第 3 章 移动通信的网络结构

第3

章移动通信的网络结构

网络结构3.1

信令3.2

越区切换与位置管理3.3【本章内容简介】

本章详细介绍了移动通信网的网络结构、区域覆盖方式和服务区的形状，对信令的类型和数字信令以及信令的应用作了仔细说明，同时还介绍了越区切换和位置管理等实际应用的情况。【学习重点与要求】

本章重点掌握移动通信网的网络结构和频率复用的概念，了解越区切换、位置管理及漫游的接续过程。3.1网络结构移动通信的最大特点就是移动台（MS）在服务区内任意地点移动时都能进行收发信。为了实现移动用户和移动用户之间或移动用户和市话用户之间的通信，移动通信网必须具有交换控制功能。3.1.1基本结构移动通信电话网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，再由若干无线区群构成整个服务区，如图3-1所示。从地理位置范围来看，GSM系统分为GSM服务区、公用陆地移动网（PLMN）业务区、移动交换控制（MSC）业务区、位置区（LA）、基站区和小区。1．GSM服务区GSM服务区由联网的GSM全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服务，包括完成国际漫游。图3-1移动通信网的结构2．PLMN业务区PLMN业务区是由一个或若干个移动通信网（PLMN）组成的。3．MSC业务区由一个移动交换中心控制的区域称为MSC业务区。4．位置区一个移动业务交换中心可以由一个或若干个位置区（LA）组成。位置区就是移动台位置登记区，它是为了解决在呼叫移动台的同时，可以知道被呼叫移动台当时所在位置而设置的。5．基站区一个基站（BS）可以由一个或若干个无线小区组成。一个基站控制器所控制的若干个小区的区域称为基站区。6．小区小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形。3.1.2区域覆盖方式基站发射电波的覆盖范围称为无线小区，按照服务区域覆盖方式的不同，可以将移动通信网划分为大区制和小区制。大区制采用单无线小区结构，即采用一个基站覆盖某一范围的用户服务区，由它负责区内移动通信的联络和控制，像无线出租车、无线呼叫、MCA（MultiChannelAccess）等方式都属于大区结构。小区制采用多无线小区结构，它是将整个服务区划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，由它负责区内移动通信的联络和控制。3.1.3服务区形状 按服务区形状来划分，可分为线状服务区和面状服务区。图3-2带状网图3-3小区形状表3-1 3种形状小区的比较小区形状正三角形正方形正六边形邻区距离RRR小区面积1.3r22r22.6r2交叠区宽度R0.59r0.27r交叠区面积1.2r20.73r20.35r23.2信令这些与通信有关的一系列控制信号统称为信令。信令不同于用户信息，用户信息是直接通过通信网络由发信者传输到收信者，而信令通常需要在通信网络的不同环节（基站、移动台和移动控制交换中心等）之间传输，各环节进行分析处理并通过交互作用而形成一系列的操作和控制，其作用是保证用户信息有效且可靠地传输。因此，信令可看成是整个通信网络的神经中枢，其性能在很大程度上决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量。3.2.1信令的类型信令分为两种：一种是用户到网络节点间的信令，称为接入信令；另一种是网络节点之间的信令，称为网络信令。按照信号形式的不同，信令可分为音频信令和数字信令两大类。由于数字信令具有速度快、容量大、可靠性高等一系列明显优点，目前移动通信设备多采用数字信令，接下来主要介绍数字信令。3.2.2数字信令1．数字信令的构成与特点常用的信令格式如图3-4所示，包括前置码（P）、字同步码（SW）、地址或数据码（A或D）以及纠错码（SP）4部分。

图3-4典型的数字信令格式2．数字信令的传输3.2.3信令的应用图3-5信令应用举例3.3越区切换与位置管理3.3.1越区切换越区（过区）切换（Handover或Handoff）是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程，该过程也称为自动链路转移（AutomaticLinkTransfer，ALT）。越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入到另一个基站覆盖的小区的情况下，为了保持通信的连续性，将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。越区切换包括3个方面的问题：（1）越区切换的准则也就是何时需要进行越区切换；（2）越区切换如何控制；（3）越区切换时的信道分配。越区切换分为两大类：一类是硬切换，另一类是软切换。硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接；而软切换是指既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。1．越区切换的准则（1）相对信号强度准则。（2）具有门限规定的相对信号强度准则。（3）具有滞后余量的相对信号强度准则。（4）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则。2．越区切换的控制策略（1）移动台控制的越区切换。（2）网络控制的越区切换。（3）移动台辅助的越区切换。3．越区切换时的信道分配常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。3.3.2位置管理在蜂窝移动通信系统中，用户可在系统覆盖范围内任意移动。为了能把一个呼叫传送到随机移动的用户，必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。在现有的第二代数字蜂窝移动通信系统中，位置管理采用两层数据库，即原地位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。通常一个PLMN网络由一个HLR（存储其网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记账信息、位置信息等）和若干个VLR（管理该网络中若干位置区内的移动用户）组成。位置管理包括两个主要的任务：位置登记（LocationRegistration）和呼叫传递（CallDelivery）。与上述两个问题紧密相关的另外两个问题是：位置更新（LocationUpdate）和寻呼（Pa