,GSM Network Structure,实现实现跳频功能 实现信道加密、解密功能 实现信道编译码、交织与解交织功能 实现调制与解调功能 实现各种接口,16,BSC,Network Element,GSM Network Structure,实现部分网络层的功能 实现无线资源管理（RR） 实现BSS管理应用部分的功能 实现切换功能等 实现各种接口层信令,17,BSS 子系统容量,Network Element,GSM Network Structure,BSC 最大容量 站 : 100 ; 小区: 250 ; 载波 : 384 ;,18,OMC-R,OMC: Operation Maintenance Center 操作维护中心（Sun工作站） -R: Radio (无线部分） -S: Switch(交换部分） 监控系统设备 统计 远程更改设备配置参数 在无线优化中非常重要,Network Element,GSM Network Structure,19,MSC,MSC: Mobile services Switching Center 为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能并提供与其他PLMN和PSTN的接口 与普通PSTN交换机相比，MSC至少附加下列二个功能： 移动用户的位置登记过程 切换过程 PSTN: Public Service Telecommunication Network (公共业务电信网),Network Element,GSM Network Structure,20,HLR,Network Element,GSM Network Structure,HLR: Home Location Register(归属位置寄存器) 用于储存归属移动用户信息，包括： 国际移动用户身份（IMSI） 移动台ISDN号码（MSISDN） 用于呼叫接续和计费的位置信息，如MS漫游号、VLR地址和MSC地址等等 业务能力信息 业务限制信息 语音群业务信息 补充业务能力信息，等等,21,VLR,Network Element,GSM Network Structure,VLR: Visited Location Register(拜访位置寄存器) 用于储存其管辖区内的移动用户信息，包括： 国际移动用户身份（IMSI） 移动台ISDN号码（MSISDN） MS漫游号 临时移动用户身份（TMSI） 用户位置区等,22,VLR 功能,LA1,LA2,LA3,LA4,LA5,LA6,MSC,VLR,cell1,cell2,cell3,cell4,cell5,cell6,cell7,cell8,cell9,cell11,cell12,Network Element,GSM Network Structure,LA:Location Area,23,AUC : 鉴权,SIM,VLR,HLR,SRES Kc RAND,SRES,=?,Kc,SRES Kc RAND,AUC:Store the Ki (same to SIM Ki ),Network Element,GSM Network Structure,24,AUC :加密,SIM,VLR,SRES Kc RAND,SRES,Kc,BTS,Speech,Data,Speech,Data,A5,MS,A5,Um,Network Element,GSM Network Structure,25,EIR,EIR:Equipment Identity Register (移动台设备识别寄存器) IMEI:International Mobile Equipment Identity 拒绝非法设备接入网络 由ETSI分配,Network Element,GSM Network Structure,26,GSM 频率,Frequency Assignment,GSM Network Structure,GSM900主频段（PGSM）： 上行：Ful8900.2N（MHz）（1 To 124） 下行：FdlFul 45（MHz） GSM1800频段： 上行：Ful1710.20.2（N512）（512 To 885） 下行： FdlFul 95（MHz） 900M:ARFCN 95 for Isolation,27,FDMA+TDMA,Transport,GSM Network Structure,8 时隙: (Each ARFCN),13kb/s,每载波被分为8个时隙 每个时隙就是一个物理信道,28,E1 链路,传输媒质：微波、光纤 32 时隙 每时隙传输 64kb/s 容量:3264kb/s =2.048Mb/s 时隙 0 同步 时隙 16 走信令,Transport,GSM Network Structure,29,TC & 信道带宽,TC:TransCoder (变码器) PSTN交换中都以64kb/s为一个信道进行处理,Transport,GSM Network Structure,After TC, Channel is Transported(Switch) by 64kb/s,30,2M 结构,Transport,GSM Network Structure,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,同步信息,空闲时隙,空闲时隙,信令时隙,OM信道,空闲时隙,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5 TS15,TS16,TS30,TS31,TS1729,载频1,载频2,Each Voice Channel is Transported by 16kb/s,31,空中接口信道,Air Interface,GSM Network Structure,物理信道 逻辑信道 业务信道 语音信道 数据信道 随路控制信道 