(完成)第4章移动通信-2(无区群)

1、路威路威 副教授副教授电话：828026EMAIL：kahnlgdx.mtn军事通信系统军事通信系统第第5 5章章 移动通信系统移动通信系统 移动通信组网技术移动通信组网技术理工大学通信工程学院天基信息教研中心理工大学通信工程学院天基信息教研中心我们所面临的问题我们所面临的问题r有限的频率资源如何接入更多用户？有限的频率资源如何接入更多用户？r欲将服务区内的各个基站互连起来，并欲将服务区内的各个基站互连起来，并且要与固定网络互连，需要采用什么样且要与固定网络互连，需要采用什么样的网络结构？的网络结构？r系统资源确定后，如何预测系统可容纳系统资源确定后，如何预测系统可容纳的用户量？（）的用户量？

2、（）r如何对用户的移动性进行有效管理？如何对用户的移动性进行有效管理？q区域覆盖技术区域覆盖技术q多信道共用技术（）多信道共用技术（）q移动性管理技术移动性管理技术q越区切换技术越区切换技术5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术移动通信组网主要技术移动通信组网主要技术 四、区域覆盖技术四、区域覆盖技术1.1.大区制覆盖技术大区制覆盖技术 使用安装在高塔上的单个大功率发射机而获得一个大使用安装在高塔上的单个大功率发射机而获得一个大面积覆盖。面积覆盖。（1）大区制原理）大区制原理5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术q单个基站发射，发射功率较大单个基站发射，发射功率较大

3、（100-200W100-200W）q服务区范围的半径通常为服务区范围的半径通常为20km20km50km50kmq基站天线要架设得很高（几十基站天线要架设得很高（几十米以上）米以上）q优点：优点：网络结构简单、成本低。网络结构简单、成本低。q 缺点：缺点： 系统容量受限系统容量受限 覆盖范围有限覆盖范围有限基站发射功率有限基站发射功率有限受地形环境影响受地形环境影响移动台通信效果移动台通信效果 与位置有关与位置有关（2）大区制系统特点）大区制系统特点1.1.大区制覆盖技术大区制覆盖技术5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术A AB B（3 3）大区制改进方法）大区制改进方法 同

4、频转发器，扫除盲区同频转发器，扫除盲区 设置分集接收台设置分集接收台 提高基站接收机灵敏度提高基站接收机灵敏度公用移动通信（公用移动通信（PLMN)PLMN)的早期系统的早期系统（4 4）大区制应用）大区制应用中、小城市等业务量不大的地区系统中、小城市等业务量不大的地区系统1.1.大区制覆盖技术大区制覆盖技术5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术专用移动通信系统专用移动通信系统2.2.小区制覆盖技术小区制覆盖技术r 整个移动通信服务区划分为许多整个移动通信服务区划分为许多个小区（半径个小区（半径300-2000m300-2000m）r 每一小区设置一个基站，负责与每一小区设置一个

5、基站，负责与小区中的移动台的无线连接小区中的移动台的无线连接r 各基站统一接到移动交换中心各基站统一接到移动交换中心(MSC)(MSC)，由，由MSCMSC统一控制各基站协统一控制各基站协调工作调工作（1）小区制原理）小区制原理 用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。发射机，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。 5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 MSC PSTNM MS BS q 缺点：缺点： 组网复杂，成本高组网复杂，成本高 系统需要进行越区切换，

6、保证通话连续系统需要进行越区切换，保证通话连续 系统需要进行位置管理，保证漫游实现系统需要进行位置管理，保证漫游实现（2）小区制系统特点）小区制系统特点2.2.小区制覆盖技术小区制覆盖技术q优点：优点：频率重用提高系统容量频率重用提高系统容量可将覆盖区域无限扩展可将覆盖区域无限扩展降低了对终端功率要求降低了对终端功率要求5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 MSC PSTNM （1）基站覆盖区形状）基站覆盖区形状:全向天线辐射的覆盖区是个圆形，全向天线辐射的覆盖区是个圆形，在考虑交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一在考虑交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。

