蜂窝移动通信的组网技术

蜂窝移动通信的交换技术一、蜂窝移动通信的交换技术与公共电话交换技术的差别1.蜂窝移动通信网也是一种交换式通信网。2.蜂窝移动通信的交换技术要比公用电话系统交换技术复杂。3.移动通信的MSC除具备公网交换设备外还要增加用户移动性管理设备，如用户位置登记（不是一次性位置登记，而是每次开机后根据网络管理的要求进行许多次登记），越区切换和网络移动性管理，如网内位置区划分、用户位置更新、用户定位、越区切换和漫游切换等。二、蜂窝移动通信的呼叫建立过程1．移动台主呼2．移动台被呼3．位置登记4．通话过程中的越区信道切换1、移动台主呼①移动台首先搜索专用控制信道，当获悉控制信道空闲时，即可通过此信道发出呼叫信号，包括其自身的识别号码、被呼用户号码等。②与主呼移动台相对应的基站1收到这些信号后即转送至移动交换中心，经识别后即为被呼移动台指配一个基站2，此时空闲的信道给被呼移动用户使用，这些信息由基站2转发给被呼移动台。同时，控制交换中心对基站的有线线路进行导通实验，若实验良好，即可进行其他交换处理。③若被呼用户为本移动局内的用户，则直接进行交换处理；若为固定网的用户，则接入固定网，以后的处理与固定网的处理相同。2、移动台被呼①移动控制交换中心收到受呼信号之后，经识别并确认被呼用户此时不在通话，则在该中心控制区的所有基站，通过专用控制信道一齐发出呼叫信号，包括被呼叫移动台的识别号码和信道指配代号等。有时可能移动台暂时未收到这个呼叫信号，因此当没有收到移动台的应答时，基站应在一段时间内多次重复发出此呼叫信号。②不在通话的移动台是锁定在专用控制信道上的，当收到此呼叫信号后即判别是否呼叫本机，若判定为呼叫本机，则发出应答信号，并转入所指配的语音信道。③控制交换中心收到某一基站转来的应答信号之后即停止发送呼叫信号，接通线路，开始计费。④若多次呼叫仍无应答（可能被叫用户离开本服务区或未开机等），即通知主呼用户此次呼叫失败，不能建立通信。3、位置登记①呼叫移动用户时，应根据被呼用户的位置进行，以免出现无效的呼叫。为此，可将整个业务区划分为若干个位置登记区。每一用户在某一位置登记区登记，称为它的归属区。②各位置登记区处，都在其专用控制信道中发出地区识别号。③移动台也存有其归属区的识别号。移动台进入新的基站控制区，首先要检测基站发出的地区识别号，与本机存有的地区识别号相对照，若发现自己已越区，应立即向基站发出包含有本机识别码和归属区识别号码的位置登记信息。④基站收到这个位置登记信号后即转送控制交换中心，让其在中心存储器中改写该移动台的位置信息，并通知移动台也改写其存储的地区识别号。4、通话过程中的越区信道切换①通话中，基站不断对移动台的通话信道进行监测。当移动台逐渐靠近该无线小区的边缘时，基站可检测到接收电平下降，当即上报移动交换控制中心，中心立即指令周围基站开始检测该移动台信号的接收电平并上报。②交换控制中心判定接收电平最高的基站所在小区为移动台进入的新的小区，随即选取该小区的空闲无线信道，经实验确认线路良好后，则指示移动台从原小区的无线语音信道切换到新小区的无线语音信道进行通信，同时原小区的通话信道切断，转为空闲信道，新小区的指配信道供移动用户使用。三、越区切换1、定义：越区切换（也称过区切换）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。2、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。3、研究越区切换算法所关心的主要性能指标包括：越区切换的失败概率、因越区失败而使通信中断的概率、越区切换的速率、越区切换引起的通信中断的时间间隔以及越区切换发生的时延等。4、分类：越区切换分为两大类，一类是硬切换，另一类是软切换。①硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。②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。在越区切换时，可以仅以某个方向（上行或下行）的链路质量为准，也可以同时考虑双向链路的通信质量。5、越区切换包括以下三个方面的问题：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越区切换时信道如何分配。①越区切换的准则在决定何时需要进行越区切换时，通常是根据移动台处接收的平均信号强度来确定，也可以根据移动台处的信噪比（或信号干扰比）、误比特率等参数来确定。越区切换的准则有四个。a.相对信号强度准则（准则1）：在任何时间都选择具有最强接收信号的基站，如下图中的A处将要发生越区。这种准则的缺点是，在原基站的信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越区切换。b.具有门限规定的相对信号强度准则（准则2）：仅允许移动用户在当前基站的信号足够低（低于某一门限），且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可以进行越区切换。如图所示，在门限为Th2时，在B点会发生越区切换。该准则中，门限选择具有重要作用。例如在图中，如果门限太高，取为Th1，则该准则与准则1相同。如果门限太低，取为Th3，则会因起较大的越区时延。此时，可能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。c.具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3）仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强很多（即大于滞后余量）的情况下进行越区切换。如图中的C点。该准则可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间的来回重复切换，即“乒乓效应”。d.具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则4）仅允许移动用户在当前基站的信号电平低于规定门限，并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区切换。②越区切换的控制策略越区切换控制包括两个方面：一方面是越区切换的参数控制，另一方面是越区切换的过程控制。参数控制在上面已经提到，这里主要讨论过程控制。在移动通信系统中，过程控制的方式主要有以下三种：a.移动台控制的越区切换。该方式中，移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基站的信号强度和质量。当满足某种越区切换准则后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。b.网络控制的越区切换。在该方式中，基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区切换。网络要求移动台周围的所有基站都监测该移动台的信号，并把测量结果报告给网络。网络从这些基站中选择一个基站作为越区切换的新基站，把结果通过旧基站通知移动台并通知新基站。c.移动台辅助的越区切换。该方式中，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给旧基站，网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪个基站。③越区切换时的信道分配a.越区切换时的信道分配是解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。b.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。c.这种做法的特点是，因新呼叫使可用信道数减少，虽增加了呼损率，但减少了通话被中断的概率，从而符合人们的使用习惯。四、实际系统切换的一些考虑在实际的蜂窝系统中，当移动速度变化范围较大时，系统设计将遇到许多问题。蜂窝的概念虽然可以通过增加小区站点来增加系统容量，但在实际中，要在市内获得新的小区站点的物理位置，对于蜂窝服务的提供者来说是很困难的。分区法、条例以及其他非技术性的障碍，经常使得蜂窝提供者宁愿在一个已经存在小区相同的物理位置上安装基站以增加信道，而不愿去找新的站点位置。通过使用不同高度的天线和不同强度的功率，在一个站点上设置“大的”和“小的”覆盖区是可能的，这种技术叫做伞状小区方法。伞状小区方法用来为高速用户提供大面积的覆盖，同时为低速用户提供小面积的覆盖。在微区系统中还存在另外一个实际的切换问题，就是小区拖尾。小区拖尾是由对基站发射强信号的步行用户所产生的。由于用户以非常慢的速度离开基站，平均信号能量衰减不快。即使当用户远离了小区的预订范围，基站接收的信号仍然可能高于切换门限，因此不做切换，就会产生潜在的干扰和话务量管理问题，因为用户那时已深入到了相邻小区中。为解决小区拖尾问题，需要仔细调整切换门限和无线覆盖参数。