《gsm蜂窝网络系统的设计与优化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《gsm蜂窝网络系统的设计与优化（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、gsm蜂窝网络系统的设计与优化GSM蜂窝网络结构一个GSM网络是由若干个基站提供覆盖和服务的，对于一个大容量的移动电话网往往需要几十个甚至几百个基站才能覆盖整个服务区，并要能满足高话务密度的要求（即要求基站容量要足够大），而GSM网络能利用的频率资源又是非常有限的，这就构成了一对矛盾。早在60年代，美国贝尔实验室提出了使用蜂窝结构来解决用户量大与移动通信系统频率资源有限的矛盾。经过几十年的实践作为公用陆地移动系统，采用蜂窝小区技术的模拟通信系统中已经发展的较为成熟了，该结构的有效性已经为工程、规划人员所接受。这里更简明地描述蜂窝网络结构，不妨假设基站设置在平原地区，地面无障碍物阻挡，并采用全向
2、天线的理想条件下，它的覆盖区是一个圆。而七个圆按照一定的交叠深度相邻接，中心一个圆的交接边界（在蜂窝网中就形成了切换边界）就拟合成一个正六边形。对应的同频干扰也就较规则地分布于六边形的边缘。如图12所示：图12蜂窝结构的拟合因此，在一个服务区内，以全向区来看，相互邻接的小区其正常切换边界形成了多个两两相邻正六边形，形同蜂窝状，称为蜂窝结构。但是，为了在无线网络规划设计中应用蜂窝结构实现同频复用和覆盖区不断扩大的要求，还需要将各蜂窝（cell）分成复用区族，由复用区簇两两相邻接来不断扩大覆盖区和实现频率复用。复用区簇是若干个相邻接在一起的基站区群。在一个复用区簇内将全部可用频道平均分配给每个基站
3、区或扇形小区，如下图13。两个相同的无线区簇彼此相邻接，簇内处于相应位置的两个基站区就是同频复用区，而相邻的无线区簇为同频复用区簇。图13 由12个小区组成的频率复用区族显然，六边形只是无线覆盖方式的简化模型，实际上不可能有上面所讲到的各个方向完全一致的传播情况，也就没有完全规则的正六边形相接的小区，覆盖和干扰分布也就随地理环境发生偏差，这就要求在蜂窝结构思想的指导下，合理规划和配置各个小区，使得覆盖和干扰保护达到要求。另外，应用蜂窝分裂技术不断将基站覆盖区划小，提高频率复用次数，满足用户密度不断增大的需要。该技术主要包括将一个全向大基站分裂为若干个扇形小区基站，或将一个扇形小区基站分裂为多个
4、覆盖半径更小的扇形小区基站。有关小区分裂的技术在第四章中有详细的论述。就小区规划而言，蜂窝小区无论对模拟系统或数字系统在组网技术和工程设计上都是相通的。数字系统在对载干比要求、传播损耗计算的模型等方面有不同于模拟系统的特点。综合可知，蜂窝小区体制主要特点有：（1）无线频率资源复用；（2）越区自动切换；（3）信道分配和小区分裂。其中频率复用主要由系统所选用的调制方式、信道带宽确定载干比，在满足这个载干比要求的前提下，考虑到多径衰落等因素的影响，确定同频复用保护距离和邻频干扰等。为了满足用户从一个小区移动到另一个小区，使得通话不被中断，需要进行自动切换信道。GSM系统提供了软、硬件手段，是网络实体
5、所必备的功能。而如何配置与设计，使网络和终端能够成功地完成越区切换，并尽可能地减少系统中切换的次数，将是小区系统设计的重要课题之一。组网的最终目的是满足用户话务需求，而由于移动网自身的特点，话务分配极不平衡，在闹市区中央和郊区的话务量可以相差上百倍。因此小区的覆盖半径，各个小区分配到的信道是不同的，对应于小区的容量也就不同，并且随着话务量的增加，还可能将原有小区进一步分裂为更小的新小区。要求在规划设计阶段不仅要考虑满足覆盖、干扰以及系统容量，另外也要是要考虑系统的成本和经济效益，以及将来系统扩容的灵活性。GSM系统中还有一个重要的功能，就是功率控制。由于小区覆盖半径的不同和终端的移动性，需要在
6、移动台和基站双向按照连接双方无线路径的远近控制其平均功率，使保持传输质量在给定的门限上，而又尽可能处于最小的发射功率。这样就可以减少对其它通话的干扰电平。同样为了提高无线信号的传输质量，减少系统的干扰电平以及提高频谱效率，还要在规划中配置功率控制方案，采用分集和跳频及不连续发信等技术，对规划设计提出了较高的要求。1.4无线蜂窝网络规划设计及网络优化GSM无线网络规划设计是移动通信网的建设中极其重要的环节，它对于网络的建设成本与网络建立后的运行质量有重要的影响。GSM无线网络规划设计目标是指导工程以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求，具有一定服务等级的移动通信网络。具体地讲就是要达到服务区内
7、最大程度的时间、地点的无线覆盖，满足所要求的通信概率；在有限的带宽内通过频率复用，提供尽可能大的系统容量；尽可能减少干扰，达到所要求的服务质量；在满足容量要求的前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本等几个方面目标。GSM无线网络规划与优化是一个阶梯式循环往复的过程。对与一个GSM网络来说，移动用户在不断地增长，无线环境在不断的变化，话务分布情况也在变化之中，因此，GSM网络是在循环反复的网络规划与优化的过程中不断发展壮大起来的。无线网络规划与优化工作的总体流程可用下面的流程图表示出来。网络规划主要包括以下基本过程和内容：（1）网络规划资料收集与调查分析为了使所设计的网络尽可能达到运营商要求，适
