GSM1800M介绍.doc

动态数据配置说明书 深圳华为技术有限公司 GSM1800M介绍1 简介GSM在世界，特别在中国已进入了一个高速发展的阶段，根据GSM MOU组织提供的资料，截止1998年5月1日，GSM用户总数在全球已达8200万户，在1998年8月18日，中国电信移动用户总数已突破2000万大关，其中全球通GSM用户超过1300万户。照此发展势头预测，中国电信移动电话到2000年底有望突破4000万大关。一些专家指出，在未来的十年中，中国仍然是以发展GSM制式为主，GSM在移动通信中的比例将占据80%-90%的份额。面对市场需求势不可当的巨大增长，GSM要成功地继续蓬勃发展下去，容量问题已摆在各运营者面前。增加容量的解决方案可以参见表1：解决方案描述增加新基站、减少站距增加新的宏蜂窝基站，缩短站距，这是建网初期最基本的扩容方法，是增加容量和改善覆盖面积的基础。小区之间距离越短，小区覆盖范围越小，小区相对容量增加，同时室内覆盖的效果越好，用户可以得到连续的、高质量的服务。但选站点的工作难度越来越大，因为站点越来越密，可供选的、合适的点越来越少。同时宏蜂窝基站的站距也受到无线网络性能（例如干扰等）的影响，所以宏蜂窝基站不能设计得太密，一般不超过500米，但站距可根据城市具体结构来定，深圳目前实际上最短的站距为200米左右。频率复用技术随着网络容量不断扩大，用户不断增加，话务量越来越高，在使用频率一定或基站站距不能再小的情况下，应用频率复用技术，在已运行的小区上再安排一些频率来增加载波，从而扩大小区的容量。频率复用技术的原理就是把可用频率分组，不同的组使用不同的复用方式。同一小区的载波采用不同的频率复用距离，前面的载波使用较多的频点规划，复用的距离较大，后面的载波使用较少的频点规划，复用的距离较小，通过跳频、非连续发射以及动态功率控制等技术对干扰进行均衡，在保证质量的前提下获得更紧密的频率复用。深圳原共使用65个载频，原有的频率复用模式为12/12/10/10/10/10，应用爱立信MRP频率复用技术后现为12/9/8/6/6/6/2，只用了49个载频，剩下的载频用于微蜂窝和以后的扩容。用频率复用方法来使小区载波数增加同样受到无线网络性能的限制。安装微蜂窝微蜂窝有两方面的作用：（1）提高覆盖，特别是盲点地区，如地铁、地下停车场等。（2）提高容量，特别是高话务量地区，如商业区、购物中心等。使用微蜂窝也要运用频率复用、小区分层等多种技术，分配固定的频率给微蜂窝使用，并使它有较高的优先级，吸收宏微蜂话务。采用微蜂窝技术能充分利用频率资源，解决宏蜂窝无法解决的问题，是网络发展的必然。建GSM1800网络GSM1800系统和GSM900系统一样，具有相同的GSM规范，仅频率不同。重复利用现有的GSM900的基站站点，特别是首先利用GSM900高话务的基站站点，建设GSM1800系统，组成GSM900/1800双频网络，同时积极宣传、普及双频手机，并通过设置参数，使GSM1800网络有较高的优先级，尽量吸收GSM900网络的话务。GSM900提供网络大面积的覆盖，而GSM1800主要目的是在需要的地方提供容量，双频手机在GSM1800网络能覆盖到的地方，优先占用GSM1800的网络，在GSM1800网络忙或覆盖不到的地方，占用GSM900网络。这是目前缓解900MHZ频段上移动通信频率资源紧张的情况和解决GSM900网络高话务地区无线信道不足的最有效手段。半速率应用半速率（HALF RATE），可提高网络容量。半速率技术是通过使用半速率声码器使系统容量增加一倍，也可将半速率信道中的一个用于数据的传输，增加业务功能。但是目前双速率手机和双速率网络的技术还不成熟，预计要到2000年后才能推广应用。表1 扩容方案描述中国目前各地正在运营的GSM网络是900兆的GSM900网络，随着市场需求的不断增长和系统容量的不断扩大，由于频率是有限的不可再生的资源，GSM900网络的容量将要受到频率限制，特别在一些大城市高密度的市区环境显得尤为突出。所以采用1800兆的GSM1800系统成为网络发展的必然趋势。