GSM900/GSM1800雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及其調(diào)整

GSM900/GSM1800雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及其調(diào)整

［摘要］本文在介紹GSM900/1800無線傳播特性和組網(wǎng)原則的基礎(chǔ)上，闡述了對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)性能影響較大的雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的含義和調(diào)整原理。
［關(guān)鍵詞］雙頻網(wǎng)絡(luò)；無線參數(shù)；優(yōu)化調(diào)整
1概述
近年來，數(shù)字移動(dòng)通信GSM網(wǎng)絡(luò)在中國(guó)得到了飛速的發(fā)展，截至1999年8月份，全國(guó)
GSM用戶已突破2000萬。據(jù)保守的估計(jì)，2005年移動(dòng)用戶數(shù)將接近固定用戶，達(dá)到1億用
戶，其中GSM用戶將超過8000萬，并且用戶會(huì)更集中。但用戶的劇增同樣使網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展承
受了巨大的壓力，GSM900由于受到頻率資源的限制，最大能承載的用戶數(shù)應(yīng)在4000萬左
右，已無法滿足GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求，因此GSM1800系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用已成為GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的
必然途徑。目前在北京、上海、廣州、福建、江蘇等地已相繼開始建設(shè)和應(yīng)用GSM1800系
統(tǒng)。
GSM900和GSM1800雙頻網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋兩方面需求相互融合的最有效的方
法之一，而其主要功能的實(shí)現(xiàn)極大地依賴于GSM900／1800雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置，這
些參數(shù)主要包括小區(qū)選擇／重選、雙頻話務(wù)切換等控制參數(shù)的調(diào)整。本文將在900MHz和
1800MHz無線傳播特點(diǎn)和雙頻組網(wǎng)原則的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹部分雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及其調(diào)
整方法。
2 GSM900／1800雙頻網(wǎng)絡(luò)
2.1 900MHz和800MHz無線傳播特性
不同頻段的無線電波傳播路徑是不同的，對(duì)于900MHz頻段的無線通信系統(tǒng)而言，電
波傳播方式主要是空間彼，即直射波、反射波的合成波。由于手機(jī)經(jīng)常不斷地受到周圍
（幾米至幾十米內(nèi)）幾何形狀和大小不同的建筑物、樹木及其它障礙物或地形起伏的影
響，其接收?qǐng)鰪?qiáng)的變化是相當(dāng)復(fù)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(dá)手機(jī)的信號(hào)幅度、相位和人射角等都是
隨機(jī)的，因而手機(jī)有時(shí)僅移動(dòng)幾米，接收?qǐng)鼍涂赡艹霈F(xiàn)較大的起伏，這種起伏的變化速
率與手機(jī)移動(dòng)速度、電波長(zhǎng)有關(guān)系。1800MHz的電波波長(zhǎng)是900MHz的一半，因而其遭受的
多徑衰落和陰影效應(yīng)將更加明顯。
900MHz可采用典型的okumura-Hata傳播模型（適用頻率：150－100MHz）進(jìn)行路徑損
耗的預(yù)估，而1800MHz適宜于改進(jìn)型的Oklumura-Hata傳播模型（適用頻率：1500-2000MHz）。
L（dB）＝A－13.82logHb＋（44.9－6.55logHb）.logb－a（Hm）其中，Hb：基站天
線高度［30－200m］；
d：傳播距離［1－20km］；
Hm：手機(jī)天線高度［1－10m］；
a（Hm）＝3.2（1og11.755Hm）－4.9
根據(jù)規(guī)范，GSM1800手機(jī)發(fā)射功率一般為30dBm，比GSM900手機(jī)低3dB；對(duì)相同材料的
天債線系統(tǒng)，GSM1800的天債線損耗比GSM900高0－2dB，而且1800MHz的電波遭受建筑物
的阻擋作用更加嚴(yán)重，穿透損耗比900MHz電波來得更大。因此，GSM1800系統(tǒng)的覆蓋面積
比GSM900小40％－58％。農(nóng)村地區(qū)GSM1800的基站覆蓋半徑最高在10km；而在城市，一般
