移動通信課程設(shè)計--gsm無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計重點闡述基于**的GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，處于無線移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的前期階段，也是最重要的階段，需要在綜合分析已有網(wǎng)絡(luò)運行狀況（非新建網(wǎng)絡(luò)）的基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)的工程參數(shù)（如站址布局、基站數(shù)量、基站站型等），在建設(shè)成本允許的前提下，滿足運營商對網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和質(zhì)量的要求體現(xiàn)了網(wǎng)

2、絡(luò)規(guī)劃的系統(tǒng)設(shè)計水平。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了今后網(wǎng)絡(luò)的格局，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和發(fā)展空間。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GSM，數(shù)字移動通信，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章GSM基礎(chǔ)知識簡介2</p>

3、<p>　　1.1 GSM系統(tǒng)組成2</p><p>　　1.2 GSM系統(tǒng)接口說明3</p><p>　　1.3 GSM系統(tǒng)的特點4</p><p>　　第2章 GSM無線網(wǎng)規(guī)劃流程及步驟6</p><p>　　2.1 GSM無線網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)6</p><p>　　2.1.1無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思想6&l

4、t;/p><p>　　2.1.2指導(dǎo)思想6</p><p>　　2.1.3 規(guī)劃要點7</p><p>　　2.2 GSM無線網(wǎng)規(guī)劃步驟7</p><p>　　2.2.1 GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程圖7</p><p>　　2.2.2網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本內(nèi)容8</p><p>　　第3章 GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

5、與設(shè)計10</p><p>　　3.1話務(wù)量及其計算10</p><p>　　3.1.1 話務(wù)量的概念10</p><p>　　3.1.2話務(wù)的統(tǒng)計及對用戶的調(diào)查10</p><p>　　3.1.3話務(wù)量的計算11</p><p>　　3.2 呼損率12</p><p>　　3.3信

6、道分配12</p><p>　　3.4基站站址選擇14</p><p>　　3.5基站天線設(shè)置15</p><p>　　3.6 基站發(fā)射功率16</p><p>　　3.6.1 傳播損耗16</p><p>　　3.6.2 基站最小發(fā)射功率17</p><p><b>　　

7、設(shè)計總結(jié)18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　移動通信就是指通信雙方，至少有一方是在移動中進行信息交換的通信方式。從移動通信的

8、具體表現(xiàn)形式來分，陸地移動通信（PLMN）占有絕對的地位，是整個移動通信領(lǐng)域中的主要內(nèi)容。從陸地移動通信的具體實現(xiàn)形式來分主要有模擬移動通信和數(shù)字移動通信這二種。目前我國各地的移動通信系統(tǒng)中大多采用GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。GSM 是一個蜂窩網(wǎng)絡(luò)，也就是說移動電話要連接到它能搜索到的最近的蜂窩單元區(qū)域。它技術(shù)更先進，功能更完備且通信更可靠，并能適應(yīng)方便地與其他數(shù)字通信網(wǎng)的互連。自從1992年在我國嘉興建立和開通第一個GSM引示系統(tǒng)，并于199

9、3年9月正式開放業(yè)務(wù)以來，經(jīng)過幾年的蓬勃發(fā)展，目前GSM 系統(tǒng)已成為我國最成熟和市場占有量最大的一種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。 第1章GSM基礎(chǔ)知識簡介</p><p>　　1.1 GSM系統(tǒng)組成</p><p>　　蜂窩移動通信系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動臺（MS）組成?；咀酉到y(tǒng)（BSS）由基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC

10、)組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由由移動交換中心（MSC）、操作維護中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)和移動設(shè)備識別寄存器(EIR)組成；移動臺是GSM移動通信網(wǎng)用戶使用的設(shè)備，包括移動終端(MS)和客戶識別卡(SIM)組成?；咀酉到y(tǒng) 基站子系統(tǒng)BSS在GSM網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無線部分之間提供中繼，一方面BSS通過無線接口直接與移動臺實現(xiàn)通信連接，另一方面BSS又連接到網(wǎng)絡(luò)端的移動交換機。BSS可分

11、為通過無線接口與移動臺相連的基站收發(fā)信臺（BTS）和另一側(cè)與交換機相連的基站控制器（BSC）兩部分，BTS負(fù)責(zé)無線傳輸、BSC負(fù)責(zé)控制與管理。BSS是由一個BSC與一個或多個BTS組成的，一個基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個BTS。BTS可以直接與BSC相連，也可通過基站接口設(shè)備BIE與遠(yuǎn)端的BSC相連?；咀酉到y(tǒng)還應(yīng)包括碼型變換器（TC）和子復(fù)用設(shè)備（SM）。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) 主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能</p>&l