控制信道 广播控制信道 公共控制信道 专用控制信道,32,Air Interface,GSM Network Structure,话音/数据信道,33,Air Interface,GSM Network Structure,控制信道,34,BCCH广播系统消息,位置区识别号（LAI） 移动台需监视的邻小区列表 本小区使用的频率列表 小区识别号 功率控制指示 DTX允许指示 接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止） CBCH描述,Air Interface,GSM Network Structure,35,GPRS 升级,GPRS:General Packet Radio Service 通用分组无线业务,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,36,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,分组的统计复用,37,四种编码方案,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,编码方式级别越高，速率越高，前向纠错能力越弱 CS-4的码率将近1:1，几乎没有冗余信息，也就没有纠错能力,38,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,GPRS可以叠加在现有的GSM网上，GSM的无线资源可以在话音和GPRS数据之间共享 叠加部署所需的工作 对BSS进行软件（和硬件）升级，增加PCU功能；或独立设置PCU 构建GPRS全IP骨干网 对GSM网相关实体进行升级 将GPRS与外部数据网互联,GPRS的部署,39,叠加部署举例,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,BTS,BSC,GPRS 主干 IP网络,MSC/ VLR,HLR,PCU,SGSN,GGSN,防火墙,40,网络祥图,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,41,GPRS与IP网的互通,因特网,IP: 25,TCP/IP,,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,42,GPRS的优点,分组交换方式，统计复用信道 提供比CSD高得多得数据率 一次连接永远在线 灵活的记费方式(信息量、次数、时间) 充分利用GSM的覆盖面 叠加部署，对GSM网的影响小 投资可为3G打基础 将IP延伸到移动用户的手中,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,43,影响GPRS发展的因素,有限的小区容量 GPRS与GSM共用无线资源，会互相影响 实际使用中速率比理论值低得多 移动终端不支持占用太多信道 占用信道数与当前小区的信道使用情况相关 采用的是次优化调制技术 采用GMSK调制技术，速率较低 报文时延较长 转接次数多，基于无线信道的协议复杂 外网不能发起传输 GGSN与HLR的接口目前没实现，无法定位移动台 缺乏GPRS终端,GPRS Upgrade,GSM Network Structure,44,BTS 公共参数 (RLT,LAI,CellID,BSIC) 小区参数(DTX,T3212,EnHop) 五种切换决定类型,II.参数和调整,Parameter&Adjust,GSM Optimization,45,BTS 公共参数,小区全球识别码 ( CELLGLID ) 基站识别码 ( BSIC ) 链路超时 ( RDLNKTO ) BCCH频率表 ( BCCHFREQ ),BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,46,CGI小区全球识别码,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,CGI的格式为：MCCMNCLACCI。 MCC（Mobile Country Code）：三个十进制数组成，取值范围为十进制的000 999。 MNC（Mobile Network Code）：二个十进制数，取值范围为十进制的0099。,47,CGI小区全球识别码,LAC (Location Area Code):范围为065535。 CI（Cell Identity）：范围为065535。 MCC不可改变。460（China） MNC不可改变。00 (CMCC) 01(UNICOM) 位置区码的设置必须严格按照中国电信的有关规定执行，切忌在网络中（全国范围）出现两个或两个以上的位置区采用相同的位置区码。 CI取值应注意在同一个位置区不允许有两个或两个以上的小区使用相同的CI。,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,48,MSC/VLR与LA的关系,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,49,BSIC基站识别码,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,若在某个物理位置上，移动台能同时收到两个小区的BCCH载频，且它们的频道号相同，则移动台以BSIC来区分它们。 当移动台在连接模式下（通话过程中），它必须根据BCCH上有关邻区表的规定，对邻区BCCH载频的电平进行测量并报告给基站。同时在上行的测量报告中对每一个频率点，移动台必须给出它所测量到的该载频的BSIC。 基站可以依靠BSIC来区分这些小区，从而避免错误的切换，甚至切换失败。