2012年岗位技能培训课件--无线网络基础知识

无线网络础知识

无线网络基础知识

做国内最佳、创国际一流的通信咨询设计企业

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概述
GSM基础理论
TD-SCDMA基础理论
WLAN基础理论
? 中国移动通信集团设计院有限公司
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该课件主要内容为无线通信技术中的GSM、TD以及WLAN 系统基础理论该课件架构均从各系统的网络架构基本网元系统基础理论，该课件架构均从各系统的网络架构、基本网元入手，结合各自的关键技术，阐述在安徽江西的实际应用。参考材料：《GSM原理及其网络优化》，韩斌杰主编；

《GSM原理及其网络优化》，张威主编；

《中国移动GSM网络新技术白皮书（2012）正文及附件》《中国移动网络新技术白皮书（）正文及附件》

《TD-SCDMA第三代移动通信系统标准》，李世鹤著；

第3页?中国移动通信集团设计院有限公司《无线局域网（WLAN)设计与实践》，段水福主编；

中移动集团关于WLAN建设的若干指导意见；

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概述
GSM基础理论?GSM系统概述 ?GSM关键技术 ?双频网发展 ?GPRS和EGPRS系统概述
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TD-SCDMA基础理论
WLAN基础理论
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GSM 系统概述---网络结构

BTS:基站收发信机

BSC:系统网元

基站控制器MSC ：移动交换机VLR:拜访位置寄存器HLR:A:MSC--BSC Abis:BSC--BTS U BTS MS 系统接口归属位置寄存器AUC:鉴权中心

OMC:操作维护中心

MS:移动台

Um:BTS--MS 第5页?中国移动通信集团设计院有限公司PSTN:公共交换传输网

GSM 系统概述---

多址方式

GSM900无线频谱分配GSM1800无线频谱分配GSM 系统采用频分多址＋时分多址的方式

第6页?中国移动通信集团设计院有限公司每个载频被定义为一个TDMA 帧

GSM系统概述---逻辑信道

大量的信息传递于BTS与MS之间，根据传递信道的种类，我们定义不同的逻辑信道。逻辑信道在传输过程中要被放在某个物理信道上。逻辑信道可分为两类，业务信道和控制信道。

9业务信道（TCH）：用于传送编码后的话音或用户数据

）用于传送编码后的话音或用户数据

9控制信道（CCH）:用于传送信令或同步数据，控制信道分三种：广播、公共及专用控制信道。

每个基站都包含3个扇区，每个扇区包含n个载波，每个载波包含8个时序TS0-TS7，其中

TS0作为广播控制时序（BCCH）, TS1-TS7作为业务时序TCH，将含有BCCH的信道成为控制信道，其余的作为业务信道（话音信道）。

根据传输业务不同，业务信道可分为话音业务信道和数据业务信道。

载有编码话音的业务信道分为全速率语音业务信道（TCH/FS）和半速率语音业务信道

（TCH/HS）。

半速率的引入有效解决了突发话务量造成的网络阻塞，提高了无线呼叫成功率和切换

成功率，但同时会降低话音质量。

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GSM系统概述---蜂窝结构引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多 的移动电话用户服务。
频率复用
相同的频率通过空间的分隔，满足同频/邻频干扰 保护比的要求。 根据GSM体制的推荐，GSM无线网规划基本上采 用4*3的频率复用方式，即每4个基站为一群，每 个基站分成3个扇区，这12个小区组成一个簇， 共同使用全部可用的频率 共同使用全部可用的频率。
蜂窝系统在几何上 可以看出由六边形 组成，形同蜂窝
小区分裂将 个小区分成更小的小区，每个小区都有自己 将一个小区分成更小的小区，每个小区都有自己 的基站并相应的降低天线的高度和减小发射机功 率。小区分裂能提高信道的复用次数，从而提高 系统容量。 满 满足干扰保护比的情况下，现网可接受的最小站 扰保护 的情 接受的最 站 间距一般为300米。? 中国移动通信集团设计院有限公司 第 8 页

