GSM网络优化 毕业论文

1、 河南机电高等专科学校 毕毕业业设设计计论论文文 论文题目： g gs sm m 网络优化 系 部： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012 年 5 月 1 日 摘摘 要要 1993 年，gsm 网络在我国开始进入商业用途，距今有 14 年，目前我国 gsm 网络用户已超过 3.7 亿，网络规模和容量都居世界第一，我国通信网络面临着严 峻挑战。 一方面由于移动用户数目的惊人发展，网络规模不断扩大，但频率资源匮乏， 无线网络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，此时单靠日常的维护已经无法切实地为广大移动用于提供高质量的 移动通信服务。

2、 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以及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。 关键词关键词：gsm 频率复用 通信质量 网络优化 abstract in china, gsm network has a history of about 14 years, ever since it began its commercial use from 1993. its present amo

3、unt of chinese user is more than 350 million, either of the scale and capacity ranks first in the world. our domestic mobile-communications are confronted with severe and rigorous challenges. on the one hand, in pace with the astonishing growth of telecommunication users, the network keeps expanding

4、 in scale. however, problems like want of frequency resources, the smaller coefficient of frequency reuse and more unwieldy network, bring about more and more troubles of increasingly diversified and complicated. thus mere routine maintenance is not enough to provide high-qualified service for the b

5、road 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 telecommunicatio

6、ns, 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 n

7、etwork-optimizations. keywords: gsm; frequency reuse; quality of mobile communications; network-optimizations 目目 录录 绪 论.1 第 1 章 gsm 系统简介.2 1.1 gsm 系统结构.2 1.2 gsm 网络接口.4 1.3 频率配置.5 1.4 信道分类.6 第 2 章 gsm 网络优化目标和流程.8 2.1 gsm 无线网络优化的目标.8 2.2 gsm 无线网络优化的流程.9 第 3 章 室内覆盖的优化 .12 3.1 室内覆盖优化的意义.12 3.2 改善室内覆盖的方

8、法及手段.12 3.4 不同信号源比较.13 3.5 室内覆盖系统的优化.15 第 4 章 天线在网络优化中的作用 .17 4.1 天线的主要性能指标.17 4.2 优化中天线的选择.19 第 5 章 掉话的分析和解决方法 .22 5.1 由于切换导致的掉话.22 5.2 由于干扰而导致的掉话.24 5.3 天馈线原因产生掉话的情况.25 第 6 章 大学园区高话务解决方案.27 6.1 高话务简要分析.27 6.2 方案简要分析.28 6.3 对于高校话务问题的几点考虑.30 结束语.32 致谢.33 参考文献.34 绪 论 我国的 gsm 网络正在迅速的发展，最大的问题是城市通信热点的增多

9、，以 及农村的全面覆盖，为实现 gsm 网络无缝隙覆盖，保持高的通话质量，gsm 网 络优化工作任重道远。 移动通信网络的维护与固定电话网络的维护之间的差别是很大的，最大的 区别是移动通信网络的不可以预知性，比如周围环境，话务量等。另外，网络 规划中有大量的小区设计参数，这在固定电话网中是没有的，这些小区设计参 数大多数是可以调整的，比如接入电平门限，切换电平门限，相邻小区移动通 信网络的维护与固定电话网络的维护之间的差别是很大的，最大定义，频率配 制等，他们会直接影响网络的服务质量，所以为了保证整个移动网络的服务质 量，就必须不停的观察和检测整个移动网，找出并排除故障，提高网络质量 （如提高

10、接通率，提高话音质量，降低掉话率等），这是网络优化的基本任务， 一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划，工程建设，投入使用，到日 常维护，网络优化的历程，并进入循环，对相对稳定的 gsm 网络加强优化工作， 搞好运行维护，提高通信网络质量。 本文分五个部分进行讨论，首先介绍 gsm 系统的构造，网络接口等基本知 识。然后在第二部分中对优化工作目标和流程进行介绍，第三部分介绍室内网 络覆盖的优化。天线的优化在第四部分中介绍，第五章对掉话的原因进行分析 和解决。 所以本文从理论技术方面对 gsm 网络优化进行探讨，在实际应用中，要根 据不同的情况选择不同的优化方案。 第 1 章 gsm 系统简

11、介 1.1gsm 系统结构 gsm（global system for mobile communications；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 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行，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），bss（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 系 统结构如图1.1所示。 图 1.1 gsm 系统结构 1.1.1 ms（移动台） ms

