（计算机科学与技术专业论文）基于mr的gsm无线网络优化子系统的设计和实现.pdf

事 人 1 l 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，本人承担一切相关责任。 本人签名：璋辜磷义 日期：盈b 、天i1 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：帮i 磷| r 导师签名： 日期：砷、i1 1 日期：2 0 1 3 、了、门 r 、 摘要 无线网络优化工作是基于采集上来的各种反映网络状态数据的 研究分析而展开的，数据的有效性、真实性对于优化工作的开展具有 十分重要的意义。在各种网络优化数据来源中，m r 测量报告因为其 在用户性、详尽性、方便性、直观性等方面的优势，使得基于m r 的 无线网络优化系统相对于依赖其它数据来源的网络优化系统能够更 加准确地反映网络的真实特性和用户的真实感受，从而为网络优化工 作提供更有效的支撑。但是长期以来，m r 数据由于存在获取方式复 杂、数据信息不透明、海量数据处理难度大等技术难点，一直无法在 网络优化中广泛应用。 本文通过对g s m 网络优化技术及m r 测量报告的深入分析研究， 提取出了m r 测量报告中对网络优化有用的信息，并分析了这些信息 在网络优化中的应用。基于这些信息，采用模块化的方法，设计并实 现了一套基于m r 的g s m 无线网络优化子系统，并分析了其在实际网 络优化中的应用。该系统对于增强运营商技术人员的优化手段，提高 运营商技术人员和管理人员的工作效率，降低运营商的管理成本等方 面具有重大意义。 关键词g s m 网络优化m r 测量报告网络优化系统 r 产4 一 d e s i g n t h eg s mr a d i o r a d i on e t w o r k o p t i m i z a t i o ni sb a s e do nt h er e s e a r c ha n da n a l y s i so f t h ed a t ag a t h e r e df r o mt h en e t w o r kw h i c hc a nr e f l e c tt h en e t w o r ks t a t u s t h ee f f e c t i v e n e s sa n da u t h e n t i c i t yo ft h ed a t ai so fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o r t h eo p t i m i z i n gw o r k a m o n gav a r i e t yo f d a t as o u r c e so fn e t w o r k o p t i m i z a t i o n ， m rh a st h e a d v a n t a g e o f u s e r o r i e n t e d ，d e t a i l e d c o n v e n i e n c ea n du s e r f r i e n d l y t h e r e f o r e ，t h en e t w o r ko p t i m i z a t i o n s y s t e m sb a s e d o nm rd a t ac a nm o r ea c c u r a t e l yr e f l e c tt h et r u e c h a r a c t e r i s t i c so ft h en e t w o r ka n dt h eu s e r st r u ef e e l i n gt h a no t h e r s y s t e m sd e p e n d i n go no t h e rd a t as o u r c e s i tc a np r o v i d em o r ee f f e c t i v e s u p p o r tf o rn e t w o r ko p t i m i z a t i o n h o w e v e r , m rh a sn o tb e e nw i d e l y u s e di nt h en e t w o r ko p t i m i z a t i o nf o ral o n gt i m eb e c a u s eo ft h e c o m p l e x i t yo ft h ed a t aa c q u i s i t i o n ，t h eo p a q u eo ft h ei n f o r m a t i o n t h e d i f f i c u l t yo ft h em a s s i v ed a t ap r o c e s s i n ga n do t h e rt e c h n i c a ld i f f i c u l t i e s i nt h i s p a p e r , t h r o u g ht h ei n d e p t hs t u d yo ft h eg s mn e t w o r k o p t i m i z a t i o nt e c h n o l o g ya n dm rd a t a w ep i c ku pt h ei n f o r m a t i o nu s e f u l t on e t w o r ko p t i m i z a t i o nf r o mm rd a t aa n da n a l y z et h ea p p l i c a t i o no ft h e i n f o r m a t i o n u s i n gm o d u l em e t h o d ，w ed e s i g na n di m p l e m e n tag s m r a d i on e t w o r ko p t i m i z a t i o ns y s t e mb a s e do nm 。