移動通信網(wǎng)簡介

1、移動通信網(wǎng)簡介一、無線蜂窩系統(tǒng)二、頻率資源三、移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能四、呼叫控制一、無線蜂窩系統(tǒng)1、大區(qū)制移動通信系統(tǒng)pstnmsbs 移動通信系統(tǒng)采用大區(qū)制的場強覆蓋，一個基站覆蓋一個較大的服務(wù)區(qū)，半徑在30 50km。大區(qū)單基站通信系統(tǒng) 特點： 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，直接與市話局相連，不需要無 線交換 局限： 覆蓋范圍有限，受地球曲率半徑影響，最大半 徑50km；能使用的頻率有限，限制系統(tǒng)容量； 要求設(shè)備發(fā)射功率大，使設(shè)備體積增大。2、蜂窩系統(tǒng) 為克服大區(qū)制問題，提出蜂窩移動通信系統(tǒng)概念。 將大區(qū)覆蓋范圍劃分為若干小區(qū)，用小功率發(fā)射 機覆蓋每個小區(qū)，小區(qū)覆蓋半徑縮短，約135km， 各小區(qū)共同覆蓋

2、整個服務(wù)區(qū)。在不同小區(qū)使用相同頻 率，使整個系統(tǒng)的總?cè)萘看鬄樘岣摺Ｒ话銓⑿^(qū)抽象 為正六邊形，多個小區(qū)相鄰排列似蜂窩結(jié)構(gòu)。6542173173255467市話局長話局mscbscbscmsmsbtsbts其他msc 3、與蜂窩系統(tǒng)相聯(lián)的基本概念（1）頻率復(fù)用及同頻干擾a1a2a3b2b1b3c1c2c3對圖中每一個蜂窩小區(qū)三個扇區(qū)，如a1、a2、a3，a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)相鄰，使用相同載波頻率會產(chǎn)生干擾，此為同頻干擾。因同頻干擾，各小區(qū)不能用相同頻率，必須間隔一定空間距離或跳過若干小區(qū)，同頻率才可再用，將相鄰小區(qū)組成區(qū)群，將可使用的頻率分組為頻率組，區(qū)群內(nèi)各小區(qū)使用不同頻率組，所有區(qū)群共同覆蓋服務(wù)

3、區(qū)。此為頻率復(fù)用。c1c3c2b1b2b3a1a2a3c3c1c2a3a2a1 （2）越區(qū)切換 服務(wù)區(qū)劃分為小區(qū)后，通話因移動的原因，不能在單個小區(qū)內(nèi)完成。移動臺在某小區(qū)使用本小區(qū)內(nèi)分配的頻率與基站及移動交換中心建立無線鏈路及通話，當(dāng)移動至相鄰小區(qū)，分配的頻率與接續(xù)控制均不同，要求在一次通話過程中將移動臺的工作頻率和接續(xù)控制從其離開的小區(qū)交換給正在進入的小區(qū)，此過程為越區(qū)切換。msms小區(qū)基站1小區(qū)基站k （3）小區(qū)分裂 當(dāng)蜂窩系統(tǒng)覆蓋區(qū)內(nèi)部分地區(qū)業(yè)務(wù)增長時，可將該部分的蜂窩小區(qū)分裂成多個較小的區(qū)域，為小區(qū)分裂。 按蜂窩小區(qū)半徑分為： 宏區(qū)：半徑約35km 小區(qū)：半徑約幾km 微小區(qū)：半徑約1

4、km 微微小區(qū)：半徑約50m （4）增加移動系統(tǒng)容量方法： 小區(qū)分裂，縮小小區(qū)半徑增加新基站 原基站采用方向性天線將小區(qū)分為若干扇區(qū) 小區(qū)延伸，延伸的小區(qū)內(nèi)設(shè)備僅有天線、放大器等 只起發(fā)射和接收作用。 二、頻率資源 1、移動通信系統(tǒng)的多址方式 多址方式：無線通信覆蓋范圍內(nèi)建立用戶之間的無線信道的連接方式。 無線通信服務(wù)區(qū)（移動網(wǎng)）內(nèi)，一個用戶發(fā)射的信號其他用戶均可接收，因此，網(wǎng)內(nèi)用戶如何能從播發(fā)的信號中識別發(fā)送給本用戶地址的信號，成為建立連接的關(guān)鍵問題。 建立連接的不同方式組成多址接入方式 （1）頻分多址方式 以傳輸信號載波頻率的不同劃分來建立多址接入時，稱為頻分多址方式fdma ffitbs

