GSM高话务解决方案探讨

【摘要】针对目前出现的高话务难题，给出了GSM常用的高话务技术手段，并给出了城中村、高校园区等各种场景下的高话务解决方案。

【关键词】GSM 高话务；半速率；分布系统；载波池

1、引言

GSM无线蜂窝网已经进入了非常成熟的阶段，网络的容量以及覆盖优化已成为重点关注的问题。从GSM现网的话务分布观察，本地网内约30%的区域承担了70%的话务，因此，要持久长效地做好网络优化工作，就必须重点做好高话务地区的优化工作。

城中村是城市发展过程中被城市建筑所包围的自然村落，主要为城市外来人员的暂住地和聚居地。城中村多以砖混结构，建筑物相当密集，区域内楼层高度和结构相似，楼宇间距小，极易产生较多的阴影区，造成无线信号急剧衰减，且由于人口众多，话务量较集中且较高。

高校园区是近几年城市建设中高校集中的一个区域，主要为大学生聚居地。高校园区主要以钢筋混泥土结构，建筑物分教学区和生活区。所谓的大学城，实际是大学就是城市，城市就是大学。

商业区是各类商业、金融、办公、娱乐、宾馆等机构高度集聚之地，在物质景观上即表现为各类建筑物的高度密集。而由于中心商业区用地稀缺、地价昂贵，迫使各类房产商纷纷增加建筑楼层数，向空间要地，使得中心商业区建筑向高层发展。

高层建筑的普通意思是指具有较多层且高度较高的建筑。

中国《民用建筑设计通则》（JG37—87）将住宅建筑依层数划分为：1～3层为低层；4～6层为多层；7～9堂为中高层；10层及以上为高层建筑。

3、高话务区域的技术手段

对于网络扩容，通常我们可以采用以下几种方法：小区分裂，增加新的频段以及提高频率复用度来增加每个小区配置等方法。很显然在网络建设的初期通常采用小区分裂，通过不断增加新的基站（宏蜂窝和微蜂窝基站）来达到扩容的目的，但是随着站距的不断接近，我们发现网络的干扰也在不断的增加，因此当宏蜂窝基站的站距达到一定程度之后就很难在网络中增加新的基站。随着网络对容量的需求越来越大，高话务问题在网络中越来越突出，同时技术的进步也带来更多的话务解决手段。

常用的技术手段有：

3.1更紧密的频率复用技术

一般的GSM无线网络规划中都采用4X3频率复用方式，主要为了满足载干比（C/I）的要求。但GSM系统本身有许多抗干扰技术，如跳频、功率控制、基于话音激活的不连续传输（DTX）技术、天线分集等。将这些技术有效的利用以提高载干比（C/I），在更紧密的频率复用技术中，同心圆技术用于吸收靠近基站的话务效果较好，适用于基站位置处于话务高发区附近的情况，由于实际情况往往不是这样，所以同心圆技术的应用范围十分有限。1X3复用和MRP复用模式都是较理想的紧密频率复用技术，对适用范围基本没有限制。一般来说，频谱宽度较小时，使用1X3复用的频谱利用率要比MRP复用方式的频谱利用率高；而当频谱宽度较大时，则2种复用方式的频谱利用率相当。

3.2半速率

半速率（HalfRate，简称HR）是GSM网的业务承载方式之一，相对于全速率（FullRate，简称FR）业务承载方式而言，降低了码率、提高了频谱利用率。它是通过改变语言编码采样速率来达到改变系统容量的目的。正常的全速率编码采用16KHz声码器，半速率编码采用8KHz声码器，如此一来同一组话音采用8KHz编码时的数据长度是采用16KHz编码时的一半，从而减少整个系统对这组话音传送所需的带宽等资源，这一点对无线接口的影响尤其大。

3.3街道站

新建街道站：对于明显有高话务的市中心繁华区域、或周围基站属于高配置的，新建街道站来吸收话务，降低周围基站的配置，以改善网络质量。街道站的总体建站原则是覆盖范围尽可能小同时又能吸收尽可能多的话务。一般街道站高度较低，部署于话务热点区域和部分小区内部。

