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GSM网络优化论文毕业设计
【摘要】本课题主要是针对爱立信网络GSM系统进行优化。
【关键词】位置更新切换GSMPPSPSTNPLMNMSC/VLRHLRMS话务流程
佛山市GSM系统网络优化
1.GSM基本原理及网络优化基本原理…………………………………3
(1)GSM基本原理介绍…………………………………………………3
(2)GSM无线网络优化基本原理………………………………………5.2.GSM网络运行情况分析:
………………………………………………13
(1)佛山市简介。
…………………………………………………13
(2)佛山市GSM网络存在的问题,以及为什么要进行网络优化。
…13
3.佛山市GSM无线网络现状:
………………………………………14
(1)CQT测试结果以及分析………………………………………14
(2)DT测试结果以及分析。
………………………………………26
(3)网络指标分析。
………………………………………30
4.佛山市GSM优化方案:
………………………………………36
(1)基础参数的检查和整理。
………………………………………36
A、检查相邻关系。
B、检查频率。
C、各种参数的检查和修改。
(2)覆盖问题的解决及基站天线的调整。
……………………………38
(3)双频网络参数处理。
………………………………………40
(4)干扰问题的处理。
………………………………………47
5.佛山市GSM无线基站优化后对比分析:
……………………………51
(1)CQT指标前后对。
………………………………………51
(2)DT指标前后对比。
………………………………………52
(3)运行指标前后对比………………………………………52
6.结束语………………………………………53
第一章GSM基本原理及网络优化基本原理。
第一节
(1)GSM基本原理介绍
GSM系统由一系列功能单元构成,主要分为两个部分:
基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)
BSS基站子系统负责无线通道的控制,每一个呼叫都通过它来连接。
NSS负责呼叫控制功能,呼叫总是通过NSS连接。
(一)基站子系统有下列部分构成:
1.网络模型
2.MS:
移动台
移动台是用户设备,它可以为车载型、便携型和手持型。
移动台是终端物理设备和用户数据的组合。
终端设备即移动设备(如手机),用户的全部数据信息被存储在智能卡中(如SIM卡),该卡可在任何移动台上使用,用来区分不同移动用户身份,移动设备和移动用户是完全独立的。
3.BSC:
基站控制器和BTS:
基站收发信台
一个基站控制器(BSC)控制一个或多个基站收发信机(BTS)。
它们在GSM网络的固定部分和无线部分之间提供中继,这部分还提供某些交换功能和内部控制功能。
通过空中接口,移动用户能够连接到BTS和BSC。
(二)网络子系统分为下面几个功能模块:
1.移动业务交换中心(MSC)
MSC是网络的核心,它提供交换功能,把移动用户与固定网用户连接起来,或者把移动用户互相连接起来。
MSC使各种业务可供用户使用。
2.归属位置寄存器(HLR)
归属位置寄存器存储与用户有关的数据,包括用户的漫游能力、签约服务和补充业务,此外,它还为移动业务交换中心提供移动台实际漫游所在地的信息,这样就使任何来话呼叫立即按选择的路径送到被叫用户。
3.拜访位置寄存器(VLR)
拜访位置寄存器存储进入其覆盖区的移动用户的全部信息,使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫。
4.鉴权中心(AUC)
鉴权中心存储保证移动用户通信不受侵犯的鉴权参数等必要信息。
