1、路威路威 副教授副教授電話：828026EMAIL：kahnlgdx.mtn軍事通信系統軍事通信系統第第5 5章章 移動通信系統移動通信系統 移動通信組網技術移動通信組網技術理工大學通信工程學院天基信息教研中心理工大學通信工程學院天基信息教研中心我們所面臨的問題我們所面臨的問題r有限的頻率資源如何接入更多用戶？有限的頻率資源如何接入更多用戶？r欲將服務區內的各個基站互連起來，并欲將服務區內的各個基站互連起來，并且要與固定網絡互連，需要采用什么樣且要與固定網絡互連，需要采用什么樣的網絡結構？的網絡結構？r系統資源確定后，如何預測系統可容納系統資源確定后，如何預測系統可容納的用戶量？（）的用戶量？

2、（）r如何對用戶的移動性進行有效管理？如何對用戶的移動性進行有效管理？q區域覆蓋技術區域覆蓋技術q多信道共用技術（）多信道共用技術（）q移動性管理技術移動性管理技術q越區切換技術越區切換技術5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術移動通信組網主要技術移動通信組網主要技術 四、區域覆蓋技術四、區域覆蓋技術1.1.大區制覆蓋技術大區制覆蓋技術 使用安裝在高塔上的單個大功率發射機而獲得一個大使用安裝在高塔上的單個大功率發射機而獲得一個大面積覆蓋。面積覆蓋。（1）大區制原理）大區制原理5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術q單個基站發射，發射功率較大單個基站發射，發射功率較大

3、（100-200W100-200W）q服務區范圍的半徑通常為服務區范圍的半徑通常為20km20km50km50kmq基站天線要架設得很高（幾十基站天線要架設得很高（幾十米以上）米以上）q優點：優點：網絡結構簡單、成本低。網絡結構簡單、成本低。q 缺點：缺點： 系統容量受限系統容量受限 覆蓋范圍有限覆蓋范圍有限基站發射功率有限基站發射功率有限受地形環境影響受地形環境影響移動臺通信效果移動臺通信效果 與位置有關與位置有關（2）大區制系統特點）大區制系統特點1.1.大區制覆蓋技術大區制覆蓋技術5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術A AB B（3 3）大區制改進方法）大區制改進方法 同

4、頻轉發器，掃除盲區同頻轉發器，掃除盲區 設置分集接收臺設置分集接收臺 提高基站接收機靈敏度提高基站接收機靈敏度公用移動通信（公用移動通信（PLMN)PLMN)的早期系統的早期系統（4 4）大區制應用）大區制應用中、小城市等業務量不大的地區系統中、小城市等業務量不大的地區系統1.1.大區制覆蓋技術大區制覆蓋技術5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術專用移動通信系統專用移動通信系統2.2.小區制覆蓋技術小區制覆蓋技術r 整個移動通信服務區劃分為許多整個移動通信服務區劃分為許多個小區（半徑個小區（半徑300-2000m300-2000m）r 每一小區設置一個基站，負責與每一小區設置一個

5、基站，負責與小區中的移動臺的無線連接小區中的移動臺的無線連接r 各基站統一接到移動交換中心各基站統一接到移動交換中心(MSC)(MSC)，由，由MSCMSC統一控制各基站協統一控制各基站協調工作調工作（1）小區制原理）小區制原理 用許多小功率的發射機（小覆蓋區）來代替單個的大功率用許多小功率的發射機（小覆蓋區）來代替單個的大功率發射機，每一個小覆蓋區只提供服務范圍內的一小部分覆蓋。發射機，每一個小覆蓋區只提供服務范圍內的一小部分覆蓋。 5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 MSC PSTNM MS BS q 缺點：缺點： 組網復雜，成本高組網復雜，成本高 系統需要進行越區切換，

6、保證通話連續系統需要進行越區切換，保證通話連續 系統需要進行位置管理，保證漫游實現系統需要進行位置管理，保證漫游實現（2）小區制系統特點）小區制系統特點2.2.小區制覆蓋技術小區制覆蓋技術q優點：優點：頻率重用提高系統容量頻率重用提高系統容量可將覆蓋區域無限擴展可將覆蓋區域無限擴展降低了對終端功率要求降低了對終端功率要求5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 MSC PSTNM （1）基站覆蓋區形狀）基站覆蓋區形狀:全向天線輻射的覆蓋區是個圓形，全向天線輻射的覆蓋區是個圓形，在考慮交疊之后，實際上每個輻射區的有效覆蓋區是一在考慮交疊之后，實際上每個輻射區的有效覆蓋區是一個多邊形。

