網絡優化基礎知識

1GSM技術基礎理論GSM系統技術背景GSM系統網元情況GSM系統中的號碼GSM系統呼叫過程中的常見事件GSM系統中天線的使用GSM系統網絡優化概述GSMSystemSurvey2GSM系統技術背景3GSM歷史1979年，世界無線電管理委員會(WARC)劃定了今后歐洲用于蜂窩移動通信系統的頻段；1982年，歐洲郵政與電信委員會（CEPT）內建立了特別移動組（GroupSpecialMobile)；1986年，在巴黎建立了GSM永久核心；1988年，歐洲電信標準協會（ETSI）成立，并接管了GSM委員會；GSM系統技術背景4GSM歷史1990年，GSM規范Phase1被凍結；1991年，DCS1800規范Phase1被凍結；GSM委員會開始考慮下一代無線通信系統；1992年，GSM委員會更名為“SpecialMobileGroup”,GSM系統更名為“GlobalSystemforMobileCommunication”,DCS1800規范Phase2被凍結；1992年，GSM開始商業運營；GSM系統技術背景5GSM歷史1993年，GSM規范Phase2被凍結；1994年，GSM商用運營遠超出GSM委員會的范圍（中國、印度、中東、遠東、俄羅斯等國家和地區）1996年，ETSI推出GSM規范Phase2＋1995年，DCS1800商用系統開始在泰國、卡塔爾、英國等國家和地區運營；GSM系統技術背景6GSM概述與發展簡史1993年我國首先在浙江嘉興建立了GSM實驗網目前有中國移動與中國聯通兩家運營商中國電信也在積極醞釀進入移動領域截止99年底中國移動用戶數已達5000萬，中國聯通超過400萬，年增長率99%以上神州行與如意通移動用戶快速增長截止99年8月中國移動已覆蓋全國31個省區的308個地市和1856個縣市，全國交通干線實現無縫覆蓋.地市覆蓋率為91%，縣市覆蓋率為86%專家預測，到2000年底，全國移動用戶超過7500萬，到2005年達2億.在我國......7GSM概述與發展簡史在我國......

2007年7月24日信息產業部宣布，到今年6月底，全國移動電話用戶達到5.01648億戶，首次突破5億大關。

根據信息產業部相關數據顯示，截止6月底，全國固定電話用戶較上年底增加486.2萬戶，月均增長81萬戶，達到3.72673億戶；全國移動電話用戶較上年底增加4056.6萬戶，月均增長676.1萬戶，達到5.01648億戶。

電信業務收入完成3516.2億元，較上年同期增長9.9%。電信固定資產投資完成1034.0億元，較上年同期增長21.8%。

在電話普及率方面，移動電話普及率達38.3部/百人，固定電話普及率達28.4部/百人。另外，移動短信業務量已達2790.2億條，比上年同期增長37.5%。8關于“下行鏈路”和“上行鏈路”的概念

手機基站上行鏈路下行鏈路9多址技術多址技術使眾多的用戶共用公共的通信線路.常用的使信號多路化的方法基本上有三種，它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻分多址FDMA、時分多址TDMA和碼分多址CDMA三種接入方式.GSM系統采用了FDMA、TDMA方式.10FDMA、TDMA和CDMAFDMATDMACDMAffftttGSM系統技術背景11頻率復用指處在不同地理位置（不同的小區）上的用戶可以同時使用相同頻率的信道.頻率復用系統可以極大地提高頻譜效率.但如果系統設計得不好，將產生嚴重的干擾.同頻干擾（C/I）：

因頻率復用造成的相鄰小區相同頻率對信道的干擾.GSM要求C/I>=9dB.鄰頻干擾（C/A）：小區內外相鄰頻率產生的干擾.GSM要求C/A>=-9dB.頻率復用基礎蜂窩技術12頻率復用方案：在系統的作用區域內重復使用相同的頻率——這種頻率復用方案使整個頻譜分配被劃分為K個頻率復用的模式.如K可取3、4、7等值.公式：(D/R)2=3K

D：頻率復用距離

R：小區半徑

K：頻率復用模式蜂窩技術頻率復用基礎13注意：從理論上來說，K應該大些，但分配的信道總數是固定的.如果K太大，則K個小區中分配給每個小區的信道數將減少，中繼效率就會降低.小區復用模式圖蜂窩技術頻率復用基礎147小區頻率復用154X3頻率復用16GSM系統頻段GSM900主頻段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移動臺發，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站發，移動臺收）GSM擴展頻段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移動臺發，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站發，移動臺收）DCS1800頻段上行：1710MHz-1785MHz（移動臺發，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站發，移動臺收）17GSM絕對頻道號ARFCNGSM900主頻段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）（兩個頻點之間的間隔為200KHZ）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM擴展頻段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800頻段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）18GSM系統網元情況19GSM系統網元情況網元及相關接口BSCHLR/AC/EIRTCSMMSC/VLRBTS

