移动通信课件第五讲

第五讲组网技术第五讲组网技术

移动通信原理与应用技术 如何将服务区内的各个互连起来，并且要与固?也就是说，移动通信应采用什么样的网络结构 任意移动。这就要解决下面两个问题：一是当移动用户从 如何保证业务信道自动切换到相邻小区 ，从而保证用 户在移动网络中任意移动，网络如何管理这些用户，使网络在任何时刻都知道，该用户当前在哪一个地区的哪一个之间交换控制信息，从而对呼叫过程、移动性管理过程和 二代数字移动通信系统和第三代移动通信系统(IMT-2000)。第一代移动通信系统包括AMPS、TACS和NMT等体制。第二代数字移动通信系统包括GSM、IS-136(DAMPS)、PDC、功能实体组成(如图1-16所示)：移动台(MS)、 器(VLR)、设备标识寄存器(EIR)、认证中心(AUC)和操作维1-码片、比特或时隙同步、调制解调、收发信机性能等。物理层将无线电频谱分成若干个物理信道，划分的方法可以按频率、时隙或码字或它们的组合进行，如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等。物理层在介质接入控制层(MAC)的控制下，负责数据或数据分组 入控制MAC层（MediumAccessControl）在通信协议中的位置如移动通信基础系统时延。逻辑链路控制（LLC）接入控制子层——。移动通信基础数据链路控制层(DLC)的主要功能是为网络层提供非常可靠的数据链路。例如，在DECT中，将DLC层分为两 电资源管理、各种业务(呼叫控制、附加业务、面向连接来 当多个终端同时 同一资源（如共享的通信信）就： 移动通信基础作接入技术。多址技术主要解决众多用户如何高效共享给定频谱资源的问题。移动通信基础时，在信道资源的使用上就发生（碰撞）。因此，对于有竞争的多址接入协议如何解决从而使所有资源内可进行无的传输。移动通信基础移动通信基础 户之间是通过（包括移动交换局和局间联网）同信道信道信道信道ctfct目前应用的

ctctct等

频分多址是指将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用。在FDMA系统中，每一 需的带宽，如25kHz或30kHz。在单纯的FDMA系统中，通和发送频率F是不同的。为了使得同一部电台的收发之间不产生干扰，收发频率间隔|f-F|必须大于一定的数值。例如，在800MHz频段，收发频率间隔通常为45MHz。一个典型的51FDMA 不能直接通信，而必须经过中转。 所覆盖的区域(称为小区)内的所有移动台共用。这就是f1f1ffN fN

……频分多址较大时（比如在交换网中），FDMA是一种有效移动通信基础 的度移动通信原理与应用技术 移动通信原理与应用技术在话音通信中，业务量的大小用话务量来量度。话务量是度量通信系统业务量或繁忙程度的指标。其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。话务量又分为流入。显A= (5-根据式(5-1)的定义，可以这样来理解“爱尔兰”的含意：1小时内平均发生呼叫的次数为λ(次)(5-1)可求A(爱尔兰S(小时/次)·λ(次/小时因此，1爱尔兰就表示平均每小时内用户要求通话的时间为1λ20(次/小时S3(分次1(小时次S201这就表示，1小时的平均呼叫20次所要求的总通话时例如，设在100个信道上，平均每小时有2100次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，则这些信道上的呼叫： 21002A 从一个信道看，它充其量在1个小时之内不间断地进行通信(不断地占用一个信道)，那么它所能完成的最大话务量也就是1爱尔兰。由于用户发起呼叫是随机的，不可能不间断地持续利用信道，所以一个信道实际所能完成的话务量必定小于1爱尔兰。也就是说，信道的利用率不可能达到百分之在信道共用的情况下，通信网无法保证每个用户的所有呼叫都能成功，必然有少量的呼叫会失败，即发生“呼损”。已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为λ，其中有的呼叫成功了，有的呼叫失败了。设单位时间内成功呼叫的次数为A0=λ0S

级(或业务等级)（GOS）流入话务量A与完成话务量A0之差，即为损失话务量。损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率，称为BAA0

