1、江西现代职业技术学院江西现代职业技术学院毕业设计（论文）题 目： GSM 移动通信系统的网络优化天线分裂技术在 GSM 网络优化中的应用 姓 名： 欧阳锦波 院 系： 信息工程分院 专 业： 通信技术 年 级： 2008 级 指导教师： 陈 强 江西现代职业技术学院目 录摘要 IABSTRACTII引 言III第 1 章 GSM 移动通信网络及网 络优化概述1.1 移动通信网络系统简介1.1.1 S网络系统 11.1.2S移动台 41.1.3系统的组成51.1.4交换 网络子系统 61.1.5 移动 台 71.1.6操作维护子系统 71.1.7信 令网路结构81.1.10移 动业务本地网的网路
2、结构141.2 GSM 移动 通信网络的发展161.3 GSM 移动通信系统基本组成原理简述171.3.1 GSM 系统组成结构 171.3.2 GSM 系统的 接口 181.4 GSM 移动 通信系统的网络优化201.4.1 GSM 网 络优化的必要性 201.4.2 网络优 化的概 念和内容 201.4.3 网络 优化的流程 21第 2 章 天线 分裂 技术232.1 天线基础知识232.1.1 天线工作原理 及特性 232.1.2 基 本电振子的辐射特性 262.1.3 基站天 线类型 272.2 天线分裂技术282.2.1 天线分裂技术的 概念 28江西现代职业技术学院2.2.2 天线
3、分 裂技术的原理 292.2.3 天线分裂技术在 GSM 网络 优化中的应用 30第 3 章 结 束语34致 谢35参考 文献36江西现代职业技术学院- I -论文题目：GSM 移动通信系统的网络优化天线分裂技术在 GSM 网络优化中的应用作 者：欧阳锦波班 级：08 通信技术指导教师：陈 强摘 要：随着 GSM 移动通信技术的高速发展，网络优化已成为移动通信网络运行维护工作中的一个重要组成部分，其目的就是提高网络通信质量，改善服务形象，充分挖掘网络资源。如何提高移动通信网络质量是运营商的首要任务。本文主要针对一些建筑物密集，周边覆盖复杂的狭长地段存在的网络问题，阐述了一种网络优化中的非常规方
4、法天线分裂技术。它是通过对统一小区的覆盖天线进行分裂调整，达到网络优化目的，从而改善网络质量。 关键词：移动通信 GSM 网络优化 交换数据 天线分裂江西现代职业技术学院- II -GSM Mobile Communication System Network Optimization Research The Technology of Antenna-divided Use in the Net Optimize of GSMAbstractWith the GSM high-speed mobile communication technology development, networ
5、k optimization has become an important part of the mobile communication network operation and maintenance work, the aim is to improve the quality of network communication, to improve the service image, and to fully tap the network resources. All commission merchants have pay more attention in how to
6、 improve the quality of mobile communication network system. This article expounds on the technology of antenna-divided which is a non-normal method in network optimizing working.The technology can optimize net and improve the net quality by dividing and adjusting the antenna of uniform zone.It is u
7、sed for resolving of many network problems,which always be connected with closing buildings or narrow places covered complex things in many areas.Key words:mobile communication Grouped Special Mobile network optimization exchange-data antenna-divide江西现代职业技术学院- III -引 言进入 21 世纪移动通信技术得到高速发展，从 90 年代的模拟