在0.6－1.1km左右。由此可見，GSM1800的組網(wǎng)方式必然要有別于GSM900。
2.2 GSM900/1800雙頻組網(wǎng)
在雙頻網(wǎng)絡(luò)中，如何在兩個(gè)頻段的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行話務(wù)控制及分配是確立建網(wǎng)原則和網(wǎng)
絡(luò)運(yùn)行的依據(jù)。GSM1800系統(tǒng)的引入可采用單獨(dú)組網(wǎng)以及GSM1800與現(xiàn)有的GSM900系統(tǒng)混
合組網(wǎng)兩種方式。單獨(dú)組網(wǎng)則需要獨(dú)立的GSM 1800設(shè)備，如MSC、BSC和BTS，而混合組網(wǎng)
則與GSM 900共用MSC或BSC。雖然單獨(dú)組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無線規(guī)劃和運(yùn)行維護(hù)上有著較好
的優(yōu)越性，但1800MHz電波傳播特點(diǎn)決定了覆蓋相同面積的區(qū)域，GSM1800的基站要比GSM
900的多。因而，從投資成本和設(shè)備利用率方面考慮，目前一些頻率資源比較緊張的省
份均采用混合組網(wǎng)方式發(fā)展GSM 1800。以GSM1800解決高話務(wù)區(qū)的容量問題，同時(shí)推廣使
用GSM 900／1800雙頻手機(jī)，利用GSM 900網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫隙覆蓋。從這個(gè)意義上講，所謂
雙頻無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是以GSM 900網(wǎng)絡(luò)為依托，以 GSM1800網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域構(gòu)成的雙層網(wǎng)絡(luò)
結(jié)構(gòu)。為了充分發(fā)揮GSM1800系統(tǒng)的作用，提高網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)承載能力，在雙頻組網(wǎng)中一般
遵循下列原則：
（1）在優(yōu)選頻段上建立呼叫。在GSM1800系統(tǒng)建立初期，由于雙頻手機(jī)用戶數(shù)量較少，
有較多的空閑信道和較高的載于比，應(yīng)通過合理的設(shè)備，使雙頻手機(jī)盡可能進(jìn)入GSM1800
系統(tǒng)，減小GSM900系統(tǒng)的負(fù)荷。
（2）在一般情況下，都切換到優(yōu)選頻段上。對(duì)于移動(dòng)速度不快的雙頻用戶，在切換
過程中，應(yīng)使其盡可能切入GSM1800／小區(qū)；而GSM 800手機(jī)高速移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使其切換到
GSM900覆蓋層中，以減少手機(jī)的切換頻度，提高通信質(zhì)量。
（3）盡量將呼叫保持在優(yōu)選頻段上。
（4）小區(qū)變擁塞后，呼叫應(yīng)切換到優(yōu)選頻段上。
3雙頻無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
手機(jī)有兩種工作狀態(tài)，即Idle（空閑）狀態(tài)和Active、（連接）狀態(tài)。在手機(jī)與網(wǎng)
絡(luò)建立連接前處于Idle狀態(tài)，而建立連接后則處于Active狀態(tài)。Idle狀態(tài)下的手機(jī)會(huì)進(jìn)
行“小區(qū)選擇和重選”兩種動(dòng)作，目的是希望通過選擇與重選使手機(jī)接入一個(gè)理想的小
區(qū)，從而能夠減少通話過程的小區(qū)切換次數(shù)； Active狀態(tài)下的手機(jī)可能進(jìn)行“小區(qū)切換”
動(dòng)作。因而與雙頻網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)主要有：小區(qū)選擇、重選參數(shù)和小區(qū)切換參數(shù)。
3.1多頻段指示（Multihand Reportng）
參數(shù)“多頻段指示”用于通知手機(jī)需報(bào)告兩個(gè)頻段的鄰區(qū)內(nèi)容。在單頻段的GSM系統(tǒng)
中，手機(jī)向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告鄰區(qū)測(cè)量結(jié)果時(shí)，只需報(bào)告一個(gè)頻段內(nèi)信號(hào)最強(qiáng)的6個(gè)鄰區(qū)的內(nèi)容。
在雙頻網(wǎng)絡(luò)中，由于要求手機(jī)優(yōu)先進(jìn)入GSM1800，因此要求手機(jī)在報(bào)告測(cè)量結(jié)果時(shí)不僅根
