移动通信-第17讲-移动性管理

移动通信技术第17讲移动性管理主题引入移动通信与固定通信最大的不同在于：移动用户的“位置”不受限制，可以随机自在的移动。为了确保移动通信用户的移动性，移动通信系统必须具备固定通信系统所没有的一些控制技术，如位置管理越区切换01位置管理02越区切换本讲学习内容一、位置管理1、位置登记/更新（1）手机空闲模式的三种行为：1）PLMN选择/重选；2）小区的选择/重选；3）位置登记/更新位置区划分PLMN公共陆地移动网络BSC基站控制器BTS基站收发台MSC移动交换中心一、位置管理是通信网为了跟踪移动台的位置变化，由移动台向网络报告自己的位置信息，

网络对移动台的位置信息进行登记、删除、更新的过程。也就是：移动用户在空闲状态时，网络了解其移动位置的过程。

网络为什么要对移动台进行位置登记？什么是位置登记？1、位置登记/更新（2）位置登记/更新的定义网络可以能够有效地向移动台发起呼叫网络可以知道移动台的位置、等级和通信能力网络可以确定移动台在寻呼信道的哪个时隙中监听通过位置登记/更新一、位置管理位置区域信息存储在HLR和VLR中。原籍(归属)位置寄存器(HLR)

存储在其网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记账信息、位置信息等。访问位置寄存器(VLR)一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成，VLR管理该网络中若干位置区内的移动用户组成。系统如何找到用户？1、位置登记/更新（3）位置登记/更新的存储结构从第二代数字移动通信系统开始，位置管理采用两层数据库。1）位置区识别码LAILAI=移动国家号MCC+移动网络号MNC+位置区号LAC。MCC：由3位十进制数字组成，它表明移动用户(或系统)归属的国家。例如：中国的MCC为“460”。MNC：由2位十进制数组成，用以唯一地表示国内的某个PLMN。例如：中国移动的GSM网号为00，中国联通的GSM网号为01，中国电信的CDMA网号为03。LAC：由16位二进制数组成，用于唯一地标识PLMN中的1个位置区。一、位置管理（4）位置登记/更新涉及的识别码1、位置登记/更新2）国际移动用户识别码（IMSI）——网络中识别用户的身份号码IMSI：是国际上为了唯一识别1个移动用户所分配的号码，一般在入网和TMSI更新失败时使用，存储在SIM卡、HLR和VLR中。IMSI=移动国家号MCC+移动网络号MNC+移动用户识别号MSIN。MSIN：由10位十进制数组成，例如中国移动某一用户的IMSI为460-00-4777770001。（4）位置登记/更新涉及的识别码一、位置管理1、位置登记/更新3）临时移动用户识别码TMSI——用户的临时身份号码TMSI：是为了防止非法监听无线信号中的信令消息而窃得移动用户真实的IMSI或跟踪移动用户的位置，由MSC/VLR分配，并不断进行更换，TMIS在当前VLR所管辖的范围内是唯一的。网络寻呼用户时候，就会使用TMSI进行呼叫。TMSI由32位二进制数组成，但32位二进制数不能全部为1，全1时表示TMSI无效。（4）位置登记/更新涉及的识别码一、位置管理1、位置登记/更新（5）位置登记/更新的分类开机位置登记（位置区登记，IMSI附着)关机位置登记（IMSI分离)常规性位置更新周期性位置更新位置登记的类型一、位置管理1、位置登记/更新（5）位置登记/更新的分类1）开机位置登记（位置区登记）①首次开机，移动台将进行入网位置更新，也叫注册：移动台一开机，即可从广播信道上搜索到位置区识别码，并将它提取出来，存储在移动台的存储器中。

②关机后在原来所在的位置区重新开机，那么移动台进行位置登记（即IMSI可及）。③关机后改变了所在位置区重新开机，那么移动台将进行

位置更新：为其在当前VLR重新登记,并从原来VLR中删除该移动台的有关信息。一、位置管理1、位置登记/更新（5）位置登记/更新的分类2）关机位置登记当关机时，移动台不会马上关掉电源，而是由移动台先向网络发出关机指令，直到关机位置登记（即IMSI不可及过程）完成之后移动台才真正关掉电源。注意：只有移动台在当前服务系统中已经位置登记过，才进行关机位置登记IMSI分离：指用户关机，或者取出SIM卡时的位置更新。如放“用户已关机”的录音等。一、位置管理1、位置登记/更新（5）位置登记/更新的分类3）常规性位置更新当移动台开机后或在移动过程中，收到的位置区识别码与移动台存储的位置区识别码不一样时，就会发出位置更新请求，并通知网络更新该移动台的新的位置区识别消息。同时，移动台到一个新位置区后，需要为其在当前VLR重新登记；并从原来VLR中删除该移动台的有关信息（位置删除）。常规性位置更新：不同位置区（LAI）的切换或重选。常规位置更新又分为两种情况：