12、是用户唯一能接触到的 gsm 系统中的设备。他分为移动终端（mt）和 sim 卡两部分。sim 卡也叫做用户识别卡，主要用于识别用户的身份，计费等功 能。 1.1.2 bss（基站子系统） 由 bts（基站收发信台）和 bsc（基站控制器）两部分实体组成。一个 bsc 可以控制数十个 bts，bts 可以和 bsc 直接连接，也可以通过基站接口设备 （bie）采用远程控制的连接方式于 bsc 连接。 bts 属于 bss 的无线部分，主要负责接收和发送信息，由 bsc 控制，bts 主要由 基带单元，载频单元，控制单元和天馈单元组成。 bsc 属于 bss 的控制部分，主要负责各借口的管理，承

13、担无线资源和无线参数管 理。bsc 由朝向于 msc 相连的 a 借口或者与变码交换器的 ater 接口的数字中继部 分，朝向 bts 相练的 abis 接口或者 bs 接口的 bts 部分，公共处理部分，和交换 部分组成。 1.1.3 nss（网络子系统） 网络子系统主要包括有 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功能，它对 gsm 移动用户之间通信和 gsm 移动用户与 其他通信网用户之间通信起着管理作用。nss 由一系列功能实体构成。 (1) msc 移动业务交换中心。 移动业务交换中心是网络的核心，他提供交换功能及面向系统其他功能实 体：bss，h

14、lr，auc，eir，omc 和面向固定网的接口功能把移动用户与移动用 户，移动用户与固定网用户互相连接起来。 (2) 访问用户位置寄存器（vlr） 访问用户位置寄存器（vlr）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着 进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立 呼叫接续的必要条件。vlr 从该移动用户的归属用户位置寄存（hlr）处获取， 并存储必要的数据。一旦移动用户离开该 vlr 的控制区域，则重新在另一个 vlr 登记，原 vlr 将取消临时记录的该移动用户数据。因此，vlr 可看作为一 个动态用户数据库。vlr 功能总是在每个 msc 中综合实现的。 (3) 归

15、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 域以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在 hlr 中，这包 括移动用户识别号码、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 区域相关动态信息数据。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 系统采取了特别的安全措施，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

16、（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）存储着移动设备的国际移动设备识别码 （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， 1.1.4 操作支持子系统（oss） 操作支持子系统（oss）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备 管理以及网路操作和维护。移动用户管理可包括用户数据管

17、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 的管理也可认为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，还必须根据运营部门对 sim 的管理要求和模式采用专门的 sim 个人化设备来完成。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计费数据的方式。移动设备管理是由移动设 备识别寄存器（eir）来完成的，eir 与 nss 的功能实体之间是通过 ss7 信令 网路的接口互连，为此，eir

18、 也归入 nss 的组成部分之一。网路操作与维护是 完成对 gsm 系统的 bss 和 nss 进行操作与维护管理任务的，完成网路操作与 维护管理的设施称为操作与维护中心（omc）。 1.2gsm 网络接口 在实际的 gsm 通信网络中，由于网络规模不同，运营环境不同和设备生产 厂家的不同，上述的各个部分可以有不同的配置方法。为了各个厂家所生产的 设备可以通用，各部分的连接必须严格符合规定的接口标准以及相应的协议。 1.2.1 主要接口 gsm 系统的主要接口是指 a 接口、abis 接口和 um 接口。这三种主要接口 的定义和标准化可保证不同厂家生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备 能够

19、纳入同一个 gsm 移动通信网运行和使用，主要接口示意图如图1.2所示。 图 1.2 主要接口示意图 1.2.2 网络子系统内部接口 网络子系统内部接口包括 b、c、d、e、f、g 接口，nss 内部接口如图1.3 所示。 1.2.3 gsm 系统与其它公用电信网接口。 gsm 系统通过 msc 与公共电信网互连。一般采用 7 号信令系统接口。其物理 链接方式是 msc 与 pstn 或 isdn 交换机之间采用 2.048mb/s 的 pcm 数字传输链 路实现的。 图 1.3 nss 内部接口 1.3 频率配置 1.3.1 工作频段 gsm900m 频段： 上行 890915mhz（移动台

20、发，基站收）； 下行 935960mhz（基站发，移动台收）； 收、发频率间隔为 45mhz。 移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平 衡的问题。由于载频间隔是 0.2mhz，因此 gsm 系统整个工作频段分为 124 对载 频，其频道序号用 n 表示，则上、下两频段中序号为 n 的载频可用公式(1-1)和 (1-2)计算： 上频段：mhz (1-1) )2 . 0890()(nnfl 下频段：mhz (1-2)2 . 0935()(nnfh 式中：n1124。 例如 n1，mhz，mhz，其它序号的载频依次类推。 2 . 890) 1 ( l f 2 . 935)

