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1、兰州理工大学计算机与通信学院2012年秋季学期移动通信课程设计 题 目：基于校园环境的GSM网络规划设计 专业班级： 09级通信(1)班 姓 名： 学 号： 指导教师： _ _ _ 成 绩： 摘 要 数字蜂窝移动通信是在模拟蜂窝移动通信的基础上发展起来的，在网络组成，设备配置，网络功能和工作方式上，二者都有相同之处。但因数字蜂窝网采用全数字传输，因而在实现技术和管理控制等方面，均与模拟蜂窝网有较大的差异。简单来说，数字蜂窝网技术更先进，功能更完备且通信更可靠，并能适应方便的与其他数字通信网（如综合业务数字网ISDN，公用数据网PDN）的互联。GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为移动台，基站子系统
2、和网络子系统。基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统由移动交换中心(MSC)，操作维护中心（OMC）,原籍位置寄存器（HLR），访问位置寄存器（VLR）,鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）组成。一个MSC可管理多达几十个基站控制器，一个基站控制器最多可控制256个BTS。由MS,BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网（PSTN）,综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDN）进行互联。关键词：GSM,基站规划,小区容量规划,频率复用; 目 录 前 言3第一章 GSM网络规划设计总体概述41.1 GS
3、M无线网络设计与优化流程41.2 GSM网络的基本原理41.2.1 GSM网络组成41.2.2 GSM网络组成部分功能61.2.3 GSM网络接口7第二章 基站站址选取102.1基站初始布局102.2 建筑物情况102.3 设计指标及要求112.4 设计方案112.4.1实地勘测112.4.2具体方案12第三章 小区容量设计143.1 话务量的计算原理143.2 话务量计算15第四章 频率规划164.1 GSM系统频谱划分164.1.1 GSM900工作的无线频率分配164.1.2 GSM1800工作的无线频率分配164.1.3 保护带宽164.2 GSM系统多址技术164.3 频分复用和时分
4、复用17总 结18参考文献19前 言 我国的GSM用户量已达到5亿之多，虽然国家在大力的普及3G。但是在这个过渡期必然有大量的用户依然在使用2G的GSM网络，作为学通信的学生有必要掌握GSM通信的网络规划与优化知识，GSM作为到目前为止最为成熟的通信技术之一，有必要深入研究，为以后的其他技术学习奠定基础，而作为网络规划的三个重要的步骤基站的选取，小区的容量规划，以及频率复用技术都得到了广泛的应用，在研究GSM网络的过程中，我们应该举一反三，深刻了解与掌握网络设计与规划中的框架以及步骤，为以后的学习打下基础。 第一章 GSM网络规划设计总体概述 1.1 GSM无线网络设计与优化流程勘查与站点初始
5、布局系统需求分析 容量规划系统容量极限网络优化调整覆盖预测与规划频率规划与干扰预测系统增长工程实施非官方工程优化调整图1-1 设计与优化流程为了使所设计的网络尽可能达到运营商要求，适应当地通信环境及用户发展需求，必须进行网络设计前的调查分析工作。对于站点的位置及覆盖半径，必须考虑到话务需求量、传播环境、上下行信号平衡等对基站覆盖半径的限制，建站的综合成本等诸方面的因素。 对网络进行初步容量规划。无线覆盖规划最终目标是在满足网络容量及服务质量的的前提下,以最少的造价对指定的服务区提供所要求的无线覆盖。初步确定工程参数如基站发射功率、天线选型（增益、方向图等）、天线挂高、馈线损耗等。进行上下行信号
6、功率平衡分析、计算。通过功率平衡计算得出最大允许路径损耗，初步估算出规划区内在典型传播环境中，不同高度基站的覆盖半径。 频率规划决定了系统最大用户容量，也是减少系统干扰的主要手段。合理地设置基站子系统的无线资源参数，保证整个网络的运行质量。1.2 GSM网络的基本原理1.2.1 GSM网络组成 操作维护系统网络交换系统VLRHLRNMCAUCOMCMSCEIRIWFECPSTN基站子系统XCDR移动台MEBSCSIMBTS图 1-2 网络组成和功能 GSM网络由网络交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（OMS）组成。 MS是如手机、传真机等用户实际所使用的
7、设备；BSS是为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分；SSS是由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等；OMS使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。主要包括以下网元（NE）：l MSC：移动交换中心l AUC：鉴权中心l HLR：归属位置寄存器l VLR：拜访位置寄存器l EIR：设备识别寄存器l BSC：基站控制中心l XCDR：压缩编码器l BTS：收发信基站l ME：移动设备l SIM：用户身份识别卡l OMC：操作维护中心（包括OMCR-基站子系统操作维护中心和OMCS-交换子系统操作维护中心）l NMC：网络管理中心1.2.2 GSM
8、网络组成部分功能（1）移动台（MS）移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。（2）基站子系统（BSS）BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线
9、发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。（3）网络子系统（NSS）交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下： MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路
10、交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。 VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。 HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户
11、的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。 AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。 EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。（4）操作维护子系统（OSS）GSM系统还有个操作维护子系统（OMC），它主要是对整个GSM网路进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。OMC与MSC之间的接口目前还未开放，因为CCITT对电信网路管理的功能。O
12、MC与MSC之间的接口目前还未开放，因为CCITT对电信网路管理的Q3接口标准化工作尚未完成。1.2.3 GSM网络接口BTSBSCMSHLRMSCMSCVLREIRVLR图 1-3 网络接口（1）Um接口Um接口是空中无线接口，是MS和BTS之间的通信接口，用于MS与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理连接通过无线链路来实现。Um接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。（2）Abis接口Abis接口是BSS部分的两个功能实体BSC和BTS之间的通信接口，用于BTS和BSO之间的远端互连方式，物理连接通过标准的2Mbit/s或64Kbit/s的PCM数字传输链路来实现。Abi
13、s接口支持向移动台提供的所有服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Abis接口是GSM系统的BSS的内部接口，是一个未开放的接口，可由各设备厂家自行定义。（3）A接口A接口是BSS部分与MSC之间的接口，它基于2Mbit/s的数字接口，采用14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。（4）B接口B接口是MSC与VLR之间的接口，主要用于MSC向VLR询问有关移动台的当前位置信息，或通知VLR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，但应能完成GSM规范所规定的功能。（5）C接口C接口是MSC与VLR之间之间的接口，它基于2Mbit/s或64Kbit/s
