移动通信中的组网技术

1、移动通信-第八课移动通信中的组网技术移动通信中的组网技术移动通信的网络结构v网络结构可以是：集中式的基础结构网络；分布式或Ad hoc。集中式移动通信网络结构v采用特定特性的节点（即基站）；v基站控制所有其覆盖区域（称为小区）内的传输；v由节点接收来自基站信号的能力来决定小区的边界；v通过用陆地线路连接更多的基站可以增加覆盖（蜂窝网）；v蜂窝网通常与PSTN 和/或LANs 相连；v基站是有线域和无线域之间的中间节点。移动通信网络结构的演进vGSM网络结构vWCDMA网络结构vLTE网络结构GSM 系统结构MSC: Mobile switching centerVLR: Visitor loc

2、ation register基站子系统基站子系统(BSS)网络子系统网络子系统(NSS)移动台移动台(MS)移动台（移动台（ MS MS ） 移动台是GSM系统的用户设备，包括车载台和手持机。由移动设备(ME)和用户身份模块(SIM) 组成。 每个移动设备都有自己的识别码，即国际移动设备识别号IMEI，由型号许可代码和厂家有关的产品号构成。 每个移动用户有自己的国际移动用户识别号IMSI，这个号码全球唯一，存储在用户的SIM卡上。 移动用户还有MSISDN（移动用户ISDN号码）、MSRN（移动台漫游号）、TMSI(临时识别码)等号码。GSM 系统结构GSM 系统结构基站子系统（基站子系统（B

3、SSBSS）BSS在GSM网络的固定部分和无线部分之间提供中继，由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）组成。BTS完成无线与有线的转换，属于基站子系统的无线部分，由BSC控制，通过空中接口实现无线传输。BSC可与多个BTS相连，主要负责完成无线网络和无线资源的管理及基站的监视管理，并能完成对基站子系统的操作维护功能。GSM 系统结构移动交换子系统（移动交换子系统（MSSMSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需要的数据库功能。主要包括：（1）移动业务交换中心（MSC）（2）归属位置寄存器（HLR）（3）拜访位置寄存器（VLR）（4）鉴权中心（AUC

4、）（5）操作与维护中心（OMC）（6）设备识别寄存器（EIR）（7）短消息中心（SC）GSM 空中接口（1）频点：890-915MHz（上行）；936-960MHz（下行）（2）双工方式：FDD；（3）多址方式：FDMA/TDMA；（4）频带宽度：200kHz；（5）时隙数目：7+1；（6）调制方式：GMSK（高斯最小频移键控）；（7）语音编码方式：RELP-LTP（规则脉冲激励-长时预测编码）（8）信道编码方式：CRC+卷积码；WCDMA 系统结构3G CS3G PSUE：user equipmentRNC： Radio Network Controller GMSC： gateway MS

5、CPLMN: Public Land Mobile NetworkUTRAN - UMTS Terrestrial Radio Access Network CS: Circuit servicePS: Packet servicev用户终端设备（UE）：v主要包括射频处理单元、基带处理单元、协议栈模块以及应用层软件模块等。通过Uu接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域（CS，包括普通话音）和分组域（PS，包括数据通信、移动多媒体、Internet应用）内的各种业务功能。v包括两部分：ME（Mobile Equipment），提供应用和服务；USIM（UMTS Subscriber Mo

6、dule）提供用户身份识别。WCDMA 系统结构vUTRAN（UMTS 陆地无线接入网）：v分为基站（Node B）和无线网络控制器（RNC）两部分。vNode B：包括无线收发信机和基带处理部件，通过标准的Iub接口和RNC互连。主要完成Uu接口物理层协议的处理，包括扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码、基带和射频信号的相互转换等。vRNC：主要完成连接建立和断开、切换、功率控制、无线资源管理与控制等功能。WCDMA 系统结构vCN（核心网络）：1) MSC/VLR ：CS域功能节点，提供CS域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能；2) GMSC： CS域与外部网络之间的网关节点，

7、承担路由分析、网间接续、网间结算等功能；3) SGSN： PS域功能节点，提供PS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能；4) GGSN：PS域功能节点，提供数据包在WCDMA移动网和外部数据网之间的路由和封装；5) HLR：CS域和PS域共有的功能节点，提供用户的登记信息存放、新业务支持、增强的鉴权等功能。WCDMA系统结构WCDMA空中接口（1）频点：1920-1980MHz(上行) 2110-2170MHz(下行)（2）双工方式：FDD/TDD；（3）多址方式：FDMA/CDMA；（4）频带宽度：5MHz；（5）码片速率：3.84Mchips/s；（6）扩频方式：单载波直扩

