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文档简介
1、移动通信原理与系统1/48第第5 5章章 蜂窝组网技术蜂窝组网技术第5章 蜂窝组网技术2/25第第2章作业评讲:章作业评讲:2.1 多径衰落对数字移动通信系统的影响:多径衰落对数字移动通信系统的影响: 1、信息幅度衰减、信息幅度衰减 2、时延扩展、时延扩展2.2 计算题,得到结果是负的,说明:损耗后,信计算题,得到结果是负的,说明:损耗后,信息的功率息的功率距离远的移动台 小小区边缘的移动台基站发射信号的干扰TDMAFDMA第5章 蜂窝组网技术97/255.5 蜂窝移动通信的交换技术蜂窝移动通信的交换技术 5.5.1 蜂窝移动通信的交换技术与公共电蜂窝移动通信的交换技术与公共电 话交换技术的差
2、别话交换技术的差别5.5.2 越区切换越区切换第5章 蜂窝组网技术98/255.5.1 蜂窝移动通信的交换技术与公共电蜂窝移动通信的交换技术与公共电 话交换技术的差别话交换技术的差别 蜂窝移动通信的交换技术要比公用电话系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。统交换技术复杂。 移动通信的移动通信的MSC除具备公网交换设备外还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
3、理,如网记),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、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。越区切换和漫游切换等。第5章 蜂窝组网技术99/255.5.2 越区切换越区切换 越区切换(也称过区切换,越区切换(也称过区切换,Hand-over或或Hand-off),通常发生在移动台从一个基),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通信链路转移到移动台与当前基站之间的通信链路转移到移动台与新基站之间
4、的链路。移动台与新基站之间的链路。 若此时移动终端处于空闲状态时若此时移动终端处于空闲状态时,则转移则转移的过程叫做小区重选技术。的过程叫做小区重选技术。第5章 蜂窝组网技术100/255.5.2 越区切换(续)越区切换(续) 越区切换包括以下几个方面的问题:越区切换包括以下几个方面的问题: 越区切换的原因;越区切换的原因; 越区切换的准则,也就是何时需要进行越越区切换的准则,也就是何时需要进行越区切换;区切换; 越区切换由谁来控制;越区切换由谁来控制; 越区切换时信道如何分配。越区切换时信道如何分配。第5章 蜂窝组网技术101/25 越区切换的原因越区切换的原因 信号的强度或质量下降到由系统
5、规定的一定信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下,此时移动台被切换到信号强度较参数以下,此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区。由移动台发起。强的相邻小区。由移动台发起。 由于某小区业务信道全被占用或几乎全被占由于某小区业务信道全被占用或几乎全被占用,这时移动台被切换到业务信道容量较空用,这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。由上级实体发起。闲的相邻小区。由上级实体发起。第5章 蜂窝组网技术102/25 何时需要进行越区切换何时需要进行越区切换切换必须顺利完成,并且尽可能少地出现,同时要使用户觉察不到切换前对信号的监视:保证所检测到的电平不是由于信道产生瞬间的衰落引保证所检
6、测到的电平不是由于信道产生瞬间的衰落引起的起的保证信号电平的下降确实由于移动台正离开当前基站保证信号电平的下降确实由于移动台正离开当前基站第5章 蜂窝组网技术103/25 何时需要进行越区切换(续)何时需要进行越区切换(续)切换门限要恰当 Pr切换切换Pr最小可用最小可用Pr切换:启动切换的门限;切换:启动切换的门限;Pr最小可用:基站规定的最小的可用信号。最小可用:基站规定的最小的可用信号。 不能太小也不能太大。不能太小也不能太大。 太大,会有不需要切换来增加系统负担太大,会有不需要切换来增加系统负担 太小,会因为信号太弱而产生掉话,无足够时太小,会因为信号太弱而产生掉话,无足够时 间切换间
