GSM900/GSM1800雙頻無線網絡參數及其調整

［摘要］本文在介紹GSM900/1800無線傳播特性和組網原則的基礎上，闡述了對無線網絡性能影響較大的雙頻無線網絡參數的含義和調整原理。
［關鍵詞］雙頻網絡；無線參數；優化調整
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網絡的發展需求，因此GSM1800系統的廣泛應用已成為GSM網絡發展的
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
根據規范，GSM1800手機發射功率一般為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、無線規劃和運行維護上有著較好
的優越性，但1800MHz電波傳播特點決定了覆蓋相同面積的區域，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展GSM 1800。以GSM1800解決高話務區的容量問題，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網絡覆蓋區域構成的雙層網絡
結構。為了充分發揮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；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選頻段上。
（4）小區變擁塞后，呼叫應切換到優選頻段上。
3雙頻無線網絡參數
手機有兩種工作狀態，即Idle（空閑）狀態和Active、（連接）狀態。在手機與網
絡建立連接前處于Idle狀態，而建立連接后則處于Active狀態。Idle狀態下的手機會進
行“小區選擇和重選”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，從而能夠減少通話過程的小區切換次數； Active狀態下的手機可能進行“小區切換”
動作。因而與雙頻網絡有關的無線網絡參數主要有：小區選擇、重選參數和小區切換參數。
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內容。在單頻段的GSM系統
中，手機向網絡報告鄰區測量結果時，只需報告一個頻段內信號最強的6個鄰區的內容。
在雙頻網絡中，由于要求手機優先進入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小區的切換優先級較高，
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的測
量結果，在剩余位置上報告當前所用頻段的鄰區，若還有剩余位置，則報告其余鄰區的
情況，而不管鄰區處于那個頻段。
多頻段指示（MBCR）包含于信息單元“鄰小區描述”中，在每個小區廣播的系統消
息2ter和5ter中發送。
3.2小區選擇
小區選擇是指手機開機后選擇合適小區登記的過程。根據GSM規范，小區選擇過程
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：手允許最大發射功率；
P：手機實際最大發射功率。
3.3小區級別定義
采用參數小區禁止限制（CBQ）來定義小區的級別，該參數包含于信息單元“小區選
擇參數”中，在每個小區廣播的系統消息中周期發送給手機。 Phase1手機不理解CBQ信
息，手機直接登記在C1最大的小區（并且絕大多數 Phase1手機采用C1算法進行小區重選）；
Phase2手機先選擇級別高（CBQ＝0）中C1最大的小區，當發現不了級別高的小區時，在
級別低的小區中選擇C1最大的小區登記。但對于Phase2的GSM900手機來說，每次小區選
擇，在得到沒有更高優先級的小區存在的消息前，都必須掃描所有的BCCH信道進行判斷，
并且在小區重選過程中，會有其他方法來控制手機在空閑狀態下小區的選擇。
在網絡建設初期，GSM1800作為優先選擇網絡，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小區存在，手機將選擇GSM1800小區登記入網。
3.4小區重選
手機人網后不斷監測周圍小區，至少有5分鐘從其BA（BCCH Allocation）列表中讀
取 6個最強的鄰區的BCCH，至少30秒鐘讀取這6個鄰區的BSIC碼，周期尋找是否有更合適
的小區登記，這就有小區重選的過程。小區重選根據C2和C1參數來判斷，若手機計算某
鄰區（與當前小區位于同一位置區）的C2值超過手機當前停留小區的C2值，且維持5秒鐘
以上，則手機將啟動小區重選而進入該小區。若手機測量到一個與當前小區不在同一個
位置區的小區，其計算得到的C2值超過當前小區C2值與小區重選滯后參數的和，且維持
5秒鐘以上，則手機將啟動小區重選而進入該小區。
空閑模式時，系統消息2包含了切換鄰區表信息，系統消息2、2bis和2ter則通過
BCCH廣播，參數CRO、To和PT在每個小區廣播的系統消息中傳送，服務于手機的小區重選。
3.5小區切換
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表生成等步驟。小區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；后者目的在于優化網絡，使通話能被
另一小區更好地保持，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系統采用了優先
頻段切換；而Ericsson系統則以HCS（小區分層結構）作為雙頻話務控制的主要手段。
Alcatel系統的切換條件如下：
如果當前服務小區的話務達到設定的門限值，并且切換候選小區的場強門限值達到
設定門限值，則雙頻手機將向優先頻段切換。
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
手機在連接狀態下的速度達到一定門限后，強制其切換進入GSM900小區，從而減少切換
次數，提高通信質量。
切換鄰區表包含在系統消息5中，而系統消息5ter包含了非目前服務頻段的鄰區表，
手機通過SACCH獲得小區切換的鄰區表。
3.6小區分層結構（HSC）
HCS的目的就是使手機接收的信號強度達到系統規定的優先頻段小區的門限值，將優
先頻段的小區作為服務小區，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。