【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 漳州市 長(zhǎng)泰縣 GSM 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 系 別： 電子系 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 2021 年 6 月 目錄 一、 緒論 ..............................................................3 二、 GSM 基本原理及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化基本原理 .....................................4 (一 )GSM 基本原理介紹 ...............................................4 (二 )GSM 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化基本流程 ......................................10 三、 漳州市 GSM 網(wǎng)絡(luò)概況 … ..............................................15 (一 )長(zhǎng)泰縣地區(qū)的自然概況介紹 及 GSM 無(wú)線話務(wù)分布分析 .................15 (二 )長(zhǎng)泰縣地區(qū) GSM 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況分析 ..................................16 四、 長(zhǎng)泰縣地區(qū) GSM 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) /基站擴(kuò)容 /優(yōu)化整體結(jié)構(gòu) /方案設(shè)計(jì) ..............17 (一 )對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容 /優(yōu)化總體要求 ...................................17 (二 )擴(kuò)容 /優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則 .........................................18 (三 )頻率規(guī)劃 ........................................................19 (四 )天線選型 ........................................................24 (五 )電波傳播損耗測(cè)模型 ..............................................28 五、 長(zhǎng)泰縣 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具體設(shè)計(jì)方案 ...................31 (一 )高話務(wù)密度區(qū)的 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 方案 ....................................31 (二 )硬件配置及參數(shù)的優(yōu)化 ..............................................32 (三 )基站的位置設(shè)計(jì)、選址，天線高度的計(jì)算等各項(xiàng)指標(biāo) .的調(diào)整 .............32 (四 )頻率的優(yōu)化 ........................................................33 (五 )傳輸線路的設(shè)計(jì) （以高速鐵路設(shè)計(jì)為例） ..............................34 六、 漳州市長(zhǎng)泰縣 GSM 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案案例 ..................................46 (一 )優(yōu)化前后網(wǎng)絡(luò)性能及分析對(duì)比 ........................................48 七、 總結(jié) ................................................................. 49 八、 參考文獻(xiàn) .............................................................50 一、 緒論 隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展， GSM 系統(tǒng)已經(jīng)成為最成熟的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，全球絕大多數(shù)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都采用了這種系統(tǒng)。隨著 GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的高速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面由于移動(dòng)用戶數(shù)快速增加， GSM 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量雖然也得到不斷提高，但頻率資源逐漸匱乏，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的頻率復(fù)用系統(tǒng)越來(lái)越小，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大導(dǎo)致出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多樣化和復(fù)雜化，僅靠單純的日常維護(hù)已無(wú)法 切實(shí)地為廣大移動(dòng)用戶提供高質(zhì)量的通話服務(wù)，使得各運(yùn)營(yíng)商不得不投入大量的資金和人員進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；另一方面，電信企業(yè)的再次重組，使得電信企業(yè)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)之間的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，如何提高網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量、提高用戶的感知并使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)、提高系統(tǒng)設(shè)備的利用率、減低運(yùn)營(yíng)成本，已成為電信運(yùn)營(yíng)商的首要任務(wù)。特別是我國(guó) GSM網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)和擴(kuò)容時(shí)普遍存在周期短、速度快的情況，導(dǎo)致無(wú)論是在規(guī)劃還是在工程建設(shè)中都留下了一些質(zhì)量問(wèn)題，需要在后期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中進(jìn)行解決。 