第二节 GSM移动通信系统简介
一、 GSM系统的基本特点
GSM移动通信系统是完全依照ETSI制定的GSM规范研制而成，任何GSM数字蜂窝移动通信系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统是一种典型的开放式结构，它具有以下主要特点：
1.GSM系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准话接口方案，保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连。同时，GSM系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使GSM系统可以与各种公用通信网实现互连互通；
2.GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务，补充业务以及与ISDN相关的各种业务；
二、GSM系统的组成
GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个
系统功能相同，主要是频率不同，GSM900工作在900MHZ，DCS1800工作在1800MHZ。 我国最早使用的是GSM900，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，我国近期引入了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。为适应这个趋势，进一步抢占市场份额，诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。 （一）GSM系统的网络结构
GSM的历史可以追溯到1982年，当时，北欧四国向CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书，要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规 范，以建立全欧统一的蜂窝系统。同年，成立了移动通信特别小组（GSM-Group Special Mobile)。在1982年～1985年期间，讨论焦点
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是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网 标准问题，直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准。1986年，在巴黎对不同公司、不同 方案的系统（8个）进行了比较，包括现场试验。1987年5月选定窄带TDMA方案。与此同时，18个国家签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。1988年颁布了GSM标准， 也称泛欧数字蜂窝通信标准。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。
1.GSM系统的主要组成
NMCDPPSPCSSEMC OSSOMCMSBTSHLR/AUCBTSBSC BSSMSC/VLREIR NSSPSTNISDNPDN 图1.1 GSM系统组成
GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。 基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系 统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问 位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。
（二）GSM系统信道分类
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）。
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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（BCH）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：
a、频率校正信道（FCCH）：传输供移动台校正其工作频率的信息； b、同步信道（SCH）：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息； c、广播控制信道（BCCH）：传输通用信息，用于移动台测量信号强度和识别小区 标志等。
2）公共控制信道（CCCH）是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼 叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。其中又分为： a、寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息；
b、随机接入信道（RACH）：移动台申请入网时，向基站发送入网请求信息； c、准许接入信道（AGCH）：基站在呼叫接续开始时，向移动台发送分配专用控制 信道的信令。
3）专用控制信道（DCCH）是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接 续阶段和在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。其中又分为：
a、独立专用控制信道（SDCCH）：传输移动台和基站连接和信道分配的信令； b、慢速辅助控制信道（SACCH）：在移动台和基站之间，周期地传输一些特定的信 息，如功率调整、帧调整和测量数据等信息；SACCH是安排在业务信道和有关的控制信 道中，以复接方式传输信息。安排在业务信道时，以SACCH/T表示，安排在控制信道时， 以SACCH/C表示，SACCH/常与SDCCH联合使用。 c、快速辅助控制信道（FACCH）：传送与SDCCH相同的信息。使用时要中断业务信 息（4帧），把FACCH插入，不过，只有在没有分配SDCCH的情况下，才使用这种控制信 道。这种控制信道的传输速率较快，每次占用4帧时间，约18.5ms。
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由此可见，GSM通信系统为了传输所需的各种信令，设置了多种专门的控制信道。 这样做，除因为数字传输为设置多各逻辑信道提供了可能外，主要是为了增强系统的控 制功能（比如后面将要提到的，为提高过境切换的速度而采用移动台辅助切换技术）， 也为了保证话音通信质量，在模拟蜂窝系统中，要在通话进行过程中，进行控制信息的 传输，必须中断话音信息的传输（100ms)，这就是所谓的“中断一猝发”的控制方式。 信道中断100ms，会使话音产生可以听得到的喀喇声。如果这种中断过于频繁，势必明 显地降低话音质量，因此，模拟蜂窝系统必须限制在通话过程中传输控制信息的容量。 与此不同，GSM蜂窝系统采用专用控制信道传输控制信息，除去FACCH外，不在通信过 程中中断话音信息，因而能保证话音的传输质量。其中FACCH虽然也采取“中断一猝发” 控制方式，但是只在特定场合下才使用，而且占用的时间短（18.5ms），其影响明显 减小。GSM蜂窝系统还采用信息处理技术，来估计并补偿这种因为插入FACCH而被删除 的话音。
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第二章 GSM无线网络的虚拟分层
无线网络的虚拟分层是近来在各种专业性文章中讨论得比较多的话题，
还并未在我们目前的网络优化工作中应用，但它给我们今后的优化工作带来了新的思路。
一、GSM无线网络的结构分层
无线网络结构分层是指在现有单层无线网络的基础上建立第二层无线网络，对服务区提供二次覆盖。原网络采用低天线位置，吸收地面及低层空间活务；上层网络选择高天线位置，吸收高层空间话务和快速传输话务，同时充当底层网络的安全备份。当底层网络某基站话务饱和时可向上层网络相关基站分流活务，从而减少基站阻塞的可能性。当底层网络的基站障碍时，上层网络的基站将自动接替相关底层障碍基站提供服务，不会造成话务丢失。通过提供立体空间面覆盖解决了高层建筑手机用户通信问题。分层网的上层由于天线位置较高，电波可以以较大的角度向下传播，受障碍物阻挡的机会减小，从而改善了市区阴影地区的覆盖状况。通过调整上下两层网络之间的接入关系，分层网络可以达到均衡网络话务的目的。同时，分层网建设还为基站密度饱和无法建设新基站的市区提供了一种扩容手段。
常规的无线网络结构分层是物理上的分层，不占用原网络的基站，而是选择适当地点，重新投资基站设备另建新站，形成物理上独立的分层。这种分层方法建设时间长，投资大，短时间内难以实现，而且对网络规模不是特别大，话务不是特别繁忙的城市不能普遍适用。因此，大多数城市至今仍未对其GSM网络无线结构进行分层。以下介绍的是一种有别于常规物理分层的虚拟分层方法。 二、 GSM无线网络的虚拟分层
虚拟分层的具体做法是引入虚拟网络概念，在原网络基础上不增加任何设备，而是从现有无线网络中选择若干天线位置较高的基站，赋予这些站新的频率，加大其发射功率，适当调整天线俯仰角，增大覆盖范围，同时修改相关小区的切换参数和接人参数，使物理上归属底层网络的某些基站，不仅要覆盖原服务区，还要扩大服务范围，为相邻的其它基站提供二次覆盖，从而虚拟为上层网络的一个基站，承担起上层网络的任务。这些虚拟为上层网络的基站在物理上利用的是
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