rd a t a t h e n ，w ei l l u s t r a t e i t sp r e s e n c ei nt h ea c t u a ln e t w o r ko p t i m i z a t i o na p p l i c a t i o n s t h i ss y s t e m i so fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o re n h a n c i n gt h eo p t i m a lm e a n so ft h et e c h n i c a l p e r s o n n e l ，f o ri m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo ft h em a n a g e m e n ts t a i f , a n df o r r e d u c d i n gt h em a n a g e m e n tc o s t so ft h eo p e r a t o r k e yw o r d s g s mn e t w o r ko p t i m i z a t i o n m rm e a s u r e m e n tr e p o r t n e t w o r ko p t i m i z a t i o ns y s t e m ， 1 r 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 第一章 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 第二章 2 1 2 2 目录 j ；i 言1 论文研究背景1 论文研究意义2 论文研究目标3 论文结构3 论文期间工作总结4 g s m 网络优化。5 g s m 网络5 2 1 1g s m 系统的组成5 2 1 2g s m 系统中的主要接口：。8 g s m 网络优化9 2 2 1无线网络优化的目的1 0 2 2 2无线网络优化的内容。1 0 2 2 3 无线网络优化的流程一1 1 2 2 4无线网络优化的数据来源1 2 2 3无线网络优化平台1 4 2 3 1无线网络优化平台的必要性1 4 2 3 2无线网络优化平台存在的不足1 4 2 3 3基于m r 的无线网络优化子系统的重要性。1 5 第三章 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 第四章 4 1 m r 测量报告分析1 6 m r 基本概念1 6 m r 特点1 6 m r 数据获取方式1 7 m r 字段的研究分析1 8 m r 在网络优化中的应用分析2 1 基于m r 的g s m 无线网络优化系统的设计。2 4 总体设计2 4 4 1 1系统功能模块结构。2 4 4 1 2模块间接口设计2 5 4 2m r 数据采集模块2 6 4 2 1模块功能2 7 4 2 2模块输入2 7 4 2 3模块输出。2 8 4 2 4模块设计。2 8 4 3m r 原始数据解析模块2 9 4 3 1 模块功能2 9 4 3 2模块输入。3 0 4 3 3模块输出。3 0 4 3 4 模块设计3 2 4 4m r 统计汇总模块。3 2 北京邮电人学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 4 4 1模块功能3 3 4 4 2模块输入3 3 4 4 3模块输出3 3 4 4 4模块设计3 3 4 5 m r 栅格汇总模块3 4 4 5 1模块功能3 4 4 5 2模块输入3 5 4 5 3 模块输出3 5 4 5 4 模块设计3 6 4 6m r 统计数据解析模块3 7 4 6 1模块功能。3 7 4 6 2模块输入3 7 4 6 3模块输出3 8 4 6 4模块设计3 8 4 7 m r 前台展现模块一3 8 4 7 1模块功能3 9 4 7 2模块输入4 0 4 7 3模块输出4 0 4 7 4模块设计4 0 第五章 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 基于m r 的g s m 无线网络优化系统的实现。4 l m r 数据采集模块。4 1 m r 原始数据解析模块4 2 m r 统计汇总模块4 4 m r 栅格汇总模块4 6 m r 统计数据解析模块4 9 m r 前台展现模块。5 0 5 6 1栅格图的类型5 0 5 6 2栅格图生成方案。5 1 第六章 基于m r 的g s m 无线网络优化系统实际应用分析一。一。5 4 6 1 系统硬件部署结构5 4 6 2网络评估。5 5 6 2 1 网络覆盖评估5 5 6 2 2 弱覆盖小区比例评估。