7、个多边形。2、小区制覆盖技术1.1.基站最佳分布基站最佳分布5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术（2 2）无空隙、无重叠地覆盖一个平面的）无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域：区域：可以证明可以证明, ,有效覆盖区的形状只有有效覆盖区的形状只有三种：正三角形、正方形、正六边形。三种：正三角形、正方形、正六边形。（3 3）三种形状小区的覆盖比较）三种形状小区的覆盖比较 在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。也就最经

8、济。 5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术r r 由正六边形构成的网络形同蜂窝（由正六边形构成的网络形同蜂窝（cell)cell)，因此把小，因此把小区形状为正六边形的小区制移动通信网称为区形状为正六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网蜂窝网。（4 4）蜂窝覆盖）蜂窝覆盖 蜂窝形小区只是概念上的，实际小区的形状是不规蜂窝形小区只是概念上的，实际小区的形状是不规则的，受到多种因素的影响。则的，受到多种因素的影响。5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术12识别被呼用户识别被呼用户定位用户所在位置定位用户所在位置建立网络到用户的建立网络到用户的 路由连接路由连接通话过程中通

9、话过程中维持连接维持连接通话结束，拆除连接通话结束，拆除连接五、移动性管理技术五、移动性管理技术移动管理固定网络固定网络交换机交换机交换机交换机基站基站基站基站基站基站 通信网络最基本的任务通信网络最基本的任务是建立主叫与被叫之间是建立主叫与被叫之间的连接的连接, ,其内容包括：其内容包括：5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术1.位置管理技术位置管理技术5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 （1）分级覆盖技术）分级覆盖技术GSMGSM业务区业务区PLMN1PLMN1业务区业务区PLMN2PLMN2业务区业务区MSCMSC业务区业务区MSCMSC业务区业务区位置区

10、位置区位置区位置区1.位置管理技术位置管理技术rHLRHLR准静态准静态 它存储了一个网络内注册的所有用户的信息，包括用它存储了一个网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记帐信息、户预定的业务、记帐信息、位置信息位置信息等。等。rVLRVLR动态动态 它管理一个网络中若干位置区内的移动用户，一个位它管理一个网络中若干位置区内的移动用户，一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成。置区由一定数量的蜂窝小区组成。（2）位置记录技术）位置记录技术采用两级数据库。采用两级数据库。 （3）数据库的操作）数据库的操作r更新更新位置登记位置登记r查找查找呼叫传递呼叫传递5.2 5.2 移动通信的组网技术移

11、动通信的组网技术 位置登记位置登记（Location Registration）是指在确是指在确知移动台的实时位置信息的情况下，定时更新位置知移动台的实时位置信息的情况下，定时更新位置数据库（数据库（HLRHLR和和VLRVLR）。）。系统将覆盖区域分成系统将覆盖区域分成若干登记区若干登记区RA RA （Registration Area)Registration Area)用户在新用户在新RARA对应的对应的VLRVLR中登记中登记修改修改HLRHLR中该移动台的中该移动台的VLRVLR值值在旧的在旧的VLRVLR中注销移动台中注销移动台登记登记（4）位置登记）位置登记5.2 5.2 移动通

12、信的组网技术移动通信的组网技术（5） 位置更新及策略位置更新及策略r 位置登记和寻呼都要在有线及无线信道上传信令消息；位置登记和寻呼都要在有线及无线信道上传信令消息；r 位置登记区越大，位置更新的频率越低，但每次呼叫寻位置登记区越大，位置更新的频率越低，但每次呼叫寻呼的基站数目就越多，用于寻呼的开销非常大；呼的基站数目就越多，用于寻呼的开销非常大；r 但如果位置登记区小，移动台每进入一个小区就发送一但如果位置登记区小，移动台每进入一个小区就发送一次位置更新信息，则这时用户位置更新的开销非常大，次位置更新信息，则这时用户位置更新的开销非常大，而寻呼的开销却很小。而寻呼的开销却很小。5.2 5.2

