移动通信第5章

1、第5章 组网技术 第5章 组网技术 5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 多址技术多址技术 5.3 5.3 区域覆盖和信道配置区域覆盖和信道配置 5.4 5.4 网络结构网络结构5.5 5.5 信令信令 5.6 5.6 越区切换和位置管理越区切换和位置管理 第5章 组网技术 25.1 概述概述无线物理层无线物理层确定无线电参数，如频率、定时、功率、码片、比特、同确定无线电参数，如频率、定时、功率、码片、比特、同步、调制解调、收发信技术等；步、调制解调、收发信技术等；将无线电频谱划分成若干个物理信道，划分信道的方式即将无线电频谱划分成若干个物理信道，划分信道的方式即多址方式；多址方式；在介质

2、接入控制层（在介质接入控制层（MACMAC）的控制下，负责数据或数据分）的控制下，负责数据或数据分组的收发。组的收发。介质接入控制层（介质接入控制层（MACMAC）：介质访问管理和数据封装。通过形：介质访问管理和数据封装。通过形成多种逻辑信道为高层提供不同的业务成多种逻辑信道为高层提供不同的业务选择物理信道，在选择的信道上建立、释放连接；选择物理信道，在选择的信道上建立、释放连接；将控制信息、高层信息、差错控制信息复接成适合物理信将控制信息、高层信息、差错控制信息复接成适合物理信道传输的数据分组。道传输的数据分组。第5章 组网技术 3 数据链路数据链路控制（控制（DLCDLC）层）层：为网络层

3、提供可靠的数据链路：为网络层提供可靠的数据链路 网络层网络层：信令层，主要功能是管理链路连接，控制呼叫过程，：信令层，主要功能是管理链路连接，控制呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源管理等。管理等。 n 在每一层中，完成一个特定功能的单元称为一个在每一层中，完成一个特定功能的单元称为一个功能实体功能实体。n 网络分层协议结构中，每一层利用低层提供的服务，通过适网络分层协议结构中，每一层利用低层提供的服务，通过适当逻辑控制步骤为高层提供更完善的服务当逻辑控制步骤为高层提供更完善的服务。第5章 组网技术 4 网络分层协议

4、结构中不同层之间的对话称为网络分层协议结构中不同层之间的对话称为原语原语；不同层之间通过原语来实现信息交换。不同层之间通过原语来实现信息交换。 请求型原语：用于高层向低层请求某种业务请求型原语：用于高层向低层请求某种业务 指示型原语：用于提供业务的层向高层报告一个指示型原语：用于提供业务的层向高层报告一个与特定业务相关的动作。与特定业务相关的动作。 证实性原语：用于提供业务的层证实某个动作已证实性原语：用于提供业务的层证实某个动作已完成完成 响应型原语：用于应答，表示来自高层的指示原响应型原语：用于应答，表示来自高层的指示原语已收到。语已收到。第5章 组网技术 5话务量话务量是指单位时间（是指

5、单位时间（1小时）内进行的平均电话交换量。是小时）内进行的平均电话交换量。是度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。流入话务量流入话务量：单位时间内平均发生的呼叫次数和每次呼叫平均占用信道的时间S的乘积。 如果在一个小时内连续不断地占用一个信道，则其呼如果在一个小时内连续不断地占用一个信道，则其呼叫话务量为叫话务量为1Erl(爱尔兰爱尔兰)完成话务量完成话务量：单位时间内全网成功呼叫次数0和每次呼叫平均占用信道的时间S的乘积。 SASA00第5章 组网技术 完成话务量的性质与计算完成话务量的性质与计算 设在观察时间T小时内，全网共完成C1次通话，则每小时

6、完成的呼叫次数为 TC10完成话务量即为 式中，C1S即为观察时间T小时内的实际通话时间。SCTSA1001第5章 组网技术 SCtnttttinnii 13211321niiniiTtitiTSCTA111011若总的信道数为n，而在观察时间T内有i(in)个信道同时被占用的时间为ti(tiT)，那么可以算出实际通话时间为 当观察时间T足够长时，ti/T就表示在总的n个信道中，有i个信道同时被占用的概率，可用Pi表示，上式就可改写为iniPiA10第5章 组网技术 例如，例如，某通信网共有 8 个信道，从上午8时至10时共两个小时的观察时间内，统计出i个信道同时被占用的时间(小时数)如表 5

7、 - 1 所示。 表表 5 - 1 完成话务量为 5 . 3) 1 . 081 . 071 . 062 . 054 . 045 . 033 . 022 . 01 (210A(爱尔兰)I012345678ti0.10.20.30.40.20.10.10.10.1第5章 组网技术 这说明在总共8个信道中，在2小时的观察时间内平均有3.5个信道同时被占用。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1爱尔兰，因此它的平均信道利用率就是43.75%。 信道利用率信道利用率是指单位时间（是指单位时间（1小时）单位信道的完成话务量。小时）单位信道的完成话务