5 6 气 6 2 3过覆盖小区比例评估5 7 6 2 4话音质量评估5 8产 6 2 5 质量差小区比例评估5 9 6 2 6网络干扰水平评估。6 0 6 2 7 干扰小区比例评估6 1 6 2 8上下行链路不平衡小区比例评估。6 2 6 2 9网络图形评估6 3 6 3小区优化。“ 6 3 1覆盖深度分析。6 4 6 3 2功率控制参数分析。6 4 6 3 3 最佳频率评估。6 6 l i l 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 北京邮电人学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 1 1 论文研究背景 第一章引言 全球移动通讯系统( 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g s m ， 是当前应用非常广泛的移动电话标准。全球超过2 0 0 个国家和地区超过1 0 亿人 正在使用g s m 电话。g s m 数字移动电话是起源于欧洲的数字移动通信制式，是 一种时分多址( t d m a ) 和频分多址( f d m a ) 相结合的技术。用户在不同的载 频上通信，每个载频( t r x ) 可分成8 个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一 个载频最多可供8 个全速率( 或1 6 个半速率) 移动客户同时使用。 随着我国移动通信业务的飞速发展，g s m 网络规模不断扩大、用户数目不 断增多、应用领域不断深入。一方面，国民经济的提高，使得人们的消费意识发 生了很大变化，移动用户对于移动网络通信质量的要求越来越高；另一方面，不 同运营商之间的竞争日益激烈，良好的网络质量、优异的网络服务成为吸引客户， 打败竞争对手的法宝。因此，如何对网络资源进行合理调配、不断提高业务质量 成为吸引客户和进一步拓展业务的必要条件，相应的运行维护支撑工作，特别是 网络优化工作变得日益重要。 无线网络优化是指对正式投入运行的无线通信网络进行数据采集、分析，找 出影响网络运行质量的原因，并且通过硬件及参数调整等相应技术手段对网络进 行系统、动态地调整，使网络达到最佳运行状态，实现网络资源配置的最优化， 为用户提供更好的通信服务，同时对网络今后的维护和规划建设提出合理建议。 优化调整过程往往是一个周期性的过程，因为系统对无线网络的要求总在不断变 化，分为日常性优化、阶段性优化和应急性优化。 网络优化是基于研究分析采集上来的各种数据而展开的。因此，优化所需的 数据是网络优化工作的基础。优化所需数据的有效性、真实性对于优化工作的开 展具有十分重要的意义。找到一种既能真实反映网络中用户的行为，又能帮助准 确定位网络中问题的网络优化数据来源，并基于这种数据设计实现一个网络优化 子系统，这就是本论文所研究的内容。 北京邮电人学硕：t 研究生毕业论文 基于m r 的g s m 无线网络优化予系统的设计和实现 1 2 论文研究意义 目前，g s m 网络优化的数据来源主要包括：o m c 话务统计、d t ( 路测) 、 c q t ( 呼叫质量测试) 、m r ( 测量报告) 等。不同数据来源的优缺点如表1 - 1 所 不： 表1 - 1g s m 网络优化数据来源比较 0 数据来源耋：； 。i jj j j ? 纛| 7 ? 、锐鼠j7 | ”f 1 j jj ：jj 蠢j鬈：? 。；：基三? 。缺点? ，；荔彩篆霭 话务统计提供大量、不问断的网络话务统计是从信令流程出 性能数据，为网络性能评估提供了发，通过配置相关的计数 完备的数据源，是最方便、消耗资器，得到网络统计性能， 0 m c 话务统计源最少的性能统计方法。话务统计因此不能反映网络中用户 可以对容量、服务质量( q o s ) 、呼的具体行为。 叫建立时间、呼叫成功率、掉话率 和呼叫质量等参量进行统计。 通过模拟用户行为获得数据，从实只能代表某类特殊用户， 路测际用户的角度去感受和了解网络不能反映普遍情况。 质量。 相对于o m c 话务统计和路测，呼只能对一部分信息进行记 叫质量测试更接近终端用户的感录，不能包含整个通话过 呼叫质量测试受，并且可以在不同系统、不同厂程的完整信息。 家设备之间采用同样的测试准则， 进行横向评估。 l 、由于m r 是用户设备( u e ) 和在专用模式下手机每 b s c 之间交互的信令，m r 的信0 4 8 m s 就会产生并上报一 息可以通过接入a b i s 接口获次测量报告，在网络正常 得：状态下，将产生很大的数 2 、业界厂家在m r 具体实现上，均据量。因此m r 对设备负 依据3 g p p 相关的技术规范进荷影响很大，需要合理安 行，采集的m r 数据所包含的排开启，以避免影响 m r 测量报告 信息是通用的，和具体设备厂o m c ，b s c 等网元的正常 商实现无关，因此运营商可以工作。 改变以往单一依赖设备厂商专 有性能统计数据的分析手段， 而是可以根据自身需求，制订 网络评估指标，基于m r 海量 数据进行客观分析。 相对于其他数据来源，测量报告( m r ) 数据的用户性、详尽性、方便性、 直观性，使得基于m r 的无线网络优化系统相对于依赖其它数据来源的网络优化 系统能够更加准确地反映出网络的真实特性和用户的真实感受。但是长期以来， m r 数据由于存在获取方式复杂、数据信息不透明、海量数据处理难度大等技术 难点，一直无法在网络优化中广泛应用。