GSM系统概述----干扰分析

同频干扰：

当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰。

当不同小区使用相同频率时另小区对服务小区产生的干扰

邻频干扰：

在频率复用模式下，邻近小区对服务小区产生的干扰

有用信号的电平高于干扰信号电平一定的dB数，同频/邻频的干扰就可以忽略—干扰保护比。GSM规范中一般要求

9同频道干扰保护比：C/I>9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I>12dB

同频道干扰保护比工程中般加余量即要求

9邻频道干扰保护比：C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A>-6dB

同频/邻频干扰会导致覆盖区内的用户无法通话或通话质量差且掉话率极高。

同频/邻频的两个信号场强相差越小，同频/邻频干扰越严重。

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GSM系统概述——网络规划

GSM网络覆盖分析： 自由空间传播损耗

绕射、反射损耗

建筑物贯穿损耗

体

人体损耗

车内损耗

植被损耗

移动台和基站的距离逐渐增加时，受到路径损耗的影响，所收到的信号会越来越弱。

计算上下行链路损耗，结合传播模型公式，估算基站覆盖半径

在上行链路，从移动台到基站的限制因素是基站的接收机灵敏度。

在上行链路从移动台到基站的限制因素是基站的接收机灵敏度

对下行链路来说，从基站到移动台的主要限制因素是基站的发射功率。

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GSM系统概述——网络规划GSM网络容量分析：? 话务量的概念：
9 话务量指在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积，一般话务量 话务量指在 特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积， 般话务量 又称为小时呼，统计的时间范围是一小时。 9 话务量单位为erl（爱尔兰），如果1小时内信道全被占用，那么这个期间的话务 量就是1Erl 9 单机话务量即平均每用户占用线路的时长? 载频的概念：
9 载频是无线网基站的 载频是无线网基站的一个功能模块，主要负责调制和解调，将信号调制到预先配 个功能模块 主要负责调制和解调 将信号调制到预先配 置好的频点上 9 单载频可承载的同时通话用户数不超过8个 9 无线网基站配置的载频数越多，可承载的用户数越多，可承载的话务量越大。在 无线网基站配置的载频数越多 可承载的用户数越多 可承载的话务量越大 在 网络配置时，应根据对网络话务量的预测，进行无线网载频数的配置。 9 由于频点是有限的，为保证同频/邻频干扰比，单扇区的载频配置一般不大于8载频数 1 2 3? 中国移动通信集团设计院有限公司
话音信道数 6 13 21
理论话务量(erl) 2.28 74 7.4 14.04第 11 页

GSM 关键技术----分集接收

z 分集接收定义

分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法；

分集接收分散

集中

传输处理

使接收端能获得多个统计独立的、携带同

一信息的衰落信号。把接收到的多个统计独立信号进行合并以降低

衰落的影响。

第12页?中国移动通信集团设计院有限公司

GSM 关键技术----常用分集方式解析主要依据：快衰落的空间独立性，只要接收位置的间隔达到一定程度，则两处所接收的信号衰落是不相关的。采用两幅间隔定距离的天线进行接收空

应用方式：采用两幅间隔一定距离的天线进行接收。主要应用：基站优缺点分析：分集增益高，但需要两付天线。

间

分

集主要依据：两个不同极化的电磁波具有独立的衰落特性。极

应用方式：在接收端采用两个不同的极化方式的天线接收信号。主要应用：基站和移动台优缺点分析：仅需一根天线，结构紧凑，节省空间，极化分集接收效果低于空间分化

：仅需根天线，结构紧凑，节省空间，极化分集接收效果低于空间分

集接收天线，并且由于发射功率要分配到两副天线上，将会造成3dB的信号功率损失。

分

集第13页?中国移动通信集团设计院有限公司

GSM 关键技术----功率控制技术

如果所有移动台均采用同样的功率发射，接近BTS的MS要比在小区边缘的MS接收信号强，造成近端对远端的干扰。

定义：功率控制是指在一定范围内，用无线电方式改变移动台或基站传输功率。作用：采用功率控制的作用主要有

9降低手机（或BTS）的功耗，延长手机电池寿命

9降低对其他呼叫的干扰，提高系统容量。

实现方式：

9BSC通过评估BTS对MS的测量结果，通过无线信道上的指令来调整MS的发射功率。第14页?中国移动通信集团设计院有限公司9BSC也通过评估MS报告的下行传输功率，调整BTS的发射功率

GSM关键技术---链路平衡由于GSM是一个双向通信系统，要求上下行链路必须保持平衡。 上下行链路平衡意义：即上行链路总的增益（或损耗）和下行链路总的增益（或损耗）应保 上下行链路平衡意义 即上行链路总的增益（或损耗）和下行链路总的增益（或损耗）应保 持一致。
上、下行链路不平衡分析
下行链路增 益太高
覆盖区边缘拨打电话困难，覆盖区边缘容易形 成下行单通 覆盖区边缘掉话率上升 成下行单通；覆盖区边缘掉话率上升。
上行链路增 益太高
覆盖区边缘接通率低，覆盖区边缘容易形成上 行单通；覆盖区边缘掉话率上升。
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GSM 关键技术----链路平衡

S1

S2

BS MS

线L

无线传播路径Lp 9对于下行链路，基站（BS ）发射的有用信号（S1）,经无线传播路径（Lp ）到达移动台（MS ）后，其最小有用信号强度不得低于MS 的接收灵敏度。