8、量。 其中其中n为共用信道数。为共用信道数。0A n第5章 组网技术 10 呼损：呼损：在信道共用的情况下，系统无法保证每个用在信道共用的情况下，系统无法保证每个用户所有的呼叫都成功，少量的呼叫会失败，称之为户所有的呼叫都成功，少量的呼叫会失败，称之为呼损。呼损。 呼损率：呼损率：在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为呼叫损失概率呼叫损失概率，简称，简称呼损率呼损率, ,也称为系统的服务等也称为系统的服务等级级( (或业务等级或业务等级) ) 呼损率的计算方法呼损率的计算方法利用完成话务量利用完成话务量Erlang BErlang B公式（爱尔兰呼损公式公式（

9、爱尔兰呼损公式 ）第5章 组网技术 11 流入话务量流入话务量A与完成话务量与完成话务量A0之差即为损失话之差即为损失话务量，损失话务量与流入话务量的比值即为呼损务量，损失话务量与流入话务量的比值即为呼损率率 由由 和和 得得000At0100%AABA0At0iB第5章 组网技术 12 对于多信道共用的移动通信网， 如果呼叫有以下性质： （1）每次呼叫相互独立，互不相关（呼叫具有随机性）； （2）每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动通信系统的共用信道数为n； 则呼损率可用爱尔兰呼损公式计算1!nniiA nBA i第5章 组网技术 13 根据Erlang B公式，知道三个参数A、B和n

10、中的任何两个，就可以从爱尔兰呼损表查出需要的第三个参数。例如可以从下表中找到B，A，n三者。1!nniiA nBA i第5章 组网技术 14 有一个系统共用信道数n=10（条线），流入的业务强度A=6爱尔兰，系统服务的用户很多，可计算这个系统的呼损率为： 在不同呼损率B的条件下，信道利用率也是不同的101011!610!0.043142!6!nniiiiA nBA iin)B(AnA 10第5章 组网技术 15（1 1）定义繁忙小时集中系数（又称集中率）定义繁忙小时集中系数（又称集中率）K： （2 2）计算每个用户最繁忙的那个小时的统计平均话务）计算每个用户最繁忙的那个小时的统计平均话务量，即

11、每个用户的忙时话务量量，即每个用户的忙时话务量A： C C：每一用户每天平均呼叫次数；：每一用户每天平均呼叫次数； T T：每次呼叫平均占用信道的时间（单位为秒）：每次呼叫平均占用信道的时间（单位为秒）（3 3）根据给定的呼损率）根据给定的呼损率B B和信道数和信道数n，查表得系统可提，查表得系统可提供的流入话务量供的流入话务量A A（4 4）则可求得则可求得m：1K 最忙 小时内的话务量全日话务量3600aACTK3600aaA AA nA nmnACTK第5章 组网技术 16例题例题 某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫1010次，每次占用次，每次占用信

12、道平均时间信道平均时间8080秒，要求呼损率秒，要求呼损率10%10%，忙时集中率，忙时集中率K K=0.125=0.125，问给定问给定8 8个信道可容纳多少用户？个信道可容纳多少用户？ 解：解： 1 1利用爱尔兰损失概率表，查表求得：利用爱尔兰损失概率表，查表求得：A A=5.597Erl=5.597Erl 2 2求每个用户忙时话务量求每个用户忙时话务量A ： C=10,T=80C=10,T=80， 3 3每个信道能容纳的用户数每个信道能容纳的用户数m m 4 4系统所容纳的用户数：系统所容纳的用户数：/201.3/8aA Amn201.3201m n用户10.0278Erl3600aAC

13、TK第5章 组网技术 5.2 多址技术多址技术 问题描述：问题描述：移动通信系统中基站的多路工作和移动台单路工作形成了移动通信的一大特点。基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各移动台能从中识别发送给本移动台的信号？（下行）基站如何识别来自各个不同移动台的信号？（上行）多址方式是移动通信网体制范畴，关系到系统容量，小区构成，频谱和信道利用效率以及系统复杂性。第5章 组网技术 n分类分类频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）空分多址（SDMA）随机多址n基本概念基本概念 实现不同地点、不同用户接入网络的技术第5章 组网技术 19每个用户分配一个信道，即一对频谱每个用户分配一个

14、信道，即一对频谱较高的频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道较低的频谱用作反向信道即移动台向基站方向的信道设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠重叠前向信道与反向信道之间设有保护频带用户频道之间，设有保护频隙 FDMA系统频谱分割示意图5.2.1 频分多址频分多址(Frequency Division MultipleAccess-FDMA) ：频道划分，频带独享，时间共享：频道划分，频带独享，时间共享思考：思考：在在FDMAFDMA中，两个用户之间要实现通话，需占用几中，两个用户之间要实现通话，需占用几个频道？个频道？BSBS1F1f2