據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱，還需根據(jù)信號(hào)的頻段。由于在組網(wǎng)初期，GSM1800系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量很小，一
般希望移動(dòng)臺(tái)能盡可能地工作于該頻段上。因此應(yīng)設(shè)置GSM1800小區(qū)的切換優(yōu)先級(jí)較高，
相應(yīng)的多頻段指示應(yīng)選擇“3”為宜。在雙頻網(wǎng)絡(luò)中，建議將此參數(shù)設(shè)成2，即手機(jī)需報(bào)
告鄰區(qū)表中包含GSM 900及GSM 1800中信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)、NCC已知且是允許的三個(gè)鄰區(qū)的測(cè)
量結(jié)果，在剩余位置上報(bào)告當(dāng)前所用頻段的鄰區(qū)，若還有剩余位置，則報(bào)告其余鄰區(qū)的
情況，而不管鄰區(qū)處于那個(gè)頻段。
多頻段指示（MBCR）包含于信息單元“鄰小區(qū)描述”中，在每個(gè)小區(qū)廣播的系統(tǒng)消
息2ter和5ter中發(fā)送。
3.2小區(qū)選擇
小區(qū)選擇是指手機(jī)開機(jī)后選擇合適小區(qū)登記的過程。根據(jù)GSM規(guī)范，小區(qū)選擇過程
采用C1準(zhǔn)則，據(jù)此得到一組根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)高低順序排列的BCCH頻點(diǎn)（C1＞0）。
C1＝（RxLev－RxLevAccMin）－MAX（MsTx PwrMaxCCCH－P，0）
其中，RxLev：手機(jī)平均接收電平；
RxLevAccMin：手機(jī)最小接入電平；
MsTxPwrMaxCCCH：手允許最大發(fā)射功率；
P：手機(jī)實(shí)際最大發(fā)射功率。
3.3小區(qū)級(jí)別定義
采用參數(shù)小區(qū)禁止限制（CBQ）來定義小區(qū)的級(jí)別，該參數(shù)包含于信息單元“小區(qū)選
擇參數(shù)”中，在每個(gè)小區(qū)廣播的系統(tǒng)消息中周期發(fā)送給手機(jī)。 Phase1手機(jī)不理解CBQ信
息，手機(jī)直接登記在C1最大的小區(qū)（并且絕大多數(shù) Phase1手機(jī)采用C1算法進(jìn)行小區(qū)重選）；
Phase2手機(jī)先選擇級(jí)別高（CBQ＝0）中C1最大的小區(qū)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不了級(jí)別高的小區(qū)時(shí)，在
級(jí)別低的小區(qū)中選擇C1最大的小區(qū)登記。但對(duì)于Phase2的GSM900手機(jī)來說，每次小區(qū)選
擇，在得到?jīng)]有更高優(yōu)先級(jí)的小區(qū)存在的消息前，都必須掃描所有的BCCH信道進(jìn)行判斷，
并且在小區(qū)重選過程中，會(huì)有其他方法來控制手機(jī)在空閑狀態(tài)下小區(qū)的選擇。
在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，GSM1800作為優(yōu)先選擇網(wǎng)絡(luò)，可將CBQ設(shè)置為0（級(jí)別正常），
GSM900之CBQ設(shè)為1（級(jí)別低）。但雙頻手機(jī)入網(wǎng)時(shí)，只要有接收電平大于入網(wǎng)電平的
GSM1800小區(qū)存在，手機(jī)將選擇GSM1800小區(qū)登記入網(wǎng)。
3.4小區(qū)重選
手機(jī)人網(wǎng)后不斷監(jiān)測(cè)周圍小區(qū)，至少有5分鐘從其BA（BCCH Allocation）列表中讀
取 6個(gè)最強(qiáng)的鄰區(qū)的BCCH，至少30秒鐘讀取這6個(gè)鄰區(qū)的BSIC碼，周期尋找是否有更合適
的小區(qū)登記，這就有小區(qū)重選的過程。小區(qū)重選根據(jù)C2和C1參數(shù)來判斷，若手機(jī)計(jì)算某
鄰區(qū)（與當(dāng)前小區(qū)位于同一位置區(qū)）的C2值超過手機(jī)當(dāng)前停留小區(qū)的C2值，且維持5秒鐘
以上，則手機(jī)將啟動(dòng)小區(qū)重選而進(jìn)入該小區(qū)。若手機(jī)測(cè)量到一個(gè)與當(dāng)前小區(qū)不在同一個(gè)
位置區(qū)的小區(qū)，其計(jì)算得到的C2值超過當(dāng)前小區(qū)C2值與小區(qū)重選滯后參數(shù)的和，且維持
5秒鐘以上，則手機(jī)將啟動(dòng)小區(qū)重選而進(jìn)入該小區(qū)。
空閑模式時(shí)，系統(tǒng)消息2包含了切換鄰區(qū)表信息，系統(tǒng)消息2、2bis和2ter則通過
BCCH廣播，參數(shù)CRO、To和PT在每個(gè)小區(qū)廣播的系統(tǒng)消息中傳送，服務(wù)于手機(jī)的小區(qū)重選。
3.5小區(qū)切換
雙頻網(wǎng)絡(luò)中的切換過程與原有的GSM900網(wǎng)絡(luò)中的基本相同，即需經(jīng)過信道測(cè)量、預(yù)