8、CDMA；（7）调制方式：QPSK；（8）语音编码方式：AMR（自适应多速率编码）（9）信道编码方式：Turbo；LTE的系统结构EPC (Evolved Packet Core)MME(Mobility Management Entity)S-GW(Serving Gateway)P-GW(PDN Gateway)HSS (Home Subscriber Server)PCRF (Policy and Charging Rules Function)AAA server: Authentication、Authorization、AccountingEPCvE-UTRAN（演进型UMTS 陆

9、地无线接入网）：v只包含一个节点eNodeB； eNodeB eNodeB具有具有3GPP 3GPP 的的Node BNode B功能和大部分的功能和大部分的RNCRNC功能，包括物理层功能功能，包括物理层功能（L1L1），），MACMAC，RLCRLC，无线资源控制（，无线资源控制（RRCRRC），调度），调度，测量，移动性管理（，测量，移动性管理（MMMM）等等。）等等。LTE的系统结构MME/S-GWMME/S-GWeNodeBeNodeBeNodeBS1EPCE-UTRANX2X2X2vEPC（演进型分组核心网）：MME（移动管理实体）：处理控制信令、安全性管理与移动性管理；S-GW（

10、服务网关）：移动性控制锚点、数据缓存与转发；P-GW（PDN网关）：UE的IP地址分配、QoS保证、IP数据包过滤；HSS（家用户服务器）：用户信息数据库；PCRF（策略与计费规则功能单元）：提供基于业务和用户分类的策略和计费控制决策。LTE的系统结构1 .网络扁平化，系统延时少，网元数目减少，网络部署更加简单，提高网络稳定性。2.全IP的网络架构，支持多种3GPP，非3GPP等无线系统的接入。3.eNodeB实现了接入网的全部功能，取消了RNC集中控制，避免单点故障 。相对相对WCDMA的网络结构而言，的网络结构而言，LTE的网络结构进行了大幅度简化。的网络结构进行了大幅度简化。LTE的系统

11、结构vLTE无线接口协议包括三层两面：三层：网络层、链路层、物理层；两面：用户面、控制面；LTE的系统结构用户面协议结构nRRC完成广播、寻呼、连接管理、移动性功能和完成广播、寻呼、连接管理、移动性功能和UE的的测量报告和控制功能。测量报告和控制功能。RLC和和MAC子层在子层在用户用户面和控面和控制面执行功能没有区别。制面执行功能没有区别。控制面协议结构LTE的系统结构LTE的空中接口（1）频点：700MHz-3.8GHz共43个频段；（2）双工方式：FDD/TDD；（3）多址方式：下行OFDMA，上行SC-FDMA；（4）频带宽度： 1.25M-20MHz ；（5）信息速率：下行100Mb

12、ps，上行50Mbps；（6）频谱效率：下行5bps/Hz，上行2.5bps/Hz ；（7）调制方式：AMC（自适应调制编码）；（8）语音编码方式： VoLTE；（9）信道编码方式： AMC +HARQ；Ad hoc 网络v不存在任何预定结构或基础设施；v无中心控制器（自组织、自修复）；v节点也能起到路由器作用，使相距很远的节点之间实现通信。网络规划v网络规划的目的-提高频谱的利用率和系统的灵活性。v网络规划的几个主要方面：频率资源的管理和有效利用问题；网络的控制问题；区域覆盖问题。大区制移动通信网v大区制指一个基站覆盖一个较大的服务区。因此基站天线较高，发射功率很大（50-200W），覆盖半

13、径达30-50km。其覆盖范围受以下因素的影响：地球曲率造成的视距；山丘，树林，建筑物造成的阴影；移动台接收机性能及其天线系统的效率；系统容量的限制；小区制移动通信网v大区制频谱利用率低，容量小。所以，可以通过频率的复用来解决。v服务区划成半径1-20km 的小区。每个小区一个基站，负责与本小区的移动用户的通信。蜂窝的概念v1974，Bell 实验室提出蜂窝系统概念。v“频率复用”的概念：频率（或时隙或码字）可在空间间隔一定距离时获得复用。v特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小，电池使用时间长，辐射小等。v新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统

