GSM無線網絡容量的研究

聶健，楊利容

（衡陽師范學院南岳學院物電系電子信息工程，湖南 衡陽 421008）

1 GSM系統的組成和關鍵技術

1.1 組成

GSM系統即2G，第2帶蜂窩移動通信技術。蜂窩移動通信系統主要組成部分有交換網絡子系統（NSS）、無線基站子系統（BSS）、移動臺（MS）和操作子系統（OSS）三種①。

交換網絡子系統：必須具有的特性和功能有“電話交換能和客戶數據與移動性管理、安全性管理所需的數據庫等功能”②，它是GSM系統的一個核心網組件。

無線基站子系統：基站子系統又稱為基站設備，主要構成部分有收發信臺、控制器、碼變換和速率配換器、無線操作維護中心。由收發信臺負責收發功能、控制器完成控制功能、碼變換和速率配換器負責數據編碼、無線操作維護中心負責用戶的操作和維護功能。

移動臺：移動臺（mobile station）移動用戶的終端設備，可大致分為車載型、便攜型和手持型三種。其中手持型俗稱“手機”。它由用戶控制，與基站之間相互聯系建立雙向的無線電話電路以進行通話③。

1.2 關鍵技術

（1）頻率復用：頻率復用是擴展通信擴容的一種技術、也稱為重復使用率，頻率再用，在GSM網絡系統中使同一頻率能夠覆蓋到不同的區域，這些區域需要相隔一定的距離（同頻復用距離）并將干擾控制在一定范圍以內。衛星一般采用的技術為極化復用和地區隔離相結合的方式④。

（2）跳頻：跳頻技術是擴頻通信技術的一種，它具有有效避開干擾，發揮通訊效益的作用。

跳頻的主要功能是：

①提高GSM系統抗干擾和抗衰弱的功能；

②提高通話質量和增強緊密復用的組網能力；

（3）功率控制：功率控制是指在維持通話質量且不對其他用戶造成通話干擾的前提下，減少和降低手機或者發射基站的發射功率。

2 提升GSM無線網絡容量的方法

2.1 擴容與小區分裂

擴容，為增加小區的承載能力的一種方法。⑤而小區分裂是將小區中的基站由全向覆蓋轉為定向覆蓋，使每個小區分配的頻道數增多，從而達到提升容量的目的。

2.2 BSC擴容

BSC擴容是通過新建多個BSC，減少BSC的覆蓋率，分擔其他BSC的負荷，從而達到提升容量的目的

2.3 半速率

GSM有3種語音編解碼算法，以信道類型來定義，分別為：全速率（Full Rate，簡稱FR），半速率（Half Rate，簡稱HR）和增強型全速率（Enhanced Full Speed Encoding，簡稱EFR），所謂全速率即一個通訊通道承載一個通話的工作方式，半速率則是一條通道承載兩個通話的工作方式，在犧牲一定的通話質量的前提下，理論上可以將無線網絡容量的利用率提升一倍。

3 結論

GSM系統商業運營于1991年芬蘭的Radiolinjia，到2004年全球使用GSM的人約為15%-20%，占到全球移動電話市場的70%。到2010年，中國使用GSM系統的使用率局世界前列。由于無線網負荷偏高以及數據傳輸速率的問題，通訊發展的重心已經逐漸的向4G以及未來的5G網絡轉移、2015年全球諸多運營商商議于2017年關閉GSM系統，但是目前為止，中國移動和中國聯通公司任未決定于2025年之前關閉GSM系統。

GSM系統作為第二代蜂窩移動通訊技術，意義是巨大的、加強了全球通訊的緊密連接。但是任然具有很大的局限性，易被干擾，話音掉落、失真，建設資源要求過高。因此向更快捷，方便，信號更加穩定，通話質量更高的4G網絡發展是必不可免的。同時還能加快數據傳輸，音頻圖像的清晰度，4G網絡系統相比于GSM網絡系統有著不可比擬的優越性。4G網絡系統以及正在研發的5G網絡是中國通訊的下一個里程碑。

注釋：

① 韓斌杰.GSM原理及其網絡優化［M］.北京：機械工業出版社，2002，30-34.

② 尹偉松，史樂，史寧寧.中國移動通信建設基站淺談，2012，7-1.

③ 郭俊強，李成.移動通信系統的分類.移動通信教材.北京大學出版社，2008年1月版

④ 蔡智超.中國移動集團設計院有限公司.硅谷.人民教育出版社2010年-12-01

⑤ “如何提高GSM的容量”中國通信網2000年2月版