GSM1800基站与GSM900基站共用BSC的研究报告

GSM1800基站与GSM900基站共用BSC的研究报告来源：中国通信运维网随着移动通信事业的发展，不断增长的网络容量的需求和有限频率资源之间的矛盾越发显得突出。于是，在原有GSM900网络的基础上启用GSM1800网络，形成了移动双频网络；GSM1800作为GSM900网络容量的补充，在网络的实际运做中开始发挥其容量的作用。为了更好地充分利用GSM1800频率资源，使之与现有GSM900网络有机结合，我们提出了GMS1800基站与GSM900基站共用BSC这个研究课题，希望通过这个课题的研究，籍此找到一个合理分配移动双频网络资源的方法。一、移动双频网络的现状及发展预测目前的双频网络采用的组网方式是GSM1800和GSM900分别接入各自的BSC、MSC，但共用HLR、AUC、EIR、OMC和SMC等。其中GSM900网络共计有14个MSC27个BSC近500个基站实现了对全市的无缝覆盖；GSM1800网络共计有1个MSC2个BSC约80个基站实现对话务密集区的覆盖，用以缓解GSM900网络在上述区域的话务压力。因此我们采用的组网原则是设置成双频手机尽量使用GSM1800系统，使GSM1800网络尽量多的分担GSM900网络的话务。我们不难从今年1-9月份GSM1800网上用户登记和开机数量的变化（图一）看出越来越多的双频用户使用我们的GSM1800网络资源，从而也就证明了GSM1800网络作为GSM900网络的容量补充正在不断发挥其作用；但是这组数字也从另一方面告诉了我们这样一个事实：市区GSM1800网上登记用户由年初的5000户激增到9月份时的近45000户，有近9倍的增长，加上目前移动通信手机终端市场上各手机生产厂商更是推波助澜，基本上出售的都是双频手机（各手机生产商基本都已停止了900兆单频手机的生产），因而以后的新入网用户将基本上是双频用户，同时原有的GSM900单频用户也会有相当一部分转为双频用户。这样的GSM1800网络负荷也必将呈现快速上升的趋势。图一：GSM1800网上用户变化趋势图如今GSM移动通信网络已近100万，其中绝大部分是单频用户，因而现有的GSM1800网络只是分散补充话务，市区多数使用的还是GSM900网络。随着电信资费的下调以及手机零入网费和单向收费，移动通信用户将以前所未有的高速度发展，这样必将使GSM900网络的压力越来越大，特别是市区，话务量较密集，部分地区一直维持在八百爱尔兰左右，并逐步增长，且同时在GSM七期工程结束时，大部份小区已达十个载波。目前GSM900频宽为18M，使用MRP的频率模式，网络质量还能达到较好的水平。但到2003年两倍于现在的用户量的话，即使加上模拟现有6M的频带，频率资源还是会很紧张，如使用太紧凑的MRP模式，会使网络质量下降，降低用户满意度，同时每小区10个载波再扩容的余量不大。因此通过对GSM1800网络容量进行大规模扩容，用以满足更多的用户容量需求是势在必行的。GSM1800现有10M频宽，每个小区两到三个载波，没有使用MRP。为了分利用资源，实现市区无缝覆盖，让新增的大多数双频用户大部分时间留在GSM1800网上，在某些室内或信号弱的地方才切去GSM900。五期GSM900的用户容量约137万，GSM1800的用户容量约21万，预计六期末，GSM移动通信用户将达300万，GSM900和GSM1800的用户比例为2:1，即市区有200万为GSM900用户容量，100万左右为GSM1800用户容量。由上面可以看出，随着双频手机用户的高速增长，如何更加合理地充分利用我们的双频网络资源是摆在我们面前的一个重要课题。由于目前的GSM900网络和GSM1800网络采用的都是同一公司的设备，因而我们提出了GSM900与GSM1800基站共用BSC的课题研究。