GSM蜂窝移动通信网络规划与优化

摘 要 本文介绍了以第二代移动通信系统GSM为核心来讨论无线网络的优化过程、优化内容、优化措施及相关案例分析。利用相关软件进行路测分析的数据提取并进行数据分析，进一步提取问题原因，提出解决措施。移动通信系统广泛的应用于各个领域，无论是军事还是民用都得到了应用。 通过对GSM网络优化与实现的研究，充分体现了移动通信网络优化的必要性和重要性。 关键词：GSM?? 频率复用?? 网络规划? 网络优化 课题背景及其意义 当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地，及时可靠，不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。 移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。1897年，马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式，为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术，尤其是半导体，集成电路及计算机技术的发展，以及市场的推动，使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今，主要走过了两代，而第三代现已开始商用，中国自主开发的TD-SCDMA。 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网，时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。 第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS，以及NMT和NTT等。AMPS(先进的移动电话系统)使用模拟蜂窝传输的800MHz频带，在北美，南美和部分环太平洋国家广泛使用；TACS(总接入通信系统)使用900MHz频带，分ETACS(欧洲)和NTACS(日本)两种版本，英国，日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。 第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来： ?(1) 频谱利用率低 ?(2) 业务种类有限 ?(3) 无高速数据业务 ?(4) 保密性差，易被窃听和盗号 ?(5) 设备成本高 ?(6) 体积大，重量大 。 为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网 (TD) 的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统。 ?(1) GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的，支持64Kbps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。GSM标准体制较为完善，技术相对成熟，不足之处是相对于模拟系统容量增加不多，仅仅为模拟系统的两倍左右，无法和模拟系统兼容。 ?(2) DAMPS (先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美数字蜂窝)，使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式 ?(3) IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。 由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年开始，为了解决中速数据传输问题，又出现了2.5代的移动通信系统，如GPRS和IS-95B。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展，数据和多媒体通信的发展势头很快，所以，第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。从发展前景看，由于自有的技术优势，CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。 为实现上述目标，对3G无线传输技术(RTT：Radio Transmission Technology)提出了以下要求： ?(1) 高速传输以支持多媒体业务。 室内环境至少2Mbps； 室内外步行环境至少384kbps； 室外车辆运动中至少144kbps； 卫星移动环境至少9。6kbps。 ?(2) 传输速率能够按需分配。 ?(3) 上下行链路能适应不对称需求。 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS，Future Public Land Mobile Telecommunication System)，1996年更名为IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps，预期在2000年左右得到商用。主要体制有WCDMA，cdma2000和GSM。1999年11月5日，国际电联ITU-R TG8/1第18次会议通过了"IMT-2000无线接口技术规范"建议，其中我国提出的TD技术写在了第三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中。 1. 2研究意义 在大学四年的学习中，使我积累了很多知识，为了对我这四年所学的知识有一个更好的了解和巩固，特此,我选择该题目作为我的毕业设计题目。该题目与我所学的知识基本相吻合，可以检测出我所学的知识是否到位，并且能了解我的掌握和运用情况。同时通过这个题目，自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。如果能自己独立完成该设计也是从知识转向能力的一好很好的过程，能让我在其中发现自己的不足，哪写方面需要 补充，哪些方面有待于强化，同时在自己动手制作的时候，能够培养我严谨，认真的好的工作态度，这对以后走向社会有着不可多得的帮助。在做这项毕业设计时，还使我掌握了文献检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。同时也训练和提高了我对通信技术的认识，更深入了解国内移动通信发展状况。在毕业设计的最后所进行的答辩也能很好的培养我口述的能力，从而让我在进入社会需要这项能力的时候，有着很好的自信心。更好的为个人职业规划做好准备。深入了解2G技术，了解移动通信技术。 1.3本论文研究内容 GSM网络原理（网络结构、应用技术、信令流程……） GSM网络优化任务： 主要是寻求最佳的系统覆盖、最小的掉话和接入失败、合理的切换（硬切换、接力切换）、均匀合理的基站负荷和最佳的导频分布等方面。优化参数包括每扇区的发射功率、天线位置（方位角、下倾角、高度）、邻区列表及其导频优先次序、邻区导频集搜索窗大小和切换门限值等。无线资源管理（RRM）一般包括切换控制、功率控制、接纳控制、负载控制和资源分配策略等。此外，GSM特有的优化任务包括业务信道与公共信道的平衡、时隙配置、接力切换、DCA和智能天线等关键技术的合理应用。GSM系统使用特殊的帧结构，采用了智能天线、联合检测、DCA和上行同步等关键技术，因此GSM 系统RRM算法设计更为灵活，优化复杂度高。通过学习优化方法，利用其完成问题分析，并解决问题。