GSM无线网络优化技术的研究.docx
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GSM无线网络优化技术的研究
GSM无线网络优化技术的研究
刘瑞
摘要
随着我国通信事业的发展，GSM网络建设规模与日俱增，由于有限的无线频率资源对GSM网络发展的制约越来越大，对网络系统的质量要求越来越高，因此，优化GSM网络势在必行。
GSM无线网络优化是通过对现已运行的网络进行话务数据分析、现场测试、数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段（如采用MRP的规划办法等），解决网络存在的局部缺陷，确保系统高质量的运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益，让用户感到真正满意。
本文通过分析GSM无线通信网络优化的概念，针对GSM无线通信网络优化过程中的数据采集、数据分析、优化方案制定、网络参数调整问进行探讨，以期通过本文的阐述降低运营成本，实现优质网络服务。
关键词：
GSM；无线通信；网络优化
StudyontheoptimizationtechnologyofwirelessGSMnetworks
LIURui
Abstract
WiththedevelopmentofChina'stelecommunicationsindustry,GSMnetworkconstructionscalegrowwitheachpassingday,duetothelimitedradiofrequencyresourcesontheGSMnetworkdevelopmentrestrictmoreandmorebig,systemonthenetworkisgettinghigherandhigherqualityrequirements,therefore,optimizingGSMnetworkbeimperative.
GSMwirelessnetworkoptimizationisbasedontheexistingnetworktrafficdataanalysis,fieldtest,dataacquisition,parameteranalysis,hardwarechecksandothermeans,tofindouttheinfluenceofnetworkqualityreasons,andbymodifyingtheparametersofnetworkstructure,adjustment,equipmentallocationandtheadoptionofcertaintechnicalmeans（suchastheuseofMRPprogrammingapproachetc.）,solvethenetworkexistinglocaldefect,ensurehighqualityoperation,sothattheexistingcybersourcetoachievethebestresults,withthemosteconomicinvestmentgainsthebiggestprofit,tomaketheuserfeeltrulysatisfied.
Inthispaper,throughtheanalysisofGSMwirelesscommunicationnetworkoptimizationconcept,forGSMwirelesscommunicationnetworkoptimizationintheprocessofdatacollection,dataanalysis,optimizationscheme,networkparameteradjustmentarediscussedinordertoask,throughthispapertoreduceoperatingcosts,toachievehigh-qualitynetworkservices.
Keywords:
GSM;wirelesscommunication;networkoptimization
目录
1绪论1
1.1无线网络发展现状1
1.2无线网络GSM优化原因2
2GSM网络优化的基本原理和方法4
2.1GSM网络系统的构成4
2.2网络优化的基本概念及其必要性7
2.3网络优化的目标及前提条件8
2.4GSM网路优化的方法10
3实现GSM无线网络优化的过程12
3.1数据采集12
3.2数据分析12
3.3制定优化方案、调整参数13
3.3.1保证相邻扇区的话务均衡13
3.3.2保证动态信道的准备配置13
4GSM路测分析思路及实例和话务统计15
4.1GSM路测分析思路15
4.2GSM西安市部分道路路测分析16
4.2.1西安市雁塔区部分道路路测分析16
4.2.2部分道路路测分析20
5结论26
参考文献27
致谢28
1绪论
1.1无线网络发展现状
无线网络的历史起源可以追溯到50年前第二次世界大战期间。
当时，美国陆军研发出了一套无线电传输技术，采用无线电信号进行资料的传输。
这项技术令许多学者产生了灵感。