21、1 ( h f 每个载频有 8 个时隙，因此 gsm 系统共有 1248992 个物理信道。 1.3.2 干扰保护比 同频干扰保护比：c/i（载频/干扰）9db； 邻频干扰保护比：c/i（载频/干扰）9db； 载频偏离 400khz 时的干扰保护比：c/i（载频/干扰）41db； 工程设计时需对以上的 c/i 值另加 3db 余量。 1.4 信道分类 无线子系统的物理信道支撑着逻辑信道。逻辑信道可分为业务信道（tch） 和控制信道（cch）两大类，其中后者也称信令信道，gsm 系统信道如图1.4所 示。 1.4.1 业务信道 业务信道 tch 主要传输数字话音或数据，其次还有少量的随路控制信令

22、。 (1)话音业务信道。载有编码话音的业务信道分为全速率话音业 务信道（tch/fs）和半速率话音业务信道（tch/hs）两者的总速率分别为 22.8kb/s 和 11.4kb/s。 (2) 数据业务信道。在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配和信 道编码，可使用不同的速率业务。 图 1.4 gsm 信道系统 1.4.2 控制信道 控制信道（cch）用于传送信令和同步信号。它主要有三种：广播信道 （bch）、公共控制信道（ccch）和专用控制信道（dcch）。 (1) 广播信道（bch）：广播信道是单方向控制信道，用于基站向移动台 广播公用的信息。传输内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的

23、有关信息。 其中又可分为：频率校正信道（fcch）、同步信道（sch）、广播控制信道 （bcch）。 (2) 公共控制信道（ccch）：ccch 是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶 段传输链路连接所需要的控制信令。其中又可分为：寻呼信道（pch）、随机接 入信道（rach）、准许接入信道（agch）。 (3) 专用控制信道（dcch）：dcch 是双向控制信道，其用途是在呼叫接续 阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必须的控制信息。其中又 可分为：独立专用控制信道（sdcch）、慢速辅助控制信道（sacch）、快速辅 助控制信道（facch）。 第 2 章 gsm 网络优化目标和流程

24、 网络优化是高层次的维护工作，是通过采用新技术手段以及优化工具对网 络参数及网络资源进行合理的调整，从而提高网络质量的维护工作。可采用室 内分布、跳频、同心圆技术、dtx、功率控制等手段减少干扰，增大网络容量， 改善无线环境；通过调整天线角度，增益，方位角，俯仰角以及功率大小，选 择最佳站址，调整载频配置，均衡话务分布，改善网络质量，获得最佳覆盖效 果等等。 2.1 gsm 无线网络优化的目标 2.1.1 满足所需的容量 站在用户的角度上，用户希望在任何地方一打电话就通，话音质量很好， 并且不掉话。要做到这些，直接面以用户的无线网络必须能提供足够的业务容 量，有线通信中每个用户有自己的用户线，

25、但移动则是用户共用无线电信道， 业务容量与每个用户的业务量有关，也与无线信道的呼损有关，国外运营者呼 损一般取 2%，我国由于经济原因在大区时呼损可用 5%市区则要取 2%。 2.1.2 覆盖所需覆盖的地区 移动网应提供尽可能大的覆盖范围。许多国家电信主管部门在开始蜂窝业 务时，对运营者在地理的覆盖与人中的覆盖均限定在某个时间内要达到一定目 标。首先应覆盖用户最多的地方，同时要考虑有一定的面，面越大越吸引用户。 今年我们提出了要覆盖的重点地区，同时还要求在全国铺开，扩大覆盖面。覆 盖与无线电传播有密切关系，所用频段、地面移动状态决定了其传播的特点。 2.1.3 好的质量 覆盖率 90%； 话音

26、质量 4 分 无线信道阻塞率 2-5% 掉话率 2% 移动通信的传播决定了在覆盖区内不可能是 100%覆盖，期望在覆盖区内死 角越少越好，关键是衰落储备是否足够。 话音质量取决于信号电平和干扰的电平。有时信号很强，但质量不好，就 是由于干扰问题。 掉话的原因很多，与信号的电平、干扰的电平、切换电平等都有关。 要达到这些目标，花很多钱能办到，但一个优秀的网络应是在能满足上述 要求的同时，花钱最少，这就需要精心地规划和设计。经济性依赖可用频率的 多少和设备的价格，使用频率要经济，建网要经济。 2.2 gsm 无线网络优化的流程 网络优化的过程实际上是一个循环过程，首先要对网络进行普查，数据采 集，

27、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 网络优化工作流 程图如图2.1所示。 网络普查数据采集数据分析 制定和实施优化方案 图 2.1 gsm 优化工作流程图 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： 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，上一次优化的 技术总结报告，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