12、t;p>　　MSC：移動交換中心，是GSM系統(tǒng)的核心，對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。</p><p>　　VLR：拜訪位置寄存器，是一個數(shù)據(jù)庫，存儲MSC處理所管轄區(qū)域中MS的來話、去話呼叫所需檢索的信息。例如客戶的號碼，所處位置區(qū)域的識別，向客戶提供的服務(wù)等參數(shù)。</p><p>　　HLR：歸屬位置寄存器

13、，也是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。每個移動客戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記，它主要存儲兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)：二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如：MSC、VLR地址等等。</p><p>　　AUC：鑒權(quán)中心，用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（RAND、SRES、KC）的功能實體。</p><p

14、>　　圖 1.1 GSM系統(tǒng)組成圖</p><p>　　EIR：設(shè)備識別寄存器，也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。主要完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。</p><p>　　BSC：基站控制器，具有對一個或多個BTS進行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無線網(wǎng)路資源管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等。</p><p>　

15、　BTS：基站收發(fā)信臺，無線接口設(shè)備，它完全由BSC控制，主要負(fù)責(zé)無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。</p><p>　　移動臺：就是移動客戶設(shè)備部分，分為移動終端（MS）和客戶識別卡（SIM）。</p><p>　　1.2 GSM系統(tǒng)接口說明</p><p>　　Um接口：是移動臺（MS）與BTS之間的接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)

16、的固定部分之間的互通。</p><p>　　Abit接口：是BTS與BSC之間的接口，此接口支持所有向用戶提供的業(yè)務(wù)，并支持對BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。</p><p>　　A接口：是NSS和BSS之間的接口。該接口傳送有關(guān)移動呼叫處理、基站管理、移動臺管理、信道管理等信息，并與Um接口互通，在MSC和移動臺之間互傳信息。</p><p>　　B接口：是

17、VLR與MSC之間的接口。MSC通過該接口向VLR傳送漫游用戶位置信息，并在呼叫建立時向VLR查詢漫游用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　C接口：是HLR與MSC之間的接口。MSC通過該接口向HLR查詢被叫移動臺的選路信息，以獲取被叫移動用戶的漫游號碼，確定呼叫路由。如以HLR作為計費中心，則在呼叫結(jié)束時向HLR發(fā)送計費信息。</p><p>　　D接口：是HLR與VLR之間的接口。該接

18、口主要用于在HLR與VLR之間傳送移動臺的用戶數(shù)據(jù)、位置信息和選路信息。</p><p>　　E接口：是相鄰域的不同MSC之間的接口。該接口主要用于越局切換。</p><p>　　F接口：是MSC與EIR之間的接口。該接口主要用于交換相關(guān)的國際移動通信設(shè)備識別碼管理信息。</p><p>　　G接口：是VLR之間的接口。當(dāng)出現(xiàn)VLR切換時，新VLR通過該接口向原VL

19、R索取IMSI和鑒權(quán)參數(shù)信息，以對該用戶進行位置更新。</p><p>　　1.3 GSM系統(tǒng)的特點</p><p>　　1 頻譜效率高：由于采用了高效調(diào)制器，信道編碼，交織，均衡和話音編碼技術(shù)，使系統(tǒng)有高頻譜效率。 2 容量大：由于每個信道傳輸帶寬增加（GSM信道帶寬為200KHz，模擬制約為25KHz），使得同頻復(fù)用載干比降低至9dB，故GSM系統(tǒng)同頻復(fù)用模式可以縮小至4/12

20、或3/9，甚至更?。M為7/21）。加上半速率話音編碼技術(shù)的引入和話務(wù)分配使GSM系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比TACS高3---5倍。 3 話音質(zhì)量高：GSM系統(tǒng)中只要在門限值以上，話音質(zhì)量總是達到相同的水平而與傳輸質(zhì)量無關(guān)。 4 開放的接口：A接口和Abis接口。 5 安全性：通過鑒權(quán)，加密和TMSI號碼的使用達到安全的目的。 6 與ISDN，PSTN等的互連。 7 在SIM卡基礎(chǔ)

21、上實現(xiàn)漫游。 </p><p>　　1.4 GSM工作頻段的分配 我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900 MHz和1800MHz頻段。（1）GSM900工作的無線頻率分配為：GSM900：上行頻率 890~915MHz 下行頻率935~960MHz 雙工間隔為45MHz，工作帶寬為25MHz，載頻間隔200KHz。 頻道序號和頻點標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：上行

