网络优化( 实用).ppt

1 无线接口Um 2 1 Layer1ofAirInterface Um 无线台 MS 接入PLMN必须通过无线链路 无线链路接口Um描述了空中接口的功能 Um必须具备以下功能 MS或其他终端设备使用相同的接口协议标准 在整个GSM网路系统中接受不同的厂商生产的MS设备 语音 数据 信令在无线接口Um上是通过Radiofrequencychannels RFCS 来实现的 下图示出了Um的Layer1 Layer2 Layer3的结构 3 Layer3 CCSSSMS CM MMRR Layer2 Layer1 LogikPhysik Fig 1Layer1 3oftheairinterfaceUm MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 5 4 1 1Layer1 物理层 Layer1 GSM04 04 在TDMA复帧模式中是一个物理的双向的点对点连接 它通过信道管理和测量控制直接同Layer3进行通信 并通过以下功能实现给Layer2提供相应的信道 Bursttransmission 突发传送 Errorcorrectionand detection 错误检测与校正 SupervisionofRSSlinkControl 无线链路控制管理 Layer1协议还定义了MS查找合适的BCCH和占用合适的DCCH 5 1 1 1TheTDMAFrame 一个TDMA帧包含8个timeslots TS 每个TDMA帧的时间是4 615ms 一个独立的TS时间是0 577ms 在TDMA帧中 一个物理信道占用一个TS 6 TDMA UL FDMA TDMA FDMA DL Fig 2PhysicalchannelintheFDMAandTDMAframe MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 7 7 TDMA frame 4 615ms 01234567 0 577ms 012 Fig 3Assignment repeatofaTDMAframe MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 9 8 1 1 2Burst BurstType 1 1 2 1Burst以固定定义的Bit序在TS 0 577ms 中发送信息称为一个Burst 突发 9 Power Time 28 s 542 80 s 28 s Fig 4Timepatternoftheresultingtransmitpowerofaburst MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 11 10 假设基站动态功率范围为70dB 移动台发射功率为36dB 2 5W 下图示出了BTSE传送一个突发容忍门限 11 Time s Power dB usefulpart147bits Fig 5TolerancemasksoftheTDMAburst MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 13 12 1 1 2 2Timestructureofthetimeframe bitsequence 时帧的时间结构 bit序列 一个TS timeslot 定义为0 577ms的时间帧 576又12 13 576 923 s 该时间帧被分为156 25bit 其中每个对立的比特占用时间是576 923 156 25 3 6923 s 13 1 1 2 3156 25bits用途 其中142bits作为有用信息传送 其中3bits作为尾部bit TB tailbit 用于边缘限制和保护 8 25bit作为监控周期 GP guardperiod 用于收集变化量和接收次数 取决于BTSE和MS之间的距离 特例 接入突发的GP长为68 25bit 14 Burst Fig 6Breakingdownatimeslotintobits MN1788EU09MN 0001AirInterfaceUm 15 15 1 1 2 4Realizationofinformationtransmissionintheburst 信息在突发中传送的实现 16 工作频段的分配 一 我国GSM网络的工作频段我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段 GSM900MHz频段为 890 915 移动台发 基站收 935 960 基站发 移动台收 DCS1800MHz频段为 1710 1785 移动台发 基站收 1805 1880 基站发 移动台收 17 二 频道间隔相邻两频点间隔为为200kHz 每个频点采用时分多址 TDMA 方式 分为8个时隙 既8个信道 全速率 如GSM采用半速率话音编码后 每个频点可容纳16个半速率信道 可使系统容量扩大一倍 但其代价必然是导致语音质量的降低 三 频道配置绝对频点号和频道标称中心频率的关系为 GSM900MHz频段为 fl n 890 2MHz n 1 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 45MHz 基站发 移动台收 n 1 124 GSM1800MHz频段为 fl n 1710 2MHz n 512 0 2MHz 移动台发 基站收 fh n fl n 95MHz 