GSM移动通信网容量解决方案.docx
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GSM移动通信网容量解决方案
GSM移动通信网容量解决方案
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GSM移动通信网容量解决方案
鲍锋
在GSM网络建设初期，用户数有限，只需配置少量的基站及较小的站型即可满足网络容量的需求，现在网络涉及的要紧矛盾在于覆盖咨询题。
随着用户数量的增加，新业务的推广，小区拥塞现象日益严峻，网络质量持续受到冲击，因此运营部门不得不进行一期又一期的括容工程，持续增加基站，缩小站距。
然而这种扩容方法不管从成本上依旧从网络结构上讲都不可能无止无尽。
因此，室内/热点解决方案、紧密频率复用、半速率语音编码及双频等扩容方法应运而生。
其中，半速率技术目前还不是专门成熟，专门少采纳。
GSM网络建设、优化和扩容的一样步骤如图1所示。
图1GSM网络建设、优化与扩容流程
本文结合华为GSM设备的技术特点，介绍几种常用的网络增容手段。
一、提升频谱利用率方案
跳频技术
跳频技术能够实现GSM系统频率的紧密复用，从而为大幅度提升网络容量提供了便利条件。
跳频的频率分集成效改善了网络质量和话音质量，跳频的干扰分集成效可方便地实现MRP、1×3、1×1等紧密频率复用方案。
目前，华为GSM设备对跳频的基带跳频和合成器跳频两种方式均予以全面支持，且数据配置简单，实施快捷。
在1×3复用方式下，RF-Load可达50%，在1×1复用方式下，RF-Load可达16.7%，采纳MRP方案，平均频率复用度可达7-8。
具体方案如下：
假设频率资源为10MHz，共50个频点。
1×3方案：
BCCH：
12个频点；
TCH：
分成三个频率组，每组12个频点；
在RF-Load=50%情形下，可实现最大站型为：
S7/7/7；
剩余2个频点预留微蜂窝或网络频点调整。
1×1方案：
BCCH：
12个频点；
TCH：
分为一个频率组，分配36个频点；
在RF-Load=16.7%情形下，可实现最大站型为：
S7/7/7；
剩余2个频点预留给微蜂窝或网络频点调整。
MRP方案：
平均复用度为8；
BCCH：
12个频点；
TCH1-TCH5：
12/8/6/6/4；
可实现最大站型：
S6/6/6；
剩余2个频点预留给微蜂窝或网络频点调整。
·同心圆技术
本方案通过设定有关参数及发射功率将一个小区分成内、外两个同心小区，如图2所示。
图2同心圆扩容技术
MS1能够使用内外小区所有频点（f1，f2），MS2只能够使用外小区频点（f2），只有一个BCCH频点，分配在外小区，内小区只有TCH频点。
同心圆扩容方案网络干扰情形如图3所示。
图3同心圆扩容技术的网络干扰分析
手机在内小区覆盖范畴内接收到的C1值高，I1值低，相应的C1/I1也大。
因此，f1可采纳较高复用度，如1×3、2×3、3×3等，从上述情形能够看出内小区能够分配较多载频，从而实现增大站型，增加网络容量的目的。
此方案无需专门的硬件支持，是一种低成本、高效率的网络增容方案，具有网络规划、优化简单灵活的特点。
下面举例讲明同心圆频率规划的具体实施方法。
假设频率资源为10MHz，共50个频点。
内小区：
分配12个载频，频率复用度为6，配置2/2/2；
外小区：
BCCH：
12频点，复用度12，配置1/1/1；
TCH：
24个频点，复用度8，配置3/3/3；
站型总配置=内小区+外小区=2/2/2+1/1/1+3/3/3=6/6/6；
剩余2个频点备留，供微蜂窝或网络调整频点。
二、室内、热点解决方案
由于GSM系统终端具有移动性，因此其话务分布极不均衡，网络在商场、写字楼、酒店、宾馆、机场、车站、商业区和娱乐场等场所存在话务热点，如何有针对性的吸取这些热点的话务，对缓解宏蜂窝小区话务压力，提升网络容量和质量起着专门重要的作用。
目前，最常用的室内与热点解决方案要紧包括微蜂窝、直放站、分布式天线、泄露电缆等，各种解决方案的优缺点比较如表1所示。
优点
缺点
使用场合
微蜂窝
安装方便、适应性广、规划简单、灵活
必须精确定位话务热点和覆盖盲区
室内外热点，宏蜂窝覆盖盲区
直放站
低成本、无需传输、技术成熟、高效
无绝对容量增加、收发天线要充分隔离、放大噪声
地下车库等封闭性场所
分布式天线
信号平均、覆盖面广、施工快捷
有时需要功分器、投资较大、系统设计困难
大型商场、高层建筑、宾馆、大型公司
泄露电缆
支持多频段、多系统
成本高、安装困难、工期长
隧道、地铁、建筑物走廊等
表1几种常见的室内与热点扩容方案性能比较
上述几种解决方案在具体实施前，需认真分析以下几个方面的因素：
1、正确的话务推测；
2、室内无线传播特性分析；
3、建筑物结构的充分研究；
4、系统参数的正确设定；
对室内及热点解决方案来讲，最重要的一点确实是要在保证覆盖的基础上，最大可能地提升网络容量和质量，图4为一个典型的例子。
·1.2MHz带宽，6TRX/小区
·50mErl/用户，2%拥塞率
·频率无复用
·a）三层楼情形
36Erl约720用户
·b）十层楼情形
36Erl约720用户
·1.2MHz带宽
·50mErl/用户，2%拥塞率
·频率复用情形如图所示
·a）三层楼情形