28、布，用户投诉的热点地区等内容。 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、邻近小区关系，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。有时在网络普查之后，就 可发现明显不合理、需要优化的方面，就可以制定和实施优化。 2.2.2 数据采集 网络优化是在充分了解网络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。数据采集包括： 通过交换操作维护中心进行数据采集 通过交换操作维护中心（omc-s）可以获得 msc 话务统计，包括网内 msc、vlr、hlr、 ccs6、

29、小区，中继群、录音通知等，及网外侧呼叫其他业务 网（含固定网，130 网，90 网，长城网等）各方向的来去话务量。对于交换机 可统计到各信令点的信令负荷、忙时鉴权次数、忙时 tmsi 分配次数、vlr 用户 数、关机或脱网用户数、业务类型使用频率、忙时位置更新次数等。利用这些 数据，结合 gsm 的当时运行情况，可修改 msc 和 bsc 参数，减轻其工作负荷。 通过基站操作维护中心进行数据采集 通过基站操作维护中心（omc-r）可以获得 bsc 话务统计（moc 话务量、 mtc 话务量、位置更新、切换、小区话务量、话务信道和信令信道等）。可统 计小区内主被叫应答率、tch 分配成功率、ic

30、h 分配失败原因占有率、掉话率、 忙时话务量、tch 平均占用时长、忙时占用冗 h 信道数、切换（来去）邻近 小区及成功率，切换失败原因占有率等。利用这些指标可分析该小区基站工作 状况及优化方向。 使用仪表在有线部分进行测量采集 使用仪表在有线部分进行测量采集。将 mpa7300 信令测试仪跨接在 a 接口 和 a 接口。 mpa7300 信令测试仪可启动计数器记录特定时段内事件的发生次数， 并实时跟踪记录 ccs7 信令。结合 gsm 规范，就可知道话音信道分配失败过程中， 各种原因所占比例；切换失败过程中，各种原因所占比例；掉话率等指标。 通过某些工具对无线接口进行测试采集 借助测试仪表。

31、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。需要测试的主要内容有：呼叫通话测试、扫 频测试、场强测试、干扰测试、切换测试、锁频测试、位置更新测试、双频网 评估测试等。需要采集的主要参数有：主邻小区场强、载干比、越区切换位置、 越区切换电平、掉话数、误码率、失帧率、小区归属参数、全部第三层上下行 信令采集和解码等。 2.2.3 数据分析 综合所获得的数据，进行数据分析。从交换机的操作维护中心（omc-s） 和基站系统的操作维 护中心（omc-r）获得话务统计报表，然后用后台软件加 以处理。包括针对无线网络而言的全网接通率。话音信道掉话率，信令信道掉 话

32、率。切换成功率和切换失败原因占有率等。 对无线部分测试采集到的数据进行分析得到场强覆盖分布图、比特误码率 分布图、帧丢失率分布图、有效相邻小区分布图。同邻频干扰分布图等，以及 双频网评估，呼叫过程事件和发生的频度统计报告，从而得到网络覆盖盲区定 位。网络干扰（上下行）区定位、切换分析报告等。 2.2.4 制定和实施优化方案 根据网络普查发现的明显不合理之处制定和实施优化方案。一般这时是进行 初级层次的优化，进一步提高网络运行质量就要进行较高层次的优化，它需要 周期性地、渐进地进行，根据数据分析结果制定和实施优化方案。 初级层次的优化 “清网排障”很见效，特别是在工程割接后直到系统终验前这段时间

33、进行， 如数据库中数据垃圾的清理。根据话务量报表及销售计划，调整每个小区所需 载频数目和各局向中继电路数，及时修改配置。应用频率规划软件和手工补偿， 获得新增载频频点。针对从 omc 获得的告警点和 um 测量时发现的问题，利用 sitemaster 测试仪表检查天馈线系统，如：无线输出功率、馈线回损及大线角 度、类型、高度与设计是否一致。利用 hp8594e 测试仪表检查基站硬件，如： 设备模块输出功率、放大增益、测试点工作电平、滤波器输出波形等。这样可 对不良基站进行处理，故障盘替换，调整天线，甚至基站搬迁等。 常规的调整方法 根据数据分析得到的用户分布及话务分布提高交换机处理效率，增加容

34、量， 调整信道数，变更基站位置、切换参数、频率、小区参数等。对盲区、高速公 路、室内区域、偏远地区，高话务量地区可考虑增加信道或增建基站、设置微 蜂窝、宏蜂窝、直放站及（智能）同心圆、频率复用等技术。直放站选型时， 应重视天线前后向比和非线性失真。 根据测试到的盲点和话音质量较差地区数据，调整天线的角度、高度、倾 角、类型、连接及 bts 发射功率。必要时，可更换基站位置。首先，利用规划 与优化软件模拟计算调整后的效果，若满意，调整天线参数，然后进行无线测 试工作，反复进行模拟、调整、测试、比较工作，直到实现良好的服务状态。 根据有线部分的测试得到的统计数据，分析网络服务质量（qos）差的原因

