（通信与信息系统专业论文）gsm网络小区覆盖分析系统的研究与实现.pdf

l u lipfliri l li i i ll ii ii r r lr i l l l p y 17 5 9 2 2 4 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：_ 二通垂埕出幺一 本人承担一切相关责任。 日期： 冱! 旦：至：! l 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学 位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允 许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文 在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：盔鱼蔓睦如 日期： 逝 里：互：! l 导师签名：匕象宅毒喜一一一一一 日期：亟江l 三f _ 一 摘要 目前中国已经成为世界上移动通信发展最快的国家，拥有世界上 最大的移动通信网( 包括g s m 和c d m a 网) 。对于g s m 网络，在经 历了前一阶段大规模的投资建设之后，运营商的工作重心已经从网络 建设转向了网络管理，而且管理的方式也从传统的“粗放型 向“精 细型转变。因此，网络优化工作在日常工作中极为重要。同时，3 g 网络正处于飞速发展的时期，而g s m 网络的优化工作对于3 g 网络 优化也极具参考价值。在移动网络中，每个小区都有自己的覆盖范围， 影响移动通信质量的重要因素之一就是小区覆盖出现问题，比如越区 覆盖、临界覆盖、欠覆盖等。因此，如何在移动通信网络中确定各个 小区的覆盖范围对于网络优化而言至关重要。 本文第四章提出了一种小区覆盖范围的分析方法，该方法基于大 量手机实测数据，结合小区电平、采样点数目以及小区间距离等多种 因素，得出小区覆盖范围示意图。图中可发现覆盖出现偏差的问题小 区。相比传统路测方法，具有成本低、实时性强、显示直观等优点。 第五章则部分实现了该方法，完成了基于手机实测数据的小区覆盖分 析系统。第二章及第三章分别介绍了本方法研究的基本理论和主要技 术及开发环境介绍。 关键词：g s m ；网络优化；小区覆盖；偏差；手机实测数据 t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a r i o no ft h e g s mc e l lc o v e r a g ea n a iy z a 0 ns y s t e m a b s t r a c t t h e s ed a y sc h i n ah a sb e c o m eo n eo ft h ec o u n t r i e st h a te n i o yt h e f a s t e s ts p e e do ft h ed e v e l o p m e n to ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ni nt h e w o r l d w r eh a dt h eb i g g e s tm o b i l en e t w o r ki nt h ew o r l d ，i n c l u d i n gg s m a n dc d m an e t w o r k f o rt h eg s mn e t w o r k a f t e rt h el a r g ei n v e s t m e n t a n dc o n s t r u c t i o nb e f o r e ，t h ef o c u so fw o r ko ft h et e l e c o mo p e r a t o r sh a s c h a n g e df r o mn e t w o r kc o n s t r u c t i o nt o n e t w o r km a n a g e m e n t i nt h e m e a n t i m e ，t h em a n a g e m e n ts t y l eh a st r a n s f o r m e df r o mt h ee x t e n s i v ew a y t ot h ef i n ew a y a sar e s u l t ，n e t w o r ko p t i m i z a t i o ni se x t r e m e l yi m p o r t a n t i nt h ed a i l yw o r k b e s i d e s ，t h e3 gn e t w o r ki si nar a p i dp e r i o do f d e v e l o p m e n t ，t h en e t w o r ko p t i m i z a t i o no ft h eg s mn e t w o r kh a sg r e a t r e f e r e n t i a lv a l u ef o rt h a to ft h e3 gn e t w o r k i nt h em o b i l en e t w o r k ，e v e r y c e l lh a si t so w nc o v e r a g ea r e a o n eo ft h ef a c t o r st h a ta f f e c tt h eq u a l i t yo f t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ni st h ep r o b l e mo ft h ec e l lc o v e r a g e ，f o r e x e m p l e ，c r o s s - b o u n d a r yc o v e r a g e ，c r i t i c a lc o v e r a g e ，p o o rc o v e r a g ee t c s oh o wt od e t e r m i nt h ec o v e r a g ea r e ao ft h ec e l l si nt h em o b i l en e t w o r k i sak e yp o i n ti nn e t w o r ko p t i m i z a t i o n i nt h ec h a p t e r4o ft h i sa r t i c l e an e wm e t h o dt oa n a l y z et h ec e l lc o v e r a g e a r e ah a sb e e np r o p o s e d b a s e do nl a r g ea m o u n t so fm e a s u r e dd a t a ，t h i s m e t h o dc o m b i n e ss e v e r a lf a c t o r sl i k et h ed o w n l i n kl e v e lo ft h ec e l l s t h e s a m p l ep o i n t sn u m b e ra n dt h ed i s t a n c eb e t w e e nt h ec e l l s t h r o u g ht h i s m e t h o d ，w ec a ng e tt h ec e l lc o v e r a g em a p i nt h i sm a p ，o n ec a ne a s i l y d i s c o v e rt h ec e l lw h i c hh a sc o v e r a g ep r o b l e m s c o m p a r i n gw i t ht h e t r a d i t i o n a lw a yt og e tt h ec e l lc o n v e r a g el i k ed r i v et e s t ，t h i sm e t h o dh a s s e v e r a la d v a n t a g e sl i k el o w e rc o s t ，i n t i m eu p d a t i n ga n di n t u i t i v ew a yo f r e s u l ts h o w i n g i nc h a p t e r5 ，u s i n gt h em e t h o dd e s c r i b e di nc h a p t e r4 ，a s y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e d i nc h a p t e r2a n dc h a p t e r3 ，s o m eb a s i c i i p r i n c i p l e s ，p r i m a r yt e c h n o l o g ya n dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n th a sb e e n i n t r o d u c e d k e yw o r d s ：g s m ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；c e l l c o v e r a g e ；d e v i a t i o n ； m e a s u r e dd a t ao fm o b i l ep h o n e 1 i i 目录 摘要1 】【绪论1 1 1 研究背景及意义1 1 2 研究现状分析1 1 3 本论文的主要内容及贡献。