14、鉴权等。蜂窝系统中的基本概念v蜂窝覆盖的小区域称为小区（Cell）。v一组小区，通过无线网络规划，共同使用了全部的可用无线频谱，称为小区簇（Cluster）。小区簇中的小区数量称为区群大小或频率复用因子。v整个可用无线频谱被划分成频率组，分配给小区簇的各小区使用，以减小系统干扰（同频干扰和邻道干扰）、提高系统容量。v极限情况下，基站密度很大使系统容量无限大。但实际上会受网络负载和信号负载、越区切换次数和速率、基础设施和网络规划成本等因素的限制。蜂窝的分类v宏蜂窝（Macro-cell）：220kmv微蜂窝（Micro-cell）：0.42kmv皮蜂窝（Pico-cell）：400mv分层蜂窝（

15、由多种蜂窝组成）v多维小区（垂直切换）蜂窝网络规划问题v选择频率复用方式；v物理部署和无线覆盖模型；v解决网络增长的计划；v分析容量、小区尺寸和基础结构成本之间的关系。带（条）状服务区覆盖v带（条）状服务区：指用户分布呈条状，如铁路，公路，河流等。v重叠区的确定：为了保证通话的质量，要求设计时应考虑两个相邻区域的连接处要有适当纵深的重叠区。但为了防止越区干扰，必须设计适当。带（条）状服务区覆盖v假设重叠区的深度为a，小区半径为r。干扰最严重的地方出现在区域的边缘。对于不同的情况，可得到干扰-信号比。二频组三频组N 频组v由上面的公式看出，对于要求输出信干比在20dB 左右时，双频组方式还是可行

16、的。在实际系统中，为了减少同频干扰，宜采用三频组。采用更高的频组，将使系统的复杂性加大，造价过高。面状服务区（蜂窝网）v多个无线小区彼此邻接覆盖整个服务区时，可以用圆的内接正多边形来近似。小区构成的图形有多种，主要为三角形，正方形，正六角形。采用何种方式来覆盖，主要考虑以下几个因素： 相邻小区的中心间隔； 单位小区的面积； 重叠区宽度； 重叠区面积； 所需要的最少频率个数。面状蜂窝小区的形状小区簇的组成在蜂窝系统中，为了便于频率复用，并能保持同频频道之间的距离相等并且最大，发展了许多复用图样，其中由一组频率不同的小区组成一定图样，称为单元无线小区簇。小区图案和频率复用确定同频小区v从某个小区A

17、 出发，先沿垂直于六角形的边的方向前进，越过i 个小区，到达某个小区，然后，逆时针方向（或顺时针方向）越过j 个小区，到达与A同频的小区。同频距离与小区数v显然，同频小区之间的距离满足：v而区群中的小区数为：v同频距离与小区数的关系：常用区群形状与频率分配例：中国移动GSM上行890-909MHZ；下行935-954MHZ 频点： 1-95， 等间隔分配信号干扰比的计算v如果在给定的BS 周围有JS 个干扰BS，则信号干扰比的一般表达式为：v其中：d0 是MS 到给定BS 的距离；vdn 是MS 到第n 个干扰BS 的距离；v在城市陆地移动通信中，-4 。v在六边形蜂窝结构系统中：v其中：DL

18、 为MS 到各同频BS 的距离。1.5K2SIR 与频率复用因子的关系频率复用因子v频率复用因子：系统载波数除以小区载波数；AMPS ：K=911；GSM：K=47；CDMA：K=1；OFDM：K=13（软频率复用）；软频率复用v软频率复用：1. 可用频带分成N个部分，对于每个小区，一部分作为主载波，其他作为副载波。主载波的功率门限高于副载波；2. 相邻小区的主载波不重叠；3. 主载波可用于整个小区，副载波只用于小区内部4. 通过调整副载波与主载波的功率门限的比值，可以适应负载在小区内部和小区边缘的分布。顶点激励和中心激励方式v基站放在小区中央，采用全方向天线形成圆形覆盖区的方式，称为中心激励