22、頻率 下行頻率 n=1~124頻道GSM900頻段共有124個載波頻道。 在我國GSM900使用的頻段為：上行頻率 905~915MHz 下行頻率 950~960MHz 頻道號為76~124, 共10M帶寬。</p><p>　　GSM1800工作的無線頻率分配為：GSM1800：上行頻率 1710-1785MHz 下行

23、頻率 1805-1880MHz</p><p>　　雙工間隔為95MHz，工作帶寬為75MHz，載頻間隔為200KHz。頻道序號和頻點標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：上行頻率 下行頻率 n=512~885頻道（3）保護帶寬 當(dāng)一個地區(qū)數(shù)字移動通信系統(tǒng)與模擬移動通信系統(tǒng)共存時，兩系統(tǒng)之間（頻道中心頻率之間）應(yīng)有約400KHz的保護帶寬，通常是由模擬B網(wǎng)預(yù)留。<

24、/p><p>　　GSM無線網(wǎng)規(guī)劃流程及步驟</p><p>　　2.1 GSM無線網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)</p><p>　　2.1.1無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思想</p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，處于無線移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的前期階段，也是最重要的階段，需要在綜合分析已有網(wǎng)絡(luò)運行狀況（非新建網(wǎng)絡(luò)）的基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)的工程參數(shù)（如站址布局、

25、基站數(shù)量、基站站型等），在建設(shè)成本允許的前提下，滿足運營商對網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和質(zhì)量的要求體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的系統(tǒng)設(shè)計水平。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了今后網(wǎng)絡(luò)的格局，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和發(fā)展空間。 </p><p>　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的容量需求來設(shè)置基站解決容量問題; 為解決覆蓋需求設(shè)置基站改善覆蓋; 為解決網(wǎng)絡(luò)存在的問題設(shè)置基站改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量; 為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)設(shè)置實現(xiàn)目標(biāo)需要的基站。綜合考慮地形/地貌、人口、經(jīng)濟和人文活動情況對覆蓋區(qū)域

26、進行分類，不同類型的地區(qū)有不同的需求，在規(guī)劃分析的過程中應(yīng)采用橫向類比和縱向?qū)Ρ鹊姆治鍪侄翁岢霾煌慕ㄔO(shè)策略。由于移動用戶具有移動性，用戶分布是隨著時間變化的，不同時間段會呈現(xiàn)出不同的話務(wù)分布，所以在規(guī)劃過程中應(yīng)充分考慮忙時與忙區(qū)的變化。</p><p><b>　　工 程 與 設(shè) 計</b></p><p><b>　　2.1.2指導(dǎo)思想</b>

27、;</p><p>　　前瞻性：能攻滿足未來一段時期內(nèi)的業(yè)務(wù)需求</p><p>　　有效性：規(guī)劃的結(jié)果能保證滿足設(shè)計指標(biāo)，提供預(yù)期的設(shè)計質(zhì)量</p><p>　　經(jīng)濟性：能夠盡可能地降低費用，盡量提高設(shè)備的利用率</p><p>　　反復(fù)性：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不是一勞永逸的，需要反復(fù)進行調(diào)整和優(yōu)化</p><p>　　整體性：

28、無線網(wǎng)絡(luò)是一個相互影響的系統(tǒng)</p><p>　　規(guī)劃不當(dāng)后果：如果網(wǎng)絡(luò)容量滯后于客戶發(fā)展速度，會造成網(wǎng)絡(luò)資源緊張，影響通話質(zhì)量；如果網(wǎng)絡(luò)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超前于市場需求，勢必造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費。</p><p>　　2.1.3 規(guī)劃要點</p><p>　　GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要點包括：覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、無線參數(shù)規(guī)劃（包括：頻點規(guī)劃、碼資源規(guī)劃、鄰小區(qū)規(guī)劃等等）。</p&

29、gt;<p><b>　　1. 覆蓋規(guī)劃</b></p><p>　　考慮不同無線環(huán)境的傳播模型，考慮不同的覆蓋率要求等來綜合訓(xùn)練基站類型，使得達到無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期對網(wǎng)絡(luò)各種業(yè)務(wù)的覆蓋要求。由于TD-SCDMA 系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)覆蓋半徑近似相同，因此，各種業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋可以得到很好的平衡。進行覆蓋規(guī)劃時，要充分考慮無線傳播環(huán)境。由于無線電波在空間衰減存在較多的不可控因素，相對比較復(fù)

