GSM移动通信网容量解决方案

11/11－———--－——－-－—--———－—－-—--————--———－--—－-－———--————－—－-——--—－－－—-－-－——GSM移动通信网容量解决方案鲍锋在GSＭ网络建设初期，用户数有限，只需配置少量的基站及较小的站型即可满足网络容量的需求，此时网络涉及的主要矛盾在于覆盖问题。随着用户数量的增加,新业务的推广,小区拥塞现象日益严重,网络质量不断受到冲击，于是运营部门不得不进行一期又一期的括容工程，不断增加基站，缩小站距。然而这种扩容方法无论从成本上还是从网络结构上讲都不可能无止无尽。因此，室内/热点解决方案、紧密频率复用、半速率语音编码及双频等扩容方法应运而生。其中，半速率技术目前还不是很成熟，很少采用。GSＭ网络建设、优化和扩容的一般步骤如图1所示。ﻭ图１ＧSM网络建设、优化与扩容流程本文结合华为GSＭ设备的技术特点，介绍几种常用的网络增容手段。一、提高频谱利用率方案跳频技术跳频技术可以实现GＳM系统频率的紧密复用，从而为大幅度提升网络容量提供了便利条件。跳频的频率分集效果改善了网络质量和话音质量，跳频的干扰分集效果可方便地实现MRP、1×３、1×1等紧密频率复用方案。目前，华为GSM设备对跳频的基带跳频和合成器跳频两种方式均予以全面支持,且数据配置简单，实施快捷。在1×3复用方式下，RF-Lｏad可达５0%，在１×1复用方式下,ＲＦ—Loaｄ可达16。７%,采用ＭRP方案,平均频率复用度可达7—８。具体方案如下：假设频率资源为1０MＨｚ,共50个频点.1×3方案：BＣCH：1２个频点；TCＨ：分成三个频率组，每组12个频点；在RF-Loaｄ=50％情况下，可实现最大站型为：S7/7/7；剩余2个频点预留微蜂窝或网络频点调整。1×1方案：BＣCH：12个频点；TCＨ：分为一个频率组，分配3６个频点；在RF—Load=16。7％情况下,可实现最大站型为：Ｓ7/７/7；剩余２个频点预留给微蜂窝或网络频点调整。ＭＲP方案:平均复用度为8;BCCH：12个频点；TCH1-TＣH5:1２/８/６/6／4；可实现最大站型：Ｓ6/６/６；剩余２个频点预留给微蜂窝或网络频点调整.·同心圆技术本方案通过设定相关参数及发射功率将一个小区分成内、外两个同心小区,如图2所示。图２同心圆扩容技术MS１可以使用内外小区所有频点（ｆ1，ｆ2),ＭS２只可以使用外小区频点（f2)，只有一个BCCH频点，分配在外小区,内小区只有ＴCH频点.同心圆扩容方案网络干扰情况如图3所示.图３同心圆扩容技术的网络干扰分析手机在内小区覆盖范围内接收到的C1值高,I1值低,相应的Ｃ1/I1也大.因此,f１可采用较高复用度,如1×3、2×3、3×3等,从上述情况可以看出内小区可以分配较多载频，从而实现增大站型，增加网络容量的目的。此方案无需特别的硬件支持，是一种低成本、高效率的网络增容方案,具有网络规划、优化简单灵活的特点。下面举例说明同心圆频率规划的具体实施方法.假设频率资源为10MＨｚ,共50个频点.内小区：分配1２个载频,频率复用度为6,配置2/2/2；外小区:BCCH：12频点,复用度12，配置1/1/1；TＣH：２4个频点，复用度８，配置３/3/3;站型总配置=内小区+外小区＝2／2/２+1／1/1＋３/3／３=6/6/6；剩余２个频点备留，供微蜂窝或网络调整频点。二、室内、热点解决方案由于GSM系统终端具有移动性,因此其话务分布极不均衡，网络在商场、写字楼、酒店、宾馆、机场、车站、商业区和娱乐场等场所存在话务热点，如何有针对性的吸收这些热点的话务,对缓解宏蜂窝小区话务压力,提升网络容量和质量起着非常重要的作用.目前，最常用的室内与热点解决方案主要包括微蜂窝、直放站、分布式天线、泄露电缆等,各种解决方案的优缺点比较如表1所示.优点缺点使用场合微蜂窝安装方便、适应性广、规划简单、灵活必须精确定位话务热点和覆盖盲区室内外热点，宏蜂窝覆盖盲区直放站低成本、无需传输、技术成熟、高效无绝对容量增加、收发天线要充分隔离、放大噪声地下车库等封闭性场所分布式天线信号均匀、覆盖面广、施工快捷有时需要功分器、投资较大、系统设计困难大型商场、高层建筑、宾馆、大型公司泄露电缆支持多频段、多系统成本高、安装困难、工期长隧道、地铁、建筑物走廊等表１几种常见的室内与热点扩容方案性能比较上述几种解决方案在具体实施前,需认真分析以下几个方面的因素：1、正确的话务预测;2、室内无线传播特性分析；3、建筑物结构的充分研究;４、系统参数的正确设定；对室内及热点解决方案来讲,最重要的一点就是要在保证覆盖的基础上,最大可能地提高网络容量和质量,图4为一个典型的例子.·1。2ＭHz带宽,６ＴRX/小区·５0mErl/用户，２％拥塞率·频率无复用·a)三层楼情况36Erl约720用户·ｂ）十层楼情况3６Eｒl约７20用户·1．