7、切换第5章 蜂窝组网技术104/25 越区切换由谁来控制越区切换由谁来控制1.完全网络控制切换:由基站完成,由MSC管理第一代模拟蜂窝系统2.用户设备辅助切换(MAHO)用户接收周围基站的能量送给当前为它服务的基站切换速度更快全数字的第二代系统第三代移动通信系统3.用户设备控制切换一般不采用第5章 蜂窝组网技术105/25 越区切换时信道如何分配越区切换时信道如何分配 信道监视方法目的:使切换请求优先于初始呼叫请求目的:使切换请求优先于初始呼叫请求原理:保留小区中所有可用信道的一小部分,原理:保留小区中所有可用信道的一小部分,专门为那些可能要切换到该小区的通话所发专门为那些可能要切换到该小区的
8、通话所发出的切换请求服务出的切换请求服务 对切换请求进行排队目的:减小中断的发生概率目的:减小中断的发生概率原理:信号强度下降到切换门限以下和因信原理:信号强度下降到切换门限以下和因信号太弱而通话中断之间的时间间隔是有限的号太弱而通话中断之间的时间间隔是有限的增加了呼损率增加了呼损率第5章 蜂窝组网技术106/255.5.2 越区切换越区切换分类分类 研究越区切换算法所关心的主要性能指标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、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
9、隔以及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。越区切换发生的时延等。 越区切换分为两大类:一类是硬切换,另越区切换分为两大类:一类是硬切换,另一类是软切换。一类是软切换。第5章 蜂窝组网技术107/251. 硬切换硬切换先离职后找工作先离职后找工作特点先断后通:在新链路建立前,先中断旧链路。先断后通:在新链路建立前,先中断旧链路。在整个切换过程中移动台只能使用一个无线信道。在整个切换过程中移动台只能使用一个无线信道。存在短期通话中断。存在短期通话中断。有掉话的可能。有掉话的可能。系统 原因:采用不同频率的小区之间只能采用硬切换原因:采用不同频率的小区之间只能采用硬切换 模拟系
10、统和模拟系统和TDMATDMA系统(如系统(如GSMGSM系统)系统)缺点失败率较高失败率较高“乒乓效应乒乓效应”统计结果无线信道上无线信道上90%90%的掉话是在切换过程中发生的。的掉话是在切换过程中发生的。 第5章 蜂窝组网技术108/252. 软切换软切换骑驴找马骑驴找马优点优点优缺点优缺点系统系统地位地位软切换是指需要切换时,移动台先与目标软切换是指需要切换时,移动台先与目标基站建立通信链路,再切断与原基站之间基站建立通信链路,再切断与原基站之间的通信链路的切换方式,即先通后断的通信链路的切换方式,即先通后断CDMA蜂窝移动通信系统所独有蜂窝移动通信系统所独有提高切换成功率提高切换成功
11、率增加系统容量增加系统容量提高通信质量提高通信质量硬件设备的增加硬件设备的增加占用更多的资源占用更多的资源CDMA系统特有的关键技术之一系统特有的关键技术之一第5章 蜂窝组网技术109/251 1、移动台与原小区基站台、移动台与原小区基站台保持通信链路;保持通信链路;2 2、移动台与原小区基站台、移动台与原小区基站台保持通信链路的同时,保持通信链路的同时,与新的目标小区(一个与新的目标小区(一个或多个小区)的基站台或多个小区)的基站台建立通信链路建立通信链路;2. 软切换的基本过程软切换的基本过程移动台只与其中的一个新小区基站台保持通信链路。移动台只与其中的一个新小区基站台保持通信链路。 第5
12、章 蜂窝组网技术110/25图图5-17 越区切换示意图越区切换示意图第5章 蜂窝组网技术111/253. 更软切换更软切换 (Softer Handoff)软切换中还包括更软切换。软切换中还包括更软切换。与软切换的与软切换的区别:软切换通常指不同小区之间进行的软切换。软切换通常指不同小区之间进行的软切换。更软切换是指在同一个小区的不同扇区之间进行的软更软切换是指在同一个小区的不同扇区之间进行的软切换。切换。在软切换过程中,会同时占用两个基站的信道单元和在软切换过程中,会同时占用两个基站的信道单元和WALSHWALSH码资源,通常在基站控制器(码资源,通常在基站控制器(BSCBSC)完成前向)
