山区丘陵信号差？移动网络规划优化帮你省钱又稳网
致 谢 46
摘 要：当前移动通信网络发展的特点是：发展迅猛，竞争激烈。通信数据传输速率越来越快，功能越来越多，业务更加丰富多彩。移动通信的高速发展和竞争对移动通信网的规划和设计提出了新的更高挑战。其外在表现在两个方面：用户数量的竞争和ARPU值的提高。各大移动运营商竞争的实质在于提高移动网络品质和扩大服务品牌的影响号召力。
随着网络运营商的激烈竞争，网络发展的规模性和经济性要求越来越高，尤其在经济次发达的山区丘陵地区来说，进行科学的网络规划和设计就显得格外重要，只有不断提高网络的质量，才能增加移动用户的满意和对服务品牌的认知度，进而吸引和发展更多的用户。这里对运用移动通信网络规划智能化、网络设计图形化过程中的一些关键问题作了研究和深入讨论，并在本地区移动通讯网络的建设和优化中进行了研究和实践。
关键字：网络规划；传播模型；网络优化；通信系统
The Planning and Optimization of Mobile Communication Network
Abstract: The current development of the mobile communication network is characterized by the rapid development of competition. The correspondence data transmission speed become faster and faster, more and more functions, more colorful business. The programming an optimization for mobile communication network has encountered challenge brought by the rapid development. Outside the performance in two aspects: the number of users of the competition and increase the ARPU value. Major mobile operator in the real competition is to raise the quality of mobile networks and expand the impact of service brand appeal.
Network operators with the fierce competition, the size of network development and economy have become increasingly demanding, particularly in the economic sub-developed areas of the mountain hills of the science of network planning and optimization has become more important, only rising the quality of the network in order to increase the mobile user satisfaction and service brand awareness, and attract more users and development. In this paper, the author expatiates on the present status and the facing key problems of the mobile communication network intelligent planning, and researches the theory of the expert system relatively in details.
Keywords: Network Program; Spread Model; Network Planning; Communication System
第1章 绪 论
1.1 研究背景
1.1.1移动通信市场现状的分析
我国移动通信业保持持续快速增长的势头，移动电话用户数量已经超过固定电话用户数量，移动通信发展进入了3G阶段。但应当看到，在移动通信业快速发展的进程中，运营企业量收不平衡的现象日渐突出，移动电话的城乡差距日渐扩大，移动通信市场结构性矛盾日益显著。当前，如何进一步加快业务创新，实现全面、持续和协调发展，成为摆在移动运营企业面前的重要课题。
如今移动通信市场整体发展状况是：移动用户数量持续高速增长，规模保持世界第一，并历史性地超越了固话用户总数。近几年，我国移动电话业务增长迅速，移动电话用户以月均新增约522万户的速度持续高速增长，全年累计新增6269万用户，比上年增长30.0％，用户规模保持世界第一。
从全球看，截止到2001年，移动电话用户数量超过固定电话用户的国家就已经超过了97个。许多国家的移动电话用户数之所以能迅速超过固话用户数，主要是由于固定电话的消费群体是面向家庭用户和企业用户的，其潜在用户数要低于国家人口数，而移动通信技术是一种面向个人的通信方式，其潜在用户数理论上是国家人口数，移动通信的目标市场要大于固定通信的目标市场。因此，从总体来看，移动电话普及率超过固定电话普及率和移动话音占据话音业务主导地位只是时间问题。
移动超固定是我国电信业发展中的一个新的里程碑，它对我国电信业发展的格局、对今后政府的监管政策、对移动和固定运营企业的发展都将产生重要影响。
移动通信业务收入成为电信业增收的主导力量，占到整个行业的46.86％。移动通信是当前电信业的发展热点，2003年全国移动通信业务收入比重与上年同期相比上升了1.39个百分点，达到46.86％；从收入增长率来看，2003年移动通信收入比上年增长
