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1、2019/7/15,1,第四部分 组网技术,2019/7/15,2,背景,陆地移动通信技术包括 无线链路级技术 保证信息在移动过程中可靠传输的各种技术 支持多用户同时接入的多址技术 系统网络级技术 无线网络覆盖技术 各种无线资源管理技术 移动性管理 安全管理 支持网络节点互联的各种协议,2019/7/15,3,背景,陆地移动通信系统主要包括 陆地蜂窝移动通信系统 GSM、CDMA 集群调度移动通信系统 无绳电话系统 PHS 无线寻呼系统等 下面主要讲述陆地蜂窝移动通信系统,2019/7/15,4,蜂窝的基本概念,蜂窝通信的重要特征： 低功率的发射机和小的覆盖范围 频率再用 切换和中央控制 小区
2、分裂可用于增加容量 蜂窝类型 巨区（Huge)、宏区(Macro)、微区(Micro)、微微区(Pico) 、分层蜂窝结构（HCS） 小区群（簇，cluster）:一组相邻使用不同频率的小区 频率再用因子N：一个小区群中小区数 对FDMA、TDMA存在共道（同频）干扰,2019/7/15,5,Cells and Sectors,Cell,Cell,Cell,Cell,2019/7/15,6,Cells and Sectors,Cell,Cell,Cell,Cell,Cell,Cell,2019/7/15,7,Cells and Sectors,Sector,Sector,Sector,Cell
3、,2019/7/15,8,Frequency Reuse in FDMA and TDMA Systems,If Cell 1 and Cell 2 were both on the same frequency in conventional cellular systems, the overlap area would have a frequency conflict.,Cell 2,Cell 1,2019/7/15,9,Frequency Reuse Pattern of N=4,2019/7/15,10,Frequency Reuse Pattern of N=7,2019/7/1
4、5,11,同频干扰,同频再用比 q： 小区半径(R)和相距最近的同频小区中心间距离(D) 只考虑第一层干扰，同频信号干扰比： 为传播损耗倾斜率 若=4则： q的值越小，则容量越大 但是，q值增大, 同频干扰减小，传输性能提高,2019/7/15,12,FDMA/TDMA小区容量,每个小区的信道数K为： Bt为系统带宽 Bc为等效每个信道带宽 N为频率再用因子，即小区群的小区数 M为整个系统带宽提供的信道数 C/I为接收机的信噪比,2019/7/15,13,CDMA小区容量,DSCDMA系统的容量依赖于处理增益（W/Rb），每个比特能量对于干扰的比（Eb/N0），话音负荷周期d，全向频率再用效率
5、F 和扇区数G 频率再用效率F表示相邻同频小区的影响,2019/7/15,14,小区分裂,2019/7/15,15,无线资源管理,无线资源 基站、扇区、频率、时间、码道和功率等 不同的移动通信系统具有不同的无线资源组合 无线资源管理的目标 在有限无线资源条件下，进行资源调整，为网络内无线用户终端提供业务质量保证 提高系统容量和利用效率 基本出发点是在各种条件变化等情况下，灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源，最大程度地提高无线频谱利用率,2019/7/15,16,无线资源管理,无线资源管理根据具体目标的不同，分为 面向网络的无线资源管理 接入控制 负载控制 面向连接的无线资源管理 切
6、换控制 功率控制 速率控制 链路自适应技术 无线资源的分配和调度 小区间动态信道分配 小区内动态信道分配 一个物理信道内的调度,2019/7/15,17,切换,切换是使移动台的一个呼叫进程在小区之间移动时能够继续的过程。切换可以基于接收的信号强度或S/I值（在终端、RS、或两者的测量），或基于网络资源管理的需要。切换过程可能涉及终端的注册和鉴权。切换被分为硬切换和软切换。 软切换是当移动终端的通信被连到另一个目标的无线端口时，不需要中断与当前服务的无线端口的通信。在软切换中，移动终端可以同时与两个无线端口通信。 硬切换是移动终端被连接到非相邻的无线系统、不同的频率分配、或不同的空中接口特性或技