2 2 g s m 网络及优化的基本理论3 2 1g s m 网络的系统结构3 2 2g s m 网络优化6 2 3 小区覆盖技术1 1 2 3 1 小区覆盖的主要技术。1 1 2 3 2 小区覆盖常见问题1 2 3 主要技术和开发环境介绍1 5 3 1 n e t 框! ；巴1 5 3 2v i s u a ls t u d i o 1 6 3 3c 船言1 7 3 4s q ls e r v e r2 0 0 5 1 9 3 5g i s 简介1 9 3 5 1m a p l n f o 简介。2 0 3 5 2m a p x t r e m e 简介2 0 4 基于手机实测数据的小区覆盖范围分析。2 1 4 1 基本原理2 1 4 2 方法流程图。2 2 4 3 数据采集。2 3 4 4 电平分布分析2 4 4 5 采样点数目分析。2 5 4 6 基于g i s 平台的结果呈现2 6 4 7 方法特点2 7 5 基于手机实测数据的小区覆盖分析系统设计与实现2 9 5 1 基于手机实测数据的小区覆盖分析系统概述2 9 5 2 需求分析2 9 5 3 详细设计3 0 5 3 1 架构设计3 1 5 3 2 系统功能模块设计3 1 i v 5 4 数据库设计3 3 5 5 系统流程3 6 5 5 1 系统总体流程。3 6 5 5 2 小区覆盖分析流程3 7 5 5 3 个人信息管理流程3 7 5 5 4 用户权限管理流程。3 8 5 5 5 数据库管理。3 9 5 6 系统界面截图4 0 5 6 1 系统界面截图4 0 5 7 系统性能分析4 9 5 7 1 测试数据清单4 9 5 7 2 运行时间测试4 9 5 7 3 运行时间对比图。5 1 5 7 4 性能分析结论。5 2 6 结束语。5 4 参考文献5 5 致谢5 6 攻读硕士学位期间已发表学位论文。5 7 v 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 1 1 研究背景及意义 1 绪论 目前中国已经成为世界上移动通信市场发展最快的国家，移动通信已经成为 人们生活中必不可少的重要通信手段。经过多年的发展，2 g 网络技术包括g s m 网络和c d m a 网络技术都日趋成熟，而3 g 网络的建设在国内正在如火如荼的 开展。对于移动运营商来说，网络的质量是决定其发展的核心要素。网络优化已 经成为移动通信运营商当前及未来工作的重点。对于g s m 网络来说，目前运营 商关心的是如何在现有网络上，通过优化与完善来最大限度地提高网络质量、挖 掘现有潜力。而对于3 g 网络来说，从建网初期的网络规划到建网以后的网络调 整工作都是网络优化工作的一部分，对于2 g 网络优化工作的研究对于3 g 网络 优化工作将有借鉴意义。 移动通信网络是一个动态的网络，优化资源配置，合理地调整网络的参数， 使网络达到最佳的运行状态，是移动通信网络优化要追求的目标。在移动网络中， 每个小区都有自己的覆盖范围。覆盖分析是网络规划和优化的基础，小区覆盖范 围的确定起着极其重要的作用。影响移动通信质量的重要因素之一就是小区覆盖 出现问题，比如越区覆盖、孤岛效应、盲区等。这些问题会引起掉话率高、计费 错误、切换错误等问题，严重影响网络质量。因此，如何在移动通信网络中确定 各个小区的覆盖范围对于网络优化而言至关重要。 1 2 研究现状分析 在现有技术中，主要有两种确定小区覆盖范围的方式： 1 路测方式。即测量人员通过步行、驾车等方式在所需测量的小区和采样点 所在小区中沿一定的测量路径行进，并在行进过程中利用场强测试仪逐点测量该 测量路径上小区的场强值，以获得该小区的场强分布。由于受地面、地形以及成 本等因素的限制，不可能通过上述的路测方式得到所需测量区域中每一点的场强 数据，而只能得到该小区场强分布中的部分离散值。在路测过程中要花费大量的 人力、物力，也很难得到实时数据。 2 场强预测方式。即可利用已知区域的场强分布并通过场强预测算法来预测 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 难测区域的场强分布，经典算法如奥村模型等。在这些预测算法中，不但要求上 述算法中的传播模型符合当前网络的实际情况，而且在预测过程中还需要很多十 分详细的地理数据，如地形、地貌、建筑物位置等数据，还要包括具体的地形走 势信息、建筑物高度信息等参数，甚至还要包括各阻挡物的材质信息等参数；而 且，由于实际的地理环境每时每刻都在发生变化，导致上述地理数据也在随时发 生变化，所以使用上述的预测方式一般很难获得非常符合实际的预测结果。因此， 上述的预测方式需要对大量的实测数据进行分析、拟和、统计，所需要的数据量 大、计算量大、需要配套的地理数据、有效时段小。 1 3 本论文的主要内容及贡献 近年来，河南移动的g s m 网络发展速度很快，移动用户数量不断增加。 