1、移移 動動 通通 信信組網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)技術(shù)西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 通信工程系通信工程系 劉恒劉恒2015.12蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)3移動通信網(wǎng)基本組成基站基站基站基站SS7MSC2（訪問（訪問MSCMSC）用戶變成用戶變成 漫游者漫游者BSSBSSMSSOMSPSTNMSC1（歸屬移動交換中心）（歸屬移動交換中心）MSS4l移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形蜂窩小區(qū)覆蓋而成，通過接口與公眾通信網(wǎng)（PSTN）互聯(lián)l移動通信系統(tǒng)包括l基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSSBSS）l網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（N NSSSS）: :包括交換子系統(tǒng)（包括交換子系統(tǒng)（MSSMSS）、）、操操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（作維護(hù)管理子系統(tǒng)（O

2、MSOMS）以及多個數(shù)據(jù)庫）以及多個數(shù)據(jù)庫l用戶移動臺（用戶移動臺（MSMS）移動通信網(wǎng)基本組成各子系統(tǒng)功能u基站子系統(tǒng)（BSS）和移動交換子系統(tǒng)（MSS）共同建立呼叫uBSS提供并管理提供并管理MS和和MSS之間的無線傳輸通道之間的無線傳輸通道uMSS負(fù)責(zé)呼叫控制功能，所有呼叫都由負(fù)責(zé)呼叫控制功能，所有呼叫都由MSS建立連接建立連接u操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（OMS）負(fù)責(zé)管理控制整個移動網(wǎng)u移動臺（MS）由移動終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成u用戶識別卡（用戶識別卡（SIM）與移動終端設(shè)備分離，用于存放用戶數(shù)據(jù)（）與移動終端設(shè)備分離，用于存放用戶數(shù)據(jù)（ID、計費、計費）基站子系統(tǒng)BSSGSM結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)f

3、ixed networkBSCBSCMSCMSCGMSCOMC, EIR, AUCVLRHLRNSSwith OSSBSSVLR一 般 每 省 幾 十 個一 般 每 省 幾 十 個MSC,每個地級市每個地級市12個個MSC；在數(shù)字移動通信系在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，統(tǒng)中， 除除MSC外，外，設(shè)置原籍位置寄存設(shè)置原籍位置寄存器器(HLR)，訪問位，訪問位置寄存器置寄存器(VLR)來來進(jìn)行移動性進(jìn)行移動性管理。管理。交換子系統(tǒng)NSS歸屬位置寄存器HLR HLR為歸屬位置寄存器， 負(fù)責(zé)移動臺數(shù)據(jù)庫管理。 其主要責(zé)任是： 對在對在HLR中登記的移動臺中登記的移動臺(MS)的所有用戶參數(shù)的管理、的所有用戶參

4、數(shù)的管理、 修改等；修改等； 計費管理；計費管理； VLR的更新。的更新。訪問位置寄存器VLR VLR為訪問位置寄存器，為訪問位置寄存器， 是動態(tài)數(shù)據(jù)庫。是動態(tài)數(shù)據(jù)庫。 其主要責(zé)任是：其主要責(zé)任是： 移動臺漫游號管理；移動臺漫游號管理； 臨時移動臺標(biāo)識管理；臨時移動臺標(biāo)識管理； 訪問的移動臺用戶管理；訪問的移動臺用戶管理； HLR的更新；的更新； 管理管理MSC區(qū)、位置區(qū)及基站區(qū)；區(qū)、位置區(qū)及基站區(qū)； 管理無線信道管理無線信道11 認(rèn)證中心與設(shè)備識別寄存器u認(rèn)證認(rèn)證中心中心 The Authentication Center (AuC)用于用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密

5、的產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機號碼三參數(shù)（隨機號碼RAND，符合響應(yīng)，符合響應(yīng)SRES，密鑰，密鑰Kc）的功能實體）的功能實體。u設(shè)備識別設(shè)備識別寄存器寄存器 The Equipment Identity Register (EIR)也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。主要完成對移動設(shè)也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。主要完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。越區(qū)切換越區(qū)切換包括三個方面的問題1 1、切換的基本概念、切換的基本概念n 什么是切換？什么是切換？2 2、越、越

6、區(qū)切換的參數(shù)控制區(qū)切換的參數(shù)控制( (越區(qū)切換的準(zhǔn)則越區(qū)切換的準(zhǔn)則) )n 何時需要進(jìn)行越區(qū)切換何時需要進(jìn)行越區(qū)切換? ?3 3、越區(qū)切換的過程控制越區(qū)切換的過程控制n 如何控制切換如何控制切換? ?4 4、越區(qū)切換時的信道分配越區(qū)切換時的信道分配n 新小區(qū)信道如何分配新小區(qū)信道如何分配? ? 基本概念基本概念u越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個基站越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個基站覆蓋的小區(qū)的情況下，覆蓋的小區(qū)的情況下， 為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當(dāng)前基為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新基站之間的鏈路。站之

7、間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新基站之間的鏈路。原小區(qū)所用的信道新小區(qū)的某一信道越區(qū)切換的參數(shù)控制越區(qū)切換的參數(shù)控制可以根據(jù)以下參數(shù)來確定可以根據(jù)以下參數(shù)來確定:移動臺處接收的平均信號強度移動臺處接收的平均信號強度移動臺處接收的信噪比（或信干比）移動臺處接收的信噪比（或信干比）誤比特率誤比特率n 基于平均信號強度的越區(qū)切換： 相對信號強度準(zhǔn)則 具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則 具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則 具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則越越區(qū)切換的基本準(zhǔn)則區(qū)切換的基本準(zhǔn)則n 在任何時間選擇具有最強接收信號的基站原基站的信號強度新基站的信號強度A缺點缺點：在原基站的信號強度仍滿足要求的情況下，