,50,BSIC基站识别码,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,图中小区A、B、C、D、E和F的BCCH载频具有相同的绝对频道号，其它小区则采用不同的频道号作为BCCH载频。一般要求小区A、B、C、D、E和F采用不同的BSIC。,51,BTS无线链路超时,GSM规范规定，基站中需有一计数器S，该计数器在通话开始时被赋予一个初值，即参数“无线链路超时”的值。若每次基站在应该收到SACCH的时刻无法译出一个正确的SACCH消息时，S减1。反之，基站每接收到一正确的SACCH消息时，S加2，但S不可以超过参数无线链路超时的值。当S计到0时，基站报告无线链路故障。,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,52,BTS无线链路超时,当移动台在通信过程中话音（或数据）质量恶化到不可接受，且无法通过射频功率控制或切换来改善时（即所谓的无线链路故障），基站或者启动呼叫重建，或者强行拆链。由于强行拆链实际上引入一次“掉话”的过程，因此必须保证只有在通信质量确实已无法接受（通常的用户已不得不挂机）时，基站才认为无线链路故障。,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,53,BCCH频率表( BCCHFREQ ),每个小区有两个BA List表，可以相同或不同。 BA(BCCH):在BCCH上通过系统信息消息类型2(System Information message type)发送，用于移动台的选择和重选。它包括PLMN在某个物理区域中使用的BCCH载波，最多64个频点，当BA(SACCH)中定义的BA(BCCH)中定义的频点的子集时，BA(BCCH)最多可定义64个邻小区。,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,54,BCCH频率表( BCCHFREQ ),BA(SACCH):在SACCH上通过系统信息类型5(system information message type 5)发送的BA，它向移动台指示，哪个BCCH载波用于切换监测，最多64个频点，最多32个邻小区。 当某个小区存在于另一个小区的BA(BCCH)，但不存在于BA(SACCH)时，这个小区将不参与切换判断，因而只支持服务区的呼叫，不接受到另一切换。,BTS Public Parameter,Parameter&Adjust,55,Cell Parameter,DTX (不连续发射) T3212 (周期位置更新定时器) EnHop (跳频状态) EC (紧急呼叫允许),Cell Parameter,Parameter&Adjust,56,DTX (不连续发射),不连续发射:指网络在与手机的通话过程中，话音间歇期间，网络不传送信号的过程。 好处：无线信道的干扰得到有效的降低，从而使网络的平均通话质量得到改善；同时，DTX的应用可以减少基站和移动台的处理器负载和功耗。因此在可能的情况下，建议在网上采用下行DTX。 DTX: True和False,Cell Parameter,Parameter&Adjust,57,位置更新:当MS改变所处位置区LA时通知网络的过程。 GSM系统中发生位置更新的原因主要有两类，一种是移动台发现其所在的位置区发生变化（LAC不同）；另一种是网络规定移动台周期地进行位置更新。周期位置更新的频度是由网络控制的，周期长度由参数T3212确定。,Cell Parameter,Parameter&Adjust,T3212 (周期位置更新定时器),58,T3212以十进制数表示，取值范围0255，单位为6分钟（1/10小时），如T32121，表示0.1小时；T3212255，表示25小时30分。 周期位置更新是网络与移动用户保持紧密联系的一种重要手段，因此周期时间越短，网络的总体服务性能越好。但频繁的周期更新有两个负作用：,Cell Parameter,Parameter&Adjust,T3212 (周期位置更新定时器),59,一方面则使移动台的功耗增大，使系统中移动台的平均待机时间大大缩短。因此T3212的设置需权衡网络各方面的资源利用情况而定。 另一方面是网络的信令流量大大增加，对无线资源的利用率降低，在严重时会直接影响系统中各个实体的处理能力（包括MSC、BSC和BTS）。,T3212 (周期位置更新定时器),Cell Parameter,Parameter&Adjust,60,EnHop (跳频状态),Hopping: 跳频，在控制和通话过程中，一个基站和移动台同步改变通信频点，以减少外部频率干扰。 根据GSM规范，规定GSM无线设备应支持跳频功能。理论分析表明，跳频可以改善空间的频谱环境，提高全网的通信质量。 ON和OFF:在TCH和SDCCH信道是否使用跳频。,Cell Parameter,Parameter&Adjust,61,EC (紧急呼叫允许),一般情况下，GSM网络中任何移动台必须含有一合法有效的用户识别模块卡（SIM）才能获得网络的各种业务支持。但对没有SIM卡的移动台或有SIM卡但其接入等级（C0C9中的一种）被当前小区关闭（即根据当前小区的系统消息，它不可以启动接入程序）的移动台， 营 运 者 有 权 决 定 是 否 允 许 移 动 台 进 行 紧急呼叫 （Emergency Call，EC），如匪警等。,Cell Parameter,Parameter&Adjust,62,GSM规范中的紧急呼叫电话号码定义为112，与中国的电话号码分配不同，因此除非采取特殊处理，目前中国电信下属的GSM系统无法实现GSM规范规定的紧急呼叫功能。但考虑到国际漫游用户的习惯，可以在网络中将112接至录音电话，以告知用户各种特服号码。