8、移动通信网络技术发展到 21 世纪的数字移动通信网络技术，即移动通信从 1G TACS系统向 3G GSM 系统发展，解决了模拟移动通信网络中的用户容量、话音质量、数据传输等技术瓶颈问题，同时大大减少了运营商经营成本。近几年来，数字移动通信技术得到飞速发展，我国数字移动电话用户目前已增长至将近 3 亿用户，数字移动电话改变了人们的生活方式。随着移动电话的普及，人们对数字移动通信网络所能提供的众多功能服务及网络的服务质量要求越来越高，为满足人们的使用要求，运营商们对 GSM 网络不断升级优化，我国目前数字移动通信技术已发展到 2.5G GPRS 系统，进一步发展到 2.75G EDGE 系统，并
9、发展到了 3G CDMA 系统，大大提高了移动通信网络的数据通信速度，同时衍生出更多的数字通信功能。如何提高数字移动通信网络质量，称为网络运营商最为关心的问题。网络优化，是对整个移动网络资源进行合理的调配和调整，最大限度的提高网络质量及服务水平。网络优化是一个长期的复杂的艰巨的系统工程，是移动通信服务运营商提高服务水平，保障通信质量的重要工作内容。 当前运营商都有专门的系统网络优化部门，通过一些常规的网络优化手段，如路测（DT） 、拨测（CQT）收集网络数据，进行用户接通率、掉话率、切换成功率等数据的分析，对网络的覆盖天线及交换数据等等进行调整，达到网络优化的目的。本文所阐述的天线分裂技术，是
10、网络优化中的非常规方法，它针对一些建筑物密集，周边覆盖复杂的狭长地段存在的网络问题，通过对统一小区的覆盖天线进行分裂调整，达到网络优化目的，改善网络质量。江西现代职业技术学院- 1 -第 1 章 GSM 移动通信网络及网络优化概述1.1 移动通信网络系统简介.1.1 S网络系统GS数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为：网网络系统，基站子系统及移动台。基站子系统 BS 由基站收发台 BST 和基站控制器 BSC 组成。网络系统由移动交换中心操MSC，操作中心 OMC 和本地位置寄存器 HLR，访问位置寄存器 VLR，鉴正中心 AUC 和设备标志寄存器 ERI 等组成。移动台即是手机或车载台、可以
11、配有终端设备和终端适配器，也可以是独立的带收发终端设备CS 手机。例如诺基亚。摩托罗拉等手机，都是 P手机，只要 GSM 网络提供此类业务，便可以通过无线接口，收发电子件等。具有综合功能的智能轻便移动台是今后移动台的发展方向之一。基站收发台包括无线传输所需要的各种软件硬件，例如：发射仇。接收机，支持各小区结构所需要的天线（例如：全向。扇形。墨状和链状等，在网络信号覆盖的区域内，尽量做到不存在信号空隙。 ）连接基站控制器的接口电路，收发本身所需要的检测和控制装置等。基站控制器是基站收发台和移动交换中心，操作维护中心之间的连接口，为它们之间的信息交换提供服务。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，
12、其主要功能是进行无线信道管理，实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本区内移动台的跨区切换进行控制等。 移动交换中心是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。例如：（）信道的管理和分配；（2）呼叫的处理和控制；江西现代职业技术学院- 2 -（）跨区切换和漫游控制；（4） 用户位置信息的登记和管理；（5）用户号码和移动台号码的登记和管理（6）服务类型的控制（7） ）对用户实施鉴权；（）为系统中连接别的、以及为其它公用通信网络，如共用交换电信网 PSTN，综合业务数据网 ISDN 和共用数据网提供链路接口，保证用户在转移和漫游过程中实现元间隙的服务。可见， 的
13、功能与固定网络的交换设备有相似之处（如呼叫的连接和信息的交换） ，也有特殊的要求（如无线资源的管理和适应用户移动性的控制等） 。本地用户位置寄存器是用来存储本地用户位置信息的数据库，在蜂窝通信网中，通常设若干个，每个用户都必须在某个中登记。登记的数据内容分为两类：一种是永久性的参数，例如：用户号码，移动台号码，接人的优先等级，预定的业务类型以及保密参数等等。另一种是临时的，会随时更新的参数，例如：当前用户所处的位置的有关参数，即使用户漫游到所服务的区域之外，也要登记由该区传来的位置信息，这样便可保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的本地位置寄存器获知它当时处于哪一个