二、GSM900与GSM1800基站共用BSC的研究1.GSM1800网络覆盖现状目前所有的GSM1800基站均是与GSM900基站共站址的，具有相同的基站密集度，且绝大部分的GSM1800基站的天线方向与其共站址的GSM900基站的方向是一致的。通过路测，我们得出在市区路面GSM1800网络已经实现了连续无缝覆盖，图二是2003年7月6号进行的GSM1800单网路测图，从中可以看出在市区室外已经形成了完整的GSM1800覆盖。2.GSM900与GSM1800信号传播衰耗比较首先我们从理论上来预测分析比较GSM900和GSM1800无线信号的传播衰耗，在这里，我们采用Cost-231-Hata模型来进行预测：在GSM900与GSM1800基站共站址的前提下L900=46.3+33.0log900-13.82logh1-α(h2)+(44.9-6.55h1)logd+CmL1800=46.3+33.0log1800-13.82logh1-α(h2)+(44.9-6.55h1)logd+Cm其中h1、h2分别代表基站、手机的高度，d代表传播路径；在密集市区时Cm=3dB，而一般市区Cm=0dB。图二、GSM1800单网路测图这样，L900-L1800=-10.21dB。这说明了在共站址的情况下，理论上GSM1800的传播衰耗要比GSM900大10.21dB。图三是我们在实际网络中选取共站址的同方向的GSM900与GSM1800各一个小区，用双频TEMS对其BCCH进行扫频测试经处理后的信号强度对比图，图中圆点代表的是在同一经纬度上GSM900的信号减去GSM1800信号的强度差值，粗箭头为基站所在位置及方向，其中图三（1）是A基站第三方向的双频信号强度对比图，图三（2）是B基站第二方向的双频信号强度对比图。从两个图表中我们看到在远离基站覆盖的区域，一般都是GSM1800信号强度要大于GSM900的信号强度，似乎与理论值不符，其实这是由于GSM900频率复用距离太小所致，因此我们只在小区的有效覆盖范围之内进行考察，发现GSM1800信号强度普遍都是弱于GSM900的信号强度：图三（1）中，由于GSM1800天线位置较GSM900天线位置低约10米，表现出GSM900信号强度与GSM1800信号强度差值大多集中在3-10dB范围内，而从图三（2）中，由于该基站两个频段的天线位置高度基本一致，因而表现出来的GSM900信号强度与GSM1800信号强度的差值大都集中于10dB左右。考虑到GSM1800天线增益一般较GSM900天线增益高2dB，载波发射机功率基本一致，以及城市中各建筑物对无线信号的反射作用，综合考虑，实际的测量结果与理论值较相符合。图三（1）：900兆与1800兆的信号差值图（900兆天线与1800兆天线位置高度不同，但方向和下倾角一致）图三（2）：900兆与1800兆的信号差值图（900兆天线与1800兆天线位置高度、方向和下倾角均一致）3.实现GSM1800基站与GSM900基站共用BSC必须具备的前提条件在GSM标准中，Abis接口标准各厂家不统一，要实现GSM1800基站与GSM900共用BSC，前提条件必须是GSM1800基站设备与GSM900基站设备均是同一厂家的产品，目前使用的GSM1800基站设备与GSM900基站设备均是统一厂家的设备，因而不存在Abis接口不兼容的问题，因此我们完全具备实现GSM1800基站与GSM900基站共用BSC的一切软硬件基础。4.GSM1800割接基站的选取在了解了双频网络现状及双频无线信号的传输衰耗后，必须选取合适的GSM1800基站割接到相应的GSM900兆BSC中。由于的GSM900与GSM1800网络都已投入了正式商业运作中的网络，因此我们在进行该项课题的研究时，应以不影响现有用户的正常通信为原则。