Abis接口

Ater接口

A接口

Air接口TC

Ater’接口GSMSystemSurvey20一、GSM系統的構成

GSM基本上可分為兩部分：交換系統（NSS）和基站系統（BSS）（一）、交換系統（NSS）交換系統包括下列功能單元：移動業務交換中心（MSC）拜訪位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器（HLR）鑒權中心（AUC）設備識別寄存器（EIR）短信息服務中心（SC）操作維護中心（OMC）21AUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS交換系統基站系統基站系統信息傳輸基站系統呼叫連接和信息傳輸HLR22一個MSC控制多個基站控制器，它控制移動用戶至PSTN、ISDN、PLMN、公用數據網的呼叫。移動匯接和網絡入口功能都由MSC來實現。

HLR寄存用戶的鑒約信息，如補充業務、鑒權參數，此外還有MS的位置信息和IMSI，ISDN碼等。

AUC與HLR相連，是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒權參數和密鑰。即三參數組。

VLR是一個動態數據庫，它包含了當前位于相應的MSC服務區的全部MS的有關信息（IMSI碼和位置信息LAI）。VLR還包括當前的MSC中該MS的更為詳細的位置信息。與其它網絡的接口通過GMSC，GMSC稱為入口移動交換中心（GATEWAY－網關或門道交換局）。23在用戶的移動臺包括兩部分，一部分是用戶識別卡（SIM），它寄存用戶的鑒約信息，沒有SIM卡，MS不能接入GSM網絡，但是當用于緊急業務時除外。另一部分是用戶設備（即話機，也可以使用另一個話機），這樣為防失竊，系統配置了EIR，用來檢驗設備的合法性，可以禁止末經批準的話機設備使用。用戶權與用戶設備是分開的，用戶設備只是一臺有權收發信機，用戶可以買卡租機，這也是一種新的業務。三種名單：白名單---合法設備黑名單---非法設備灰名單---故障設備24（二）、基站系統（BSS）基站系統由以下兩個部分組成

1）基站控制器（BSC）

BSC控制一組基站，其任務是管理無線網絡，即管理無線小區及其無線信道，并提供基站至MSC之間的接口。無線設備的操作和維護，移動臺的業務過程。

2）無線基站（BTS）

BTS用來提供移動臺與系統的無線接口，主要由無線收發信機構成。

（三）、操作支援系統（OSS）在GSM建議中稱為OMC，用于整個GSM系統的集中操作與維護。25二、GSM系統的網絡結構

1、GSM系統的網絡構成

1）入口MSC（GMSC）提供GSM、PLMN網絡與其它通信網間的鏈路。具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能。

2）MSC/VLR業務區

MSC所覆蓋的服務區域，凡在該區的移動臺均在該區的拜訪位置寄存器（VLR）登記。

3）位置區（LA）廣播尋呼消息以便找到某移動用戶的尋呼區域。

4）小區（CALL）一個位置區劃分為若干個小區，它是網絡中一個基本的無線覆蓋的區域。26

GSM服務區PLMN服務區MSC\VLR服務區位置區小區圖3GSM的網絡結構27

MSC—作為GSM/PLMN的入局匯接交換機，它具有為移動終端的呼叫詢問呼叫路由的功能。它能使系統為呼叫選路至它們的最終的目的地——被叫移動臺。

GSM/PLMN網絡的服務區—是由一個或幾個MSC/VLR業務區構成，能夠提供GSM/PLMN網絡與其它通信網絡間的鏈路，具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能的MSC稱為入口MSC，簡稱GMSC。

MSC/VLR服務區—表示由該MSC所覆蓋的服務區域，凡在該區的移動臺均在該區的拜訪位置寄存器（VLR）登記。因此，MSC總與VLR構成同一個節點，寫作MSC/VLR。28每個MSC/VLR服務區又被分成若干個位置區，位置區是MSC/VLR服務區的一個部分，在一個位置區內，移動臺可以自由地移動，不需做位置更新。一個位置區是廣播尋呼消息以便找到某移動用戶的尋呼區域。一個位置區只能屬于某一個MSC/VLR。利用位置區識別碼（LAI），系統能夠區別不同的位置區。一個位置區又劃分為若干個小區。每個小區具有專用的識別碼（CGI），它表示網絡中一個基本的無線覆蓋區域。利用基站識別碼（BSIC），移動臺本身能區分使用同樣載頻的各個小區。29GSM系統中的號碼30六、編號系統

