GSM基站设备利用率提升分析--《数字技术与应用》2017年01期
GSM基站设备利用率提升分析
【摘要】：现网GSM基站设备由于忙闲不均,基站设备存在利用率不高资源浪费的问题。文章从从基站置换、900M和1800M基站置换、扇区调整、基站搬迁调整等方面进行了分析,提出了在不增加基站设备投资的情况下提升网络效益的各种思路,并在现网中进行了具体实施,实施结果表明,可以达到提高现网GSM设备利用率的目的。
【作者单位】：
【分类号】：TN929.5
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400-819-9993GSM系统中为何优先分配900M频段的信道_百度知道
GSM系统中为何优先分配900M频段的信道
GSM无线通信占用的频段为900M和1800M，为何分配信道时会优先分配900M频段的，是处于质量因素的考虑吗？
我有更好的答案
GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSMMHz 及 GSMMHz等几个频段 。而优先分配900M频段的信道的原因如下：1、物理特性方面，900M频谱较低，波长较长，穿透力较差，但传送的距离较远，而手机发射功率较强，耗电量较大，因此待机时间较短。2、覆盖半径方面，数字蜂窝系统在900MHz频段线损耗小，因此在同样的物理条件下，GSM900的覆盖半径比较大。
GSM900和GSM1800区别只是频段的差别，采用的频点不一样。1800是在900频段频率资源紧张的情况下采用的，900频段只有124个可用频点，个可用频点，同时采用900和1800可以双频覆盖，缓解紧张的频率资源，也可以说是900的频率补充。•
物理特性方面，前者频谱较低，波长较长，穿透力较差，但传送的距离较远，而手机发射功率较强，耗电量较大，因此待机时间较短；而后者的频谱较高，波长较短，穿透力佳，但传送的距离短，其手机的发射功率较小，待机时间则相应地较长。•
覆盖半径方面，数字蜂窝系统在1800MHz频段自由空间的典型路径损耗比900MHz频段大8dB左右；同样50m长的7/8馈线损耗，1800MHz比900MHz大1.5dB左右，因此，在同样的物理条件下，DCS1800的覆盖半径小于GSM900的覆盖半径。深衰弱点间隔方面，1800MHz频率的深衰落点在空间上的分布要比900MHz密集。900MHz频率的深衰落点间隔为425px，而1800MHz频率的深衰落点间隔则为200px左右，因此，基站如果采用单极化天线，1800MHz系统的无线水平空间分集距离约比900MHz系统短50%左右。1800MHz的水平空间分集距离为2m左右。这一特点在工程建设，网络维护及优化中可以注意利用
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一.GSM的涵义
GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称&全球通&，是 一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。 我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术(日我国关闭了模拟移动网 络)。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSMMHz 及 GSMMHz等几个频段 。GSM(全球移动通信系统)是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术 (TDMA、GSM和CDMA)中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两 个用户数据流都有各自的时隙。。GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MoU联合委员会报道，GSM在全球有12亿的用户，并且用户遍布120多个国家。因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议，因此当用户到其 他国家之后，仍然可以继续使用他们的移动电话。
美国著名通信公司Sprint的一个辅助部门，美国个人通信正在使用GSM作为一种宽带个人通信服务的技术。这种个人通信服务将最终为爱立信、摩托罗拉以及诺基亚现在正在生产的手持机建立400多个基站。手持机包括电话、短信寻呼机和对讲机。
GSM及其他技术是无线移动通信的演进，无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务
二.GSM特点
1.GSM使用上直观的特点：
GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。
2.GSM的技术特点：
1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。
2.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小(模 拟系统为7/21);加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率(每兆赫每小区的信道数)比TACS系统高 3～5倍。
3.话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。
4.开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间，例如A接口和Abis接口。
5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。
6.与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。
7.在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可以提供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如计费。
GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCN1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频 段切换的手机。PCN1900则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W(实际中移动台没这么大的 功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大)， 而DCS1800的手机的最大功率是1W。
 GSM900/DCS1800/PCN1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;
 GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行880~915MHZ 下行将925~960MHZ
PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.
GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行710~1785MHZ 下行MHZ。
PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户.
GSM~1910MHZ MHZ
上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收;下行就是基站到手机。 例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时系.
 网络组成：
1. BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的容量，一个收发器能支持8个用户。一个小区由3个天线，一个发射，两个接收(分级接收)。(收发器和天线的关系)???
a) 每个BTS都会有一套收发器。
b) 一个BTS覆盖一个小区，BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。BCH帮助Mobile识别/寻找网络。
c) 小区的手机用户容量依靠信道数
d) GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps, 即BTS收发语音数据速率是13KB/S.
e) 有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。
2. BSC base station controller 基站控制器：
a) 几个BTS基站连接一个BSC, 基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC; 所有的BSC连接至MSC,
b) 每个BTS连结BSC用abis 接口，是2Mbps的连接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式连接.
