GSM900/GSM1800無線網絡參數及調整

1概述
近年來，數字移動通信GSM網絡在中國得到了飛速的發(fā)展，截至1999年8月份，全國
GSM用戶已突破2000萬。據保守的估計，2005年移動用戶數將接近固定用戶，達到1億用
戶，其中GSM用戶將超過8000萬，并且用戶會更集中。但用戶的劇增同樣使網絡的發(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應在4000萬左
右，已無法滿足GSM網絡的發(fā)展需求，因此GSM1800系統的廣泛應用已成為GSM網絡發(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和應用GSM1800系
統。
GSM900和GSM1800雙頻網絡是網絡容量和網絡覆蓋兩方面需求相互融合的最有效的方
法之一，而其主要功能的實現極大地依賴于GSM900／1800雙頻無線網絡參數的設置，這
些參數主要包括小區(qū)選擇／重選、雙頻話務切換等控制參數的調整。本文將在900MHz和
1800MHz無線傳播特點和雙頻組網原則的基礎上，重點介紹部分雙頻無線網絡參數及其調
整方法。
2 GSM900／1800雙頻網絡
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，對于900MHz頻段的無線通信系統而言，電
波傳播方式主要是空間彼，即直射波、反射波的合成波。由于手機經常不斷地受到周圍
（幾米至幾十米內）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、相位和人射角等都是
隨機的，因而手機有時僅移動幾米，接收場就可能出現較大的起伏，這種起伏的變化速
率與手機移動速度、電波長有關系。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。
900MHz可采用典型的okumura-Hata傳播模型（適用頻率：150－100MHz）進行路徑損
耗的預估，而1800MHz適宜于改進型的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：手機天線高度［1－10m］；
a（Hm）＝3.2（1og11.755Hm）－4.9
根據規(guī)范，GSM1800手機發(fā)射功率一般為30dBm，比GSM900手機低3dB；對相同材料的
天債線系統，GSM1800的天債線損耗比GSM900高0－2dB，而且1800MHz的電波遭受建筑物
的阻擋作用更加嚴重，穿透損耗比900MHz電波來得更大。因此，GSM1800系統的覆蓋面積
比GSM900小40％－58％。農村地區(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的組網方式必然要有別于GSM900。
2.2 GSM900/1800雙頻組網
在雙頻網絡中，如何在兩個頻段的網絡中進行話務控制及分配是確立建網原則和網
絡運行的依據。GSM1800系統的引入可采用單獨組網以及GSM1800與現有的GSM900系統混
合組網兩種方式。單獨組網則需要獨立的GSM 1800設備，如MSC、BSC和BTS，而混合組網
則與GSM 900共用MSC或BSC。雖然單獨組網在網絡結構、無線規(guī)劃和運行維護上有著較好
的優(yōu)越性，但1800MHz電波傳播特點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
份均采用混合組網方式發(fā)展GSM 1800。以GSM1800解決高話務區(qū)的容量問題，同時推廣使
用GSM 900／1800雙頻手機，利用GSM 900網絡實現無縫隙覆蓋。從這個意義上講，所謂
雙頻無線網絡實質上是以GSM 900網絡為依托，以 GSM1800網絡覆蓋區(qū)域構成的雙層網絡
結構。為了充分發(fā)揮GSM1800系統的作用，提高網絡的話務承載能力，在雙頻組網中一般
遵循下列原則：
（1）在優(yōu)選頻段上建立呼叫。在GSM1800系統建立初期，由于雙頻手機用戶數量較少，
有較多的空閑信道和較高的載于比，應通過合理的設備，使雙頻手機盡可能進入GSM1800