1、移動臺的國際身份號碼ISDN（MSISDN）是在公用交換電話網編號計劃中唯一地識別移動電話的鑒約號碼。CCITT建議結構為：

MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝國家碼即在國際長途電話通信網中的號碼（中國+86）

NDC＝國內目的地碼SN＝用戶號碼如1392223456－139222便是NDC，前三位用于識別網號，后三位用于識別歸屬區，目前開通的135--138實際上是同一個網。CCNDCSN3digits6digitsNationalMSNOInternationalMSISDNMAX15digits4digits312、國際移動用戶識別碼（IMSI）是唯一地識別GSMPLMN網中某一用戶的信息。

IMSI＝MCC＋MNC＋MSINMCC＝移動網的國家號碼（與CC不同，中國為460）

MNC＝移動網號

MSIN＝移動臺識別號，最長為15位。使用十進制

MCCMNCMSIN3digits1-2digitsNationalMSIInternationalMSI即IMSIMAX15digits323、移動臺漫游號碼（MSRN）用于一次呼叫的路由選擇。

MSRN＝CC＋NSC＋SNCC＝國家號

NDC＝國內目的地號碼(用于識別PLMN）

SN＝用戶號，用于識別MSC/VLR的地址。334、臨時移動用戶識別碼（TMSI）用于保護IMSI碼，該號只在本MSC區域有效，其結構可由各電信部門選擇，長度不超過4個字節。一個CCCC的尋呼容量為2個IMSI或4個TMSI。5、國際移動臺設備識別碼（IMEI）是唯一用來識別移動臺終端設備的號碼，稱作系列號。

IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SPTAC＝型號論證碼

FAC＝最終裝配碼，用于識別制造廠家。

SNR＝序號

SP＝備用6、位置區識別碼（LA）

LAI代表MSC業務區的不同位置區，用于移動用戶的位置更新。34

LAI＝MCC＋MNC＋LACMCC＝移動國家號，識別一個國家

MNC＝移動網號，識別國內的GSM網

LAC＝位置區號碼，識別一個GSM網中的位置

7、小區全球識別碼（CGI）用于識別一個位置區內的小區。

CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CIMCCMNCLACLocationAreaIdentity（LAI）CICellGlobalIdentity（CI）3digits1-2digitsMax16bitsMax16bits358、基站識別碼（BSIC）

BSIC＝NCC＋BCCNCC＝國家色碼，用于識別GSM移動網

BCC＝基站色碼，用于識別基站小區數據中的NCCPERM=X，用于指定移動臺允許接入的網絡。BCC可以在OMT2中讀出。NCCBCC0-7中取一位0-7中取一位2digits36

9、各種號碼的應用

在呼叫過程中各種號碼的應用如下圖所示：PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSNRMSRN

HLRVLR37下例是一個北京的固定電話用戶撥打廣州的一個移動用戶的呼叫接續過程中各種識別碼的應用過程。

1、主叫撥號。北京市話用戶A撥打廣州GSM用戶B的MSISDN號碼，PSTN網絡的交換機分析MSISDN號碼，得知B用戶為移動用戶，它把呼叫轉到GSM網絡上距它最近的一個具有入口功能的移動業務交換中心GMSC。

2、GMSC分析被叫號碼。GMSC分析該號碼為廣州位置寄存器HLR的用戶后將MSISDN號碼送至廣州HLR，要求查詢有關該被叫用戶目前所在的位置信息。

3、HLR申請漫游號碼MSRN。HLR把MSISDN號碼轉換成IMSI后查出用戶目前處于哪個MSC并將該IMSI發至該MSC，向該MSC申請分配一個漫游號碼。

4、選定漫游號碼MSRN。MSC收到IMSI后臨時給被叫用戶B分配一個漫游號碼并將此號碼送回HLR，再由HLR發給GMSC使用。

385、連接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此號碼選擇一條出中繼路由至MSC。MSC將負責本次呼叫的建立和計費功能。

6、令被叫所在位置區內的所有基站發尋呼信息。MSC發出尋呼命令到MS所在位置區內的所有無線基站，再由基站向被叫用戶B發呼叫信號。

7、基站尋呼被叫用戶B?；臼盏綄ず裘詈?，將該尋呼消息（含有MS的IMSI）通過無線控制信道發射。MS接收到尋呼后向基站發回響應信號。

8、呼叫連接。MS響應信號經BTS、BSC送回MSC，經鑒權、設備識別后認為合法，則令BSC給該MS分配一條TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回鈴音，向被叫振鈴。當被叫摘機應答，則系統開始計費。39GSM系統呼叫過程中常見事件40切換

