蜂窝网络规划与优化基础 1、 移动通信网概述
1.1 信息理论
1.1.1 OSI参考模型
1） 第一层：物理层（运输）
物理层可以是铜线、光缆、无线发射机甚至一个卫星连接。这一层负责数据的实际传输。
2） 第二层：数据链路层（装车）
这一层的功能是把数据打包。这一层把数据合并到分组或帧中，并且发送到物理层进行传输。
3） 第三层：网络层（打标签）
这一层负责给出一个数据分组被传送到目的地的过程中所有的相关路径的信息，这一层给出了数据分组的路由信息。
4) 第四层：传输层
这一层是网络中物理元素和逻辑元素的分解，并且为高层提供一个通信服务。第四层通过执行端到端的数据控制，检查信息的一致性。这一层能够检错（但不能纠错），并且能够降低速率进行数据重传。因此，第四层提供流量控制和检错，并把几条传输连接复用在一条网络连接上。
5）第五层：会话层
这一层的功能是使两个应用之间同步。 6）第六层：表示层
数据传送只是手段而不是目的,最终是要实现对数据的使用.。对于用户数据来说,可以从两个侧面来分析,一个是数据含义被称为语义，另一个是数据的表示形式,称做语法。像文字、图形、声音、文种、压缩、加密等都属于语法范畴。表示层设计了3类15种功能单位,其中上下文管理功能单位就是沟通用户间的数据编码规则，以便双方有一致的数据形式,能够互相认识。
7）第七层：应用层
1.2第二代移动网（GSM） 1.2.1基站子系统（BSS） 1.基站收发系统（BTS）
基站的主要功能包括所需格式的信号的传送、信号的编码和解码、利用均衡算法抵消多径传输效应、数据流的加密和质量、接收信号功率的测量。以及基本设备本身的操作维护 2.基站控制器（BSC） BSC是用于控制无线子系统，尤其是基站。基站控制器的主要功能包括无线资源管理和切换。 1.2.2网络子系统（NSS） 网络子系统充当GSM和公众网络（PSTN/ISDN）的一个接口，NSS的主要组成部分为MSC、HLR、VLR和EIR。
1.移动交换中心（MSC）交换机
它负责移动用户和其他移动用户或固网用户之间互联的交换功能。 2.EIR（设备识别寄存器） 1.2.3网络管理系统
NMS需要执行四个任务：网络监控、网络改善、网络测量以及故障管理。
1.2.4GSM的接口和信令 1.接口
（1）空中接口 ？
（2）A bis接口
是BTS和BSC间的接口。它是一个PCM接口，也就是说通过2Mbit/s的PCM（脉冲编码调制）链路来定义。它的传输速率是2.048Mbit/s，共32个信道，每个信道64Kbit/s。而空中接口的传输信道是13Kbit/s，而A bis接口是64Kbit/s，因此需要复用和代码转换完成从A bis接口上的64Kbis/s到空中接口的13Kbis/s的转换。
2.信令
（1）LAPD m （2）SS7
7号公共信道信令 （3）X.25
1.3第三代移动网 第三代移动网络主要是针对多媒体通信而设计的，因而提高了图像和视频的质量。3G网络主要由两部分组成：无线接入网（RAN）和核心网（CN）。 1.3.1无线接入网（RAN） 1.基站（BS）
3G的基站也被称为B节点（Node B），BS的主要功能包括信道编码、交织、速率匹配、扩频等等。 2.无线网络控制器（RNC）
RNC担当基站和核心网之间的接口，负责无线资源的控制。另外，与GSM系统不同的是，RNC和基站一起能够处理所有的无线资源功能而无需核心网的介入。 1.3.2核心网（CN）
3G的核心网包括两个域：电路交换（CS）域和分组交换（PS）域。CS部分处理实时的业务，PS部分处理其他的业务。
1. WCDMA移动交换中心（WMSC）和VLR（拜访位置寄存器） 2. 网关移动交换中心（GMSC） 3. 归属位置寄存器（HLR）
4. 服务GPRS支持节点（SGSN） 5. 网关GPRS支持节点（GGSN） 1.3.3 3G网络中的网络管理系统
与2G系统相比，除了能够管理语音和电路交换数据外，3G中的网管系统也将能够管理分组交换数据.
