GSM基站建设方案研究报告

摘要

本报告旨在为GSM（Global System for Mobile Communications）网络的部署、扩容或优化提供一套系统性的建设方案，GSM作为全球最成熟的移动通信技术之一，其网络质量直接关系到用户体验和运营商的市场竞争力，本方案将遵循科学、经济、高效、可扩展的原则，涵盖从前期勘察到后期运维的全生命周期管理，确保新建基站能够满足覆盖、容量和质量的要求，并与现有网络无缝融合。

第一章：项目概述

1 项目背景

随着用户数量的增长和新业务的出现,现有GSM网络可能面临覆盖盲区、容量瓶颈或质量下降等问题，本项目旨在通过科学规划和建设新的基站或优化现有基站，解决这些问题，提升网络整体性能。

2 建设目标

• 覆盖目标： 消除特定区域的覆盖盲区（如农村、公路、隧道），或提升高话务区域的信号强度（如商业区、交通枢纽）。
• 容量目标： 解决高话务区的拥塞问题，提供足够的信道资源，满足用户通话和数据业务需求。
• 质量目标： 降低掉话率、提高接通率、减少干扰，提升用户感知。
• 演进目标： 基站选址和硬件配置应考虑向4G/5G平滑演进的可行性。

3 建设原则

• 需求导向： 严格依据网络规划和市场业务需求进行建设。
• 技术先进性： 采用成熟、可靠、可平滑演进的技术和设备。
• 经济合理性： 在满足性能的前提下，优化投资成本，包括设备、传输、土建和运维费用。
• 可实施性： 方案需具备现实条件，如获取站址、电力、传输等资源。
• 可维护性： 方便后期的运维、监控和故障处理。

第二章：前期规划与勘察

这是项目成功的基础,决定了方案的可行性和最终效果。

1 需求分析

• 话务量分析： 基于历史数据、用户增长预测和业务模型，预测目标区域的话务量（爱尔兰数）、数据流量需求。
• 覆盖分析： 利用无线网络规划软件（如Planet, ICS Telecom等），结合数字地图（高程、地物、 clutter），进行仿真分析，确定覆盖盲区和弱场区。
• 质量分析： 分析路测数据和用户投诉，定位干扰、掉话等问题的区域。

2 站址勘察

• 候选站址筛选：
  • 宏基站： 优先考虑现有运营商的共站址，以降低租金、电力和传输成本，其次考虑制高点、高大建筑物、铁塔等。
  • 微基站/室内分布系统： 针对室内覆盖，选择楼宇中心、电梯井、地下室等关键位置。
• 现场勘察内容：
  • 地理位置确认： 使用GPS记录经纬度、海拔高度。
  • 环境评估： 周围是否有强干扰源（如雷达、高压线、微波炉厂），是否有遮挡物。
  • 传输资源勘察： 调查可用的传输方式（光纤、微波、专线）和带宽。
  • 电源勘察： 确认市电容量、稳定性，以及引入距离和成本。
  • 天面勘察： 检查安装天线的平台空间、承重能力、风荷载条件。
  • 租赁/协调： 与业主或物业沟通，确认租金、租赁期限、进场条件等。

3 无线环境测试

• 频谱扫描： 使用频谱分析仪扫描目标频段（如GSM 900/1800MHz），排查外部干扰源。
• 现网测试： 在候选站址位置进行CQT（Call Quality Test）和DT（Drive Test），测试现有信号的覆盖和质量，作为新建站的基准。

第三章：技术方案设计

根据勘察结果,制定详细的技术方案。

1 系统架构

• BTS（基站收发信机，也称基站）： 负责无线信号的收发、调制解调、功率放大等，是用户设备直接接入的无线设备。
• BSC（基站控制器）： 管理和控制一个或多个BTS，负责无线资源管理、切换、功率控制等。
• MSC（移动交换中心）与核心网： 负责用户鉴权、呼叫交换、互联互通等核心功能。
• OMC-R（无线操作维护中心）： 负责对BSC和BTS进行远程监控、配置和故障管理。

2 设备选型

• BTS设备：
  • 宏基站： 选择集成度高、功耗低、支持多载扇的设备（如华为、中兴、爱立信、诺基亚的成熟型号）。
  • 微基站/皮基站： 针对补盲和室内覆盖，选择体积小、易于部署的设备。
• 天线选型：
  • 类型： 全向天线（用于360度覆盖）、定向天线（用于扇区覆盖）。
  • 参数： 增益（如15dBi, 18dBi）、水平波束宽度（如65°, 90°）、垂直波束宽度、前后比、极化方式（垂直/双极化）。
  • 选型原则： 根据覆盖范围、话务分布和干扰水平选择合适的天线。
• 馈线与接头：
  • 馈线： 常用7/8"或1/2"超柔馈线，根据天线和BTS之间的距离和损耗要求选择。
  • 接头： 使用N型或DIN型接头，确保防水和接触良好。
• 其他配件： 避雷器、跳线、接地排、塔放（可选，用于提升上行覆盖）等。