切換的起因：無線標準信號質量場強MS和/BTS接收電平MS－BTS距離改善干擾與功率控制（選擇在確保正常通信質量的情況下切換的小區以盡量減少MS傳輸功率從而改善干擾）網絡標準話務負荷（防止小區擁塞，均化話務；但擾亂了小區規劃并增加了對周圍區域的干擾強度)，只在出現特殊事件，局部地區產生峰值時暫時使用，如舉行運動會，交易會，發生了自然災害時等。 O&M原因，應操作維護方面的需要41切換類型小區內切換 同一個無線頻道的話務信道之間不同的無線頻道之間 同BSC內小區間切換 同MSC內基站間切換 同PLMN不同MSC之間切換 不同PLMN的基站間切換，GSM不定義42同MSC基站間切換的流程

43呼叫重建的基本流程

呼叫重建指移動用戶進入通話狀態后，由于無線方面的原因，在較短時間（8秒鐘）內與BTS失去聯系，即BTS沒有收到該手機的測量報告，手機就發起一個呼叫重建的過程，試圖恢復以前的通話。呼叫重建功能是一項有效的降低呼損率的功能。當用戶在穿越隧道或BTS突然癱瘓時，會在一段時間內與基站失去聯系，在這種情況下，手機會再次捕捉信道，重新發起呼叫重建請求。如果MSC支持呼叫重建功能，就可以直接將此次新建立的信道與原有的呼叫連接起來，從而實現繼續保持呼叫，有效降低呼損的目的。呼叫重建包括以下幾個過程：接入過程，重新指配話音信道的過程。重新指配話音信道時指配命令與第一次指配話音信道時指配命令不同。呼叫重建的一個簡單流程如下所示。44呼叫重建的基本流程45定向重試的基本流程

定向重試指：在指配過程中，往往因為一些原因，如小區擁塞、沒有無線資源可以分配，會發生指配失敗的情況。而在手機當前服務小區資源緊張的同時，它的臨近小區可能有充足的資源可以利用。為了提高呼叫接通率，降低呼損率，GSM系統提出了定向重試的方案。定向重試是指在手機指配過程中，在當前服務小區資源緊張的情況下，直接為手機分配臨近小區的業務信道，借用切換流程，將手機切換到臨近資源充足的小區，從而順利完成指配流程的過程。因此定向重試可以認為是一種特殊的切換。46定向重試的基本流程47GSM系統中天線的使用48垂直極化水平極化+45度傾斜的極化天線的極化

天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向-45度傾斜的極化49雙極化天線兩個天線為一個整體V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)傳輸兩個獨立的波50

根據基站覆蓋類型大致分為：

（一）

話務量高密集市區（二）

縣城及城鎮地區（三）

鄉鎮地區（四）

在鐵路或公路沿線及鄉鎮6基站天線選型原則(建議)51

根據天線高度、基站距離，可由下式計算出天線傾角公式：α=arctgH/DF＋1/2VB（式中α為天線傾角，H為天線高度，DF為波瓣遠端覆蓋距離，VB為天線垂直3dB波瓣角度。）

（1）對話務量高密集區，基站間距離300-500米，計算得出大約在10°～19°之間。采用內置電下傾9°的+45°雙極化水平半功率瓣寬65°定向天線。再加上機械可變15°的傾角，可以保證方向圖水平半功率寬度在主瓣下傾10°～19°內無變化。經使用證明完全可滿足對高密集市區覆蓋且不干擾的要求。（2）對話務量中密集區，基站間距離大于500米，大約在6°～16°之間可選擇+45°雙極化，內置電下傾6°的水平半功率瓣寬65°定向天線，可以保證主瓣在下傾的6°～16°內水平半功率寬度無變化?？蓾M足對中密話區覆蓋且不干擾的要求。（3）對話務量低密集區，基站間距離可能更大一些，大約在3°～13°之間。可選擇+45°雙極化，內置電下傾3°的水平半功率瓣寬65°定向天線，可保證主瓣在下傾的3°～13°內水平半功率寬度無變化，可滿足對低密話區覆蓋且不干擾的要求。（一）

話務量高密集市區52

話務量不大，主要考慮覆蓋大的要求，基站間距很大，可以選用單極化，空間分集，增益較高的（17dB）65°定向天線（三扇區）、或17dB90°定向天線(雙扇區，如下圖)。（二）