现有的网络迫切需要优化和调整。而在日常网络优化工作中小区覆盖情况的 确定是非常重要的一项工作。而传统的小区覆盖范围确定主要通过路测进 行，这需要消耗大量人力物力，而且实时性也不强，如何能够更快、更好、 更直观的确定小区覆盖范围，发现覆盖范围出现偏差的小区成为一个重要课 题。 本文所研究的项目正是在此背景下提出并实施的。本文提出了一种在移 动通信网络中确定小区覆盖范围的方法，能够利用手机实测数据，实时准确地确 定小区的覆盖范围，有助于运营商及时有效地发现小区的覆盖误差，从而更好地 进行网络维护和优化工作。文章的第四章详细介绍了这种基于手机实测数据的小 区覆盖范围分析方法。该方法相比于传统方法具有简明、实时性强、显示直观的 特点。 本项目所开发的系统主要包括经纬度核查，方位角核查和小区覆盖分析三个 功能。该系统开发的目的是为了在g s m 网络中实现地理信息( 经纬度、方位角) 、 小区覆盖范围的动态比较分析，满足运营商对于基础网络信息的管理和维护，在 可能产生问题之前，主动地提供分析结果和调整建议。本文的第五章描述了小区 覆盖分析及其他相关模块的设计和开发过程。 2 北京邮电大学硕士研究生论文 g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 2g s m 网络及优化的基本理论 2 1g s m 网络的系统结构 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) ，即全球移动通讯系统， 是一种起源于欧洲的移动通信技术标准。g s m 较之它以前的标准最大的不同是 他的信令和语音信道都是数字式的，它是第二代( 2 g ) 移动通信技术标准之一。 g s m 系统由几个分系统组成，各个分系统间有定义明确详细的标准化接口方案， 保证任何厂商提供的g s m 系统设备可以互联。同时，g s m 网络与各种公用通信 网之间也都详细定义了标准接口规范使其能与其他公用通信网互通。g s m 网络 除可开发基本话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与i s d n 相 关的各种业务。该系统采用f d m a 仰m a 及跳频的复用方式，频率复用率较高， 同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。g s m 标准当前 由3 g p p 组织负责制定和维护。我国于2 0 世纪9 0 年代初引进采用此项技术标准， 目前主要的两大g s m 系统为g s m9 0 0 及g s m l 8 0 0 ，是我国最成熟和市场占 有量最大的一种数字蜂窝系统。 g s m 的系统结构如图2 1 所示： 3 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 o s s 图2 - 1g s m 系统结构图 1 移动台移动用户( m s ) 移动台是整个系统中直接由用户使用的设备，可分为车载型、便携型和手持 型三种。在g s m 系统中，物理设备与移动用户是相互独立的。用户的所有信息 都存储在s i m 卡( 用户识别卡) 上，系统中的任何一个移动台都可以利用s i m 卡来识别移动用户。移动台有自己的识别码i m e i ，称为国际移动台设备识别号。 每个移动台的i m e i 都是唯一的，网络对i m e i 进行检查，可以保证移动台的合 法性。s i m 卡中存储着用户的所有信息，包括国际移动用户识别码i m s i 等。 2 基站子系统( b s s ) 广义来说，基站子系统包含了g s m 数字移动通信系统中无线通信部分的所 有基础设施，它通过无线接口直接与移动台实现通信连接，同时又连到网络端的 交换机，为移动台和交换子系统提供传输通路，因此，b s s 可以看作移动台与交 换机之间的桥梁。按g s m 规范提出的基本结构，b s s 由两个基本部分组成：通 过无线接口与移动台一侧相连的基站收、发信机( b t s ) 与交换机一侧相连的基 站控制器( b s c ) 。从功能上看，b t s 主要负责无线传输，以及由它所管辖的所 有b t s ，而不是一个交换机所带的无线系统。 4 夕燃 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 b t s 在网络的固定部分和无线部分之间提供中继，移动用户通过空中接口与 b t s 相连。b s c 通过b t s 和移动台的远端命令管理所有的无线接口，主要是进 行无线信道的分配、释放以及越区信道切换的管理等，起着b s s 系统中交换设 备的作用。 3 网络与交换子系统( n s s ) 网络与交换子系统包括实现g s m 的主要交换功能的交换中心以及管理用户 数据和移动性所需的数据库，有时也称之为交换子系统。