GSM网络优化.docx
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GSM网络优化
移动通信工程课程设计报告
GSM网络优化
系别信息工程学院
专业班级通信工程
学生姓名
指导教师
提交日期2013年11月18日
目录
一、设计目的1
1.1教学目的······················································1
1.2教学内容······················································1
二、设计要求和设计指标2
三、设计内容3
3.1GSM网络分析3
3.1.1GSM网络基本原理3
3.1.2GSM网络分析5
3.2优化调整方案7
四、本设计的改进和建议10
五、总结12
六、主要参考文献13
附录14
第一章设计目的
1.1教学目的
设置移动通信工程课程设计的目的是使学生通过本课程设计之后，对移动通信的基本概念、基本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和实际技能。
1.2.教学内容
对正式投入运行的GSM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，并且通过参数调整或采取某些技术手段使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获取最佳效益，同时也对GSM网络今后的维护及规划建设提出合理化建议。
优化调整方案：
在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。
（1）天馈系统调整
（2）基站调测
（3）频率规划调整
（4）参数调整
（5）话务均衡
（6）利用微蜂窝完善网络
第2章设计要求和设计指标
1、设计要求
1.1总体要求
（1）学生对移动通信网络熟悉。
（2）要求学生优化方案正确合理。
（3）方案能解决一些问题。
（4）设计报告内容的正确性、全面性、逻辑性等。
1.2设计报告要求
（1）查阅文献资料，一般在4篇以上。
（2）根据课设题目要求，严格按照课设任务书的要求，完成课设任务。
（3）完成课设论文，不少于5000字。
2、设计指标
2．1设计思路的正确性，包括是否采用了合适的建模分析方法等。
2．2设计实现的正确性，包括设计的结构是否合理，是否规范等。
2．3设计功能的完善程度，包括功能的基本实现，基本完善，完全实现。
2．4学生的工作态度，独立工作能力。
2．5课程设计报告。
第3章设计内容
3.1GSM网络分析
3.1.1GSM网络基本原理
1.GSM系统结构
GSM（GlobalSystemforMobileCommunications；全球移动通信系统）主要分交换部分和无线部分。
其中交换部分和PSTN网很类似，而无线部分是GSM网络特有的由于无线特有的移动行，复杂性，以及传播条件恶劣所带来的衰落等原因，直接影响了无线通信的质量，所以无线部分是优化的重点对象。
一套完整的GSM蜂窝系统主要由：
MS（移动台），BSS（基站子系统），NSS（交换网络子系统），OSS（操作支持子系统），这四大部分组成，GSM系统结构如图1-1所示。
图1-1GSM系统结构
2.GSM网络组成
分为交换系统（SS）和基站系统（BSS）。
另外，所有对网络的维护操作管理（OMC）是通过网管设备来完成的。
2.1交换系统
基本组成：
MSC：
MobileservicesSwitchingCenter，移动业务交换中心。
负责呼叫建立（也包括鉴权程序，呼叫控制，监视和计费。
短信发送。
GMSC：
GatewayMSC，关口MSC。
主要用为移动网络和其他网络的接口局。
VLR：
VisitorLocationRegister，拜访位置寄存器。
主要用为临时存储和更新正在服务小区内移动用户数据。
HLR：