(5- 显然，呼损率B越小，成功呼叫的概率就越大，用户就越满意。因此，呼损率B也称为通信网的服务等级(或业务等级)。例如，某通信网的服务等级为0.05(即=0.0)，表示在全部呼叫中未被接通的概率为5%。但是，对于一个通信网来说，要想使呼叫损失小，只有让流入话务量小，即容纳的用户少些这又是所不希望的。可见，呼损率与流入话务量是一对 ，要折中处理。 信道共用方法，呼损率和话务量是一对，服务等级和信道利用率是。设在观察时间TC1

0

(5-AS1C (5- 式中，C1S即为观察时间T可以从另外一个角度来进行统计。若总的信道数为n，而在观察时间T内有i(i＜n)个信道同时被占用的时间为ti(ti＜T)，niti1t12t23t3 nC1n(5-将式(56)代入式(55)

C1S

iti

i

(5- T A0

i

(5-期望。因此可以说，完成话务量就是通信网同时被占用信道数的统计平均值，表示了通信网的繁忙程度。例如，某通信网共有8个信道，从上午8时至10时共两个5-1所示。5A1(10.220.330.540.450.26 70.180.1)信道同时被占用。每信道每小时的平均被占用时间为3.5/8=0.4375小时。因为一个信道的最大可容纳的话务量是143.75%。率B、共用信道数n和流入话务量A的定量关系可用 表示。爱尔兰呼损 B 1AA2

(5-

这就 工程中的第一爱尔 ，也称爱尔兰 AA(1B)

(5-

Erlang 根据ErlangB，知道三个参数A、B和n中的任何两B251020nAAAAA15 nnAnAkkkB=0.043142ErlangErlangn

A(1Bn计算Erlang functionerb=%A=offeredtrafficin%c=numberoftrunckedchannels.num=A^c;sum=0;forkfact=prod(1:k);term=(A^k)/kfact;sum=sum+cfact=prod(1:c);den=cfact*sum;erb=num/den;%Endoffunction以上都是以全网的流入话务量A流入话务量可以容纳多少用户的通信业务呢?这就要看每个用户的话务量多少才能决定。每个用户在24小时内的话务量分。但是随着经济发展，我国话务量日分布情况也发生了变化。话务量的日分布情况对于通信系统的建设者、设计者和管理经营者来说是很重要的。在这里我们引入忙时话务量的用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小时，每个用户的平因此在考虑通信系统的用户数和信道数时，采用忙时平均话最忙1小时内的话务量与全天话务量之比称为集中系数，用k表示，反应了这个通信系统“忙时”的集中程度，即忙时话户的忙时话务量需用统计的办法确定。设通信网中每一用户

aCTk (5-例如，每天平均呼叫3次，每次的呼叫平均占用时间为120秒，Erl／用户。公网0.01- 国料表明，公用移动通信网可按a=0.01设计，专业移动通信网可按a=0.05设计。由于使用的习惯不同，国内的用户忙时话务量一般会超过上述数据不少，建议公用移动通信网按a=0.02~0.03设计，专业移动通信网按a=0.08在用户的忙时话务量a确定之后，每个信道mA/

A (5-

CT示(若a值不同，则需另行计算)。53用户数的计算M mM 现代移动通信A=Aa

0.0272Erl/用户mA/n205.8/mn205.8用户设每个用户的忙时话务量，呼损率B10％，现有8 m

70(用户信道 0.01 Mmn708560(用户

5.597(10.1)8m0.11111(用户信道)求0.111(10.1)88 空闲信道的选取方式主要可以分为两类：一类是 叫信道方式(或称“共用信令信道”方式)；另一类是标明空道自 呼叫信道方式、循环定位方式、循不定位方式和循环分散定位方式等四种 设置专门的呼叫信道，于处理用户的呼分为“循环定位”、“循环不定位”、“标明多个空闲信道的循环分散定位”和 ，该 呼叫信道有两个作用：一是处理呼叫成下行信道和上行信道道（PageChanne 此时要另选一个空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，于是所有未通话的移动台都自动转到新的临时3．循环不定位方式这种方式是在循环定位方式的基4．循环分散定位方式为克服循环不定位方式时移动台被呼的接续时间比较长的缺点，就提出循环分散定位 在全部不通话的空闲信道上都发空闲信号，网内移动台分散停靠在各个空闲信道 呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号期性的帧每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙内如果用户在已分配的时隙上没有数据传输，则这段时间将被浪费。在频分双工(FDD)方式中，上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。在时分双工(TDD)方式中，上下行帧都在相同的频率上。TDD的方式如图5-2所示。图5-2TDMA示意 发射信号（突发信号），在满足定时和 杨家玮移动通信个时隙)，PACS系统的帧长为2.5ms(每帧8所谓频分双工是（或移动台）的收发设备要在两个不隔。如果在高频率发射和在低频率接收，则移动台必 移动通信基础