1.3.4 3G网络中的接口和信令 1.接口 2.信令
在第三代WCDMA网络中，信令存在于三个平面：传输平面、控制平面和控制平面。
2.无线网络规划与优化 2.1无线网络规划与优化的基础 2.1.1 无线网络规划的范围
无线网络是移动通信网络的一部分，它包括了基站（BTS）、移动台（MS）及二者
之间的接口。 2.1.2 小区形状 小区的正六边型形状是人为设定形状；圆形在覆盖区中存在重叠区域，这种形状本身并不适合；在现实中，一个实际的无线网络将会存在一些非几何形状的小区，由于种种原因，这些小区的信号强度不能满足要求。 2.1.3 无线网络的组成成分 1.移动台（MS） 移动台由两部分组成：手机和用户识别模块（SIM）。 SIM卡主要是与一个存储卡共同工作的一块微处理器。SIM卡的最重要功能包括：鉴权、无线传输安全和存储用户信息数据。 2.基站（BTS） 基站是无线网络中最重要的成分。因为一方面基站通过空中接口提供了与移动台的物理连接；另一方面，它通过Abis接口与BSC连接。 2.1.4 GSM的信道配置 空中接口处有两种信道：物理信道和逻辑信道。物理信道就是指BTS中所有的时隙（TS）。在物理信道中，又存在两类信道：半速率信道和全速率信道。逻辑信道指物理信道承载的具体信息类型。逻辑信道也可以分为两类：业务信道和控制信道。业务信道用于承载用户数据，而控制信道承载信令和控制信息。 2.2 无线网络规划进程 无线网络规划的主要目的是在覆盖、容量和质量方面为无线网络提供一个有成本效益的解决方案。 网络需要容量、质量等——预规划覆盖和容量规划——站址调查站址选择——C/I分析频率规划——参数规划——无线网络规划 2.2.1 无线小区和电波传播 小区的覆盖范围取决于无线信号所覆盖的区域，而信号传播距离取决于该地区的无线传播特征。由于地区与地区之间的无线电波传播各不相同，因此在进行覆盖与容量预测之前，应对电波传播进行仔细研究。 2.2.2 电波传播效果与参数 1.自由空间损耗 由天线发射的任何信号在自由空间传播过程中都会衰减。空间中任意一点的接收功率与信号传播距离成反比例。 当信号功率被平均发射时，我们可以设想形成了一个功率球面： 该功率球面的面积为：
A?4?R2
离天线的距离为R的任意一点的功率密度S可以表达为：
S?PG/A
式中，P是天线的发射功率，G是天线增益。因此，离天线的距离为R的接受功率Pr为：
Pr?PGtGr(?/4?R2)
对数转化将功率转换为分贝（dB），
Pr（dB）=P+Gt?Gr+10log(?/4?)-10logd
最后两个因子即所谓的自由空间损耗。 2.无线电波传播的一些概念 （1）反射与多径 接收天线接收到的信号都是发射天线发射的信号经过反射的多个分量的叠加。 （2）绕射和阴影效应 （3）建筑物和车辆的穿透 当电波撞击到建筑物的表面时，它可能被绕射和吸收。 （4）无线电波的水面传播 水面是无线电波良好的反射面，因此会存在对其他小区天线覆盖形状造成干扰
的可能。 （5）信号传播的植被效应 （6）信号衰落 多径衰落和频率选择性衰落。 （7）干扰 2.2.3 初始布局 初始布局即规模预算，其目的除了可以知道满足今后几年的容量需求外，还
要鉴别需要的设备和网络类型（所用技术）的要求，以满足覆盖和质量的要求。初始布局越精确，网络试运营的效率越高。 （1）覆盖的地理面积； （2）每一地区的话务量估算； （3）每一地区的功率和阻塞率准则的最小需求； （4）路径损耗； （5）频率使用和复用的频段。 2.3 无线网络预规划 通过最小的花费获得最大的覆盖。 例1：某一区域满足要求的基站数目的计算。
设计某一网络，使其覆盖1000km的面积。采用3扇区基站，每一扇区（小
22区）覆盖半径为3.0Km。因此每基站的覆盖面积=kR，此处k=1.95，则每基站的覆盖面积=1.95×3×3=17.55Km，则需要基站数=1000/17.55=57（个）。
2.4 无线网络详细规划 2.4.1 链路（功率）预算 详细的无线网络规划可以分成以下三个部分部分：1）链路预算的计算；2）覆盖、容量设计和频率利用率；3）参数规划。
1. 链路预算的重要成分 （1） MS接受灵敏度 （2） BTS接受灵敏度 （3） 衰落余量
（4） 连接件和馈线损耗 （5） MS和BTS天线增益
链路预算是移动通信无线网络覆盖分析最重要的手段之一，不仅应用于网络规划设计阶段，也应用于网络的优化和运营维护阶段。
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