5.设备识别寄存器(EIR)
通过对照禁止使用网络的某个或者成批的移动台号码的清单,来禁止某些非法移动台的使用
6.操作与维护中心(BSC)
用于对所有网络单元的监测和维护。
(三)GSM系统的呼叫处理移动用户的状态
移动台用户一般是处于移动台开机、移动台关机和移动台通信忙的三种状态之一。
移动台开机时网络对移动台做"附着网络"标记,移动台关机时网络对移动台做"与网络分离"标记。
1.位置更新
GSM系统中将很多个基站蜂窝小区设置成一个位置区,便于移动性管理。
当移动用户移动过程中,从一个位置区移动到另一个位置区时,必须向网络登记新位置区,以保证有此用户的呼叫时网络能够正常接通来话。
这个登记过程就称为"位置更新"。
2.入局呼叫
从固定网络或移动网络来的呼叫送到最近的一个移动业务交换中心(MSC),MSC询问归属位置寄存器(HLR),得到被叫用户所在区域的MSC地址及当前为该被叫移动用户服务的拜访位置寄存器(VLR)。
呼叫被送达被叫用户所在区域的MSC,该MSC向VLR咨询用户数据,得到用户所在位置区信息,然后,MSC向该位置区所有移动用户发送寻呼消息,被叫用户便会响应寻呼建立通话了。
3.切换
一个蜂窝移动通信系统的覆盖区是由许多基站无线覆盖小区组成的。
当一个正在通信的移动台由一个小区移动到另一个小区时,为了保证通信上的连续性,系统子子会要求它从正在通信的小区的某一个信道上转换到所进入小区的某一个信道上,这个过程就叫做"切换",切换保证了用户移动过程中通信的连续性。
4.漫游
由于移动用户不限于本地或一个地方活动,需要不同国家和地区的GSM网络为其提供同样的服务。
当移动用户到非SIM卡申请区域使用网络服务时,就称为漫游。
上面简单介绍了GSM系统的特点,功能,组成和呼叫处理。
通过上面的介绍使我们对GSM有一个初步的了解。
了解这些基本原理是我们进行网络优化的前提。
第二节GSM无线网络优化基本原理
网络优化原理
1.网络优化概念:
目前GSM网正处于飞速发展阶段,仅仅几年时间已具备相当的规模。
因此加
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。
一个完善的网络往往
需要经历从最初的网络规划、工程建设投入使用,到网络优化的历程,并形成良性
循环。
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,同时也对网络今后的维护及规划建设提出合
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。
系统的无线部分具有诸多不确定因素,它对无线网络的影响很大,其性能优劣
常常成为决定移动通信网好坏的决定性因素。
当然,无线网络规划阶段考虑不到的
问题如无线电波传播的不确定性(障碍物的阻碍等)、基础设施变化(新商业区、
街道、城区的重新安排)、取决于地点和时间的话务负荷(如运动场)、话务要求
、用户对服务质量的增加,都涉及到网络优化工作。
网络优化是一个长期的过程,它贯穿于网络发展的全过程。
只有不断提高网络
的质量,才能获得移动用户的满意,吸引和发展更多的用户。
在日常网络优化过程
中,可以通过BSC统计指标到不到要求、网络质量明显下降或用户的反映强烈、用户群改变或发生突发事件并对网络质量造成很大影响时、以及网络扩容后应对小区频率规划及容量进行核查等情形发生时,都要及时对网络进行优化。
在发生以下情况时应有针对性地重点进行网络优化。
1)网络正式投入运行后或网络扩容后,即转入网络优化作业;
2)网络质量明显下降或用户投诉多时,应立即安排优化作业,解决网络质量
问题;
3)发生突发事件并对网络质量造成很大影响时,应立即安排优化作业;
4)当用户群改变并网络质量造成很大影响时,应立即安排优化作业。
网络的安排及实施