7、個多邊形。2、小區制覆蓋技術1.1.基站最佳分布基站最佳分布5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術（2 2）無空隙、無重疊地覆蓋一個平面的）無空隙、無重疊地覆蓋一個平面的區域：區域：可以證明可以證明, ,有效覆蓋區的形狀只有有效覆蓋區的形狀只有三種：正三角形、正方形、正六邊形。三種：正三角形、正方形、正六邊形。（3 3）三種形狀小區的覆蓋比較）三種形狀小區的覆蓋比較 在服務區面積一定的情況下，正六邊形小區的形狀最在服務區面積一定的情況下，正六邊形小區的形狀最接近理想的圓形，用它覆蓋整個服務區所需的基站數最少，接近理想的圓形，用它覆蓋整個服務區所需的基站數最少，也就最經濟。也就最經

8、濟。 5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術r r 由正六邊形構成的網絡形同蜂窩（由正六邊形構成的網絡形同蜂窩（cell)cell)，因此把小，因此把小區形狀為正六邊形的小區制移動通信網稱為區形狀為正六邊形的小區制移動通信網稱為蜂窩網蜂窩網。（4 4）蜂窩覆蓋）蜂窩覆蓋 蜂窩形小區只是概念上的，實際小區的形狀是不規蜂窩形小區只是概念上的，實際小區的形狀是不規則的，受到多種因素的影響。則的，受到多種因素的影響。5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術12識別被呼用戶識別被呼用戶定位用戶所在位置定位用戶所在位置建立網絡到用戶的建立網絡到用戶的 路由連接路由連接通話過程中通

9、話過程中維持連接維持連接通話結束，拆除連接通話結束，拆除連接五、移動性管理技術五、移動性管理技術移動管理固定網絡固定網絡交換機交換機交換機交換機基站基站基站基站基站基站 通信網絡最基本的任務通信網絡最基本的任務是建立主叫與被叫之間是建立主叫與被叫之間的連接的連接, ,其內容包括：其內容包括：5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術1.位置管理技術位置管理技術5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 （1）分級覆蓋技術）分級覆蓋技術GSMGSM業務區業務區PLMN1PLMN1業務區業務區PLMN2PLMN2業務區業務區MSCMSC業務區業務區MSCMSC業務區業務區位置區

10、位置區位置區位置區1.位置管理技術位置管理技術rHLRHLR準靜態準靜態 它存儲了一個網絡內注冊的所有用戶的信息，包括用它存儲了一個網絡內注冊的所有用戶的信息，包括用戶預定的業務、記帳信息、戶預定的業務、記帳信息、位置信息位置信息等。等。rVLRVLR動態動態 它管理一個網絡中若干位置區內的移動用戶，一個位它管理一個網絡中若干位置區內的移動用戶，一個位置區由一定數量的蜂窩小區組成。置區由一定數量的蜂窩小區組成。（2）位置記錄技術）位置記錄技術采用兩級數據庫。采用兩級數據庫。 （3）數據庫的操作）數據庫的操作r更新更新位置登記位置登記r查找查找呼叫傳遞呼叫傳遞5.2 5.2 移動通信的組網技術移

11、動通信的組網技術 位置登記位置登記（Location Registration）是指在確是指在確知移動臺的實時位置信息的情況下，定時更新位置知移動臺的實時位置信息的情況下，定時更新位置數據庫（數據庫（HLRHLR和和VLRVLR）。）。系統將覆蓋區域分成系統將覆蓋區域分成若干登記區若干登記區RA RA （Registration Area)Registration Area)用戶在新用戶在新RARA對應的對應的VLRVLR中登記中登記修改修改HLRHLR中該移動臺的中該移動臺的VLRVLR值值在舊的在舊的VLRVLR中注銷移動臺中注銷移動臺登記登記（4）位置登記）位置登記5.2 5.2 移動通

12、信的組網技術移動通信的組網技術（5） 位置更新及策略位置更新及策略r 位置登記和尋呼都要在有線及無線信道上傳信令消息；位置登記和尋呼都要在有線及無線信道上傳信令消息；r 位置登記區越大，位置更新的頻率越低，但每次呼叫尋位置登記區越大，位置更新的頻率越低，但每次呼叫尋呼的基站數目就越多，用于尋呼的開銷非常大；呼的基站數目就越多，用于尋呼的開銷非常大；r 但如果位置登記區小，移動臺每進入一個小區就發送一但如果位置登記區小，移動臺每進入一個小區就發送一次位置更新信息，則這時用戶位置更新的開銷非常大，次位置更新信息，則這時用戶位置更新的開銷非常大，而尋呼的開銷卻很小。而尋呼的開銷卻很小。5.2 5.2

