GSM900/DCS1800双频网组网方案的探讨

胡国安， 翁兴旺

0 引言

双频网是指GSM900与DCS1800共同构成的TDMA数字移动网。GSM900与DCS1800具有许多相同点，如具有相同的网络结构、相同的语音编码与调制技术、相同的信令规程、相同的频率规划工具等[1]，因此，组建双频网具备可能性。但GSM900与DCS1800也具有许多不同点，如具有不同的频谱范围、不同的无线传播规律、不同的覆盖范围、不同的输出功率等，因此，考虑的角度不同便有不同的组网方案。

1 建设双频网的必要性

GSM系统的容量主要受限于无线频率，许多经济发达的大城市和特大城市，900 MHz频带上的频率资源十分紧张，某种程度上严重制约了移动通信业务的发展[2-3]。如何开发新的频率资源、提高频率利用率，以尽可能地提高GSM网络容量，是移动通信运营商重点考虑的问题之一。

由于1 800 MHz频带与900 MHz频带的无线传播特征基本相似、频率复用技术基本一致[4]。利用1 800 MHz频段比较宽松的资源，采用GSM900/DCS1800双频段操作，将会极大地缓解目前GSM900的容量压力，同时，由于DCS1800和GSM900在系统组网、工程实施、网络维护及支持的业务等方面比较一致，而且也不用考虑DCS1800和GSM900之间的频率干扰，因此可以非常快速、有效地组建GSM900/DCS1800双频网。

DCS1 800 MHz的传播特性决定了DCS1800传播距离较短，穿透能力较弱，因此不适宜作为全网覆盖[1]，而应利用它作为 GSM900容量的补充，采用叠加覆盖方式，集中解决高话务地区的容量问题。DCS1800是对 GSM900容量的补充，而GSM900是 DCS1800覆盖的延伸[5]，两者优势互补，是引入DCS1800的最合理方式。

2 双频网的实现原理

在双频网络中，如何在两个频段的网络中进行话务控制及分配是确立建网原则和网络运行的依据。DCS1800系统的引入可采用单独组网，也可以采用DCS1800与现有的GSM900系统混合组网方式。

单独组网则需要独立的DCS1800设备，如MSC、BSC和BTS，而混合组网则与GSM900共用MSC或BSC。单独组网在网络结构、无线规划和运行维护上有着较好的优越性，但1 800 MHz电波传播特点决定了覆盖相同面积的区域，DCS1800的基站要比GSM900的多，投资成本大，设备利用率低，目前一些频率资源比较紧张的省份均采用混合组网方式，以DCS1800解决高话务区的容量问题，故双频无线网络实质上是以GSM900网络为依托，以DCS1800网络覆盖区域构成的双层网络结构。

3 双频网组网方案的探讨

GSM900和DCS1800双频组网目前主要有独立组网和共用MSC、共用BSC、共用BTS等几种方式，在具体组网时应根据现网的情况灵活掌握。

3.1 方案一：独立组网

独立组网结构如图1所示，GSM900与DCS1800系统从交换网到无线网均互相独立，自成系统，这种方式较适用于中、大规模的城市，而且话务热点地区大范围连续覆盖的情况。

图1 独立组网

方案优点：网络结构相对独立，不用对现有的 GSM900系统设备做任何的软、硬件的修改，对现网改动少，保证了原来系统的稳定运行和服务质量；同时，将来 GSM900和DCS1800可以分别进行扩容和调整，避免相互之间产生影响。

方案缺点：双频切换均会引起位置更新，导致交换机的处理开销大大增加，并容易引起掉话率的升高，必须采取有效措施控制位置更新的流量。另外，初期投资也相对较大。

方案产生的影响：①要求更大的 VLR容量；②增加了GSM900和DCS1800两种交换机之间的切换、话务量、呼叫处理的负担；③增加了位置更新的次数，增加了 Paging的负担；④增加了SDCCH的话务量，减少了TCH的数量。

3.2 方案二：共用MSC，不共用BSC

DCS1800与GSM900系统共用MSC、不共用BSC，在无线网层次上仍互相独立。这种方式较适合于话务热点区域相对较大的地区。方案二如图2所示。

图2 共用MSC，不用BSC

方案优点：双频切换主要发生在交换机内部，对交换机的处理开销影响较小，切换成功率较独立组网方式高。另外，两个无线网络相互独立，可分别进行无线频率规划，相邻小区关系相对简单。

方案缺点：由于GSM900已基本划定相应的位置区，且各交换机的处理能力及接口也有限，引入 DCS1800后，现有GSM900的交换区划分需重新调整，对A接口及LAC数据等影响较大，部分MSC需要进行相应扩容，有一定的扩容割接工作量。