移动通信系统的网络优化工作是一项复杂、艰巨的系统工程,贯穿于规划、
设计、工程建设和维护管理的全过程,各方面的调整相互牵连
影响。
因此在工作中应时时注意从全局出发。
网络优化工作主要过程有系统调查、制定和实施优化方案等。
在工作中,我们监测调查工作主要包括:
1.确认监测目标和范围
利用BBS系统中固有的性能统计机制,定期地对网络运行状态进行分析,因此
只有当网络拥有相当数量的用户时,统计数据给出的结果才会具备可靠性和真实性。
移动通讯网络是一个动态的多维系统,一旦投入使用,它会在以下四个主要范
畴里发生变化:
1)终端用户的变化(新的呼叫模型、用户的地理分布)
2)网络的运行环境的变化(新的建筑、道路、植被)
3)网络结构的变化(覆盖范围、系统容量)
4)应用技术的变化(新设备、新标准、新业务)。
因此网络优化的系统监测工作将会伴随着目标网络的发展而循序渐进,不能一
蹴而就,这就要求运行商和设备厂商之间密切配合,充分发挥设备能力,以保证终
端用户得到优质的服务。
出了定期分析处理系统的观测数据以外,日常的维护、故障排除工作也是和网
络的性能密切相关的。
2确定网络优化的对象和目标
网络中存在的问题和需要改进之外处是指那些没有达到性能要求大部分。
进
行优化工作(包括日常性优化和阶段性优化)的主要目的是解决:
1)局部网络或个别网络单元(小区)的性能明显低于网络平均水平;
2)一项或多顶指标突明显恶化;
3)网络运营质量未达到运营商的预期目标;
4)性能观测数据的定义。
当各个设备生产厂家对GSM系统的运行统计是由大量计数器完成的,并定期向BSC报告计数结果。
每一个计数器都和GSM系统中的某一网络单元的某一事件相关,即某一特定事件的发生会触发对应的计数器作加一计数,这样通过在某一观测时间段内对某一事件的发生次数进行统计,就得到了网络的运行统计。
观测和分析BSC各计数器数值,就可掌握网络的运行质量并进行故障分析,这就要求监测人员必须具备GSM的呼叫控制、信道管理,干扰分析等基础知识。
3.计数器观测周期和统计报表
这是指计数器的记录/刷新时间。
在报表中一般有忙时监测和全天监测两类。
忙时的确定可分为网络忙时和系统单元忙时:
前者由NSS话务统计的峰值时间确定
,后者则为统计对象的话务峰值小时(例如小区忙时)或系统负荷峰值时间。
往往有必要在一天中的多个观测时间段内采集数据以监测网络、单元等在一天中不
同时间的话务变化和负荷变化。
尤为值得一提的是,在进行干扰分析时,研究干扰
强度的昼夜变化,有助于确定干扰性质,比如:
判断是系统内干扰还是外来干扰。
4.网络性能报表的定义
计数器几乎记录了所有事件,但要准确明了地反映网络运行情况还需要对计数器
的原始数据进行计算,从而得到网络性能报表。
报表中的质量指标将网络性能的定
量描述与终端用户对服务质量的感受直接联系起来,更便于理解和应用,主要有:
掉话、呼叫困难、网络无法接入、语音质量问题。
上述任何一方面一旦出现问题,都会降低网络总体服务质量,必须及时处理。
网络质量下降的原因可分为两类:
(1)硬件故障:
如坏板或局部设备中断服务。
这类故障一般会在BSC上产生相应的告警信息,维护人员需查明故障位置、类型并及时解决。
(2)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。
对于后者,通常采用三种方式进行故障监测和诊断;
(1)网络观测结果与要求的目标门限相比较:
预先确定一组门限,一旦发现某
些网络单元超标(如5%掉话率),即定为优化对象,进行一步分析和故障处理。
需要强调的是门限应根据网络的实际情况确定,同时还要考虑到:
1)局部与整体的关系,集中力量解决个别超标小区;
2)网络维护水平,高水平的日常维护是优良网络性能的前提条件;
3)网络的动态发展,不同规模、不同覆盖水平的网络显然要求不同的门限指
标。