,EC (紧急呼叫允许),Cell Parameter,Parameter&Adjust,63,切换处理过程,Handover Cause,Parameter&Adjust,64,切换优先级,上行质量原因 ( 或干扰原因) 下行质量原因 (或干扰原因) 上行电平原因 下行电平原因 距离原因 PBGT 功率预算原因,Handover Cause,Parameter&Adjust,65,PBGT 是必要条件,在六种不同类型的切换算法中，PBGT(n)大于ho-margin-cell是一个基本触发条件，我们可以通过设置不同的ho-margin-cell来控制切换的难易程度，ho-margin-cell越小，呼叫越容易切换出去。我们可以通过设置该值，把忙区的话务转移到闲区。,Handover Cause,Parameter&Adjust,66,Example,在由rxqual触发的切换中，若满足相应的rxqual切换条件且PBGT (n)大于ho-margin-cell时，发出切换请求。ho-margin-cell越小，呼叫越容易切换出去。我们可通过设置该值，把忙区话务转移到闲区。 切换请求产生后，系统要经过两级算法检查。 满足此条件的邻近小区。 第二级算法公式：PBGT(n)-HO-MARGIN0,Handover Cause,Parameter&Adjust,67,PBGT Algorithm,Handover Cause,Parameter&Adjust,Five Type Algorithm relations:,68,C1selection c2reselection 呼叫处理过程 三层信令内容 Measurement report,III.小区重选和呼叫处理,Cell Selection &Call Procedure,GSM Optimization,69,MS Mode,Two Mode: Idle and Dedicate MS在空闲模式（Idle Mode）下执行的任务分成三个过程（PROCESS）： PLMN选择 小区选择和重选 位置更新 C1 decide Cell Selection C2 decide Cell Reselection,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,70,C1与C2值,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,C1算法： C1=A-MAX(B,0) 其中： A = RXLEV-ACCMIN B = CCHPWR-P RXLEV:手机接收电平（下行） ACCMIN:手机接入系统最小接收电平 CCHPWR:手机接入系统的最大发射功率 P:手机最大发射功率(手机功率级别）,71,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,C1与C2值,PHASE1手机：C1 PHASE2手机：C2 C2=C1+CRO-TO*H(PT-T) PT=/=31 C2=C1-CRO PT= =31 CRO:小区重选偏置 H:小区重选滞后 ( 不同LAC的Cell ) TO: 惩罚值 PT:惩罚时间 手机服务小区的选择按照C2值的大小进行排序,72,Call Procedure,过程术语 主叫呼出 被叫呼入 位置更新 内部切换(Intra-BSS Handover) 外部切换(Inter-BSS Handover),Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,73,过程术语,信道请求(Channel Request) 信道激活(Channel Activation) 信道激活证实(Channel Activation Ack) 立即指配命令(Immediate assign command) 立即指配(Immediate Assignment) 鉴权请求(Authentication request) 鉴权响应(Authentication response),Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,74,加密模式命令(Cipher mode command) 加密模式完成(Cipher mode complete) 建立(Setup) 指配命令(Assignment Command) 指配完成(Assignment Complete) 寻呼(Paging),过程术语,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,75,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS,MSC,主叫流程之一,76,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,主叫流程之二,MS,BSC,BTS,MSC,77,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS,MSC,主叫流程之三,78,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,被叫流程之一,MS,BSC,BTS,MSC,79,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,被叫流程之二,MS,BSC,BTS,MSC,80,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS,MSC,被叫流程之三,81,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS,MSC,位置更新流程之一,82,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS,MSC,位置更新流程之二,83,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,BSC,BTS1,BTS2,内部切换流程,84,Cell