13、 移動通信的組網技術移動通信的組網技術MSC 1）位置區大小位置區大小MSC基于時間基于時間 每個用戶每隔一定時間周期性地更新其位置。時間間隔每個用戶每隔一定時間周期性地更新其位置。時間間隔的確定可由系統根據呼叫到達間隔的概率分布動態確定。的確定可由系統根據呼叫到達間隔的概率分布動態確定。基于距離基于距離 當移動臺離開上次位置更新時所在的小區的距離超過當移動臺離開上次位置更新時所在的小區的距離超過一定的值（距離門限）時，移動臺進行一次位置更新。一定的值（距離門限）時，移動臺進行一次位置更新。基于運動基于運動 當移動臺跨越一定數量的小區邊界以后，移動臺就進當移動臺跨越一定數量的小區邊界以后，移動

14、臺就進行一次位置更新。行一次位置更新。5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 2）位置更新策略位置更新策略小區小區1小區小區3小區小區2小區小區4位置區位置區1位置區位置區2BSCBSCMSCVLRMSCVLRHLR(1) MS(1) MS向向MSCMSC發送發送“位置更新請求位置更新請求”(1)(2)(2) MSC(2) MSC向客戶的向客戶的HLRHLR發送發送“位置更新請求位置更新請求”(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 對對VLRVLR中該客戶的中該客戶的IMSIIMSI作標記，并向作標記，并向MSM

15、S回送回送“位置更新證實位置更新證實”(5)(5) HLR(5) HLR通知原來的通知原來的MSCMSC刪除刪除VLRVLR中有關該中有關該MSMS的客戶數據的客戶數據 不同不同MSC/VLR不同位置區的位置更新不同位置區的位置更新 5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術位置更新流程舉例位置更新流程舉例 呼叫傳遞呼叫傳遞（Call DeliveryCall Delivery）是指在有呼叫是指在有呼叫給移動臺的情況下，根據給移動臺的情況下，根據HLRHLR和和VLRVLR中可用的位中可用的位置信息來定位移動臺。置信息來定位移動臺。2.呼叫傳遞呼叫傳遞5.2 5.2 移動通信的組網技

16、術移動通信的組網技術r通過移動臺的通過移動臺的HLR確定其確定其VLRr確定移動訪問的小區確定移動訪問的小區 （1）呼叫傳遞過程呼叫傳遞過程（2 2）本地交換機根據）本地交換機根據A A客戶所撥號碼客戶所撥號碼(139)(139)可以與可以與GSMGSM網的網的GMSCGMSC間建立鏈路，并將間建立鏈路，并將B B客戶號碼傳送給客戶號碼傳送給GMSCGMSC（3 3）GMSCGMSC根據根據H H0 0H Hl lH H2 2H H3 3ABCDABCD，向，向B B客戶的客戶的HLRHLR發發MSISDNMSISDN號碼，詢號碼，詢問問B B客戶漫游號碼客戶漫游號碼(MSRN)(MSRN)（

17、4 4）HLRHLR將將B B客戶客戶MSISDNMSISDN號碼轉換為客戶識別碼號碼轉換為客戶識別碼(IMSI)(IMSI)，查詢，查詢B B客戶目前所在的業客戶目前所在的業務區務區MSCMSC，向該區，向該區VLRVLR發被叫的發被叫的IMSIIMSI，請求，請求VLRVLR分配給被叫客戶一個漫游號碼分配給被叫客戶一個漫游號碼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客戶所在的客戶所在的MSC (MSC (北京北京- -廣州廣州) )（7 7）VLRVLR查出被叫客戶的位置區識別碼查出被叫客戶的位置區識別碼(LAI)

18、(LAI)之后，之后，MSCMSC將尋呼消息發送給將尋呼消息發送給位置區內所有的位置區內所有的BTSBTS，由這些，由這些BTSBTS在整個位置區覆蓋范圍內進行廣播尋呼在整個位置區覆蓋范圍內進行廣播尋呼（8 8）守候的空閑）守候的空閑MSMS接收到此尋呼消息，識別出其接收到此尋呼消息，識別出其IMSIIMSI碼后，發碼后，發送應答響應，并建立通信連接，通信過程中采用送應答響應，并建立通信連接，通信過程中采用TMSITMSI號碼。號碼。 呼叫傳遞流程舉例呼叫傳遞流程舉例5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 若若A A客戶為北京固定網某客戶，客戶為北京固定網某客戶，B B客戶為上海