14、地区，进而建立起通信链路。访问用户位置寄存器 VLR 是用于存储来访用户位置信息的数据库。一个通常为一个控制区服务，也可为几个相邻 M控制区服务。当移动用户漫游到新的控制区时，它必须向该地区申请登记。要从该用户的查询其有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码S，并通知其修改该用户的位置信息，准备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个LR服务区移动到另一个 V，删除此移动用户的位置信息。鉴权中心 AUC 的作用是可靠地识用户的身份，只允许有权用户接人网络并获得服务。设备标志寄存器I是存储移动数的数据库，就显得很重要了，设备标志寄存器I储存的移动台设备参数必须与用户实际使用的
15、移动台参数相一致，否则，便不提供某些类型的服务，若不同的移动台设备参数完相同。便有可能引起鉴别和监视时出现混江西现代职业技术学院- 3 -乱。操作和维护中心的任务是对全网进行滥控操作，例如系统的报答，备用设备的激活，系统的故障诊断与处理，话务量的统计和数据的记录与传递，以及各种资料的分析和显示等等。以上概括地介绍数字蜂窝系统中各个主要部分的功能。但是，在实际的通信网络中，由于网络规模的不同，营运环境的不同和设备生产厂家的不同，以上各个部分可以有不同的配置方法，如和合并在一起，或者遵守T 建议的公用陆地移动通信网接口标准，采用号信令支持进行所需的数据传输等。至于的区域划分，号码和地址的识别。信息
16、传输等具体过程，鉴于本资料的目的，在这里便不深入介绍了。1.1.2S移动台（） 移动台必须配合用户识别模块（SIM 卡）使用才能合法地接人通信网络，进行信息交换）否则便不能使用，不用卡的移动台只限紧急呼叫。用户在购机入户时便会领到一张卡，里面包含了所有属于本用户的信息，包括鉴权和加密信息，呼叫限制，缩位拨号等。它与网络数据库中储存的信息相一致。卡是国际统一标准的智能卡，里面带存储器可以存储数据，例如：网络上使用的卡里面带有个人识别码I码，码等，未经授权进入将会导致“锁卡” 。（2）移动台按功能分为三类A、基本型与常规电话业务一样，此类移动台通过无线信道与基站构成传输链路，再由基站经移动交换中心
17、将移动台接人公用交换网，这样，它可以象公用交换网中的有线用户一样获得应有的各种电信业务。基本型移动台主要用于电话业务。同样具有送。受话音功能，能产生振铃音。示忙音、回铃音等信音。、一型江西现代职业技术学院- 4 -此类移动台还可用于业务，直接提供 S 接口，与 ISDN 标准终端相连，窄带 ISDN标准中B+D 的 B 信道速率为S，无法在 GSM 系统的无线信道中输。该信道传输速率最大.。因此，在一型移动台中具有码率调整功能，将B+D 变换为/。、一2型此类移动台还可用于非标准终端，信道最高速率bit/s，非标准的终端设备也可以通过适配器接到一型移动台上。移动台还可以通过一些接口与其它一些终
18、端设备连接，例如个人计算机。传真机：同时，移动台本身也可以增加部分 PC 机功能，通过无线接口接人公用网，再与其他络网络连接，交换信息，例如接人互联网等等。移动台发射机输出功率又分为个等级，如下表所示，移动台本身可以根据基站的指令调整发射输出功率。每一步为：（） 移动台的基本性能要求（见表） ，表中项目表示强制项，任何厂家生产的移动台都必须实现这些特征，表示可选项。（4） （移动台的枝术指标（详见表） 。应该注意，GSM 网络采取时分多址体制的数字蜂窝系统。发射机射频功率输出，采用脉冲（）形式，一个脉冲对应于无线信道的一个时隙。移动台只有在所分配的时隙中才输出射频功率。因此，其输出射频频谱形式
19、受调制和开关瞬态两种因素作用的影响。所谓开关瞬态是指在一个时隙内，输出功率从零件上升到预定值，以及从预定值下降到零件的动态过程。因此，用频率计是难以测出移动台的输出信号的，必须用频谱分析仪才能测到。（） 移动台的电路组成方框图A.移动台的电路原理方框图已接收流程方框图C.发射流程方框图对于不同厂家生产的移动台，因所选择的元件功能不同，有的集成度较高，把部分功能电路都被集中到一片模块中，这样，移动台的实物框图看起来比较江西现代职业技术学院- 5 -简洁。不论如何，它们的工作原理仍是遵守 GSM 移动台的电路原理。1.1.3系统的组成蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS） 、无线基站子系
20、统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，如图21所示。其中 NSS 与 BSS 之间的接口为“A”接口，BSS 与 MS 之间的接口为“Um”接口。在模拟移动通信系统中，TACS规范只对 Um 接口进行了规定，而未对 A 接口做任何的限制。因此，各设备生产厂家对 A接口都采用各自的接口协议，对 Um 接口遵循 TACS 家的设备由于 GSM 规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此 GSM 规范对系统的各个接口都有明确的规定。也就是说，各接口都是开放式接口。 GSM 系统框图如图2-2，A 接口往右是 NSS 系统，它包括有移