基站发 移动台收 n 512 885 其中 fl n 为上行信道频率 fh n 为下行信道频率 n为绝对频点号 ARFCN 18 注 1 在我国GSM900使用的频段为 905 915MHz上行频率950 960MHz下行频率频道号为76 124 共10M带宽 中国移动公司 905 909MH 上行 950 954MHz 下行 共4M带宽 20个频道 频道号为76 95 目前通过中国移动TACS网的压频 为GSM网留出了更大的空间 因而GSM实际可用频点号要远大于该范围 中国联通公司 909 915MH 上行 954 960MHz 下行 共6M带宽 29个频道 频道号为96 124 2 目前只有中国移动公司拥有GSM1800网络 拥有1800网络的移动分公司大多申请10M的带宽 频道号为512 562 19 四 干扰保护比载波干扰比 C I 是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值 此比值与MS的瞬时位置有关 这是由于地形不规则性基本地散射体的形状 类型及数量不同 以及其他一些因素如天线的类型 方向性及高度 站址的标高及位置 当地的干扰源数目等造成的 同频干扰保护比 C I 9dB 所谓C I 是指当不同小区使用相同频率时 另一小区对服务小区产生的干扰 它们的比值即C I GSM规范中一般要求C I 9dB 工程中一般加3dB余量 即要求C I 12dB邻频干扰保护比 C I 9dB C A是指在频率复用模式下 邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰 这两个信号间的比值即C A GSM规范中一般要求C A 9dB 工程中一般加3dB余量 即要求C A 6dB载波偏离400kHz的干扰保护比 C I 41dB 20 时分多址技术 TDMA 多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术 实现多址的方法基本有三种 频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 码分多址 CDMA 我国模拟移动通信网TACS就是采取的FDMA技术 CDMA是以不同的代码序列实现通信的 它可重复使用所有小区的频谱 它是目前是最有效的频率复用技术 GSM的多址方式为时分多址TDMA和频分多址FDMA相结合并采用跳频的方式 载波间隔为200K 每个载波有8个基本的物理信道 一个物理信道可以由TDMA的帧号 时隙号和跳频序列号来定义 它的一个时隙的长度为0 577ms 每个时隙的间隔包含156 25比特GSM的调制方式为GMSK 调制速率为270 833kbit s 21 一 TDMA信道的概念在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道 一个物理信道就是一个时隙 通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙 TS 而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道 这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送 逻辑信道又可分为业务信道和控制信道 二 业务信道 业务信道用于携载语音或用户数据 可分为话音业务信道和数据业务信道 话音业务信道TCH FS 全速率语音信道13Kbit sTCH HS 半速率语音信道5 6Kbit s数据业务信道TCH F9 6 9 6kbit s全速率数据信道TCH F4 8 4 8kbit s全速率数据信道TCH H4 8 4 8kbit s半速率数据信道TCH H2 4 2 4kbit s半速率数据信道TCH F2 4 2 4kbit s全速率数据信道 22 二 控制信道 控制信道用于携载信令或同步数据 可分为广播信道 公共控制信道和专用控制信道 广播信道 BCH 包括BCCH FCCH和SCH信道 它们携带的信息目标是小区内所有的手机 所以它们是单向的下行信道 公共控制信道 CCCH 包括RACH PCH AGCH和CBCH 前一个是单向上行信道 后者是单向下行信道 专用控制信道 DCCH 包括SDCCH SACCH FACCH 23 1 广播信道 广播信道仅用在下行链路上 由BTS至MS 它们用在每个小区的TS0上作为标频 在一些特殊的情况下 也可用在TS2 4或6上 这些信道包括BCCH FCCH和SCH 为了通信 MS需要于BTS保持同步 而同步的完成就要依赖FCCH和SCH逻辑信道 它们全部为下行信道 为点对多点的传播方式 频率校正信道 FCCH FCCH信道携带用于校正MS频率的消息 它的作用是使MS可以定位并解调出同一小区的其它信息 同步信道 SCH 在FCCH解码后 MS接着要解出SCH信道消息 它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如TDMA帧号 需22比特 和基站识别码BSIC号 需6比特 24 广播控制信道 BCCH MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息 而这些信息都将在BCCH信道上来广播 信息基本上包括小区的所有频点 邻小区的BCCH频点 LAI LAC MNC MCC CCCH和CBCH信道的管理 控制和选择参数及小区的一些选项 