在縣城及城鎮地區53

話務量很小，主要考慮覆蓋，基站大都為全向站，天線可選高增益全向天線。根據基站架設高度，可選擇主波束下傾3°、5°、7°的全向天線。（三）

在鄉鎮地區54（1）雙扇區型，兩個區180°劃分，可選擇單極化。3dB波瓣寬度為90°最大增益為17~18dBi的定向天線，兩天線背向，最大輻射方向各向高速路的一個方向。其合成方向圖為下左圖：（2）公路雙向天線：沿公路、鐵路，若話務量很小，采用全向站的配置，天線可采用全向天線變形的雙向天線，它的雙向3dB波瓣寬度為70°，最大增益為14dBi。其方向圖為下右圖：（四）

在鐵路或公路沿線及鄉鎮，可選擇三種天線55（3）公路兼鎮天線：對于既要覆蓋鐵路、公路，又要覆蓋鄉鎮的小話務量地區，采用全向站的配置，天線采用210°、13dBi的弱定向天線兼顧鐵路、公路和路邊鄉鎮的需要。其方向圖為：56三基站天線的調整天線下傾角的調整天線方向角的調整天線位置的調整571天線下傾角的調整

通過天線下傾角的調整，控制主波束的覆蓋距離：增加天線下傾角避免天線信號越區覆蓋，以達到控制覆蓋范圍和避免頻率干擾的目的。減少過大的天線下傾角，可以增加天線的覆蓋面積，加強遠場的覆蓋電平。586天線的下傾

為使波束指向朝向地面,需要天線下傾無下傾電下傾機械下傾59天線下傾角的計算根據基站高度、基站距離，可由下式計算天線傾角：α=arctgH/DF＋1/2VB式中，α天線傾角，H為天線高度，DF為波瓣遠端覆蓋距離，VB為天線垂直3dB波瓣角度。60天線下傾角調整的經驗在實際調整中，波束最大點對準主要覆蓋區，根據主波束寬度決定主要覆蓋區的寬度及邊緣區的電平。對話務量高密集區，基站間距300米到500米，計算得出α大約在10o～19o之間。對話務量中密集區，基站間距大約在500米左右，α大約在6o～16o之間。對低話務量區，基站間距更大些，α大約在3o～13o之間。另外，天線周圍不能有明顯的阻擋物。612天線方向角的調整

一般常用天線的水平波束3dB寬度角為65o，水平3dB寬度角以外20o的覆蓋電平通常會衰減5－7dB，我們可以改變天線的方向角來控制覆蓋范圍和避免頻率干擾。某些建造物（如玻璃幕墻）會對天線波束造成反射，導致無線信號混亂，通過調整方向角可減少信號的混亂反射。天線近場的正向有明顯的阻擋物時，可以調整方向角來避開阻擋物對信號的阻擋，此時通常還需要配合調整其他鄰區的天線來補充覆蓋死角。623天線位置的調整

升高天線：以增加覆蓋范圍或避開建造物對天線的阻擋。搬移天線的位置：以避免天線受到阻擋，增加覆蓋。63新增天線：以補充缺少信號區域的覆蓋

64增加同小區的分裂天線：以補充缺少信號區域的覆蓋，同時可減少不必要的切換。65GSM系統網絡優化概述66網絡優化的重要性隨著移動通信行業的發展，網絡規模不斷壯大，移動用戶日趨增多?；疽呀洷椴即蠼中∠?、鄉村角落，這就使得無線網的優化工作日趨復雜、艱巨。同時，移動用戶對無線網服務質量的敏感程度不斷增加，要求也越來越高,這也使無線網的服務質量更為運營商所關注，成為經營成敗的重要籌碼。要在市場競爭中獨占鰲頭，網絡的優化顯得非常重要。網絡優化工作是一個長期的工作,它是基礎維護工作的升華?；A維護做的好，可確保設備完好率；但要提高網絡質量，必須要優化網絡參數，即進行網絡優化。只有搞好網絡優化才能使基礎維護的成效得以充分體現。維護為經營服務，經營為用戶服務，維護的最終目標是為網上用戶提供高質量的網絡服務，而只有通過網絡優化才能實現維護的最終目標，維護工作才有實際的意義。網絡優化工作是工程建設的有力指導,在網絡規劃及站點布置上,都是網絡優化工作的有機組成部分.67網優流程的組成網優流程由主要三個子流程組成TrafficSupervision(TSA1340)網優流程日常網優專項網優站點規劃68日常網優流程的主要工作任務預警工單的處理來源：預警系統觸發的工單投訴工單的處理來源：投訴流