3.4小区分布系统

小区分布系统和室内分布系统类似，通过分布式天线，把信源的信号合理分布在需要覆盖的地方。

3.5射频拉远

所谓射频拉远技术，本来源于英文的Remote Radio Head（RRH），RRH的概念就是把射频单元从传统的BS中独立出来，根据需要放置在任意地方。

RRH技术的特点是可以将基站分成无线基带控制（RadioServer）和射频拉远两部分。该无线设备部分可以单独进行远程设定，进而在灵活构建网络的同时降低运营商的资本支出（CAPEX）和运营成本（OPEX）。

通过使用RRH技术，可以灵活、有效地根据不同环境，构建星型、树型、链型、环型等构造的各种网络。例如，该技术可以用于扩展购物中心、机场、车站、等人流密集区域的容量，以及改善企业总部、办公楼或地下停车场等信号难以到达区域的覆盖质量。

3.6载波池

随着移动通信网络与业务的不断发展，话务量持续快速增长，对无线网络的载波资源、频率资源的需求也越来越大；移动通信网络的蜂窝网结构决定了全网的容量来源于各小区的资源的总和；由于小区的资源是一个比较小的量级（信道从几个到几十个），因此小区的容量不能承受大幅度的话务量的变化；现代生活人们的移动性很大，通信的突发性强，一些小区很容易发生资源拥塞的问题。而且不同时段话务不平衡问题凸现，例如：

写字楼区域的话务量白天高，晚上低 ；

住宅区则是白天低，晚上高；

餐饮场所、娱乐场所每天都有固定的话务高峰，其它时间很低；

写字楼的话务量周一到周五较高，商场、旅游景点周末话务量较高。

等等这些情况都是以小时、天或周为周期的函数，它们之间都存在着一个可定期切换的关系，载波池技术可以实现无线网络资源动态配置，能够很好地解决以上问题；依托远程光纤实现载波资源的动态调配，最大程度的提高了无线网络资源的利用率。由于能很容易得与周边环境相结合，充分保证了系统的可实施性

3.7上层站

高层建筑的通信问题，一直是移动通信发展的难点。在传统的组网方式中，城市地区基站天线高度一般在30m左右，而高层建筑往往在60m以上，高层可接收到周围乃至较远地区的诸多小区信号，由此引起的频率干扰相当严重，可能导致乒乓效应甚至无法通话，同时在一些超高层地区也会出现无覆盖的情况。

建设专门的高层覆盖基站―“上层站”不失为一种解决手段。上层站与普通基站最大的区别在于站址与覆盖目标区域的相对位置。上层站天馈一般位于20～30米之间，覆盖目标区域则位于45米以上区域，采用天线俯仰角朝上或者横置天线的安装方式，减少与周围基站在地面的覆盖重叠，压缩天线的水平半功率角，最大限度减少对目标区域以外的干扰。

4、高话务区域的解决方案

4.1城中村高话务

城中村覆盖可以采用如下方式：

1）射频拉远

对于周边无法选择新站地址进行基站搬迁的，可以采用新的基站类型，如爱立信RBS2111，将射频单元从传统的BS中独立出来绕过阻挡物或者通过光纤直放站进行覆盖的形式解决。

2）室外光电分布系统

将密集的城中村视作一个大的室内场所，通过分布系统来完善覆盖，分布系统信号源可以分为宏蜂窝基站、蜂窝基站、射频拉远、无线直放站、光纤直放站等。

3）增加多载波功率放大器（MCPA）、基站双放系统

放大器内的MCPA模块可同时放大所有载频信号，并能以“智能合并”方式叠加多个MCPA模块来提升放大功率，最大支持8个载波。能够经济、有效的解决城中村深度覆盖不足的问题，同时还可以兼顾容量需求。