（1）移动台在VLR内不同位置区的位置更新（2）移动台跨越不同VLR的位置更新。一、位置管理1、位置登记/更新（5）位置登记/更新的分类4）周期性位置更新含义：每个移动台定期地、周期性地发送自己的位置登记信号给网络，网络据此得知移动台的位置。使处于待机状态且位置稳定的移动台以适当的时间间隔周期性地进行位置更新。作用：保证系统能经常掌握移动台的状态；保证在移动台关机而系统一直没有收到IMSI不可及的消息时，系统不会对移动台不断地进行寻呼。移动台定期向网络进行位置登记，范围为0～225。若为0，则该小区不采用周期性位置登记；若为1，这就意味着每6分钟登记1次。如T3212＝1（1/10小时），表示0.1小时=6分钟.一、位置管理1、位置登记/更新位置登记在移动通信系统中的实际使用在蜂窝移动通信系统中，目前应用广泛的是一种：“基于跨位置区”的位置更新和“周期性”位置更新“相结合”的方法、来共同实现“位置跟踪”。而实际使用中，具体还要根据“移动台”的“移动情况”和无线“传输环境”来确定。一、位置管理2、位置更新的实现一、位置管理2、位置更新的实现一次完整的位置登记过程

1.用户发出位置登记请求和建立登记的过程；

2.完成鉴权、确认的过程；

3.用户数据登记、更新及通知用户的过程；

4.删除更新原来位置区中该用户数据的过程。不同MSC／VLR业务区间的位置更新过程（1）不管走到哪里，归属的HLR都知道（2）你所在的VLR知道你在它那里一、位置管理

位置管理的另一个任务是呼叫传递，即在有呼叫给移动台的情况下，根据HLR和VLR中可用的位置信息来定位移动台。3、呼叫传递（寻呼）移动用户漫游号码（MSRN）：用户漫游时为了寻路所用的临时号码。呼叫传递涉及的号码移动台国际ISDN号码（MSISDN）：为呼叫该移动用户所需拨的号码，即手机号。呼叫传递过程移动通信系统在覆盖范围内划分成多个位置区(RA)。当有呼叫到达时，将在位置区内寻呼，以确定用户在哪个小区范围内。位置区大，位置更新少，但寻呼开销大；位置区小，位置更新多，寻呼开销小；一、位置管理4、位置更新和寻呼的矛盾二、越区切换空闲状态小区选择小区重选通话状态越区切换通话状态的移动台从一个小区移动到另一个小区，通过切换保持移动台与基站的通信。二、越区切换1、越区切换的概念越区(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站的过程。

该过程也称为自动链路转移ALT(AutomaticLinkTransfer)。二、越区切换硬切换：先断开旧连接，再建新连接。软切换：不断开旧连接，新连接建立稳定后再断开。2、越区切换的分类2G：硬切换->使用频率划分信道；3G：软切换->使用CDMA技术，同时，基站使用相同频率。二、越区切换思考：软切换更好，为什么还需要硬切换？2、越区切换的分类（1）同一制式不同载频之间的切换（2）同一网络不同制式之间的切换（3）不同网络系统或者不同制式之间的切换二、越区切换越区切换的研究包括以下几个方面的内容：①越区切换的原因，即为何要进行越区切换；②越区切换的准则，即何时需要进行越区切换；③越区切换如何控制，包括同一类型小区之间的切换控制以及不同类型小区之间的切换控制；④越区切换时的信道分配。评价越区切换的主要性能指标有越区切换的失败概率、因越区切换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、越区切换发生的时延等。二、越区切换3、按切换的原因划分（1）基于无线质量的切换。通常此类切换的原因是移动台测量报告显示出存在比当前服务小区信道质量更好的邻小区。（2）基于无线接入技术覆盖的切换。此类切换是在移动台失去当前无线接入技术覆盖，从而连接到其他无线接入技术覆盖的情况。例如，一个移动台远离城市区域从而失去LTE覆盖，网络就会切换到移动台检测到的GSM覆盖中。（3）基于负载情况的切换。此类切换用于当前小区过载时，为平衡小区间的负载状况，一些移动台需要从过载的小区切换到空闲小区。二、越区切换是否进行切换通常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。切换执行的原则有以下几种：4、切换执行的原则（1）相对信号强度准则（准则1）。（2）具有门限规定的相对信号强度准则（准则2）。（3）具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3）。（4）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则4）。二、越区切换4、切换执行的原则

原则1.相对信号强度准则

在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。如图中的A处将发生越区切换。

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。

假设移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图所示。越区切换示意图二、越区切换4、切换执行的原则

假设移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图所示。越区切换示意图

原则2.具有门限规定的相对信号强度准则仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱(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点将发生越区切换。二、越区切换4、切换执行的原则

假设移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图所示。越区切换示意图

原则3.具有滞后余量的相对信号强度准则

仅允许移动用户在新的基站的信号强度比原基站信号强度强很多(即大于滞后余量HysteresisMargin)的情况下进行越区切换。如图中的C点。

该技术可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间来回重复切换，即“乒乓效应”。二、越区切换4、切换执行的原则

假设移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图所示。越区切换示意图

原则4.具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则

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。二、越区切换5、切换的实现过程当移动台满足切换执行的原则时，就要发起切换过程的处理，完成切换的信道转换，执行它相应的任务。在数字移动通信系统中，切换过程控制主要有三种方式实现。（1）移动台控制的越区切换（2）网络控制的越区切换（3）移动台辅助的越区切换二、越区切换（1）移动台控制的越区切换A、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。B、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发送越区切换请求。（2）网络控制的越区切换A、基站监测来自移动台的信号强度和质量。B、在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。（3）移动台辅助的越区切换A