所有这些消息被称为系统消息 SI 在BCCH信道上广播 在BCCH上系统消息有八种类型TYPE1 2 2bis 2ter 3 4 7和8 2 公共控制信道 公共控制信道包括AGCH PCH CBCH和RACH 这些信道不是供一个MS专用的 而是面向这个小区内所有的移动台的 在下行方向上 由PCH AGCH和CBCH来广播寻呼请求 专用信道的指派和短消息 在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息 25 寻呼信道 PCH 当网络想与某一MS建立通信时 它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区进行寻呼 寻呼MS的标示为TMSI或IMSI 属下行信道 点对多点传播 接入许可信道 AGCH 当网络收到处于空闲模式下MS的信道请求后 就将给之分配一专用信道 AGCH通过根据该指派的描述 所分信道的描述 和接入的参数 向所有的移动台进行广播 看属于谁的 下行信道 点对点传播 小区广播控制信道 CBCH 它用于广播短消息和该小区一些公共的消息 如天气和交通情况 它通常占用SDCCH 8的第二个子信道 下行信道 点对多点传播 随机接入信道 RACH 当MS想与网络建立连接时 它会通过RACH信道来广播它所需的服务信道 请求消息包括3个比特的建立的原因 如呼叫请求 响应寻呼 位置更新请求 及短消息请求等等 和5个比特的用来区别不同MS请求的参考随机数 属上行信道 点对点传播方式 26 3 专用控制信道包括SDCCH SACCH FACCH TCH 这些信道被用于某一个具体的MS上 独立专用控制信道 SDCCH SDCCH是一种双向的专用信道 它主要用于传送建立连接的信令消息 位置更新消息 短消息 用户鉴权消息 加密命令及应答及各种附加业务 慢速随路控制信道 SACCH SACCH是一种伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道 在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息 包括TA值和功率控制级别 在下行链路上它主要传递系统消息type5 5bis 5ter 6及第一层报头消息 这些消息主要包括通信质量 LAI号 CELLID 邻小区的标频信号强度等信息 NCC的限制 小区选项 TA值 功率控制级别 快速随路控制信道 FACCH FACCH信道与一个业务信道TCH相关 FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道 SACCH 所能处理的高的多的速度传送信令消息 则需借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令 这种情况被称为偷帧 如在系统执行越局切换时 由于话音译码器会重复最后20ms的话音 所以这种中断不会被用户察觉的 27 二 TDMA帧在TDMA中 每一个载频被定义为一个TDMA帧 相当于FDMA系统中的一个频道 每帧包括8个时隙 TS0 TS7 并要有一个帧号 这是因为在计算加密序列的A5算法中是以TDMA帧号为一个输入参数 当有了TDMA帧号后 移动台就可以判断控制信道TS0上传送的为哪一类逻辑信道了 TDMA的帧号是以3小时28分钟53秒760毫秒 2715648个TDMA帧 为周期循环编号的 每2715648个TDMA帧为一个超高帧 每一个超高帧又由2048个超帧 一个超帧的持续时间为6 12s 而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成 这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的 区别是 26帧的复帧 包含26个TDMA帧 时间间隔为120ms 它主要用于TCH SACCH T 和FACCH等业务信道 51帧的复帧 包含51个TDMA帧 时间间隔为235ms 它主要用于BCCH CCCH SDCCH等控制信道 28 29 三 突发脉冲序列 Burst TDMA信道上的一个时隙中的消息格式被称为突发脉冲序列 也就是说每个突发脉冲被发送在TDMA帧的其中一个时隙上 因为在特定突发脉冲上发送的消息内容不同 也就决定了它们格式的不同 可以分为五种突发脉冲序列 普通突发脉冲序列 normalburst 用于携带TCH FACCH SACCH SDCCH BCCH PCH和AGCH信道的消息 接入突发脉冲序列 accessburst 用于携带RACH信道的消息 频率校正突发脉冲序列 frequencycorrectionburst 用于携带FCCH信道的消息 同步突发脉冲序列 synchronizationburst 用携带SCH信道的消息 空闲突发脉冲序列 dummyburst 当系统没有任何具体的消息要发送时就传送这种突发脉冲序列 因为在小区中标频需连续不断的发送消息 30 在每种突发脉冲的格式中 都包括以下内容 尾比特 tailbits 它总是0 以帮助均衡器来判断起始位和终止位以避免失步 消息比特 informationbits 用于描述业务消息和信令消息 空闲突发脉冲序列和频率校正突发脉冲序列除外 训练序列 trainingsequence 它是一串已知序列 用于供均衡器产生信道模型 一种消除色散的方法 训练序列是发送端和接收端所共知的序列 它可以用来确认同一突发脉冲其它比特的确定位置 