淺析雙頻網的建設

2019-11-03 09:27:24

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供稿：網友

劉力平江蘇聯通南京分公司
1 引言

　　隨著GSM移動通信技術日趨成熟，網絡規模與用戶數量迅猛增長。GSM900M頻段的有限資源已明顯不足，難以解決話務密度較高地區的容量需求。在話務量較高，基站話音信道與控制信道擁塞的地區，僅僅通過修改切換參數、降低發射功率等軟調整，及采用跳頻、多重頻率復用、同心圓等各種小區規劃的新技術已不能從質的方面解決話務擁塞，提高上線網絡質量。而同時1800MHz頻段與900MHz頻段的無線傳播特征基本相似，DCS1800與GSM900系統在系統組網、工程實施、網絡維護及承載業務等方面比較一致。因此，利用1800MHz比較寬松的頻段資源，采用GSM900/DCS1800雙頻段組網方式，能經濟有效地緩解GSM900的容量壓力，從根本上解決網絡容量不足的問題。下面以中國聯通南京分公司為例，淺談如何利用GSM900/DCS1800雙頻段無線資源，更好地滿足用戶對GSM移動通信網絡容量和質量的需求。

2 GSM900/DCS1800雙頻段組網的規劃和設計

　　由于雙頻網在組網方式上相對單頻網更復雜，因此在建設雙頻網前必須進行科學有效的規劃。通過對話務模型和地理環境的詳細調查分析，撇出科學合理的網絡建設方案，使得CSM900系統與DCS1800系統良好配合，發揮最大效用。

　　利用OMC-R的統計工具，對接入網絡的手機終端用戶類型進行連續的忙時跟蹤統計，結果顯示，雙頻手機約占48.4％，單頻手機約占51.6％。且根據終端銷售市場調查統計情況，新增用戶主要在雙頻段手機上，因此雙頻手機的比例還會進一步增大。利用DCS1800系統作為話務吸收層和補充覆蓋層完全可行。

　　GSM900/DCS1800雙頻組網方式可以采用獨立MSC、共享MSC、共享BSC乃至共享BTS等組網方式。

　　獨立MSC方式是指建立一個或若干個DCS1800的MSC作為現有GSM網絡的端局，所有DCS1800的基站設備均連接到DCS1800的MSC上，構成區域性的覆蓋。采用這種方式的優點是，GSM900和DCS1800可為不同廠家的設備。但容易造成GSM900和DCS1800之間的切換時間長、信令負荷大、切換成功率低等問題。且當雙頻手機比例很高時，GSM900和DCS1800雙層網間的話務均衡較難。

　　共享MSC方式是指GSM900和DCS1800基站均連接到同一個MSC上。在這種組網方式中，GSM900和DCS1800基站可為不同廠家的設備。GSM900/DCS1800雙頻之間的切換時間較短、成功率較高、信令負荷較小。當雙頻手機比例很高時，GSM900和DCS1800雙層網間的話務均衡較難。

　　共享BSC組網方式是指GSM900和DCS1800基站均連接到同一個BSC上，這種方式對現有網絡會帶來較大的影響。由于在Abis接口上GSM規范不是很嚴格，所以這種組網方式一般只限于同一個廠家的設備。GSM900/DCS1800雙頻之間的切換時間短、成功率高、信令負荷小。雙頻手機比例很高時，GSM900和DCS1800雙層網間的話務均衡較容易實現。

　　中國聯通南京分公司目前使用MOTOROLA雙顧網絡設備，采用共享BSC方式進行雙頻組網，在組網時以DCS1800吸收話務量，GSM900補充覆蓋，兩網優化組合提高網絡質量為目的。但由于受DCS1800系統網絡規模的局限和GSM900系統無線資源的限制，整個網絡還有許多有待改善的地方，主要有以下兩個方面：