21、动业务交换中心（MSC） 、拜访位置寄存器（VLR） 、归属位置寄存器（HLR） 、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR） ，A 接口往左 Um 接口是 BSS 系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS） 。Um 接口往左是移动台部分（MS） ，其中包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM） 。江西现代职业技术学院- 6 -图22 GSM 系统框图在 GSM 网上还配有短信息业务中心（SC） ，即可开放点对点的短信息业务，类似数字寻呼业务，实现全国联网，又可开放广播式公共信息业务。另外配有语音信箱，可开放语音留言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱留言，提
22、高网路接通率，给运营部门增加收入。1.1.4交换网路子系统交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下：MSC：是 GSM 系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成 BSS、MSC 之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个 MS、还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。 VLR：是一个数据库，是
23、存储 MSC 为了处理所管辖区域中 MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。 HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如 MSC、VLR 地址江西现代职业技术学院- 7 -等。 AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码 RAND，符合响应 SRES，密钥 Kc）的功能实体。 EIR：也是一个数据库，存储有关移
24、动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 2.3 无线基站子系统BSS 系统是在一定的无线覆盖区中由 MSC 控制，与 MS 进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS） 。BSC：具有对一个或多个 BTS 进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 BTS：无线接口设备，它完全由 BSC 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 1.1.5 移动台移动台就是移动
25、客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM） 。移动终端就是“机” ，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 SIM 卡就是“身份卡” ，它类似于我们现在所用的 IC 卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM 卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入 SIM 后移动终端才能接入进网，但 SIM 卡本身不是代金卡。 1.1.6操作维护子系统GSM 系统还有个操作维护子系统（OMC） ，它主要是对整个 GSM 网路进行管理和监控。通过它实现对 GSM 网内
26、各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。OMC 与 MSC 之江西现代职业技术学院- 8 -间的接口目前还未开放，因为 CCITT 对电信网路管理的 Q3接口标准化工作尚未完成。1.1.7信令网路结构在建网初期，由于国内的 No.7信令网不适宜传输 MAP 消息，作为过渡，可先建立移动专用 No.7信令网。网路结构仍采用三级结构(见图4-8)：第一级为最高级，称高级信令转接点(HSTP)；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)。移动通信网的专用高级信令转接点(HSTP)设置在大区一级移动业务汇接中心，专用的低级信令转接点(LSTP)设置在各省二级移动业务汇接中心，移动