c) Microwave link 经常是最好的连接方式选择。
d) BSC连结MSC使用的是A口
e) 在BSC可提供小区广播等服务。
3. MSC mobile switching center 是网络的核心，呼叫建立、保持、和释放;链接BSC和PSTN、 认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时，可增加MSC;MSC与MSC之间使用GMSC连结(GATEWAY)
a) 当呼叫建立时，MSC起到保持通话和断开通话的功能。
b) 存储所有的用户数据和它们的相关特征。
c) 介于MS和PSTN之间，交换通信数据.
d) MSC是GSM 网络的心脏。是与别的GSM 网络、非GSM网络的连接口。
e) MSC主要功能：认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。
f) 当用户增加时，超过一个MSC的容量， 就需要多一个MSC， 就增加一倍的用户
4. TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率适配器。
a) TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S; TRAN作为一MSC 的一部分。
b) Trans coding 也使用在下行时，将64kbps转换成16kbps.
c) Trans coding在MSC\BSC\BTS中。
5. HLR Home location register归属位置寄存器。
a) 在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。HLR中有永久用户数据库。
b) 用户发出呼叫时，MSC从HLR之中获得用户数据。是用户核心数据库，大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。
6. VLR visiting location register 访问位置寄存器。
a) 在VLR中有被激活的所有的用户号码。
b) 当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时，MSC和HLR之间通信，新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。
c) 当手机漫游时，用户访问区被别的网络覆盖，而且归属位置网络批准它使用被访问的网络，它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR(访问位置寄存器)中暂存。
7. 鉴权中心AUC----Authentication center
a) 是SIM 卡的验证过程。
b) 每个SIM卡有一个IMSI， 在IMSI有加密码
c) 在HLR中有IMSI和密码
d) 手机通信时，首先验证SIM 卡的合法性，由AUC 进行验证。
8. 装备身份注册：EIR----Equipment identify register
a) 包含了IMEI信息。所有的手机IMEI都存储在EIR中，是手机的数据库。
b) 在GSM中有助于验证当手机遗失时，运营商可以禁止已经报失手机的使用。
c) EIR分类：Permitted list\evaluation list\stolen list\unknown
9. 收费中心BC---Billing center
a) BC产生每一个用户的费用状况.
b) 直接连到MSC, 由MSC发送收费信息给BC(通话时)
c) BC处理按单位计费。
10. 操作运营中心：OMC----operation and maintenance center.
a) 每个GSM网络超过100 个BTS组成，每一个实体需要操作和维护。
b) 一些远程操纵是必要的，检测和远程进入。
c) 有时有两种OMC(不同的供应商)，OMC-S: D OMC-R :deal with radio network。
11. 短信中心：SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。
a) 信息通过SMSC传输
b) 信息可通过人工终端(连到SMSC)发送。
c) 短信中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS
12. 语音服务中心：
a) 它拥有所有语音用户的数据库;
b) 它也存储了语音信息。
13. 设备报警：
a) BTS, BSC, Trans coder failure.
b) Link failure
c) Module failure(transceiver, processor)
 小区身份，网络中每个小区都由唯一的识别号，CI: Cell Identity. 一个小区由56个用户可同时通话
 调制方式: GSM 采用的是0.3GMSK调制 高斯最小频移键控，0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频 率+67.708KHZ 和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改变，两个频率表示频移键控; 语音编码速率时13kbps. 数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率. 高斯滤波: 剧烈的频率变化会导致频谱扩散, 所以用滤波器进行滤波平滑后, 减少频谱扩散; RF载频加67.708和减67.708KHZ; 靠频率转移.
 GSM网络系统：手机和机站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis接口2Mbps的连接。(是光纤或者常用微波连接， DCS1800 Abis接口经常使用微波连接), 一个BSC控制20~30个BTS;基站控制台BSC到交换局是A口连接。 手机和基站的最大距离是34.9km。