2 引进的新机制2 .1 频段：上行：1710-1785MHz下行：1805-1880MHz数据配置中采用512885描述。2 .2 ECSC：控制手机是否早期发送类标32 .2.1 类标3的作用(1) 判断手机类型(2) 在切换到的目标BSC,进行功率控制的需要(类标3中指出双频手机在不同频段的功率等级)(3) 在类标3中还携带了有关加密算法的信息(4) GSM协议的发展，可能在类标3中携带更多有关手机性能的信息2 .2.2 必然的用处双频切换是根据MS上报测量报告中的邻近小区决定的，只要有另一频带的小区，就有可能发生双频切换；它的必然用处体现在两个方面：(1) 功率控制中取得双频手机在各频段的功率等级(2) 在900M和1800M小区共用BCCH时，需要引导单频手机在对应频段的载频上获得服务2 .2.3 ECSC配置和查看OMC BSC数据表中的小区系统消息数据表包含本项数据配置OMC BSC的ABIS接口跟踪在系统消息3的扩展字节中包括ECSC信息单元 ECSC = 1 ：要求手机早期发送 ECSC = 0 ：不要求手机早期发送2 .3 MBR：控制手机上报各频段邻近小区数目2 .3.1 MBR用途手机能够测量32个邻近小区（900/1800），同时在测量报告中向BSS系统报告6个最佳邻近小区MBR=0时，报告最强的6个小区的情况，与频带无关；MBR=X时，X=1，2，3报告其他频带的X个小区报告正在使用的频带的（6-X）个小区2 .3.2 MBR配置和查看OMC BSC数据表中的小区系统消息数据表包含本项数据配置OMC BSC的ABIS接口跟踪在系统消息2Ter/5Ter中包括MBR信息单元2 .4 EFR：增强型全速率语音编码（Enhanced Full Rate Speech Coding）GSM1800M系统由于频点高，相应的射频损耗较大，要求提供EFR功能以保证高质量的语音。EFR配置：BSC侧数据表小区小区配置数据表中的语音版本和语音版本优先选择两数据项MSC侧数据表中继中继数据A接口电路池表中的GSM承载能力数据项2 .5 手机兼容性2 .5.1 手机类别Phase1Phase2900M单频有：MT308/328、E”688有：Nokia6110、E”7881800M单频有有：Nokia6130900M/1800M双频无有：MT928/998、Nokia6150表2 手机类别2 .5.2 系统消息系统消息的发送和BSC对邻近小区的排列方法是一个问题的两个方面。各种手机对邻近小区的排列其实不是看当前在哪个小区上，而是总是先排列系统消息2/5中的邻近小区，再排列系统消息 2ter/5ter中的邻近小区。说明了手机的行为还是取决于BSC发送系统消息的方法。SI2/SI5SI2bis/SI5bisSI2ter/SI5ter900M Cell900M BA频点1800M BA频点1800M Cell1800M BA频点扩展的1800M BA频点900M BA频点表3 系统消息中对邻小区频点的发布处理3 话务引导和控制手机状态引导与控制策略空闲态小区选择和小区重选呼叫建立过程直接重试，小区优先级切换通话态各类切换控制策略（常规切换、分层分级切换、快速移动切换、话务量切换、流量控制）表4 话务引导控制策略3 .1 小区选择3 .1.1 小区选择过程手机开机要进行小区选择。手机中存有一张表，是它以前上过的小区。如果检测到该表中的一个小区，级别为高，C10，就选择该小区。否则在所有频点（900手机1-124，1800手机512-885，双频手机包括前两部分）中搜索。先在级别高的小区中找，如果找到一个C10,则选择该小区。若没有找到，则在级别低的小区中找。全部没找到，则手机掉网。3 .1.2 小区优先级CBA、CBQPhase1手机：CBA = 1 0优先级：BarredNormalPhase2手机：CBQCBA小区选择优先级小区重选优先级00NormalNormal01BarredBarred10LowNormal11LowNormal表5 Phase2手机优先级对应3 .1.3 小区选择标准C1C1= (Received_Level-RXLEV_ACCESS_MIN)- MAX(MS_TXPWR_MAX_CCH-P ,0)C1=（实际接收电平 - 系统允许最小接收电平）- MAX（系统要求最大发射功率 - 实际发射功率）,0）引导双频手机开机时首先选择1800小区3 .2 小区重选3 .2.1 小区重选过程小区不分优先级。