时分多址符号。也常常采用不同的名称。有的是为了区分的身移动通信基础时分多址在移动通信中，信号的存在着随机时延。因为移动台移动台和之间的距离是一个随量。通信距离的不同，使得信号的时延也不同。因此，即使移动台与基站的时钟都非常精确，信号到达对方时，也不可能移动通信基础时分多址高到一定程度，则因为多径引起的码间干扰会移动通信基础 每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。二是为了便于接收端利用均衡器来克服多径引起的码间干扰头系数，从而可消除码间干扰对整个时隙的影响。三是在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔(即不传输任何信号) 化，而引起 化，从而保证不同移动台发出的信号，在 的现象。四是为了便于接收端的同步，开传输，也可以合二为一。两种典型的时隙结构如图5-3所一帧时隙123……N53

典型结构同步控制信息同步控制信息保护信息训练信息保护时分多址移动通信基础…移动通信原理与应用技术时分多址因为移动台只在指定的时隙中接收发给它的信息，因而在一帧的其他时隙中，可以测量其他发送的信号强度，信号不会在发生或，并且能准确地在指定的时隙中接收发给它的信号。同步技术是TDMA系统正常工移动通信基础时分多址检测，则还必须获得载波同步移动通信基础时分多址 移动通信基础时分多址具有良好的相关特性，不易被信息流中的随机比特所而出移动通信基础时分多址移动通信基础时分多址移动通信基础时分多址TDMA系统的只用一部发射机，可以避免像FDMA系统那样因多部不同频率的发射机同时工作而产生的干扰因为移动台只在指定的时隙中接收发给它的信息，因此在一帧的其他时隙中，可以测量其他发送的信号强度，或检测网络系统发送的广播发生或，并且移动台能够准确地在指定时隙中接收发给 实现有语音时分配时隙，无语音时不分配时隙，还有利于提高系统容 移动通信基础 移动通信原理与应用技术 (a)例2假定某个系统是一个前向信道带宽为50MHz的TDMA/FDDGSMN＝（50MHz/杨家玮移动通信杨家玮移动通信 和空间上都可能。相关检测。其它使用不同码型的信号因为和本地产生的码型不地址码的设计直接影响CDMA系统的性能，为提高能力，地址移动通信原理与应用技术C移动通信原理与应用技术码分多址从频域或时域来观察，多个CDMA信号是相互 码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和本地产移动通信基础小）。如图5-4(a)所示。码字频率信道信道信道………信道用户B 频率B用户时间时间 (a)FH-CDMA;(b)DS-码分多址在CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输也是由进行 移动通信基础码分多址55DS-CDMA 码分多址较相邻台的信号强度和决定什么时候需要进行越同步信道用于传送同步信息，在覆盖的通信范围寻呼信道供在呼叫建立阶段传输控制信息。码分多址用业务信道之前，提供由移动台到的传输通路，供移动台发起呼叫，对的寻呼进行响应，以及向发送登记的信息等。接远近效应。由于移动用户所在位置处于动态的变化中，接收到的各用户信号功率可能相差很大，即使各用户到距离相等，深的存在也会使到达的信号各不相同，强信号对弱信号有着明显的抑制作用，会信号或接收信号，因而近地强信号远地弱信号的现象会经常的发生，