　　第一，由于GSM用戶數發展迅速，基站容量擴容需求迫切，市區內GSM900系統許多扇區需擴容為三載頻，致使許多市區基站達到3/3/3的配置。受聯通頻率資源的限制，不能實現傳統4*3固定頻率復用模式，否則將大量增加同頻或鄰頻干擾現象，致使無線環境惡化，導致網絡質量急劇下降。在這種情況下，對于GSM900系統只能采用1×1SFH跳頻入式，以實現合理的頻率規劃。但由于聯通GSM900頻率資源較為緊張，跳頻序列較短（12個頻點），對于市區內大站型基站較多、基站分布較密的情況，會致使頻率的碰撞率較高，均衡凈化無線環境效果不明顯。從實際路測情況和對各項統計指針分析來看，GSM900系統網絡質量明顯比DCS1800系統差，特別是在跳頻載頻上實際通話效果更差，因此GSM900系統的減容已是當務之急。

　　第二，由于DCS1800系統網絡規模相對較小，城區內許多區域沒有形成DCS1800系統的連續覆蓋，致使GSM900/DCS1800雙頻網之間的切換過于頻繁，影響終端用戶感覺和各項網絡指針。但聯通DCS1800系統頻段資源相對GSM900較為富足，若能充分利用DCS1800系統頻段資源，增大DCS1800系統規模，在城區內形成DCS1800系統的連續覆蓋，對改善整個網絡指針，提升終端用戶感受必然大有益處。

3 GSM900/DCS1800無線傳播的特點

　　DCS1800工作頻率高于GSM900，其電波傳播衰減也大于GSM900，這給雙頻網的運行和優化帶來了新的困難。數字蜂窩系統在1800MHz頻段自由空間典型的路徑損耗比900MHz頻段多8dB左右，同樣50米長的7/8饋線損耗比900MHz多1.5dB左右。因此在同樣的物理條件下，DCS1800覆蓋半徑將小于GSM900。依據對常規DCS1800在市區環境下的有關實驗報告，在半徑1公里內能保證較好的通話質量，1公里外則呈現較高的掉話率。

　　不同頻段的無線電波其傳播路徑是不同的，對于900MHz頻段的無線通信系統而言，電波傳播方式主要是空間波，即直射波、反射波的合成波。由于手機經常不斷地受到周圍幾何形狀和大小不同的建筑物、樹木及其他障礙物或地形起伏的影響，其接收場物、樹木及其他障礙物或地形起伏的影響，其接收場強的變化是相當復雜的。這種由傳播路徑引起的散射、反射、繞射或因障礙物形成的直線路徑上的陰影的多徑組合使到達手機的信號幅度、相位和入射角等都是隨機的，因而手機有時僅移動幾米，接收場強就可能出現較大的起伏。1800MHz的電波波長是900MHz的一半。因而其遭受的多徑衰落和陰影效應將更加明顯，特別是室內覆蓋區域。同時1800MHz頻率的深衰落點在空間上的分布要比900MHz密集。這一特點在工程建設、網絡維護以及優化過程中可以利用。

　　在雙頻網使用過程中，如何合理利用無線資源做好室內覆蓋系統的規劃設計，亦是在工程建設中需要考慮的實際問題。1800MHz比900MHz對建筑物的穿透損耗小。有資料顯示，以混凝土建筑為例，實測穿透損耗結果對應于900MHz，1800MHZ，2300MHz分別為14.2dB，13.4dB，12.8dB。室內的電波分量是穿透分量和繞射分量的迭加，而繞射分量占絕大部分。因此，再結合到上面所提到的關于繞射方面的特性考慮，總的看來1800MHz室內外電平差比900MHz室內外電平差要大一些。由于傳播環境的復雜性以及入射波的方向等問題，量化室內外電平差有些難度，最好的辦法還是具體問題具體分析，進行特定環境的室內外電平差測試以指導室內分布系統工作的開展。南京聯通室內分布建設過程中首先在話務分布密集的南京市區內，對于話務分布較為集中的高檔樓宇，盡量采DCS1800微蜂窩來增加容量，避開GSM900系統頻率資源的限制；對無線話務分布相對較少的大型商場，適當采用GSM900/DCS1800的選頻直放站來完成室內覆蓋，盡量減少使用通頻直放站，把直放站對系統干擾降到最小。在室內分布建設中還應充分考慮高層的信號泄露與孤島效應。