从基站割接的可操作性（包括基站电路的调配和还原以及基站数据的录入和还原）以及保持网络的稳定性等方面考虑出发，决定选取北京路、迎宾馆和大南路三个GSM1800基站割接到相应的900兆BSC中，其中前两个基站割接到D1局，后一个割接到D2局，这样我们就可以在GSM900基站与GSM1800基站共BSC情况下对GSM1800基站间及GSM1800基站与GSM9O0基站间的切换等的研究，包括INTRABSC的切换、INTERBSC的切换和INTERMSC的切换。5.GSM1800基站与GSM900基站共用BSC的研究计划鉴于移动网络在九月下旬进行GSM七期工程的基站割接工作，新开三个GSM900兆的MSC，为了不影响此次工程割接工作，因此我们制定了以下的研究计划：2003/8/26-2003/8/27：准备三个割接基站的CDD，交BSC进行数据录入的准备2003/8/30：OMC电路组进行三个基站的传输割接，要求北京路（GSM1800基站）和迎宾馆（GSM1800基站）割接到D1局，将大南路（GSM1800基站）割接到D2局，并将相关传输位置提早通知BSC进行数据录入。2003/8/31-2003/9/10：进行相关的双频操作测试及相关小区参数调整：包括GSM900-GSM1800之间的INTRA-BSCHANDOVER、INTER-BSCHANDOVER、INTER-MSCHANDOVER以及GSM1800-GSM1800之间的INTRA-BSCHANDOVER、INTER-BSCHANDOVER、INTER-MSCHANDOVER等的测试，同时包括双频切换次数、系统负荷等的前后比较。6.GSM1800基站与GSM900基站共用BSC的具体研究具备了软硬件基础后，必须对相关参数进行正确设置才能保证两个频段的基站共用BSC时设备的正常运作。（1）系统参数的设定A、MSCDATA方面：HOMAPVERSION和PHASE2参数设定HOMAPVERSION参数是指要实现移动台在不同小区间切换时系统间传送信息的协议版本，对于的移动网络，系统要求设置该参数值为2，即使用GSM标准的MAP2协议。PHASE2参数决定BSC在BSSMAP信令层是否支持GSMphase2错误处理的参数，一般设置PHASE2=1，即BSC支持该种错误处理。B、BSCDATA方面：GSYSTYPE、MODE及CLMRKMSG设定GSYSTYPE参数指的是BSC的系统类型，对于同时接有GSM1800基站和GSM900基站的BSC，该参数必须设置为MIXED；MODE参数为BSC的频段操作模式参数，必须将该参数设置为MULTI；根据GSM标准，移动台在建立呼叫时必须将其功率级别通过CM3信息报告给BSC；由于移动台在不同频段使用的功率级别是不同的，为了实现双频手机在两种频段之间的切换，必须将CM3信息传送至MSC，这是由CLMRKMSG参数进行控制，一般设为0，即BSC无条件地将CM3信息送往MSC。只有将上述参数正确设置，才可以实现同一BSC对两种频段资源的控制和管理。C、CELLDATA方面：包括CSYSTYPE、ECSC和MBCR等的设置对于MIXED的BSC，由于其可以同时连接不同频段的小区，因此我们必须通过CSYSTYPE（小区的系统类型）这个参数来界定该小区属于是哪种频段的资源，其参数值包括GSM、DCS1800和PCS1900，分别对应GSM900基站、GSM1800基站和PCS1900基站。ECSC为CM3信息控制发送参数，对于双频移动台，此参数必须设置为YES，才可以完成双频操作。MBCR指的是双频网络控制双频移动台向系统发送的测试报告中每个频段所应报告的最强可识别的邻区BCCH数目，在高话务且GSM1800网络较完善的地区，该参数设为3。D、硬件特征参数：BAND该参数是BSC中用来描述基站硬件特征的，必须与实际硬件特征相符，若所连基站设备为GSM900系列，该参数值为GSM；若为GSM1800系列的基站设备，则参数值为DCS。（2）其他参数包括CBQ、CB、ACCMIN、CRO、LEVEL、LEVTHR及LEVHYST等的设置前面已经提到目前移动双频网络采用的是GSM1800独立MSC和BSC的组网方式，从实际运