5、ms1ms2mskf1fkf2f2fkf1fdma系統(tǒng)工作示意 fdma頻率資源的重用 頻分多址系統(tǒng)中，將可使用的總頻段劃分為若干占用較小帶寬的頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個頻道就是一個通信信道，分配給一個用戶。 接收設(shè)備允許指定頻道信號通過，濾除其他頻率信號，實現(xiàn)兩方通信。 兩移動用戶之間通信通過基站轉(zhuǎn)發(fā)控制，必須同時占用4個頻道實現(xiàn)雙工（雙方通話）通信，通信建立階段由系統(tǒng)控制中心分配頻道，通信結(jié)束，移動臺釋放占用的頻道。 特點： 技術(shù)成熟，對信號功率控制要求不高 易于與模擬系統(tǒng)兼容 系統(tǒng)設(shè)計中對頻率規(guī)劃要求高 基站需要多部不同載波頻率發(fā)射機同時工作 易造成同頻干擾 （2）時分多址方式

6、 以傳輸信號存在的時間不同劃分來建立多址接入時，稱為時分多址接入tdmaftbs幀時隙ms1mskms2。 tdma時隙資源的重用 時分多址系統(tǒng)中，將時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙（幀、時隙互不重疊），每一周期幀的每一個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶。 根據(jù)時隙分配原則，使各移動臺在每幀內(nèi)只能按指定時隙向基站發(fā)射信號，同時，基站發(fā)向各移動臺的信號都按順序安排在預(yù)定的時隙中傳輸，各移動臺只要在指定時隙內(nèi)接收，即能在合路的信號中將發(fā)給該移動臺的信號區(qū)分出來。 特點 基站發(fā)射只需單一頻率的發(fā)射機，不會因多頻率發(fā) 射而產(chǎn)生同頻干擾 因不存在頻率分配，頻率規(guī)劃相對簡單，時隙管理、 分配

7、較頻率管理容易、經(jīng)濟，且時隙按有無話音時 分配，有利于提高系統(tǒng)容量 移動臺只在指定時隙中接收基站發(fā)來的信號，在一 幀的其他時隙中，可用于檢測網(wǎng)絡(luò)控制等信息，對 控制功能和越區(qū)切換有利 欲使幀、時隙完全不重疊，必須保證精確的定時和 同步，對定時和同步控制要求較高 gsm系統(tǒng)即為tdma多址接入方式 （3）碼分多址方式 以傳輸信號的碼型不同劃分來建立多址接入時稱為碼分多址方式cdmaftcibsms1ms2mskc1ckc2c2ckc1 cdma碼型資源的重用 碼分多址系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信號不是靠頻率、時隙來區(qū)分，而是用不同的編碼序列來區(qū)分，或稱信號的不同波形來區(qū)分，多個cdma信號在頻域、時域

8、內(nèi)互相重疊，接收機可在信號中選出預(yù)定碼型的信號，不同碼型的信號因與本接收機碼型不同而不能被解調(diào)。 用戶之間的通信由基站轉(zhuǎn)發(fā)控制，移動臺與基站的正、反向雙工傳輸信息仍然占用兩個頻率，但不同的連接以不同的碼型區(qū)分，而非以頻率、時隙區(qū)分。 聯(lián)通正在建設(shè)的移動網(wǎng)即為cdma。 特點 以碼型控制代替頻率、時隙控制，具有更大的系統(tǒng) 容量 具有更高的話音質(zhì)量及抗干擾、保密等優(yōu)點 信息傳輸過程中除了分配的碼型可被解調(diào)外還有多 種碼型的存在，類似于在信道中引入了噪聲和干擾 聯(lián)通目前采用的移動通信制式即為cdma 是第三代數(shù)字移動通信的首選方案 2、頻率段分配 gsm使用頻率890 900940910930920

9、950880960 97025mhz25mhz45mhz下行鏈路（基站到移動臺）上行鏈路（移動臺到基站） gsm頻段使用情況 gsm最初在900mhz（稱為基本頻帶）上設(shè)計的蜂窩系統(tǒng)，包括兩個25mhz的子頻帶：890915mhz和935960mhz。此頻帶被分配給一個服務(wù)區(qū)（如一個國家）的所有該業(yè)務(wù)運營商使用。915935mhz為頻帶隔離區(qū)。 移動臺必須能使用整個頻帶，使漫游不受限制。 由英國率先使用gsm的另一頻帶，包括兩個75mhz的頻帶，17101785mhz和18051880mhz的dcs1800系統(tǒng)，同一移動臺具有雙頻功能才可在兩系統(tǒng)間漫游。此漫游因為同運營商、同制式的網(wǎng)，不計漫游