它由一系列功能实体构 成，各功能实体间以及n s s 与b s s 之间通过符合c c i t t 信令系统n o 7 协议规 范的7 号信令网络互相通信。它的主要作用是管理g s m 用户和其他网络用户之 间的通信。n s s 可分为如下几个功能单元： ( 1 ) 移动业务交换中心( m s c ) m s c 是网络的核心，它完成最基本的交换功能，即实现移动用户与其他网 络用户之间的通信连接。为此，它提供面向系统其它功能实体的接口、到其它 网络的接口以及与其他m s c 互连的接口。 m s c 从h l r 、v l r 、a u c 这三种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的 全部数据，同时这三个数据库也会根据m s c 最新信息进行自我更新。m s c 为 用户提供承载业务、基本业务与补充业务等一系列服务。作为网络的核心，m s c 还支持位置登记、越区切换和自动漫游等移动性能及其他网络功能。 对于容量较大的通信网，一个n s s 可以包括若干个m s c 、h l r 和v l r ， 在建立固定网用户与g s m 移动用户之间的呼叫时，呼叫往往首先被接到入口 m s c ( g m s c ) ，再由入口m s c 负责获取位置信息然后进行接续。g m s c 具有 与固定网和其他n s s 实体互通的接口，也就是我们通常所说的关口局。 ( 2 ) 拜访位置寄存器( v u 己) v l r 存储进入其覆盖区的所有用户的全部有关信息，为已经登记的移动用 户提供建立呼叫接续的必要条件。v l r 是一个动态数据库，需要随时与有关的 h l r 进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开其覆盖区时，用户 的有关信息将被删除。 v l r 在物理实体上总是与m s c 一体，这样可以尽量避免由于m s c 与v l r 之间频繁联系所带来的接续时延。 ( 3 ) 归属位置寄存器( h u 己) h l r 是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游 权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为m s c 提供建立呼叫所 需的路由信息等相关数据。一个h l r 可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动 网。 5 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 ( 4 ) 鉴权中心( a u c ) a u c 存储用户的加密信息，用以保护用户在系统中的合法地位不收侵犯。 a u c 是一个受到严格保护的数据库。在物理实体上，a u c 与h l r 共存。 ( 5 ) 设备识别寄存器( e i r ) e i r 存储与移动台i m e i 有关的信息。它可以对移动台的i m e i 进行核查， 以确定移动台的合法性，防止未经许可的移动台设备使用移动网。 4 操作维护子系统( o s s ) o s s 是操作人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作与维护， 完成包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等功能。它的一侧与设备 相连，另一侧是作为人机接口的计算机工作站。这些专门用于操作维护的设备被 称为操作维护中心o m c 。g s m 系统的每个组成部分都可以以通过特有的网络连 接至o m c ，从而实现集中维护。o m c 由两个功能单元构成。o m c s 用于m s c 、 h l r 、v l r 等交换子系统各功能单元的维护与操作。o m c r 用于实现整个b s s 系统的操作与维护，它一般是通过s u n 工作站在b s s 上的应用来实现。o m c 也可以作为进入更高一层管理网络的关口设备。 2 2g s m 网络优化 目前移动网络飞速发展，其网络优化是不能忽视的。影响移动通信网络的因 素会不断的变化，如周围环境、话务量分布等，另外移动网络中有大量的小区参 数可以调整，如接入电平门限、切换电平门限、相邻小区定义、频率配置等，它 们都会直接影响服务质量和用户满意度，同时对网络指标也会产生很大的影响。 所以为了保证整个移动网的服务质量，就必须一直观察和监测整个移动网络，不 断对网络进行优化调整，提高网络质量。 2 2 1 网络优化的概念 移动通信网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找 出影响网络运行质量的因素，并通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整 等技术手段，使网络达到最佳的运行状态，使现有网络资源获得最佳的效益，同 时对后期网络的维护及规划建设提出合理建议。 