沈忱

（中國移動通信集團(tuán)有限公司，北京 100032）

1 GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段中國移動已建成全球覆蓋面最廣、運行穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較高的GSM網(wǎng)絡(luò)；但隨著用戶的持續(xù)增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，在部分熱點區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸，而近些年來，資費的調(diào)整和用戶行為的改變，使得GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸性增長，GSM網(wǎng)絡(luò)是以話音業(yè)務(wù)為主體，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐上存在短板，在數(shù)據(jù)速率上無法與3G相比，無法支撐大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的需求，同時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大規(guī)模使用，已經(jīng)影響到了現(xiàn)有話音業(yè)務(wù)，出現(xiàn)尋呼阻塞、質(zhì)量下降等情況。

2 現(xiàn)階段GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵問題

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，頻率資源尤顯緊張

隨著移動市場規(guī)模不斷變大，為滿足客戶的需求，移動對網(wǎng)絡(luò)的投入持續(xù)增加，在原有的頻率資源不變，城市建筑愈趨復(fù)雜的情況下，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度也越來越高。當(dāng)前，在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋非常完善的城市中，除部分建站困難、結(jié)構(gòu)封閉的室內(nèi)區(qū)域還存在覆蓋盲點外，影響其它大部分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的主要因素不是弱覆蓋，而是網(wǎng)內(nèi)干擾。無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)干擾本質(zhì)是頻率之間的干擾（包括同頻和鄰頻）。

網(wǎng)內(nèi)頻率干擾可能來自于兩個方面，一是頻率設(shè)置得不好導(dǎo)致出現(xiàn)了本該避免的同鄰頻，二是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜，在總體頻率資源受限的情況下同鄰頻現(xiàn)象已經(jīng)不可避免。

頻率之間的干擾產(chǎn)生的原因主要包括如下兩方面。

一是頻率規(guī)劃得不好，例如存在大量鄰區(qū)同頻和鄰頻。在這種情形中，頻率資源相對充足，只要進(jìn)行合理的頻率優(yōu)化，無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量就有較大提升空間。

二是小區(qū)之間重疊覆蓋較多、載波配置較高，導(dǎo)致頻率規(guī)劃難度大、優(yōu)化空間小。在這種情形中，必須進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整，才能從根本上提升無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括基站布局、天線高度、方向、下傾、功率、載波配置等因素。

2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長較快，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量受到?jīng)_擊

近年來，中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)的話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長異常迅猛，現(xiàn)網(wǎng)的頻率和容量資源問題日益凸顯，話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相互爭搶資源的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量增長有其區(qū)域性、局部性的特點，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長不是全網(wǎng)普遍高速增長，而是在部分?jǐn)?shù)據(jù)熱點區(qū)域有快速增長，帶動全網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量的提高。

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量和等效話務(wù)量在不斷上漲，其對公共信道的占比也呈上漲的趨勢。在資源有限的情況下，話音業(yè)務(wù)對公共信道的占比卻在降低。特別是一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點區(qū)域，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的大幅上漲，不可避免會大量消耗公共信道。此外，由于尋呼消息是在整個LAC區(qū)內(nèi)發(fā)送的，LAC下各小區(qū)公共信道中PCH配置數(shù)目決定了整個LAC區(qū)最大尋呼承載能力。在保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不下降的前提下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展對公共信道資源的需求，必然導(dǎo)致LAC區(qū)的收縮，而LAC區(qū)的收縮會造成位置更新次數(shù)增多，影響接通率。

GSM網(wǎng)絡(luò)無法支撐如此龐大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長，不可避免的帶來了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知下降的問題，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用資源大，收益較話音差，靠持續(xù)的、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容來滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長，會造成投資的沉淀，因此在適當(dāng)擴(kuò)容的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流才是降低影響的關(guān)鍵因素。

2.3 網(wǎng)絡(luò)噪聲抬升，頻率問題更顯突出

隨著各運營商移動網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)底噪在逐步提升，通常情況下，底噪越高，一些弱的信號會淹沒在底噪下，使基站接收靈敏度下降，信噪比變小，造成通話質(zhì)量差，造成手機(jī)難接入，小區(qū)切入成功率低等問題，嚴(yán)重則容易掉話。