27、业务本地网中的每个MSCVLR、EIR、HLRAUC、SCH 和 BSC 设置信令点。图4-8 GSM 信令网结构图各大区只设置一个专用 HSTP，呈单星型结构，HSTP 之间以网状网互连。各省专用LSTP 连接到本大区中心的专用 HSTP 上，LSTP 间一般不直接相连。各移动业务本地网的SP 点至少应连接到本省的2个 LSTP 点上，LSTP 根据业务量可单独设置或合设在省内二级汇接中心内。图4-9表示了我国邮电部门近期数字移动通信网的信令网结构示意图。江西现代职业技术学院- 9 -图4-9 中国电信近期 GSM 信令网结构将来，我国数字移动通信网的信令网结构将取消移动通信网专用的 HST
28、P，割接到公用信令网的 HSTP 上。如图 4-10 所示。届时我国公用数字移动通信网的信令网路组织将按规定组织，即第一级 HSTP 间采用 A、B 平面方式连接，A 和 B 平面内部各个 HSTP 网状相连，A、B 平面间成对的 HSTP 相连；每个 LSTP 与一对 HSTP间设置直达信令链路，每个 SP 连至个 LSTP(LSTP 或 HSTP)；若连至 HSTP 时，应分别固定连至 A、B 面内成对的 HSTP 上。远期移动通信网的信令网结构示意图如图 4-11 所示。江西现代职业技术学院- 10 -图4-10 我国 NO.7信令网组网方式我国 GSM 数字移动通信网是采用独立网号方式
29、来组网的。它与 PSTN、ISDN、PSPDN 以及现有模拟 PLMN 之间的关系见图4-1所示。 “中国电信”GSM 网路接入号为“139” ， “中国联通”GSM 网路接入号为“130” 。江西现代职业技术学院- 11 -图4-1 GSM 网路与其它网路间的关系1.1.8 全国 GSM 移动通信系统的网络结构 全国 GSM 移动电话网按大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移动业务本地网设立端局构成三级网路结构。它与 PSTN 网(公用电话网)的连接关系参见图4-2。从图中可见，三级网路结构组成了一个完全独立的数字移动通信网路。而模拟移动通信网路结构是与 PSTN 网混合方式来组建的
30、(它与 PSTN 网的连接关系可见图4-3)，它在省内建立二级汇接中心，在移动业务本地网内建端局，无一级汇接中心，省际间的通信是借助于PSTN 网的长途电话网来实现，当然为实现省际间的自动漫游，模拟移动电话网必须建立自己的全国信令网。另外，模拟移动通信网是采用 PSTN 网的端局号方式接入，以“9”江西现代职业技术学院- 12 -字头为标志，因此可以说模拟移动通信网是 PSTN 网的一部分，而 GSM 数字移动通信网与PSTN 网相重叠。当然，公用电话网还有它的国际出口局，而 GSM 数字移动通信网却无国际出口局，国际间的通信仍然还需借助于公用电话网的国际局。“中国联通”的 GSM 移动通信网
31、与邮电部门的 GSM 移动通信网和 PSTN 网(称公用通信主网，简称主网)之间的网路结构见图4-4。在“中国联通”GSM 移动交换局所在地，联通网和主网之间各设一个网间接口局，双方接口局按一对一的方式成对互连。联通 GSM 客户与主网 GSM、PSTN 客户间的各种业务互通(含本地、自动长途、移动及国际业务等)所需的话路接续和信号，均经过网间接口局连通。 江西现代职业技术学院- 13 -1.1.9 省内 GSM 移动通信网的网路结构省内 GSM 移动通信网由省内的各移动业务本地网构成，省内设若干个移动业务汇接中心(即二级汇接中心)，汇接中心之间为网球网结构，汇接中心与移动端局之间成星状网。根
32、据业务量的大小，二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心(即不带客户，全有至基站接口，只作汇接)，也可兼作移动端局(与基站相连，可带客户)。省内 GSM 移动通信网中一般设置二三个移动汇接局较为适宜，最多不超过四个，每个移动端局至少应与省内两个二级汇接中心相连，见图4-5所示。任意两个移动交换局之间若有较大业务量时，可建立话音专线。江西现代职业技术学院- 14 -图4-5 省内 GSM 移动通信网络结构示意图1.1.10移动业务本地网的网路结构全国可划分为若干个移动业务本地网，划分的原则是长途区号为2位或3位的地区为一个移动业务本地网。每个移动业务本地网中应设立一个 HLR(必要时可增设 HLR，
33、HLR 可以是有物理实体的，也可是虚拟的，即几个移动业务本地网公用同一个物理实体 HLR，HLR内部划分成若干个区域，每个移动业务本地网用一个区域，由一个业务终端来管理，见图4-6)和一个或若干个移动业务交换中心(MSC)， 还可以几个移动业务本地网共用一个MSC，见图4-7。 江西现代职业技术学院- 15 -图4-6 虚拟 HLR 的实现框图图4-7 GSM 移动业务本地网结构示意图在移动业务本地网中，每个 MSC 与局所在地的长途局相连，并与局所在地的市话汇接局相连。在长途多局制地区，MSC 应与该地区的高级长途局相连。在没有市话汇接局或话务量足够大的情况下，MSC 亦可与本地市话端局相连