　　GSM900和GSM1800区别只是频段的差别，采用的频点不一样，1800是在900频段频率资源紧张的情况下采用的，900频段只有124个可用频点，个可用频点，同时采用900和1800可以双频覆盖，缓解紧张的频率资源，也可以说是900的频率补充　　1、GSM系统结构：MS移动台（包括：ME、SIM）、BSS基站子系统（包括：BTS、BSC、XCDR）、NSS网络交换系统（包括：MSC、HLR、VLR、AUC、IWF、EC、EIR）、OMS操作与维护系统（包括：OMC、NMC）。　　2、GSM900： 频率间隔（信道带宽，每份儿频率的宽度）200KHZ双工间隔（工作的上下行间隔）45MHZ频带宽度（所用频率资源的宽度）25MHZ即上行：890-915MHZ，下行：935-960MHZ。上行是移动台发，基站收，就是MS--&BTS；下行是基站发，移动台收，就是BTS--&MS。频带宽度除以信道宽度，即25MHZ/200KHZ=125个信道，为了防邻频干扰，两端各预留100KHZ，所以频点号1-124。
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1. LTE下载速率低原因及相关案例
现阶段排查LTE下载速率低影响的主要因素包括：
（1）无线环境
（2）容量
（3）无线参数配置
（4）传输问题
（5）传输相关参数配置
（6）故障
（7）传输相关参数配置
1.1无线环境
无线环境是影响下载速率低的一个重要原因。现网中由于多系统的存在，会对空口传输质量造成影响。
无线系统按照干扰产生的起因可以将干扰分为系统内干扰和系统间干扰。
系统内干扰：系统内干扰通常为同频干扰。TD-LTE 系统中，系统内干扰常见原因有小区越区覆盖造成的同频干扰和GPS时钟不同步造成的下行信号对上行信号的干扰和模三干扰。
系统间干扰的产生：系统间干扰通常为异频干扰。主要有：杂散干扰、阻塞干扰、谐波干扰、互调干扰。通过LTE前期总结系统间干扰的干扰主要如下：
排查这种类型干扰，一般是通过系统监控手段对小区干扰进行预判断，然后根据小区的干扰特性进行实地扫频排查。通过闭站，看干扰是否消失排查。
1.1.1案例1：系统外干扰（DCS1800）导致LTE宏站单小区下载速率低
LTE基站1小区在测试过程中，发现下载速率低（1M左右），终端 ping 核心网侧丢包率高达 50% 。该基站配置为S111，频段是F 频段 MHz，带宽20M，参考信号功率12dBm，上下行时隙配比1:3，特殊子帧时隙配置DwPTS:GP:UpPTS=3:9:2
2. 问题分析
使用底噪查询工具。各小区底噪情况如下：
　
将查询出的底噪值与各小区的业务速率对比，很容易看出业务速率低的小区恰好是后台查询底噪高的小区。由此判断为底噪高是导致空口质量差，引起终端业务速率低、 ping 包丢包率高的原因。
闭塞周边所有 LTE 小区, 以及 2 、 3 小区全部闭塞，仅保留 1 小区，问题依然存在。对 MHz 扫频，发现移动 DCS1800 频段天线对该频段有干扰。由于该LTE基站与37854 昌平都市芳园DCS共址，基本确认干扰来自该基站。接下来考虑为何2，3方向无明显干扰而1方向干扰明显，观察天线，发现2,3方向LTE天线与DCS天线水平隔离度1米左右，而1方向LTE与DCS天线水平隔离度仅0.4米左右。
3. 问题分类： 干扰－DCS1800干扰
4. 解决方案
改变1方向LTE天线位置，将其与DCS天线水平隔离度增加到1米。
5. 效果评估
１小区天线与DCS天线水平隔离度增加到1米后，底噪-109，下载速率50M，故障排查完成。
6. 注意事项及建议
故障排查流程：
1.1.2 案例2：服务小区与邻小区PCI存在mod3 干扰造成下载速率过低
对某区域LTE网络进行评估测试时发现，当测试终端占用A小区后下载速率过慢，下载速率只有10Mbps左右。
2. 问题分析
核查A小区PCI发现，该小区PCI与邻区B小区PCI mod3值相等，A小区PCI为15，B小区PCI为36，A、B小区之间存在mod3 干扰。
在LTE中，PCI用来区分每一个小区，类似于WCDMA中的扰码和CDMA2000中的PN。LTE协议规定，PCI一共有504个，其组成分为两部分：
Physical Layer Cell Identity = (3 × NID1) + NID2
NID1: 物理层小区标识组， 范围从0 到167共168组（决定了辅同步序列）
NID2: 组内ID， 范围从 0 到 2（决定了主同步序列）
然而，PCI也不是504个可以随意分配，它必须避免同一个小区覆盖范围内PCI mod3不相等，其原因是因为不同的PCI决定了小区特定参考信号（CRS）的位置。
CRS用于终端辅助信道估计，其在子帧中的时频位置如下图所示：
当小区使用单天线端口传输模式，RS参考信号的位置为PIC mod 6。当手机天线端口数为2信道Rank=2时,小区使用2天线传输模式，RS参考信号的位置为PIC mod 3。在小区使用2天线传输模式且2个小区PCI mod3 数值相等，参考信号的位置重叠就会造成相互干扰，SINR值过低导致下载速率过慢。
3. 问题分类： 干扰－模3干扰
4. 解决方案
修改A小区PCI为11
5. 效果评估
重新测试，A小区下载速率提升到55Mkbps以上。
6. 注意事项及建议
下行参考信号在天线上发送的位置取决于小区PCI值，如果是单天线发送下行参考信号的位置为PCI mod 6，如果是两天线发送下行参考信号的位置为PCI mod3。如果PCI规划不当就会造成不同小区间参考信号干扰。
1.1.3 案例3： 由GPS失锁引起的F频段LTE基站上行干扰
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&&&UMTS900M／GSM90M双模基站在中国联通现网中应用探讨
UMTS900M／GSM90M双模基站在中国联通现网中应用探讨
G900／U900双模融合是真正具有资源共享、节能、减排、节地省空间突出优势的建网方案，其特殊的应用场景，革命性地改变了移动通信网络建设和运维方式，可以有更多的资金及精力将投入到业务运营，同时双模基站解决方案也把节能降耗推上更高的层次，这种组网方式有着广阔的应用场景。
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