GSM双频网规划原则及应用研究

1、成果上报申请书（同2010年）成果名称GSM双频网规划原则及话务结构均衡优化创新研究成果申报单位广东省（自治区/直辖市）公司成果承担部门/分公司深圳分公司网络优化中心项目负责人姓名秦洁项目负责人联系电话和Emaiinjiesz.gd.chinamobil成果专业类别*无线所属专业部门*网络线条成果研究类别*现有业务优化省内评审结果*（按填写说明4）关键词索引（35个）GSM、双频网、规划优化应用投资0万元（指别的省引入应用大致需要的投资金额）产品版权归属单位 中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司对企业现有标准规范的符合度：（按填写说明5）符合如果该成果来源于研发项目

2、，请填写研发项目的年度、名称和类型（类型包括：集团重点研发项目、集团联合研发项目、省公司重点研发项目、其他研发项目），可填写多个：无成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。随着GSM网络规模的日益壮大，不断增长的网络容量需求和有限频率资源之间的矛盾日益突出，网络质量受到很大挑战。必须从规划入手，精确均衡，充分利用900M/1800M双频网络的每一份资源。本项目通过对海量实测CW（连续波）扫频数据和GSM现网数据的处理，分析了GSM网络小区边缘C/I分布与基站站间距、基站业务容量密度的关系，并通过比较现网网络密度与理论极限的差距，判断该区域双频网所处的发展阶段，均衡选

3、择扩容频段、量化扩容规模，实现精确规划。另一方面，本项目通过创新的开展了“双频网话务结构优化”，通过900M、1800M小区的层级调整，把双频网话务结构由传统的“同心圆”模式转变为“夹心饼”模式，再结合区域整体变频，大大提升网络质量，并缩小双频网之间质量差异，实现双频网的质量均衡。省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。双频网话务结构优化及整体变频后，全网整体上行质量从95%提升到96.2%左右，下行质量从96.8%提升到97.3%左右。质量改善明显。双频网MRR上行质量均方差由5.4%下降到3.7%，MRR下行质量均方差由2.7%下降到2.5%，均衡效果

4、明显，提升客户的网络质量感知均衡度。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明6”。一、深圳GSM双频网发展情况随着GSM网络规模的日益壮大，原有单一的GSM900网络不断增长的网络容量需求和有限频率资源之间的矛盾日益突出。GSM900频率资源有限，随着网络建设规模增加，频率复用极度紧张，无线信号的干扰制约了通话质量；同时网络容量也受到了限制，虽然半速率功能的使用在一定程度上能够加以缓解，但是是以牺牲通话质量、降低用户感知度为代价。新用户数量的快速增加、数据及其它新业务的开展也对GSM900单频网络提出了挑战。双频网技术可以在

5、同一移动网内采用不同的无线频段，能够有效上述矛盾。DCS1800网络的引入，不但可以利用DCS1800丰富的频率资源，解决GSM900频率资源的不足的情况，减少无线干扰；还可以分担GSM900的话务，缓解网络的拥塞，使网络容量得到扩张。1、深圳双频网组网模式深圳双频网的发展主要经历了两种组网模式：（1）1998年以前，采用共MSC，独立BSC组网的形式，GSM1800和GSM900系统共用MSC、不共用BSC，在无线网层次上仍互相独立。随着话务的不断增加，该方案带来大量的BSC间切换，增加网络负荷，1998年以后终止使用。（2）1998年后，采用共BSC组网的形式，即GSM1800和GSM90

6、0接入相同的BSC，1800建站选择灵活，可以成片也可以插花建设。这是目前双频网建设的主流组网方式。其优点在于：GSM1800基站接入GSM900的BSC，无需实现连续覆盖，初期投资较省；站点建设灵活，可以在初期设立1800孤站吸收热点地区话务，解决900频率匮乏问题，降低网络干扰。GSM1800基站系统与GSM900基站系统共站址及共BSC的结构，可以节省基站传输等。另外，与GSM900/GSM1800分MSC的情况比较，MSC间、HLR与VLR之间的NO.7信令链路也可以减少。GSM900及 GSM1800基站属于相同的位置区，避免了大量的BSC间、MSC间的切换及位置更新；同时也减少了B

7、SC内所要定义的外部小区的个数。减少了系统以及信令、话务链路负荷，而且双频网络之间的切换时间短、成功率高。同一个BSC对GSM900和GSM1800两种资源的小区的管理，使网络运营商能很容易地根据网络需求通过对各种参数设置的调整，控制手机的网络行为，从而完成对两种资源小区之间的话务流量控制。参数设置及调整效率高，系统维护一致，话务流量控制均衡操作方便。可以充分利用BSC的功能，部分功能（如DCA、CLS等）需要在GSM900与GSM1800共BSC的结构内完成。2、深圳双频网网络规模及质量62%38%52%48%4773610636859%41%46%54%20202194054174由于90