移动通信原理与应用技术混合码分多址的形式有种多样，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA与DS-CDMA混合(TD/CDMA)TDMA与跳频(TDMA/FH),FH-CDMADS-CDMA(DS/FH-移动通信原理与应用技术 56在蜂窝系统中，反向链路设计比较，主要原因有两个。第一，完全控制了向链所有发射信号的功率。但是，由于每一用户和间无线路径的不同，用户端的必须动态控制，从每一用户单元出来的动态控制。第二，发射受到用户单元电池能量的限制，因此也限制了反向链对移动通信原理与应用技术 y(t) W*x( N y(t)

i

*x(t) 自适应整，使得波束指向移动台，能够它的运①在一个自适应方式所覆盖的范围内 5.2.55.2.5任何一个用户随时有数据分组要发送，就立刻接入信道进行发送。发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答。如果在一个给定的时间区间内，没有收到对方的认可应答，则重发刚发的数据分组。由于在同一信道上，多个用户独立随机地发送分组，就会出现多个分组发生碰撞ALOHA5-7(a)使当前分组传输成功，必须在当前分组到达时刻的前后各一 该协议就称为时隙ALOHA协议5-

在ALOHA协议中，各个节点的发射是相互独立的，即各节点的发送与否与信道状态无关。为了提高信道的通过量，侦听信道是否有分组在传输。若信道空闲(没有检测到载波)，才可以发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。 影响系统的两个主要参数是检测时 时延。检测时延是 判断信道空闲与否所需 点发送的分组将会成功传输，如图5-8所示 组，以1-pp-坚持

t用户B

t2

t3

t58CSMA预约随机多址通常基于时分复用，即将时间轴分为重复的帧，每一帧分为若干时隙。当某用户有分组要发送时，可采用ALOHA的方式在空闲时隙上进行预约。，它将无碰撞地占用每一帧所预约的时隙，直至所有分组传输完毕。用于预约的时隙可以是一帧中固定的时隙，也可以将一个时隙再分为若干个小时隙，每个小时隙供一个用户一个典型的预约随机多址协议称为分组预约多址（PRMA）。为每一个话音突发（或有声期）TDMA帧中预约一个时隙（TDMA那样，一路话音固定占用一个时隙，而不管该话路是否有话音要传送）。预约的方法是当一个话音突发到达时，该节点在一帧中寻找空闲时隙，并在空闲时隙上发送该突发的第一个分组，如果传输成功，则它就预约了后续帧中对应的时隙，直至该突发传

注：工程设计中需对以上C/I另加3dB扰台信号功率落入相邻或相近接收频带内造在多信道移动通信系统中，当移动台靠近时，信号的邻道收信机形成干扰。由于这种干扰分量落在扰的通频带内，因而提高一般说来，二者相距越近，路径损耗越小，邻移动通信基础 发射机边带辐射是指存在于发射机载频两侧的噪声，频数对 扰机边带辐射的大小，主要取决于振荡器、倍频器的噪声电路和调制电路的噪声以及电源脉动、脉冲等引起台，频道间隔是25kHz。然而，调频信号的频移动通信基础 移动通信基础

S(t)Acos0tcossintAsin0tsinsint

∞∞AJ0cos0t

(第对n边移动通信基础 移动通信基础 L Br0.5BIL移动通信基础 号传输损耗Lfs=80dB，信道间隔Br=25KHz，Bi=16KHz，L Br0.5BiL

wff J1.7ff

JJo

3.39971020lgJs1.720lg3.399710350dBJo1.7Pn=10-50-80=-时频偏不超过最大允许值（如5kHz）。为了保证调移动通信基础由所有落 同信道无线区相距越远，其度越大，同信道干扰就

BI2移动通信基础B A

B=20lgb(dB)）表示。射频防护比（Radio-FrequencyProtectionRatio）--接 窄带窄带8宽带宽带8宽带8窄带窄带宽带宽带 移动通信基础 移动通信基础信号/同频干扰比决定于设备参数、环境、小区半径、双工方移动通信基础 ②电 dhL h

L12040lgd20lght 杨家玮移动通信 DDIDSDI

D=r+

=1

D1 LL40lg

S移动通信基础 得到以dB为单位的信干比（SignalInterferenceRatio，S/ISILI

移动通信基础 8 I I

DDIr0 ，式中[S/I]将大于8dB。移动通信基础为90[S/I]约需25dB，这样可得 I I DDD1 D

S移动通信基础以上分析只考虑了来自一个小区的干扰。实际上，若干个小区的干扰。 移动通信基础 因此，同信道复用比Dr

1 在双工情况下，有用信号和干扰信号的曲线相虚线箭头指向，可求出=40km，故同信道复用距离D=50km。 发射机和 详细的论述。外部效应引起的，主要是由于发信用引起的现象。如果保证接插件部位接触良好防止金属构件锈蚀，现象可以避免 2ABABC3A2B3ABC2AB2C