4.2高校园区高话务

高校园区的高话务吸收可以采用如下方式：

1）半速率应用：开启半速率，提高信道利用率。

2）新建宏基站：建议建设共址的900/1800基站，共用天馈系统。

3）运用载波池技术

由于校园网的话务忙时往往在晚上22：00、23：00左右，有别于其他小区忙时，如果附近有大型的写字楼、物流市场，可以用载波池技术进行错峰吸收话务。

4.3商业区域高话务

商业区域的高话务吸收可以采用如下方式：

1）新建宏基站：建议建设共址的900/1800基站，共用天馈系统，适用于建站条件允许（有理想建站位置）的情况。

2）宏基站+小区分布系统：对于高话务的住宅、写字楼通过用信号源为宏基站的分布系统来吸收话务量，分担宏基站的话务量。

3）上层站：用定向天线以较高的上仰角覆盖高层建筑的较高层次，但要注意旁瓣，例如可以使用天线横装的方法，来对高层建筑的高层进行覆盖（15层以上）。

4）载波池的应用：可以和话务忙时不同的地区进行错峰话务吸收。

4.4高层住宅、写字楼群区域高话务

高层住宅、写字楼群区域的高话务吸收可以采用如下方式：

1）宏基站+室内分布系统：对于高话务的商场、写字楼、商业广场，通过用信号源为宏基站的室内分布来吸收话务量，分担宏基站的话务量。

2）新建街道站：对于高话务的步行街，商业街等等，采用新建街道站的方式形成低层的微蜂窝来吸收话务量，分担宏基站的话务量。

3）载波池的应用：可以和话务忙时不同的地区进行错峰话务吸收。

4）室内分布频率复用

对于大型的室内商场、市场，可以用分区域覆盖的频点复用方法吸收更多的话务量，用两组或三组频点进行分区域复用，用更高的频率复用度来增加话务容量。但是在复用的时候注意不要用相同的BCCH。

5）应急通信车：对于节日商业促销，解决话务冲击。

4.5公共场所高话务

公共场所的高话务吸收可以采用如下方式：

1）宏基站+室内分布系统

对于高话务的机场、车站、公共场所，通过用信号源为宏基站的室内分布来吸收话务量，分担宏基站的话务量。

2）基站酒店

“基站酒店” 的概念，就是所有基站包括各类制式的基站全部集中在一个机房之中，各种制式的信号通过射频合路后通过LI接口变为光信号，在通过光纤传输到各个需要覆盖的地方，远端同样有一个RRU（或者多个不同制式的RRU），从而节省了常规解决方案所需要的大量机房。

3）室内分布频率复用

对于大型的室内候机厅、候车室，可以用分区域覆盖的频点复用方法吸收更多的话务量，用两组或三组频点进行分区域复用，用更高的频率复用度来增加话务容量。但是在复用的时候注意不要用相同的BCCH。

4.6大型场馆高话务

大型场馆的高话务吸收可以采用如下方式：

1）射频拉远

由于大型场馆通常情况下天线和机房位置相距较远，如果用普通馈线直接到天线的话，往往损耗较大、可以采用将射频单元从传统的BS中独立出来和天线放在一起进行吸收话务，或者通过光纤直放站进行覆盖的形式解决。

2）应急通信车：应急车用来解决突发话务量，相对使用时间较短。

3）基站酒店

结论

随着数字移动通信网络的飞速发展，移动用户的急剧增加，那么网络中单位面积的话务量也在不断地增加。在某些大城市的市中心等繁华地段，在忙时甚至出现严重的话务拥塞情况，面对日益增长的话务需求，传统的通过扩载波、新建站点已经不能满足需求，本文通过引入紧密频率复用技术、载波池、上层站等技术手段，可以解决各种场景下的高话务和覆盖需求，对于实际网络建设有着参考作用。

参考文献

[1] 石令俊. 浅谈“载波池”在移动通信网络优化中的作用[J]. 中国科技信息，2005，（12）

[2] 苏隽翎. GSM网络解决突发高话务拥塞技术——半速率语音通信技术[J] .科技信息（科学教研），2008，（17）

[3] 朱香兰. GSM无线话务拥塞的原因及解决方法[J] . 科学与财富，2012，（2）

作者简介：王天杰（出生1978年）、男、汉族，籍贯（浙江省象山县）、现供职浙江省通信产业服务有限公司职务市场部综合业务室主任、中级工程师、硕士研究生、研究方向（移动通信）。

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