所以，研究和开发一套基于m r 的无线 北京邮电人学硕士研究生毕业论文 基于m r 的g s m 无线网络优化予系统的设计和实现 网络优化系统，对于运营商日常网络优化工作的开展、网络服务质量的改善、业 务水平的提高，具有重大的意义。这就是本论文的研究意义。 1 3 论文研究目标 本文的研究目标包括：一方面，完成对m r 中各个字段的分析，包括这些字 段的含义、取值范围以及这些字段或者这些字段的组合所能反映的网络性能，然 后从中挑选出对网络优化有用的信息；另一方面，设计并实现一个基于m r 的 g s m 无线网络优化子系统，完成m r 数据的采集、解析、汇总及前台展现工作。 在具体的实现过程中需要考虑一方面由于网络上的设备厂家和信令采集厂 家有很多，且每个厂家的设备又有很多版本，不同厂家( 或版本) 的设备采集上 来的m r 数据格式不同，对应的解析规则也不同。因此，要求设计出的系统应该 是一个灵活、健壮、可扩展的网络优化系统，需要考虑多厂家多版本的问题。设 计出的系统要具有可扩展性，如果未来需要加入对新的厂家或版本的设备的支 持，系统应能很好的扩展，而不对已有系统带来影响。另一方面m r 数据量大， 数据信息量大，需要考虑采集处理平台的效率问题，在系统的设计和实现中需要 使用缓存、预处理和多维汇总等技术手段来提高系统的性能。 1 4 论文结构 全文由7 章组成，组织结构安排如下： 第一章引言部分，描述论文的研究背景、研究意义及研究目标，总结论文期 间所做的工作。 第二章介绍g s m 网络优化的基础知识，描述g s m 网络的基本组成和主要 接口，介绍g s m 网络优化的目的、内容、流程和数据来源，以及无线网络优化 平台的相关内容。 第三章介绍m r 测量报告的相关知识，包括m r 的基本概念、m r 的特点、 m r 数据的获取方式、m r 字段的研究分析及m r 在网络优化中的应用分析。 第四章介绍基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计，包括系统的整体 设计及系统中各个功能模块的详细设计。 第五章介绍基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的实现，包括系统中各个 功能模块的具体实现细节。 第六章介绍基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的应用，描述系统的硬件 部署结构，并举例说明基于m r 数据在实际网络优化过程中所能开展的工作。 第七章总结全文。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化了系统的设计和实现 1 5 论文期间工作总结 硕士研究生期间，本人的研究方向是网络管理与通信软件，一直进行网络管 理及网络优化方面知识的学习。同时，本人也参与了g s m 无线网络智能优化及 业务分析系统的实际开发，从中积累了丰富的实践经验。现将论文期间的工作总 结如下： 理论方面： ( 1 ) 对g s m 数字移动通信的基本原理、主要技术进行了深入的学习，掌 握了g s m 网络的整体结构、基本构成以及各个部分之间接口的含义。 ( 2 ) 对无线网络优化的概念和流程进行了深入的学习和研究。在理解网络 优化重要性的基础上，得出网络优化数据来源是网络优化工作的基础。并对目前 主要的四种网络优化数据来源进行了详细的分析和比较，从中得出m r 测量报告 相对于其他数据来源的优势。 ( 3 ) 对m r 测量报告的相关知识进行了深入的学习，分析了m r 中包含的 字段、各个字段的含义及取值范围、不同字段( 或字段组合) 所能反映的网络性 能，从中挑选出了对网络优化工作有用的信息。同时对m r 数据的获取方式，以 及基于m r 数据所能开展的网络优化方面的应用分析进行了深入的研究。 实践方面： 在理论研究的基础上，结合项目的具体要求，完成了基于m r 的网络优化子 系统的设计、实现和测试。 北京邮电大学硕： 研究生毕业论文 基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 2 1g s m 网络 第二章g s m 网络优化 g s m 数字蜂窝移动通信系统( 简称g s m 系统) 是完全按照欧洲标准化委员 会( e t s i ) 制定的g s m 规范研制而成的，任何g s m 数字蜂窝移动通信系统都 必须符合g s m 技术规范。g s m 系统具有以下主要特点： ( 1 ) g s m 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标 准化接口方案，保证任何厂商提供的g s m 系统设备都可以互连。同时，g s m 系 统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使g s m 系统可以与各 种公用通信网实现互连互通i l j 。 ( 2 ) g s m 系统除了可以开放基本的语音业务外，还可以开放各种承载业务、 补充业务以及与i s d n ( 综合业务数字网) 相关的各种业务【1 1 。 ( 3 ) g s m 系统采用频分多址( f d m a ) 、时分多址( t d m a ) 及跳频的复 用方式，频率重复利用率较高，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i 。 ( 4 ) g s m 系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全i 。 ( 5 ) g s m 系统抗干扰能力较强，系统的通信质量较高i 。 2 1 1g s m 系统的组成 g s m 系统的主要组成部分可分为移动台( m s ) 、基站子系统( b s s ) 、网络 与交换子系统( n s s ) 和操作与维护子系统( o s s ) ( 如图2 - 1 所示) 。基站子系 统( 简称基站b s ) 由基站收发台( b t s ) 和基站控制器( b s c ) 组成；网络与 交换子系统由移动交换中心( m s c ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、拜访位置寄存器 ( v l r ) 、鉴权中心( a u c ) 和设备标志寄存器( e i r ) 等组成：操作与维护子 系统包含操作维护中心( o m c ) 。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 ； i 量卫嵫口 图2 - 1g s m 网络组成结构图【1 】 2 1 1 1移动台( m s ) 移动台是整个g s m 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，物理设备和移动用户是相对独立的。也就是说， 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，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。由网络来进行相关的认证，保证使用移动网的是 合法用户。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。 2 1 1 2基站子系统( b s s ) 广义上来说，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，同时又连接网络端 的交换机，为移动台和网络与交换予系统提供传输通路，因此，基站子系统可以 看作移动台和交换机之间的桥梁。按g s m 规范提出的基本结构，基站子系统由 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 ) 和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，b s c 主要负责控制和管理。在g s m 规范中，一个基站子系统是指一个b s c 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。 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 1川川ili_s一拶 北京邮电大学硕上研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 b t s 相连。b t s 包括收发信机和天线，以及与无线接口有关的信号处理电路等， 它也可以看作是一个复杂的无线解调器。在g s m 系统中，为了保持b t s 尽可能 的简单，b t s 往往只包含那些靠近无线接口所必须的功能。 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。b s c 由b t s 控制部分、交换部分和公共处理器部分等组成。根据b t s 的业 务能力，一台b s c 可以管理多达几十个b t s 。 一 2 1 1 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 系统主要交换功能的交换中心以及管理用 户数据和移动性的数据库，有时也可以称之为交换子系统。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 r 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。网络与交换子系统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1 1 1 。 ( 2 ) 归属位置寄存器( h l r ) ：h l r 是系统的中央数据库，存放用户有关 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1 1 1 。 ( 3 ) 拜访位置寄存器( v 1 且) ：v l r 存储进入其覆盖区域的所有用户的全 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【1 1 。 ( 4 ) 鉴权中心( a u c ) ：a u c 用来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受侵犯【l j 。 ( 5 ) 设备识别寄存器( e m ) ：e i r 用来存储与移动台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i 。 2 1 1 4操作与维护子系统( o s s ) 操作与维护子系统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( 不包括b t s ，对b t s 的操作维护经过b s c 进行管理) ，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通过特有的网络连接至o m c ， 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 从而实现系统的集中维护。