8、0与1800频率资源为95：125（43%：57%），理想的双频网话务分担比例应与之相适配。因此，从2006年起，深圳公司大力投入对1800M网络资源的倾斜，经过多年引导性的建设，双频网规模与话务承载能力已基本相当。目前，深圳全网900M载波与1800M载波比例为52%：48%；话务比例为46%：54%，接近理想的话务分布比例。深圳双频网主要质量指标如下：频段早忙上行MRR质量晚忙上行MRR质量早忙下行MRR质量晚忙下行MRR质量UL覆盖94DL覆盖94话务掉话比90092.46%91.53%96.03%95.76%92.92%98.14%94.3 180097.73%97.49%97.83%

9、97.72%88.48%97.94%228.8 双频95.24%94.87%96.98%96.85%90.48%98.02%137.8 可见，双频网质量差异较大，1800M网络下行质量比900M网络高约2%，上行质量由于深圳900M网外干扰大等环境因素，相差更大。因此，如何做好双频网均衡优化，拉平质量差异是网优创新工作内容之一。3、深圳双频网建设原则深圳双频网建设的原则主要从质量、成本和发展三个方面考虑，规划时做到三方兼顾、综合决策。（1）成本方面随着话务不断增长，当某个单频网小区无法满足其覆盖范围的业务需求时，就需要进行网络扩容，以深圳使用的爱立信设备为例，小区扩容最多加至12载波，如果仍不

10、能满足业务需求，有以下两种新建方式：A、900M单频小区分裂：需要新址新建900M小区，缩小原900小区覆盖范围，分担原小区话务。B、新建1800M小区：一般与原900M小区共址新建，通过层参数等控制，分担原小区话务。以深圳为例，两种建设方式成本如下：建设类型主设备单价(万元/载波)配套单价(万元/站点)外电引入单价(万元/站点)接入机房装修单价(万元/站点)新址新建室外1.4523.95 3.15 4.00 旧址新建室外1.4519.80 -可见，在新增载波数相同（近似认为提供容量相同）的情况下，新址新建比旧址新建投资多11.3万元/站。如果新站站型为8/8/8载波配置，则旧址新建比新址新建

11、每站节省投资20%。（2）发展方面网络规划不仅要满足当前业务，更要考虑将来的发展。如果规划期内该区域话务增长预期较大：建议优先新建900站，因为900站覆盖性能好，话务吸收能力强，为规划期内的话务冲击预留较充足的扩容空间。如果规划期内该区域话务增长预期有限：建议共址新建1800站，吸收热点区域话务即可满足发展需求。（3）质量方面GSM网络质量与频率资源是否充裕密切相关。随着业务的增长，网络话务密度不断升高，频率复用越来越密集，必将导致网络质量的下滑。下图分别是深圳现网各街道办900M及1800M网络话务密度vs MRR下行质量线柱图，可以明显看到，随着话务密度的增高，MRR下行质量呈下降趋势。

12、同等话务密度下，900M质量比1800M质量低约2%，900M质量随话务密度增高而下降的速度（斜率）也大于1800M网络。这主要是由于900M频率资源（95个频点）少于1800M频率资源（125个频点），频率复用过于密集导致C/I下降的原因。为了缓解话务压力对900M网络质量的影响，充分利用1800M较为宽松的频率资源，必须适时大力引入双频网的建设。从频率资源角度看双频网发展，我们将其大致分为三个阶段：I阶段：900M频率资源充足，建议优先新建900小区，在满足C/I质量要求下，提供良好的覆盖。II阶段：900频率资源紧张，1800频率资源充足，建议优先新建1800小区，充分利用频率资源。II

13、I阶段：网络密度高，双频网均达到网络密度极限，建议根据频率资源比例均衡新建900/1800站。上述划分只是一个性质上的划分，但是，在精确规划的要求下，需要我们不仅“定性”，更要“定量”。为此，深圳公司开展了专题理论研究，根据GSM规范的最低质量要求（C/I），推导网络密度极限，并通过比较现网网络密度与理论极限的差距，判断该区域双频网所处的发展阶段，均衡选择扩容频段、量化扩容规模。二、GSM900M、1800M双频网精确规划研究本项目通过对海量实测CW（连续波）扫频数据和GSM现网数据的处理，分析了GSM网络小区边缘C/I分布与基站站间距、基站业务容量密度的关系，并从这种关系中总结出GSM双频网