19、方式。缺点：假如小区内有大的障碍物，会造成阴影区。v基站放在正六边形的3 个成120 度角的顶点上，使用120 度的扇形覆盖的定向天线的方式，称为顶点激励方式。优点：获得较大的前后比，减少向外的干扰，从而可以减小同频复用距离。回顾v网络结构v网络规划移动通信的系统容量v信道结构v多信道共用技术v系统容量v网络扩容技术信道分类v信道分配是移动通信系统的媒介接入子层（MAC层）的基本特点；v物理信道：载频/时隙/码字等 ；v逻辑信道：物理信道上传送的不同种类的信息流；v逻辑信道“映射到”物理信道；逻辑信道的种类v业务信道（TCH）v控制信道（CCH）业务信道以GSM为例GSM的帧、时隙、突发（bu

20、rst）、训练序列、借用标志（Stealing flag）控制信道以GSM为例v广播信道（广播信道（BCH） 频率校正信道（FCCH） 同步信道（SCH） 广播控制信道（BCCH）v公共控制信道（公共控制信道（CCCH） 寻呼信道（PCH） 随机接入信道（RACH） 准许接入信道（AGCH）v专用控制信道（专用控制信道（DCCH） 独立专用控制信道（SDCCH） 慢速辅助控制信道（SACCH） 快速辅助控制信道（FACCH）移动台网络信道请求立即指配业务请求鉴权请求鉴权响应加密模式命令加密模式完成呼叫处理建立指配命令指配完成提醒连接连接证实移动主叫流程控制信道与控制流程随机接入信道准许接入信道

21、独立专用控制信道业务信道移动被叫流程一移动台网络信道请求立即指配寻呼响应鉴权请求鉴权响应加密模式命令加密模式完成呼叫证实建立指配命令指配完成提醒连接连接证实寻呼请求随机接入信道准许接入信道寻呼信道独立专用控制信道业务信道控制信道与控制流程多信道共用技术v概念：指允许大量用户在一个小区内共享有限的信道，即从可用信道中按需给用户分配信道。v系统容量（用户数）由业务量和信道数决定。v在语音通信中，业务量的大小用话务量来量度。话务量是用户占用信道的（时间）比率。 例如：一个在一小时内被占用了30分钟的信道的话务量为 ： 0.5 Erlang (1 Erlang) 可表示为： 其中， 是单位时间（小时）

22、内平均发生的呼叫次数，S是每次呼叫平均占用信道时间。AS多信道共用技术a .话务量话务量 A ：用户在观察时间用户在观察时间T小时内，小时内， 共完成共完成C次通话，次通话， 则则每小时完成的呼叫次数为：每小时完成的呼叫次数为：=CTuCASSTb. U个用户的系统产生的总话务量：个用户的系统产生的总话务量：uAUAc. n个信道的系统个信道的系统 , 每个信道平均产生的话务量：每个信道平均产生的话务量：/nuAUAn单个用户的话务量为：单个用户的话务量为：例5.1：某系统有50个用户，每个用户平均每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保持3分钟，则每个用户的话务量： 320.160uASErlan

23、d它表示系统中平均每个用户每小时占用信道的时间为0.1小时。系统总话务量：系统总话务量：50 0.15uAU AErland表示表示50个用户在系统中产生的话务量为个用户在系统中产生的话务量为5爱尔兰。爱尔兰。多信道共用技术d.呼损率呼损率 B： 损失话务量占流入话务量的比率：损失话务量占流入话务量的比率：0AABA（5.5）其中其中 为完成话务量。式中看出为完成话务量。式中看出:呼损率呼损率 B 越低，呼叫成功率越高，越低，呼叫成功率越高，用户越满意。用户越满意。0A B也称作服务等级也称作服务等级GOS（Grade of Service). 在信道数一定的情况下，在信道数一定的情况下，系统

24、容量（用户数）系统容量（用户数）U越小，服务等级越高。越小，服务等级越高。多信道共用技术F 呼损率的计算：呼损率的计算： 对于有对于有n个信道的共用系统个信道的共用系统 , 爱尔兰呼损公式爱尔兰呼损公式(Erlang B)为为:0/ !/ !nniiAnBAi （5-9）1. 在在B给定的条件下，可计算共用给定的条件下，可计算共用n个信道所能承受的流入话个信道所能承受的流入话务量务量A；2. 在给定流入话务量在给定流入话务量A，可计算达到某一服务等级，可计算达到某一服务等级B应取的共应取的共用信道数用信道数n；3. 在给定共用信道数在给定共用信道数n，可算出各种流入话务量，可算出各种流入话务量