通過路測采集到的數(shù)據(jù)表明：在現(xiàn)網(wǎng)中同等質(zhì)量要求的電平越來越高，網(wǎng)絡(luò)底噪上升明顯，C/I逐漸下降，話音0等級由-79dBm上升到-62dBm，話音3等級由-100dBm上升到-83dBm（如圖1所示）。

圖1 2005～2009年GSM900電平-質(zhì)量趨勢

干擾是影響底噪高低的關(guān)鍵因素之一，影響底噪的主要因素如下。

2.3.1 大量使用無線直放站

使用無線直放站主要作用是在覆蓋區(qū)域內(nèi)放大信號，直放站會把上行的帶寬內(nèi)的所有信號放大，包括有用信號和噪聲（熱噪聲和直放站自身產(chǎn)生的噪聲），這部分噪聲經(jīng)過鏈路損耗之后到達(dá)基站，疊加在基站自身的噪聲上，抬高了基站底噪。

2.3.2 話務(wù)量大

在同樣場景下話務(wù)量高比話務(wù)量低的情況下，上行底噪平均高于5～10dB，如果沒有功率控制功能，高話務(wù)更容易產(chǎn)生系統(tǒng)干擾，從而抬升底噪。

2.3.3 基站密度程度

通過現(xiàn)網(wǎng)測試，GSM900在站點密集區(qū)的上行底噪高于站點稀疏區(qū)的底噪，主要原因是在密集區(qū)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾較多，底噪抬升幅度高。

2.3.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

覆蓋小區(qū)越多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無線環(huán)境嘈雜，越容易受到干擾，底噪抬升幅度越大。

2.3.5 天饋線的安裝工藝

如果天饋系統(tǒng)的跳線轉(zhuǎn)接頭，存在工藝差，轉(zhuǎn)接頭松動的現(xiàn)象，就可以導(dǎo)致天饋系統(tǒng)上的無源器件在大功率下產(chǎn)生無源交調(diào)。同時由于基站天饋線在室外放置，室外的惡劣環(huán)境會使得無源器件受到污染、腐蝕、氧化等，也會促使長生無源交調(diào)信號。

網(wǎng)絡(luò)噪聲抬升體現(xiàn)出整個無線環(huán)境的惡化，降低噪聲從頻率規(guī)劃、直放站應(yīng)用、話務(wù)雙網(wǎng)均衡、天饋工藝等多方面因素考慮。

2.4 新技術(shù)應(yīng)用

GSM作為世界上最成熟的無線接入制式歷經(jīng)10多年發(fā)展，至今仍煥發(fā)勃勃生機(jī)，在整個成熟產(chǎn)業(yè)鏈的共同推動下，各種新技術(shù)的吸收和融合迅速而穩(wěn)健。隨著各種新技術(shù)在GSM網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，GSM系統(tǒng)的生命周期得到了有效延續(xù)。

2.4.1 多CCCH

2010年以來，中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展保持了較快的增速，話務(wù)量和數(shù)據(jù)流量的增長，引起了網(wǎng)絡(luò)資源的緊張，尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對資源的占用日益突出，部分熱點區(qū)域出現(xiàn)明顯的空中接口尋呼容量不足的問題，大量的尋呼排隊擁塞、超時和二次尋呼等造成交換機(jī)負(fù)荷升高和尋呼成功率的大幅下降，導(dǎo)致GSM網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的下降。通過使用多CCCH，擴(kuò)大CCCH信道容量實現(xiàn)單位時間內(nèi)尋呼消息的最大傳送，解決由于業(yè)務(wù)量上升而導(dǎo)致的尋呼超時，LAC區(qū)過多而引起的尋呼容量上的瓶頸以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)過多導(dǎo)致的話音無法接入等問題。