对于网络运行中存在的诸如覆盖不好，语音质量差、掉话、网络拥塞、切换 成功率低、未开通某些新功能等问题时，也需要对网络进行优化。因此，网络优 化是一个长期的过程，是解决网络覆盖问题必要的技术手段。无线网络优化工作 不仅仅是指网络的系统指标进一步提高，还要让每个移动通信用户每时每刻都在 有通信信号的覆盖下并达到满意。 6 北京邮电人学硕士研究生论文 g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 2 2 2 网络优化的步骤 网络优化是一个长期的过程，它贯穿于网络发展的全过程。只有不断提高网 络的质量，才能获得移动用户的满意，吸引和发展更多的用户。在日常网络优 化过程中，可以通过o m c 统计、路测以及用户投诉等手段来发现问题，针对网 络容量、覆盖、质量及k p i 指标等方面存在的问题，及时做出优化调整。 网络优化工作主要过程有系统调查、数据分析、制定和实施优化方案等。 2 2 2 1 系统监测调查 在工作中，我们监测调查工作主要包括： 1 1 确认监测目标和范围 利用b s s 系统中固有的性能统计机制，定期地对网络运行状态进行分析， 因此只有当网络拥有相当数量的用户时，统计数据给出的结果才会具备可靠性和 真实性。 除了定期分析处理系统的观测数据以外，日常的维护、故障排除工作也是和 网络的性能密切相关的。 确定网络优化的对象和目标 网络中存在的问题和需要改进之处是指那些没有达到性能要求的部分。当前 各个设备生产厂家对g s m 系统的运行统计是由大量计数器完成的，并定期向 o m c 报告计数结果。每一个计数器都和g s m 系统中的某一网络单元的某一事 件相关，即某个特定事件的发生会触发对应的计数器作加一计数，这样通过在某 一观测时间段内对某一事件的发生次数进行统计，就得到了网络的运行统计。观 测和分析o m c 各计数器数值，就可掌握网络的运行质量并进行故障分析。 3 ) 计数器观测周期和统计报表 这是指计数器的记录刷新时间。在报表中一般有忙时监测和全天监测两 类。忙时的确定可分为网络忙时和系统单元忙时：前者由n s s 话务统计的峰值 时间确定，后者则为统计对象的话务峰值小时( 例如小区忙时) 或系统负荷峰值 时间。往往有必要在一天中的多个观测时问段内采集数据以监测网络小区单 元等在一天中不同时间的话务变化和负荷变化。 4 1 网络性能报表的定义 计数器几乎记录了所有事件，但要准确明了地反映网络运行情况还需要对计 数器的原始数据进行计算，从而得到网络性能报表。报表中的质量指标将网络性 能的定量描述与终端用户对服务质量的感受直接连系起来，更便于理解和应用， 主要有：掉话、呼叫困难、网络无法接入、话音质量问题。 2 2 2 2 数据采集 数据采集包括o m c 话务统计数据采集、路测数据采集、c q t 测试数据采 7 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 集、用户申告情况收集以及其它仪表的测试结果等等，其中优化工程师日常优化 依据的重点是o m c 话务统计数据和路测数据。优化中评判网络性能的主要指标 项包括长途来话接通率、语音接通率、信道可用率、掉话率、接通率、拥塞率、 话务量和切换成功率等，这些也是话务统计数据采集的重点。路测数据的采集主 要通过路测设备，定性、定量、定位地测出网络无线下行的覆盖切换、质量现状 等，通过对无线资源的地理化普查，确认网络现状与规划的差异，找出网络干扰、 盲区地段，掉话和切换失败较高的地段。然后，对路测采集的数据进行分析，如 测试路线的地理位置信息、测试路线区域内各个基站的位置及基站间的距离、各 频点的场强分布、覆盖情况、接收信号电平和质量、邻小区状况、切换情况等， 找出问题的所在从而提出解决方案。 1 o m c 数据采集 收集与优化有关的b s s 和n s s 各种软、硬件参数，如基站数、每个基站 的小区结构和话音信道数；基站的b s i c 、小区号、小区系统类型、信道类型； 小区的c g i 、b c c h 载频号、小区载频数及跳频方式；邻区关系定义：切换数 据；功率控制数据以及系统消息数据等等。 2 其它数据的采集 根据话务统计分析的结果和用户投诉情况进行路测。路测采集的数据包括： 测试路线区域内各个基站的位置、基站间的距离、各频点的场强分布、接收信号 电平和质量、邻小区状况、覆盖和切换情况、测试路线的地理位置信息等。通过 路测数据可以判断无线小区的实际覆盖范围及干扰区，分析干扰源；观察信令接 续过程，检查邻区关系和切换参数；验证天馈系统实际安装情况；利用信令分析 仪可以采集和分析a b i s 口数据、a 接口数据、网络的上行信号数据，并与路测 得到的下行信号对比，从而全面了解网络状态。这样，各小区掉话、切换等事件 发生的主要原因和场所都能正确定位。 