17.3％，高于电信运营行业平均13.9％的年增长率，是电信业增收的主导力量。
随着经济发展、终端多样化及资费水平的下调，移动通信需求旺盛。近几年移动电话逐渐成为社会一大消费热点，随着经济发展、终端多样化及资费水平的下调，移动用户数快速增长，移动通话量也迅速增长，并且其年增长率明显高于固定电话，移动对固定的替代效应日趋明显。在本地通话量方面，移动通话量比重上升很快，2003年已经占到1/3的比例。在长途通话量方面，2003年移动长途电话所占比重基本保持稳定，传统固定长途电话所占比重下降很快。
当前移动通信市场结构特点是移动语音仍是主体业务，移动数据业务增长迅速。移动通信业务包括移动语音业务和移动数据业务，语音业务方面除了提供基本话音业务外，还提供语音信箱、移动秘书、主叫号码显示、呼叫转移、呼叫等待、呼叫限制、语音短信等多种增值业务；移动数据业务以短消息业务为主，此外还有WAP业务、MMS和位置服务等。目前移动通信收入仍以语音业务为主，移动数据业务收入所占比重不足5％，但增长速度十分迅猛。2003年，国内短信业务继续保持快速增长的态势，全年短信发送量达到2200亿条，成为移动通信领域一大业务增长点。在短信的基础上，中国移动不断强化“移动梦网”的品牌优势，加快了彩信、WAP、百宝箱、手机钱包等多项数据业务的市场拓展步伐。目前，移动梦网已经发展全网和本地网SP800多家，提供各种梦网数据业务7万多种，移动梦网用户群、收入规模取得了显著增长。2004年，中国联通CDMA1X网络开通后，相继推出了以“联通无限”为总品牌的“彩e”、“互动世界”、“神奇宝典”、“掌中宽带”、“定位之星”等六项业务。到去年底，中国联通数据业务用户已达220万。从总体来看，国内移动数据业务发展呈明显的上升势头。
在移动电话普及率方面，东部与中西部地区差距明显。东、中、西部移动通信发展水平的差异非常明显。由于东部地区的经济发展水平、居民收入和消费水平明显高于中西部地区，因此移动通信业务发展也相对超前。目前，东部地区的移动电话普及水平接近世界中上收入国家平均水平，中西部地区则接近于世界中下收入国家平均水平。至2003年底，东部10省市的移动电话用户数占全国一半以上。
但是，从新增移动用户来看，近两年东部地区的移动电话新增用户逐步下降，中、西部地区的移动电话新增用户稳步上升。从相对增长速度来看，2003年东、中、西部移动电话用户增长率分别为25％、37.0％、37.0％，中、西部用户增长率明显高于东部。
1.1.2移动通信在整个通信行业的地位
移动通讯业务收入成为电信业增长的主导力量，占到整个行业46.86%。移动通讯是当前电信业的发展热点，2008年全国移动台业务收入比重比上年同期相比上升了1.39个百分点，达到46.86%；从收入增长来看，2003年移动通信收入同比上年增长17.3%，高于电信运营行业平均13.9%的年增长率，是电信业增收的主导力量。
随着经济的发张、终端多样化及资费水平的下调，移动通信需求旺盛。近几年移动电话逐渐成为社会一大消费热点，随着经济发展、终端多样化及资费水平的下调，移动用户数快速增长，移动通话量也迅速增长，并且其年增长率明显高于固定电话，移动对固定的替代效应日期明显，在本店通话量方面，移动通话量比重上升很快，2006年已经占到1/3的比重，在长途通话量方面，2006年移动长途通话所占比重基本保持稳定，传统固定长途电话所占比重下降很快。
1.1.3移动通信通信运营状况
至2006年底，经中国移动通讯集团公司资产规模就已超过4000亿元，网络规模和客户列全球第一。截至2006年底，网络已经覆盖全国绝大多数县(市)，主要交通干线实现连续覆盖，城市内重点地区基本实现室内覆盖。客户总数超过3亿户，与184个国家和地区的235个运营商公司开通了GSM国际漫游业务，与73个国家克地区的51个运营商开通了GPRS国际漫游。
现我国通信网和联通通信网以覆盖了全国大、中、小城市和平原地区，实现了全国31个省、市、自治区的自动漫游，基本实现了国内各大、中、小城市无线连接。已经成为世界上第一大移动通信网。未来2～3年内的中国联通，一方面将通过引入移动智能网和发展WCDMA系统等第三代移动通信技术，建立基于分组交换技术的IP骨干网，向网络的智能化、分组化和宽带化逐步演进；同时将大力发展移动数据业务和移动因特网业务。逐步实现网络与业务的分离。
但随着移动通信的迅猛发展，移动用户对网络的服务质量的要求越来越高，这对网络规划和优化工作提出了新的挑战。
1.2 现阶段移动通信网络规划面临的问题
移动通信网络规划工作的目标是在保证容量需求的前提下达到以下几点：
1. 在整个规划区内提供良好的覆盖和可靠的服务质量；
2. 无线系统容量满足话务需求；
3. 对可用频带资源的有效利用；
4. 投入产出经济合理；
为了尽可能地达到上面4个目标，需要在网络建设中充分重视网络的规划工作。网络规划设计难点一般体现在以下几个方面：
(1) 传播环境复杂，信号起伏大，各种建筑物造成的多途径传播差异大，理论预测覆盖区比较难。
(2) 干扰现象严重，除了认为噪声外，各种同领域干扰、互调干扰以及其它无线电干扰等，都要在工程设计中加以考虑并采取必要措施降到容许的指标内。
(3) 频率资源受限，而且随着用户的大量增长更趋紧张。
(4) 在实际工程中，因外界因素的影响，为频率复用而设计的蜂窝结构和基站布局无法完全按照规划方案实现。
(5) 特殊场合的网络规划设计。
随着竞争的日益激烈，科学经济的组网方式越来越显得重要，过度的盲目投资，智慧带来竞争的劣势，具体来说就是，移动通信网络规划是通过对网络监测，收集系统运营过程中的各种动态的参数和统计数据，经综合分析，对网络进行系统评估，运用规划软件，三维电子地图，进行模拟覆盖，从而得到科学合理的规划方案，进而修改和调整网络的配置，直到网络运行效率最优为止。移动网的网络规划工作是旨提高网络容量、运行质量的一项复杂的，管理安性很强的系统工作，起总包含交换、传输、无线通信等各种技术，同时也是一项长期的，循序渐进的工作。