3 勘察设计

• 天馈系统设计：
  • 天线挂高： 确保合理的覆盖范围和避免越区覆盖。
  • 方位角： 精确调整，使主瓣对准目标覆盖区域。
  • 下倾角： 采用机械下倾或电调下倾，控制信号覆盖范围，减少对邻区的干扰。
  • 隔离度： 确保不同系统或不同扇区天线之间的隔离度足够，避免干扰。
• 容量配置：

  根据话务量预测,配置相应的载频数量，一个小区配置2个、4个或8个TRX（收发信机）。

  
  （图片来源网络，侵删）
• 参数规划：
  • BCCH载频： 用于广播系统信息，一个小区通常只有一个。
  • TCH载频： 用于承载业务信道（话音和数据）。
  • 频点规划： 合理规划频率复用，是减少同频/邻频干扰的关键。

4 传输方案

• 方案选择：
  • 光纤传输： 首选方案，带宽大、质量高、稳定可靠，可利用现有城域网或新建光缆。
  • 微波传输： 在光纤难以到达的区域（如偏远山区、海岛）作为备选方案。
  • E1/T1专线： 传统方式，带宽有限，成本较高，已逐渐被取代。
• 带宽需求： 根据基站配置的TRX数量计算所需传输带宽，一个TRX通常需要1-2个E1（2.048Mbps）的传输资源。

5 电源与防雷接地

• 电源方案：
  • 市电引入： 通常要求引入一路稳定可靠的AC 380V三相电。
  • 备用电源： 必须配置蓄电池组（通常为-48V DC系统），确保市电中断后能继续工作2-4小时，对于重要站点，还需配置柴油发电机。
• 防雷接地：
  • 联合接地： 设备工作地、保护地、防雷地应共用接地系统。
  • 接地电阻： 要求接地电阻小于5欧姆（或根据当地规范）。
  • 三级防雷： 在总配电箱、基站交流配电箱、设备电源入口处安装相应等级的浪涌保护器。

第四章：建设与实施

1 实施流程

1. 工程立项与审批： 完成项目立项、环评、选址审批等手续。
2. 设备采购与到货： 采购基站设备、天馈系统、电源、传输等设备，并组织到货开箱验收。
3. 土建与配套施工： 建设机房（或改造机房）、铁塔/抱杆安装、地网施工、市电引入。
4. 设备安装： BTS、BSC、电源、传输等设备的机柜上架和内部布线。
5. 天馈系统安装： 天线、馈线、避雷器的安装和调测。
6. 系统加电与单站验证： 对单个基站进行加电，检查硬件状态、驻波比、时钟同步等。
7. 系统联调： 将BTS接入BSC，进行数据配置、信令对接和业务测试。
8. 割接入网： 将新基站正式割接入现网，开始服务用户。

2 质量控制

• 严格执行施工规范： 遵循国家和行业标准。
• 关键节点验收： 在土建完工、设备安装完成、单站验证通过等关键节点进行验收。
• 文档管理： 妥善保管设计图纸、测试报告、验收文档等资料。

第五章：测试与优化

基站建成后,必须进行严格的测试和网络优化，以达到设计目标。

1 测试内容

• CQT测试： 在室内、停车场等定点位置进行拨打测试，评估信号强度、通话质量、切换成功率等。
• DT测试： 在覆盖区域内进行路测，评估道路覆盖的连续性、切换的平滑性和语音质量。
• 业务测试： 进行语音通话、短信、GPRS/EDGE数据业务的测试。
• 干扰测试： 使用频谱分析仪排查上行和下行干扰。

2 网络优化

• 参数优化： 调整切换参数、功率控制参数、接入参数等。
• 天馈调整： 微调天线的方位角、下倾角，改善覆盖效果。
• 邻区优化： 添加或删除邻区关系，确保切换的准确性。
• 干扰排查与消除： 定位并消除内外部干扰源。

第六章：项目管理与运维

1 项目管理

• 项目团队： 成立由项目经理、项目经理助理、硬件工程师、软件工程师、优化工程师等组成的项目团队。
• 进度管理： 制定详细的甘特图，明确各阶段任务、负责人和时间节点。
• 风险管理： 识别潜在风险（如站址无法获取、传输延迟、设备到货晚），并制定应对预案。
• 成本控制： 预算管理，严格控制各项开支。

2 运维管理

• 监控体系： 通过OMC-R系统对基站进行7x24小时监控，及时发现和处理告警。
• 维护流程： 建立标准化的故障处理流程，包括故障上报、定位、派单、修复和反馈。
• 巡检制度： 定期对基站进行现场巡检，检查设备运行状态、环境、电源、空调等。
• 备品备件管理： 建立备件库，确保故障时能快速更换，缩短故障历时。

第七章：总结与展望

GSM基站建设是一个系统工程,需要规划、设计、建设、优化和运维等多个环节的紧密配合，一个成功的建设方案，不仅要在技术上满足当前需求，还要具备前瞻性，为未来向4G LTE、5G NR等新技术的平滑演进预留空间，随着GSM网络逐渐退网，其站点资源将成为宝贵的战略资产，如何利旧这些站点进行5G部署，将是未来研究的重点。