手机大约10秒左右计算一次服务小区和邻近小区的C2，如果发现邻近小区的C2服务小区的C2，且持续5秒钟以上,则重选到该小区。T是一个计时器(对每个邻近小区)，当一个邻近小区的电平成为6个最强的之一时，启动该计时器。小区重选磁滞用于不同位置区时的小区重选3 .2.2 小区重选标准C2C2 = C1+CRO-TO*H(PT-T) (PT31)C2 = C1-CRO (PT= 31)H(X)= 0 X规模发展-高速发展-稳定发展-衰落。现在GSM900基本处于高速发展和稳定发展阶段之间，其用户数量、网络规模、维护队伍均已达到相当大的规模，而且各方面均在稳定增长。采用GSM900和GSM1800共BSC的组网方式，必将对现有的BSC进行全面的软硬件升级和容量及处理能力的扩展，这种升级和扩展将大大影响现有900M网络的平稳运行，影响900M网络的用户服务质量。而且这种升级和扩展将是持续的、长久的。他将伴随着每次的900M扩容和1800M扩容。由于不同厂商BSC的容量差异较大，而GSM1800一般在大、中城市话务密集的地方使用，这些地方原有GSM900的BSC负荷已经相当大，采用共BSC后也只有一小部分的1800基站能挂在原BSC上。GSM900和GSM1800基站在同一个BSC上的随意组合，必将导致无线网络结构的不清晰，网络的规划和发展都会处于比较混乱的状态。如果以后全网都一直采用这种方式，将使网络的复杂度大大增加（由于900M和1800M在传输、衰减、组网上的差别），使网络的清晰度大大降低。如果随着1800用户的迅速增加逐步把混合组网方式调整到独立组网方式，将使网络成本大大增加。而且我们在后面将会谈到的混合组网引起的问题更将使网络的过渡变得异常困难。（2）混合组网将使本地网络走向封闭与不开放，使网络成本与网络风险大大增加无线网络发展的趋势是逐步走向开放与标准化，这是实现个人通信目标的必由之路。开放的网络可以促进竞争，提高网络的技术水准，降低网络的建设成本。采用混合组网方式组建GSM900和GSM1800的本地网，尤其是采用共BSC的方式组建本地网，将使本地网从逐步开放的多厂商环境转变为封闭的单一厂商环境，这无论是对技术进步、网络发展还是对引入竞争都是极为不利的。（3）混合组网将增加网络建设的复杂度中国的移动通信发展迅猛，移动用户数量增长很快。建立一个独立的1800网络将能满足用户快速增长的需要。混合组网方式的扩容由于要同时考虑900M、1800M的网络规划及设备扩容，同时混合网络的验收测试复杂，这势必会减慢网络建设的速度和网络建设的质量，不能充分满足用户对网络服务的需求。（4）混合组网将限制新业务的拓展移动通信技术的飞速发展，必然导致各种新业务、新功能层出不穷。这些新业务将占用大量的设备容量和处理能力。在新建的1800网络上逐步实现HSCSD、GPRS、移动智能网等新功能可以为部分对移动通信要求高的用户迅速提供更好的网络服务，同时也可促进双频手机的普及应用。而在现已比较稳定的900M网络上开放这些业务，无论是采用共MSC方式还是采用共BSC方式，都将面对MSC和BSC容量不够、处理能力不足的问题，限制了网络上新业务开放的速度和质量。（5）混合组网不利于采用不同的资费政策由于混合组网原则上不区分900M用户和1800用户，因此在资费政策上缺乏独立组网方式的灵活性，不利于充分利用1800丰富的频率资源，迅速缓解900M的容量压力。（6）混合组网和独立组网在话务控制策略上没有本质区别无论是独立组网还是混合组网，其针对各个网络发展阶段实施的话务控制策略均没有本质区别。（7）混合组网的互连问题网络的互连问题即是网络的开放性问题，混合组网方式虽然可以在1800发展初期掩盖很多异种设备的互连问题，但随着网络的发展、技术的更新换代，本地网的开放与多厂商环境将是不可避免的。 