2MHz带宽·５０mErｌ／用户,2％拥塞率·频率复用情况如图所示·a）三层楼情况27Eｒl约540用户·b）十层楼情况90Erl约1800用户由上面分析可以看出，不同的解决方案其效果不尽相同，规划时应仔细分析，从而提高增容效果.三、双频网解决方案双频解决方案实质上是通过新建ＧSM180０网络,使新建的ＧSM1800网络充分吸收双频手机用户,缓解GSM90０网络话务量，从而达到增加网络容量的目的。目前,华为提供全套双频设备,实现双频兼容，支持增强型速率编码,其基站设备M900和M1800可共用MSC/VLR、ＨLR、BＳC、SＭＣ/ＶMS等设备,组网方式灵活。目前，主要双频实施策略如图5所示。图５双频网实施策略对双频网来讲,高效的双频配合对网络质量和有效的双频话务吸收效果至关重要，为此GSＭ１8０0必须能在覆盖范围内实现完全连续的室内覆盖。然而由于1８00网络信号损耗较GSＭ900系统大得多，因此,若想在目前的网络上尽量少增加新基站,而通过共站址建设的方法实现GSＭ1８0０连续覆盖,必须采取一些补偿措施。大、中城市市区GSM９０0覆盖现状如下:站间距40０-１000米；天线倾角较大，天线增益一般为15dBｉ；大部分BTS未满功率发射；这样就为GSM1８00共站址建设提供了有利条件.在上述条件下,共站址建设可依情况采取如下补偿措施：GSＭ1800系统采用高增益天线（18ｄBｉ）；增大BTS发射功率（华为ＢTS：MＡX．40W);适当减小天线下倾角；采用GSM1800微蜂窝提供深度室内覆盖.实践证明，大部分情况下通过共站址建设实现GＳM1800连续覆盖是完全可能的。这样一来,一方面有效地降低了增容成本，另一方面,新建GSM180０系统能有效地吸收双频话务，缓解GSM900系统话务压力。另外，在具体的话务引导上，华为GＳM设备支持一系列话务引导技术，可以有效地将双频手机用户吸收到GSM1800网络上，并在网络发展到适当时候,有效实现话务均衡。这些措施主要有:小区选择和小区重选；小区分层分级别；直接重试；话务负荷切换；共MSＣ/ＢＳＣ调整；快速移动切换。下面以M1８０0系统在福建云霄双频网络的成功应用为例说明双频网的扩容方案,云霄M１８００基站分布如图6所示.图6云霄Ｍ１８0０基站分布图云霄市区楼宇平均高5层,M１８００基站功率为40W，基站高度在2０—２5米之间，天线增益为18。5dBi,平均站距６00米。图7为小区重选测试图。图７云霄小区重选测试示意图由图7可以看出，手机在双频覆盖区内进行小区重选时,双频手机大多数重选在GSM1８00系统上，并尽可能保持在该系统上，以便在GSM１800系统建立通话.图8分别为话音质量及信号强度的测试结果。图8云霄话音质量与信号质量的测试结果由图8可看出，在测试路线上，绝大部分GSM18０0接收信号电平和质量良好，说明在上述的基站分布情况下,GSM系统可以实现连续良好的覆盖目的.图9是云霄双频网切换情况示意图。９云霄双频网的呼叫切换测试结果表明,当手机在ＧSM1８00系统覆盖范围内的GSM18０0小区建立通话后，双频手机基本保持在GＳM1８00系统，并进行1８０0—18０0系统切换。若手机通话建立在GＳM9００小区，在保证通话质量的前提下，手机会被优先切换到GSM１８0０小区，只有在GＳM18０0覆盖效果很差,无法保证通话质量时，才会切换到ＧSＭ９00小区。图10是使用路测工具采集到的一个1800—1８00切换实例。图１0路测工具采集的18００—18０0切换数据图１0表明,当服务小区为BCＣH=527时,尽管此时第一邻小区为GＳM900小区，但由于存在一个１8０0邻小区(BCCＨ＝539）也能满足邻小区条件，故通话从ＢCＣH=５27的小区切换到了ＢCCH＝539的小区，实现了GSＭ18０0话务吸收的目的。图11是路测过程采集到的GSM1800系统到GSM9００系统的切换实例。图１１路测采集的ＧＳM900到GSM1８0０的切换数据图1１说明当GＳM1800服务小区的邻小区中没有满足要求的GSM1８00小区时，才会发生ＧSM1800小区到GSM9０0小区的切换。一个好的双频网应尽量避免这种切换。图12是路测中采集到的GSM900系统到GSM１８０0系统切换实例。图12路测采样的ＧＳM900到GSＭ１８00的切换数据在双频配合阶段,9００—１800切换主要为伞状切换.利用伞状切换，GSＭ180０网络可以吸收ＧＳM900双频用户。图1２说明，当服务小区为ＧＳＭ900小区时,尽管信号很好，且其最强邻小区也为GＳＭ900小区,然而由于存在GSＭ１８00邻小区满足伞状切换条件，因此触发了９00-1800的伞状切换，实现了GSM１80０网络话务吸收的目的。目前，从话统数据来看,云霄华为GＳM1８0０网络吸收的话务量占全系统话务量的15%左右。这充分说明引入的M18０0设备，对现有GSM90０系统中双频话务进行了充分吸收，从而达到了网络增容的目的。结束语上面简要介绍了目前网络增容的主要手段.在许多大城