19、數字移動客戶為上海數字移動某客戶，某客戶，B B客戶已漫游到廣州，客戶已漫游到廣州，A A客戶呼叫客戶呼叫B B客戶流程如下：客戶流程如下：（5 5）VLR VLR 把分配給被叫客戶的把分配給被叫客戶的MSRNMSRN號碼回送給號碼回送給HLRHLR，由，由HLRHLR發發送給送給GMSCGMSCMSCHLRVLR廣州廣州PSTN 公共電話交換網公共電話交換網MSC 移動交換中心移動交換中心HLR 原籍位置寄存器原籍位置寄存器VLR 訪問位置寄存器訪問位置寄存器GMSC北京北京PSTN（1 1）A A客戶撥打客戶撥打B B客戶，撥客戶，撥MSISDN(0139HMSISDN(0139H0 0H

20、 Hl lH H2 2H H3 3ABCD)ABCD)號碼號碼（1）（2）（3）（4）（5）（6）上海上海（1）越區切換的基本概念）越區切換的基本概念 當前正在進行通信的移動臺與基站間的通信當前正在進行通信的移動臺與基站間的通信鏈路從當前基站轉移到另一個基站的過程。鏈路從當前基站轉移到另一個基站的過程。 越區切換的準則，即何時需要進行越區切換越區切換的準則，即何時需要進行越區切換 越區切換的控制策略越區切換的控制策略 越區切換的信道分配越區切換的信道分配（2）越區切換的三個問題）越區切換的三個問題3.切換技術切換技術5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術（3）越區切換的準則）越區

21、切換的準則 基站基站1的信的信號強度號強度基站基站2的信的信號強度號強度hTh1Th2Th3A B CD越區切換示意圖越區切換示意圖q具有滯后余量的相對具有滯后余量的相對信號強度準則（準則信號強度準則（準則3 3）q具有門限規定和滯后具有門限規定和滯后余量的相對信號強度準余量的相對信號強度準則（準則則（準則4 4）q相對信號強度準則（準則相對信號強度準則（準則1 1）q具有門限規定的相對信號強度準則（準則具有門限規定的相對信號強度準則（準則2 2）5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術r移動臺控制移動臺控制（4）越區切換的控制策略）越區切換的控制策略r網絡控制網絡控制 移動臺從中

22、選擇最佳的后選基站，并發送越區切換請求。移動臺從中選擇最佳的后選基站，并發送越區切換請求。在在無繩電話系統無繩電話系統中，采用移動臺控制的越區切換。中，采用移動臺控制的越區切換。 網絡根據來自移動臺的信號強度和質量監測結果進行判網絡根據來自移動臺的信號強度和質量監測結果進行判決，需要進行越區切換時，則選擇一個最佳基站，并將結果決，需要進行越區切換時，則選擇一個最佳基站，并將結果通知移動臺與新基站。在通知移動臺與新基站。在第一代模擬蜂窩系統第一代模擬蜂窩系統中采用該法。中采用該法。5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術r移動臺輔助控制移動臺輔助控制 網絡要求移動臺測量其周圍基站的信

23、號質量并把結果報網絡要求移動臺測量其周圍基站的信號質量并把結果報告告舊基站舊基站，網絡根據測試結果來決定何時進行越區切換以及，網絡根據測試結果來決定何時進行越區切換以及切換到哪一個基站。切換到哪一個基站。（4）越區切換的控制策略）越區切換的控制策略 在在IS-95IS-95和和GSMGSM系統中，采用移動臺輔助方法，系統中，采用移動臺輔助方法，這種方式在切換頻繁的微蜂窩環境下特別實用。這種方式在切換頻繁的微蜂窩環境下特別實用。5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術（5）越區切換的信道分配）越區切換的信道分配 越區切換的信道分配是解決當呼叫要轉移到越區切換的信道分配是解決當呼叫要轉

24、移到新小區時，新小區如何分配信道，使得越區失敗新小區時，新小區如何分配信道，使得越區失敗的概率盡量小。的概率盡量小。r常用做法：常用做法：在每個小區在每個小區預留預留部分信道專用于越區部分信道專用于越區切換。切換。r特點：特點：因預留部分信道使得小區可用信道數減小，因預留部分信道使得小區可用信道數減小，增加呼損率，但減少了通話被中斷的概率，從而增加呼損率，但減少了通話被中斷的概率，從而符合人們的使用習慣。符合人們的使用習慣。 5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術（6）越區切換類型）越區切換類型r 硬切換硬切換 r 軟切換軟切換 5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術硬切換硬切換特點：特點：新的連接建立前，先中斷舊的連接。新的連接建立前，先中斷舊的連接。 硬切換硬切換5.2 5.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術軟切換軟切換 當移動臺開始與一個新的基站聯系時，并不立當移動臺開始與一個新的基站聯系時，并不立即中斷與原來基站之間的通信。即中斷