4 GSM900/dcs1800雙頻網的優化

　　GSM900/DCS1800雙頻網絡中，移動用戶的通話條件是不斷變化的，而通信網絡要保障的，就是在這個不斷變化的通信環境中，提供較好的通話質量，以便用戶能保持良好通話。另一方面，在保證網絡質量的前提下，應最大限度地利用現有網絡資源為更多的用戶服務。因此，GSM900/DCS1800雙頻網絡優化的重點是網絡質量的提高和網絡資源的有效合理利用。下面結合南京聯通所采用的MOTOROLA雙頻網絡系統，談談如何進行雙頻網絡優化的問題。

4.1 DCS1800系統覆蓋和全網話務分布的調整

　　南京市區內共有DCS1800某站80個，大部分與GSM900基站共站址。1800M基站在城墻內能基本形成連續覆蓋，為吸收話務量、解決擁塞、提高網絡通話質量起到非常重要的作用。為了能保證DCS1800系統更好地發揮性能，應合理地擴大DCS1800系統覆蓋范圍，為此，南京聯通對南京整個雙頻網絡進行了測試分析，提出了新增DCS1800基站7個，對現網DCS1800基站搬遷6個，對現網DCS1800基站擴容18個，以滿足現時話務量與網絡覆蓋的需求，提高設備利用率。

4.2 GSM900/DCS1800小區參數調整

　　雙頻網優化中考慮的出發點應以DCS1800作為GSM900網絡的覆蓋補充及話務量分擔。因此，雙頻網的優化工作，除了各項指標的測試及調整外，還必須特別考慮小區選擇、小區重選、切換等與頻段選擇有關的行為。通過調整小區選擇、重選和切換過程中的相關參數，根據網絡覆蓋及容量要求使手機在保證通話質量的前提下，盡量使用DCS1800網絡，以分擔GSM900網絡負荷。下面舉例說明在雙頻網網絡優化過程中，通過參數調整，使DCS1800盡可能吸收話務量，發揮雙頻網優勢的做法。

（1）小區選擇的優化設置

　　手機開機后會與公用GSM網進行聯系，選擇一個合適的小區，從中提取控制信道的參數和其他系統消息，完成小區選擇過程。在GSM規范中，規定了小區選擇的依據參數即路徑損耗準則C1。

C1＝A-Max（B，0）

A=ReceivedLevelAverage-RXLEV_access_MIN

B=MS_TXPWR_MAX_CCH-P

　　其中：ReceivedLevelAverage為手機實際接收到的電平；RXLEV_ACCESS_MIN為手機接入系統時所需的最小接入電平；MS——TXPWR——MAX——CCH為手機接入系統時可使用的最大發射功率；P為手機所具有的最大輸出功率。對DCS1800Class 3手機而言，B=MS_TXPWR_MAX_CCH+POWEROFFSET-P，其中：POWER OFFSET為MS_TXPWR_MAX_CCH相關的功率偏移。

　　手機所選擇的小區的C1必須大于0，同時還要判斷該小區是否被禁止接入、小區的優先級等因素。在滿足C1標準的前提下，手機將選擇優先級高的小區。

　　若手機中存有BA表，則在該表中的BCCH載頻上進行搜索，若檢測到一個小區，其級別為高，且C1＞0，則選擇該小區。否則在所有頻點中搜索。

　　由于DCS1800頻段的信號衰耗較大，在GSM900與DS1800共存的情況下，為了使雙頻手機能夠盡可能接入DCS1800系統，可以通過設置小區的CBO（CELL_BAR_QUALIFY）和CBA（CELL_BAR_ACCESS）值，來控制小區選擇的優先級。鑒于DCS1800小區的信號強度通常低于GSM900，因此設置DCS1800小區的優先級為“正常”，GSM900為“低”，這樣在小區信號滿足C1準則的前提下，通過該參數的設置，使雙頻手機優先選擇DCS1800小區。

（2）小區重選的優化設置

　　在空閑模式時，手機停留在所選的小區中，通過接收該小區的系統消息，檢測BA1列表，測量該列表中鄰近小區的BCCH載頻的信號電平，記錄其中信號電平最大的6個相鄰小區，并從中提取出每個相鄰小區的各類系統消息和控制信息，在滿足一定的條件時，手機將從當前小區轉移到另一個小區，即小區重選。對phase2手機而言，由無線信道質量引起的小區重選以參數C1作為標準，C2是基于參數C1及經驗值而形成的。