由此可见，通过分析o m c 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。无线接口对信号质量有一定的解调要求。载波干扰比 ( c i ) 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m s 的 瞬时位置有关。这是由于地形不规则性基本地散射体的形状、类型及数量不同， 以及其他一些因素如天线的类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干 扰源数目等造成的。同频干扰保护比：c i 9 d b 。所谓c i ，是指当不同小区使 8 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰，它们的比值即c i ，g s m 规 范中一般要求c i 9 d b ；工程中一般加3 d b 余量，即要求c i 1 2 d b 。邻频干扰 保护比：c a 9 d b 。c a 是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用 的频道进行干扰，这两个信号间的比值即c a 。g s m 规范中一般要求c f a 9 d b ，工程中一般加3 d b 余量，即要求c a 6 d b 。 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、 天线挂高、天线方向角、天线俯仰角等等。 2 2 2 3 数据分析和问题的定位 网络问题主要从干扰、掉话、无线接通率和切换四个方面来进行分析。 无线接通率分析：影响无线接通率的主要因素是t c h 的拥塞和s d c c h 的 拥塞，以及t c h 的分配失败。因此若要提高该指标，必须要进行话务均衡处理 和分配失败率的分析处理。话务均衡是指各小区载频应得到充分利用，避免某些 小区拥塞，而另一些小区基本无话务的现象。通过话务均衡可以减小拥塞率、提 高接通率，减少由于话务不均引起的掉话，使通信质量进一步改善提高。话务均 衡问题的定位手段包括话务统计数据、话务量、接通率、拥塞率、掉话率、切换 成功率、路测和用户反映。话务不均衡原因主要表现在：基站天线挂高、俯仰角、 发射功率设置不合理，小区覆盖范围较大，导致该小区话务量较高，造成与其它 基站话务量不均衡：由于地理原因，小区处于商业中心或繁华地段，手机用户多 而造成该小区相对其它小区话务量高：小区参数，如允许接入最小电平等设置不 合理而导致话务量不均衡；小区优先级参数设置未综合考虑等。 掉话分析：掉话问题的定位主要通过话务统计数据、用户反映、路测、无线? 场强测试、c q t 呼叫质量拨打测试等方法，然后通过分析信号场强、信号干扰、 参数设置( 设置不当，切换参数、话务不均衡) 等，找出掉话原因。 干扰分析：g s m 系统是干扰受限系统，干扰会使误码率增加，降低话音质 量甚至发生掉话。一般规定误码率在3 左右，如果误码率超出1 0 则话音质 量己经不可容忍。因此，通常对载波干扰设置一定的门限，规定：同频道载干比 以) g d b ：邻频道载干比c a ) g d b 。通话干扰的定位手段包括分析话务统计 数据、话音质量差引起的掉话率、干扰带分布、用户反映、路测( r x q u a l ) 及 c q t 呼叫质量拨打测试等。 切换分析：切换失败的分析定位必须要和其它指标的分析结合起来，首先去 检查是否是目标小区的信道由于出现拥塞、硬件故障、传输故障而导致无法指配； 其次去分析是否和无线干扰有关，导致m s 无法占用系统所分配的信道；接下 来应去检查是否和切换参数及切换邻小区参数定义有关，或是出现了孤岛效应 ( 漂移小区与其相邻小区同b c c h 、b s i c ) ；最后应去检查是否为n s s 部分 9 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 数据或路由定义有误。 2 2 2 4 优化方案制定及优化调整实施 系统调整内容包含提高交换机处理效率，增加容量，调整信道数，变更基站 位置，变更天线位置，改变倾角，变更切换参数、频率、小区参数等，在覆盖忙 区或高话务量地区增加信道或设置微蜂窝。 下面就网络频率计划、邻区关系、小区覆盖范围和话务流量等方面的调整说 明优化过程，并提供一些优化前后的统计数据进行比较。 1 频率计划调整 通过分析b s c 频率配置数据和o m c 话务统计报告，我们曾经发现某些小 区个别载频存在干扰，表现为其受到的干扰电平不是处于正常时的干扰电平带域 1 内，而是处于干扰电平带域3 或4 。路测结果显示这些小区的覆盖区域存在 一定的重叠，而频点的配置存在着邻频。针对其中部分小区的频点进行调整后， 上述干扰问题明显改善。 2 邻区关系调整 正确、完整的邻区关系非常重要。邻区关系过少，会造成大量掉话；邻区关 系过多，会导致测量报告的精确性降低。这两种情况都会造成网络质量的恶化和 掉话。 