系統，減小GSM900系統的負荷。
（2）在一般情況下，都切換到優(yōu)選頻段上。對于移動速度不快的雙頻用戶，在切換
過程中，應使其盡可能切入GSM1800／小區(qū)；而GSM 800手機高速移動時，應使其切換到
GSM900覆蓋層中，以減少手機的切換頻度，提高通信質量。
（3）盡量將呼叫保持在優(yōu)選頻段上。
（4）小區(qū)變擁塞后，呼叫應切換到優(yōu)選頻段上。
3雙頻無線網絡參數
手機有兩種工作狀態(tài)，即Idle（空閑）狀態(tài)和Active、（連接）狀態(tài)。在手機與網
絡建立連接前處于Idle狀態(tài)，而建立連接后則處于Active狀態(tài)。Idle狀態(tài)下的手機會進
行“小區(qū)選擇和重選”兩種動作，目的是希望通過選擇與重選使手機接入一個理想的小
區(qū)，從而能夠減少通話過程的小區(qū)切換次數； Active狀態(tài)下的手機可能進行“小區(qū)切換”
動作。因而與雙頻網絡有關的無線網絡參數主要有：小區(qū)選擇、重選參數和小區(qū)切換參數。
3.1多頻段指示（Multihand Reportng）
參數“多頻段指示”用于通知手機需報告兩個頻段的鄰區(qū)內容。在單頻段的GSM系統
中，手機向網絡報告鄰區(qū)測量結果時，只需報告一個頻段內信號最強的6個鄰區(qū)的內容。
在雙頻網絡中，由于要求手機優(yōu)先進入GSM1800，因此要求手機在報告測量結果時不僅根
據信號的強弱，還需根據信號的頻段。由于在組網初期，GSM1800系統的業(yè)務量很小，一
般希望移動臺能盡可能地工作于該頻段上。因此應設置GSM1800小區(qū)的切換優(yōu)先級較高，
相應的多頻段指示應選擇“3”為宜。在雙頻網絡中，建議將此參數設成2，即手機需報
告鄰區(qū)表中包含GSM 900及GSM 1800中信號強度最強、NCC已知且是允許的三個鄰區(qū)的測
量結果，在剩余位置上報告當前所用頻段的鄰區(qū)，若還有剩余位置，則報告其余鄰區(qū)的
情況，而不管鄰區(qū)處于那個頻段。
多頻段指示（MBCR）包含于信息單元“鄰小區(qū)描述”中，在每個小區(qū)廣播的系統消
息2ter和5ter中發(fā)送。
3.2小區(qū)選擇
小區(qū)選擇是指手機開機后選擇合適小區(qū)登記的過程。根據GSM規(guī)范，小區(qū)選擇過程
采用C1準則，據此得到一組根據場強高低順序排列的BCCH頻點（C1＞0）。
C1＝（RxLev－RxLevAccMin）－MAX（MsTx PwrMaxCCCH－P，0）
其中，RxLev：手機平均接收電平；
RxLevAccMin：手機最小接入電平；
MsTxPwrMaxCCCH：手允許最大發(fā)射功率；
P：手機實際最大發(fā)射功率。
3.3小區(qū)級別定義
采用參數小區(qū)禁止限制（CBQ）來定義小區(qū)的級別，該參數包含于信息單元“小區(qū)選
擇參數”中，在每個小區(qū)廣播的系統消息中周期發(fā)送給手機。 Phase1手機不理解CBQ信
息，手機直接登記在C1最大的小區(qū)（并且絕大多數 Phase1手機采用C1算法進行小區(qū)重選）；
Phase2手機先選擇級別高（CBQ＝0）中C1最大的小區(qū)，當發(fā)現不了級別高的小區(qū)時，在
級別低的小區(qū)中選擇C1最大的小區(qū)登記。但對于Phase2的GSM900手機來說，每次小區(qū)選
擇，在得到沒有更高優(yōu)先級的小區(qū)存在的消息前，都必須掃描所有的BCCH信道進行判斷，
并且在小區(qū)重選過程中，會有其他方法來控制手機在空閑狀態(tài)下小區(qū)的選擇。
在網絡建設初期，GSM1800作為優(yōu)先選擇網絡，可將CBQ設置為0（級別正常），
GSM900之CBQ設為1（級別低）。但雙頻手機入網時，只要有接收電平大于入網電平的
GSM1800小區(qū)存在，手機將選擇GSM1800小區(qū)登記入網。
3.4小區(qū)重選
手機人網后不斷監(jiān)測周圍小區(qū)，至少有5分鐘從其BA（BCCH Allocation）列表中讀