它对于当接收端收到该序列时来近似的估算发送信道的干扰情况能起到很重要的作用 值得注意的是 它在普通突发脉冲序列可分为8种 但在接入突发脉冲和同步突发脉冲序列是固定的而并不随着小区的不同而不同 保护间隔 guardperiod 它是一个空白空间 由于每个载频的最多同时承载8个用户 因此必须保证各自的时隙发射时不相互重叠 尽管使用了后面会讲到的定时提前技术 但来自不同移动台的突发脉冲序列仍会有小的滑动 因而就采用了保护间隔可是发射机在GSM规范许可的范围内上下波动 从另一角度来讲 GSM规范要求MS在一个突发脉冲的有用 不包括保护比特的其它比特 应保持恒定的传输幅度 并要求MS在两个突发脉冲之间传输幅度适当衰减 因此需要保护比特 相邻两个突发脉冲之间的幅度衰减并应用适当的调制比特流 将会减小对其它RF信道的干扰 31 现在让我们详细看一下每个突发脉冲序列的内容 普通突发脉冲序列 它有2个的58个比特的分组用于消息字段 具体的说有两个的57比特用于消息字段来发送用户数据或话音再加上2个偷帧标志位 它用于表述所传的是业务消息还是信令消息 如用来区分TCH和FACCH 当TCH信道需用做FACCH信道来传送信令时 它所使用的8个半突发脉冲相应的偷帧标志须置1 在TCH以外的信道上没有什么用处但可被认为是训练序列的扩展 总是置为1的 它还包括两个3比特的尾位及8 25比特的保护间隔 它的训练序列放在了两个消息字段的中间被称为中间对位 它的唯一缺陷是接收机在能解调之前需要存储突发脉冲的前一部分 它的突发脉冲共有26个比特 其中消息位有16个比特 但为了得到26个比特 它采取了将前5个比特重复到该训练序列的最后和并将后5个比特重复到该训练序列头部的办法 这种训练序列共有八种 该八种序列的相关联性最小 它们分别和不同的基站色码 BCC 3个比特 相对应 目的是用来区分使用同一频点的两个小区 32 接入突发脉冲序列 用于随机接入 是指用于向网络发起初始的信道请求并用于切换时的接入 它是基站在上行方向上解调所需的第一个突发脉冲 它包括41比特的训练序列 36比特的信息位 它的保护间隔是68 25比特 对于接入突发脉冲只规定了一种固定的训练序列 由于干扰的可能性很小 不值得多增加多种训练序列所引起的复杂性 它的训练序列和保护间隔都要比普通脉冲要长 这是为了适应移动台首次接入 或切换到另一个BTS 后不知道时间提前量的缺陷并提高系统的解调能力而设定的 频率校正突发脉冲序列 它用于移动台的频率同步 相当于一个未调载波 该序列有142固定比特用于频率同步 它的结构十分简单 固定比特全部为0 当使用调制技术后 其结果是一个纯正弦波 它应用在FCCH信道上来使移动台找到并且解调出同一小区内的同步突发脉冲序列 当MS通过该突发脉冲序列知道该小区的频率后 才能在此标频上读出在同一物理信道上的随后的突发脉冲序列的信息来 如SCH及BCCH 保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列 33 同步突发脉冲序列 它用于移动台的时间同步 它的训练序列为64比特 2个39比特的信息字段 它用于SCH信道 属下行方向 因为它是第一个需被移动台解调突发脉冲 因而它的训练序列较长而容易被检测到 而且它的突发脉冲只有一种 而且只能有一种 因为如果定义了几种序列 移动台无法知道基站选择的序列 该突发脉冲的信息位中有19比特描述TDMA的帧号 用于MS与网络的同步和加密过程 有6比特来描述基站识别号BSIC NCC BCC 经过信道卷积后就得到了2个39比特 保护间隔和尾比特同普通突发脉冲序列 空闲突发脉冲序列 此突发脉冲序列在某些情况下由BTS发出 不携带任何信息 它的格式与普通突发脉冲序列相同 其中加密比特改为具有一定比特模型的混合比特 34 35 四 逻辑信道与物理信道之间的对应关系我们知道 每个小区都有若干个载频 每个载频都有8个时隙 因而我们可以定义载频数为C0 C1 Cn 时隙数为TS0 TS1 TS7 1 控制信道的映射在某个小区超过一个载频时 则该小区C0上的TS0就映射广播和公共控制信道 FCCH SCH BCCH CCCH 可使用mainBCCH的组合 该时隙不间断的向该小区的所有用户发送同步信息 系统消息及寻呼消息和指派消息 即使没有寻呼和接入进行 BTS也总在C0上发射空闲突发脉冲 我们从帧的分级结构知道 51帧的复帧是用于携带SCH和CCCH 因此51帧的复帧共有51个TS0 也就是说将51个连续TDMA帧的8个时隙中的TSO都取出来以组成一个51帧的复帧 该序列在映射完一个51复帧后开始重复下一个51帧的复帧 以上叙述了下行链路C0上的TS0的映射 对于上行链路CO上映射的TS0是不含有上述信道的 它只含有随机接入信道 RACH 用于移动台的接入 36 下行链路C0上的TS1用于映射专用控制信道 它可使用SDCCH的信道组合形式 它是102个TDMA帧重复一次 由于是专用信道 所以上行链路C0上的TS1也具有同样的结构 这就意味着对一个移动台同时可双向连接 但在时间上会有一个偏移 以后我们会讲到出现这种情况的原因 当某个小区的容量很小 仅使用一个载频时 则该载频的TSO即用做公共控制信道又用做专用控制信道 即可采用mainBCCHcombined的信道组合形式 该信道组合每102重复一次 当某小区业务量很高时 它可把C0的TS0配置成为mainBCCH 并可在TS2 TS4 TS6上扩展三个组合集 使用CCCH的配置形式 该配置形式包括除SCH和FCCH外的TS0的所有组合 