(2)动态变化比较:
如网络稳定运行时,各观测项目不应有大的浮动。
一旦
发现局部网络的性能突然恶化,如掉话率由1%激增至3%时,应引起充分重视。
通过变化量门限,可以筛选出这类问题,以保证网络的稳定运行。
(3)找出N个最差小区:
在日常优化工作中,每阶段对几个最差小区的故障处理可有效的提高整体网络性能指标。
数据采集
数据采集包括BSC话务统计数据采集、路测数据采集、CQT测试数据采集、用户申告情况收集以及其他仪表的测试结果等等,其中优化工程师日常优化依据的重点是BSC话务统计数据和路测数据。
优化中评判网络性能的主要指标项包括长途来话接通率,语音接通率、信道可用率、掉话率、接通率、拥塞率、话务量和切换成功率等,这些也是话务统计数据采集的重点。
路测数据的采集主要通过路测设备,定性、定量、定位地测出网络无线下行的覆盖切换、质量现状等,通过对无线资源的地理化普查确认网络现状与规划的差异,找出网络干扰、盲区地段、掉话和切换失败较高的地段。
然后对路测采集的数据进行分析,如测试路线的地理位置信息、测试路线区域内各个基站的位置及基站间的距离、各项点的场强分布、覆盖情况、接收信号电平和质量、邻小区状况、切换情况等,找出问题的所在从而提出解决方案。
1.OMC数据采集
收集与优化有关的BSS和NSS各种软,硬件参数,如基站数,每个小区结构和话音信道数,基站的BSIC,小区号,小区系统类型,信道类型,小区的CGI,BCCH载频号,小区载频数及跳频方式,邻区关系定义,切换数据,功率控制安排及系统消息数据等等。
收集话务统计数据,OMC话务统计数据是了解网络性能指标的一个重要途径,它反映了无线网络的实际运行状态。
统计数据应包括,忙时TCH的业务量,忙时每TCH的业务量,忙时每AGCHA的业务量,忙时越区切换请求次数,忙时位置登记请求次数,忙时NO.7信令,信道的拥塞情况,一定数量通话跟踪的SACCH信息采集,在采集上述统计数据和BSS参数搜集并详细分析的基础上,对某些特定信息在A接口上的提取,忙时掉话次数,忙时成功呼叫接通率,其它方面系统的工作失常现象,需要其它的统计资料.
2.其它数据的采集
我们应该根据话务的统计结果和用户的投诉情况来路测,采集的数据包括路测线路内区域的基站位置,基站间的距离,各频点的场强分布,接收信号电平和质量,邻小区情况,覆盖和切换情况,测试线路的地理位置等。
通过路测数据可以判断无线信号的覆盖及干扰区或,分析干扰源,观察信令流程,检查邻区关系和切换参数,验正天馈线的实际安装情况利用信令分析义采集和分析ABIS接口数据,A接口数据
数据分析和问题定位
日常优化措施
DT测试
无线网络质量测试
由交换机所得出的话务统计数据是一种统计意义的结果,而实地的无线网络质量测试更能真正反映系统的实际运行情况和获取用户的主观感受,真心切实有效的网络质量测试有利于对系统物分析,有利于对实际运营情况的掌握,是网络优化工作的重要组成部分。
GSM网的网络质量测试主要包括两大部分:
CQT(CallQualityTest)测试和DT(Dirve.Test)测试。
CQT测试
CQT测试是在城市中选择多个测试点,在每个点进行一定数量的呼叫,通过呼叫接通情况及测试者对通话质量的评估,分析网络运行质量和存在的问题。
1)对于已有GSM900/1800双频切换测试:
2)双频手机在仅有GSM900覆盖地区测试:
3)双频手机在双频覆盖地区的GSM1800优选测试:
4)GSM1800的系统场强测试。
DT测试即驱车跟测,是指在一个城市中借助仪表、测试手机、及测试车辆等工具,沿特定路线进行无线网络参数和话音质量测试形式。
DT测试包括使用无线测试仪表对无线信号强度、越区切换电平参数进行测量以及在移动环境中使用测试手机沿线进行全程拔打测试,通过所得无线参数以及呼叫接通情况和测试者对通话质量的评估,为网络规划、网络工程建设以及网络运行部门提供较为完备的网络覆盖情况,同时也为网络运行情况分析提供较为充分的数据基础。
