移动通信第7章组网技术

组网技术内容概述网络结构基本网络结构数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM空中接口帧结构信道协议结构信令接入信令网络信令越区切换和位置管理越区切换位置管理通信网概述固定通信网公众电话网PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork)公众数据网PDC(PublicDataNetwork)综合数字网IDN(IntegratedDigitalNetwork)综合业务数字网ISDN(IntegratedServiceDigitalNetwork)移动通信网是固定通信网的延伸和扩展与固定通信网络互联，尤其是与ISDN的互联标准化电信标准化部门(ITU-T)(CCITT国际电报电话咨询委员会)无线通信部门(ITU-R)电信发展部门(ITU-D)信令系统：用户接口和网络信令移动通信协议分层简单模型用来确定频率，功率，码片，定时与同步，调制解调，收发信机性能等无线电参数。介质接入控制层:介质访问管理和数据封装等。选择物理信道，建立和释放连接；将控制信息，高层信息,差错控制信息复接成数据分组。数据链路层（DLC）：网络提供非常可靠的数据链路。在用户平面，提供如：•语音传输业务•电路交换模式或分组交换模式的数据传输业务。是信令层,有三个功能实体：呼叫控制,无线资源管理,移动管理.用于管理链路连接，控制呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及移动管理和无线资源管理。协议：Protocol，指各同名层间的通信规约。实体：Entity，指各个功能层中实现各个功能的模块。服务：Service，在各功能层中,低层向高层提供什么的层服务。服务接入点：SAP，指相邻功能层间的接口。原语：Primitive，指功能层间交换的信息。Request原语，应答为Confirmation原语。Indication原语，应答为Response原语。移动通信协议分层简单模型中的基本术语提高频谱利用率的途径应用层：信源编码网络层：蜂窝规划和无线资源管理(RRM)数据链路层：多址接入控制物理层：多址方式和调制技术5.空闲信道的选取空闲信道的选取方式主要可以分为两类：一类是专用呼叫信道方式(或称“共用信令信道”方式)；另一类是标明空闲信道方式。专用呼叫信道方式。这种方式是在网中设置专门的呼叫信道，专用于处理用户的呼叫。移动用户只要不在通话时就停在这呼叫信道上守候。标明空闲信道方式。标明空闲信道方式可分为“循环定位”、标明空闲信道方式“循环不定位”、“循环分散定位方式”专用呼叫信道方式定义：在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫。该信道有两个作用：一是处理呼叫；二是指配话音信道。MSBS下行信道寻呼信道上行信道接入信道专用信道专用信道1发空闲信号MSCBS专用信道1发空闲信号MSCBSMS1MS2MSn…专用信道1发对MS1的寻呼信号MSCBSMS1MS2MSn…专用信道1寻呼成功，指定可用信道如信道3MSCBSMS1MS2MSn…专用信道1MSCBSMS2MSn…发空闲信号对于专用信道呼叫方式，为了减小同抢概率，要求专用呼叫信道处理一次呼叫过程所需的时间很短，一般为几百毫秒甚至更短，这样一个信道就可以处理成百上千个呼叫。适用场合：采用数字信令的大容量通信系统。对于信道数目小于12的小容量移动通信系统不适合。目前的蜂窝电话系统就采用这种方式。标明空闲信道方式(1)标明空闲信道方式--循环定位方式定义：系统中没有专用的呼叫信道，而是由BS临时指定一个信道做呼叫信道，并在这个信道上发空闲信号，而所有空闲的移动台通过信道扫描，停留在发空闲信号的信道上，一旦有寻呼成功，该信道就成为一个业务信道，基站再另选空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，空闲的移动台自动转到新的临时信道上守侯（定位）。