2.4.2 聯(lián)合尋呼

聯(lián)合尋呼是在網(wǎng)絡(luò)同時提供話音業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)情況下出現(xiàn)的，聯(lián)合尋呼是指網(wǎng)絡(luò)可以把CS業(yè)務(wù)的尋呼通過PS業(yè)務(wù)的信道發(fā)送給用戶。GSM系統(tǒng)中，手機(jī)進(jìn)行PS業(yè)務(wù)時在PDTCH信道上傳輸數(shù)據(jù)，不會監(jiān)聽CCCH尋呼信道，此時CS尋呼將會失敗。

聯(lián)合尋呼功能支持將CS尋呼消息在手機(jī)正在傳輸數(shù)據(jù)的PDTCH信道上發(fā)送給手機(jī)，使正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)的用戶也能收到CS尋呼消息。傳統(tǒng)的聯(lián)合尋呼需要GS接口（SGSN和MSC之間的接口，一般局都不采用此結(jié)構(gòu)）支持。不過現(xiàn)在很多廠家設(shè)備已支持在BSC開通CS聯(lián)合尋呼功能就可以實現(xiàn)聯(lián)合尋呼。

2.4.3 AMR

隨著用戶量的逐漸增加，GSM網(wǎng)絡(luò)的頻率資源越來越緊張，特別是一些城區(qū)人口密集區(qū)域，僅靠增加頻率或者是站點的方式不僅投資比較多，還往往給系統(tǒng)引入較多的干擾，使通話質(zhì)量降低，基于這些原因，GSM系統(tǒng)考慮引入AMR自適應(yīng)多速率編碼模式用于增加系統(tǒng)容量和提高話音質(zhì)量，在載干比C/I較好的情況下，編碼模式工作于AMR-HR，提高更高的無線容量，C/I較差的情況下，則工作于AMR-FR，提供比EFR更好的話音質(zhì)量。

目前AMR分為AMR-NB和AMR-WB，AMRWB應(yīng)用于窄帶GSM(全速信道16kbit/s，GMSK)的優(yōu)勢在于其可采用從6.6kbit/s，8.85kbit/s和12.65kbit/s三種編碼，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)繁忙時C/I惡化，編碼器可以自動調(diào)整編碼模式，從而增強(qiáng)QoS。在這種應(yīng)用中，AMR-WB抗擾度優(yōu)于AMR-NB。

3GPP的測試結(jié)果顯示，載波干擾比率C/I較低時，AMR-WB仍可提供遠(yuǎn)高于EFR的話音質(zhì)量，載波干擾比率C/I較高時，AMR-WB 12.65kbit/s的編碼同其它寬帶話音編碼標(biāo)準(zhǔn)(如G722，48kbit/s)質(zhì)量相當(dāng)，但明顯節(jié)省資源，從而更適用于窄帶GSM系統(tǒng)。

AMR-WB應(yīng)用于EDGE、3G可充分體現(xiàn)其優(yōu)勢。足夠的傳輸帶寬保證AMR-WB可采用從6.6～23.85kbit/s共9種編碼，話音質(zhì)量超越固定電話。

圖2 話音質(zhì)量與載干比的關(guān)系

引入AMR技術(shù)以后，對原有GSM的信道模式、切換、功率控制等多個方面都有了變化，但并不影響非AMR用戶正常接入系統(tǒng)，試驗表明自適應(yīng)多速率編碼可以有效的提高系統(tǒng)容量，緩解高話務(wù)區(qū)域的擁塞情況，不僅節(jié)省了頻率資源，還可以節(jié)省設(shè)備投資，引入AMR編碼方式以后，話音質(zhì)量得到較大的提高，有助于提高用戶滿意度，這些優(yōu)點都有助于提高GSM網(wǎng)絡(luò)的競爭力（如圖2所示）。

3 結(jié)束語

GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在激烈的市場競爭環(huán)境中日趨完善，良好的無線網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)是運營商立于不敗之地的保障。挖掘現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)容量潛力，降低網(wǎng)絡(luò)干擾，提高網(wǎng)絡(luò)利用率是目前GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要目標(biāo)，以最大程度地保護(hù)現(xiàn)有投資，實現(xiàn)業(yè)務(wù)價值。