35、。 修改 msc 或 bsc 数据库（诸如位置区域 lac、切换条件、鉴权条件、邻近小区、 tmsi 再分配条件，bsc 和 rts 归属关系等）后，再进行统计。每次尽量只修改 一个参数，通过反复修改、统计、比较以得到较佳的指标。 另外，通过 msc 和 bsc 软件版本升级、打补丁等可获得新的统计功能、网 络业务和更加良好的工作状态。采用完善的录音通知系统、短信息、语音信箱 等新业务，有利于减少无效呼叫，提高接通率。 第 3 章 室内覆盖的优化 3.1 室内覆盖优化的意义 随着市区基站密度加大，优化工作的深入，城市的室外覆盖已基本做到了 无缝连接，话音质量也进一步得到改善。由于用户在大型建筑

36、物（尤其是酒店、 商务和商业中心、大型购物商场、停车场等）内使用移动电话所产生的话务量 日益增加，用户已不满足于只有室外覆盖良好的移动通信服务，同时也要求网 络运营商能提供室内覆盖良好的服务，但此类场所由于其建筑体自身的原因 （如墙体较厚、面积较大、楼层较高等等），往往是网络覆盖的盲区或信号特 别差。尤其是目前大部分用户所使用的 gsm 系统，其信号的穿透能力比模拟系 统更弱，现象也就更明显。因此，解决好室内覆盖，满足用户的需求，提高网 络的通信质量，也就成为工程建设和网络优化工作的一项重要内容。 从狭义上来讲，室内覆盖问题仅仅是对室内覆盖盲区的改善，解决电话打 不出去的问题。从广义上来讲，室

37、内覆盖问题包括对室内移动通信话音质量、 网络质量、系统容量的改善问题。除了对诸如地下室，一、二层等通信盲区提 供覆盖外，同时也应对建筑物的高层部分因接收到来自多方向的杂乱不稳定信 号而导致掉话、断续、切换不成功等方面进行改善。同时，室内覆盖作为一种 扩容手段，对在高话务量地区分担室外基站话务，增加网络容量，使室内话务 在室内吸收，减少同频干扰也起很大作用。另外，良好的室内覆盖，对于提高 网络运营商的形象，为用户提供更好更完善的随时随地通信服务，提高企业竞 争力具有很大的意义。 3.2 改善室内覆盖的方法及手段 改善室内覆盖，有两种基本方法：一种是加大室外信号解决室内覆盖；另 一种是采用室内信号

38、分布系统方式。 3.2.1 加大室外信号解决室内覆盖方式 在存在室内盲区的地方附近安置直放站，或提高覆盖该地方基站发射功率， 提高室外信号强度，利用电磁波的穿透能力而达到解决室内覆盖问题。这种方 式的优点是：简单、快捷，不需要花很大的投资，工程工作量较小，不需要在 建筑物中作布线，建设速度较快。这种方式对于在一些网络还不是很完善的地 方，一方面不但解决了室内覆盖的问题，另一方面也解决了周围地区覆盖和话 务吸收，是一种一举两得的事情。但在网络已经比较完善、基站密集的地方， 用这种方式就不是一种明智之举，特别是采用直放站，对系统造成的影响比起 解决这些方的室内覆盖可能是得不偿失。这种方式缺点是：需

39、要进行频率规划， 有时甚至是必须对网络进行较大的频率调整。同时，用这种方式并不是一种全 面解决问题的方式，对于地下室、大型建筑物和采用金属玻璃幕墙的建筑物， 其室内可能有相当的地方仍然是盲区，因此，该种方法已不能满足大型室内建 筑的覆盖需求。 3.2.2 室内信号分布系统方式 建设室内分布系统是目前解决室内覆盖问题最有效的方法，它与前一种方 案最根本的区别就是将无线信号通过有线方式直接引到室内的每一个区域，消 除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内用户提供稳定、可靠的信号，使用户在室 内也能享受高质量的通信服务。这种方案在设计时，要考虑信号不外泄到建筑 物外面，而对网络造成干扰。 3.3 室内分布系