34、。当一个 MSC 覆盖几个长途编号区时，该 MSC 亦可和这几个长途编号区的市话汇接局和长途局相连。每个 MSC 均为数字移动通信网的入口局，入口局具有为移动终端的呼叫询问呼叫路由的功能和为呼叫选路至它们终端的目的地-被叫移动台的功能。4.4 信令网路结构在建网初期，由于国内的 No.7信令网不适宜传输 MAP 消息，作为过渡，可先建立江西现代职业技术学院- 16 -移动专用 No.7信令网。网路结构仍采用三级结构(见图4-8)：第一级为最高级，称高级信令转接点(HSTP)；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)。移动通信网的专用高级信令转接点(HSTP)设置在大区一级移动
35、业务汇接中心，专用的低级信令转接点(LSTP)设置在各省二级移动业务汇接中心，移动业务本地网中的每个MSCVLR、EIR、HLRAUC、SCH 和 BSC 设置信令点。1.2 GSM 移动通信网络的发展随着社会科学技术的不断发展，特别是无线电通信技术的发展和成熟，从 18 世纪末以来，移动通信技术取得了极大的发展。20 世纪 80 年代初，随着模拟蜂窝技术的引进，移动通信技术向前迈进了一大步。20 世纪 90 年代开始出现了数字移动通信系统，GSM 系统是欧洲在 20 世纪 80 年代设计、1992 年开通的数字移动通信系统。第一代移动电话网是由人工操作使移动用户和有线网用户相连接。20 世纪
36、 60 年代随着半导体技术的发展，无线系统发展为自动接续系统，但其所增加的容量与用户的需求相比仍然是远远不够的，公众无线电话依然是一种奢侈品，只能被一小部分人所使用。20 世纪 70 年代，大规模集成电路和微处理器件的发展使实现复杂系统成为可能。由于覆盖区域受到发射功率的限制，系统开始改由一个发射台和多个中继接收站所组成，这种复杂配置扩展了系统的覆盖范围。真正的突破是蜂窝系统的建立，在蜂窝系统中有若干个收发信机，而且每个收发信机所覆盖的范围有一部分是重叠的。蜂窝系统的概念（如下图 1-1）所示：图 1-1 蜂窝系统概念示意图蜂窝系统采用频率复用的方式增加其容量。在蜂窝系统中，同一频率可以被相距
37、足够远的几个小区同时使用，在增大系统容量的同时，系统网络和设备的复杂性也大大增加。20 世纪 80 年代中期，北美、欧洲国家和日本也分别建立了自己的蜂窝移动通信网，江西现代职业技术学院- 17 -主要制式有：英国的 ETACS 系统、法国的 450MHZ 系统和美国的 800MHZ 的 AMPS 系统。上述蜂窝系统均是以模拟语音信道传输，采用频率调制，频率在 450MHZ 或 900MHZ,一般覆盖整个国家，容量在几十万用户左右。由于不同系统不具有兼容性，用户得到的移动通信只限于某个系统内而不是更广的范围。面对这一现状，欧洲电信管理部门（CEPT）成立了一个被称为 GSM 的移动特别小组，开始
38、制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1990 年，由英国提出将 1800MHZ 频段归入 GSM 标准之中，带宽为 275MHZ，此建议的目的是针对 PCN（Personal Communications Network 个人通信网）的应用，以进一步适应城区更高容量的需求。GSM 标准的制定花了约十年时间，在标准联合会及后来的欧洲电信标准协会 ETSI 的统一领导下，GSM 系统由主要的欧洲通信设备制造商和操作维护部门共同进行设计。由于考虑到了未来用户的需要，GSM 系统具有很大的灵活性。从 1990 年起，GSM 开始向欧洲外扩展，目前，世界上已经有上百个运营商在 GSM 分
39、配的频带内运行，可以想象，GSM 能向用户提供相当范围的覆盖，使用户在众多国家内实现漫游，即“全球移动通信” 。GSM 系统是一种典型的开放式结构，作为一种面向未来的通信系统，它具有下列主要特点：（1）GSM 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证任何厂商提供的 GSM 系统设备可以互连。同时，GSM 系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使 GSM 系统可以与各种公用通信网实现互联互通。（2）GSM 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与 ISDN 相关的各种业务。（3）GSM 系统采用 FDMA/TDMA
40、及跳频的复用方式，频率复用利用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。（4）GSM 系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求。（5）GSM 系统抗干扰能力较强，系统的通信质量较高。GSM 系统具有以上诸多优点，真正实现了个人移动性和终端移动性，因此在全球得到广泛应用。在全球移动通信市场中占据绝大多数的份额。至 2002 年第一季度，全球10.27 亿移动用户中，GSM 用户数已达到 7.04 亿户。而我国的移动用户至 2002 年 9 月达到了 1.9 亿户，与 110 个国家和 198 个运营商有自动漫游业务。1.2 GSM 移动通信系统基本组成原理简