因为这两个信道只能出现在C0的TS0上 37 38 2 业务信道的映射在每个小区携带有BCCH信道的载频的TS0和TS1上按上述映射安排控制逻辑信道 TS2至TS7以及其它载频的TS0至TS7均可安排业务信道 除映射控制信道外的时隙均映射在业务信道TCH上 用于携带TCH F的复帧是26复帧的 因此它有26个帧的TSn 第26个TSn是空闲时隙 空闲时隙之后序列从0开始 上行链路的结构与下行的是一样的 一个接通的GSM移动信道业务信息在每一帧分配的TS中以突发脉冲的形式发送 唯一的不同是有一个时间偏移 这个时间偏移为3个时隙 TCH信道用于传送话音和数据 SACCH信道用于传送随路控制信息 IDLE信道不含任何信息 它有两个作用 一方面是针对全速率TCH信道 在呼叫接续的状态下 为了预同步它的相邻小区 移动台可利用IDLE时隙所在的第26个空闲帧所提供的这一段时间的间隔 去读取其邻小区的基站识别码BSIC 另一方面是针对半速率TCH信道 在此时该时隙用于传输另一个TCH H业务信道的SACCH 39 通信事件三 初始化信息1 当MS收到立即指派命令后 就将它的收发配置调整到指定信道上来 按照BSC指定的TA值和初始化最大发射功率 为BCCH系统广播消息中的参数msTxPwrMaxCCH所定义的 开始传输信令 2 产生信道申请的原因 有四种不同的信令信息可用做初始化信息 分别是CM的业务请求 呼叫建立 短信息 附加业务管理等 位置更新请求 正常位置更新 周期性位置更新 IMSI附着 IMSI分离及寻呼响应 但所有这些信息都包括移动台的身份 更详细的说明接入的原因及移动台类标classmark 用来指示移动台的一些关键特性如传输功率等级 加密算法 短信息能力及频率容量 40 3 BTS收到了一条初始化信息它会同时向BSC发出一条建立指示 establishindication 的信息 BSC收到建立指示消息后 就会向MSC发出三层业务请求消息 completelayer3info 的消息 用来申请与MSC建立SCCP层连接 该消息中带有申请CM业务的原因如移动主叫 紧急呼叫 位置更新及短消息业务等 并带有密钥序列号 带有该MS的一些物理消息如发射功率等级 支持加密算法否 伪同步的能力及短消息的能力等 并有该MS的识别号 4 MSC收到此消息后 即向BSC发出connectionconfirmed消息 若无资源则发出SCCPrefused消息 至此接入过程结束 MS与MSC之间的信令链路已经建立 MSC已经能够控制RR管理的传输特性 BSS处于监视传输质量和随时准备切换的运行状态 41 第三节 位置更新一 位置区的概念 LACOD 为了确认移动台的位置 每个GSMPLMN的覆盖区都被分为许多个位置区 一个位置区可以包含一个或多个小区 网络将存储每个移动台的位置区 并作为将来寻呼该移动台的位置信息 对移动台的寻呼是通过对移动台所在位置区的所有小区中寻呼来实现的 MSC不可能对它所控制区域内的所有小区一起进行寻呼 因为MSC往往无法处理这样大的寻呼负荷 该位置区的标识LAC码将在每个小区的广播信道上的系统消息中发送 位置区的大小在系统中是一个相当关键的因素 在做网络规划时 对位置区的划分相当重要 如果位置区的覆盖过小 则移动台发生的位置更新过程将增多 从而增加了系统中的信令流量 反之 若位置区的覆盖过大 在它其中登记的用户越多 则网络寻呼其中任一个移动台时 同一寻呼消息将在该位置区的所有小区中一起发送 这样将导致寻呼信道的负荷过重 同时也增加了Abis接口上的信令流量 一个位置区可以跨两个BSC 一个BSC也可以跨两个LACOD 但一个LACOD不可以跨两个MSC 42 二 正常位置更新流程 跨位置区的位置更新 位置更新的分类 广义分 正常位置更新 跨位置区的位置更新 周期性位置更新 T3212 IMSI附着 attach 三类 按VLR分类 同一个VLR不同位置区的位置更新 INTRAVLRLOCATIONUPDATE 越VLR间的位置更新 且发送的是TMSI号码 越VLR间的位置更新 且发送的是IMSI号码 此类全属于正常位置更新 定义 当移动台发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAI号发生了变化 就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息 这个过程就被称为位置更新 43 三 IMSI附着和分离 ATTACH DETACH MSI的附着和分离过程就是在VLR中用户记录上附加一个二进制标志 IMSI的附着过程就是置标志为允许接入 即开机 而IMSI的分离过程就是置标志为不可接入 即用户显性关机 当移动台开机时需将自己已开机的状态通知给网络 这个通知过程是通过向网络发出一条 IMSI的附着 IMSIATTATCH 的消息来通知网络它目前的状态已发生改变 当网络收到此指示时就会在系统数据中注明当前的用户状态 以便当该移动台的寻呼消息到来时 网络可发起寻呼该移动台的程序 44 若移动台开机后发现它所存储的LAI号与当前的LAI号一致 则进行IMSI附着过程 它的程序过程同INTRAVLRLOCATIONUPDATE基本一样 唯一不同的是 在LOCATIONUPDATINGREQUEST的消息中注明位置更新的种类是IMSI附着 它的初始化信息中含有移动台的IMSI号码 若移动台开机后发现它所存储的LAI号与当前网路的LAI号不一致 则执行正常位置更新过程 当移动台关机时 它会定义通过一个按键触发IMSI分离过程 