BS信道1信道n……...BS信道1信道n……...BS信道1信道n……...MS1…BS信道1信道n……...MS1…BS信道1信道n……...MS1特点：呼叫信道是临时的，不断变化的，呼叫信道一旦转为通话信道，BS要重新确定某空闲信道为临时呼叫信道，发空闲信号。而移动台收不到空闲信道就不断进行信道扫描。这种方式信道利用率高，接续快；但同抢概率大。适用场合：小容量系统。(2)标明空闲信道方式--循环不定位方式定义：基站在所有空闲信道上都发空闲信号，网内未通话的移动台自动扫描信道，随机停靠在就近的空闲信道上（不定位）。当基站呼叫移动台时，选择一个空闲信道发时间足够长的召集信号（其他空闲信道停发空闲信号），而后发选呼信号，网内移动台收不到空闲信号就要重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就在该信道上等候被呼，一旦呼叫成功，被呼移动台就在该信道上接入服务，其他移动台进入信道扫描状态。BS空闲信道1信道n发空闲信号…MS1MS3…MSnBS空闲信道1信道n发召集信号…MS1MS3…MSnBS空闲信道1信道n发召集信号后发选呼信号如对MS3…MS1MS3…MSnBS信道1信道n…MS1MS3特点：这种方式是在循环定位方式的基础上为减小同抢概率而出现的一种改进方式，但移动台被呼的接续时间比较长；另外，系统中的所有信道都处于工作状态，这种多信道常发状态会引起严重的互调干扰。适用场合：信道数目少的系统。(3)标明空闲信道方式--循环分散定位方式定义：基站在全部不通话的空闲信道上发空闲信号，网内移动台分散停靠在各个空闲信道上。移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行；而基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号。BS空闲信道1信道n发空闲信号…MS1MS3…MSnBS信道1信道n接入此信道通话…MS3MSn移动台主呼的情况BS空闲信道1信道n发对MS3的寻呼信号…MS1MS3…MSn移动台被呼的情况BS信道1信道n接入此信道通话…MS3MSn特点：为克服循环不定位方式移动台被呼时接续时间长而改进的一种方式。此方式接续快，效率高，同抢概率小。但当移动台被呼时，基站在所有的空闲信道上都发送选呼信号，互调干扰严重。适用场合：小容量系统。内容概述网络结构基本网络结构数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM空中接口帧结构信道协议结构信令接入信令网络信令越区切换和位置管理越区切换位置管理5.4.1移动通信的基本网络结构网络构成：集中式的基础结构网络；分布式或Adhoc。集中式移动通信网络构成①采用特定特性的节点（即基站）；②基站控制所有其覆盖区域（称为小区）内的传输；③由节点接收来自基站发送出的信号的能力来决定小区的边界；④通过用陆地线路连接更多的基站可以增加覆盖（蜂窝网）；⑤蜂窝网通常与PSTN和/或LANs相连；⑥基站是有线域和无线域之间的中间节点。基站通过传输链路和交换机相连，交换机再通过传输链路与固定的电话网络相连。交换机交换机固定网络基站基站基站基站MSC汇接局端局接入信令接入信令网络信令传输链路的标准基站与交换机、交换机和固定网络可采用有线链路(光纤/同轴电缆)或无线链路(如微波等)。时分复用中的准同步数字复接PDH。一次群、二次群、三次群、四次群通常每个基站要求支持50路话音呼叫,每个交换机可以支持100个基站移动通信的交换机普通交换机：由交换网络、接口和控制系统组成。作用是在控制系统的作用下，将任一输入线与输出线接通。移动交换机：也叫移动交换中心(MSC)，不同：除完成交换功能外，还负责移动性管理和无线资源管理(越区切换\漫游等)。接口交换网络………终端控制系统交换机中继线用户线交换机(a)入线123出线2′345交换网络中继线绳路~忙音源记发器(b)′′′xzwy注：·x点相连：构成品21的通路·y点相连，z点相连，并借助绳线：构成13的通路（即1′′′13′23)多服务区移动通信网络5.4.2数字蜂窝移动通信网结构数字蜂窝移动通信网与模拟蜂窝移动通信网的区别在于:模拟蜂窝移动通信网的MSC包含移动性管理和用户鉴权及认证。