所以从发展的角度来看，混合组网的综合互连成本将比独立组网高。（8）混合组网的投资分析从网络发展的角度考虑，混合组网在投资上没有优势。共BSC的混合组网方式的初期投资确实要比独立组网要小得多，但代价是扩容复杂、网络结构不清晰、新业务不易拓展、必须使用同一设备供应商的产品，如果是共MSC方式，在投资上优势并不大，却限制了新业务新功能的迅速提供，所以从整个网络发展周期来看，混合组网并不能减少综合投资。另外，由于1800的发展会很快，各地的初期网络规模都比较大，混合组网初期投资规模小的特点并不能得到很好的体现。4 .3 多种组网方式比较前面介绍了双频网的两种组网方案：双频网独立组网和双频网混合组网。下面从网络集成、增加消息流量和系统负荷以及双频话务控制这三个方面进行比较。4 .3.1 从网络集成的角度比较由于独立组网方式是以高松散、低耦合的方式叠加到原有网络中的，所以它在网络集成上较混合组网有许多优点：组网方式网络集成独立组网共MSC组网共MSC、BSC组网网络规划容易需要对NSS重新规划需要对NSS/BSS重新规划实施容易MSC/BSC过渡MSC/BSC/BTS过渡优化容易较易困难NSS容易不容易不容易BSS容易两BSC均要优化不容易RF容易两BSC均要优化两BTS均要优化运营管理容易较易较易维护容易较易较易新业务拓展容易较易不容易扩容余地很大较大有一定限制表6 组网方式分析4 .3.2 消息流量和系统负荷由于独立组网时双频切换是MSC间的切换，它需要增加系统的消息流量和处理负荷。通过下面对D接口、A接口、E接口消息流量及增加处理机负荷量的计算，这些消息流量不会增加过多的系统开销，对处理机负荷的增加也不大。（1）独立组网比混合组网E接口、D接口、A接口增加的消息量参考如下的话务模型：每用户的话务量：0.03Erl 通话时长：60秒位置更新次数 ：2局间漫游：10%用户忙时切换次数:2次MSC间的切换占：10%链路负荷：0.2ErlGSM900和GSM1800间切换占：50%说明：此话务模型参考了人民邮电出版社GSM数字移动通信工程。其中GSM900和GSM1800间切换占50%，是考虑极端情况下的网间切换，一般情况要比这个小。（a）E接口切换消息流量计算（仅计算发生在双频网间的切换）发生基本切换时，E接口消息量大约为730Bytes（双向），具体的消息见后面的切换流程图。图1 E接口双频切换消息流量所以每条E接口链路支持的用户数：64K*0.2*3600/(657/2) = 143,640用户 （b）D接口位置管理消息流量计算（仅计算发生在双频网间的位置更新）发生局间的位置更新时，D接口消息量大约为440Bytes（双向）。图2 D接口双频切换消息流量所以每条D接口链路支持的用户数：64K*0.2*3600/(396/2) = 238,312用户（c）A接口切换消息流量计算（仅计算发生在双频网间的切换）发生基本切换时，A接口消息量大约为110Bytes（双向），具体的消息见后面的切换流程图。图3 A接口双频切换消息流量所以每条E接口链路支持的用户数：64K*0.2*3600/(99/2) = 953,250用户 根据（a）、（b）计算结果：对于一个有20万移动用户，其中10万是双频用户的双频移动网，即使采用独立组网方式，为了满足双频切换的需要，只需在E接口和D接口各加1条链路，并且还有一定的冗余。根据（c），由于双频切换对A接口的信令增加基本可以忽略不计。（d）处理负荷的增加不同机型由于实现方式不同，MSC负荷增加量也各不相同，下面举华为M900/M1800 MSC为例：图4 华为MSC负荷增加实验用GSM主机性能为160 MIPS；每操作单元需要CPU开销 10000指令；平均每次切换和位置更新占用CPU开销 190.8万指令，即1.908M指令。实验用系统每模块支持2万用户，其中1万是双频用户，每秒CPU占用率为 (1.908*10000) / (160*3600) = 0.033。即由于1万用户发生双频切换而导致增加CPU负荷占总处理能力的3.3%。