25、A时的服务等时的服务等级级B。多信道共用技术多信道共用技术F 每用户忙时话务量每用户忙时话务量aq C：用户每天平均呼叫的次数：用户每天平均呼叫的次数q T：每次呼叫平均占用信道的时间：每次呼叫平均占用信道的时间(秒秒/次次)q K：集中系数，忙时话务量对全日：集中系数，忙时话务量对全日(24小时小时)话务量的比，一般选话务量的比，一般选10%15%13 6 0 0aC T K 例：例：C=3次次/天，天，T=120秒秒/次，次，K=10 解：解：a=0.01Erl/用户用户多信道共用技术F当每个用户忙时的话务量当每个用户忙时的话务量a 确定后，每个信道确定后，每个信道所能容纳的用户数所能容纳

26、的用户数m与与A的关系：的关系：F用户总数：用户总数： M=A/a。 F 每个信道所能容纳的用户数：每个信道所能容纳的用户数：/13600AnAnmaCTK 多信道共用技术例例5.2：B = 0.05，a = 0.01 (1), 若有若有n = 5，M = ? n = 5，查表，查表, A = 2.218, M =A/a= 2.218/0.01 = 221 (2), 若若M 700个用户，个用户，n = ? A = Ma=0.01700 = 7， 查表计算为：查表计算为：n = 11多信道共用技术例5.3，某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道的平均时间为80秒，呼损率要求1

27、0，集中系数为K=0.125，问给定8个信道能容纳多少个用户？ 多信道共用技术10 .0 2 7 8 (E r l/)3 6 0 0aC T K 用用 户户解：解： (1) 根据呼损率根据呼损率(B)及信道数及信道数(n)，查表求总话务量，查表求总话务量A。 查表求得查表求得A=5.597Erl。(2) 求每个用户忙时话务量求每个用户忙时话务量a： 202.1用用户户(3) 求系统所容纳的用户数求系统所容纳的用户数M：/5.597 / 8202.1 / 80.0277Anma (3) 求每个信道所能容纳的用户数求每个信道所能容纳的用户数m： 多信道共用技术M=A/a=蜂窝系统的容量v系统的容量

28、包括两方面的概念：用户容量，即系统可以同时接纳的用户数目。业务容量，即系统允许同时传输的数据量（满足一定的QoS 要求）。v对于单小区系统，在加性白高斯噪声下，FDMA/TDMA/CDMA 具有相同容量，CDMA 容量大的原因是从多小区的角度。FDMA 和TDMA 系统的容量v蜂窝系统容量的限制因素同信道干扰。v FDMA 与TDMA 系统中：v信道正交，同一时间的小区内只允许一个用户占用一个信道（频带或时隙），小区内无同信道干扰；v同信道干扰来自相邻同频小区，频率复用因子K；v邻信道干扰：FDMA（带外辐射），TDMA（信号时延）。vFDMA/TDMA 的系统容量：每小区的信道数（m）：11

29、.5/ttccBBmB KBC ICDMA 的系统容量v确定CDMA系统容量的主要参数有：扩频增益SF、归一化信噪比Eb/N0、话音激活因子d、频率复用因子K以及基站天线扇区数G等。v有效用户数（m）考虑语音激活因子-d（35%）考虑扇区化因子-G考虑频率复用因子-K（13）0011(/) /(/)1/(/)/cBbbmBRENSFENC I 0011/(/)/mSF GENd KC I 语音激活v话音插空技术：当用户不讲话时就不发射信号。v语音激活因子d=0.350.4（减少6065% 的干扰）。v每次话音突发需进行再同步。v造成用户掉话率更高。扇区化v基站的全向天线被分为G 个扇区。v假设

30、在其它扇区内的用户不对本扇区产生干扰。v每个扇区的用户数Ns=N/G （干扰减小G倍）。v基站需处理扇区之间的越区切换。CDMA 容量降低v话音激活因子从0.375 变为0.5，容量降低30%；v路径损耗指数从4 变成3，容量降低20%；v多径衰落造成容量降低45%；v越区切换门限从0 变成6 dB，容量降低40%；v功率控制误差从0 变成1 dB，容量降低35%。比较三种多址方式的容量网络扩容技术v增加可用频谱。（代价昂贵）v改变蜂窝形状：小区分裂；使用多个复用因子（划分复用）；使用定向天线（SDMA）。v改变调制解调器和接入技术。（系统升级）小区分裂v把高用户密度的小区面积划得更小；将全向