DT路测的设备要求:
场强测试仪(罗得)、测试软件、分析处理软件、测试手机(如TEMS手机等)、电子地图、测试车辆等。
DT路测的路线选取应遵循如下原则:
1)市区主要缺点地区、商业中心、党政军重要通信保障地段:
2)本市主要交通干线、机场、高速公路、国道沿线:
3)本市话务缺点地区、重点地区环线路段:
4)交换局间覆盖交接处,行政区域分界点:
5)用户申告较为严重和集中的地区:
6)话务统计显示异常的地区。
DT路测的主要内容:
利用测试车辆、无线测试仪表、测试手机等工具对网络进行全程测试及记录,其内容包括路段的场强分布、越区切换点、越局切换点、呼叫失败点、掉话位置、信号质量、频率干扰情况、无线环境分布等。
第二章节GSM网络运行情况分析
第一节佛山市简介
佛山市域东距西、南距北均约103公里,大致呈“人”字形,总面积为3848.48平方公里,辖禅城、南海、顺德、三水、高明五区,全市户籍人口338.98万人,常住人口560多万。
其中顺德,南海,禅城大部份地方城市化,建筑结构复杂,人口密集,河流多;三水,高明是以山区为主,市区较小,高山多,人口也少。
目前佛山移动公司总载波数为35600块,小区数为6717个,直放站小区数为2026个。
第二节佛山市GSM网络存在的问题,以及为什么要进行网络优化。
目前佛山移动网络主要存在下列问题:
1、网络故障
GSM网络发展到一定规模,覆盖已经得到相当的改善,但随着设备使用时间的增加,一些故障,特别是隐性故障逐渐增多,这类故障并未达到告警门限,但恶化了网络性能。
2.网络指标不达要求
网络中运行中存在诸如覆盖率不高,话音质量差,掉话高,网络拥塞,切换成功率低,接通率低等指标不达要求。
近年来,我国移动通信事业的发展速度惊人,移动网络始终处于大规模建设状态,用户数量的增加往往超出了专家的预计。
在市场竞争的驱动下,移动网络不断扩容,网络规划不断调整,这一期工程还未完成,新的一期建设又已启动,导致工程存在重叠现象。
由于网络始终处于建设阶段,而没有一个相对稳定的时间进行优化,改进网络的规划和管理工作,从而影响到网络的运营质量、工作效率和服务水平,同时由于空间无线环境和人口结构不停变化,这都会影响网络正常运行。
如何合理利用配置现有的网络设备,资源与容量,最大限度地提高网络的平均服务质量,提高效益,以及如何使用权网络在不断发展过程中,能够保持网络的服务质量不下降,这些要求使得移动通信网络的网络优化工作成为移动通信运营商提高服务水平,保障通信质量的很需要工作内容。
第三章佛山市GSM无线网络现状
第一节CQT测试结果以及分析
CQT的测试结果与DT的差不多,都是采集到电平,TA值,小区号,基站色别码,主频等。
但CQT除了对换移动网主要无线参数进行客观测量和分析外,主观的拨打测试也是衡量移动网服质量实际终端的重要指标。
由于DT测试不能体现实际话音质量,回音,串音等网络问题不能通过DT测试发现,因此CQT拨测是DT测试很好的补充,也是目前室内主要的测试方法。
拨打测试是在城市中选择多个测试点,在每一个测试点进行一定数量的呼叫或被叫。
通过记录接通情况和测试者主观的评估通话质量,来分析网络的运行质量和存在的问题。
CQT需解决的几大问题
1、电梯切换问题及解决方案
2、直放站问题及解决方案
3、高层覆盖问题及解决方案
4、微蜂窝优化方案及话务均衡
一、电梯切换问题
电梯切换问题的产生
现佛山大部分市区主要高级写字楼、三星级以上宾馆、高层住宅小区、大型商场的电梯都会进行电梯覆盖,但由于场所覆盖范围不同可分为:
1、电梯覆盖
2、全楼覆盖
故障类型及原因:
电梯覆盖:
只覆盖电梯相对容易出现故障(掉话),原因有:
相邻关系定义不当、信源小区话务拥塞均会引起掉话问题;
全楼覆盖:
可能出现问题有:
1800和900的切换问题,邻区关系定义等。
电梯切换问题的解决
要解决电梯切换问题,必需定义邻小区和施主的切换关系,准确设置切换边界,使MS在关电梯门时,能及时切换至直放站信号,否则会造成邻小区在关电梯的情况下弱信号引起误码高而掉话。
可调整参数有:
1)邻区关系;
2)SSLENSD和SSLENSI:
使邻小区和主覆盖小区在电梯与电梯口处较快切换;
3)KOFFSET和KHYST调整,使邻近小区能提前切换主覆盖小区;
4)DCS1800(低层小区)和主覆盖小区切换关系,常用的参数调整有:
低层小区的:
LAYERTHR、LAYERHYST;PSSTEMP、PTIMTEMP(调整目的:
能使1800小区提前切入主覆盖小区,后一组参数则在关电梯前降低1800小区排队位置,避免回切);
5)不支持E-GSM,要考虑的E-GSM小区和主小区的切换关系及切换边界值,否则切入E-GSM小区,导致E-GSM小区在电梯内弱信号。
(除以上参数调整作为参考外,别外要注意直放站设计方案:
如下行增益、施主天线在天线在电梯口的位置及数量)
电梯切换实例(因大于2M,图象已略)
原因分析:
主因是在进入电梯(直放站放大900信号覆盖)前移动台没有及时占用直放站信号,而室外信号无法穿透电梯,电梯关门后信号突降至无信号,造成脱网掉话;
解决方案:
将问题小区(1800频段,1层小区)的LAYERTHR值调高(数值可根据实际情况判断),使移动台可及时切出至主覆盖的直放站信号。
同时需要注意直放站信号是否足够强,如不够强,可考虑对直放站的下行增益增大,确保输出信号强度可满足覆盖要求。
调整后测试情况(因大于2M,图象已略)
移动台已可顺利冲1800小区顺利切出。
二、直放站问题
直放站可能引起的网络问题
1、掉话率增高,特别是质差断线;
2、通话质量差,误码率高,通话时断时续;
3、信噪比低,信号很强却打不了电话的情况;
4、引起基站C/I及附近基站C/A下降,有些是严重干扰,情况严重时会造成基站长期闭塞;
5、对大站产生网络负荷(如信令及话务影响)。
直放站问题分类:
1、动态功率控制对直放站覆盖效果影响;
2、下行增益对直放站覆盖效果影响;
3、E-GSM频率对直放站覆盖效果影响;
4、直放站与大站话务均衡问题;
5、信源小区合理性对网络影响;
6、基站扩容对选频直放站影响。
1、动态功率控制对直放站覆盖效果影响
1.1、由于直放站八木天线(接收天线)不具有功率控制功能,不会受功率控制参数影响,但在直放站覆盖区域的MS具有功率控制功能,这样对覆盖效果带来一定影响,下行质差会较为严重;
1.2、直放站有宽频直放站和选频直放站之分。
宽频直放站:
可以把在接收端信号同比放大;对于宽带直放站,由于它的工作带宽较宽,进入直放站的各种信号很多,如果直放站器件非线性失真严重,就会产生大量的互(交)调干扰产物,造成掉话率上升、通话质量差等不良影响;
选频机:
每选频信道带宽即GSM载波信号的带宽(200KHZ),同中心频率相邻的频点均会被放大,如:
主小区的BCCHNO=45(中心频率),会将BCCHNO=44、46的信号也同时放大,室内信号的C/I及C/A值下降,造成室内下行质差较为严重。
改善方法:
这时为了保证室内覆盖效果,必将施主小区的端功率控制参数进行调整,提高主小区信号强度,才能保证覆盖端MS的通话质量,否则宽频机会造成室内切换较为频繁,增加网络负荷;选频机会造成邻频干扰较为严重,造成C/A下降,可以通过调整如下参数改善:
•SSDESDL:
定义期望信号强度的目标值;
•QDESDL:
定义由MS中接收机测量到的期望质量电平值。
它在rxqual单元中被测量,在应用于运算前被转化为dB单位,这个参数每个小区都要设置;
•REGINTDL:
是调节
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