10、費。 目前聯(lián)通cdma系統(tǒng)所所選用的頻率為： 上行鏈路：825835mhz 下行鏈路：870880nhz cdma使用頻率 3、數(shù)字、模擬移動系統(tǒng)比較共性 數(shù)字移動系統(tǒng)使用無線頻段與模擬相同，約8001000mhz； 基本傳播統(tǒng)計特性（路徑損耗、時延擴散、瑞利分布包絡(luò)等）相同； 因路徑差不變，頻率復(fù)用方式相同； 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（號碼資源、漫游技術(shù)、計費）相同。 差異 數(shù)字調(diào)制比載干比（信噪比）控制容易； 多址方式能提供設(shè)計的靈活性； 加入了信道編碼、為提高數(shù)字信道性能，需采用“自適應(yīng)均衡”技術(shù)； 采用數(shù)字語音編碼技術(shù)的同時帶來了時延，為此需采用回波控制技術(shù)，因此，語音編碼質(zhì)量決定系統(tǒng)質(zhì)量。 數(shù)字系統(tǒng)

11、保密性高。 幾種移動系統(tǒng)的比較 特性gsm900/ dcs1800北美damps日本pdc北美cdma發(fā)射頻（mhz）基站移動臺935960（18051880）890915（17101785）8698948248498108261429145394095614771501869894824849小區(qū)半徑（km）最小最大0.5350.5200.520（至60）不定50多址接入方式tdmatdmatdmacdma越區(qū)切換移動臺協(xié)助與現(xiàn)有模擬間切換是無是與amps摸擬系統(tǒng)間是無是cdma至amps國際漫游能力有有有有 cdma與gsm的比較gsm特點： 系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成，制定了標準規(guī)范化接口，可

12、 與現(xiàn)有公用網(wǎng)互連，也可不同廠家的系統(tǒng)或子系統(tǒng)互 連； 系統(tǒng)提供跨國境的自動漫游，任何gsm移動臺均可進 入任一國別的gsm系統(tǒng)； 開放話音業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、isdn業(yè)務(wù)等； 具有加密和鑒權(quán)功能； 頻率復(fù)用率高，可實現(xiàn)大容量、高密度業(yè)務(wù)； 抗干擾能力強，通信質(zhì)量高 隨著集成電路技術(shù)的提高，用戶終端可向更小型、 更輕巧、功能更強發(fā)展。 cdma系統(tǒng)特點 系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成，制定了標準規(guī)范化接口，可 與現(xiàn)有公用網(wǎng)互連，也可不同廠家的系統(tǒng)或子系統(tǒng)互連； 系統(tǒng)提供跨國境的自動漫游，任何gsm移動臺均可進入任一國別的gsm系統(tǒng)； 開放話音業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、isdn業(yè)務(wù)等； 具有加密和鑒權(quán)功能； 因碼型調(diào)制

13、接入，使頻率復(fù)用效率最高，大大提高系 統(tǒng)容量 軟切換：移動臺需要切換時，先與新基站接通再與原基站切斷聯(lián)系（與硬切換比較），因只能在同頻率信道間進行，是模擬、fdma、tdma不可具有的。 以功率控制代替頻率控制，可減小基站和移動臺的發(fā)射功率； 使用了可變速率聲碼器，不講話時傳輸速率降低，并可利用碼型變換將該信道重新分配，減輕了對其他用戶的干擾，此為話音激活技術(shù)，既提高了話音質(zhì)量，也可提高系統(tǒng)容量； 系統(tǒng)的信號擾碼方式提供了更高的保密性 三、移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能1、結(jié)構(gòu)：bts bscbtsomceirpcssemcnmcdppsmscvlrhlraucpstnisdnpdnossnssbss

14、ms 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2、各單元名稱nss：交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) oss：操作支持子系統(tǒng) nmc：網(wǎng)路管理中心 dpps：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)semc：安全性管理中心 pcs：用戶識別卡中心 omc：操作維護中心 msc：移動業(yè)務(wù)交換中心vlr：來訪位置寄存器 hlr：歸屬位置寄存器auceir：移動設(shè)備識別寄存器 bsc：基站控制器bts：移動收發(fā)信臺（基站） pdn：公用數(shù)據(jù)網(wǎng)pstn：公用電話網(wǎng) isdn：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)bss：基站子系統(tǒng) ms：移動臺 3、移動臺（ms） 移動通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備。僅以無線接口與基站系統(tǒng)相連。 移動臺類型有車載臺、便攜機、手機等。 4、基站子系統(tǒng)（bss） 是移動系統(tǒng)中