30、雜。應(yīng)對不同的無線環(huán)境進行合理區(qū)分，通過模型測試和校正，濾除無線傳播環(huán)境對無線信號快衰落的影響，得到合理的站間距。</p><p><b>　　2. 容量規(guī)劃</b></p><p>　　考慮不同用戶業(yè)務(wù)類型來進行網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃。一般在城區(qū)的業(yè)務(wù)量比在郊區(qū)業(yè)務(wù)量大，同時各種地區(qū)的業(yè)務(wù)滲透率也有很大不同，應(yīng)對規(guī)劃區(qū)域進行合理區(qū)分，并進行業(yè)務(wù)量預(yù)測，來進行容量規(guī)劃。<

31、/p><p><b>　　3. 無線參數(shù)規(guī)劃</b></p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，主要包括鄰接關(guān)系規(guī)劃、頻點規(guī)劃和碼資源規(guī)劃。首先根據(jù)覆蓋仿真和小區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行鄰小區(qū)規(guī)劃，同時鄰接關(guān)系規(guī)劃結(jié)果也作為擾碼規(guī)劃的輸入。其次考慮用戶數(shù)和用戶構(gòu)成，考慮可用頻點資源多少，考慮業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)量，考慮選擇的站型，綜合訓(xùn)練頻點的分配。</p><p>　

32、　2.2 GSM無線網(wǎng)規(guī)劃步驟</p><p>　　2.2.1 GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程圖</p><p>　　GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計目標(biāo)是指導(dǎo)工程以最低的成本建造成符合近期和遠(yuǎn)期話務(wù)需求，具有一定服務(wù)等級的移動通信網(wǎng)絡(luò)。具體地講就是要達到服務(wù)區(qū)內(nèi)最大程度的時間、地點的無線覆蓋，滿足所要求的通信概率；在有限的帶寬內(nèi)通過頻率復(fù)用，提供盡可能大的系統(tǒng)容量；盡可能減少干擾，達到所要求的服務(wù)質(zhì)量；在滿足

33、容量要求的前提下，盡量減少系統(tǒng)設(shè)備單元，降低成本等幾個方面目標(biāo)。 GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化是一個階梯式循環(huán)往復(fù)的過程。對與一個GSM網(wǎng)絡(luò)來說，移動用戶在不斷地增長，無線環(huán)境在不斷的變化，話務(wù)分布情況也在變化之中，因此，GSM網(wǎng)絡(luò)是在循環(huán)反復(fù)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化的過程中不斷發(fā)展壯大起來的。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作的總體流程可用下面的流程圖表示出來。</p><p>　　圖2.1 規(guī)劃流程圖</p>&

34、lt;p>　　2.2.2網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本內(nèi)容</p><p>　　為了使所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)盡可能達到運營商要求，適應(yīng)當(dāng)?shù)赝ㄐ怒h(huán)境及用戶發(fā)展需求，必須進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計前的調(diào)查分析工作。調(diào)查分析工作要求做到盡可能的詳細(xì)，充分了解運營商需求，了解當(dāng)?shù)赝ㄐ艠I(yè)務(wù)發(fā)展情況以及地形、地物、地貌和經(jīng)濟發(fā)展等信息。</p><p>　　根據(jù)對規(guī)劃區(qū)內(nèi)的調(diào)研工作，綜合所收集到的信息，結(jié)合運營商的具體要求，在對規(guī)劃區(qū)

35、內(nèi)用戶發(fā)展的正確預(yù)測基礎(chǔ)上，根據(jù)營運商確定的服務(wù)等級，從而確定整個區(qū)域內(nèi)重要部分的話務(wù)分布和布站策略、站點數(shù)目和投資規(guī)模等，充分考慮當(dāng)?shù)馗邔咏ㄖ八姆植迹敬_定站點分布及數(shù)目。對于站點的位置及覆蓋半徑，必須考慮到話務(wù)需求量、傳播環(huán)境、上下行信號平衡等對基站覆蓋半徑的限制，建站的綜合成本等諸方面的因素。 對網(wǎng)絡(luò)進行初步容量規(guī)劃。</p><p>　　無線覆蓋規(guī)劃最終目標(biāo)是在滿足網(wǎng)絡(luò)容量及服務(wù)質(zhì)量的的前提下,以最