2ABCDABC2DABCD 中，五阶的影响可忽略。但对于小区制，多信道共用组网时，则应重视五阶的影响。三阶，应适当选择不等频距的信道。使它们产生的产物不致落入同组中任一工作信道。选择信道组的原则是，信道组内应无三阶产物，应最小的无三阶干扰的信道组。号差值均不相等，则该信道组是无三阶的信道组；否则就有三阶干扰。表无三 3456789

47

…………

成无三阶信道组，因此频段利用率不够高，一般阶信道组工作是很难实现的。高频段利用率这种方法是以无三阶信道组为基础进行频率分配的，需要的是，选用无三阶信统的工作信道之内，然而，三阶产物可能落入其 机共用一副天线时，应加入单向器件，如率度；发射机、共用器、馈线、天线之间必②为了减小移动台发射机干扰，应采用减小①提高的射频抗拒比，一般要宜过高、采用性强的方案等。减小无线小区半径、降低最大接收电。③选用无三阶信道组工作 至的功率电平差异仅决定传输路径损耗。这一差值d1.d

d1.d

d2 将覆盖区域划分为若干小区，每个小区设立一个 移动通信原理与应用技术波的视距特性可知，一个发射的电磁波只能 境密切相关，因而移动台和之间的有效通信距离在大区制（单个覆盖一个服务区）的网络中可容纳的用户数很有限，大容量的要求；在小区制（每个仅覆盖一个小区）网络中为了满 移动通信基础的输出功率较小，故移动台距较远时，移动台可以收到发来的信号，但却也许个适当地点设立分集接收站，接收站与相 移动通信基础移动通信基础 移动通信基础 覆盖区半径的极限距离应由下述因素确定: 移动通信基础以将整个服务区划分成若干个半径为2～20km的小区域，每 小区制的思想是：用许多小功率的发射机（小覆盖区）来移动通信基础 每个小区各设一个小功率， 5～20W，以满足各无线小区移动通信的需要。 扰以提高系统容量，通常一个小区划分为3个的扇区或是6个的扇区。移动通信基础增大的。移动通信基础间的。 5-9示。 天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的(图5-9(b))。带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形(图59

然双频制最好；但从抗同频道干扰而言，双频制 n5-10为r，相邻小区的交叠宽度为a,第n+1区与第1区为同频道小dS和同频道干扰传输距离dI之比。若认为传输损耗近似与传输距离的四次方成正比，5419dB51054 小区的形状。全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为射区的有效覆盖区是一个多边形。根据交叠情况不同，有效覆盖区可为正三角形、正方形或正六边形，小区形状如图5-11所示。可以证明，要用正多边形无空隙、无 个平面的区域，可取的形状只有这三种。那么这三种形状中 小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如表5-5所示。 方向性。如果服务区的地形、地物相同，且采用全向整个服务区，一个个圆形的无线小区之间会有。每个叠情况不同，要由正多边形无空隙、无地覆盖一个平511

55接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的数最少，用最的天线和自由空间的全向辐射模式。正六边形构成的网由于地形地貌、环境、形式的多样性，小区的实际无线覆现代公众蜂窝移动网，通常是先由若干个 蜂窝类型低高第三代移动通信 不同信道的小区组成一个区群，只有不同区群的小区才能进行无空隙无地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。满足上述条件的区群形状和区

N= (5-式中，i,j为正整数。由此可算出N的可能取值见表5-6，相应的区群形状如图5-12所示。

4 12434 12434 移动通信原理与应用技术512先沿边的垂线方向跨j个小区，再向左(或向右)转60°，再跨i513D (ji/2)2 3(i2ijj2) 3N