8、會引發(fā)太多不必要的越區(qū)切換。相對信號強度準(zhǔn)則相對信號強度準(zhǔn)則n 僅允許移動用戶在原基站的信號足夠弱（低于某門限），且新基站的信號強于原基站的信號情況下，才可以進(jìn)行越區(qū)切換。移動臺ThB門限的選取非常重要原基站的信號強度新基站的信號強度具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則n 僅允許移動用戶在新基站的信號強度比原基站信號強度強很多（即大于滯后余量）的情況下，才可以進(jìn)行越區(qū)切換。移動臺原基站的信號強度新基站的信號強度Ch可防止由于信號波動引起的“乒乓效應(yīng)”。具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則n 僅允許移動用戶在原基站的信號強度低于規(guī)定門限并且新基站的

9、信號強度高于原基站一個給定滯后余量時，才可以進(jìn)行越區(qū)切換。移動臺原基站的信號強度新基站的信號強度hTh具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則n移動臺控制的越區(qū)切換移動臺控制的越區(qū)切換 n移動臺連續(xù)監(jiān)測當(dāng)前基站和幾個越區(qū)時的候選基站的信號強度和質(zhì)量。移動臺連續(xù)監(jiān)測當(dāng)前基站和幾個越區(qū)時的候選基站的信號強度和質(zhì)量。n網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)控制的越區(qū)切換切換n基站監(jiān)測來自移動臺的信號強度和質(zhì)量基站監(jiān)測來自移動臺的信號強度和質(zhì)量n移動臺移動臺輔助的越區(qū)切換輔助的越區(qū)切換 l網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量其周圍基站的信號質(zhì)量并把結(jié)果報告給舊基網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量其周圍基站的信號質(zhì)量

10、并把結(jié)果報告給舊基站，站， 網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測試結(jié)果決定何時進(jìn)行越區(qū)切換以及切換到哪一個網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測試結(jié)果決定何時進(jìn)行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站基站。IS-95IS-95、GSMGSM、WCDMAWCDMA、c cdma2000dma2000等均采用該方式。等均采用該方式。越區(qū)切換的過程控制越區(qū)切換的過程控制n 解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時，新小區(qū)如何分配信道，使得解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時，新小區(qū)如何分配信道，使得越區(qū)切換失敗的概率盡量小。越區(qū)切換失敗的概率盡量小。n 常采用的做法是：常采用的做法是： 在每個小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。在每個小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。越區(qū)切換時的信道分配

11、越區(qū)切換時的信道分配用于本小區(qū)用用于本小區(qū)用戶接入的信道戶接入的信道用于越用于越區(qū)切換區(qū)切換的信道的信道呼損率增加呼損率增加通話中斷概率減小通話中斷概率減小n硬切換先斷后接：在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。容易產(chǎn)生掉話n軟切換（CDMA關(guān)鍵技術(shù)）先接后斷：既維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并新舊鏈路的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接后再中斷舊鏈路。大大提高切換成功率在軟切換在瞬間同時連接兩個基站，對信道資源占用較大。 WCDMA與CDMA2000都采用了越區(qū)“軟切換”技術(shù) 越區(qū)切換分類越區(qū)切換分類軟切換過程軟切換過程位置管理位置管理位置管理: 在移動通

12、信系統(tǒng)中，在移動通信系統(tǒng)中， 用戶可在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動。用戶可在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動。 為了能把一個呼為了能把一個呼叫傳送到隨機移動的用戶，就必須有一個高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶的叫傳送到隨機移動的用戶，就必須有一個高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶的位置變化位置變化。在在GSM系統(tǒng)系統(tǒng)中，位置管理采用兩層數(shù)據(jù)庫，即原籍中，位置管理采用兩層數(shù)據(jù)庫，即原籍(歸屬歸屬)位置寄存器位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器和訪問位置寄存器(VLR)。位置管理包括兩個主要的任務(wù)：(1)位置登記 在移動臺的實時位置信息已知的情況下，在移動臺的實時位置信息已知的情況下， 更新位置數(shù)據(jù)庫更新位置數(shù)據(jù)庫(HLR

13、和和VLR)和認(rèn)和認(rèn)證移動臺。證移動臺。(2)呼叫傳遞 在有呼叫給移動臺的情況下，在有呼叫給移動臺的情況下， 根據(jù)根據(jù)HLR和和VLR中可用的位置信息來定位移中可用的位置信息來定位移動臺。動臺。位置管理位置管理移動臺位置登記過程移動臺位置登記過程在現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)中，將覆蓋區(qū)分為若干個位置區(qū)LA（Location Area)。當(dāng)一個移動臺(MT)進(jìn)入一個新的LA，位置登記過程分為三步：（）在新的新VLR中登記MT(T1)（）修改中記錄服務(wù)該的新的ID(T2)（）在舊VLR和MSC中注銷該MT(T3、T4)移動臺位置登記過程SPT1SPT1MSC1VLR1PLMN1SPT1SPT4MSC2VLR2PLMN2SPT1SPT2HLRT4T3T2T1 登錄取消（返回結(jié)果） 登錄取消 （請求） 登錄取消（返回結(jié)果） 登錄取消 （請求） 登錄指示（返回結(jié)果） 登錄指示 （請求） 登錄指示 （請求） 登錄指示（返回結(jié)果）呼叫傳遞過程呼叫傳遞過程呼叫傳遞過程主要分為兩呼叫傳遞過程主要分為兩步：步：（）確定為被呼叫服（）確定為被呼叫服務(wù)的務(wù)的（）確定被呼叫移動臺正（）確定被呼叫移動臺正在訪問哪個小區(qū)在訪問哪個小區(qū)MSCBS主叫被叫MTHLRMSC