在此过程中 仅有一条指令从MS发送到MSC VLR 这是一条非证实的消息 当MSC收到IMSI的分离请求时 即通知VLR对该IMSI作上 分离 的标志 而HLR并没有得到该用户已脱离网络的通知 当该用户被寻呼 HLR将向该用户所在的VLR要漫游号码 MSRN 此时就会通知该用户已脱离网络 便不会执行寻呼程序 而直接对该寻呼消息进行处理 treatment 如放 用户已关机 的录音等 在MS发出此消息后就自动将RR连接放弃 45 注 IMSIATDT TRUE IMSI附着和分离允许参数IMSIATDT用来指示移动台在本小区内是否允许进行IMSI附着和分离的过程 FALSE表示不允许 TRUE表示移动台必须启用附着和分离的过程 在同一位置区的不同小区该参数的设置必须相同 因为移动台在该参数设为TRUE的小区中关机时启动IMSI分离过程 网络将记录该用户处于非工作状态 并拒绝所有寻呼该用户的请求 若移动台再次开机时处于同它关机时同一位置区 此时不触发位置更新 但不同的小区 而该小区的参数IMSIATDT设为FALSE 此时移动台也不启动IMSI附着的过程 在这种情况下 该用户无法正常成为被叫直至它启动主叫或位置更新过程 46 四 周期性位置更新过程当出现以下情况时 网络和移动台往往会失去联系 第一种情况是如果当移动台开着机而移动到网络覆盖区以外的地方 即盲区 此时由于移动台无法向网络作出指示 因而网络因无法知道移动台目前的状态 而仍会认为该移动台还处于附着的状态 第二种情况是当移动台在向网络发送 IMSI分离 消息时 如果此时无线路径的上行链路存在着一定的干扰导致链路的质量很差 那么网络就有可能不能正确的译码该消息 这就意味着系统仍认为MS处于附着的状态 第三种情况是当移动台掉电时 也无法将其状态通知给网络 而导致两者失去联系 47 当发生这几种情况后 若在此时该移动台被寻呼 则系统将在此前用户所登记的位置区内发出寻呼消息 其结果必然是网络以无法收到寻呼响应而告终 导致无效的占用系统的资源 同时也降低了网络接通率 如 用户接通率 长途来话接通率等 为了解决该问题 GSM系统就采取了相应的措施 来迫使移动台必须在经过一定时间后 自动的向网络汇报它目前的位置 网络就可以通过这种机制来及时了解移动台当前的状态有无发生变化 这就是周期性位置更新机制 在BSS部分 它是通过小区的BCCH的系统广播消息 来向该小区内的所有用户发送一个应该做周期性位置更新的时间T3212 来强制移动台在该定时器超时后自动的向网络发起位置更新的请求 请求原因注明是周期性位置更新 48 49 移动台在做小区选择或重选后 将从当前服务小区的系统消息中读取T3212 并将该定时器置位且存储在它的SIM卡中 此后当移动台发现T3212超时后就会自动向网络发起位置更新请求 在NSS部分 将有一个计时器MOBTHR IDETTIM 用来记录每个用户未与网络联系的时长 网络将定时的对在其VLR中标识为IMSI附着的用户做查询 当MOBTHR超时时 它会把在这一段时间内没有和网络做任何联系的用户的标识改为IMSI分离 IMSIDETATCH 我们称之为 隐含关机 当手机发起位置更新 所有种类 MOC MTC SMS等动作时 MSC测的MOBTHR和手机内部的T3212计时器同时清零 50 T3212的设置需注意以下几点 T3212是网络侧下发给手机的计时器溢出值 T3212要视网络覆盖情况 科学设置 不易过小 否则将引起信令负荷 BSC负荷乃至MSC的负荷大幅上升 原则上要尽量设大 但考虑接通率和网络资源的节省 也不易过大 T3212必须同MSC侧的MOBTHR联合设置 T3212要绝对小于MOBTHR 一般建议设为T3212 MOBTHR 80 如果T3212大于MOBTHR值 将会出现手机状态正常 而作被叫提示 用户已关机 现象 51 第四节 MS呼叫过程 52 MSC ChannelReq UI Imm Assign SABM CMRequest UA I Ciph Comm I Ciph Compl CR CompleteL3Info Cell Id CM Request CC DT1 AuthenticationRequest RAND AuthenticationResponse SRES DT1 Ciph Compl DT1 CipherCommand DT1 Setup andsoon I I I I Ass Command SABM UA I Ass Complete DT1 AssignRequest DT1 AssignComplete RACH AGCH SDDCH SDDCH SDDCH SDDCH SDDCH FACCH FACCH FACCH Fig 12Mobileoriginatingcall MOC MN1788EU09MN 0001A Interface SignalingSystemCCS7 29 1 MOC信道分配过程SABM SetAsynchronousBalancedModeExtended 53 PCH UI PagingRequ RACH ChannelRequest AGCH UI Imm Assign SDDCH I Ciph Comm SDDCH I Ciph Compl CC DT1 AuthenticationRequest RAND AuthenticationResponse SRES DT1 Ciph Compl DT1 CipherCommand DT1 Setup