(5-

513

R R

3

2N D/rN D/rN D/r

K CMKNN的值体现了移动台或在保证通信质量的移动通信原理与应用技术

Ll Lll式中，C为最小载波强度；Il为第l个同频干扰小区所在引起的移动无线信道的l个干扰小区的载波功率与(Dl)-n成正比。n为指数，一般取移动通信原理与应用技术 LCL l

Rl( l 的间距相等，即D=Dl，则载干比可简化为 DR

3N式中DR

Q 3R

式C

D

移动通信原理与应用技术激励。在每个小区中，基站可设在小区的 ，用全向天线形成圆形覆盖区，这就是所谓“中心激励”方式，如图5-14(a) 设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120°扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由盖，这就是所谓“顶点激励”方式，如图5-14(b)所

514（a）（b）构（每 站3个无线小区站3个无线小区 用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些，在 图5-15用户密度不等时的小区结 516

的移动台与站之间的通信。

信道

信道

信道移动通信基础 移动通信基础 移动通信基础移动通信基础移动通信基础 频干扰；小区内采用无三阶的相容信道设给定的频段以等间隔划分为信道，

、 、、 、、 、4、12、16、22、37、7、11、24、26、29、15、17、23、28、38、等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰。这样的频率配置可能正好满足产生的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被输入滤波器滤除而不易作用到非线件，所以也就避免了的产生。等频距配置时可根据群内的小区数N来确定同一信道组(11+N,1+2N,1+3N…)(2,2+N,2+2N,2+3N,…)N=7，、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25kHz，则其最小频率间隔可达175kHz 的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰 干。如果是定向天线进行顶点激励的小区制，每个应配置三组信道，向三个方向辐射。例如N=7，每个区群就需有21个信道组，整个区群内各信道组的分布如图5-17517用户终端（MT)corenetwork 移动通信基础 移动通信网络的接入网：是由业务结点接口（ServiceNode趋势，其目的是综合考虑本地交换局、用户环路和终端杨家玮移动通信 municationManagementNetwork，TMN 移动通信基础 移动通信基础移动通信的基本网络结构如图5-18所示。通过传输链路和交换机相连，交换机再与固定的电信网络相连，这 交换机固定网络固定用户或移动用户交换机移动用户等不同 形式有两类标准：一类是 的标准系列：T-1/T- 路64.0 的传输，其比特率为 Mb/s；另一类是欧洲及其30/120/480/1920/7680路数字话音的传输，其比特率为2.048/8.448/34.368/139.264/565.148Mb/s 交换机的组成和基本原理如图5-19所示。交换机通常由交换网络(或称接续网络)、接口和控制系统组成。交换网络的作用是在控制系统的控制下，将任一输入线与输出线接通。它可以看成有M条入线和N条出线的网络，它有M×N个交点，每个交点都可在控制系统的控制下连通和断开，如图5 19(b)所示，接口单元把来自用户线或中继线的各种不同的输入信令和消息转成统一的机内信令，以便控制单元或交换网络进行处理或接续。控制系统主要负责话路的接续控制，另外还负责通信网络的运行、管理和 交换网络：

接口单元：控制系统：用户线终 交换机中继线

交换机 交换 网控制系统

入 出线1 z

中继线绳路忙音源记发器注 x点相连：构成品 1'的通y点相连，z点相连，并借助绳线：构成 3的通（即时 3

移动通信网络中使用的交换机通常称为移动交换中心(MSC)MSC除了要完成常规交换机的所有功能外，它还负责移动性管理和无线资源管理()。在蜂窝移动网络中，为便于网络组织，将一个移动通信网分为若干个服务区，每个服务区又分为若干个MSC区，每个MSC区又分为若干个位置区，每个位置区由若干个 区组成。一个移动通信网由多少个服务区或多少个MSC区组成，这取决于移动通信网所覆盖地域的用户密度和地形地貌 交换中心相连。MSC之间需互连互通才可以构成一个区 区520

在模拟蜂窝移动通信系统中，移动性管理和用户鉴权及认证都包括在（SwitchingCenter）中动通信系统中，将移动性管理、用户鉴权及认证从MSC中分离出来，设置原籍位置寄存器(HLR，HomeLocationRegister)和位置寄存器(VLR，VisitingLocationRegister)来进行移116所示。电系统与公众交换网之间的接口设备，