14、络规划的原则和方法。1、业务容量密度与C/I关系分析（1）、CW数据的回归方程通过海量CW扫频测试数据，计算出基站覆盖区域的信号强度分布（测试场景为典型的城区无线环境），对海量数据进行回归计算，得到回归曲线方程：900M系统：F(X)=(17.559*Ln(X)+39.497+0.000007*X*X-0.0375X-48.601)/21800M系统：F(X)=(-19.365*Ln(X)+42.72)*0.3+(-0.00000001*X*X*X+0.000005*X*X-0.0931*X-41.314)*0.7（2）、小区边缘C/I与站间距关系如下图所示，服务小区为A，干扰小区为B、C、D

15、，站间距为d，同频复用距离为D.由于定向天线的旁瓣信号场强远小于主瓣信号，因此干扰源主要为与主服小区同一直线的追尾信号，其余干扰源的叠加场强将不超过该追尾信号，按照保守的估计，干扰信号的叠加场强可以简单的等效为同一直线上的追尾信号的2倍。对站间距为d的小区，为保障小区间覆盖的连续性，小区覆盖半径应大于0.5d，这里取0.65d，这样小区在覆盖边缘的C/I为：C/I=F(0.65d)-F(D+0.65d)-3dBm=F(0.65d)-F（(D/d+0.65)d）-3dBm可得到小区覆盖边缘C/I与站间距d的关系，如下图所示：随着站间距的减少，小区C/I值会逐渐下降，所以在实际网络中站间距不能无限

16、制的缩小。（3）区域业务容量密度与C/I关系区域业务容量密度=每平方公里室外载频数*每载频TCH信道数*信道承载效率*无线利用率*半数率系数由以上分析可最终得到小区覆盖边缘的C/I值在不同载波配置下与区域业务容量密度的关系，如下图所示（仅以8载波为例）：从上图可看出，在业务容量密度大于一定值后，随着业务容量的增加，小区C/I是逐渐下降，在业务容量一定情况下，随着小区载波数的增加，小区C/I值是逐渐下降的。2、GSM900M、1800M极限容量密度分析统计深圳进行的大量路测数据分析C/I与语音质量关系，测试里程总和：2088公里，测试时间为从2010年4月至9月。统计所取的C/I值是TCH C/

17、I的平均值，通话质量07级所对应的C/I值如下表所示：RxqualC/IC/I采样数017.699713774116.31318745215.95265717315.58314366414.98274609513.97214812611.8812025773.0192101通话质量07级与所对应的C/I值关系图如下图所示： 以通话质量为02级为较好范围，取C/I最小值为15.95，该C/I值为整个小区的值，在规划中小区边缘的C/I值建议：900M系统大于12dB，1800M系统大于15dB。这样通过查询前面业务容量密度与C/I关系表，得到GSM900M、1800M系统的极限业务容量密度。小区平

18、均载波数900M业务极限容量密度（Erl/平方公里)1800M业务极限容量密度（Erl/平方公里)41790 4793 51370 4290 61034 3866 7878 3512 8763 3213 9644 2959 10580 2741 11509 2552 12453 2387 分布图如下：业务极限容量密度随载波配置的增大而减少，1800M系统的极限容量密度要远大于900M的极限容量密度。同样在吸收相同业务水平情况，随载波数减少小区的C/I值会增大。3、GSM双频网规划原则从前面的分析可知，业务极限容量密度随载波配置的减少而增大，载波配置小也意味着需多建更多的站点，考虑到实际网络建设

19、成本，900M系统按每小区配置6个载波、1800M系统按每小区配置8个载波来规划，这样900M系统的极限容量密度为1000Erl/平方公里、1800M系统的极限容量密度为3000Erl/平方公里。由此得到双频网室外大站规划原则如下：深圳目前大部分区域处在二三阶段，个别高业务热点区域已开始进入第四阶段。4、深圳现网各街道办业务密度分析实际现网区域业务密度计算，所选取的区域不能过小，一般要求大于1平方公里或包含的物理站点要求20个以上，即4到5个频率复用簇以上，才具有统计意义。深圳全网街道办的业务密度与相应极限密度比值分布图如下：深圳有4个街道办已达到900M容量密度极限，有3个街道办已达到900

20、M极限容量密度70%以上；各街道办1800M的业务容量密度还在安全范围内，比值均小于50%，各街道办的1800M扩容空间还较大。三、GSM双频网话务结构均衡优化1、双频网优化传统思路及常用方法DCS1800频率资源比GSM900丰富，网内频率干扰水平低，所以DCS1800应尽量地吸收话务，既能减轻GSM900的话务负荷，又能提升网络的质量。一般DCS1800吸收的话务量应占同站基站总话务量（GSM900+DCS1800的话务量）的50，实现GSM900和DCS1800的话务平均分担。对同站的双频网小区，一般设置天线方位角相同，高度和下倾角略有不同，通过参数调整不同频段的小区的话务分担，以实现同