HomeLocationRegister，归属位置寄存器。
储存用户参数（IMSI、补充业务和鉴权信息）和用户位置信息。
AUC：
AUthenticationCenter，鉴权中心。
为HLR提供鉴权参数和三参数密匙。
2.2基站系统
基本组成：
BSC：
BaseStationController，基站控制器。
主要无线基站的监视，与移动台连接处理，处理和管理小区资源及数据，小区的定位及切换。
BSS的操作与维护。
BTS：
BaseTransceiverStation，基站收发信台（RBS2000系列）。
主要的功能有为有线－无线的转换，RF测量，天线分集，加密，调频，非连续发射，监视和测试。
2.3维护操作管理（OMC）
OMC是一个微机化的监测中心，它通过V.25数据电路与网络中的其它网元相连，如MSC，BSC等。
可以依据网络的大小，设立一个或几个操作维护中心。
在操作维护中心，维护人员可以实时的观察设备运行情况，及时处理设备出现的异常现象。
3.GSM网络模型
图1-2GSM网络模型
3.1.2GSM网络分析
随着优化活动的深入和范围的扩展，网络优化技术也日趋成熟。
一般的网络优化活动分为两个阶段：
先对现有的网络进行性能评估，对发现的问题进行分析；然后运用各种手段实施优化。
在优化的具体实施过程中，需要对网络存在的问题进行具体分析，并提出切实可行的方案，通过各种网络参数以及硬件设备的不断调整，最终达到提高网络运行性能的目的。
网络优化是一个系统的工程，它包含着一系列的优化方式，各种优化方式的综合，形成了网络的整体优化。
网络优化基本方法，即：
“测试→分析→调整优化→再测试→再分析→再调整优化”的反复循环过程，并制定“日通报、周统计、月测试”的网优工作制度。
网络优化工作对象已经不是简单的面对通信设备，也不是简单的面对客户，而是面对整个市场，面对全公司，面对企业未来的可持续发展。
将网络优化贯穿于网络规划、建设和网络维护的全过程，形成对网络的闭环管理，是今后网络优化发展的方向。
1.网络分析--网络故障原因
网络质量下降的原因可分为两类：
硬件故障：
如坏板或局部设备中断服务。
这类故障一般会在OMC上产生相应的告警信息，维护人员须查明故障位置、类型并及时解决。
软故障：
系统仍然运行，但出现局部不稳定状态或处于非最佳状态，如干扰、邻小区定义不完整、PCM工作不稳定等，从而导致服务质量下降，如：
掉话率上升、接通率下降等。
这些问题必须由优化人员通过网络性能监测、分析并采取相应优化措施来解决。
多径干扰：
如果直达路径信号（主信号）的接收电平与反射、散射等信号的接收电平差小于15dB，而且反射、散射等信号比主信号的时延超过4～5个GSM比特周期（1个比特周期=3.69μs），则可判断此区域存在较强的多径干扰。
多径干扰造成的衰落与频点及所在位置有关。
多径衰落可通过均衡器采用的纠错算法得以改善，但这种算法只在信号衰落时间小于纠错码字在交织中分布占用的时间时有效。
采用跳频技术可以抑制多径干扰，因为跳频技术具有频率分集和干扰分集的特性。
频率分集可以避免慢速移动的接收设备长时间处于阴影效应区，改善接收质量；而且可以充分利用均衡器的优点。
干扰分集使所有的移动及基站接收设备所受干扰等级平均化。
使产生干扰的几率大为减小，从而降低干扰程度。
采用天线分集和智能天线阵，对信号的选择性增强，也能降低多径干扰。
适当调整天线方位角，也可减小多径干扰。
若无线网络参数设置不合理，也会影响通话质量。
如在DT测试中常常发现切换前话音质量较差，即RXQUAL较大（如5、6、7），而切换后，话音质量变得很好，RXQUAL很小（如0、1），而反方向行驶通过此区域时话音质量可能很好（RXQUAL为0、1），因为占用的服务小区不同。
对于这种情况，是由于基于话音质量切换的门限值设置不合理。
减小RXQUAL的切换门限值，如原先从RXQUAL≥4时才切换，改为RXQUAL≥3时就切换，可以提高许多区域的通话质量。