13、 移动通信的组网技术移动通信的组网技术MSC 1）位置区大小位置区大小MSC基于时间基于时间 每个用户每隔一定时间周期性地更新其位置。时间间隔每个用户每隔一定时间周期性地更新其位置。时间间隔的确定可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。的确定可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。基于距离基于距离 当移动台离开上次位置更新时所在的小区的距离超过当移动台离开上次位置更新时所在的小区的距离超过一定的值（距离门限）时，移动台进行一次位置更新。一定的值（距离门限）时，移动台进行一次位置更新。基于运动基于运动 当移动台跨越一定数量的小区边界以后，移动台就进当移动台跨越一定数量的小区边界以后，移动

14、台就进行一次位置更新。行一次位置更新。5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 2）位置更新策略位置更新策略小区小区1小区小区3小区小区2小区小区4位置区位置区1位置区位置区2BSCBSCMSCVLRMSCVLRHLR(1) MS(1) MS向向MSCMSC发送发送“位置更新请求位置更新请求”(1)(2)(2) MSC(2) MSC向客户的向客户的HLRHLR发送发送“位置更新请求位置更新请求”(3) HLR(3) HLR回送回送“位置更新接受位置更新接受”(3)(4)(4) MSC (4) MSC 对对VLRVLR中该客户的中该客户的IMSIIMSI作标记，并向作标记，并向MSM

15、S回送回送“位置更新证实位置更新证实”(5)(5) HLR(5) HLR通知原来的通知原来的MSCMSC删除删除VLRVLR中有关该中有关该MSMS的客户数据的客户数据 不同不同MSC/VLR不同位置区的位置更新不同位置区的位置更新 5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术位置更新流程举例位置更新流程举例 呼叫传递呼叫传递（Call DeliveryCall Delivery）是指在有呼叫是指在有呼叫给移动台的情况下，根据给移动台的情况下，根据HLRHLR和和VLRVLR中可用的位中可用的位置信息来定位移动台。置信息来定位移动台。2.呼叫传递呼叫传递5.2 5.2 移动通信的组网技

16、术移动通信的组网技术r通过移动台的通过移动台的HLR确定其确定其VLRr确定移动访问的小区确定移动访问的小区 （1）呼叫传递过程呼叫传递过程（2 2）本地交换机根据）本地交换机根据A A客户所拨号码客户所拨号码(139)(139)可以与可以与GSMGSM网的网的GMSCGMSC间建立链路，并将间建立链路，并将B B客户号码传送给客户号码传送给GMSCGMSC（3 3）GMSCGMSC根据根据H H0 0H Hl lH H2 2H H3 3ABCDABCD，向，向B B客户的客户的HLRHLR发发MSISDNMSISDN号码，询号码，询问问B B客户漫游号码客户漫游号码(MSRN)(MSRN)（

17、4 4）HLRHLR将将B B客户客户MSISDNMSISDN号码转换为客户识别码号码转换为客户识别码(IMSI)(IMSI)，查询，查询B B客户目前所在的业客户目前所在的业务区务区MSCMSC，向该区，向该区VLRVLR发被叫的发被叫的IMSIIMSI，请求，请求VLRVLR分配给被叫客户一个漫游号码分配给被叫客户一个漫游号码MSRNMSRN（6 6）GMSCGMSC有了有了MSRNMSRN，就可以把入局呼叫接到，就可以把入局呼叫接到B B客户所在的客户所在的MSC (MSC (北京北京- -广州广州) )（7 7）VLRVLR查出被叫客户的位置区识别码查出被叫客户的位置区识别码(LAI)

18、(LAI)之后，之后，MSCMSC将寻呼消息发送给将寻呼消息发送给位置区内所有的位置区内所有的BTSBTS，由这些，由这些BTSBTS在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼（8 8）守候的空闲）守候的空闲MSMS接收到此寻呼消息，识别出其接收到此寻呼消息，识别出其IMSIIMSI码后，发码后，发送应答响应，并建立通信连接，通信过程中采用送应答响应，并建立通信连接，通信过程中采用TMSITMSI号码。号码。 呼叫传递流程举例呼叫传递流程举例5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 若若A A客户为北京固定网某客户，客户为北京固定网某客户，B B客户为上海