1971年，夏威夷大学的研究员创建了第一个无线电通讯网络，称作ALOHNET[1]。
这个网络包含7台计算机，采用双向星型拓扑连接，横跨夏威夷的四座岛屿，中心计算机放置在瓦胡岛上。
从此，无线网络正式诞生。
目前，全球在建和规划中的无线城市已超过1000个。
仅截止2007年底，美国在建和规划中的无线城市大约为400多个[2]。
从总体上来看，全球无线热点、无线热区、无线城市的建设已是大势所趋，成为当今世界潮流。
我国最具有代表性的无线城市包括北京、天津、青岛、武汉、上海、南京、杭州、厦门、广州、深圳、扬州等。
和全球一样，我国无线热点、无线热区和无线城市的发展势头十分强劲，而且正从沿海地区向内地发展。
基于WIFI、Mesh技术的无线宽带网络具有高宽带、低成本、灵活方便的优势，不仅是在社会公共领域，在局域网领域的应用，如无线数字小区、无线监控、无线分机等，同样拥有无限商机[3]。
中国正在大力开展WiFi的布点工作，已在南方21省做了WiFi部署，计划到年底完成2.5万个热点覆盖。
据了解，上海已经建设3000个热点、广东建成1400个WiFi热点（截至08年5月）、武汉覆盖500个热点场地（08年4月底），浙江年底前建成8000个，江苏已在全省布设了8000余个接入点，南京市则计划今年底建成8000个接入点。
据H3C公布的份额推算，中国计划部署的热点可能高达10万个，涉及上海、杭州、南京、武汉、南昌等全国近30个城市的无线建设。
随着无线局域网的标准的日趋完善，相关的技术和产品也在市场上推广开来，尤其是近期在国内外可以说是风头正健。
诸多的无线局域网应用付诸实施反映了随着标准的发展与无线网络产品的成熟，无线局域网技术已经具有一定的可靠性和速度，可以提供可靠的移动企业计算服务。
无线局域网可提供了最高10M、54M的传输速率，一个AP最多可支持100多个用户的接入，在很多应用领域具有独特的优势：
一是可移动性，它能够覆盖有线网络所无法顾及的领域，提供了不受线缆限制的应用，用户可以随时、随地上网，挣脱了传统线缆束缚。
使“本地”的计量单位从米延伸到了千米。
在有线局域网中，两个站点的距离在使用铜缆时被限制在500m，即使采用单模光纤也只能达到3000m，而无线局域网中两个站点间的距离目前可达到50km。
基础设施不再需要埋在地下或隐藏在墙里，数据直接通过无线电射频传播。
二是安装维护容易，无须布线，大大节约了建网时间。
相对于有线网络，无线局域网的管理、配置和维护也较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。
三是组网灵活，即插即用，网络管理人员可以迅速将其加入到现有网络中，并在某种环境下运行；四是特别适合于变化频繁的工作场合和难以布线的环境，如老建筑或昂贵的露天区域、城市建筑群[4]。
无线局域网的应用大致可以分为以下3类：
一是室内应用，它可以被视为有线网的扩展，尤其适合于办公室场合的数据通信。
第二类是室外应用，其最大优势是能够克服物理障碍，无须进行布线，可以单独成网，也可以与公用网络相连。
第三类是特殊应用环境，例如对于一些要求建设周期短、见效快的网络，无线方式显然具有得天独厚的优势[5]。
调查显示，无线局域网普及率上升的部分原因是PDA、笔记本电脑、无线手机、无线摄像机等具有无线局域网访问能力的装置数量不断增加。
只要在能够访问无线局域网的地方，在设备中有一张无线数据卡，消费者就能享受无线局域网带来的方便。
现在无线局域网主要在两方面取得进展，一是在许多企业公司建立的内部无线网络；一是由电信企业建立的公共无线局域网，也即热点。
目前，全球“热点”的数量正在急剧增加。
不少企业相继宣布将要设置热点，其中，英国的BT表示将要设置4000个热点；美国的BoingoWireless表示将要设置5000个；日本的软银集团则在日本麦当劳的店铺等处中设置4000个等等[6]。
因此,无线网络在局域网的推广和应用,将掀起一股潮流风暴!
随着中国政府无线城市的推广,及全球无线应用潮流的带动,无线网络将成为犹如”北京奥运会般的形象名片,不管是老百姓还是企业或政府都会对无线网络的产品及应用,极力尝试并追捧!
1.2无线网络GSM优化原因
我国公用陆地移动通信网经过近几年的建设与发展，已具备了相当的规模。
目前，加强网络优化、搞好运行维护是提高移动通信网络质量的关键。
移动通信无线网络与固定链路通信无线网络（如微波中继通信）之间的差别是很大的。
最大的区别是移动通信网的无线环境会发生变化，如周围环境、话务量分布等，这就会引起整个网络质量不断发生变化。
另外，移动网规划中有大量的小区设计参数，这在固定网中是没有的，虽然有些小区设计参数基本上是可以不用调整的，如小区标志（CellID）、系统内小区标志（ICID）等，但大多数参数是可调整的，如接入门限电平、切换门限电平、相邻小区定义、频率配置等，它们将影响服务质量的各项指标。
为了保证整个移动网的服务质量，就必须不停顿地观察和监测整个移动网，找出影响质量的原因或发生的变化，通过优化调整，以提高移动网的效率。
因此网络优化的定义是对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，并且通过参数调整和采取某些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益。