15、與無線蜂窩關(guān)系直接的基本組成部分。 基站子系統(tǒng)包括：基站控制器bsc、基站bts、基站操作維護中心omcr。 基站子系統(tǒng)通過無線接口與移動臺相連，負責(zé)無線發(fā)送、接收和無線資源管理。通過有線接口與移動交換中心相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息。還要實現(xiàn)無線系統(tǒng)的操作維護管理。bts：基站收發(fā)信臺 由基站控制器（bsc）控制，服務(wù)于某個小區(qū)，完成bsc與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)bts與移動臺之間通過空中無線接口的傳輸及相關(guān)的控制功能。bsc：基站控制器 是基站子系統(tǒng)的控制部分，承擔(dān)各種接口的管理、無線資源管理、無線參數(shù)管理。 5、交換子系統(tǒng)nss 交

16、換子系統(tǒng)包含移動系統(tǒng)交換功能，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與移動數(shù)據(jù)管理、安全管理、數(shù)據(jù)庫。管理移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間的通信數(shù)據(jù)及信息。 以有線接口與基站子系統(tǒng)相連。 包括：移動業(yè)務(wù)交換中心（msc）、來訪位置寄存器（vlr）、歸屬位置寄存器（hlr）、鑒權(quán)中心（auc）、移動設(shè)備識別寄存器（eir）、交換操作維護中心（omcs）。msc：移動交換中心 移動交換中心是網(wǎng)絡(luò)的核心，提供系統(tǒng)交換功能，提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他系統(tǒng)功能實現(xiàn)的條件，面向公眾網(wǎng)的連接，實現(xiàn)移動用戶之間、移動與固定用戶之間的連接。可提供電信業(yè)務(wù)：電話、緊急呼叫、傳真、短消息等；承載業(yè)務(wù)：同步數(shù)據(jù)、分組交換等；補充業(yè)務(wù)：呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫等

17、待、會議電話等。 hlr：歸屬位置寄存器 是系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲該服務(wù)區(qū)所有存在的移動用戶的全部靜態(tài)數(shù)據(jù)，不論用戶是否關(guān)機、是否停機控制整個移動網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)。 存儲的數(shù)據(jù)包括：移動用戶的識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，還存儲并為msc提供關(guān)于移動用戶實際漫游所在的msc區(qū)域的有關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。任何入局呼叫可按指定路由送到被叫用戶。 hlr可視為靜態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。vlr：訪問位置寄存器 服務(wù)于控制區(qū)內(nèi)的移動用戶，存儲進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，包括漫游進入的用戶，為已登記的用戶提供建立呼叫接續(xù)的條件。 vlr從該移動用戶的歸屬位置寄存器（hlr）處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)

18、，一旦移動用戶離開該vlr的控制區(qū)域，則重新在另一個vlr登記，原vlr將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。 vlr可視為動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。 auc：鑒權(quán)中心 鑒權(quán)中心指安全及保密管理，對用戶鑒權(quán)，對無線接口的話音、數(shù)據(jù)、信號信息進行加密，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)，保證無線接口的通信安全。 eir：移動設(shè)備識別寄存器 存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼，存儲數(shù)據(jù)中包括準許使用的、出現(xiàn)故障的、失竊不準使用的移動設(shè)備識別碼，以及手機的類型信息。 6、接口主要接口為：a接口、abis接口、um接口msbscmsbtsbtsmscbscum接口 a接口abis接口基站子系統(tǒng)（bss） 移動臺（ms）交換子系統(tǒng)（nss） a接口 該接口定義為交換子系統(tǒng)（nss）與基站子系統(tǒng)（bss）之間的通信接口，其物理鏈接通過采用標準的2.048mb/s pcm數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)。 abis接口 該接口定義為基站控制器（bsc）與基站收發(fā)信臺（bts）之間的通信接口，其物理鏈接通過采用標準的2.048mb/s或64kbit/s pcm數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)。 um接口（空中接口） 該接口定義為移動臺（ms）與基站（bts）之間的通信接口，其物理鏈接通過無線鏈路實現(xiàn)。 四、呼叫控制1、移動網(wǎng)組成gmscmschlrb