（2）混合组网方式比单独组网方式增加的消息量GSM1800和GSM900共BSC是一种最常见的混合组网方式，在这种组网方式下，相同位置区域的900和1800小区由同一个BSC进行管理并使用相同的LAC。这样，虽然移动用户只是在GSM900或GSM1800的某一个小区进行了位置登记，但当移动用户做被叫和MSC送来带有LAC的寻呼消息时，BSC将向所有LAC相同的900和1800小区进行寻呼，因而使得Abis接口和Um空中接口的消息量增加了一倍，这对有线信道资源、无线信道资源和系统的处理能力来说，都是一种很大的浪费。4 .3.3 双频话务控制无论是混合组网还是独立组网，通过小区选择与重选、双频话务切换等策略都可以为网络提供良好的服务。不同之处在于采用独立组网方式时，系统网络结构清晰，网络扩容的潜力大，实现复杂算法时参数配置较为明确，数据维护简单，不会对原有网络性能造成冲击并有利于网络的稳定发展。 5 华为设备介绍5 .1 功能特点提供出移动台外的全系列GSM产品。支持本文第二节提出的新机制。为了给用户提供高的服务质量，华为M900/M1800系统提供了完善的切换算法。它具有以下多方面的特点：l 支持双频系统网络规划的小区分层、分级别小区间切换， 根据网络结构的需求，灵活设置小区的层及优先级。l 对小区内连续切换进行控制，在由于干扰因素引起的小区内连续切换达到一定数量时，在一定时间内禁止切换的发生，以减少系统资源无谓的占用。l 利用各种磁滞消除同层、层间小区切换的乒乓效应。l 根据MS处于网络的不同位置（宏蜂窝、微蜂窝），判断MS在多个微蜂窝中移动的相对速度，并结合时间惩罚策略完成基于速度敏感性的切换算法，将快速移动用户切换到高层网络，减少快速移动MS频繁切换给系统带来的影响。l 当系统频段间切换数量超过设定的阈值时，给出告警；l 在紧急情况下（如TA过大，接收质量过差，接收电平下降速度过快等）进行紧急切换，以减少可能的掉话。l 灵活定义负荷分担小区簇，根据系统当前的流量情况及小区负荷状况通过先进的分级负荷切换算法实现小区簇中各小区间负荷的分担。l 考虑了切换失败惩罚，避免不成功的切换多次发生。5 .2 应用：切换数据配置5 .2.1 切换控制数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号切换算法类型选择华为切换算法和GSM0508切换算法华为切换算法、GSM0508切换算法华为切换算法业务信道切换最小时间间隔只有时间超过该定时器设定的值才允许业务信道切换。1106新分配的最小时间间隔1106信令信道切换最小时间间隔只有时间超过该定时器设定的值才允许信令信道切换。1102连续切换最小时间间隔只有时间超过该定时器设定的值才允许在同一小区内进行再一次切换。1106直接重试的TALLOC(秒)新紧急切换最小时间间隔(秒)在一次紧急切换启动时同时启动该定时器，如果切换失败，在此定时器超时之前不再进行下一次的紧急切换判决。1106BSC间SDCCH切换允许是/否是进行共BSC/MSC调整允许是否调整候选小区队列，使得切换优先在同BSC内进行是/否否信令信道切换允许是否允许信令信道切换是/否否惩罚处理允许是/否是小区内切换允许是/否是负荷切换允许是否进行负荷分担的切换是/否否快速移动微小区切换算法允许是否采用快速移动微小区算法是/否否接收电平快速下降紧急切换算法允许是否对接收电平快速下降进行切换判决是/否否BTS测量报告预处理是否在BTS上进行测量报告的预处理是/否是传送原始测量报告在BTS上进行测量报告预处理时，是否将原始的测量报告传送上来是/否是传送BS/MS功率级别是否将BS/MS功率级别从BTS传送到BSC是/否否表1 切换控制数据表5 .2.2 小区描述数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号BCCH号BCCH绝对载频号CGI号网络色码基站色码保留位小区所在层该小区在分层网络中所处的层。143小区优先级该小区在某层中所设的优先级。1162层间切换门限不同层或优先级间小区切换时目标小区接收电平的门限值。06320层间切换磁滞不同层或优先级间小区切换时的磁滞值，以限制层间的乒乓切换。