13、完成前向链路帧的复制和反向链路帧的选择。链路帧的复制和反向链路帧的选择。更软切换则不用占用新的信道单元,只需要在新扇区更软切换则不用占用新的信道单元,只需要在新扇区分配分配WALSHWALSH码,从基站送到码,从基站送到BSCBSC的只是一路话音信号。的只是一路话音信号。 第5章 蜂窝组网技术112/255.6 位置更新位置更新老婆查岗老婆查岗第5章 蜂窝组网技术 位置管理包括两个主要任务:位置登记和呼叫传递。位置登记的步骤是在移动台的实时位置信息已知的情况下,更新位置数据库和认证移动台。呼叫传递的步骤是在有呼叫给移动台的情况下,根据HLR(Home Location Register 归属寄
14、存器)和VLR(Visitor Location Register 访问寄存器)中可用的位置信息来定位移动台。 与上述两个问题紧密相关的两个问题是:位置更新(Location Update)和寻呼(Paging)。位置更新解决问题是移动台如何发现位置变化以及何时报告它的当前位置。寻呼解决的问题是如何有效地确定移动台当前处于哪一个小区。第5章 蜂窝组网技术114/255.7 移动通信网络结构移动通信网络结构 5.7.1 概述概述 *5.7.2 移动通信网和固定通信网移动通信网和固定通信网 *5.7.3 移动通信网的发展移动通信网的发展第5章 蜂窝组网技术115/255.7.1 概述概述 1移动通
15、信网的结构移动通信网的结构 移动通信网的基本结构包括:移动台移动通信网的基本结构包括:移动台(Mobile Station,MS)、基站系统)、基站系统(Base Station Subsystem,BSS)和)和构成网络节点的移动交换中心(构成网络节点的移动交换中心(Mobile Service Switching Center,MSC)等。)等。 第5章 蜂窝组网技术116/252移动通信网的组成移动通信网的组成 图图5-23 移动通信网的组成示意图移动通信网的组成示意图移动网移动网固定网固定网第5章 蜂窝组网技术117/255.7.2 移动通信网和固定通信网移动通信网和固定通信网 移动通
16、信网与固定通信网的不同在于无线移动通信网与固定通信网的不同在于无线用户的移动性和固定用户的固定性。用户的移动性和固定用户的固定性。1公用交换电话网公用交换电话网 公用交换电话网是高度集成的、拥有用户公用交换电话网是高度集成的、拥有用户最多的公共电话网,是世界上最大的电话最多的公共电话网,是世界上最大的电话网。网。 一般来说,电话网分为长途电话网和本地一般来说,电话网分为长途电话网和本地电话网两大部分。电话网两大部分。第5章 蜂窝组网技术118/251公用交换电话网公用交换电话网各级的交换中心分别为各级的交换中心分别为C1、C2、C3、C4、C5,其中,其中C4为长途终端局,为长途终端局,是连接
17、本地端局的长途交换中是连接本地端局的长途交换中心。心。C3、C2、C1是长途汇接局,是长途汇接局,负责疏通所辖区域内的转接长负责疏通所辖区域内的转接长途话务。途话务。C5是本地端局或汇接是本地端局或汇接局,负责完成本地通话的接续局,负责完成本地通话的接续及转接,是连接本地用户和端及转接,是连接本地用户和端局的本地交换中心。我国电话局的本地交换中心。我国电话网是由本地网和长途网构成的,网是由本地网和长途网构成的,C1、C2、C3、C4构成长途网,构成长途网,C5构成本地网。构成本地网。C1、C2、C3、C4、C5各交换中心完成终端话各交换中心完成终端话务和转接话务的功能务和转接话务的功能5-24
18、 我国电话网结构我国电话网结构第5章 蜂窝组网技术119/252公共数据网公共数据网 公共数据网(公共数据网(PDN)分为两种:一种是分)分为两种:一种是分组交换公共数据网(组交换公共数据网(PSPDN);另一种);另一种是电路交换公共数据网(是电路交换公共数据网(CSPDN)。一)。一般来说,般来说,PDN主要用来传送计算机数据。主要用来传送计算机数据。第5章 蜂窝组网技术120/253综合业务数据网综合业务数据网 ISDN是这样一种网络,它由电话综合网是这样一种网络,它由电话综合网(IDN)演变而成,提供端到端的数字连)演变而成,提供端到端的数字连接,以支持一系列广泛的业务(包括语音接,以