36、少的造價對指定的服務(wù)區(qū)提供所要求的無線覆蓋。無線覆蓋規(guī)劃工作有以下幾個部分：初步確定工程參數(shù)如基站發(fā)射功率、天線選型（增益、方向圖等）、天線掛高、饋線損耗等。進行上下行信號功率平衡分析、計算。通過功率平衡計算得出最大允許路徑損耗，初步估算出規(guī)劃區(qū)內(nèi)在典型傳播環(huán)境中，不同高度基站的覆蓋半徑。 將數(shù)字化地圖、基站名稱、站點位置以及工程參數(shù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件進行覆蓋預(yù)測分析，并反復(fù)調(diào)整有關(guān)工程參數(shù)、站點位置，必要時要增加或減少一些基站，直至達到運營

37、商提出的無線覆蓋要求為止。 頻率規(guī)劃決定了系統(tǒng)最大用戶容量，也是減少系統(tǒng)干擾的主要手段。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師運用規(guī)劃軟件進行頻率規(guī)劃，并通過同頻、鄰頻干擾預(yù)測分析，反復(fù)調(diào)整相關(guān)工程參數(shù)和頻點，直至達到所要求的同、鄰頻干擾指標(biāo)。</p><p>　　第3章 GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計</p><p>　　3.1話務(wù)量及其計算</p><p>　　在語音通信中，業(yè)務(wù)的大小

38、用話務(wù)量來度量。</p><p>　　3.1.1 話務(wù)量的概念</p><p>　　話務(wù)量又稱為話務(wù)負(fù)荷和電話負(fù)荷，是反映系統(tǒng)話務(wù)負(fù)荷大小的量，它指從主叫用戶出發(fā)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到達被叫用戶的話務(wù)流量。顯然，呼叫次數(shù)越多，每次呼叫占用的時間越長，交換機的負(fù)荷就越重。所以影響話務(wù)量的基本因素是：呼叫次數(shù)和占用時長。話務(wù)量的計算公式為：</p><p><b>　　（

39、2.1）</b></p><p>　　式中 A—話務(wù)量；</p><p>　　λ—單位時間內(nèi)發(fā)生的平均呼叫次數(shù)；</p><p>　　t—每次呼叫平均占用信道時長。</p><p>　　話務(wù)量的單位叫“愛爾蘭”,或叫“小時呼”，簡寫為Erl。</p><p>　　3.1.2話務(wù)的統(tǒng)計及對用戶的調(diào)查<

40、/p><p>　　本次課程設(shè)計為蘭州理工大學(xué)西校區(qū)校園GSM無線移動網(wǎng)規(guī)劃，在我們做出調(diào)查的基礎(chǔ)上，進行分析和計算，然后整體規(guī)劃布局。調(diào)查結(jié)果如下：</p><p>　　北村：宿舍有A.B.C.D.E.F.G.H.共8棟，每棟有七層，每棟樓有182個宿舍，每個宿舍6個人，大約有8740部移動電話。</p><p>　　南村，宿舍有A.B.C.D.E.F.G.H和南苑9號

41、樓，前8棟的分配和北村相同。南苑9號共有245個宿舍，每個宿舍大約6部電話，總共有1470部電話。因此南村總共有10211部移動電話。</p><p>　　經(jīng)過調(diào)查，西校區(qū)現(xiàn)有移動電話數(shù)約為19152部，西校區(qū)還有教職工、后勤人員和其他流動人員1000人，可考慮到未來的擴建增加學(xué)生和辦公人員人數(shù)，初步設(shè)計用戶電話容量為25000部，能夠滿足較長一段時間的需求。</p><p>　　在學(xué)生的

42、調(diào)查中，一般打電話最忙的時間為中午11:00到13:00，下午17:00到19:00，晚上21：00到23：00之間，時長大概在5min左右。對辦公人員的調(diào)查，一般打電話最忙時間為上午工作時間9：00到12:00，下午14:30到17:30左右，辦公通話次數(shù)較為頻繁，一般為5次，每次通話時長大概為2min，即在1h內(nèi)共通話10min。</p><p>　　由于學(xué)校存在寒暑假，這個時候信道幾乎是閑置的。通過以上調(diào)查

43、，我們可以算出忙時話務(wù)量。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中通常采用忙時話務(wù)量為設(shè)計指標(biāo)，并認(rèn)為GSM網(wǎng)絡(luò)能夠支持忙時話務(wù)量也必然能夠應(yīng)付平時的話務(wù)量。</p><p>　　3.1.3話務(wù)量的計算</p><p>　　忙時話務(wù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的最忙時為晚上21：00到23：00，而其他辦公人員為早上9：00到11:30，因為忙時話務(wù)量的抽樣調(diào)查時按人為單位的，所以忙時話務(wù)量BHCA分學(xué)生和辦公人員分別計算，忙時話

