gsm原理及其网络优化gsm移动通信系统及优化概述

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1、第1章GSM移动通信系统及优化概述1.1GSM数字移动通信的发展移动通信是达到通信最终目的的有效手段,它在商业市场上所具有的巨大潜力已经越来越多的被人们所认识。移动通信并不是一项很新的技术,但它在最近几十年得到了飞速的发展。20世纪80年代初,随着模拟蜂窝技术的引进,移动通信技术向前迈进了一大步。20世纪90年代开始出现了数字移动通信系统,GSM系统是欧洲在20世纪80年代设计、1992年开通的数字移动通信系统。第一代移动电话网是由人工操作使移动用户和有线网用户相连接。它的终端庞大、笨重而且昂贵,服务区域也仅限于单个发射台和接收

2、站址的覆盖范围。由于它的可用频率很少,因而系统容量很小,并且很快出现饱和,服务质量也随用户数量的增加而迅速下降,甚至达到死锁的状态。20世纪60年代随着半导体技术的发展,无线系统发展为自动接续系统,成本也开始降低,但其有所增加的容量与用户的需求相比仍然是远远不够,公众无线电话依然是一种奢侈品,只能被一小部分人所使用。20世纪70年代,大规模集成电路和微处理器件的发展使实现复杂系统成为可能。由于覆盖区域受到发射功率的限制,系统开始改由一个发射台和多个中继接收站所组成,这种复杂配置扩展了系统的覆盖范围。真正的突破是蜂窝系统的建立,在

3、蜂窝系统中有若干个收发信机,而且每个收发信机所覆盖的范围有一部分是重叠的。蜂窝系统的概念如图1_1所示。蜂窝系统采用频率复用的方式增加其容量。在蜂窝系统中,同一频率可以被相距足够远的几个小区同时使用,在增大了系统容量的同时,系统网络和设备的复杂性也大大增加。蜂窝概念由贝尔实验室提出,20世纪70年代世界上几个不同地方的研究人员对其进行了研究。美国第一个AMPS(AdvaricedMobilePhoneService)蜂窝系统于1983年在芝加哥开通,在欧洲,电信部门和生产厂家推出了旨在覆盖整个北欧的NMT系统,此系统于1981年

4、在瑞典投入运行,并很快在挪威、芬兰和丹麦开通。20世纪80年代中期,世界上出现了很多基于上述两种系统的移动通信系统,例如,从AMPS中派生的TACS系统于1985年在英国投入使用。上述蜂窝系统均是以模拟语音信道传输,采用频率调制,频率在450MHz或900MHz,一般覆盖整个国家,容量在几十万用户左右。欧洲最大的移动网络是英国的网络,它由两个覆盖全国的网络组成,到1990年网上用户已过百万。密度最高的是北欧的NM'I’系统,人均拥有量超过7%,远远高于欧洲平均数字。移动通信终端设备在20世纪80年代末得到飞速发展。最初只有车载设

5、备,20世纪80年代中期出现了只有几公斤重的便携式设备,手机大约在1988年出现,发展至今,已经出现了重量只有100一200g重的手机。在重量和体积减小的同时,其价格也迅速下降到大多数人可以接受的水平。由于不同系统不具有兼容性,用户得到的移动通信只限于某个系统内而不是更广的范围,例如,TACS终端不能接入NMT网,NMT的终端也不能接入TACS网。早在20世纪80年代初期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,欧洲的电信运营部门便发觉,5~6种移动通信系统将整个欧洲的蜂窝系统分割成四分五裂的状态,无法形成快速增长的市场所需求的规模

6、经济。面对这一现状,欧洲电信管理部门(CEPT)成立了一个被称为GSM的移动特别小组,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。新诞生的“GSM”举行第一次会议是在1982年11月,在斯德哥尔摩,大会主席是来自瑞典电信管理部门的ThomasHaug,11个国家的31位代表出席了这次会议。1990年,由英国提出将1800MHz频段归入GSM标准之中,带宽为2x75MHz,此建议的目的是针对PCN(PersonalCommunicationsNetwork个人通信网)的应用,以进一步适应城区更高容量的需求。GSM的原意

7、是“移动通信特别小组”,而随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐步成为泛欧数字蜂窝移动通信系统的代名词。欧洲的专家们将GSM。重新命名为“Glob~SystemforMobileCommunications”,使之成为“全球移动通信系统”的简称。GSM标准的制定花了约十年时间,在标准联合会及后来的欧洲电信标准协会ETSI的统一领导下,GSM系统由主要的欧洲通信设备制造商和操作维护部门共同进行设计。由于考虑到了未来用户的需要,GSM系统具有很大的灵活性。从1990年起,GSM开始向欧洲外扩展,目前,世界上已经有上百个运

8、营商在GSM分配的频带内运行,可以想象,GSM能向用户提供相当范围的覆盖,使用户在众多国家内实现漫游,称为名副其实的“全球移动通信”。1.2GSM数字移动通信系统1.2.1GSM系统的基本特点GSM数字蜂窝移动通信系统(简称GSM系统)是完全依照欧洲通信标准化委

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