31、覆盖改为定向覆盖，使每个小区的信道数增多。这种措施称为小区分裂。在原基站上分裂（划分扇区）v在原基站上使用定向天线划分扇区；v120 度扇形的扇面太宽，C/I较低，特别是在边界处难以保证通话质量；v60 度扇形的C/I 高，但覆盖面较小，重叠区较深。三叶草形小区分裂方式v考虑到正六角形小区的C/I 高和重叠区小的优点，小区分裂应尽量分裂成正六边形形状。v基站为顶点激励方式，每个基站120 度定向覆盖三个呈“三叶草”型的新小区。小区分裂v划分扇区的优点：增加了小区数目，但不增加基站数量；利用定向天线，降低同频干扰；减少维护工作量和基站的建设投资；v划分扇区的缺点：信道必须在一个小区的不同扇区间划

32、分，增加了越区切换次数。Lee 微小区方法vLee 微小区技术采用顶点激励BS，以减少越区切换次数和减少小区扇区间的信道划分。每个小区有一个BS，但有三个区域站点位于该小区的顶点上；三个区域站点均使用135 度的定向天线，作为接收器接收MS 发送出的信号；区群的大小减为3，与7 小区区群相比容量增加了2.33。Lee 微小区方法Lee 微小区区域概念举例使用重叠小区v宏小区与包含在其内的微小区同时存在；同一个BS 同时用于宏小区和微小区：划分复用。v4 个参数：R1 和D1 表示宏小区的覆盖半径和同信道小区之间的距离；R2 和D2 表示微小区的覆盖半径和同信道小区之间的距离；设计时使R2/D2

33、 大于R1/D1。移动通信的移动性管理v位置管理v漫游v越区切换位置管理v概念：在无线网络中跟踪MS 的位置，在其移动时向它发送语音或数据消息。v内容：位置登记位置更新v基本问题：在自然开销、位置更新次数和频率、以及寻呼开销之间找到平衡。位置管理的基本单元移动台开机位置登记当移动台从一个位置区进入另一个新的位置区时，移动系统所进行的常规位置更新在特定时间内，网络与移动台没有发生联系时，移动台自动地、周期地与网络取得联系，核对数据的周期性位置更新。位置更新的类型位置更新的基本过程一个位置区（LA）通常包括一组小区，由BSC 控制。LA被分配了位置区识别码（LAI）； 在位置区（LA）中，BS 通

34、过某个控制信道定期广播其LAI；MS 持续侦听控制信道中的LAI，若LAI 变化，MS带有新的LAI 的消息发送给包含位置信息的数据库进行位置更新；若有消息给MS，在网络就会根据储存在数据库中的LAI 所指的一组小区中进行寻呼。位置更新中的“乒乓效应”漫游v漫游是指移动台无论是在归属蜂窝网覆盖区内移动，还是移动到其他蜂窝网覆盖区内，都可以进行去话呼叫或来话呼叫。v漫游的实现包括三个过程：位置更新、呼叫转移和呼叫建立。 MS新MSC新VLR原VLRHLR位置登记请求位置登记请求更新位置登记更新位置登记询问询问MS的的IMSI“询问询问IMSI”的响的响应应查询查询MS有关参数，并分配有关参数，并

35、分配MSRN“查询参数查询参数”的响应，并存储的响应，并存储MSRN位置信息注销位置信息注销更新位置登记确认更新位置登记确认位置登记请求确认位置登记请求确认漫游中的位置更新过程越区切换v包括了当MS 从一个BS的覆盖区移动到另一个BS 的覆盖区时，需要对当前连接进行处理的全部问题和行为。v在蜂窝网中，越区切换使一个话音呼叫从一个BS 转交给另一个BS。RSS测量及比较切换原因分析v信号强度RSS：BS 或MS 接收信号很弱，且MS 移动到了另一个小区或同小区但不同的频率有更好的链路质量时，可能导致切换。v信号质量LQI：当信道受到干扰使信号质量降低较多时，即使原来信道的接收信号仍足够强，仍需切