當PENALTY_TIME=31時，

C2=C1+CELL_RESELECT_OFFSET-TEMPORARYOFFSET*H（PENALTY_TIME-T）

當PENALTY_TIME＜＞31時，C2=C1-CELL——RESELECT——OFFSET

　　其中：CELL_RESELECT_OFFSET（CRO）用于設置經驗值修GHD 重選參數C2，TEMPORARYOFFSET（TO）是臨時偏移，在PT（PENALTY_TIME）規定的時間起作用，T是計數器。

　　小區重選不分優先級，在合適條件下，手機重選C2值大的小區。根據C2算法，通過設置CRO、TO、PT等參數調整0值，使DCS18OO的C2值大于GSM900，使DCS1800在小區信號強度低于GSM900情況下，通過參數設置仍可以使雙頻手機重新選擇到DCS1800小區。

　　在建網初期，南京聯通部分1800MHz小區的CRO等參數與900MHz小區一致，對話務吸收效果不明顯。在網絡優化過程中，結合網絡運行情況對該參數進行了調整，設置1800MHz小區的C2值比900MHz小區高出約20dB，這樣便于DCS1800系統吸收話務量。對于DCS1800系統連續覆蓋的區域，會大大減少頻段間切換，降低系統掉話率。

（3）換和話務平衡的參數設置

　　在通話過程中，當有手機接收電平Rxleve或接收質量Rxqual更合適的小區出現時，手機會切換到該小區，以保持良好的通話質量。在雙頻網中，測試并改善系統的切換性能，實現話務平衡是雙頻網絡優化的--個重點。

　　由于DCS1800與GSM900不同波段的傳播特性不同，若單純地采用功率預算切換算法，將會造成頻段間切換過于頻繁。網絡質量及終端用戶感覺變差。摩托羅拉共提供七種先進切換算法，可以根據不同無線環境選擇合適的切換算法。從終端用戶統計可以知道雙頻手機約占50％。為了更多吸收話務，在DCS1800形成連續覆蓋的區域，盡量讓雙頻手機在DCS1800系統層建立呼叫。但是如果1800MHz的信號強度低于-85dBm。且900MHz鄰區信號強于1800MHz信號5個dB時，則希望雙頻手機用戶回到900M網絡上，以便保證用戶良好的呼叫質量。

　　在以上介紹的系統環境中，可以看看南京市同一區域內雙頻網間話務量分布情況為：1800MHz系統的為840ERL，900MHz系統的為684ERL。可以看到，在該區域。1800MHz網絡吸收的話務量已達到55.2％。即在50％的用戶是雙頻手機的情況下，在系統有雙頻覆蓋的區域，有55.2％的話務量被1800MHz網絡吸收。

　　南京市區內在雙頻網絡間的切換情況如下：從1800MHz網絡切換至900MHz網絡的切換成功率為96.2％，從900MHz網絡切換至1800MHz網絡的切換成功率為96.1％。

　　綜合上述統計可以看出，南京市內雙頻網經過網絡優化、參數調整使得話務分布合理，網絡層間的切換正常，無線環境得到凈化，整個網絡質量有所提高。

5 結束語

　　南京聯通公司在雙頻網建設過程中，以科學的網絡規劃、優良的工程建設為基礎，通過長期不懈的網絡優化1作，逐步摸索出一些雙頻網使用的經驗。通過在雙頻網系統使用過程中的實際檢驗，這些經驗對于網絡質量的提高和網絡資源的有效合理利用是切實可行的。面對中國聯通GSM900系統頻率資源相對較少（6M帶寬），而DCS1800系統頻率資源相對富足（10M帶寬）的現實，逐步提高DCS1800系統話務量，把DCS1800作為主要話務承載層和補充攫蓋層；降低GSM900系統容量，把它作為主要覆蓋層和網絡保護層的組網方式是完全有效可行的。在雙頻網的建設過程中，如何使雙頻手機在兩個網絡層間合理流動正常切換，如何合理地分配雙頻網絡承載的話務量，同時保證有較好的系統性能是應著重考慮的問題。建設和利用GSM900/DCS1800雙頻網系統，合理利用現有的網絡資源，對于改善整個網絡質量，把中國聯通GSM網絡建設成一流的精品網絡是非常有益的。

----《移動通信在線》