andsoonChannelassignmentaswithMobileOriginatingCalls I I I UDT Paging SDCCH SABM PagingResp SDCCH UA CR CompleteL3Info Cell Id Pagingresp MSC Fig 13Mobileterminatingcall MTC MN1788EU09MN 0001A Interface SignalingSystemCCS7 31 2 MTC信道分配过程 54 initiatedbytheMobileStation DT1 DT1 AuthenticationRequest RAND AuthenticationResponse SRES I I FACCH DISC FACCH I ChannelRel DT1 ClearCommand DT1 AuthenticationResponse SRES I FACCH UA DT1 ClearComplete RLSD RLC initiatedbythepartnerside DT1 ReleaseComplete I FACCH DISC FACCH I ChannelRel DT1 ClearCommand DT1 Release I FACCH UA DT1 ClearComplete RLSD RLC MSC MSC BSS BSS Fig 14Callcleardown MN1788EU09MN 0001A Interface SignalingSystemCCS7 33 3 呼叫释放过程 55 第五节无线链路控制一 无线链路故障定义 当移动台在通信过程中语音或数据恶化到不可接受 这是由于系统存在干扰或接收电平很低 导致移动台无法正确解码网络的发送来的信息 且无法通过功率控制或切换来控制时 既所谓的无线链路故障 当出现这种情况时移动台或者启动呼叫重建 或者强行拆链 由于强行拆链实际上引入了一次掉话的过程 在GSM规范引入了一个无线链路超时的概念 RADIOLINKTIMEOUT 该值也可在小区参数中设定 下行 RDLNKTO 上行 RDLNKTBS 在BCCH和SACCH携带的系统消息中发送给移动台 56 当移动台收到该参数后时 就将其内部计数器S的初值设为所定义的值 若移动台在通信过程中在应该收到SACCH 它在移动台处于专用模式下时 携带有系统消息 而无法译出一个正确的SACCH消息 S则减1 反之 则加2 但S值不可超过无线链路超时的值 当S计到0时 移动台则报告无线链路失败 参数RDLNKTO定义了赋予RADIO LINK TIMEOUT参数的初值 参数RADIO LINK TIMEOUT在BCCH SYS INFO Type3 或SACCH SYS INFO Type6 上的 CellOptions 中发送 此参数定义了赋予MS中的无线链路计数器 S计数器最大的初值 用于在downlink方向诊断无线链路故障 同样地 在BTS中也存在相同机制的计数器用于BTS在uplink方向诊断无线链路故障 见PWRC中参数RDLNKTBS 57 MS中S 计数器的初值S0的最大值的计算方法如下 S0 4 4 RDLNKTOS0的取值范围为4至64 radiolinktime 的值是赋予MS或BTS中S 计数器计数的起始点初值 MS在 dedicated 或 busy 模式下 当MS应该接收SACCH的时刻不能成功解码一个SACCH信息 则导致S计数器减1 若MS成功解出SACCH信息 则S计数器加2 若S计数器计到0时 则判断为无线链路故障并且已建立的连接将被强行拆链 产生一次掉话 若此小区开启了呼叫重建功能 则系统将会尝试一呼叫重建过程 若将RDLNKTO定义成较低的值会造成系统过早诊断到无线链路故障且导致呼叫重建的次数增多 58 无线链路故障的控制原则 通过科学的设置无线链路控制参数可以有效的降低无线链路故障 可以避免因短时间瞬时无线链路丢失而形成呼叫中断 有效降低TCH射频掉话 如果该参数设置过长 将导致原信道等待较长的时间 浪费了现网资源 如果设置较小 将导致系统过早判断呼叫故障 形成掉话 RDLNKTO和RDLNKBS要负荷S 4 4 RDLNKTO 否则将导致MS侧和BSC侧判断无线链路故障时间不一致 59 Fig 1Examplefortheradiolinkfailureprocess MN1788EU09MN 0001RadioLinkFailure 7 60 二 呼叫重建定义 呼叫重建程序是允许移动台在无线链路失败后 来重新恢复连接的一个过程 呼叫重建可能会建立在一个新的小区或新位置区上 在无线环境下 一条连接很有可能突然中断 这可能是由于桥梁 建筑物 隧道等障碍物给移动台造成的严重传播损耗 当采用该机制后 移动台便可利用另一小区在很短的时间内继续通话 在某种程度上可改善网络的服务质量 可以认为呼叫重建是一种移动台发起的切换 但只限于对当前小区丢失的呼叫来用于挽救切换的一种极端情况 呼叫重建根据首先察觉无线链路失败的实体不同 将会导致两个不同的建立程序 61 MS侧首先察觉无线链路失败 移动台将在被选中的小区上 可能是原小区 也可能是新小区 发送一个呼叫重建的请求 以前的信道资源将在BTS侧的定时器rlf1超时后被BSC释放掉 BSS侧首先察觉无线链路超时 在BTS侧的定时器rlf1超时后 BTS将发送一个无线链路故障的消息到BSC 此后BSC将释放掉旧的无线资源 同时MSC将激活定时器T3109来等待移动台的呼叫重建 而后移动台通过一段时间的观察 