现阶段GSM网络发展瓶颈问题分析

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【摘要】本文通过对现阶段gsm网络发展的几个瓶颈问题进行分析，为今后GSM网络发展提供参考。

【关键词】底噪；AMR；GSM

1、GSM网络发展现状

目前中国移动已建成GSM、TD-SCDMA、WLAN三张运营网络，随着用户的持续增长，网络规模持续扩大，资费的调整、智能终端的大量普及和用户行为的改变，数据业务的发展呈现爆炸性增长，而作为中移动承载数据业务的拳头产品TD-SCDMA网络由于网络发展相对滞后，特别是终端产品的严重滞后，未能有效分流数据业务。而作为定位承载话音业务的主体网络GSM网却依然要承载大比例的数据业务，但由于GSM制式固有的数据业务承载短板，需要消耗大量的无线资源，使得在部分热点区域出现瓶颈。

2、现阶段GSM网络发展的关键问题

2.1网络结构日益复杂，频率资源尤显紧张

当前，在无线网络覆盖非常完善的城市中，除部分建站困难、结构封闭的室内区域还存在覆盖盲点外，影响大部分区域网络质量的主要因素不是弱覆盖，而是网内干扰。

网内频率干扰可能来自于两个方面，一是频率设置得不好导致出现了本该避免的同邻频，二是网络结构已经相当复杂，在总体频率资源受限的情况下同邻频现象已经不可避免。

频率之间的干扰产生的原因主要包括如下两方面：

一是频率规划得不好，例如存在大量邻区同频和邻频。在这种情形中，频率资源相对充足，只要进行合理的频率优化，无线网络质量就有较大提升空间。

二是小区之间重叠覆盖较多、载波配置较高，导致频率规划难度大、优化空间小。

2.2数据业务增长迅猛，网络质量受到冲击

在资源有限的情况下，话音业务对公共信道的占比却在降低。特别是一些数据业务热点区域，由于数据业务流量的大幅上涨，不可避免会大量消耗公共信道。此外，由于寻呼消息是在整个LAC区内发送的，LAC下各小区公共信道中PCH配置数目决定了整个LAC区最大寻呼承载能力。在保证现有网络质量不下降的前提下，数据业务高速发展对公共信道资源的需求，必然导致LAC区的收缩，而LAC区的收缩会造成位置更新次数增多，影响接通率。

2.3网络噪声抬升，频率问题更显突出

通过某省会城市近5年的路测数据表明：同等语音质量要求下的电平值由于网络底噪上升明显而逐年提高，话音0等级由2007年的-79dBm上升到2011年的-62dBm，话音3等级由l00dBm上升到-83dBm。

2.3.1大量使用无线直放站。无线直放站会同时放大有用信号和噪声(热噪声和直放站自身产生的噪声)，而噪声经过链路损耗之后到达基站，叠加在基站自身的噪声上，抬高了基站底噪。

2.3.2话务量大。在同样场景下话务量高比话务量低的情况下，上行底噪将平均高出5～10dB，如果没有功率控制功能，高话务更容易产生系统干扰，从而抬升底噪。

2.3.3基站密度程度。通过现网测试，GSM900在站点密集区的上行底噪高于站点稀疏区的底噪，主要原因是在密集区，网络结构复杂，干扰较多，底噪抬升幅度高。

2.3.4网络结构复杂。覆盖小区越多，网络结构复杂，无线环境嘈杂，越容易受到干扰，底噪抬升幅度越大。

2.3.5天馈线的安装工艺。天馈系统施工工艺差，以及室外的恶劣环境影响会使得无源器件受到污染、腐蚀、氧化等，也会促使产生无源交调信号。

网络噪声抬升体现出整个无线环境的恶化，降低噪声从频率规划、直放站应用、话务双网均衡、天馈工艺多方面因素考虑。

2.4新技术应用

GSM作为世界上最成熟的无线接入制式历经十多年发展，至今仍焕发勃勃生机，在整个成熟产业链的共同推动下，各种新技术的吸收和融合迅速而稳健。随着各种新技术在GSM网络中的应用，GSM系统的生命周期得到了有效延续。

2.4.1多CCCH。2010年以来，中国移动GSM网络业务发展保持了较快的增速，话务量和数据流量的增长，引起了网络资源的紧张，尤其是数据业务对资源的占用日益突出，部分热点区域出现明显的空中接口寻呼容量不足的问题，大量的寻呼排队拥塞、超时和二次寻呼等造成交换机负荷升高和寻呼成功率的大幅下降，导致GSM网络质量出现不同程度的下降。通过引入多CCCH，扩大CCCH信道容量实现单位时间内寻呼消息的最大传送，可解决由于业务量上升而导致的寻呼超时，LAC区过多而引起的寻呼容量上的瓶颈以及数据业务过多导致的话音无法接入等问题。

2.4.2联合寻呼。联合寻呼是在网络同时提供话音业务和分组业务情况下出现的，联合寻呼是指网络可以把CS业务的寻呼通过PS业务的信道发送给用户。联合寻呼功能支持将CS寻呼消息在手机正在传输数据的PDTCH信道上发送给手机，使正在进行PS业务的用户也能收到CS寻呼消息。

2.4.3AMR。随着用户量的逐渐增加，GSM网络的频率资源越来越紧张，特别是密集城区，仅靠增加频率或者是站点的方式不仅投资高，还给系统引入较多的干扰，降低了通话质量。基于这些原因，考虑引入AMR自适应多速率编码模式用于增加系统容量和提高话音质量，基于AMR技术，在载干比C/I较好时，编码模式工作于较低速率的编码，使得传统的信道容量得到提升，在C/I较差的情况下，则工作于较高速率的编码，提供比EFR更好的话音质量。

目前AMR分为AMR-NB和AMR-WB，AMR-WB应用于窄带GSM(全速信道16kbit/s，GMSK)的优势在于其可采用从6．6kbit/s，8．85kbit／s和12.65kbit/s三种编码，当网络繁忙时C/I恶化，编码器可以自动调整编码模式，从而增强QoS。在这种应用中，AMR-WB抗扰度优于AMR-NB。

3GPP的测试结果显示，载波干扰比率C/I较低时，AMR-WB仍可提供远高于EFR的话音质量，载波干扰比率C/I较高时，AMR-WB 12.65kbit/s的编码同其它宽带话音编码标准(如G722，48kbit/s)质量相当，但明显节省资源，从而更适用于窄带GSM系统。

AMR-WB应用于EDGE、3G可充分体现其优势。足够的传输带宽保证AMR-WB可采用从6.6～23.85kbit／s共9种编码，话音质量超越固定电话。

引入AMR技术以后，原有GSM的信道模式、切换、功率控制等多个方面都有了变化，但并不影响非AMR用户正常接人系统，试验表明自适应多速率编码可以有效的提高系统容量，缓解高话务区域的拥塞情况，不仅节省了频率资源，还可以节省设备投资，引入AMR编码方式以后，话音质量得到较大的提高，有助于提高用户满意度。

3、结束语

GSM网络建设在激烈的市场竞争环境中日趋完善，良好的无线网络和优质的服务是运营商立于不败之地的保障。GSM网络应针对目前网络存在的问题，充分借鉴其他制式网络的相关技术，融合引入以充分挖掘GSM网络的潜力，降低网络干扰，以最大程度地保护现有投资，实现业务价值。