由此可见，无线网络优化主要包括两部分，即质量优化和效益优化。
通过质量优化，提高接通率、切换成功率和小区覆盖率，降低掉话率及拥塞率；通过效益优化提高每信道的话务量，在保持可接受的服务等级水平的语音质量下，使每平方公里有更多用户使用该系统。
无线网络优化的工作量是很大的，并且不能像固定链路通信网络那样，使问题在规划设计阶段就给予解决，原因是移动网中出现的大多数问题在网络规划阶段是不可能考虑得到的，例如实际的无线传播情况、不断变化的话务负荷等。
有些问题（如掉话、拥塞）即使网络系统设计的很好，也是不可完全避免的。
2.GSM网络优化的基本原理和方法
2.1GSM网络系统的构成
GSM系统由一系列功能单元组成，可以归纳为四个子系统：
移动台（MS）、网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）。
GSM系统的总体结构如图图2-1所示：
图2-1GSM系统的总体结构
（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。
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Q3接口标准化工作尚未完成。
2.2网络优化的基本概念及其必要性
网络优化工作是指对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因并且通过参数调整和采取一些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护及规划提出合理建议。
网络优化主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。
本论文主要侧重于无线网络优化方面的研究。
因为设计人员对移动网络的电波传播和业务情况的预测与实际情况总有一定的差别，所以在系统开通后就要通过多种测试，发现并找出系统设计中的不足，对网络进一步优化调整，纠正规划和设计中的一些偏差，使网络质量达到预期目标。
通过网络优化可以改进规划设计和工程实施中的不足，使移动网络的话务分布符合用户的话务密度分布，最大限度提高网络运行质量，减少掉话率，降低阻塞率，提高通话质量，提高覆盖率，使用户满意度达到最高，同时通过优化可以进一步提高网络的容量，追求现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投资获得最大的收益。
2.3网络优化的目标及前提条件
网络优化的目标：
提高网络覆盖率、系统接通率、降低系统掉话率，改善网络通话质量，均衡系统话务量，其实质就是在现有设备投资和当地经济效益与社会效益之问找到一个最佳的平衡点，保证运营部门能以经济的投入获得较高的收益。
网络优化是针对正在运行的网络进行优化，必须具备一定的条件才能做好这项工作，这些前提条件如下所述：
（1）网上话务负荷要低于网络容量或基本匹配：
当网络中的话务负荷远高于网络容量时，此时的网络拥塞无法通过优化来解决。
（2）网络要处于正常的运行状态：
网络优化是通过对网络的适当调整来达到网络资源的最佳利用，因此当网络未处于正常的运行状态时是谈不上网络优化的。
（3）网络结构在优化期间要相对的稳定：
由于每次的网络扩容都会使网络情况发生很大变化，在一个不断变化的移动网络中实施网络优化必然会造成大量的重复和无效的劳动。
2.4GSM网路优化的方法
网络优化是一项十分复杂的工作。
随着网络的发展和新业务的引入，特别是移动通信网和互联网的相互结合，网络优化的对象也在不断发展，因此范围和技术也在不断发展。
网络优化的方法很多，最常用的有信令跟踪分析法、话务统计分析法和路测分析法三种。
1.信令分析法
信令分析法主要是通过对A接口、Abis接口的数据进行采集和分析，找出网络存在的问题。
例如：
由于遗漏切换关系而造成的切换局数据不全而造成的掉话，信令负荷、中继或时隙等硬件上的故障，和由于部分数据定义错误、链路不畅等原因造成的话务量不均等问题。
为了取得更佳效果，信令分析法经常与其它方法结合使用，例如常与路测分析相结合，进行综合分析，从中找出上、下行链路不匹配造成的问题，如小区覆盖的盲区，无线干扰等方面的问题。
2.话务统计分析法
话务统计分析法主要是根据OMC-R上收集的话务统计报告数据和系统硬件告警信息，一般将收集的参数分类整理成便于分析网络质量的报告。
通过对话务统计报告中的各项指标，如呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道可用率、阻塞率等，从中进一步分析出网络参数设置是否合理，网络组织是否合理，话务负荷是否均衡匹配，找出频率干扰等原因及硬件的故障等情况，并可细到对系统中每一个小区的各项指标进行分析，通过调整某些小区或全网参数，使小区的指标得到提高，从而实现全网的指标。
3.路测（DT）分析法
路测系统主要是由测试手机、测试仪表、数字地图、测试车辆及车顶天线等软硬件设备的组成。
路测的内容包括场强测试、干扰测试和呼叫测试。
通常的测试方式包括测试手机在空闲（Idle）状态下的重选测试、扫频测试、定时拨打测试、持续通话测试等。