o m c 由两个功能单元组成。o m c s ( 操作维护中心 一系统部分) 用于m s c 、h l r 、v l r 等网络与交换子系统各功能单元的维护与 操作。o m c r ( 操作维护中心无线部分) 用于实现整个基站子系统的操作与 维护l 。 2 1 2g s m 系统中的主要接口 组成g s m 系统的各个单元之间具有明确定义的接口，接口是指各组成单元 之间的物理上或逻辑上的连接，这些接口规定了不同功能实体之间互连的标准。 如图2 2 所示。 图2 - 2g s m 系统结构及接口0 1 主要包括： ( 1 ) u m 接口：u m 接口是空中无线接口，是移动台和b t s 之间的通信接 口，用于移动台与g s m 系统固定部分之间的互通，其物理连接通过无线链路实 现。u m 接1 2 1 传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等【1 1 ( 2 ) a b i s 接口：a b i s 接口是b s s 系统的两个功能实体b t s 与b s c 之间的 通信接口，用于b t s 和b s c 之间的远端互连方式，物理连接通过标准的2 m b i t s 或6 4 k b i t s 的p c m 数字传输链路来实现。a b i s 接口支持系统向移动台提供的所 有服务，并支持对b t s 无线设备的控制和无线频率的分配。由于a b i s 接口是 g s m 系统b s s 的内部接口，所以是一个未开放的接口，可由各设备厂家自行定 义【1 1 。 ( 3 ) a 接口：b s c 与m s c 之间的接口为a 接口。a 接口基于2 m b i t s 数字 接口，采用1 4 位七号信令方式，主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、 移动台管理等信息l 。 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化了系统的设计和实现 ( 4 ) b 接口：m s c 与v l r 之间的接口为b 接口，主要用于m s c 向v l r 询问移动台当前位置信息，或通知v l r 有关移动台的位置更新信息等。b 接口 作为设备内部接口，一般不作规定，但应完成g s m 规范所规定的功能i 。 ( 5 ) c 接口：m s c 与h l r 之间的接口为c 接口。c 接口是一个至七号信 令网的接口( 采用2 4 位七号信令方式) ，采用2 m b i t s 或6 4 k b i t s 数字接口。它 主要完成被叫移动用户信息的传递以及获取被叫用户被分配的漫游号码【1 1 。 ( 6 ) d 接口：h l r 与v l r 之间的接口称为d 接口，它也是一个至七号信 令网的接口( 采用2 4 位七号信令方式) ，采用2 m b i t s 或6 4 k b i t s 数字接口。它 主要交换位置信息和用户信息。当移动台漫游到某v l r 所管辖的区域后，v l r 将通知m s 所属的h l r 。h l r 向v l r 发送有关该用户的业务消息，以便v l r 给漫游客户提供合适的业务。同时h l r 还要通知前一个为该移动用户服务的 v l r 删除该移动用户的信息。当移动用户要求进行补充业务的操作或修改某些 用户参数时( 如将呼叫转移功能激活) ，也是通过d 接口进行数据交换l 。 ( 7 ) e 接口tm s c 与m s c 之间的接口称为e 接口，它也是采用2 4 位七号 信令方式，用于移动台在呼叫期间从一个m s c 区域移动到另一个m s c 区域时 为了通话的连续而进行的局间切换，以及两个m s c 问建立用户呼叫接续时传递 有关信息i l j 。 ( 8 ) f 接口：m s c 与e i r 之间的接口为f 接口，采用2 4 位七号信令方式， 用于m s c 检验移动台的i m e i 时使用i l j 。 ( 9 ) g 接口：g 接口是v l r 之间的接口，当移动台启动位置更新时，v l r 使用g 接口向前一个v l r 获取m s 的i m s i 和相应的信息i l l 。 2 2g s m 网络优化 移动通信网络运行的重要特点就是稳定运行所依赖的条件会不断地变化，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。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，找出并排除影响网络质量的 问题，提高移动网络的网络质量，这就是网络优化的基本工作要求。 而移动通信系统的特性，如移动性、随机性、不可知性等，决定其本身是一 个复杂的大系统。从大系统的角度来看，对无线网络进行优化最终只能提供一组 满意解，而不是最优解。g s m 系统的优化指通过各种技术手段和措施，持续解 决系统运行过程中存在的各种问题，使系统始终处于较好的运行状态。 北京邮电人学硕士研究生毕业论文 基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 2 2 1 无线网络优化的目的 网络优化的过程是寻找一系列系统变量的最佳值，优化有关性能指标参数， 最大限度地发挥网络的能力，提高网络的平均服务质量。 