44、務(wù)量調(diào)查及計算： </p><p><b>　　表1忙時話務(wù)量調(diào)查</b></p><p>　　每個用戶在24小時內(nèi)的話務(wù)量分部是不均勻的，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)按最忙時話務(wù)量來進行計算。最忙一小時內(nèi)的話務(wù)量與全天話務(wù)量之比稱為集中系數(shù)，用k表示，一般k=10%至15%之間?，F(xiàn)在，我們?nèi)=0.1，則每用戶的忙時話務(wù)量：

45、 學(xué)生 </p><p>　　Erl （3.1）</p><p><b>　　辦公人員 </b></p><p>　　Erl （3.2）</p><p>　　因?qū)W生和辦公人員的忙時不同，而且學(xué)生數(shù)遠(yuǎn)大于辦公人員數(shù)，所

46、以最忙時應(yīng)為晚上21：00到23：00，所以可以選取這個時間的話務(wù)量為忙時話務(wù)量。</p><p>　　由于每個小區(qū)的話務(wù)量可以表示為：</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中，a是每用戶平均話務(wù)量(Erlang/用戶)，d為用戶分布密度(用戶數(shù)/)，S為小區(qū)面積()。</p><p>

47、　　由上式可知，話務(wù)量的計算應(yīng)該是每用戶平均忙時話務(wù)量與一小時內(nèi)同時通話人數(shù)的乘積，已知a=0.025(愛爾蘭/每用戶)，平均一小時同時通話人數(shù)為650人，則</p><p>　　Erl (3.4)</p><p><b>　　3.2 呼損率</b></p><p>　　由于交換系統(tǒng)的話源數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于話路數(shù)M，發(fā)生“

48、k個用戶同時呼叫”這一事件又是純隨機事件，因此可能出現(xiàn)用戶呼叫時，交換系統(tǒng)的M條話路已全部被占用（k>M）,在網(wǎng)絡(luò)中找不到一條空閑出線，致使接續(xù)不能建立，從而使這次呼叫損失掉的情況出現(xiàn)，這是不能避免的事件。這時，系統(tǒng)的流入話務(wù)量要大于系統(tǒng)的完成話務(wù)量。</p><p>　　我們將流入話務(wù)量與完成話務(wù)量之差稱為損失話務(wù)量。損失話務(wù)量與流入話務(wù)量之比，就是呼叫損失率，簡稱呼損。呼損應(yīng)稱為呼損概率，它是一種偶然事

49、件。</p><p>　　呼損數(shù)值的大小與出線占用的概率分布有關(guān)。在相同的出線數(shù)和相同的話務(wù)量時，占用的概率不同，呼損值也就不同。在一定概率分布下，呼損值與出線數(shù)和話務(wù)量有關(guān)，出線數(shù)相同時話務(wù)量越大，呼損越大；話務(wù)量相同時出線數(shù)越多，呼損越小。</p><p>　　一般市區(qū)的呼損率為2%左右，郊區(qū)為5%左右，由于蘭州理工大學(xué)西校區(qū)處在市區(qū)，我們?nèi)『魮p率為2%。</p><

50、;p><b>　　3.3信道分配</b></p><p>　　ErlangB模型公式是移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)話務(wù)設(shè)計時最常用的公式。ErlangB是假定所有未能找到空閑頻道的用戶即放棄呼叫要求，也就是說用戶發(fā)出呼叫后沒有空閑頻道就不再試呼而算阻塞。在公用移動電話網(wǎng)中，雖然系統(tǒng)設(shè)計時設(shè)定一個蜂窩（或扇區(qū)）的用戶第一次呼叫得不到空閑頻道時將繼續(xù)試呼，但由于有“扇區(qū)共享”或“定向重試”功能將該用戶受阻

51、塞的呼叫引導(dǎo)到另一個扇區(qū)去尋找空閑頻道而離開它最初要求接入的扇區(qū)，所以對每個扇區(qū)的用戶來說，用戶的呼叫都是“沒有空閑頻道就放棄呼叫”，結(jié)果使總的阻塞特性比較接近于ErlangB呼叫規(guī)律的要求。</p><p>　　ErlangB模型公式描述了業(yè)務(wù)信道（中繼信道）數(shù)量、服務(wù)等級（呼損率）和能提供話務(wù)量三者之間的關(guān)系。利用愛爾蘭呼損公式和呼損計算表，呼叫必須具備如下性質(zhì)：</p><p>　　