19、支持一系列广泛的业务(包括语音和非语音业务),它为用户提供一组有限和非语音业务),它为用户提供一组有限的标准多用途用户的标准多用途用户网络接口。网络接口。第5章 蜂窝组网技术121/253综合业务数据网(续)综合业务数据网(续) ISDN所提供的业务除了语音业务外,所所提供的业务除了语音业务外,所包括的非话业务有数字、文字和图像,即包括的非话业务有数字、文字和图像,即分组交换数据、电路交换数据、电子邮件分组交换数据、电路交换数据、电子邮件(E-mail)、电子信箱()、电子信箱(Mailbox)、智)、智能用户电报(能用户电报(Teletex)、可视图文)、可视图文(Videotex)、传真(
20、)、传真(Facsimile)、可)、可视电话(视电话(Videophone)、电话会议)、电话会议(Video Conference)等。)等。ISDN的信令的信令方式采用公共信令方式。方式采用公共信令方式。第5章 蜂窝组网技术122/25*5.7.3 移动通信技术发展移动通信技术发展 一一. 第一代移动通信大哥大一统江湖第一代移动通信大哥大一统江湖二二. 2G时代时代-GSM与与IS-95的捉对厮杀的捉对厮杀三三. 第三代移动通信之三足鼎立第三代移动通信之三足鼎立第5章 蜂窝组网技术123/25一一. . 第一代移动通信大哥大一统江湖第一代移动通信大哥大一统江湖1. 模拟语音风靡江湖模拟语
21、音风靡江湖 大哥大的起源大哥大的起源图6.1 大哥大与老大第5章 蜂窝组网技术124/25什么是移动通信什么是移动通信n第一代无线通信技术的一大贡献就是去掉了将电话连接到网络的电话线,用户第一次能够在移动状态下无线接收和拨打电话。图6.2 手机与固话一一. 第一代移动通信大哥大一统江湖第一代移动通信大哥大一统江湖第5章 蜂窝组网技术125/25模拟技术模拟技术+频分多址频分多址n第一代模拟移动通信系统主要采用模拟和频分多址(FDMA)技术。图6.3 大哥大的频分多址一一. 第一代移动通信大哥大一统江湖第一代移动通信大哥大一统江湖第5章 蜂窝组网技术126/25我国的商用情况我国的商用情况图6.
22、8 摩托罗拉的大哥大机型一一. 第一代移动通信大哥大一统江湖第一代移动通信大哥大一统江湖第5章 蜂窝组网技术127/25大砖头的不足之处:大砖头的不足之处: 业务单一,模拟移动通信的通话质量较业务单一,模拟移动通信的通话质量较差。差。 覆盖与容量的局限,模拟移动通信的网覆盖与容量的局限,模拟移动通信的网络覆盖范围小。络覆盖范围小。 体型庞大,急需减肥,模拟手机体积大、体型庞大,急需减肥,模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧。重量沉、样式陈旧。 保密性太差,模拟移动电话是没有手机保密性太差,模拟移动电话是没有手机卡的,由此带来的后果就是电话可以被卡的,由此带来的后果就是电话可以被窃听和盗打。窃听和盗
23、打。第5章 蜂窝组网技术128/25大砖头的不足之处:大砖头的不足之处:图6.9 大哥大的不足第5章 蜂窝组网技术129/25二二. 2G时代时代-GSM与与IS-95的捉对厮杀的捉对厮杀1.来自欧洲的来自欧洲的GSM成熟商用的典范成熟商用的典范2.来自北美的后起之秀来自北美的后起之秀IS-95第5章 蜂窝组网技术130/25GSM的基本技术与特点的基本技术与特点 工作频段工作频段 GSM主要工作频段有两个:主要工作频段有两个: (1)在)在900M频段:频段: 上行频段:上行频段:890915MHz 下行频段:下行频段:935960MHz (2)在)在1800M频段:频段: 上行频段:上行频
24、段:17101785MHz 下行频段:下行频段:18051880MHz1. 来自欧洲的来自欧洲的GSM成熟商用的典范成熟商用的典范第5章 蜂窝组网技术131/25GSM的基本技术与特点的基本技术与特点 调制方式调制方式 GMSK高斯最小频移键控高斯最小频移键控 其他技术特点:其他技术特点: 在发射功率方面,手机的发射功率可以在发射功率方面,手机的发射功率可以是是0.8瓦、瓦、2瓦、瓦、5瓦、瓦、8瓦、瓦、20瓦中的一个,瓦中的一个,基站的发射功率为每个时隙基站的发射功率为每个时隙62.5瓦,因此每瓦,因此每个载波的功率为个载波的功率为62.5瓦瓦8=500瓦。用户较瓦。用户较为稀疏的农村小区覆盖半径最大可达为稀疏的农村小区覆盖半径最大可达35km,业务量较为密集的城市小区覆盖半径最小为业务量较为密集的城市小区覆盖半径最小为500m。1.来自欧洲的来自欧洲的GSM成熟商用的典范成熟商用的典范第5章 蜂窝组网技术132/25GSM的优势与不足:的优势与不足: 优势:优势: 安全安
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