8、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。调查分析工作要求做到尽可能的详细，充分了解运营商需求，了解当地通信业务发展情况以及地形、地物、地貌和经济发展等信息。调研工作包括以下几个部分：了解运营商对将要建设的网络的无线覆盖、服务质量和系统容量等要求 ；了解服务区内地形、地物和地貌特征，调查经济发展水平、人均收入和消费习惯；调查服务区内话务需求分布情况 ；了解服务区内运营商现有网络设备性能及运营情况；了解运营商通信业务发展计划，可用频率资源，并对规划期内的用户发展做出合理预测；收集服务区的街道图、地形高度图，如有必要，需购买电子地图。（2）勘察、选址和电测基站的勘察、选址工作
9、由运营商与网络规划工程师共同完成，网络规划工程师提出选址建议，由运营商与业主协商房屋或地皮租用事宜，委托设计院进行工程可行性勘察，并完成机房、铁塔设计。网络规划工程师通过勘察、选址工作，了解每个站点周围电波传播环境和用户密度分布情况，并得到站点的具体经纬度。为了更准确地了解规划内电波传播特性，规划工程师在规划服务区内选择几类具有代表性的地形、地物、地貌特征的区域进行指定频段的电波传播测试。并整理测试数据，输入网络规划软件进行传播模型的校正，供下一步规划计算中使用。（3）网络容量规划根据对规划区内的调研工作，综合所收集到的信息，结合运营商的具体要求，在对规划区内用户发展的正确预测基础上，根据营运
10、商确定的服务等级，从而确定整个区域内重要部分的话务分布和布站策略、站点数目和投资规模等，充分考虑当地高层建筑及塔的分布，基本确定站点分布及数目。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。容量规划得出：满足规划区内话务需求所需的基站数； 每个基站的站型及配置；每个扇区提供的业务信道数、话务量及用户数； 每个基站提供的业务信道数、话务量及用户数； 整个网络提供的业务信道数，话务量及用户数； 此步骤的规划是初步规划，通过无线覆盖规划和分析，可能要增加或减少一些基站，经过反复的过程，最终确定下
11、基站数目和站点位置。（4）无线覆盖设计及覆盖预测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。无线覆盖规划工作有以下几个部分：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。 将数字化地图、基站名称、站点位置以及工程参数网络规划软件进行覆盖预测分析，并反复调整有关工程参数、站点位置，必要时要增加或减少一些基站，直至达到运营商提出的无线覆盖要求为止。（5）频率规划及干扰分析
12、。 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。网络规划工程师运用规划软件进行频率规划，并通过同频、邻频干扰预测分析，反复调整相关工程参数和频点，直至达到所要求的同、邻频干扰指标。（6）无线资源参数设计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。从无线资源参数所实现的功能上来分，需要设置的参数有如下几类：网络识别参数 系统控制参数 小区选择参数 网络功能参数 无线资源参数通过操作维护台子系统配置。网络规划工程师根据运营商的具体情况和要求，并结合一般开局的经验来设置，其中有些参数要在网络优化阶段根据网络运行情况作适当调整。无线网络检验及优化。 无线网络规划工作由于
13、技术性强，涉及的因素复杂且众多，所以它需要专业的网络规划软件来完成。规划工程师利用网络规划软件对网络进行系统的分析、预测及优化，从而初步得出最优的站点分布、基站高度、站型配置、频率规划和其它网络参数。网络规划软件在整个网络规划过程中起着至关重要的作用，它在很大程度上决定了网络规划与优化的质量。 当网络建成，系统投入运行后，网络运行维护的主要内容就是网络优化。它是一项重要且长期的工作。由于优化比规划更加复杂，而且网络优化与规划密切相关，与实际运行效益直接有关，也是后续扩容阶段的一种准备，因此对于优化工作提出了很高的要求。网络校验与优化目的就是评价现运行网络是否达到预先设定的网络设计标准，对网络的
14、服务质量做出鉴定并进行优化，以尽可能地提高网络运行质量。为了使现有网络稳定、高效和经济地提供尽可能大的容量和尽可能高的质量，就要求根据运行统计数据和实际测量情况对现有网络进行评价、对存在问题进行。须指出再次对 种业务功能装，原则是最少的链路及分析，有针对性地制定网络优化方案，采用调整相关基站工程参数，基站子系统无线资源参数的方式，得到预期的要求的网络服务质量标准。必须指出网络校验和优化是个多次反复的过程，直至网络调整到最佳运行状态。其工作包括以下几部分:（1）网络校验，收集OMC数据。（2）路测，取得覆盖、话音质量等数据。 （3）数据分析及网络性能评估 。（4）制定网络优化方案。（5）方案实施、反复调整。