36、换到质量更好的信道。vMS 到BS 的距离：各小区间的距离限制被存入BS 的数据库中，不断检查实际距离（和时间提前量有关），超过门限就必须无条件执行切换。v话务量原因：小区可以通过把正在通信的、时间提前量大的MS 切换到相邻小区减轻拥塞。越区切换中的种类v在建立新连接之前就完全中断了旧连接，称为硬切换；v在中断旧连接之前已建立起新连接，但通信只同时使用一个BS，称为无缝切换；v在越区切换过程中同时存在并使用两个连接，称为软切换。v在CDMA系统中，MS在扇区化小区的同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。这种切换是由BSC完成的，并不通知MSC。软切换的三个阶段vMS 与原来的BS 保

37、持通信链路；vMS 与原来的BS 保持通信链路的同时，与新的一个或多个目标小区的BS 建立通信链路；vMS 只与其中一个新小区BS 保持通信链路。软切换模型软切换与硬切换比较v优点：1）软切换允许移动台在通话过程中同时与多个基站保持通信，所以，软切换提供宏分集的作用，提高了接收信号的质量。2）实现软切换技术后，由于切换引起掉话的概率大大降低了，提高了通信的可靠性。v缺点：由于同时占有多个信道资源，它会增加设备的投资和系统的复杂性。v移动台控制的越区切换（MCHO）： 移动台监测周围基站的信号强度和质量，选择决定是否进行越区切换，并发送越区切换请求。v网络控制的越区切换（NCHO）：网络要求基站

38、监测该移动台的信号，并把测量结果报告给网络。网络根据测试结果决定是否进行越区切换。v移动台辅助的越区切换（MAHO）：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是否进行越区切换。越区切换中的控制策略MS 沿直线经过两个BS 时的RSS 采样越区切换准则越区切换准则vRSS：选择具有最强接收寻呼的BS。vRSS 和门限：若一个新的BS 的RSS 超过了当前BS 的RSS，并且当前BS 的RSS 低于门限时，方可进行越区切换。vRSS 和滞后余量：若一个新的BS 的RSS 大于旧的BS 的RSS 加上滞后余量H 之和，就可进行越区切换。vRSS、滞后余量和门限

39、：若一个新的BS 的RSS 大于旧的BS 的RSS 加上滞后余量H 之和，并且旧的BS 的RSS 低于门限时，方可进行越区切换；v算法和停留计时器：当满足算法的条件时，启动计时器，若在计时期间算法条件持续满足，方进行越区切换。越区切换管理步骤越区切换管理步骤说明v第一步：越区切换判断与发起；v第二步：通过一个越区切换发布消息，MS 在新的VLR 进行登记；v第三步：新的VLR 与MS 的HLR 联系，获得用户概况和身份验证；v第四步：HLR 用MS 的鉴权来响应新的VLR；v第五步：HLR 向旧的VLR 发送一个消息，用来刷新打算发送给MS 的分组和登记信息。v第六步：旧的VLR 刷新或重新定

40、向分组给新的VLR，并把MS 从其列表中删除越区切换机制中的重要问题移动通信的安全管理v移动通信的安全要求v鉴权v加密 移动通信的安全问题v信息是在开放的空间传送，易被窃听和被干扰；v信号还可能受到噪声和电磁干扰的影响；v移动设备通常规模较小（存储空间小、处理速度慢、低功耗）；v大量移动设备，致使：密钥发布（伪随机）问题；相互干扰问题。移动通信的安全性要求v保密性：通过消息加密防止窃听；v真实性：通过消息验证，提供信息完整性和所需安全服务，抵御修改消息和冒充发送者身份；v不可否认：对付任何一方否认曾生成或发送消息的安全服务，类似于文件作者签名和数字签名；v接入控制：只允许授权的实体接入资源，对付伪装；v可用性：防止恶意实体阻止资源和通信的接入或传输，对付拒绝服务。v每种安全性情况都不同，所以一种安全机制不能解决所有的安全性问题。移动通信的其它安全性要求v加/解密算法尽可能省电；v加/解密算法尽可能快速；v加/解密算法尽可能节省频谱资源；v加/解密算法尽可能对无线信道中干扰、衰落、切换、中断连接等造成的消息丢失、重复或损伤鲁棒。无线网络空中接口的保密性等级v0 级：没有加密；v1 级：使用56 比特密钥的DES，提供与有线电话相当的保密性，为语音会话的最低保密性要求；v2 级：使用超过80 比