路测结果以彩色地图和统计报告形式输出。
如信号质量分布图、接收场强接收图、频率干扰图、小区切换图等，从这些彩图和统计报告中直接反映出网络的覆盖质量、误码率（BER）、干扰等实际情况。
路测是网络优化工作中最非常重要的方法，每期网络工程建设或扩容开通运营前，一般至少在网络优化前、后进行两次路测，以便对网络进行评估和检查优化的效果。
路测分析法主要是通过实际测试来分析空中接口的数据，了解基站覆盖情况，是否存在“盲区”，切换关系、切换次数及切换电平是否正常，下行链路是否有同频、邻频干扰，是否有“孤岛效应”，扇区有无错位，天线下倾角、方位角度及天线高度是否合理，分析呼叫接通情况，找出呼叫成功率低和掉话的原因。
制定出相应的网络优化方案。
由于路测能反映出网络覆盖和通话质量的实际情况，因此它是制定网络优化方案的主要依据。
4.三种优化方法的比较
前面已经介绍了网络优化的基本方法，在实际网络优化中，采用最多的是信令分析、话务分析、路测分析三种办法结合。
另外也要与交换网络、传输网络的优化结合进行。
对A接口的话务分析，对OMC_R的话务统计报告并辅以对A接口Abis接口七号信令的跟踪分析，它是在全网优化中最常用的手段，也是非常有效的手段。
但当网络质量经过初步优化达到一定程度，需要进一步提高指标，作更细化的工作，尤其是解决无线网络一些局部地区问题、具体问题、使网络达到更高标准时，经常采用的是路测分析法。
因为它有信令分析、话务分析无法比拟的优点。
这些优点有：
（1）信令分析、话务分析着眼于全网，路测分折则着眼于局部、具体事件。
是从个别到整个的网络改善，单项系统指标的提高，可以进一步对网络进行优化。
（2）路测分析法可以具体到某一小区、某一街道的某些区域或某一宾馆，甚至到某一大厅，进行细致优化；也可以具体到某一事件，如掉话、串音、信号非常强但呼叫不通等，这些都是信令分析、话务分析无法做到的。
（3）网络指标仅反映了网络质量的一个方面，更重要的是用户满意度。
路测分析是从用户对网络的满意度作为出发点，针对用户某一地点，某一事件用户的申告和不满意现象来解决问题，因此在对网络质量的进一步改善的同时，也提高了用户的满意度。
（4）路测分析可以及时发现并修复网络中随时出现的故障。
（5）路测分析可以控制局部地区的覆盖能力等方面的不足，并尽快加以改善。
（6）路测分析能适应网络环境变化或用户的特殊需要。
正是因为上述优点，路测分析成为无线网络优化中最重要的手段。
5.路测数据分析
路测是在网络建成后和网络优化中一项经常性的维护工作。
其内容包括场强测试、BER测试、干扰测试、呼叫测试。
路测是借助于测试手机、测试仪表、数字地图、测试车辆及车顶天线等工具，沿预选路线进行无线网络参数、话音质量的测试。
话音质量很难进行客观评估，话音质量的测试，一般采用主观评价的方法。
不过，话音质量和误码率有密切的关系，因此可以通过对信号的BER测试，来评估话音质量。
测试业务信道TCH的话音质量，具体做法是利用测试手机在预定地点进行拨打通话测试，并记录接通情况、话音质量、接收电平、切换及掉话情况。
3实现GSM无线网络优化的过程
3.1数据采集
数据采集是网络优化的前提和基础。
它主要包括路测数据（DT）、CQT数据、基站参数表、OMC统计数据、系统告警事件记录和客户投诉中心反馈的投诉信息等。
其中路测（DT）和CQT测试是无线网络优化中的两个重要手段。
．0MC—R统计数据中记录了无线网络的各项运行指标，反映了网络的实际运行状态。
我们常用的有callSetuP．SuCCessrate、droP—call、handover—SucceSS—rate以及话务掉话比等统计项目，这些主要指标我们需要每天统计，一般是忙时的即可，忙时是上午一个和晚上一个，根据具体情况而定。
统计BER，101，PATHUNBALANCE，RFLOSSESTCH，CHANREQMsFAIL等载波统计指标：
便于诊断射频硬件的故障。
统计一些关于网络拥塞状况的数据：
譬如PCH拥塞，AGCH拥塞（CCCH拥塞），TCH拥塞和SDCCH拥塞等，对于这些参数不光要看拥塞的次数，还要统计系统没有资源可用的时间长度等。
通过路测到有问题的地方进行实地路测测试，可以将测试点附近的接收电平、接收质量、所占用的小区和信道、Layer3消息、6个最强邻小区、切换等数据记录下来。
重点分析路铡中发现的问题，如所测数据与理论设计数据不符合；掉话；非信号强度引起的通话质量差；阻塞；不正常切换；信号电平低；TA过大；信号盲区。
然后在分析路测数据的基础上，检查修改邻区关系和切换参数、调整天线倾角和方向、查找干扰来源、分析空中接口的信令接续过程，发现天馈系统的安装错误等。
COT测试能够比较客观地反映网络的状况，模拟用户投诉点故障现场，选点原则要能够反映网络整体情况。
应选择尽量多的地点进行，这些地点要涵盖各种有代表性的地点；同时突出重点，大部分测试选择用户相对集中的地点进行，如宾馆，商场，居民小区等；选点应在30个以上。
对客户的投诉要按掉话、接入困难、通话质量不好、提示音不正常等进行分类，并注意投诉的时间、地点，通话
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