移动通信技术讲义第10讲第二章蜂窝移动通信的组网.ppt

蜂窝移动通信的交换技术蜂窝移动通信的交换技术 一、蜂窝移动通信的交换技术与公共电话交换技术的差别一、蜂窝移动通信的交换技术与公共电话交换技术的差别1.1. 蜂窝移动通信网蜂窝移动通信网也也是一种交换式通信网是一种交换式通信网。2.2. 蜂窝移动通信的交换技术要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比公用电话系统交换技术复杂。3.3. 移动通信的移动通信的MSCMSC除除具备公网交换设备外具备公网交换设备外还要还要增加用户移动性管理设备增加用户移动性管理设备，如，如用户用户位置登记位置登记（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（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记），许多次登记），越区切换和网络移动性管理越区切换和网络移动性管理，如网内位置区划分、用户位置，如网内位置区划分、用户位置更新、用户定位、越区切换和漫游切换等。更新、用户定位、越区切换和漫游切换等。二、蜂窝移动通信的呼叫建立过程二、蜂窝移动通信的呼叫建立过程1 1移动台主呼移动台主呼2 2移动台被呼移动台被呼3 3位置登记位置登记4 4通话过程中的越区信道切换通话过程中的越区信道切换1 1、移动台主呼、移动台主呼移动台首先搜索移动台首先搜索专用控制信道专用控制信道，当获悉，当获悉控制信道空闲控制信道空闲时，即可时，即可通过此信道发出呼叫通过此信道发出呼叫信号信号，包括其自身的识别号码、被呼用户号码包括其自身的识别号码、被呼用户号码等。等。与主呼移动台相对应的基站与主呼移动台相对应的基站1 1收到这些信号后即转送至收到这些信号后即转送至移动交换中心移动交换中心，经识别后即，经识别后即为被呼移动台指配一个基站为被呼移动台指配一个基站2 2，此时空闲的信道给被呼移动用户使用，这些信息由，此时空闲的信道给被呼移动用户使用，这些信息由基站基站2 2转发给被呼移动台。同时，控制交换中心对基站的有线线路进行导通实验，转发给被呼移动台。同时，控制交换中心对基站的有线线路进行导通实验，若实验良好，即可进行其他交换处理。若实验良好，即可进行其他交换处理。若被呼用户为本移动局内的用户，则直接进行交换处理；若为固定网的用户，则接若被呼用户为本移动局内的用户，则直接进行交换处理；若为固定网的用户，则接入固定网，以后的处理与固定网的处理相同。入固定网，以后的处理与固定网的处理相同。2 2、移动台被呼、移动台被呼移动控制交换中心移动控制交换中心收到受呼信号之后，经识别并确认收到受呼信号之后，经识别并确认被呼用户此时不在通话被呼用户此时不在通话，则在，则在该中心控制区的所有基站该中心控制区的所有基站，通过，通过专用控制信道一齐发出呼叫信号专用控制信道一齐发出呼叫信号，包括，包括被呼叫移动被呼叫移动台的识别号码和信道指配代号台的识别号码和信道指配代号等。有时可能移动台暂时未收到这个呼叫信号，因此等。有时可能移动台暂时未收到这个呼叫信号，因此当没有收到移动台的应答时，基站应在一段时间内多次重复发出此呼叫信号当没有收到移动台的应答时，基站应在一段时间内多次重复发出此呼叫信号。不在通话的移动台是锁定在专用控制信道上不在通话的移动台是锁定在专用控制信道上的，当收到此呼叫信号后即判别是否呼的，当收到此呼叫信号后即判别是否呼叫本机，叫本机，若判定为呼叫本机，则发出应答信号若判定为呼叫本机，则发出应答信号，并，并转入所指配的语音信道转入所指配的语音信道。控制交换中心控制交换中心收到某一基站转来的收到某一基站转来的应答信号应答信号之后即停止发送呼叫信号，接通线路，之后即停止发送呼叫信号，接通线路，开始计费。开始计费。若若多次呼叫仍无应答多次呼叫仍无应答（可能被叫用户离开本服务区或未开机等），即（可能被叫用户离开本服务区或未开机等），即通知主呼用户通知主呼用户此次呼叫失败，不能建立通信此次呼叫失败，不能建立通信。3 3、位置登记、位置登记呼叫移动用户呼叫移动用户时，应时，应根据被呼用户的位置进行根据被呼用户的位置进行，以免出现无效的呼叫以免出现无效的呼叫。为此，可将。为此，可将整个业务区划分为若干个位置登记区整个业务区划分为若干个位置登记区。每一用户在某一位置登记区登记，称为它的。每一用户在某一位置登记区登记，称为它的归属区归属区。各位置登记区处，都在其各位置登记区处，都在其专用控制信道专用控制信道中发出中发出地区识别号地区识别号。移动台也存有其归属区的识别号移动台也存有其归属区的识别号。移动台进入新的基站控制区，首先要。移动台进入新的基站控制区，首先要检测基站发检测基站发出的地区识别号，与本机存有的地区识别号相对照出的地区识别号，与本机存有的地区识别号相对照，若发现自己已，若发现自己已越区越区，应立即，应立即向向基站发出包含有本机识别码和归属区识别号码的位置登记信息基站发出包含有本机识别码和归属区识别号码的位置登记信息。基站基站收到这个位置登记信号后即转送收到这个位置登记信号后即转送控制交换中心控制交换中心，让其在，让其在中心存储器中心存储器中中改写该移改写该移动台的位置信息动台的位置信息，并通知，并通知移动台也改写其存储的地区识别号移动台也改写其存储的地区识别号。4 4、通话过程中的、通话过程中的越区信道切换越区信道切换通话中，通话中，基站基站不断对不断对移动台移动台的通话信道进行监测。当移动台逐渐靠近该无线小区的的通话信道进行监测。当移动台逐渐靠近该无线小区的边缘时，基站可检测到接收电平下降，当即上报边缘时，基站可检测到接收电平下降，当即上报移动交换控制中心移动交换控制中心，中心中心立即指令立即指令周围基站周围基站开始检测该移动台信号的接收电平并上报。开始检测该移动台信号的接收电平并上报。