52、每次呼叫互相獨立，互不相關(guān)（呼叫具有隨機性）；</p><p>　　每次呼叫在時間上都有相同的概率；</p><p>　　當(dāng)呼叫得不到空閑頻道即作為呼損，而不是等待某個時間以便得到空閑信道。</p><p>　　ErlangB公式為：</p><p><b>　　（3.5）</b></p><p>

53、;　　其中B為呼損率（服務(wù)等級GOS），A為可提供的話務(wù)量，N為信道數(shù)。一般做規(guī)劃時，GOS是確定下來的，我們可直接通過查找用此公式得到的Erlang-B表來得到要達到提供話務(wù)量所需的信道數(shù)或已知信道數(shù)能提供的話務(wù)量。下表是常用到的Erlang-B表</p><p>　　Erlang-B表：</p><p><b>　　表3.1</b></p><

54、p>　　由表3.1可以查出，信道數(shù)N為24，每個信道為8個載頻，所以全網(wǎng)共有個載頻。</p><p>　　由于擴容后的總?cè)藬?shù)為25000，根據(jù)公式3.6，可以算出每個信道能容納的用戶數(shù)m為</p><p>　　(個) （3.6）</p><p><b>　　3.4基站站址選擇</b></p>

55、;<p>　　圖3.1 基站站址示意圖</p><p>　　本次規(guī)劃把蘭州理工發(fā)大學(xué)西校區(qū)看作一個小區(qū)，設(shè)置一個基站進行校園GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋。根據(jù)比例尺可以得到蘭州理工大學(xué)西校區(qū)的周長c約為3300m，根據(jù)公式</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　根據(jù)公式3.6可以算出校園半徑大約為525.47m，根

56、據(jù)蘭州理工大學(xué)西校區(qū)的人員分布和校園幾何分布，基站的天線架設(shè)到西校區(qū)南村東側(cè)食堂樓頂,如圖3.1所示。</p><p><b>　　3.5基站天線設(shè)置</b></p><p>　　天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量。例如呼損率、掉話率、切換成功率等。網(wǎng)絡(luò)營運的指標(biāo)均與無線覆蓋密切相關(guān)，而天線的選擇和設(shè)置作為控制無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基

57、本手段，對于改善網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。</p><p>　　天線的性能指標(biāo)分電氣性能指標(biāo)和機械性能指標(biāo)，其中電氣性能指標(biāo)包括增益、波瓣寬度、極化方向、電壓駐波比、端口隔離度、上旁瓣抑制、前后比、功率容量、三階交調(diào)、頻率范圍等；機械指標(biāo)包括天線的尺寸、重量、調(diào)整范圍、溫度、最大風(fēng)速、接頭型式、天線抱桿、安裝和下傾輔件、防雷等，決定了天線的工作環(huán)境和安裝要求。</p><p>　　天線對空間不同方

58、向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。根據(jù)方向性的不同，天線有全向和定向兩種。</p><p>　　1．定向天線：在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍輻射，是指在某一個或 某幾個特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強，而在其它的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天線的主要目的是增加抗干擾能力。</p><p&

59、gt;　　2．全向天線：即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是平常所說的無方向性。一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。全向天線在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用距離近，覆蓋范圍大，價格便宜。增益一般在9dB以下 。</p><p>　　綜合考慮蘭州理工大學(xué)的校園人員密集度和人員流動性等綜合情況，在本次課設(shè)中我們采用全向天線。</p><p>　　當(dāng)天線以垂直方向安裝以后，它的發(fā)射方向是

60、水平的，由于要考慮到同頻干擾，時間色散等問題，小區(qū)制的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的天線一般有一個下傾角度。</p><p>　　天線高度指面天線離地面的距離即為天線高度，本次設(shè)計基站天線高度為H=12m(樓高)+2m（天線高）=14m。已知條件－－天線高度H，所希望得到的覆蓋半徑R，天線垂直平面的半功率角A。需確定天線傾角B。小區(qū)半徑與天線高度之間的關(guān)系如下圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 小區(qū)

61、半徑與天線高度關(guān)系圖</p><p>　　天線與小區(qū)半徑的夾角為，則下傾角為</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　3.6 基站發(fā)射功率</p><p>　　3.6.1 傳播損耗</p><p>　　Cost-231模型的適用范圍：</p><p&

62、gt;　　頻率f：800—2000MHz；</p><p>　　距離d：0.02—5km；</p><p>　　基站天線高度：4—50m；</p><p>　　移動臺天線高度：1—3m。</p><p>　　因為小區(qū)半徑R為525.47m,符合微蜂窩的覆蓋半徑范圍，所以采用微蜂窩的COST-231傳播模型。則可視傳播損耗的計算公式為</