3 小区覆盖范围调整 基站小区的覆盖范围是衡量移动通信网服务质量的重要指标之一。将小区实 际覆盖情况和o m c 话务分析相结合，可以对各相邻小区的话务均衡提供直接参 考依据，是防止同、邻频干扰的必要步骤。 基站的发射功率、天线高度、下倾角调整是调整基站覆盖范围的常用方法。 降低基站的发射功率、天线高度，增大天线下倾角都会减少基站对其它同邻频小 区内移动台的干扰，但会使基站的覆盖范围变小，并且可能引入盲区。对于室内 覆盖较差的情况，除了通过建设室内微蜂窝基站加以解决外，还可以通过降低参 数“m s 最小接收信号电平( r x l e va c c e s sm i n ) 使室内覆盖得到一定程 度的改善，但通话质量有可能会因此下降。此外，小区参数“最大时间提前量 的设置，决定了该小区进行信道分配和切换的服务范围，取值过小会导致掉话。 因此，进行小区覆盖范围的调整时要权衡考虑。 4 话务调整 频率计划、邻区关系和小区覆盖范围的调整事实上己经起到了一定的话务均 衡作用。此外，分析话务统计的结果、检查b s c 内小区参数的设置可以得出不 同的改善措施：增加信道或基站；小区参数调整。 1 0 北京邮电大学硕士研究生论文 g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 2 3 小区覆盖技术 2 3 1 小区覆盖的主要技术 移动通信系统的首要问题，是用有限的信道资源完成对特定业务区的覆盖。 从无线覆盖的角度来看，理想的覆盖应当是一个均匀的覆盖，在整个业务区内提 供相同传输质量的双向信道。这包括业务区内任意位置处的用户可以得到相同质 量的下行信道信号并拥有相同质量的上行信道：任意位置处具有给定( 相等) 数 目的上、下行信道可供使用，且这些信道具有相同的传输性能等。另一方面，在 整个服务区内的有限多个信道应当尽可能为更多的用户提供服务。小区技术的发 展，首先从无线覆盖效果和频率复用程度这2 个方面影响了移动通信系统的组 成及性能。反映在移动通信系统的有关指标中，通常可以用覆盖效果和频率复用 程度( 因子) 来分别加以定性或定量的描述。 由多个小区组成小区群( c l u s t e r ) ，以小区群为单位进行频率的复用和对业霹 务区的覆盖，这一方式已成为移动通信系统中的主流形式。由于相同的信道可以 在不同小区群内重复使用，因此，在构成小区群的小区数目不变时，小区面积的 减少将在改善整个业务区内无线覆盖的均匀程度的同时，提高频率复用程度。此 外，构成小区群的小区数目的减小也将减小同频复用距离，提高频率利用率。另 一方面，小区面积的减少或小区群中小区数目的减小，必然导致同频复用距离的 缩短。作为干扰受限系统，移动通信系统的信道质量将随之而恶化以至于不能 二 保证正常的通话要求。因此，单纯利用这一措施来提高覆盖均匀程度及频率复用 因子，必然会与信道质量的要求相矛盾，必须进行折衷选择。 如何有效地缩短同频复用距离，进一步改善无线覆盖的均匀程度并提高频率 复用因子。这里，通常使用的一些技术如下。 1 采用扇形分区技术。扇形分区是在同一基站采用多副扇形波束定向天线， 将全向区划分为几个扇区小区进行覆盖，且各扇区使用不同的频道组。这种覆盖 方式可以减小特定小区同频干扰源的个数。以7 小区群复用方式为例，对特定 小区而言，全向小区周围第1 层含同频干扰源的小区为6 个。而当采用扇形小 区时，同频干扰源减小到2 个( 1 2 0 0 定向天线) 或1 个( 6 0 0 定向天线) 。因此， 在特定角域范围内缩短了同频复用距离，从而提高频率利用率。 2 采用分层小区结构。分层蜂窝小区结构是在微小区覆盖之上重叠覆盖宏 小区。也可以视为在一个宏小区中重叠覆盖若干微小区。由于微小区的覆盖范围 小，同频复用距离减小，微小区间实现了更紧密的频率复用。在系统内采用多小 北京邮电大学硕士研究生论文g s m 网络小区覆盖分析系统的研究与实现 区群结构，使宏小区和微小区有各自的小区群结构，从平均意义上缩短了同频复 用距离，提高了频率利用率。 3 采用同心圆技术。同心圆技术将普通的小区分为内层和外层。又分别称 为底层( u n d e d a y ) 和顶层( o v e r l a y ) 2 个区域。外层的覆盖范围主要是传统的 蜂窝小区，而内层的覆盖范围主要集中在基站附近。外层一般采用传统的4 x 3 复用方式，而内层则采用更紧密的复用方式。如3x 3 ，2 x 3 或i x 3 。这种 复用方式的内、外层共用站址、天线系统以及b c c h 信道，但公共b c c h 信道 必须属于外层信道组，即通话始终是建立在外层信道上的。这样，与分层小区结 构相类似地实现了同频复用距离的缩短。上述分层小区及同心圆小区方案中，都 需将整个频率段分解为供宏小区外层小区、微小区内层小区使用的2 个部 分来分别进行频率规划。因而从总体上来看，频率利用率还可进一步提高。 4 采用多重频率复用技术( m r p ， m u r i p l er e u s e