交换控制中心交换控制中心判定接收电平最高的基站所在小区为移动台进入的新的小区，随即选判定接收电平最高的基站所在小区为移动台进入的新的小区，随即选取该小区的空闲无线信道，经实验确认线路良好后，则指示移动台从原小区的无线取该小区的空闲无线信道，经实验确认线路良好后，则指示移动台从原小区的无线语音信道切换到新小区的无线语音信道进行通信，同时原小区的通话信道切断，转语音信道切换到新小区的无线语音信道进行通信，同时原小区的通话信道切断，转为空闲信道，新小区的指配信道供移动用户使用。为空闲信道，新小区的指配信道供移动用户使用。三、越区切换三、越区切换1 1、定义：定义：越区切换（也称过区切换）是指将当前正在进行的移动台与基站之间越区切换（也称过区切换）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。移。2 2、越区切换通常发生在越区切换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链路转小区的情况下，为了保持通信的连续性，将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。移到移动台与新基站之间的链路。3 3、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、越区切换引起的通信中断的区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以及越区切换发生的时延等。时间间隔以及越区切换发生的时延等。4 4、分类：分类：越区切换分为两大类，一类是硬切换，另一类是软切换。越区切换分为两大类，一类是硬切换，另一类是软切换。 硬切换是指硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。在新的连接建立以前，先中断旧的连接。 软切换是指软切换是指既维持旧的连接，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。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。 在越区切换时，可以仅以某个方向（上行或下行）的链路质量为准，也在越区切换时，可以仅以某个方向（上行或下行）的链路质量为准，也可以同时考虑双向链路的通信质量。可以同时考虑双向链路的通信质量。5 5、越区切换包括以下三个方面的问题：、越区切换包括以下三个方面的问题： 越区切换的准则越区切换的准则，也就是，也就是何时需要进行越区切换何时需要进行越区切换； 越区切换如何控制越区切换如何控制； 越区切换时越区切换时信道如何分配信道如何分配。 越区切换的准则越区切换的准则 在在决定何时需要进行越区切换决定何时需要进行越区切换时，通常是时，通常是根据移动台处接收的平均信号强度根据移动台处接收的平均信号强度来确定来确定，也可以根据移动台处的信噪比也可以根据移动台处的信噪比（或信号干扰比）、（或信号干扰比）、误比特率误比特率等参数来等参数来确定。确定。 越区切换的准则有四个。越区切换的准则有四个。 a.a.相对信号强度准则相对信号强度准则（准则（准则1 1）：）：在在任何时间都选择具有最强接收信号的基站任何时间都选择具有最强接收信号的基站，如下图中的，如下图中的A A处将要发生越处将要发生越区。区。这种准则的缺点这种准则的缺点是，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。多不必要的越区切换。b.b.具有门限规定具有门限规定的的相对信号强度准则相对信号强度准则（准则（准则2 2）：）：仅允许仅允许移动用户在当前基站的信号足够低（低于某一门限），移动用户在当前基站的信号足够低（低于某一门限），且且新基站的信号强于新基站的信号强于本基站的信号本基站的信号情况下，才可以情况下，才可以进行越区切换进行越区切换。如图所示，在。如图所示，在门限为门限为Th2Th2时，在时，在B B点点会会发生越区切换。发生越区切换。该准则中，该准则中，门限选择具有重要作用门限选择具有重要作用。例如在图中，如果门限太高，取为。例如在图中，如果门限太高，取为Th1Th1，则该，则该准则与准则准则与准则1 1相同。如果门限太低，取为相同。如果门限太低，取为Th3Th3，则会因起较大的越区时延。此时，可，则会因起较大的越区时延。此时，可能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。c.c.具有滞后余量具有滞后余量的的相对信号强度准则相对信号强度准则（准则（准则3 3）仅允许移动用户在仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强很多新基站的信号强度比原基站信号强很多（即（即大于滞后余量大于滞后余量）的情）的情况下进行越区切换。如图中的况下进行越区切换。如图中的C C点。点。该准则可以防止由于该准则可以防止由于信号波动引起的移动台在两个基站之间的来回重复切换信号波动引起的移动台在两个基站之间的来回重复切换，即，即“乒乓效应乒乓效应”。d.d.具有滞后余量具有滞后余量和和门限规定门限规定的的相对信号强度准则相对信号强度准则（准则（准则4 4）仅允许仅允许移动用户移动用户在在当前基站的信号电平低于规定门限当前基站的信号电平低于规定门限，并且，并且新基站的信号强度高于新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量当前基站一个给定滞后余量时时进行越区切换进行越区切换。 越区切换的控制策略越区切换的控制策略 越区切换控制包括两个方面越区切换控制包括两个方面：一方面是：一方面是越区切换的参数控制越区切换的参数控制，另一方面是，另一方面是越区切换越区切换的过程控制的过程控制。参数控制在上面已经提到，这里。参数控制在上面已经提到，这里主要讨论过程控制主要讨论过程控制。 在在移动通信系统移动通信系统中，中，过程控制的方式主要有以下三种过程控制的方式主要有以下三种：a.a. 移动台控制的越区切换。移动台控制的越区切换。 该方式