63、p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　式中損耗以dB計算，距離d以km計算，頻率f以MHz計算。</p><p>　　非可視傳播路徑損耗公式為</p><p>　?。?.10）

64、 </p><p>　　式中是自由空間傳播損耗，是屋頂至街道的繞射及散射損耗，是多重屏障的繞射損耗。</p><p>　　自由空間傳播損耗的計算公式為</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　屋頂至街道的繞射及散射損耗的計算公式為</p><p><

65、;b>　?。?.12）</b></p><p>　　其中為街道寬度為5m,距離d為0.6km,頻率為900MHz, 基站天線高度為14m,是建筑物高度與移動臺天線高度之差，=14m， =1.5m, ,是考慮到街道方向的實驗修正值，由于本設(shè)計中不考慮其值為零。則將這些數(shù)據(jù)代入公式中，得出可視傳播損耗為96dB，非可視傳播路徑損耗為114.6dB。</p><p>　　3.6

66、.2 基站最小發(fā)射功率 </p><p>　　基站最小發(fā)射功率為手機所能接收的最小電平與在最惡劣的條件下功率的傳輸損耗之和。根據(jù)調(diào)查，手機能接收的最小電平為-85dB,而傳輸損耗之和為210.6dB。所以，基站的最小發(fā)射功率為125.6dB，約。</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　以上討論的是基于蘭州理工大學(xué)西校

67、區(qū)的GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計，只不過是GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的冰山一角。在實際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中，出現(xiàn)的問題更多，更復(fù)雜，一定要樹立全局觀念，從整體上理解GSM網(wǎng)絡(luò)，同時又要注重局部細(xì)節(jié)的分析，不要放過任何一個可疑點，因為一些故障往往是由于很多不起眼，看似不相干的設(shè)備、參數(shù)引起的。在設(shè)計過程中，要結(jié)合各種設(shè)計方法，從多個角度出發(fā)，盡量多收集原始數(shù)據(jù)才能設(shè)計出合理的GSM網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　另外，本次課程設(shè)計中也存在許多

68、不足，例如：話務(wù)量的調(diào)查只是隨機調(diào)查了一小部分人，并不能很好的代表全網(wǎng)話務(wù)量；校園環(huán)境也是理想條件下的環(huán)境，與實際的環(huán)境條件有很大的差異等等，這些問題在以后的規(guī)劃設(shè)計中都要注意，并不斷加以改進，以更貼近實際情況。</p><p>　　移動通信網(wǎng)絡(luò)是在不斷飛速發(fā)展的，因此新技術(shù)、新問題將會不斷出現(xiàn)，只有通過不斷的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗積累，特別是針對新技術(shù)的了解和知識儲備，才能跟上技術(shù)的發(fā)展步伐，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計優(yōu)化，使移動通信網(wǎng)

69、絡(luò)質(zhì)量也隨之提升。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　此次設(shè)計為期兩周，每個階段的工作都得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，老師的盡業(yè)精神，諄諄教導(dǎo)都給我留下了深刻的印象，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，使我不僅接受了全新的思想觀念，領(lǐng)會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白

70、了許多待人接物與為人處世的道理。在此次設(shè)計過程中，我還得到了同組同學(xué)的熱心指導(dǎo)與幫助，才使得設(shè)計順利完成。我無法用準(zhǔn)確的語言來表達感謝之情，在此，我忠心地對指導(dǎo)老師和同組同學(xué)表示真誠地感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 郭梯云、鄔國揚、李建東. 移動通信系統(tǒng)（第三版）[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社</p>

71、<p>　　[2] 沈振元、聶志泉、趙雪符. 通信系統(tǒng)原理[M]. 西安電子科技出版社</p><p>　　[3] 覃團發(fā)、姚海濤、覃遠(yuǎn)年、陳海強. 移動通信[M]. 重慶大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 邱玲、朱近康、孫葆根、張磊. 第三代移動通信系統(tǒng)[M]. 人民郵電出版社</p><p>　　[5] 趙榮黎．?dāng)?shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) [M].電子

72、工業(yè)出版社</p><p>　　[6] 孫孺石．GSM數(shù)字移動通信工程 [M]．人民郵電出版社</p><p>　　[7] 啜鋼．移動通信原理與應(yīng)用 [M]．北京郵電大學(xué)出版社</p><p>　　[8] 韓斌杰．GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M] ．機械工業(yè)出版社</p><p>　　[9] 戴美泰,吳志忠．GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M] ．人民郵