管理无线信道（如信道分配表、动态信道分配管理、信道阻塞状态认证中心（AuthenticationCenter，AUC）是认证移动用户的 GB C 117网之间的接口，在移动设备中包括键盘、液晶显示以及实现用户卡识别功能的部件。 之间的接口(Um接口)。Um是移动台与 收发信机之间的无线接口，与移动交换中心之间的接口(A接口)。A接口个重要组成部分：和移动交换中心。此接口所传递的信息主要有：管理、呼叫 之间的接口(Abis接口)。 系统(BSS)包括BSC与BTS两部分，它们之间的接口称为Abis 器（Equipmentidentifyregister，EIR）之间的接口(F接口)。F接口用于在MSC与EIR之间交换有关移动设备管理的信息，例如国位置寄存器VLR之间的接口(G接口)。当某个移动台使用临时移动台标识号(TMSI)在新的VLR中登记时，G接口 意义 信令的发展 信令的发展 计平均），每个消息长度为140bit，则一个64Kb/s的信令网络 64103

5.9810 2

0.73600 所以，一个64Kb/skn114.2510

接入信令(移动台至之间的信令在第1118三层包括三个模块：连接管理、移动管理和无线资源管理。它们产生的信令，经过数据链路层和物理层进行传输。根据空中接口标准的不同，物理信道中传输信令的方式有多随着移动通信网容量的扩大以及微电子技术的发展，从需求和可能两方面都促进了数字信令的发展，有逐步取代模拟音频信令的趋势。特别在大容量的移动通信网中，目前已广泛使用了数字信令。数字信令传输速度快，组码数量大，电路便于集成化,可以促进设备小型化且降低成本。需要注意的是，在移动信道中传输数字信令，除需要窄带调制和同步之外，还必须解决可靠传输的问题。因为在信道中遇到干扰之后，数字信号会发生错码，必须采用各种差错控制技术，如检错和纠错等，才能保证可靠的传输。在传输数字信令时，为便于收端 ，要种多样的，不同通信系统的信令格式也各不相同。常用的信令格式如图5-21所示，它包括前置码(P)、字同步(SW)、地址或数PA或521前置码(P)：前置码提供位同步信息，以确定每位的起始和终止时刻，以便接收端进行积分和。为便于提取位同步信息，前置码一般采用1010……的交替码。接收相当于时分制多路通信中的帧同步，因此也称为帧同步。需 用于TACS5-22若干个字组成一条消息，每个字采用BCH(48，36，5)进行纠错编码，然后重复5次，以提高消息传输的可靠性。 55522音频信令是用不同的音频信号组成的。目前常用的有单音频信令、双音频信令和多音频信令等三种。这用0.3~3kHz范围内不同的单音作为信令的称为带内单音频信令。例如单频码(SFD)，它由10个带内单57所示。57单频码采用低于300Hz的单音作信令。例如，用67~250Hz间的43个频率点的单音可对43个移动台进行选台呼叫，也可进行群呼，一次呼叫时间为4s。通常要求频率准确度为±0.1%,稳定度为±0.01%，单音振幅为Upp=4V，允许电平误差为±1dB。例如，在 电子工业 (EIA)制定的CTCSS标 A组：67.0,77.0,88.5,100.0,107.2,123.0,131.8,141.3,151.4,162.2,173.8,186.2,218.1,233.6,250.3EIAB组：71.9,82.5,94.8.103.5,110.9,127.3,136.5,146.2,157.7,167.9,179.9,192.8,225.7,241.8拨号信令是移动台主叫时发往的信号，它应考虑与市话机有兼容性且适宜于在无线信道中传输，常用的方式有单音频脉冲、双音频脉冲、10中取1、5中取2单音频脉冲方式是用拨号盘使2.3kHz的单音按脉冲形式发送扰时易误动。双音频脉冲方式应用广泛，10中取1是指用话带内的10个2是指用话带内的5个单音，每次同时选发