處理、切換門限判決和后選小區(qū)表生成等步驟。小區(qū)切換的目的是降低掉話，所以在GSM
900和GSM1800中所有緊急切換類型全部保留，同頻段間的切換一般分為兩種：緊急切換
（Emergency handover）和向較好小區(qū)切換（Better Cell handever）。前者包括上下
行鏈路的信號(hào)強(qiáng)度、話音質(zhì)量較差或干擾較大等；后者目的在于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，使通話能被
另一小區(qū)更好地保持，屬正常切換。在GSM1800和GSM900之間，采取緊急切換的方式，但
為防止雙頻網(wǎng)絡(luò)之間出現(xiàn)“乒乓切換”現(xiàn)象，可關(guān)閉不同頻帶的PBGT（Power Budget for
Neithour Cell，GSM規(guī)范05.08）切換，并可采用適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和場(chǎng)強(qiáng)懲罰值。
GSM900和GSM1800的網(wǎng)間切換，是實(shí)現(xiàn)雙頻話務(wù)控制的主要手段。在通常情況下，
GSM1800網(wǎng)絡(luò)吸收雙頻話務(wù)的工作已基本通過小區(qū)選擇和重選得到完成，僅有少部分工作
需要由網(wǎng)間切換來完成。不同的系統(tǒng)可有不同的切換實(shí)現(xiàn)方法，Alcatel系統(tǒng)采用了優(yōu)先
頻段切換；而Ericsson系統(tǒng)則以HCS（小區(qū)分層結(jié)構(gòu)）作為雙頻話務(wù)控制的主要手段。
Alcatel系統(tǒng)的切換條件如下：
如果當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的話務(wù)達(dá)到設(shè)定的門限值，并且切換候選小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)門限值達(dá)到
設(shè)定門限值，則雙頻手機(jī)將向優(yōu)先頻段切換。
雙頻網(wǎng)絡(luò)中另一個(gè)比較重要的切換因素是速度原因引起的切換。由于GSM1800一般采
用微蜂窩結(jié)構(gòu)，因此對(duì)手機(jī)的移動(dòng)速度較為敏感。GSM1800系統(tǒng)應(yīng)具有速度測(cè)量能力，當(dāng)
手機(jī)在連接狀態(tài)下的速度達(dá)到一定門限后，強(qiáng)制其切換進(jìn)入GSM900小區(qū)，從而減少切換
次數(shù)，提高通信質(zhì)量。
切換鄰區(qū)表包含在系統(tǒng)消息5中，而系統(tǒng)消息5ter包含了非目前服務(wù)頻段的鄰區(qū)表，
手機(jī)通過SACCH獲得小區(qū)切換的鄰區(qū)表。
3.6小區(qū)分層結(jié)構(gòu)（HSC）
HCS的目的就是使手機(jī)接收的信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定的優(yōu)先頻段小區(qū)的門限值，將優(yōu)
先頻段的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)，而不管另一頻段的信號(hào)是否更強(qiáng)。HCS算法設(shè)置了LEVEL、
LEVTHR、LEVHYST三個(gè)參數(shù)。LEVEL參數(shù)用來區(qū)分層次， GSM1800為1，GSM900為2；LEVTHR
是一個(gè)重要的參數(shù)，當(dāng)GSM1800信號(hào)高于LEVTHR＋LEVHYST時(shí)，無論GSM900信號(hào)多高，也
不發(fā)生切換；當(dāng)GSM1800信號(hào)低于LEVTHR－LEVHYST時(shí)，才允許向GSM900切換。因GSM1800
和GSM900之間無頻率干擾，故LEVTHR可取較低值。
4結(jié)束語(yǔ)
GSM雙頻網(wǎng)絡(luò)的無線接口參數(shù)的種類和數(shù)量繁多，調(diào)整方法也多種多樣。掌握這些參
數(shù)的含義和調(diào)整范圍是開展雙頻無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的基礎(chǔ)，對(duì)邊界漫游問題的處理和話
務(wù)均衡等工作都將起到積極作用。隨著GSM1800和雙頻網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，雙頻無
線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，本文僅介紹了基于規(guī)范的雙頻無線網(wǎng)絡(luò)
的部分參數(shù)設(shè)置，希望能對(duì)開展雙頻網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作提供有益的幫助，不妥之處希望得到
各位同行的批評(píng)與指正。