取 6個最強的鄰區(qū)的BCCH，至少30秒鐘讀取這6個鄰區(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C2和C1參數來判斷，若手機計算某
鄰區(qū)（與當前小區(qū)位于同一位置區(qū)）的C2值超過手機當前停留小區(qū)的C2值，且維持5秒鐘
以上，則手機將啟動小區(qū)重選而進入該小區(qū)。若手機測量到一個與當前小區(qū)不在同一個
位置區(qū)的小區(qū)，其計算得到的C2值超過當前小區(qū)C2值與小區(qū)重選滯后參數的和，且維持
5秒鐘以上，則手機將啟動小區(qū)重選而進入該小區(qū)。
空閑模式時，系統消息2包含了切換鄰區(qū)表信息，系統消息2、2bis和2ter則通過
BCCH廣播，參數CRO、To和PT在每個小區(qū)廣播的系統消息中傳送，服務于手機的小區(qū)重選。
3.5小區(qū)切換
雙頻網絡中的切換過程與原有的GSM900網絡中的基本相同，即需經過信道測量、預
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
行鏈路的信號強度、話音質量較差或干擾較大等；后者目的在于優(yōu)化網絡，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
為防止雙頻網絡之間出現“乒乓切換”現象，可關閉不同頻帶的PBGT（Power Budget for
Neithour Cell，GSM規(guī)范05.08）切換，并可采用適當的時間和場強懲罰值。
GSM900和GSM1800的網間切換，是實現雙頻話務控制的主要手段。在通常情況下，
GSM1800網絡吸收雙頻話務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
需要由網間切換來完成。不同的系統可有不同的切換實現方法，Alcatel系統采用了優(yōu)先
頻段切換；而Ericsson系統則以HCS（小區(qū)分層結構）作為雙頻話務控制的主要手段。
Alcatel系統的切換條件如下：
如果當前服務小區(qū)的話務達到設定的門限值，并且切換候選小區(qū)的場強門限值達到
設定門限值，則雙頻手機將向優(yōu)先頻段切換。
雙頻網絡中另一個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
用微蜂窩結構，因此對手機的移動速度較為敏感。GSM1800系統應具有速度測量能力，當
手機在連接狀態(tài)下的速度達到一定門限后，強制其切換進入GSM900小區(qū)，從而減少切換
次數，提高通信質量。
切換鄰區(qū)表包含在系統消息5中，而系統消息5ter包含了非目前服務頻段的鄰區(qū)表，
手機通過SACCH獲得小區(qū)切換的鄰區(qū)表。
3.6小區(qū)分層結構（HSC）
HCS的目的就是使手機接收的信號強度達到系統規(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)作為服務小區(qū)，而不管另一頻段的信號是否更強。HCS算法設置了LEVEL、
LEVTHR、LEVHYST三個參數。LEVEL參數用來區(qū)分層次， GSM1800為1，GSM900為2；LEVTHR
是一個重要的參數，當GSM1800信號高于LEVTHR＋LEVHYST時，無論GSM900信號多高，也
不發(fā)生切換；當GSM1800信號低于LEVTHR－LEVHYST時，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結束語
GSM雙頻網絡的無線接口參數的種類和數量繁多，調整方法也多種多樣。掌握這些參
數的含義和調整范圍是開展雙頻無線網絡優(yōu)化工作的基礎，對邊界漫游問題的處理和話
務均衡等工作都將起到積極作用。隨著GSM1800和雙頻網絡的進一步發(fā)展和應用，雙頻無
線網絡參數必須根據實際情況進行適應性調整，本文僅介紹了基于規(guī)范的雙頻無線網絡
的部分參數設置，希望能對開展雙頻網絡優(yōu)化工作提供有益的幫助，不妥之處希望得到
各位同行的批評與指正。