15、F2fFDMAFDMA系统工作示意图系统工作示意图必须同时占用必须同时占用2 2个信道（个信道（2 2对频谱）才能实现双工对频谱）才能实现双工 通信通信基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转第5章 组网技术 21每信道占用一个载频，信道的相对带宽较窄，即通常应用于窄带系统应用于窄带系统；符号时间 平均延迟扩展（Ts ），所以码间干扰较少，无需自适应均衡无需自适应均衡；基站复杂庞大，需要多个收发信道设施频率利用率低，容量小；越区切换复杂越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于数据传输将带来数据的丢失。sTFDMA系统的特点系统的特点 第5章 组网技术

16、 空闲信道的选取空闲信道的选取 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。 (1) 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。 (2) 标明空闲信道方式。标明空闲信道方式可分为“循环定位”、 “循环不定位”. 第5章 组网技术 5.2.2 时分多址时分多址(Time Division Multiple Access -TDMA) ：时隙划分，时隙独享，频率共享：时隙划分，时隙独享，频率共享 TDMA示意图 在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期

17、性的帧，每一帧再分割成若干时隙，无论帧或时隙都是互不重叠的。 每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户。 基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙内收发信号。第5章 组网技术 在在TDMATDMA系统中，每帧中的时隙结构系统中，每帧中的时隙结构( (或称为突发结构或称为突发结构) )的设的设计通常要考虑三个主要问题：一是控制和信令信息的传输；计通常要考虑三个主要问题：一是控制和信令信息的传输； 二是信道多径的影响；三是系统的同步。二是信道多径的影响；三是系统的同步。 第5章 组网技术 图 5 3 典型的时隙结构 时隙123N同步控制信息保护信息训练信息保护典型结构1典型结构2一帧第5章

18、 组网技术 26TDMATDMA系统必须有精确的定时和同步功能，保证各移动系统必须有精确的定时和同步功能，保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠或混淆。台发送的信号不会在基站发生重叠或混淆。发射信号速率随时隙数的增大而提高，引起码间串扰发射信号速率随时隙数的增大而提高，引起码间串扰加大，所以加大，所以必须采用自适应均衡必须采用自适应均衡。基站基站复杂度低，互调干扰小。复杂度低，互调干扰小。抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大。抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大。越区切换简单越区切换简单，可在无信息传输时进行，可在无信息传输时进行，不会丢失数不会丢失数据。据。TDMA系统的特点系统的特点

19、 第5章 组网技术 5.2.3 码分多址码分多址(Code Division Multiple Access CDMA) ：码型划分，时隙、频率共享：码型划分，时隙、频率共享跳频-码分多址 FH-CDMA 直扩码分多址 DS-CDMA 第5章 组网技术 28 多用户共享同一频率多用户共享同一频率 通信容量大通信容量大 容量的软特性容量的软特性 多增加一个用户只会使通信质量略有下降，不会出现硬阻塞多增加一个用户只会使通信质量略有下降，不会出现硬阻塞现象现象 由于信号被扩展在一较宽频谱上，可以由于信号被扩展在一较宽频谱上，可以减小多径衰落减小多径衰落 信道数据速率很高，但信道数据速率很高，但无需自

20、适应均衡无需自适应均衡 平滑的软切换和有效的宏分集平滑的软切换和有效的宏分集，不会引起通信中断不会引起通信中断CDMA系统的特点系统的特点 第5章 组网技术 29CDMA系统存在的问题系统存在的问题多址干扰多址干扰原因原因 不同用户的扩频序列不完全正交，扩频码集的非零互相关系数会引起用户间的相互干扰“远远- -近近”效应效应原因原因 移动用户所在的位置的变化以及深衰落的存在，会使基站接收到的各用户信号功率相差很大，强信号对弱信号有着明显的抑制作用解决方法：使用功率控制解决方法：使用功率控制第5章 组网技术 3. 混合码分多址混合码分多址 混合码分多址的形式有多种多样，如FDMA和DS-CDMA

21、混合，TDMA与DS-CDMA混合(TD/CDMA)，TDMA与跳频混合(TDMA/FH), FHCD*2CDMA与DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等。 第5章 组网技术 5.2.4 空分多址空分多址(SDMA) 图 5 6 空分多址示意图 第5章 组网技术 5.2.5 随机多址随机多址 1. ALOHA协议和时隙协议和时隙ALOHA ALOHA协议协议ALOHA协议是一种最简单的数据分组传输协议。协议是一种最简单的数据分组传输协议。任何一个用户可以随时接入信道发送数据分组；任何一个用户可以随时接入信道发送数据分组；发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道发送结束后，在相同的