从网络的角度看，网络优化的主要目的是： ( 1 ) 提高网络的整体服务质量主要包括高质量的语音和其他业务的服务 质量，足够的网络覆盖率和无线接通率等。 ( 2 ) 尽可能的减少运营成本g 主要包括提高设备的利用率、增加网络容量、 减少设备和线路的投资。 从企业的角度看，网络优化的主要目的是： ( 1 ) 创造企业竞争的优势。 ( 2 ) 降低企业运营的成本。 2 2 2 无线网络优化的内容 无线网络优化的内容主要包括： ( 1 ) 改善网络运行指标：包括无线接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、 话音接通率等。 ( 2 ) 提高话音服务质量。 ( 3 ) 话务均衡：在1 8 0 0 m 网和9 0 0 m 网之间及网内各小区之间进行话务均 衡。 ( 4 ) 网络负荷均衡：包括信令负荷均衡、设备负荷均衡、链路负荷均衡等。 ( 5 ) 合理调整网络资源，疏通网络中的一些瓶颈，增加网络容量( 包括对 突发性大话务量的支持) 。 ( 6 ) 提高设备利用率：包括频谱利用率、每信道话务量等。 ( 7 ) 减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。 从优化调整的对象来看，无线网络优化可以划分为工程参数优化和无线资源 参数优化： ( 1 ) 工程参数优化：工程参数包括天线性能参数( 天线的增益、极化方式、 波束宽度) 、小区物理参数( 天线高度、天线下倾角度、方位角) 、频率规划参数 ( 频率复用方式调整、各小区b c c h 和t c h 载波频率) 、小区属性( 小区b s c 归属) 等。通过工程设计参数的优化调整，解决网络运行中的问题，在系统建设 初期实施为主； ( 2 ) 无线资源参数优化：无线资源参数一般是基于小区或局部区域设置的。 当网络局部区域出现问题时，首先要排除设备故障问题，只有排除了设备故障问 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 题，才考虑进行无线参数调整。通过调整各种相关的无线资源参数，使网络处于 良好的运行状态，在系统运行初期和后期维护中实施。 从优化调整进行的时间来看，无线网络优化可以分为集中优化和日常优化： ( 1 ) 集中优化：指在网络扩容或发生大的变化后，一项或多项指标突然明 显恶化，局部网络性能明显低于网络平均水平的情况下，进行的有针对性的专题 优化。 ( 2 ) 日常优化：除集中优化之外就是大量的日常优化工作，这种优化的效 果与集中优化相比不太明显，但日常优化工作是保证整个网络质量上升的基础。 2 2 3 无线网络优化的流程 无线网络优化工作是一项复杂、艰巨的系统工程，贯穿于规划、设计、工程 建设和维护管理的全过程，各方面的调整相互牵连、影响。其调整过程往往是一 个周期性的过程，因为系统对无线网络的要求总在不断变化。其流程如图2 3 所 示。 。 图2 - 3 无线网络优化流程图1 1 3 l 无线网络优化的过程一般包括：确认检测目标和范围，数据采集，数据分析， 问题定位，优化方案制定及优化调整实施。( 如图2 - 4 所示) 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 的来源有多 话务统计， c q t ，m r 等 图2 _ 4 无线网络优化的一般过程 2 2 4 无线网络优化的数据来源 图2 - 5 无线网络优化的数据来源 网络优化是基于研究分析采集上来的各种数据而展开的。因此，优化所需的 数据是网络优化工作的基础。优化所需数据的有效性、真实性对于优化工作的开 展具有十分重要的意义。目前，网络优化的数据来源主要包括：o m c 话务统计、 采使行络大或段运网最整手佳有益调术最现效数技到使到参些达，达 北京邮电大学硕士研究生毕业论文基于m r 的g s m 无线网络优化子系统的设计和实现 d t ( 路测) 、c q t ( 呼叫质量测试) 、m r ( 测量报告) 等( 如图2 5 所示) 。 ( 1 ) o m c 话务统计：通过网络管理系统收集和统计无线网络运行质量的关 键指标( k p i ) 来反映网络质量。o m c 话务统计通常针对有实际在网用户的网 络，并需要一定时间周期的数据作为网络质量指标统计的基础。o m c 话务统计 数据是整个网络优化过程中最基本的数据来源，运营商通常就是通过话务统计获 取网络关键指标，以此来掌握无线网络的基本运行状况。 ( 2 ) d t ( d r i v i n gt e s t ) ：路测指借助仪表、测试终端及测试车辆等工具， 沿特定路线进行网络参数和通话质量测定的测试形式，从实际用户的角度去感受 和了解网络质量。具体方法是测试设备装载在一辆专用汽车( 测试车) 上，沿途 软件按要求自动( 或测试人员手动) 拨打通话，并做数据记录。记录的数据包括 用户所在位置、基站距离、接收信号强度、接收信号质量、越区切换地点以及邻 小区状况等。在做网络整体性能评估时，路测的范围应包括网内所有蜂窝小区和 扇区，所选的测试路线要尽量多。大规模的中心城市网络可以选取有代表性的区 域和环境进行测试，对有问题的区域进行重点测试。通过路测工具的测试，可以 发现和定位网络问题，给出优化建议。路测时间通常安排在话务忙时，话务忙时 的时间确定可以参考网管话务统计。路测的路线应包括市中心密集区，路线应全 面合理，尽量避免重复。对于用户投诉多的地方应该重点测试，在测试路线上做 出标记，必要时可重复测试。测试内容主