在移动通信网络运行中，通过合理规划既要老解决发展中的问题，还可根据网络的变化进行及时调整。由此可见，如何加强网络规划手段来提高网络设备的利用率，是巨额的投资得到最高的收益，正在成为广大运营商越来越关心的问题。
第2章 移动通信系统简介
2.1 移动通信系统的发展
GSM移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造商组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成的第二代数字移动通信系统。1982年，欧洲电信标准学会(ETSI) 技术委员会成立了“移动特小组/GroupSpecialMobile”简称“GSM”，来制定GSM的有关标准和建议书。该组织于1990年完成了工作于900MHZ频段的GSM系统、即GSM900的技术规范，1991年完成了工作于1800MHz频段的GSM系统、即DCS1800系统的技术规范。1991年，全球第一个GSM系统在欧洲投入运营。
我国的GSM系统工作在900MHz频段，于1995年投入商用，经过数年的建设，目前己成为国内数字移动通信的骨干网络。随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的GSM900网络频率变得日益紧张，为更好地满足用户增长的需求，我国近期引入DCS1800，并采用以GSM900网络为依托，DCS1800网络为补充的组网方式，构成GSM900/DCS1800双频网，以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机，就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切换，自动选择最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉，而且手机选择了最佳信道，接通率得到了提高。
2.2 GSM网络结构及其功能
在现阶段，GSM包括两个并行的系统:GSM900和DCS1800，这两个系统功能相同，主要是频率不同。在GSM建议中，未对硬件作出规定，只对功能和接口制定了详细规定，这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有12个系统。
GSM系统包括交换网路子系统(NSS)，无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分。其中，NSS与BSS之的接口为A，接口，BSS与MS之间的接口为Um接口。NSS系统包括移动业务交换中心(MSC )、操作维护中心(OMC )、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR)。BSS系统包括基站控制器(BSC)和基站收发信台〔BTS)，MS部分包括移动终端(MS)和客户识别卡(SIM)各系统功能简述如下：
(1) 移动台(MS)：即便携台(手机)或车载台，也可以配有终端设备(TE)或终端适配器(TA)。移动台是物理设备，它还必须包含用户识别模块(SIM ),SIM卡和硬件设备一起组成移动台。没有SIM，MS是不能接入GSM网络的(紧急业务除外)。
(2) 基站收发台(BTS)：包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种上小区结构(如全向、扇形、星状和链状)所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。
(3) 基站控制器(BSC):是BTS和MSC 之间的连接点，也为BTS和OMC之交换信息提供接1U。一个BSC通常控制几个BTS，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内MS的越区切换进行控制等。
(4) 移动交换中心(MSC) :是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理:
① 信道的管理和分配；
② 呼叫的处理和控制；
③ 过区切换和漫游的控制；
④ 用户位置信息的登记与管理；
⑤ 用户号码和移动设备号码的登记和管理；
⑥ 服务类型的控制；
⑦ 对用户实施鉴权；
⑧ 为系统中连接别的MSC及为其它公用通信网络，如公用交换电信网(PSTN ),综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)提供链路接日，保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务。
(5) 归属位置寄存器(IILR)：是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR(相当于该用户的原籍)中登记。登记的内容分为两类:一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，即使用户漫游到HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。
(6) 问位置寄存(VLR):是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务，也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN)，并通知其HLR修改该用户的位置信息，准备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的VLR 删除此移动用户的位置信息。