19、数字移动客户为上海数字移动某客户，某客户，B B客户已漫游到广州，客户已漫游到广州，A A客户呼叫客户呼叫B B客户流程如下：客户流程如下：（5 5）VLR VLR 把分配给被叫客户的把分配给被叫客户的MSRNMSRN号码回送给号码回送给HLRHLR，由，由HLRHLR发发送给送给GMSCGMSCMSCHLRVLR广州广州PSTN 公共电话交换网公共电话交换网MSC 移动交换中心移动交换中心HLR 原籍位置寄存器原籍位置寄存器VLR 访问位置寄存器访问位置寄存器GMSC北京北京PSTN（1 1）A A客户拨打客户拨打B B客户，拨客户，拨MSISDN(0139HMSISDN(0139H0 0H

20、 Hl lH H2 2H H3 3ABCD)ABCD)号码号码（1）（2）（3）（4）（5）（6）上海上海（1）越区切换的基本概念）越区切换的基本概念 当前正在进行通信的移动台与基站间的通信当前正在进行通信的移动台与基站间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。链路从当前基站转移到另一个基站的过程。 越区切换的准则，即何时需要进行越区切换越区切换的准则，即何时需要进行越区切换 越区切换的控制策略越区切换的控制策略 越区切换的信道分配越区切换的信道分配（2）越区切换的三个问题）越区切换的三个问题3.切换技术切换技术5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术（3）越区切换的准则）越区

21、切换的准则 基站基站1的信的信号强度号强度基站基站2的信的信号强度号强度hTh1Th2Th3A B CD越区切换示意图越区切换示意图q具有滞后余量的相对具有滞后余量的相对信号强度准则（准则信号强度准则（准则3 3）q具有门限规定和滞后具有门限规定和滞后余量的相对信号强度准余量的相对信号强度准则（准则则（准则4 4）q相对信号强度准则（准则相对信号强度准则（准则1 1）q具有门限规定的相对信号强度准则（准则具有门限规定的相对信号强度准则（准则2 2）5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术r移动台控制移动台控制（4）越区切换的控制策略）越区切换的控制策略r网络控制网络控制 移动台从中

22、选择最佳的后选基站，并发送越区切换请求。移动台从中选择最佳的后选基站，并发送越区切换请求。在在无绳电话系统无绳电话系统中，采用移动台控制的越区切换。中，采用移动台控制的越区切换。 网络根据来自移动台的信号强度和质量监测结果进行判网络根据来自移动台的信号强度和质量监测结果进行判决，需要进行越区切换时，则选择一个最佳基站，并将结果决，需要进行越区切换时，则选择一个最佳基站，并将结果通知移动台与新基站。在通知移动台与新基站。在第一代模拟蜂窝系统第一代模拟蜂窝系统中采用该法。中采用该法。5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术r移动台辅助控制移动台辅助控制 网络要求移动台测量其周围基站的信

23、号质量并把结果报网络要求移动台测量其周围基站的信号质量并把结果报告告旧基站旧基站，网络根据测试结果来决定何时进行越区切换以及，网络根据测试结果来决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。切换到哪一个基站。（4）越区切换的控制策略）越区切换的控制策略 在在IS-95IS-95和和GSMGSM系统中，采用移动台辅助方法，系统中，采用移动台辅助方法，这种方式在切换频繁的微蜂窝环境下特别实用。这种方式在切换频繁的微蜂窝环境下特别实用。5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术（5）越区切换的信道分配）越区切换的信道分配 越区切换的信道分配是解决当呼叫要转移到越区切换的信道分配是解决当呼叫要转

24、移到新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。的概率尽量小。r常用做法：常用做法：在每个小区在每个小区预留预留部分信道专用于越区部分信道专用于越区切换。切换。r特点：特点：因预留部分信道使得小区可用信道数减小，因预留部分信道使得小区可用信道数减小，增加呼损率，但减少了通话被中断的概率，从而增加呼损率，但减少了通话被中断的概率，从而符合人们的使用习惯。符合人们的使用习惯。 5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术（6）越区切换类型）越区切换类型r 硬切换硬切换 r 软切换软切换 5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术硬切换硬切换特点：特点：新的连接建立前，先中断旧的连接。新的连接建立前，先中断旧的连接。 硬切换硬切换5.2 5.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术软切换软切换 当移动台开始与一个新的基站联系时，并不立当移动台开始与一个新的基站联系时，并不立即中断与原来基站之间的通信。即中断