21、站的双频网小区话务均衡分配的目标。对于900M、1800M共址双频网络，一般是将1800M小区的层级优先级设为高于900M小区的，这样的参数设定决定了1800M小区主要吸收基站近端的话务，900M小区主要吸收基站远远端话务，话务结构如下图所示：2、创新手段：双频网话务结构优化对于900M、1800M共址双频网络，一般是将1800M小区的层级优先级设为高于900M小区的，这样的参数设定决定了1800M小区主要吸收基站近端的话务，900M小区主要吸收基站远远端话务，小区话务的C/I值随话务点离基站距离越近会越高，C/I值越高质量会越好，而900M系统的频率资源又比1800M系统要少，所以1800M

22、小区的话务质量要远远好于900M小区，造成双频网络的质量出现两级分化，好的太好，差的太差，差的小区会严重影响客户的感知。由于深圳900M网外干扰问题严重，因此该现象更加突出。为此，深圳分公司创新的开展了“双频网话务结构优化”，通过900M、1800M小区的层级调整，将900M小区吸收话务区域改为基站近端，1800M小区的吸收话务区域改为基站远端，对于1800M小区信号无法覆盖的远端区域仍由900M小区覆盖吸收话务，如下示意图所示：900M小区吸收基站近端话务，所以C/I值会提升；1800M小区吸收基站远端话务，所以 C/I值会下降，但因1800M的频率资源较900M要多，频率复用距离要比900

23、M的要大，通过频率优化,可使1800M小区的C/I保持稳定。优化方法只涉及参数调整，对小区的覆盖方式不做任何调整，所以不会产生覆盖空洞现象。以下参数调整只适合ERICSSON 1算法。将900M小区的层级与1800M小区的层级互调，例如原来900M小区为3层，1800M小区为2层，调整后900M小区为2层，1800M小区为3层，同时将900M小区的层门限设为-60dBm到-65dBm左右，1800M小区的参数MSRXSUFF设为7到10之间。参数MSRXSUFF在这里的意义就是在K算法里给该小区奖励的值，例如MSRXSUFF=7,表示该小区信号在原来的基础上人为增加7dBm的量，所以该参数数值

24、设得越大，人为奖励就越多，可通过该参数来调整1800M小区吸收话务的多少。另外该值也不宜设定得过大，否则1800M小区的弱信号质差会增多。以上调整只针对ACTIVE状态下，在IDLE状态下建议将1800M小区的CRO适当增大。参数调整后，因900M、1800M话务分布发生了变化，小区间干扰限制关系也发生了变化，最好是网络调整区域整体再进行变频优化，特别是1800M小区必须再进行整体频率优化（整体变频）。3、话务结构优化效果2011年3月，深圳分公司在前期开展换层优化的基础上，对全网1800M小区进行了整体换频。项目涉及7997个900小区换层， 6854个1800小区变频。话务结构优化（层级调

25、整）后小区MRR质量变化情况如下：900M小区的整体上行质量从92.1%提升到95.5%左右，下行质量从95.7%提升到97.5%左右。全网整体上行质量从95%提升到96.2%左右，下行质量从96.8%提升到97.3%左右。质量改善明显。另一方面，话务结构优化（层级调整）后双网质量更均衡。对于900M、1800M双频组网的GSM网络，如果网络总体质量尚好，但900M与1800M质量相差较大，这样的网络是有问题的。比如网络总体质量为96%，1800M系统的质量为98%以上而900M系统的质量在93%左右，虽然1800M小区的用户客户感知很好，但900M小区的部分用户感知就会存在有问题。通过优化调

26、整使1800M小区的质量适当降到96%，同时把900M小区的质量提升到96%以上，这样900M与1800M小区质量将达到均衡，客户感知会是最好的。900M、1800M话务结构优化调整后，900M与1800M质量的均衡度得到很明显提升，这里用质量均方差来表征质量的均衡度，均方差越小表示均衡度越好，效果如下:双频网MRR上行质量均方差由5.4%下降到3.7%，MRR下行质量均方差由2.7%下降到2.5%，均衡效果明显，提升客户的网络质量感知均衡度。小结：GSM900M、1800M系统的话务结构优化方法简单有效，只涉及无线参数软调整，不会产生覆盖空洞，一方面使GSM网络的总体质量得到适当提升，特别是900M系统的质量提升非常明显，另一方面也使GSM网络小区的质量均衡度更好，大大改善客户的网络质量感知，在GSM900M与1800M系统共址基站比例较高的区域，该方法可推广应用。“成果上报申请书”的填写说明：1、“成果专业类别”指：核心网、无线、传输、IP、网管、业务支撑、管理信息系统、市场研究、数据业务、数据网络、通信电源、空调、其他。2、“成果研究类别”指：超前研究、新产品开发、相关网络解决方案、现有业务优化、其他。3、“所属专业部门”指：完成该成果的单位在省公司或地