当检测到无线链路失败后 它就会通过来选择一个合适的邻小区 并在选中的小区上发出信道请求 62 如果要想一个小区支持呼叫重建 那么小区参数callReestablisment必须要设为 allowed 而且该小区不能是被禁止的 cellbarred 移动台最多在5秒钟之内应该根据以下算法来决定在哪个小区上进行呼叫重建 根据在SACCH上携带的邻小区的BA表 频率分配表 来测量服务小区和邻小区的BCCH载波的接收电平 并根据5秒的测得的平均测量样本值来选择一个接收电平最高的小区作为呼叫重建的目标小区 在该频点上 移动台将试图去解码BCCH数据块所携带的影响小区选择的系统消息 当该小区未被禁止 C1值大于0并且允许呼叫重建时 将选择该小区 否则 将选择次强的小区进行重试以上的步骤 2020 3 16 63 可编辑 64 当接收电平最强的6个小区都被尝试但都不合乎条件时 则放弃该次呼叫重建 注意 在呼叫重建期内 移动台无法回到空闲模式下 因而当移动台选择了一个位置区不同的小区作为呼叫重建的目标小区时将无法执行位置更新 只有当该次呼叫结束后移动台才能进行位置更新 一般情况下 呼叫重建程序将持续4 20秒的时间 多数用户在重建完成前都已挂机 因而呼叫重建非但达不到目的还浪费了许多无线资源 因而建议在信道资源较紧张的地区 最好不要激活该功能 65 1 越区切换机制 HandoverMechanism 2 降低干扰机制 InterferenceReductionMechanism 动态功率控制 DynamicPowerControl 跳频 FrequencyHopping 断续传输 DTX 第三章切换 DPWRC HOP DTX 66 当服务小区改变 位置移动 时维持通话接续在干扰严重的情况下进行信道切换小区边界及无线网络结构的设计 第一部分 越区切换机制 主要目标 67 有关 下行 和 上行 的解释 手机 基站 上行链路 下行链路 68 越区切换的步骤 69 越区切换的类型 IntracellHandover 小区内切换Intra BSSHandover BSS内切换Intra MSC MSC内切换Inter MSC MSC间切换类型2 3 4也被称为小区间的切换 IntercellHandover 70 越区切换的类型 质量太差误码率太高 QualityHandover 接收电平太低 LevelHandover MS BS距离太远 DistanceHandover 存在更合适的小区 功率余量切换 与接收电平有关 PowerBudgetHandover 71 越区切换的决定 72 越区切换决定区域 L RXQUAL XX H 质量切换上行 下行门限值L RXLEV XX H 电平切换上行 下行门限值L RXLEV XX IH 如果质量差到低于某一门限值 但接收电平高于L RXLEV XX IH 将会触发小区内切换 针对质量和电平引起的紧急切换 73 74 有关 功率余量 PowerBudget 的解释 PBGT n RXLEV NCELL n RXLEV DL PWR C D Min MS TXPWR MAX P Min MS TXPWR MAX n P 路径损耗 当前服务小区 路径损耗 相邻小区 BS TXPWR RXLEV DL BS TXPWR MAX n RXLEV NCELL n RXLEV NCELL n RXLEV DL PWR C D BS TXPWR MAX BS TXPWR MAX n 假定 BS TXPWR MAX BS TXPWR MAX n MS TXPWR MAX MS TXPWR MAX n 实际上 功率余量 代表 75 RXLEV DL 服务小区下行链路接收电平的测量平均值PWR C D BS TXPWR MAX dBm BS TXPWR dBm 服务小区的最大下行功率BS TXPWR MAX和功率控制下实际下行功率与BS TXPWR的平均差值 RXLEV NCELL n 邻区n下行链路电平测量的平均值HO MARGIN n 越区切换余量 如果服务小区的路径损耗减去第n邻区的路径损耗大于这个门限 该邻区被认为是更合适的小区 76 功率余量切换算法 MS RXLEV NCELL n RXLEV MIN n PBGT n HOMARGIN RXLEV MIN n PBGT n 路径损耗 当前服务小区 路径损耗 相邻小区 当前服务小区接收电平 相邻小区接收电平 77 紧急切换算法跨小区电平切换 IntercellHOduetolevel 假设此刻连接质量没有差到触发切换 且手机和基站的发射功率都已达到最大值 RXLEV MIN n L RXLEV XX H 当前服务小区接收电平 相邻小区接收电平 78 紧急切换算法 跨小区质量切换 IntercellHOduetoQuality L RXLEV DL IH 35 75dbm 0 Rxqual Time Rxlev 7 1 5 6 4 3 2 0 L RXQUAL DL H 0 110dbm RXLEVMIN 12 98dbm 切换前服务小区下行连接质量 切换前相邻小区下行接收电平 发生切换的时刻 切换后服务小区下行连接质量 切换前服务小区下行接收电平 切换后服务小区下行接收电平 假定手机和基站的发射功率都已达到最大值 79 紧急切换算法 小区内质量切换 IntracellHOduetoQuality Rxqual Time Rxlev L RXLEV DL IH 35 75dbm 7 1 5 6 4 3 2 0 L RXQUAL DL H 0 110dbm RXLEVM