方案产生的影响：①减少了HLR的负担，减少了交换机之间的话务量，减少了位置更新的次数；②增大了VLR的容量，增加了交换机呼叫处理的负担，增加了Paging的负担；③若GSM和DCS属于不同厂商，则增大了BSC之间的切换、SDCCH之间的话务量，减少了TCH的数量，双频切换算法、话务管理、软件功率和参数设置的不兼容，两网间切换频繁，不易控制，统计参数不一致，难于平衡两网间话务量。

3.3 方案三：共用BSC

共用BSC，DCS1800与GSM900从交换网至无线网均为同一平台，互相融合。这种方式较适合于话务热点和高密度区呈零星分布的情况。方案三如图3所示。

图3 共用BSC

方案优点：同一BSC服务区域内的双频切换仅占用BSC的内部链路，不占用A接口上的信令链路，位置更新流量更小，双频切换速度更快。

方案缺点：必须采用大容量的 BSC，才能确保网络的相对稳定性。而且，这种组网方式的无线网络结构不如方案一和方案二清晰，每一个基站的调整都将同时影响 GSM900和DCS1800的局数据。

方案产生的影响：①减少了HLR的负担；②减少了交换机之间的切换、话务量、呼叫处理的负担；③减少了位置更新的次数，增大了VLR的容量；④便于有效管理双频网络的话务流向。

3.4 方案四：共用BTS

共用BTS所指的BTS，并不是指逻辑上的BTS，而是指物理上的BTS机柜，即GSM900和DCS1800的载频共用一个机柜。方案四如下页图4所示。

方案优点：非常灵活，对硬件的改动很小，对BSC软件的配置影响也很小，特别适用于某些局部区域出现话务过载(如展览馆、车站、体育馆等附近)，而 GSM900频率资源、机房等又已经相当紧张的场合。此时，为了迅速缓解话务紧张状态，可以在原GSM900机柜中混插DCS1800载频，用于吸收话务量。

图4 共用BTS

方案缺点：这种方式的局限是原有 BTS机柜必须支持GSM900和DCS1800混插。

3.5 方案五：共用HLR/AUC、EIR、OMC和SMC

方案五如图5所示，GSM900和DCS1800接入各自的BSC、MSC，共用HLR、AUC、EIR、OMC和SMC(系统管理中心)。

图5 共用HLR/AUC、EIR、OMC和SMC

方案优点：独立的MSC、BSC结构在对GSM900或DCS1800进行扩容时，不需要对网络结构作大的改动，避免了大量的基站割接工作，对两个网络各自新业务的管理也比较方便。

方案缺点：GSM900和DCS1800基站分别属于不同的MSC，故位置区不同，但同站址的双频手机移动必然造成手机空闲状态时位置区频繁更新及手机通话状态时跨MSC的切换，从而容易造成小区SDCCH阻塞及HLR的负荷加大。

4 方案比较

从无线网络的合理性等其他技术角度来看：共享 MSC，共享BSC的网络结构是较理想的结构，其主要原因是避免了大量的BSC间、MSC间的切换和位置更新，既减少了处理机以及信令、话务链路负荷，又使网络切换质量提高。从网络扩容和管理的角度来看：独立 MSC、BSC的结构又有它的优点[4]。当需要对GSM900或DCS1800进行扩容时，不需对网络结构作大变动，避免进行大量的基站割接工作。

在决定双频网络的组网方式时，还必须根据特定地区的话务分布、无线传播环境特点，双频手机渗透率以及设备供应商的设备特点(如MSC、BSC的容量)等多方面因素进行考虑。

5 结语

通过对上述几种方案的分析可得到如下结论：独立系统结构（方案一）利用率差，性能较差；HLR共享结构（方案五）资源利用率较低，性能较差，适用于不同厂商的双频系统；MSC共享结构（方案二）资源利用率和性能适中，适合于同一厂商的双频系统；BSC共享结构资源（方案三）利用率和性能较好，通常仅适宜于同一厂商的设备；BTS共享结构（方案四）资源利用和性能较好。各运营商在具体组网时应根据现网的实际情况灵活选择组网方案。

[1] 郎继国,张国光.GSM900/DCS1800双频网的优化[J].通信世界,2007(01)：12.

[2] 郭永刚,张亚丽,刁兆坤. GSM900/DCS1800双频网优化探讨[J]. 电信工程技术与标准化,2007(11)：83-85.

[3] 张玮. GSM-R在高速铁路列控系统中的应用方案探讨[J]. 通信技术,2009,42(05)：259-261,264.

[4] 涂进.GSM900/1800双频网规划及其与3G网络的互操作[J].邮电设计技术, 2007(04)：7-10.

[5] 许章禄, 袁坚, 谭京卫. GSM系统切换掉话的分析与优化方法[J]. 通信技术, 2009,42(01)：222-224,227.