22、信道上或一个单独的反馈信道上等待应答；上等待应答；若在给定的时间区间内没有收到认可应答，则重发数若在给定的时间区间内没有收到认可应答，则重发数据分组。据分组。 要使当前分组传输成功，必须在当前分组到达时刻的要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个分组长度内没有其它用户的分组到达，即易损前后各一个分组长度内没有其它用户的分组到达，即易损区间为区间为2倍的分组长度。倍的分组长度。第5章 组网技术 5.2.5 随机多址随机多址 1. ALOHA协议和时隙协议和时隙ALOHA ALOHA协议的性能指标协议的性能指标通过量：单位时间内平均成功传输的分组数；通过量：单位时间内平均成功传输的

23、分组数；每个分组的平均时延。每个分组的平均时延。时隙时隙ALOHA 为了改进为了改进ALOHA的性能，将时间轴分成时隙，时隙大的性能，将时间轴分成时隙，时隙大小大于一个分组的长度，所有用户都同步在时隙开始时刻小大于一个分组的长度，所有用户都同步在时隙开始时刻发送，称之为时隙发送，称之为时隙ALOHA协议。协议。 时隙时隙ALOHA协议的易损区间减少为一个分组长度协议的易损区间减少为一个分组长度。第5章 组网技术 A1B1B1A2碰撞用户A：用户B：(b)(a)tB1碰撞A2A1A2随机重传时延易损间隔用户A：用户B：图图 5 7 ALOHA和时隙和时隙ALOHA协议示意图协议示意图(a) AL

24、OHA协议；协议； (b) 时隙时隙ALOHA协议协议 第5章 组网技术 2. 载波侦听多址载波侦听多址(CSMA) CSMACSMA协议协议ALOHAALOHA协议中各节点的发射相互独立；协议中各节点的发射相互独立；CSMACSMA协议中，每个节点在发送之前，先侦听协议中，每个节点在发送之前，先侦听信道是否有分组在传输，若信道空闲，才进行发信道是否有分组在传输，若信道空闲，才进行发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。CSMACSMA协议的性能指标协议的性能指标检测时延，指接收机判断信道空闲与否所需检测时延，指接收机判断信道空闲与否所需时间时间; ;

25、传播时延。传播时延。第5章 组网技术 当检测到信道忙时，有几种处理办法：随机时延一段时间， 然后重新检测信道，直至检测到空闲信道，该协议称为非坚持CSMA；继续检测信道直至信道空闲，一旦信道空闲则以概率1发送分组， 该协议称为1-坚持CSMA；继续检测信道直至信道空闲， 此时以概率p发送分组，以1-p推迟发送，该协议称为p-坚持CSMA。 第5章 组网技术 3. 预约随机多址预约随机多址 预约随机多址通常基于时分复用：时间轴分为时间帧，时间帧分为若干时隙，当用户需发送分组时，可采用ALOHA的方式在空闲时隙上进行预约。若预约成功，就将无碰撞地占用每帧所预约的时隙，直至所有分组传输完毕。分组预约

26、多址（分组预约多址（PRMA） 分组预约多址是对TDMA的改进：在TDMA的帧结构基础上，为每一个语音突发在TDMA帧中预约一个时隙（TDMA中一路话音固定占用一个时隙）。第5章 组网技术 38 目前应用的目前应用的多址方式多址方式 频分多址频分多址(FDMA)(FDMA)、时分多址、时分多址(TDMA)(TDMA)、码分多址、码分多址(CDMA)(CDMA)及其混合方式等及其混合方式等信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式多址接入方式建立多址接入时区分信道的依据建立多址接入时区分信道的依据频分多址方式（频分多址方式（FDMAFDMA）频道划分，频带独享，时间共享频道划分，频带独享，时间共

27、享时分多址方式（时分多址方式（TDMATDMA）时隙划分时隙划分 ，时隙独占，频率共享，时隙独占，频率共享码分多址方式（码分多址方式（CDMACDMA）码型划分，时隙、频率共享码型划分，时隙、频率共享信道1信道2信道3信道Nftcftc信道2信道1信道3信道 N FDMA、TDMA、CDMA的示意图FDMATDMACDMA第5章 组网技术 5.3 区域覆盖和信道配置区域覆盖和信道配置 根据服务对象、地形的分布及干扰等因素，根据服务对象、地形的分布及干扰等因素，可以将小区制移动通信网划分为：可以将小区制移动通信网划分为：带状网带状网和和蜂窝网蜂窝网( (面状网面状网) )。第5章 组网技术 1

28、1、带状网、带状网带状网主要覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区的用户带状网主要覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区的用户分布呈带状。分布呈带状。基站天线若为定向基站天线若为定向( (有向有向) )天线辐射，服务覆盖区为天线辐射，服务覆盖区为扁圆形扁圆形。基站天线若为全向天线辐射，服务覆盖区为基站天线若为全向天线辐射，服务覆盖区为圆形。圆形。第5章 组网技术 带状网可进行频率复用。如果采用两个小区组成一个区带状网可进行频率复用。如果采用两个小区组成一个区群称为群称为双频制双频制，如果采用三个小区组成一个区群称为三，如果采用三个小区组成一个区群称为三频制。频制。从成本和资源利用率而言，双频群最好；但从抗