因此，根据测试情况，找出最佳的切换地点，设置最佳切换参数，通过调整切换门限参数控制切换次数,通过修改相邻小区的切换关系提高通话质量。
总之，根据场强测试可以优化系统参数。
值得一提的是，由于竞争的激烈及各运营商的越来越深化的要求，某些地方的运营商为完成任务，达到所谓的优化指标，随意调整放大一些对网络统计指标有贡献的参数，使网络看起来“质量很高”。
然而，用户感觉到的仍是网络质量不好，从而招致更多用户的不满，这是不符合网络优化的宗旨的。
总之，网络优化是一项长期、艰巨的任务，进行网络优化的方法很多，有待于进一步探讨和完善。
好在现在国内两大运营商都已充分认识到了这一点，网络质量也得到了迅速的提高，同时网络的经济效益也得到了充分发挥，既符合用户的利益又满足了运营商的要求，毫无疑问将是持续的双赢局面。
3.2优化调整方案
在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。
（1）天馈系统调整
（2）基站调测（3）频率规划调整（4）参数调整（5）话务均衡（6）利用微蜂窝完善网络
（1）天馈调整前准备z6F7};a"]%v
1.查看建议天馈调整的问题分析报告，googleearth了解无线环境，并对天馈调整方案进行审核，其中审核内容包括天馈调整对周围覆盖是否有影响，调整的一些客观因数，例如建筑物阻挡、湖面反射、天线可调整的难易程度、所需资源、美化天线调整需要的一些工具以及报告中的一些重要的信息说明，例如：
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问题分析：
在黎民路与前庄路交叉口附近，UE收到了温州人才大厦S1（WZW01221，PSC123），该小区距离此处已经隔了一圈基站，明显属于越区信号。
5h3]3z/@9b）T'Smscbsc移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。
优化建议：
建议调整该小区俯仰角控制覆盖。
2.天馈调整一般流程：
| 国内领先的通信技术论坛#l.C0
查看基站数据库，了解规划方位角、下倾角、googleearth上确认较为合理的方位角覆盖、天线型号、所处平台、塔桅类型、天线类型；66v-EN.o:
G6l
由天线型号确认所需资源及是否需要3G2G协调或直接通过物理电子倾角之间的互补方式解决。
美化天线必有下挂电调线；天线型号后带“（V）”的表示有下挂电调线，可电调；在设备紧缺情况下，单管塔的需先前去核查单管塔的内外爬情况；对于相应天线型号调整的注意事项及天线安装或标记规则需熟记于心；
V!
j$k/w/i2}1zmscbsc移动通信论坛拥有30万通信专业人员，超过50万份GSM/3G等通信技术资料，是国内领先专注于通信技术和通信人生活的社区。
提交天馈调整分析报告，经审核后，视紧急及资源紧缺程度给予资源；
实施后效果图及被调整天线覆盖测试，撰写天馈调整前后对比报告及填写天馈调整记录表。
（2）基站调测
基站系统调测
前提:
基站预热>1小时.其中基站的GCLKWarmingup就需要15--30分钟.综合测试仪热>30分钟.
测试射频电缆和功率计均已计量校准,不能在现场校准.
终端装备软件PCPLUS,CINDY或PROCOMMPLUS.
基站接收部分校正
建议采用CINDY软件进行调测.
综合测试仪可采用Motorola2600或HP8920A或HP8648B等.测试仪处于GENERATOR状态,输出信号电平为-65.2DB（实际输出电平要视2米长射频测试线的衰耗而定,如2米长射频测试线的衰耗为1DB,则测试仪输出信号电平应相应为-64.2DB）.输出信号至BRANCH1-RX1A（DLNB0）,输出频率应与相应测试的信道号一致。
（3）频率规划调整
在进行频率规划时，一般采用地理分片的方式进行，但需要在分片交界处预留一定频点（频率足够使用时）或进行频段划分。