=104×3方式就是市话网用户环路中用的双音多频(DTMF)方式，也是CCITT与我国 户多频信令。这种信令在与地面自动 网衔接时不需译码转换，故为自动拨号的移动通信网普遍采用。它次发送用高音群的一个单音和低音群的一个单音来代表一个十进制数。7个单音的分群以及它们组合所对584×3118道上形成了许多逻辑信道，如广播信道(BCH)、随机接入信道(RACH)、接入允许信道(AGCH)和寻呼信道(PCH)等。消息5-23可对这些字段进行取舍。控制字段定义了帧的类型、消息

第三层网络层地址段控制字段地址段控制字段长度指示段信息段填充段逻辑信道物理帧523物理帧

第一层物理层

5-9(命令或响59信令的传输方式分为两类：一类是采用无证实()信息传输方式，另一类是有证实(应答)采用无证实信息传输方式时，仅采用UI帧，传输协在采用有证实信息传送方式中，帧的交换过程分为。为了规范不同层次实体(或功能模块)及相同层次对等实体之间的信息交流，ISO定义了它们之间的会话语言，称为原语(PRIMITIVE)。它分为四类：请求应(RESPONSE——RES)和证实(CONFIRM——CON。原语的基本格式是：属名-类型-参数。每一种原语不原语 例如，物理层和链路层之间的原语：随机接入原语(PH-RA)表示移动台发送的接入请求及收到的应答(PH-RA-REQ，PH-RA-CON)以及随机接入请求到达基和接收数据(PH-DATA-IND)。物理建立原语(PH-CONNECT和表示物理层连接已经建立原语(PH-又如，链路层与第三层之间的原语：用于无证实消息传输的原语(DL-UNITDATA-REQ/IND)，用于有证实消息输链路建立/暂停/恢复/终止的原语(DL-ESTABLISH- REQ/CON,DL-RELEASE-REQ/CON), 用于随机接入的原当然还有链路层和第三层管理层之间的原语(MDL-ERROR-IND,MDL-RELEASE-REQ)，无线资源管理层与物理层之间的原语(MPH-INFORMATION-REQ/IND/CON) 等等 交换机到用户之间的信令（如D信道协议）

24位（NO.7国际IN0：14国内NA0：24位编码。PSTN、MSC、HLR（中国电信、移动 常用的网络信令就是7号信令，它主要用于交换机之间、75-24所示。它包括MTP 高低

SS7

ISDN-MTP层MTP层MTP层MTPMTP层图5- 消息传递部分(MTP)提供一个无连接（无连接是指消息(分组)在网络中完全“自由”地运行，可能会通过不同的路径到达目的地。）的消息传输系统。它可以使信令信息网络到达其目的地。MTP中的功能允许

123 信令连接控制部分 即28=256个 Application 作为TCAP的应用，在MAP中实现的信令协议有IS-41GSM应用等。7525链

A

链路(

5257

7号信令网络是与现在PSTN平行的一个独立网络。它由三个部分组成：信令点(SP)(STP)点(SP)是发出信令和接收信令的设备，它SSP是交换机，它们由SS7链路互SCP包括提供增强型业务的数据库，SCP接收SSP的查询，并返回所需的信息给SSP。在移动通信中SCP可包括一个HLR或STP是在网络交换机和数据库之间中转SS7消息的交换机。STP根据SS7消息的地址域，将消息送到正确的输出链。为在SS7信令网络中共有六种类型的信令链路，图5-25中仅给出A链路 Link)和D链路(DiagonalLink)为了说明信令的作用和工作过程，下面以固定用户呼526所示。图5-26由信令网络和 络由三个交换机(端局交换机、汇接局交换机和移动交换机)、两个终端( 的链路)、ISDN线路(固定 机到端局交换机采用接入信令，移动链路也采用接入

建立

局

5

建立建立警示5-(警示

叫叫B拆线

释放

拆线

)))L新的频率越低，但每次呼叫寻呼的数当前正在进行的移动台与之间的通信链路从当前转移到另一个的过程，或从当前扇区转移ALT（AutomaticLinkTransfer）。越区切换通常发生在移动台从一个覆盖的小区进入到另一个覆盖的小区的情况下，为了保持通信的连续性，将移动台与当前之间的链路转移到移动台与新之间的链路 通话中，不断对移动台的通话信道进行监测。当移动台逐渐接近该无线小区的边缘时，可检测到接收电平交换控制中心判定接收电平最高的为移