29、频干扰从成本和资源利用率而言，双频群最好；但从抗频干扰而言，双频群最差，还应考虑多频制。而言，双频群最差，还应考虑多频制。 BA A B双频制示意图双频制示意图第5章 组网技术 图 5 10 带状网的同频道干扰 第5章 组网技术 表表 5 4 带状网的同频干扰带状网的同频干扰 第5章 组网技术 2、 蜂窝网蜂窝网 (1) 小区的形状小区的形状n 假设整个服务区的地形平坦、地物相同，且基站采用全假设整个服务区的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天线使基站辐射区域大体是一个圆形。向天线使基站辐射区域大体是一个圆形。n 在这些正多边形中，能够全面无空隙、重叠的覆盖整个在这些正多边形中，能够全面无空隙

30、、重叠的覆盖整个区域的就只有：区域的就只有：第5章 组网技术 三种小区形状的比较三种小区形状的比较第5章 组网技术 (2) 区群的组成。区群的组成。 蜂窝式移动通信网通常是由若干邻接的无线小区蜂窝式移动通信网通常是由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，再由若干无线区群构成整个组成一个无线区群，再由若干无线区群构成整个服务区。服务区。 防止同频干扰，同一区群的小区不得使用同一频防止同频干扰，同一区群的小区不得使用同一频率。只有在不同的区群中，才可以使用相同的频率。只有在不同的区群中，才可以使用相同的频率。率。第5章 组网技术 构成单元无线区群的构成单元无线区群的基本条件基本条件是：是：区群之间彼

31、此邻接，且无空隙无重叠地覆盖；区群之间彼此邻接，且无空隙无重叠地覆盖；邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离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，且为最大。相等，且为最大。区群内的小区数区群内的小区数N N应满足下式：应满足下式：N=i2+ij+j2 n 式中，式中，i, j为非负整数，（为非负整数，（i=0, j=0, i+j 0）。）。n N越大，则意味着同频小区间距离越远越大，则意味着同频小区间距离越远，同频干扰越，同频干扰越小。小。N越小，则意味着一个系统中可有更多的区群，频越小，则意味着一个系统中可有更多的区群，频谱利用率高，有更多的容量谱利用率高，有更多

32、的容量第5章 组网技术 表表 5 6 群区小区数群区小区数N的取值的取值 第5章 组网技术 正六边形区群的构成正六边形区群的构成 第5章 组网技术 A(3) 同频同频(信道信道)小区的距离。小区的距离。 第5章 组网技术 (4) 中心激励与顶点激励。 图 5 14 两种激励方式 第5章 组网技术 (5) 小区的分裂。 图 5 15 用户密度不等时的小区结构 515255152525555151552515555515152555515155251555551515251010101010101010101010105555555555555555551010101010101010101010

33、1055555555第5章 组网技术 图 5 16 小区分裂 原基站新基站第5章 组网技术 大区制大区制小区制小区制服务区域服务区域激励方式激励方式小区分裂小区分裂带状服务带状服务区域区域面状服务面状服务区域区域三角形三角形正方形正方形六边形六边形蜂窝小区蜂窝小区 小区形状小区形状区群构成区群构成宏蜂窝宏蜂窝微蜂窝微蜂窝 智能蜂窝智能蜂窝 中心激励中心激励顶点激励顶点激励重新划分小区重新划分小区小区扇形化小区扇形化三角形三角形正方形正方形六边形六边形蜂窝小区蜂窝小区宏蜂窝宏蜂窝微蜂窝微蜂窝 智能蜂窝智能蜂窝第5章 组网技术 5.3.2 信道信道(频率频率)配置配置 在在CDMACDMA系统中，

34、用户使用相同的频率因而无需进行频系统中，用户使用相同的频率因而无需进行频率配置。频率配置主要针对的是率配置。频率配置主要针对的是FDMAFDMA和和TDMATDMA系统。系统。 信道信道( (频率频率) )配置配置解决的是将给定的信道解决的是将给定的信道( (频率频率) )如何分如何分配给一个区群的各个小区。每个小区分配的几个信道配给一个区群的各个小区。每个小区分配的几个信道称为一个信道组。称为一个信道组。 信道信道( (频率频率) )配置配置方式有两种：分区分组配置法和等频方式有两种：分区分组配置法和等频距分配法。距分配法。第5章 组网技术 1. 分区分组配置法分区分组配置法分区分组配置法所