41、述1.2.1 GSM 系统组成结构GSM 系统由许多功能单元组成，由系统结构图（如下图 1-2 所示）中可以看出，整个江西现代职业技术学院- 18 -系统可以分为 4 个相互独立的子系统：移动台（MS） 、基站子系统（BSS） 、网络交换子系统（NSS）和操作支持子系统（OSS） 。MS BTS BTS BSC MSC/VLR OMC HLR/AUC ETR PSTN ISDN PDN NMC DPPS PCS SEMC BSS OSS NSS 图 1-2 GSM 系统结构图其中，基站子系统（BSS）是 GSM 系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责
42、无线发送接收和无线资源的管理。网络子系统（NSS）是整个系统的核心，它对 GSM 移动用户之间及移动用户与其他通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能，主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。BSS 主要负责无线信息的发送与接收及无线资源管理，同时与 NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送信息系统和用户信息等。通过 A 接口和 Um 接口，移动台（MS） 、BSS 和 NSS 组成 GSM 系统的信息传输实体部分。操作支持子系统（OSS）则为运营部门提供一种
43、手段，用来控制和维护这些实际运行部分。1.2.2 GSM 系统的接口GSM 系统接口示意图，如图 1-3 所示。江西现代职业技术学院- 19 -AUC_P AUC_V HLR S-GMSC GSMC SC PSTN MSC/VL BSC DTI BTS OMC EIR IOG MAP MAP MAP MAP TUP ISUP ISUP BSSAP MAP LAPD LAPDM IWUP 图 1-3 GSM 系统接口示意图GSM 系统有四个主要接口：（1）MSC 与公众网接口ISUP 和 TUP通过 ISUP 和 TUP，MSC 可分别与综合业务数字网（ISDN）和公众电话交换网（PSTN）连接
44、。因而，GSM 系统具有广泛的联网能力。（2）MSC 与 BSC 接口A 接口该接口采用 NO.7 信令系统的信号接续控制部分（SCCP） ，去完成通信接续控制功能。（3）BSC 与 BTS 间的接口ABIS 接口ABIS 接口采用 D 通路链路接入程序 LAPD 功能级（二层） 。（4）BTS 与移动台（MS）之间接口UmUM 接口是 GSM 系统接口中最重要的接口，UM 接口的物理层（一层）连接内容包括:工作频段：890MHz-915MHz（移动台发） ，935MHz-960MHz（基地台发） 。射频载波：124 个。载波间隔：200Thu。多址方式：TDMA。基本帧：每载波 8 时隙。信
45、道速率：270.83feb/s,码元宽度 3.7s。调制方式：GMSK，调制指数：0.30。除上述四处接口外，MSC 和 BSC 还将通过 NO.7 信令系统与 HLR 和操作管理中心（OMC）互连，从而实现完整的 GSM 系统连接。江西现代职业技术学院- 20 -1.4 GSM 移动通信系统的网络优化1.4.1 GSM 网络优化的必要性目前，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，这主要是因为：（1）虽然移动通信技术发展很快，第三代（3G）移动通信的标准也在不断完善，GSM 网络仍将在较长的时间内继续存在下去。目
46、前全世界有 100 多个国家，约 190 多个运营商正在经营 GSM 网络，服务十亿多用户，从保护投资、保护运营商利益的角度出发，GSM 网络将继续存在并且不断发展。GSM 网络需要通过优化保持其服务质量。（2）通过对 GSM 网络的优化，可进一步挖掘系统的潜力，发挥 GSM 网络的优势，提高网络的服务质量，满足用户的需求，为运营商创造经济效益。（3）即使进入 3G 时代，由于双模手机的大量生产，为 GSM 与 CDMA 系统间的切换提供了可能，GSM 系统和 CDMA 系统将长期共存。因此，必须通过 GSM 网络优化，保持 GSM网络良好的网络质量，在网络覆盖和功能上与 CDMA 系统互补。由于移动网中出现的大多数问题在网络规划阶段是不可能预料到的，例如： 从技术角度来看，由于地形地物数据库的精度因素，不可能对实际的无线电传播和信号的变化做到完全精确的预测； 真实的话务负荷与规划中所采用的统计预测的话务负荷并不完全一致； 用户行为与所假设的每用户话务量不相符合； 基