7、术。硬切换在空中接口是先断后通的过程。,2019/7/15,18,切换,切换的基本步骤 搜索相邻小区、扇区 监视触发切换的条件 建立新的业务和控制信道 释放旧的业务和控制信道 要求 尽可能少的出现，以减少资源的占用 尽可能少的影响用户正在使用的业务 接纳切换的策略 视为初始呼叫 比初始呼叫更优先,2019/7/15,19,移动性管理,注册（登记） 移动台（MS）注册是将MS的特征如位置或状态报告给网络。MS和网络均可以发起注册 注册是MS通知服务提供者它的存在和希望得到服务。无线系统（RS）通知移动交换中心（MSC）和所需要的其它网络单元。MSC和其它网络单元完成需要的注册功能 当MS穿越一个
8、或多个服务商的区域时也发生注册。作为MS的地理位置被注册后，网络可以给它传递呼叫 漫游 当移动用户离开登记注册的HLR进入其他HLR时称为漫游,2019/7/15,20,安全性管理,无线信号通过空中传播开放式环境，信号可以被截获，窃听，信息泄漏 (移动商务) 安全管理对网络、承载和信令信道的保密性、用户数据的安全性、用户授权和PCS业务提供者之间的内部可操作性进行处理 网络和终端共同操作支持用户鉴权和信息加密 鉴权：确认用户具有的各种权利 用户对基站鉴权 基站对终端鉴权 基站对用户鉴权 基站用户相互鉴权 加密：对信息进行加扰，防止第三者窃听 原始信息加密 空中传输信息加密 使用TMSI,201
9、9/7/15,21,网络结构,MSMobile Station BSS BTSBase Transceiver Station BSC Base-station controller NSS MSCMobile Switch Center HLRHome Location Register VLRVisitor Location Register EIREquipment Identity Register OMCOperating Maintenance Center AUCAuthentication Center,2019/7/15,22,网络设备的功能,BTS: 实现BTS与移动台（M
10、S）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能 BSC: 信号转换，各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理 MSC: 路由选择管理,计费和费率管理,业务量管理 HLR: 对移动台的数据库进行管理，主要功能为：对HLR中登记的移动台的所有用户参数的管理和修改、计费管理、VLR的更新 VLR: 漫游用户的定位和管理的动态数据库。所谓漫游就是移动用户在非归属区得到服务的能力。VLR主要功能为：移动台漫游号的管理、临时移动台识别管理、访问移动台用户管理、HLR的更新、通信覆盖区域的管理（如基站覆盖区、MSC无线交换区等）、无线信道的管理（比如信道分配表、动态信道分配管理等） EIR: 存储移动通
11、信设备的设备码，用于确保系统内所使用的移动用户设备的唯一性和安全性 AUC: 存储用户的鉴权信息和加密密钥，用于防止无权用户进入系统。AUC属于HLR的一个功能单元 OMC: 完成BSS和NSS的网络运行和维护管理,2019/7/15,23,网络各单元接口,BSC与MSC之间为A接口； BTS和BSC之间为Abis接口； BTS和MS之间为Um接口 MSC与PSTN之间为Ai接口； MSC和VLR之间为B接口； MSC和HLR之间为C接口； HLR和VLR之间为D接口； MSC和MSC之间为E接口；,2019/7/15,24,Cellular Network Architecture,2019
12、/7/15,25,信 令,基本概念 指在通信网中传输，与通信有关的一系列控制信号 信令：不同于用户信息 信令通常需要在通信网络的不同环节中传输，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 目的：是保证用户信息有效且可靠的传输 信令的内容 包括呼叫建立、监控、拆除、网络管理控制等信息 信令分类 接入信令：用户到网络节点间的信令 网络信令：网络节点间的信令,2019/7/15,26,接入信令,移动通信中：移动台到基站之间的信令 主要包括呼叫管理、移动管理和无线资源管理 不同系统有不同的信令 移动通信的空中接口信令分三个层次：物理、链路和网络层 信息传输包括：无证实和有证实 (应答 )两种 采用端到端的信息传输处理方式 信息通过原语传送到下层，形成物理帧，通过无线接口到接收端，再通过原语传送到对应端,2019/7/15,27,网络信令,常用的网络信令为 7号信令（SS-7，Signaling System 7）: 包括MTP、SCCP、TCAP、OMAP和ISDN-UP等,MTP1,MTP3,MTP2,SCCP,ISP,TCAP,ISP,ISP,ISP,ISP,ISP,7号信令网络是与 PSTN平行的独立网络 包括信令点(SP)、信令链路和信令转移点(STP) 信令点包括业务交换点(SSP)和业务控制点(SCP),