35、遵循的分区分组配置法所遵循的原则原则是：国家规定选择双工通是：国家规定选择双工通信方式，载频、频道间隔以及收发间隔要协调，尽量占信方式，载频、频道间隔以及收发间隔要协调，尽量占用较小带宽，提高频带利用率；同一区群内不能使用相用较小带宽，提高频带利用率；同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频干扰；小区内采用无三阶互调的同的信道，以避免同频干扰；小区内采用无三阶互调的相容信道组，以避免互调干扰。相容信道组，以避免互调干扰。设给定的频段以等间隔划分为信道，按顺序分别标明各设给定的频段以等间隔划分为信道，按顺序分别标明各信道的号码为：信道的号码为：1 1， 2 2， 3 3，。下列哪一信道组属于无三

36、阶互调干扰组？（下列哪一信道组属于无三阶互调干扰组？（ ） A A、1 1，2 2，4 4，7 B7 B、1 1，4 4，6 6，12 12 C C、1 1，3 3，6 6，11 D11 D、1 1，2 2，7 7，1212补充：无三阶互调干扰补充：无三阶互调干扰三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。比如F1F1的二次的二次谐波是谐波是2F12F1，他与，他与F2F2

37、产生了寄生信号产生了寄生信号2F1-F2=F32F1-F2=F3。即对。即对F3F3形成了干扰。形成了干扰。例子：例子：若每个区群有若每个区群有7 7个小区，每个小区需个小区，每个小区需6 6个信道，按个信道，按上述原则进行分配，可得到：上述原则进行分配，可得到：第一组 1、 5、 14、 20、 34、 36第二组 2、 9、 13、 18、 21、 31第三组 3、 8、 19、 25、 33、 40第四组 4、 12、 16、 22、 37、 39第五组 6、 10、 27、 30、 32、 41第六组 7、 11、 24、 26、 29、 35第七组 15、17、 23、 28、 38

38、、 42第5章 组网技术 2. 等频距配置法等频距配置法 等距离配置法等距离配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频率是按等频率间隔来配置信道的，只要频率选得足够大，就可以有效的避免邻道干扰。这样的频率配选得足够大，就可以有效的避免邻道干扰。这样的频率配置可能正好满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，置可能正好满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，这也就避免了互调的产生。件，这也就避免了互调的产生。 第5章 组网技术 例如，区群内共有例如，区群内共有N N个小区，可以把一个区群分成个小区

39、，可以把一个区群分成N N个组，个组，每组内拥有的信道：每组内拥有的信道：第一组用第一组用(1(1，1+N, 1+2N, 1+3N, )1+N, 1+2N, 1+3N, )，第二组用第二组用(2, 2+N, 2+2N, 2+3N, )(2, 2+N, 2+2N, 2+3N, )，.第第N N组用组用(N, N+N, N+2N, N+3N, ) (N, N+N, N+2N, N+3N, ) 。第5章 组网技术 例如例如N=7N=7，则信道的配置为：，则信道的配置为：第一组第一组 1 1、 8 8、 1515、 2222、 2929、 第二组第二组 2 2、 9 9、 1616、 2323、 30

40、30、 第三组第三组 3 3、 1010、 1717、 2424、 3131、 第四组第四组 4 4、 1111、 1818、 2525、 3232、 第五组第五组 5 5、 1212、 1919、 2626、 3333、 第六组第六组 6 6、 1313、 2020、 2727、 3434、 第七组第七组 7 7、 1414、 2121、 2828、 3535、 第5章 组网技术 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25 kHz，则其最小频率间隔可达175 kHz。 这样接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。 第5章 组网技术 如果是定向天线进行顶点

41、激励的小区制，每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射。 例如N=7，每个区群就需有21个信道组。整个区群内各基站信道组的分布如图 5 - 17。 第5章 组网技术 图 5 17 三顶点激励的信道配置第5章 组网技术 为了进一步提高频谱利用率，使信道的配置能随意动通信业务量地理分布的变化而变化，通常采取两种措施：n动态配置法动态配置法：随业务量的变化重新配置全部信道。如果这种理想的方法能够实现，频谱利用率可提高20%-50%，但要及时算出新的配置方案，且能避免各类干扰，这是十分困难的。n柔性配置法柔性配置法：准备若干个信道，需要时提供给某一个小区使用。这种控制较简单，只要预留若干个信道使各个基站

42、都能够使用，可应付局部业务量变化的情况，是一种较适用的方法。 第5章 组网技术 5.4 网络结构网络结构 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空间间传传播播损损耗耗）空中网络 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空间间传传播播损损耗耗）基站与固定网络服务区内各基站的相互连接 多 址 接 入频率配置和蜂窝小区地面网络第5章 组网技术 移动用户基站交换机固定网络固定用户移动用户基站交换机基站移动用户5.4.1 基本网络结构基本网络结构 第5章 组网技术 n基站与交换机之间、交换机与网