而数字蜂窝移动通信网将移动性管理和用户鉴权及认证从MSC中剥离出来。设置了原籍位置寄存器(HLR)，访问位置寄存器(VLR)来进行移动性管理。数字蜂窝移动通信网还包括设备标志寄存器(EIR)，认证中心(AUC)和操作维护中心(OMC)等网络设备的功能MSC路由选择管理计费和费率管理业务量管理向HLR发业务量和计费信息HLR对已登记的所有用户的参数进行管理修改等对每个用户计费管理VLR的更新VLR是一个动态数据库移动台漫游号的管理临时移动台标识管理访问的移动台用户管理HLR的更新管理MSC区位置区和基台区管理无线电信道(如信道分配标动态信道分配管理信道阻塞状态)ITU-T在1988年给出通信网络接口包括Sm接口，Um接口，Abis接口，A～G接口不同的系统有不同的信令接口协议。Sm接口，人机接口,用户于移动网间的接口.Um接口，移动台与基站之间的无线接口A接口，基站与移动交换中心间的接口ABis接口，基站控制器(BSC)和基站收发信机(BTS)之间的接口B接口，移动交换中心MSC和访问位置寄存器VLR之间的接口C接口，移动交换中心MSC和原籍位置寄存器HLR之间的接口D接口，原籍位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR之间的接口E接口，移动交换中心MSC之间的接口F接口，移动交换中心MSC和设备标志寄存器EIR之间的接口G接口，访问位置寄存器VLR之间的接口内容概述网络结构基本网络结构数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM空中接口帧结构信道协议结构信令接入信令网络信令越区切换和位置管理越区切换位置管理49GSM网络结构GSM是欧洲电信标准委员会ETSI为第二代移动通信制定的，可以国际漫游的泛欧数字式蜂窝移动通信系统的标准。下面以表格形式给出GSM900第一、第二两阶段以及DCS1800第一、第二两阶段无线接口(空口接口)的主要性能:50GSM900(一阶段)GSM900(二阶段)DCS1800(一阶段)DCS1800(二阶段)上行890~915MHz880~915MHz1710~1785MHz1710~1785MHz下行935~960MHz925~960MHz1805~1880MHz1805~1880MHz信道号范围1至1241至124和975至1023512至885512至885收、发间隔(频率)45MHz45MHz95MHz95MHz收、发间隔(时间)3个时隙3个时隙3个时隙3个时隙调制数据率270.833kb/s270.833kb/s270.833kb/s270.833kb/s帧周期4.615ms4.615ms4.615ms4.615ms时隙周期576.9us576.9us576.9us576.9us比特周期3.692us3.692us3.692us3.692us调制方式0.3GMSK0.3GMSK0.3GMSK0.3GMSK信道间隔200kHz200kHz200kHz200kHz时隙数8888移动台最大功率20W20W20W1W移动台最小功率13dBm5dBm4dBm0dBm功控调节次数0至150至190至130至15话音比特率13kb/s13kb/s13kb/s13kb/sGSM主要性能表51GSM信道可以分为物理信道和逻辑信道。所谓物理信道，这里是指实际物理承载的传输信道，而逻辑信道则是按信道的功能来划分的。逻辑信道是通过物理信道传送的。1.物理信道与帧结构GSM是一类数字式移动通信体制，它主要是通过时分多址TDMA方式来实现的，亦即用户间是以时间分割的不同时隙方式来传送不同用户信息的。GSM仅有8个时隙，它不足以满足每个小区内的实际用户数的需求，因此GSM系统是采用以时分为主体时分、频分相结合的方式(TDMA/FDMA方式)。GSM里的TDMA200kHz载波1载波212345678载波124上行信道下行信道100kHz保护频带25MHz反向信道正向信道收发保护频段TDMA/FDMA/FDD