40、统组成 室内分布系统主要由三部分组成：信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室 内直放站）；室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、 光端机等）；干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。 建筑物室内覆盖要考虑的基本因素主要有：隔墙的阻挡为 520db、楼层 的阻挡为 20db、家具及其它障碍物的阻挡为 215db、多径衰落及高层建筑物 上的“孤岛效应”和“乒乓效应”。各种不同室内环境对无线环境的影响是非 常显著的，这在工程设计及优化中都要综合考虑。 3.4 不同信号源比较 最常用的信号源主要有以下两种：宏蜂窝直放站和微蜂窝室内覆盖。 3.4.1 宏蜂窝直放站 这是采用室外天线将附

41、近宏蜂窝基站的信号接收后经放大处理，再由室内 天线分布到所需覆盖的位置。这种采用无线耦合的方式，对于存在频率复用较 高的市区，需严格调试，以免对网络造成干扰。由于直放站本身没有增加信道 资源，只是信号的延伸，故直放站一般用于低话务量的地方，覆盖范围也小， 一般只能作为补盲点来使用。如小型酒楼、地下停车场等，直放站示意图如图3.1 所示。 3.4.2 微蜂窝室内覆盖 微蜂窝就是一个基站，只不过基站的发射天线是分放在室内。微蜂窝增加了 网络的信道资源，可提高网络容量和通话质量，适合于大范围的室内覆盖。它一 般用于话务量密集的地方（如：星级酒店、大型娱乐场所、商业和商业中心等）， 既保证优良的覆盖，

42、又分担了周围基站的话务量，微蜂窝室内覆盖解决方案示意 图如图 3.2 所示。 图 3.1 直放站 图 3.2 微蜂窝室内覆盖解决方案示意图 3.5 室内覆盖系统的优化 对于建成的室内覆盖系统，最重要的就是日常维护和优化。以下结合实际 工作中的例子进行说明。 3.5.1 相邻小区的确定 在城市的中心区，基站密度都比较大，平均站距小于 1km，所以通常进入 室内的信号比较杂乱、不稳定。特别是在一些没有完全封闭的高层建筑的中、 高层，进入室内的信号非常多，邻近基站的信号直射，远处基站的信号通过直 射、折射、反射、绕射等方式进入室内，信号忽强忽弱不稳定，同频、邻频干 扰严重。手机在这种环境下使用，未通

43、话时，小区重选频繁；通话过程中频繁 切换，易导致话音质量差、掉话现象严重。 解决这类问题的最主要方式是根据实际情况为微蜂窝选择适当的相邻小区。 相邻小区测量频点的限制，可以有效地控制微蜂窝与其他小区发生联系。 例如，某酒店安装了微蜂窝室内覆盖系统。由于该地区基站分布密度大， 室内中庭信号复杂。由于对微蜂窝作的相邻小区较多，导致切换频繁，指标反 映为切换成功率较低、掉话较多。通过实地测量，确定了三个最主要的 900m 宏 蜂窝服务小区：9141、9142、9143，并作双向切换关系。又由于在三楼电梯口 测得较强的 1800m 宏蜂窝 63141 的信号，考虑到用户占用该小区进入微蜂窝的 可能性极

44、大，故作 62141 向微蜂窝的单向切换关系。相邻小区精简后指标显示 切换成功率显著提高、掉话率降低。 由这个典型案例可知微蜂窝的相邻小区一定要因地制宜，数目不在多少， 而在准确。一般确定两三个主服务小区即可，但同时要考虑若相邻小区过少， 宏蜂窝退服导致由外部到室内无法切换的问题。所以相邻小区至少要两个以上。 3.5.2 重选和切换的优化 现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线信号 的屏蔽和衰减特别厉害；高层建筑物内电梯多，又多为金属全封闭结构，这就 导致在进出建筑物、电梯时信号变化非常强烈。这就要对微蜂窝的相关重选、 切换参数进行细致的设置、调整。 例如，某酒店大厅及低

45、层为微蜂窝 a 覆盖，电梯及高层为微蜂窝 b 覆盖。 从大厅进电梯手机由 a 重选到 b 时正常，而由电梯进入大厅时，手机由 b 重选 到 a 上则明显迟缓，甚至出现短暂无信号情况。通过小区参数查询发现，对小 区重选偏置参数的设置 a、b 小区明显不一致，b 远大于 a。设计者本意是为让 b 更易吸收话务，而使手机在空闲状态容易重选进入该小区，但差别太大，致 使在 b 小区信号很弱、a 小区信号已很强的情况下手机仍然无法重选。通过调 整上述情况消失，手机重选正常。 3.5.3 载频调整优化 对于许多大型酒店和购物中心采用多个微蜂窝小区分片覆盖，分担话务的 情况，我们都建议尽量通过调整载频分布，