交界处的选择尽量避开热点地区或组网复杂区，通常从基站最密集的地方开始规划，如首先从市区繁华地段开始规划，直到郊区载频配置较小的基站（通常选择O1/或S1/1/1为分界），当市区有江河或较大湖泊时也要特别关注，避免水面的强发射带来的干扰。
由于实际基站分布的不规则性，难以保证同层载频的频率能完全按照4*3或3*3等常用模式进行规划，需要根据实际情况灵活调整。
不管采用何种方式进行频率规划，必须遵循以下原则：
1、同基站内不允许存在同频、邻频频点；
2、同一小区内BCCH和TCH的频率间隔最好在400K以上；
3、没有采用跳频时，同一小区的TCH间的频率间隔最好在400K以上；
4、直接邻近的基站应避免同频（即使其天线主瓣方向不同，旁瓣及背瓣的影响也会带来较大的干扰）；
5、考虑到天线挂高和传播环境的复杂性，距离较近的基站应尽量避免同频、邻频相对（含斜对）；
系统调整即实施网络优化，其基本内容包括设备的硬件调整（如天线的方位、俯仰调整，旁路合路器等）、小区参数调整、相邻小区切换参数调整、频率规划调整、话务量调整、天馈线参数调整、覆盖调整等或采用某些技术手段（更先进的功率控制算法、跳频技术、天线分集、更换电调或特型天线、新增微蜂窝、采用双层网结构、增加塔放等）。
测试网络调整后的结果。
主要包括场强覆盖测试、干扰测试、呼叫测试和话务统计。
根据测试结果，重新制定网络优化目标。
在网络运行质量已处于稳定、良好的阶段，需进一步提高指标，改善网络质量的深层次优化中出现的问题（用户投诉的处理，解决局部地区话音质量差的问题，具体事件的优化等等）或因新一轮建设所引发的问题。
局部区域话音质量较差
在日常DT测试中，经常发现有很多微小的区域内，话音质量相当差、干扰大，信号弱或不稳定以及频繁切换和不断接入。
这些地方往往是很多小区的交叠区、高山或湖面附近、许多高楼之间等。
同样这种情况对全网的指标影响不明显，小区的话务统计报告也反映不出。
这种现象一方面是由于频带资源有限，基站分布相对集中，频点复用度高，覆盖要求严格，必然不可避免的会产生局部的频率干扰。
另一方面是由于在高层建筑林立的市区，手机接收的信号往往是基站发射信号经由不同的反射路径、散射路径、绕射路径的叠加，叠加的结果必然造成无线信号传播中的各种衰落及阴影效应，称之为多径干扰。
此外，无线网络参数设置不合理也会造成上述现象。
在测试中RXQUAL的值反映了话音质量的好坏，信号质量实际是指信号误码率，RXQUAL=3（误码率：
0.8％至1.6％），RXQUAL=4（误码率：
1.6％至3.2％），当网络采用跳频技术时，由于跳频增益的原因,RXQUAL=3时，通话质量尚可，当RXQUAL≥6时，基本无法通话。
根据上述情况，通过对这些小区进行细致的场强覆盖测试和干扰测试，对场强覆盖测试数据进行分析，统计出RXLEV／RXQUAL之间对照表，如果某个小区域RXQUAL为6和7的采样统计数高而RXLEV大于－85dBm的采样数较高，一般可以认为该区域存在干扰。
并在Neighbor－List中可分析出同频、邻频干扰频点。
第4章本设计的改进和建议
1.网络优化常见问题及改进方案
建立在用户感知度上的网络优化面对的必然是对用户投诉问题的处理，一般有如下几种情况：
（1）电话不通的现象
信令建立过程：
1）在手机收到经PCH（寻呼信道）发出的pagingrequest（寻呼请求）消息后，因SDCCH拥塞无法将pagingresponse（寻呼响应）消息发回而导致的呼损。
对策：
可通过调整SDCCH与TCH的比例，增加载频，调整BCC（基站色码）等措施减少SDCCH的拥塞。
2）因手机退出服务造成不能分配占用SDCCH而导致的呼损。
对策：
对于盲区造成的脱网现象，可通过增加基站功率，增加天线高度来增加基站覆盖；对于BCCH频点受干扰造成的脱网现象，可通过改频、调整网络参数、天线下倾角等参数来排除干扰。
鉴权过程
3）因MSC与HLR、BSC间的信令问题，或MSC、HLR、BSC、手机在处理时失败等原因造成鉴权失败而导致的呼损。
对策：
由于在呼叫过程中鉴权并非必须的环节，且从安全角度考虑也不需要每次呼叫都鉴权，因此可以将经过多少次呼叫后鉴权一次的参数调大。