而隨著漳州市經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，個(gè)人收入的不斷提高，個(gè)人 信息通信消費(fèi)能力必然進(jìn)一步增強(qiáng)，移動(dòng)通信作為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)消費(fèi)熱點(diǎn)，企業(yè)的發(fā)展仍然具有巨大潛力，面臨著一個(gè)很大的發(fā)展機(jī)遇。但是隨著移動(dòng)通信市場(chǎng)的不斷深層次挖掘，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)企業(yè)所面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)程度越來(lái)越激烈：競(jìng)爭(zhēng)將不僅限于移動(dòng)電話間的競(jìng)爭(zhēng)，隨著電信對(duì)小靈通業(yè)務(wù)市場(chǎng)推廣的加強(qiáng)，還將出現(xiàn)移動(dòng)電話和無(wú)線市話之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)；同時(shí)，新的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商有可能開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，因此，移動(dòng)通信市場(chǎng)的整體競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)將越來(lái)越激烈，單一公司的市場(chǎng)份額將不可避免地逐步下跌，為了在運(yùn)營(yíng)商的激烈競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)保持優(yōu)勢(shì)，漳州市長(zhǎng)泰縣移動(dòng)通信有限責(zé)任公司在全市 范圍加大了基站建設(shè)力度，力爭(zhēng)在全縣范圍內(nèi)建設(shè)一個(gè)覆蓋更加完善的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)當(dāng)前一系列優(yōu)惠的資費(fèi)政策的推出，進(jìn)一步刺激了話務(wù)量的大幅度增長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)容量面臨著更大的挑戰(zhàn)，另外，新系統(tǒng) 3G工作已進(jìn)入緊張的準(zhǔn)備期，如何充分考慮各種 2G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)因素，結(jié)合 3G網(wǎng)絡(luò)的起步的契機(jī)，提前、科學(xué)地進(jìn)行規(guī)劃，是目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的熱點(diǎn)問(wèn)題。 二、 GSM基本原理及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化基本原理 GSM以前 是 Groupe Sp233。ciale Mobile (1982年設(shè)立 ) 的縮寫，現(xiàn)在是 (Global System forMobile unications) 的縮寫。由歐洲 ETSI出的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。采用 TDMA/FDMA 復(fù)用方式；數(shù)字化語(yǔ)音編碼和數(shù)字調(diào)制技術(shù)；以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，也支持無(wú)線的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；是世界上使用最廣、用戶數(shù)最多的移動(dòng)通信系統(tǒng)。 GSM 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有 ： 1）頻譜效率高：由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和話音編碼技術(shù)等，使系統(tǒng)具有高的頻譜效率。 2）容量大： 由于每個(gè)信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用載干比要求降低至 9dB, 故 GSM 系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到4/12 或 3/9 甚至更?。M系統(tǒng)為 7/21） ；加上半速率話音編碼的引入和自動(dòng)話務(wù)分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使 GSM 系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)道數(shù)）比 TACS 系統(tǒng)提高了 3 ~ 5 倍。 3）話音質(zhì)量與無(wú)線傳輸質(zhì)量無(wú)關(guān)：在 900MHz 頻帶中 使用 TDMA（時(shí)分復(fù)用多路接入）的全數(shù)字的工作。鑒于數(shù)字傳輸技術(shù)的特點(diǎn)以及 GSM 規(guī)范中有關(guān)空中接口和話音編碼的定義，在門限值以上時(shí)，話音質(zhì)量總是與無(wú)線傳輸質(zhì)量無(wú)關(guān)。 4）開(kāi)放的接口： GSM 標(biāo)準(zhǔn)所提供的開(kāi)放性接口，不僅限于空中接口，而且包括網(wǎng)絡(luò)之間以及網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備實(shí)體之間，例如 A 接口和 Abis 接口。 5）安全性：通過(guò)鑒權(quán)、加 密和 TMSI號(hào)碼的使用，達(dá)到安全目的。 6)與 ISDN、 PSTN 等的互連：與其它網(wǎng)絡(luò)的互連通常利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，如 ISUP 或 TUP。 7) 在 SIM 卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游：在安裝了 GSM 系統(tǒng)的所有國(guó)家中能使用相同的移動(dòng)設(shè)備。而在國(guó)家網(wǎng)內(nèi)和跨國(guó)界間的通信中，該系統(tǒng)能提供自動(dòng)漫游（泛歐漫游）。漫游是移動(dòng)通信的重要特征，它標(biāo)志著用戶可以從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)進(jìn)入另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于 GSM 標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供全球漫游，當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者之間的某些協(xié)議還是必須的，例如為了計(jì)費(fèi)，可通過(guò) MOU 協(xié)調(diào)。 8）對(duì)一個(gè)移動(dòng)用戶發(fā)起一次呼叫的用戶將不需要知道 移動(dòng)用戶的位置，因?yàn)楹艚袑⒈蛔詣?dòng)選路到合適的移動(dòng)設(shè)備。 9）能最大靈活地在線提供由 ISDN 提供的業(yè)務(wù)，易于升級(jí)。 10） ISDN 綜合業(yè)務(wù)（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)限制為 ） 。 （一） GSM 基本原理介紹 GSM采用的是 TDMA/FDMA 復(fù)用方式， GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如下 圖 31所示。由圖可見(jiàn)，GSM系統(tǒng)是由若干個(gè)子系統(tǒng)或功能實(shí)體組成。