46、将多个小区合并为一个小区，因为 那样往往会出现话务量不均衡甚至相差悬殊以及各小区间的切换成功率较低的 问题。将多个小区覆盖优化调整为一个小区覆盖，用户可以无切换通话，消灭 了潜在的不稳定因素。 另外分布系统的工艺质量也会影响微蜂窝信号，例如上下行功率不匹配导 致上行干扰或信号弱，引起话音断续或掉话。这些则要在分布系统厂家的配合 下进行优化工作。 第 4 章 天线在网络优化中的作用 天线技术是移动通信技术基础，基站天线是移动通信网络与用户手机终 端空中无线联结的设备，其主要作用是辐射或接收无线电波，辐射时将高频 电流转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将电磁波转换为高频电流， 将磁能转换为电能

47、。天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质 量；不同的地理环境，不同服务要求需要选用不同类型，不同规格的天线。 天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用。 4.1 天线的主要性能指标 表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输入阻抗，驻波比，极化方式，双 极化天线的隔离度，及三阶交调等。 4.1.1 方向图 天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例， 从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐 射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面 方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫 水平面方向

48、图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图， 垂直，水平方向图如图4.1所示。 描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在 主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的 0.707 倍，3db 衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率 的集中程度。一般地，gsm 定向基站水平面半功率波瓣宽度为 65，在 120 的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低 9-10db。 图 4.1 垂直，水平面方向图 4.1.2 方向性参数 不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的 尖锐程度，我们引入方向性参数。理想的点

49、源天线辐射没有方向性，在各 方向上辐射强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与 实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方 e2 与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方 e02 的比值称为该点 的方向性参数 d=e2/e02。 4.1.3 天线增益 增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽 相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐 射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的 方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。一 般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和

50、增益作为天线的方 向性系数和增益。 另外，表征天线增益的参数有 dbd 和 dbi。dbi 是相对于点源天线的增 益，在各方向的辐射是均匀的；dbd 相对于对称阵子天线的增益 dbi=dbd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。习惯上 我们采用 dbi 来表征天线的增益。 4.1.4 输入阻抗 输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电 流的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为 0。一般移动通 信天线的输入阻抗有 50 和 75 两种，在湘潭的移动网中我们采用的都 是输入电阻为 50 的天线。 4.1.5 驻波比 由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗

51、不可能完全一致，会产生部分 的信号反射，反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大 值与最小值的比即为电压驻波比 vswr。一般地说，移动通信天线的电压驻 波比应小于 1.4，但实际应用中我们都要求 vswr 应小于 1.2。 4.1.6 极化方式 根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方 式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化 和45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动 通信中多采用垂直极化或45o极化方式。实际上采用垂直极化方式是历史 造成的错误，因为垂直极化波受天气，特别是受下雨的影响很大，所以在 今后的工作

52、中如果可能的话要尽量少用此类型的天线。 4.1.7 双极化天线隔离度 双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号 p1dbm，从 另一端口接收到同一信号的功率 p2dbm 之差称为隔离度，即隔离度=p1- p2。 移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于 28db。45o双极化天 线利用极化正交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措 施，使天线的隔离度大于 30db。 4.2 优化中天线的选择 4.2.1 城区内话务密集地区 在话务量高度密集的市区，基站间的距离一般在 500-1000 米，为合理 覆盖基站周围 500 米左右的范围，天线高度根据周围环境不宜太高，选择

53、一般增益的天线，同时可采用天线下倾的方式。天线下倾的倾角计算公式 为：=arctg(h/(r/2) (4-1) 式中：-波束倾角； h-天线高度； r-站间距离。 天线倾角示意图如图 4.2 所示。 图 4.2 天线倾角示意图 选择内置电下倾的双极化定向天线，配合机械下倾，可以保证方向图 水平半功率宽度在主瓣下倾的角度内变化小。 (1) 对话务量高密集市区，基站间距离 300-500 米，可计算出天线倾 角 大约在 10o-19o之间，原天线单纯使用机械下倾的方式，下倾角一般 在 10o以上，水平方向图半功率波瓣宽度将变宽，造成站间干扰；如果采用 内置电下倾 9o的45o双极化天线，这样电下倾

54、加上机械下倾可变倾角将达 15o，可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的 10o-19o内无变化，同 时结合适当调整基站发射功率，完全可以满足对话务量高密集市区覆盖且 不干扰的要求。 (2) 对话务量较密集市区，基站间距离大于 500 米，可计算出天线倾 角 大约在 6o-15o之间，如果采用内置电下倾 6o的45o双极化天线，这 样电下倾加上机械下倾可变倾角将达 10o，可保证水平方向图半功率波瓣宽 度在主瓣下倾的 6o-16o内无变化，可以满足对话务量较密集市区覆盖且不 干扰的要求。 (3) 话务量底密集市区，基站间距离可能更大，天线倾角 大约在 3o-12o之间，可采用内置电下倾 3