行链路移动台发射的有信线传播路径达基9对于上行链路，移动台（MS ）发射的有用信号（S2）,经无线传播路径（Lp ）到达基站（BS ）后，其最小有用信号强度不能低于BS 的接收灵敏度。

由于上行和下行链路的无线传播路径相同传输频率相隔不远可认为其传输损耗相同由于上行和下行链路的无线传播路径相同，传输频率相隔不远，可认为其传输损耗Lp 相同；基站发射天线增益+移动台接收天线增益≈移动台发射天线增益+基站接收天线增益；因此，上下行信号链路就要求：

S1-Pmin （MS ）=S2-Pmin(BS)()

ETSI 协议规定：移动台（MS ）的发射功率为33dBm ，接收机静态参考灵敏度为-102dBm ，GSM 基站机顶处（BS ）的发射功率一般为40dBm ，接收机静态灵敏度为-110dBm ，代入上式得：

4010233110第16页?中国移动通信集团设计院有限公司下行（40-（-102）=142）≈上行（33-（-110）=143）

GSM关键技术---切换技术

切换是指在通话期间，移动台从一个小区进入另一个小区时，网络能进行实时控制，把移切换是指在通话期间移动台从个小区进入另个小区时网络能进行实时控制把移动台从原小区所用的信道搬到新小区的信道，并保证通话不中断。

GSM系统中采用移动台辅助切换（MAHO）的过区切换方法。

切换主要有以下三种情况：

9同一BSC控制去内不同小区之间的切换

9同MSC/VLR业务区，不同BSC间的切换

同一业务区不同

9不同MSC业务区之间的切换。

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双频网发展---引入策略

双频网的引入策略

业务量描述

业务量站间距业务承载策略网络扩容建设策略低业务量区域<500ERL >400米单频网承载900M 载频扩容、小区分裂、VIP 小区建设各区

域网

中业务量区域500~1000ERL >400米引入双频网承载新建1800M 基站、控制小区覆盖面积、室内分布建设、居民小区建设1000ERL 300400米进一步优化网络结构、控制小区覆盖面积、加大室内分布/分层建设街道站建设居民小区络建设策

略高业务量区域> 1000ERL 300~400进步优化网络结构、实现话务下沉分层建设、街道站建设、居民小区等微小区建设

用足频率资源当热点城区基站站距平均达到400单小区平均载频数

900M 频率资源。当热点城区基站站距平均达到300～400m 、单小区平均载频数达到7～8、承载能力接近总业务量的70%时，应考虑引入1800M ，采用双频网分担话务。

用好1800M 频率资源，重点提升话务吸收能力。1800M 网络建设时热点地区尽量实现连片覆盖，与900M 基站共址设计，特殊区域（如高校、城中村）也可根据业务需求独立建设1800M 基站。

双频网发展---组网策略

双频网组网策略

为保证双频网络的质量，优先选择共BSC方案

MSC MSC

独立MSC组网共MSC组网共MSC/BSC组网MSC MSC

BSC BSC 9001800BSC

BSC BSC

BTS BTS900

BTS 1800 BTS

900 BTS

1800

BTS

900/1800

BTS MSC独立BSC BSC

独立SC SC共SC

优点 扩容方便

独立组网方式的1800 MSC的系统容量

减小了局间切换次数。两个系统

采用相同位置区，避免了大量的

MSC间的切换及位置更新

避免不必要的系统

开销和手机频繁的切

换

大

缺点 两个系统的位置区不同，易造成终端

位置区频繁更新

增加BSC间切换

只能选择原有厂家

第19页在通话时容易发生MSC间的切换，网

络侧负荷加大，导致网络质量下降

GPRS引入原因

为什么要发展GPRS?

电路交换与分组交换的区别？

GSM系统采用的是电路交换方式，GPRS采用的是分组交换方式。

9电路交换(CS):按照需求建立连接，一旦连接就专用这些连接直至它们被释放。特点：面向连(CS)按照需求建立连接旦连接就专用这些连接直至它们被释放特点面向连接，独占线路，频率利用率低。

9分组交换（PS）：结合数据传输的特性，将用户传送的数据分成一定的长度，一个用户占用多个信道传输或多个用户占用同一个信道传输均可，提供了较高的接入速率，也提高了无线信道利用率

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GPRS概述

GPRS的全称是General Packet Radio Service，通用分组无线业务，是GSM向3G的过渡，即

2.5G.

现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。

GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度，现有基站子系统（BSS）可提供全面的GPRS覆盖,现网设备需软件升级，硬件增加PCU、SGSN、GGSN三种设备.

9现网PCU设备有的厂家内置于BSC内，比如西门子BSC、诺西FLEXI BSC；

9有的厂家则采用独立于BSC外的机柜，比如华为的PCU,卡特的MPS。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cuwl.html