43、络之间可采用有线链路（如基站与交换机之间、交换机与网络之间可采用有线链路（如光纤、同轴电缆、双绞线等），也可采用无线链路（如微波光纤、同轴电缆、双绞线等），也可采用无线链路（如微波链路）。这些链路上传输的数字信号形式通常为链路）。这些链路上传输的数字信号形式通常为PCMPCM数字多路数字多路复用信号。复用信号。n通常每个基站要同时支持通常每个基站要同时支持5050路语音呼叫，每个交换机可以支路语音呼叫，每个交换机可以支持近持近100100个基站，交换机到固定网络之间需要个基站，交换机到固定网络之间需要50005000个话路的传个话路的传输容量。输容量。第5章 组网技术 交换机的组成和基本原理

44、(a) 交换机的组成； (b) 交换机的基本原理第5章 组网技术 多多个个服服务务区区的的网网络络结结构构 第5章 组网技术 MSCHLRVLRAUCOMCEIRBTS BSCMSCPDNPSTNISDN固定网BSSMSMS1. 网络结构网络结构 OMC:操作和维护中心数字蜂窝通信系统的网络结构第5章 组网技术 MSC为移动业务交换中心，它是无线电系统与公众电话交换网之间的接口设备， 成全部必须的信令功能以建立与移动台的往来呼叫。其主要责任是： 路由选择管理； 计费和费率管理； 业务量管理； 向原籍位置登记器(HLR)发送有关业务量信息和计费信息。 第5章 组网技术 HLR为原籍位置登记器，负

45、责移动台数据库管理。其主要责任是： 对在HLR中登记的移动台(MS)的所有用户参数的管理、 修改等； 计费管理； VLR的更新。第5章 组网技术 VLR为访问者位置登记器， 是动态数据库。 其主要责任是： 移动台漫游号管理； 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， 位置区及基台区； 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)。 第5章 组网技术 2. 网络接口网络接口 MSBSMSCVLRMSCVLREIRHLRSmUmAbisABECFGD图 1-17 蜂窝系统所用的接口 第5章 组网技术 MSCHLRVLRAUCOMCEIRBTS

46、 BSCMSCPDNPSTNISDN固定网BSSMSMS信令的导出第5章 组网技术 信令到底是什么？你摘机之后，会听到你摘机之后，会听到“嘟嘟-”的声音，这种声音从的声音，这种声音从何而来？难道会是专门有人在那里发出这种声音吗？何而来？难道会是专门有人在那里发出这种声音吗？当你拨号的时候，交换机内部会发生什么事情？当你拨号的时候，交换机内部会发生什么事情？当你挂掉电话的时候，你会不会认为计费系统依然还当你挂掉电话的时候，你会不会认为计费系统依然还在给你计费，你有过这种担心吗？在给你计费，你有过这种担心吗？当你对着电话按键乱按一气的时候，你会听到什么声当你对着电话按键乱按一气的时候，你会听到什么

47、声音？这又是谁在作怪？音？这又是谁在作怪？第5章 组网技术 781 信令的作用和构成信令的作用和构成信令信令是与通信有关的一系列控制信号。作用作用 信令是用户以及通信网中各个节点相互交换信息的共同语言，是整个通信网的神经系统。基本功能基本功能建立呼叫监控呼叫清除呼叫操作过程操作过程（右图）构成构成 信令由一系列信令消息集组成消息类型单元一些强制或可选择的消息单元 信令的操作过程5.5 信信 令令 第5章 组网技术 792 信令的分类信令的分类 （1）按发展过程分类）按发展过程分类随路信令随路信令（模拟电话网或早期的数字电话网中）（模拟电话网或早期的数字电话网中）信令与话音在同一链路内传送信令与

48、话音在同一链路内传送信令传送速度低，信息容量及处理能力有限信令传送速度低，信息容量及处理能力有限只适应于基本的呼叫处理只适应于基本的呼叫处理公共信道信令（公共信道信令（CCSCCS）信令与语音分离信令与语音分离链路的利用率高链路的利用率高实际速度低于理论速度实际速度低于理论速度 第5章 组网技术 80u按对象接入信令： 用户到网络节点间的信令，在移动通信中是指移动台到基站之间的信令；网络信令： 网络节点之间的信令，在移动通信中网络信令称7号信令(SS7)。u按信号形式 信令按信号形式可分为数字信令和音频信令(模拟信令)。2 信令的分类信令的分类 （2）按对象和信号形式分类）按对象和信号形式分类

49、第5章 组网技术 81PSWA或DSP典型的数字信令格式2 信令的分类信令的分类 ：（：（3） 数字信令数字信令 P：前置码，提供同步信息。 SW：字同步码，提供位同步信息。 A或D：地址或数据码，包括控制、选呼、拨号等信令 SP：纠错码，又称监督码第5章 组网技术 82 音频信令是由不同音频信号组成的。分单音频信令、双音频信令和多音频信令。带内单音频信令带内单音频信令 带内单音频信令：用0.33kHz范围内不同的单音作为信令。2 信令的分类信令的分类 ：（：（4） 音频信令音频信令第5章 组网技术 83带外亚音频信令带外亚音频信令 采用低于0.3kHz的单音作为信令。拨号信令拨号信令 拨号信