加密过程
4）因MSC、BSC或手机在加密处理时失败导致呼损。
对策：
目前对呼叫一般不做加密处理。
从手机占上SDCCH后进而分配TCH前。
5）因无线原因（如RadioLinkFailure、硬件故障）使SDCCH掉话而导致的呼损。
对策：
通过路测场强分析和实际拨打分析，对于无线原因造成的如信号差、存在干扰等问题，采取相应的措施解决；对于硬件故障，采用更换相应的单元模块来解决。
话音信道分配过程
6）因无线分配TCH失败（如TCH拥塞，或手机已被MSC分配至某一TCH上，因某种原因占不上TCH而导致链路中断等原因）而导致的呼损。
对策：
对于TCH拥塞问题，可采用均衡话务量，调整相关小区服务范围的参数，启用定向重试功能等措施减少TCH的拥塞；对于占不上TCH的情况，一般是硬件故障，可
通过拨打测试或分析话务统计中的CALLHOLDINGTIME参数进行故障定位，如某载频CALL
HOLDINGTIME值小于10秒，则可断定此载频有故障。
另外严重的同频干扰（如其它基站的BCCH与TCH同频）也会造成占不上TCH信道，可通过改频等措施解决。
（2）电话难打现象
一般现象是较难占线、占线后很容易掉线等。
这种情况首先应排除是否是TCH溢出的原因，如果TCH信道不足，则应增加信道板或通过增加微蜂窝或小区裂变的形式来解决。
排除以上原因后，一般可以考虑是否是有较强的干扰存在。
可以是相邻小区的同邻频干扰或其它无线信号干扰源，或是基站本身的时钟同步不稳。
这种问题较为隐蔽，需通过仔细分析层三信令和周围基站信息才能得出结论。
（3）掉话现象
掉话的原因几乎涉及网络优化的所有方面内容，尤其是在路测时发生的掉话，需要仔细分析。
在路测时，需要对发生掉话的地段做电平和切换参数等诸多方面的分析。
如果电平足够，多半是因为切换参数有问题或切入的小区无空闲信道。
对话务较忙小区，可以让周围小区分担部分话务量。
采用在保证不存在盲区的情况下，调整相关小区服务范围的参数，包括基站发射功率、天线参数（天线高度、方位角、俯仰角）、小区重选参数、切换参数及小区优先级设置的调整，以达到缩小拥塞小区的范围，并扩大周围一些相对较为空闲小区的服务范围。
通过启用DirectedRetry（定向重试）功能，缓解小区的拥塞状况。
上述措施仍不能满足要求的话，可通过实施紧急扩容载频的方法来解决。
对大多采用空分天线远郊或近郊的基站，如果主、分集天线俯仰角不一致，也极易造成掉话。
如果参数设置无误，则可能是有些点信号质量较差。
对这些信号质量较差而引起的掉话，应通过硬件调整的方式增加主用频点来解决。
第5章总结
本次课程设计所讨论的的只不过是GSM网络优化技术当中的一小部分。
在网络优化过程中，出现的问题更多，更复杂，一定要树立全局观念，从整体上理解GSM网络，同时又要注重局部细节的分析，不要放过任何一个可疑点，因为一些故障往往是由于很多不起眼，看似不相干的设备、参数引起的。
特别是在故障分析时，一定要理清思路，根据流程一步步查找问题故障点，切不可在没有找到故障点时，盲目制定方案。
在优化过程中，要结合各种优化方法，从多个角度出发，尽量多收集原始数据，这为判断故障点，分析故障原因非常有帮助。
移动通信网络是在不断飞速发展的，因此新技术、新问题将会不断出现，只有通过不断的学习和经验积累，特别是针对新技术的了解和知识储备，才能跟上技术的发展步伐，通过网络优化，使移动通信网络质量也随之提升。
第六章主要参考文献
[1]吴伟陵主编，移动通信原理（第2版），北京：
电子工业出版社，2009
[2]彭利标编著，移动通信设备（第2版），北京：
电子工业出版社，2006
[3]华为技术有限公司编著，GSM无线网络规划与优化
[4]中兴通讯股份有限公司编著，TD-SCDMA移动通信技术
[5]《移动通信技术》，杨秀清等，人民邮电出版社，2008年
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