GSM无线网络容量的研究

聂健，杨利容

（衡阳师范学院南岳学院物电系电子信息工程，湖南 衡阳 421008）

1 GSM系统的组成和关键技术

1.1 组成

GSM系统即2G，第2带蜂窝移动通信技术。蜂窝移动通信系统主要组成部分有交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）和操作子系统（OSS）三种①。

交换网络子系统：必须具有的特性和功能有“电话交换能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库等功能”②，它是GSM系统的一个核心网组件。

无线基站子系统：基站子系统又称为基站设备，主要构成部分有收发信台、控制器、码变换和速率配换器、无线操作维护中心。由收发信台负责收发功能、控制器完成控制功能、码变换和速率配换器负责数据编码、无线操作维护中心负责用户的操作和维护功能。

移动台：移动台（mobile station）移动用户的终端设备，可大致分为车载型、便携型和手持型三种。其中手持型俗称“手机”。它由用户控制，与基站之间相互联系建立双向的无线电话电路以进行通话③。

1.2 关键技术

（1）频率复用：频率复用是扩展通信扩容的一种技术、也称为重复使用率，频率再用，在GSM网络系统中使同一频率能够覆盖到不同的区域，这些区域需要相隔一定的距离（同频复用距离）并将干扰控制在一定范围以内。卫星一般采用的技术为极化复用和地区隔离相结合的方式④。

（2）跳频：跳频技术是扩频通信技术的一种，它具有有效避开干扰，发挥通讯效益的作用。

跳频的主要功能是：

①提高GSM系统抗干扰和抗衰弱的功能；

②提高通话质量和增强紧密复用的组网能力；

（3）功率控制：功率控制是指在维持通话质量且不对其他用户造成通话干扰的前提下，减少和降低手机或者发射基站的发射功率。

2 提升GSM无线网络容量的方法

2.1 扩容与小区分裂

扩容，为增加小区的承载能力的一种方法。⑤而小区分裂是将小区中的基站由全向覆盖转为定向覆盖，使每个小区分配的频道数增多，从而达到提升容量的目的。

2.2 BSC扩容

BSC扩容是通过新建多个BSC，减少BSC的覆盖率，分担其他BSC的负荷，从而达到提升容量的目的

2.3 半速率

GSM有3种语音编解码算法，以信道类型来定义，分别为：全速率（Full Rate，简称FR），半速率（Half Rate，简称HR）和增强型全速率（Enhanced Full Speed Encoding，简称EFR），所谓全速率即一个通讯通道承载一个通话的工作方式，半速率则是一条通道承载两个通话的工作方式，在牺牲一定的通话质量的前提下，理论上可以将无线网络容量的利用率提升一倍。

3 结论

GSM系统商业运营于1991年芬兰的Radiolinjia，到2004年全球使用GSM的人约为15%-20%，占到全球移动电话市场的70%。到2010年，中国使用GSM系统的使用率局世界前列。由于无线网负荷偏高以及数据传输速率的问题，通讯发展的重心已经逐渐的向4G以及未来的5G网络转移、2015年全球诸多运营商商议于2017年关闭GSM系统，但是目前为止，中国移动和中国联通公司任未决定于2025年之前关闭GSM系统。

GSM系统作为第二代蜂窝移动通讯技术，意义是巨大的、加强了全球通讯的紧密连接。但是任然具有很大的局限性，易被干扰，话音掉落、失真，建设资源要求过高。因此向更快捷，方便，信号更加稳定，通话质量更高的4G网络发展是必不可免的。同时还能加快数据传输，音频图像的清晰度，4G网络系统相比于GSM网络系统有着不可比拟的优越性。4G网络系统以及正在研发的5G网络是中国通讯的下一个里程碑。

注释：

① 韩斌杰.GSM原理及其网络优化［M］.北京：机械工业出版社，2002，30-34.

② 尹伟松，史乐，史宁宁.中国移动通信建设基站浅谈，2012，7-1.

③ 郭俊强，李成.移动通信系统的分类.移动通信教材.北京大学出版社，2008年1月版

④ 蔡智超.中国移动集团设计院有限公司.硅谷.人民教育出版社2010年-12-01

⑤ “如何提高GSM的容量”中国通信网2000年2月版