50、令是移动台主叫时发往基站的信令。 单音频脉冲方式：用拨号盘使2.3kHz的单音按脉冲方式发送。 双音频脉冲方式：采用两个不同频率范围的单音频脉冲组合。2 信令的分类信令的分类 ：（：（4） 音频信令音频信令第5章 组网技术 84拨号信令拨号信令十取一十取一：用话带内的10个单音，每一个单一音代表一个十进制的数。五取二五取二：用话带内的5个单音，每次同时选播两个单音。共有C52=10种组合，每一组合代表一个十进制数。4 3方式方式(双音多频双音多频DTMF方式方式)：用话带内的7个单音，把它们分为高音群和低音群，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，进行发送。2 信令的分类信令

51、的分类 ：（：（4） 音频信令音频信令第5章 组网技术 表表 5 8 43方式的频率组成方式的频率组成 第5章 组网技术 86数字蜂窝移动通信系统链路层信息帧格式3 信令传输协议信令传输协议 ：（：（1） 帧格式帧格式第5章 组网技术 873 信令传输协议信令传输协议 ：（2） GSM链路层信息帧控制字段构成链路层信息帧控制字段构成第5章 组网技术 5.5.2 网络信令网络信令 图图 5 24 7号信令系统的协议结构号信令系统的协议结构第5章 组网技术 891.七号信令系统七号信令系统的协议结构的协议结构目前,七号信令按功能可划分成六部分：MTP、SCCP、TCAP、OMAP、ISUP和MAP

52、。 MTP (Message Transfer Part) ：消息传递部分消息传递部分 第一层SDL的功能对应于OSI模型的物理层。 第二级SLF的功能对应于OSI模型的数据链路层, 它规定了信令数据链路上传送信令消息的功能及相应程序。 第三层SNF的主要功能是消息的识别和分配，消息的路由，信令网的业务量管理、路由管理以及链路管理。 第5章 组网技术 901.七号信令系统七号信令系统的协议结构的协议结构 SCCP (Signaling Connection Control Part)：信令连接控信令连接控制部分制部分目的：实现网络节点直接传送控制消息，无需经过呼叫链路SCCP的协议功能分为四等

53、：Class0、Class1、Class2、Class3。Class0和Class1执行无连接的网络服务，Class2和Class3执行有连接的网络服务。除连接控制外,SCCP还执行全称地址的翻译和端一端路由。 TCAP (Transaction Capabilities Application Part)：事务：事务处理能力应用部分处理能力应用部分 提供使与电路无关的信令应用之间交换信息的能力。 它对应于OSI模型的应用层 。 第5章 组网技术 911.七号信令系统的协议结构七号信令系统的协议结构OMAP (Operation Maintenance and Administration P

54、art)：操作维护应用部份 主要功能是网络管理和维护。 MAP (Mobile Applecation Part)：移动应用部份 主要功能是应用于移动通信系统各接口的通信。其功能是：支持用户的位置登记与删除；用户业务管理；用户参数管理；漫游于越区切换；鉴权与保密数据传输等。 ISUP(ISDN User Part)：ISDN用户部分 是七号信令中最复杂的一部分，它的主要功能是在两个程控交换机(ISDN交换机)之间为主叫用户和被叫用户建立语音通路(呼叫建立)、话音通路的释放(呼叫释放)、线路监视、补充业务处理等。第5章 组网技术 92NO.7信令系统被划分为信令系统被划分为一个一个公共的消息传递

55、部分公共的消息传递部分（Message Transfer Part MTP） 功能：负责消息的传递功能：负责消息的传递若干用户部分若干用户部分（User Part UP） 功能：负责信令消息的生成、分析和过程控制功能：负责信令消息的生成、分析和过程控制7号信令系统功能划分原理 第5章 组网技术 93SCP:数据库STP:电话交换机与SCP之间中转SS7消息的交换机SSP(MSC):电话交换机2.七号信令系统的网络结构七号信令系统的网络结构 第5章 组网技术 94 信令应用举例信令应用举例( 呼叫控制）呼叫控制）第5章 组网技术 95第5章 组网技术 5.6 越区切换和位置管理 5.6.1 越区

56、切换概念 越区(过区)切换(Handover或Handoff)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过程，也称为自动链路转移。目的 实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。第5章 组网技术 越区切换分为两大类： 一类是硬切换。指在新的连接建立以前， 先中断旧的连接。 另一类是软切换。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。第5章 组网技术 越区切换包括三个方面的问题： 越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换 越区切换如何控制； 越区切换时信道分配。第5章 组网技术 相对信号强度相对信号强度准则准则(准则准则1)： 具有门限规定的具有门