55、o的45o双极化天线，这样电下倾加上机 械下倾可变倾角将达 8o，可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的 3o-12o内无变化，可以满足对这一区域覆盖且不干扰的要求。 4.2.2 在郊区或乡镇地区 在话务量不太密集的郊区或乡镇地区，信号覆盖范围要适当大，基站 间距离较大，可以选用单极化，空间分集，增益较高的 65o定向天线。 4.2.3 在农村地区 在话务量很低的农村地区，主要考虑信号覆盖，基站大多是全向站。 天线可考虑采用高增益的全向天线，天线架高可设在 40-50 米，同时适当 调大基站发射功率，以增强信号的覆盖范围，一般平原地区-90dbm 覆盖距 离可达 5 公里。 4.2.4 在

56、铁路或公路沿线 在铁路或公路沿线主要考虑沿线的带状覆盖分布，可以采用双扇区型 基站，每个区 180o；天线宜采用单极化 3db 波瓣宽度为 90o的高增益定向天 线，两天线相背放置，最大辐射方向与高速路的方向一致。另外，如果沿 路方向话务量很底，既考虑覆盖又考虑设备成本，可采用全向天线变形的 双向天线，双向 3db 波瓣宽度为 70o，最大增益为 14dbi。 4.2.5 在城区内的一些室内或地下 在城区内的一些室内或地下，如：高大写字楼内，地下超市，大酒店的 大堂等，信号覆盖较差，但话务量较高。为满足这一区域用户的通信需求， 可采用室内微蜂窝或室内分布系统，天线采用分布式的低增益天线，以避免

57、 信号干扰影响通信质量。总之，天线在移动通信网络优化中起到非常大的作 用，同时馈线，馈线转换头及室内外跳线的质量也非常大地影响着移动通信 基站的覆盖质量。大部分覆盖效果差的基站是由于馈线及连接部分的质量差 引起的，可通过 vswr 仪表逐级逐段测量来判定质量差的部分，及时更换以 保证整个基站天馈线部分的质量，保证基站的运行质量和覆盖质量。 第 5 章 掉话的分析和解决方法 掉话现象是用户在使用手机过程中经常遇到的问题，也是用户申告的热点， 它是系统各种不良因素的综合体现，对系统的运行质量影响很大，所以如何降 低系统的掉话率，提高网络运行质量是网络优化工作的一个重要内容。 5.1 由于切换导致的

58、掉话 所谓切换，就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个 基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音 信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程。切换是移 动通信系统中一项非常重要的技术，切换失败会导致掉话，影响网络的运行质 量。gsm 系统采用的是移动台辅助切换方式，即由移动台监测判决，由交换中 心控制完成，在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。 5.1.1 产生切换掉话的原因 (1) 越区切换参数定义不合理 如：上行电平切换门限、下行电平切换门限、切换余量以及切换功率控制 参数等定义不合理，致使越区切换失败，产生掉话。 (2) 信号

59、强度滞后值设置不当 有些小区，由于信号强度滞后值设置太小，小区基站没有足够的时间处理 切换呼叫，造成许多呼叫在切换时丢失。（但若设置太大，又会引起许多不必 要的切换）。 (3) 忙时目标基站无切换信道 有一些小区,由于相邻小区都很繁忙，造成忙时目标基站无切换信道或在拓 扑关系中漏定义切换条件（含 bsc 间切换和越局切换），致使手机用户在进行 切换时无法占用相邻小区的空闲话音信道，此时 bsc 将对此进行呼叫重建，若 主叫基站的信号此时不能满足最低工作门限或亦无空闲话音信道，则呼叫重建 失败导致掉话。 (4) 网络色码参数设置不当 允许的网络色码参数定义了移动台需测量的小区的 ncc 码的集合

60、，为手机 切换提供可行的目标小区。如果该数据定义错误将引起越区切换不成功和小区 重选失败，产生掉话。 (5) 信号强度太弱 当基站做分担话务量的切换时，有些切换请求会因切入小区的信号强度太 弱而失败，有时即使切换成功，也会因信号强度太弱而掉话。因为我们在 bsc 中对手机用户的接收信号强度设有最低门限，当低于此门限值时，手机无法建 立呼叫。 (6) 网络存在漏覆盖区或盲区 当移动台进入网络的漏覆盖区或信号强度盲区时，信号变得太弱而发出切 换请求，切换不成功引起掉话。 (7) 孤岛效应 孤岛效应是基站覆盖性问题，当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地 形时，由于水面或山峰的反射，使基站在原覆盖范