0633速度惩罚值MS快速移动时对该小区的速度惩罚值。06330速度惩罚时间(秒)MS快速移动时对该小区的速度惩罚时间。40BCCH载频发射功率该小区BCCH载频发射功率。04737非BCCH载频发射功率该小区非BCCH载频发射功率。04737MS最大发射功率控制等级基站允许手机发射的最大功率，控制等级所对应的功率参见GSM05.05协议。0315切换候选小区最小下行功率邻近或服务小区接收电平高于该值可以成为切换的候选小区。06318表2 小区描述数据表5 .2.3 外部小区描述数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值外部小区号BCCH号BCCH绝对载频号CGI号网络色码基站色码是否共MSC小区所在层该小区在分层网络中所处的层。取值范围14。143小区优先级该小区在某层中所设的优先级。1162层间切换门限不同层或优先级间小区切换时目标小区接收电平的门限值。06320层间切换磁滞不同层或优先级间小区切换时的磁滞值，以限制层间的乒乓切换。0633速度惩罚值MS快速移动时对该小区的速度惩罚值。06330速度惩罚时间(秒)MS快速移动时对该小区的速度惩罚时间。40BCCH载频发射功率该小区BCCH载频发射功率。04737非BCCH载频发射功率该小区非BCCH载频发射功率。04737MS最大发射功率控制等级基站允许手机发射的最大功率，控制等级所对应的功率参见GSM05.05协议。0315切换候选小区最小下行功率邻近或服务小区接收电平高于该值可以成为切换的候选小区。06318表3 外部小区描述数据表5 .2.4 小区相邻关系表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号邻近小区模块号不同BSC的邻近小区选择“BSC外部模块”。Module1-ExtCellModuleNo邻近小区号BSC外部小区的编号，不要求对应其所在BSC的小区号。邻近小区候选类型NHN,AWN,BOTH小区间切换磁滞同层小区间切换的磁滞值，以限制同层小区间乒乓切换。0633K排列的SS正值偏移取值范围063。0630K排列的SS负值偏移取值范围063。0630AW偏移决定允许指配到更坏小区的通道大小。0630质量差切换偏移因质量差进行紧急切换的邻近小区边界偏移。0635表4 小区相邻关系表5 .2.5 滤波器数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号差补运算允许丢失的测量报告数最大允许丢失测量报告的个数。0104TCH信号强度滤波器长度取值范围132。1326TCH信号质量滤波器长度取值范围132。1326SDCCH信号强度滤波器长度取值范围132。1323SDCCH信号质量滤波器长度取值范围132。1323邻近小区滤波器长度取值范围132。1326TA滤波器长度取值范围132。1326表5 滤波器数据表5 .2.6 惩罚数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号切换失败小区信号强度惩罚切换失败对目标小区的惩罚值。06363切换失败惩罚持续时间(秒)切换失败后对目标小区的惩罚时间。8质量差切换信号强度惩罚对由于BQ原因切换的小区进行的惩罚值。06310质量差切换惩罚持续时间(秒)对由于BQ原因切换的小区进行的惩罚时间。10时间提前量切换信号强度惩罚对由于TA原因切换的小区进行的惩罚值。06363时间提前量切换惩罚持续时间(秒)对由于TA原因切换的小区进行的惩罚时间。10表6 惩罚数据表5 .2.7 紧急切换数据表数据字段OMC状态提示栏取值范围缺省值模块号小区号紧急切换TA限制TA大于等于该值将进行TA的紧急切换。06363紧急切换下行链路质量限制下行链路接收质量大于等于该值将进行BQ的紧急切换。07050紧急切换上行链路质量限制上行链路接收质量大于等于该值将进行BQ的紧急切换。07050上行链路电平短期滤波器长度针对电平快速下降的快速滤波器长度。3滤波器参数A10201