27Erl约540用户
·b）十层楼情形
90Erl约1800用户
由上面分析能够看出，不同的解决方案其成效不尽相同，规划时应认真分析，从而提升增容成效。
三、双频网解决方案
双频解决方案实质上是通过新建GSM1800网络，使新建的GSM1800网络充分吸取双频手机用户，缓解GSM900网络话务量，从而达到增加网络容量的目的。
目前，华为提供全套双频设备，实现双频兼容，支持增强型速率编码，其基站设备M900和M1800可共用MSC/VLR、HLR、BSC、SMC/VMS等设备，组网方式灵活。
目前，要紧双频实施策略如图5所示。
图5双频网实施策略
对双频网来讲，高效的双频配合对网络质量和有效的双频话务吸取成效至关重要，为此GSM1800必须能在覆盖范畴内实现完全连续的室内覆盖。
然而由于1800网络信号损耗较GSM900系统大得多，因此，若想在目前的网络上尽量少增加新基站，而通过共站址建设的方法实现GSM1800连续覆盖，必须采取一些补偿措施。
大、中都市市区GSM900覆盖现状如下：
站间距400-1000米；
天线倾角较大，天线增益一样为15dBi；
大部分BTS未满功率发射；
如此就为GSM1800共站址建设提供了有利条件。
在上述条件下，共站址建设可依情形采取如下补偿措施：
GSM1800系统采纳高增益天线（18dBi）；增大BTS发射功率（华为BTS：
MAX.40W）；适当减小天线下倾角；采纳GSM1800微蜂窝提供深度室内覆盖。
实践证明，大部分情形下通过共站址建设实现GSM1800连续覆盖是完全可能的。
如此一来，一方面有效地降低了增容成本，另一方面，新建GSM1800系统能有效地吸取双频话务，缓解GSM900系统话务压力。
另外，在具体的话务引导上，华为GSM设备支持一系列话务引导技术，能够有效地将双频手机用户吸取到GSM1800网络上，并在网络进展到适当时候，有效实现话务均衡。
这些措施要紧有：
小区选择和小区重选；小区分层分级不；直截了当重试；话务负荷切换；共MSC/BSC调整；快速移动切换。
下面以M1800系统在福建云霄双频网络的成功应用为例讲明双频网的扩容方案，云霄M1800基站分布如图6所示。
图6云霄M1800基站分布图
云霄市区楼宇平均高5层，M1800基站功率为40W，基站高度在20-25米之间，天线增益为18.5dBi，平均站距600米。
图7为小区重选测试图。
图7云霄小区重选测试示意图
由图7能够看出，手机在双频覆盖区内进行小区重选时，双频手机大多数重选在GSM1800系统上，并尽可能保持在该系统上，以便在GSM1800系统建立通话。
图8分不为话音质量及信号强度的测试结果。
图8云霄话音质量与信号质量的测试结果
由图8可看出，在测试路线上，绝大部分GSM1800接收信号电平和质量良好，讲明在上述的基站分布情形下，GSM系统能够实现连续良好的覆盖目的。
图9是云霄双频网切换情形示意图。
9云霄双频网的呼叫切换
测试结果表明，当手机在GSM1800系统覆盖范畴内的GSM1800小区建立通话后，双频手机差不多保持在GSM1800系统，并进行1800-1800系统切换。
若手机通话建立在GSM900小区，在保证通话质量的前提下，手机会被优先切换到GSM1800小区，只有在GSM1800覆盖成效专门差，无法保证通话质量时，才会切换到GSM900小区。
图10是使用路测工具采集到的一个1800-1800切换实例。
图10路测工具采集的1800—1800切换数据
图10表明，当服务小区为BCCH=527时，尽管现在第一邻小区为GSM900小区，但由于存在一个1800邻小区（BCCH=539）也能满足邻小区条件，故通话从BCCH=527的小区切换到了BCCH=539的小区，实现了GSM1800话务吸取的目的。
图11是路测过程采集到的GSM1800系统到GSM900系统的切换实例。
图11路测采集的GSM900到GSM1800的切换数据
图11讲明当GSM1800服务小区的邻小区中没有满足要求的GSM1800小区时，才会发生GSM1800小区到GSM900小区的切换。
一个好的双频网应尽量幸免这种切换。
图12是路测中采集到的GSM900系统到GSM1800系统切换实例。
图12路测采样的GSM900到GSM1800的切换数据
在双频配合时期，900-1800切换要紧为伞状切换。
利用伞状切换，GSM1800网络能够吸取GSM900双频用户。
图12讲明，当服务小区为GSM900小区时，尽管信号专门好，且其最强邻小区也为GSM900小区，然而由于存在GSM1800邻小区满足伞状切换条件，因此触发了900-1800的伞状切换，实现了GSM1800网络话务吸取的目的。
目前，从话统数据来看，云霄华为GSM1800网络吸取的话务量占全系统话务量的15%左右。
这充分讲明引入的M1800设备，对现有GSM900系统中双频话务进行了充分吸取，从而达到了网络增容的目的。
终止语
上面简要介绍了目前网络增容的要紧手段。
在许多大都市，已普遍使用了紧密频率复用和室内/热点解决方案，因此，如果要进一步增加网络系统容量，满足话务需求，从长远考虑就应尽快引入GSM1800网络。
（华为技术报）
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