其中基站子系統(tǒng)（ BSS）在移動(dòng)臺(tái)（ MS）和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（ NSS）之間提供和管理傳輸通路，特別是包括了 MS與 GSM系統(tǒng)的功能實(shí)體之間的無(wú)線接口管理。 NSS必須管理通信業(yè)務(wù)，保證 MS與相 關(guān)的公用通信網(wǎng)或與其它 MS之間建立通信，也就是說(shuō) NSS不直接與 MS互通， BSS也不直接與公用通信網(wǎng)互通。 MS、 BSS和 NSS組成 GSM系統(tǒng)的實(shí)體部分。操作支持系統(tǒng)（ OSS）則提供運(yùn)營(yíng)部門一種手段來(lái)控制和維護(hù)這些實(shí)際運(yùn)行部分。 MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPS PCS SEMCOSSPSTNISDNPDNNSS ? OSS：操作支持子系統(tǒng) BSS：基站子系統(tǒng) NSS：網(wǎng)路子系統(tǒng) ? NMC：網(wǎng)路管理中心 DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng) SEMC：安全性管理中心 ? PCS：用戶識(shí)別卡個(gè)人化中心 OMC：操作維護(hù)中心 MSC：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 ? VLR：來(lái)訪用戶位置寄存器 HLR：歸屬用戶位置寄存器 AUC：鑒權(quán)中心 ? EIR：移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器 BSC：基站控制器 BTS：基站收發(fā)信臺(tái) ? PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng) PSTN：公用電話網(wǎng) ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ? MS：移動(dòng)臺(tái)圖 圖 3— 1 GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 移動(dòng)臺(tái)是公用 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè) GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)的類型不僅包括手持臺(tái)，還包括車載臺(tái)和便攜式臺(tái)。隨著 GSM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式手持臺(tái)進(jìn)一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢(shì)，手持臺(tái)的用戶將占整個(gè)用戶的極大部分。除了通過(guò)無(wú)線接口接入 GSM 系統(tǒng)的通常無(wú)線 和處理功能外，移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口。比如完成通話呼叫所需要的話筒、揚(yáng)聲器、顯示屏和按鍵?；蛘咛峁┡c其它一些終端設(shè)備之間的接口。比如與個(gè)人計(jì)算機(jī)或傳真機(jī)之間的接口，或同時(shí)提供這兩種接口。因此，根據(jù)應(yīng)用與服務(wù)情況，移動(dòng)臺(tái)可以是單獨(dú)的移動(dòng)終端（ MT）、手持機(jī)、車載機(jī)或者是由移動(dòng)終端（ MT）直接與終端設(shè)備（ TE）傳真機(jī)相連接而構(gòu)成，或者是由移動(dòng)終端（ MT）通過(guò)相關(guān)終端適配器（ TA）與終端設(shè)備（ TE）相連接而構(gòu)成，這可參見(jiàn) 圖 32，這些都?xì)w類為移動(dòng)臺(tái)的重要組成部分之一 —— 移動(dòng)設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)另外一個(gè)重要的組成 部分是用戶識(shí)別模塊（ SIM），它基本上是一張符合 ISO 標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”卡，它 包含所有與用戶有關(guān)的和某些無(wú)線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用 GSM 標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都需要插入 SIM 卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時(shí)，可以在不用SIM 卡的情況下操作移動(dòng)臺(tái)。 SIM 卡的應(yīng)用使移動(dòng)臺(tái)并非固定地縛于一個(gè)用戶，因此，GSM 系統(tǒng)是通過(guò) SIM 卡來(lái)識(shí)別移動(dòng)電話用戶的，這為將來(lái)發(fā)展個(gè)人通信打下了基礎(chǔ)。 基站子系統(tǒng)（ BSS）是 GSM 系統(tǒng)中與無(wú)線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)線 資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)路子系統(tǒng)（ NSS）中的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（ MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。當(dāng)然，要對(duì) BSS部分進(jìn)行操作維護(hù)管理，還要建立 BSS 與操作支持子系統(tǒng)（ OSS）之間的通信連接。基站子系統(tǒng)是由基站收發(fā)信臺(tái)（ BTS）和基站控制器（ BSC）這兩部分的功能實(shí)體構(gòu)成。實(shí)際上，一個(gè)基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個(gè) BTS。 BTS 可以直接與 BSC 相連接，也可以通過(guò)基站接口設(shè)備（ BIE）采用遠(yuǎn)端控制的連接方式與 BSC 相連接。需要說(shuō)明 的是，基站子系統(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（ TC）和相應(yīng)的子復(fù)用設(shè)備（ SM）。碼變換器在更多的實(shí)際情況下是置于 BSC 和 MSC 之間，在組網(wǎng)的靈活性和減少傳輸設(shè)備配置數(shù)量方面具有許多優(yōu)點(diǎn)。因此，一種具有本地和遠(yuǎn)端配置 BTS 的典型 BSS 組成方面如下圖所示?；臼瞻l(fā)信臺(tái)（ BTS）屬于基站子系統(tǒng)的無(wú)線部分，由基站控制器（ BSC）控制，服務(wù)于某個(gè)小區(qū)的無(wú)線收發(fā)信設(shè)備，完成 BSC 與無(wú)線信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn) BTS與移動(dòng)臺(tái)（ MS）之間通過(guò)空中接口的無(wú)線傳輸及相關(guān)的控制功能。 BTS 主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分。基帶單元主 要用于必要的話音和數(shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制 /解調(diào)與發(fā)射機(jī) /接收機(jī)之間的耦合等。控制單元?jiǎng)t用于 BTS 的操作與維護(hù)。另外，在 BSC 與 BTS 不設(shè)在同一處需采用 Abis 接口時(shí)，傳輸單元是必須增加的，以實(shí)現(xiàn) BSC 與 BTS 之間的遠(yuǎn)端連接方式。如