(7) 鉴权中心(AUC):的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。
(8) 设备标志寄存器(EIR)，是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动设备的鉴别和监视，并拒绝非移动台入网。
(9) 操作和维护中心(OMC)的任务是对全网进行监控和操作，例如系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资料的收集、分析与显示等。
2.3 GSM系统的接口标准
在实际的通信网络中，由于网络规模的不同，营运环境的不同和设备生产厂家的不同，以上各个部分可以有不同的配置方法，比如把MSC和VLR合并在一起，或者把HLR, EIR和AUC合并在一起。不过，为了各个厂家所生产的设备可以通用，上述各组成部分的连接都必须严格地符合规定的接口标准GSM系统遵循CCITT建议的公用陆地移动通信网(PLMN )接口标准，采用号信令支持PLMN接口进行所需的数据传输，包括:
(1) 移动台与基站之间的接口(Um)；
(2) 基站与移动交换中心之间的接口(A)；
(3) BTS与BSC之间的接G (ABis)( BTS与BSC不配置在一起时，使用此接 口)；
(4) 移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B)；
(5) 移动交换中心与归属位置寄存器之间的接口(C)；
(6) 原地位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D)；
(7) 移动交换中心之间的接日(E)；
(8) 移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F)；
(9) 访问位置寄存器之间的接口(G)；
2.4 GSM的区域、号码、地址与识别
从地理位置范围来看，GSM系统分为GSM服务区，公用陆地移动网(PLMN)业务区、移动交换控制区(MSC区)、位置区(LA),基站区和小区。
(1) GSM服务区:山联网的GSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。
(2) PLMN业务区:由GSM系统构成的公用陆地移动网(GSM/PLMN)处于国际或国内汇接交换机的级别上，该区域为PLMN业务区，它可以与公用交换电信(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDNN)互连，在该区域内，有共同的编号方法及路由规纵一个PLMN业务区包括多个MSc业务区，甚至可扩展全国。
(3) MSC业务区:在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。由一个移动交换中心控制区域称为MSC 业务区。一个MSC 区可以由一个或多个位置区组成。
(4) 位置区:每一个MSC业务区分成若干位置区(LA)，位置区由若于荃站区组成，它与一个或若干个基站控制器(BSC)有关。在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统中，位置区域以位置区识别码(LAI)来区分MSC业务区的不同位置区。
(5) 基站区 :一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。
(6) 小区 : 也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站，每个基站包含若千套收，发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，一般为儿公里。基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励；也可位于正六边形顶点(相隔设置)，采用120度或60度定向天线，称为顶点激励。若小区内业务量激增时，小区可以缩小(一分为四)，新的小区俗称“小小区”，在蜂窝网中称为小区分裂。 GSM网络是十分复杂的，它包括交换系统，基站子系统和移动台.移动用户可以与市话网用户、综合业务数字网用户和其它移动用户进行接续呼叫，因此必须具有多种识别号码，如国际移动用户识别码(IMSI)、 临时用户识别码(TMSD)、国际移动设备识别码(IMED、移动台PSTN/ISDN号码(MSISDN) ,移动台漫游号码(MSRN)、位置区识别码(LAI)、 小区全球识别码(CGD,基站识别码(BSIC)等。
2.5 GSM系统的信道划分类
蜂窝通信系统要传输不同类型的信息，包括业务信息和各种控制信息，因而要在物理信道上安排相应的逻辑信道。这些逻辑信道有的用于呼叫接续阶段，有的用于通信进
行当中，也有的用于系统运行的全部时间内。
1. 业务信道(TCH)传输话音和数据：话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道(TCH/FS )和半速率话音业务信道(TCH/HS )。同样，数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道(如TCH/F9.6,TCH/F4.8, TCH/F2.4 )和半速率数据业务信道(如TCH/H4.8, TCH/H2.4)(这里的数字9.6, 4.8和2.4表示数据速率，单位为kb/s)。
2. 控制信道(CCH)传输各种信令信息:控制信道分为三类：
(1) 广播信息(BC14)是一种”一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有移动台广播公用信息。传输的内容是移动台入网和呼叫建立所需要的各种信息。其中又分为:
① 频率校正信道(FCCH) ：传输供移动台校正其工作频率的信息；