Selection &Call Procedure,Cell and Call Procedure,MS,MSC,BSS1,BSS2,外部切换流程,85,三层信令,测量报告(Dedicate Mode) Measurement results RXLEV_FULL_SERVING: -72 RXLEV_SUB_SERVING: -72 RXQUAL_FULL_SERVING: 0 RXQUAL_SUB_SERVING: 0 BA-USED: 0 DTX: Not used Measurement resultsMEAS-VALID: Valid,Layer 3 Signals,Cell and Call Procedure,86,测量报告,Number of neighbor cell measurements: 6 NCELL RXLEV-NCELL BCCH-freq-NCELL BSIC-NCELL 1 -74 17 42 2 -75 01 07 3 -77 11 11 4 -77 04 11 5 -79 08 54 6 -86 03 54,Layer 3 Signals,Cell and Call Procedure,87,V.Moto BSS 子系统和统计,BTS 各模块 Motorola OMC-R 介绍 小区统计, 载波统计 Intf_on_idle_mean Drop_rate Erlangs RTF statistics,Motorola BSS,GSM Optimization,88,Overview,89,BTS 模块,三种类型设备: In_cell,M_Cell2/6,Horizon 最流行: Horizon,BTS Module,Motorola BSS,90,BTS Module,Motorola BSS,在同一个机柜里面可以用900和1800收发信机 每机柜6载频 可垒置两个机柜（可达4/4/4） 最大可扩容至12/12/12 兼容GPRS（不需任何硬件更换） 100%前端插入机房环境要求低 体积：400 x 700 x 850 mm (D/W/H) 发射功率达到50W（1800）、60W（900） 灵敏度108.5 dBm（1800） 仅为MCell6 50%尺寸和重量 重量：每机柜120公斤（满配） 工作温度：-5C+45C 供电：AC 88264V，DC +27V/-48V 耗电：1.4kW,91,Module,BTS Module,Motorola BSS,RF模块,电源模块,主控模块,风扇,92,Motorola OMC-R 介绍,BSS System Radio Operation Maintenance Center. Configuration management, Event/alarm management, Fault management, Performance management,OMC-R,Motorola BSS,93,性能管理统计,OMC-R,Motorola BSS,94,OMC-R,Motorola BSS,Set Alarm Threshold,设置告警门限，当告警超过门限，OMC将显示相关信息，方便日常维护,95,OMC-R,Motorola BSS,自定义公式1,进入Custom Statistics Manipulation窗口 新建一个自定义公式文件,96,OMC-R,Motorola BSS,自定义公式2,3. 编辑需要的公式并保存文件。 4. PM统计项中出现新定义的统计项。,97,Main Statistics,Key statistics Channel usage. TCH channel usage. Call summary. RF loss summary.,Cell Statistics,Motorola BSS,主要统计项Carrier,Link Balance Verification Chan Req MS Fail Intf On Idle Mean RF Lossess Tch,98,Elangs (爱尔兰),话务量单位。 一爱尔兰的话务量表示一个呼叫持续一个小时。 举例：一个持续15分钟通话的话务量为0.25erlangs. 一个持续6分钟的通话和一个30分钟的通话总话务量为多少？,Cell Statistics,Motorola BSS,99,含义,Path_Balance = Loss_UpLink Loss_DownLink+110 RF Loss: TCH and SDCCH(Signal Control) Link_TimeOut TCH RF Loss; Handover RF Loss IOI = Intf_On_Idle_Mean,Cell Statistics,Motorola BSS,100,IOI = Intf_On_Idle_Mean,Cell Statistics,Motorola BSS,Signal level,Default bin ranges for INTF_ON_ILDE,101,移动公司网络评估指标,Cell Statistics,Motorola BSS,最坏小区比例：忙时话音信道拥塞率（不含切换）高于5%，或话音信道掉话率高于3%的小区，最坏小区的数量按照网络规模的不同分别计算。,102,移动公司网络评估指标,总公司考核来源 OMC统计指标（按照上页五个指标） DT测试（路测、定点拨打测试） 重大事故考核（大面积断站等）,Cell Statistics,Motorola BSS,优化启动原因 OMC统计指标（各种指标，自定义指标） DT测试（路测指标较差，分析原因） 用户投诉（三天内解决，重视）,103,IV.优化方法和步骤,优化方法 高掉话率分析 路测参数,Opti Method&steps,GS