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1、引入,随着移动通信应用日益广泛，有限的无线电频率要提供给越来越多的用户共同使用，频道拥挤，相互干扰也成为阻碍移动通信发展的首要问题，解决这些问题的办法就是按一定的规范组成移动通信网络，保障网内的用户有次序地通信。首先是频率资源的管理与有效利用问题，其次是网络控制方面的问题。,组网技术,学习目标,了解移动通信系统的网络结构了解移动通信系统信令组成式正确理解频率管理与有效利用技术正确理解区域覆盖与信道配置方法正确理解多信道共用技术正确理解移动通信的移动性管理,学习完本课程，希望各位代家军可以达到以下目标,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统
2、的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,课前预习检测,1.按照国际频率分配表，频率使用范围全球划分为几个区域？2.UHF和VHF段的收发频差为多少？3.已调信号的占有频带是怎么定义的？4.频率域的有效利用可以从那几些方面着手？5.空间域的有效利用指的什么？6.频率有效利用的最终评价准则是什么？,引入,无线通信是利用无线电波在空间内传播信息的，很多个用户共用一个空间，如果在同一个时间、同一地点、同一方向上使用相同频率的无线电波就容易形成干扰。移动通信的突出问题就是有限的可用频率资源如何有次序的提供给越来越多的用户而不相互发生干扰，这就涉及频率的管理与有效利用技术
3、。,3.1 频率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的有效利用技术,国际上，由国际电信联盟（ITU）召开世界无线电管理大会，制定无线电使用规则。它包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及无线电业务的分类等。,3.1.1 频率管理,国际频率分配表按照大区域划分为：第一区：欧洲、非洲和原苏联及蒙古的部分亚洲地区；第二区：南北美洲（包括夏威夷）；第三区：亚洲（除原苏联和蒙古）和大洋州。,3.1.1 频率管理,国际频率分配表按照业务种类划分为：固定业务、移动业务（海、陆、空）、广播业务、
4、卫星业务和遇险呼叫业务等。,3.1.1 频率管理,中国无线电频率分配之频率划分：,3.1.1 频率管理,国际上，由国际电信联盟（ITU）召开世界无线电管理大会，制定无线电使用规则。它包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及无线电业务的分类等,3.1.1 频率管理,双工移动通信通信网，规定工作在VHF频段的收发频差为5.7MHz，UHF450 MHz频段的收发频差为10 MHz，UHF900 MHz为45MHz，并规定基地台对移动台的下行链路的发射频率高于移动台对基地台的上行链路的发射频率。,3.1.1 频率管理,3.1 频
5、率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的有效利用技术,无线通信中划分信道的方法有很多,如频分多址、时分多址、码分多址。但最终承载信息的都是频率。移动台在指定的频率上工作的时候，信号不论采用何种调制技术，已调信号必然占有一定的带宽，即相邻信道之间必须有足够的间隔，它们的关系如图：,3.1.2 无线信道,已调信号的占有频带是指包含了信号90%功率的带宽,它是决定信道间隔的主要因素,无线信道保证了这一带宽即可保证本信道信息的有效传输.但是也不能忽略带宽之外的辐射功率对邻近信道的有害影响,因此相邻信道之间还必须有一定的保护带.一般而言,占有带宽大约为信道间隔
6、的60%左右。我国规定的频道间隔为25KHZ，其占有带宽为16KHZ。,3.1.2 无线信道,3.1 频率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的有效利用技术,电波传播不分地区和国界，它具有时间、空间、和频率的三维性，可以从这三个方面对其实施有效利用，提高其利用率。,频率的有效利用技术,1.频率域的有效利用 一种方法是信道的窄带化。窄带化的方法从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等；从射频调制方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频以及各种窄带数字调制技术。应用窄带化技术减小信道间隔后，可以在有限的频段内设置更多的信道，从而提
7、高频率的利用率。,频率的有效利用技术,1.信道的窄带化 从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等；从射频调制方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频以及各种窄带数字调制技术。2、多址技术 例如FDMA即在频率上划分信道，每一个用户占用一定的频带，为进一步提高频率利用率，可采用更为合适的多址技术，如TDMA、CDMA以及它们的组合。,频率域的有效利用,在某一地区，若某一用户固定占用某一信道，事实上它不可能占用全部时间，在该用户空闲的时间内，任何其他用户都无法再使用这个信道，只能让它空闲着，这是很大的浪费。计算表明，若多个信道供大量的用户共同使用，则频率资源的利用率还可以明
8、显提高。当然，在信道共用的情况下，当某一用户发出呼叫的时候，可能信道正被其他用户占用，因而呼叫不通，即发生“呼损”（如同有线电话的占线）。,时间域的有效利用,在某一地区（空间）使用了某一频率之后，只要能控制电波辐射的方向和功率，在相隔一定的距离之后的另一个地区可以重复使用这一频率，这就是所谓的频率“复用”。,空间域的有效利用,频率利用率的最终评价准则,“频谱空间”指的是由频宽、时间、实际物理空间所构成的三维空间，即 使用频谱空间的大小=W使用的频带宽S占有的物理空间大小T使用时间。可见，为了提高频率利用率，应压缩信道间隔，减小电波辐射空间的大小，使信道经常处于使用状态。,讨论,讨论怎么提高频率
9、的有效利用率?,总 结,1.频率的管理制度2.频率的利用3.频率的有效率衡量,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,课前复习检测,1.按照国际频率分配表，频率使用范围全球划分为几个区域？2.UHF和VHF段的收发频差为多少？3.已调信号的占有频带是怎么定义的？4.频率域的有效利用可以从那几些方面着手？5.空间域的有效利用指的什么？6.频率有效利用的最终评价准则是什么？,课前预习检测,1.什么是大区制？2.什么是小区制？3.区群的构成要满足什么条件？4.怎么寻找同频小
10、区？5.为什么选择正六边形做为小区的基本结构？6.提高系统容量所采取的措施？7.信道分配策略采取的两种方法.,3.2 区域覆盖与信道配置,3.2.1 区域覆盖 3.2.2 信道配置,3.2.1 区域覆盖,小容量的大区制,大区制“单一基地台大面积覆盖”方式,小容量的大区制,大区制定义：指一个服务区域(如个城市内)，只有一个或者少数几个基地台负责移动电话通信的联络和控制。每个基地台基本上是独立的。大区制的特点是：基地台天线很高，发射机输出功率也较大；两个方向上的通信距离不一致；由于电磁兼容的原因，用户容量几十到数百个；组网简单、投资少、见效快。,大容量的小区制,小区制“集中控制的多基地台小区覆盖”
11、方式,大容量的小区制,小区制的定义：指将整个服务区划分成若干个半径为220km的无线小区（cell），每个小区分别设置一个基地站，由它负责本区移动通信的联络和控制。同时，在移动业务交换中心(MSC)的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户和市话用户之间的通信。,大容量的小区制,小区制的特点：小区半径小，基站发射功率较小；同频复用，提高了频率的利用率；移动台经常更换工作频道，控制交换技术的要求高；建网的成本和复杂性亦有所提高用户通信的转接，以及 移动用户和市话用户之间的通信。,采用小区制的移动通信的服务区是指移动台能够获得服务的区域。通常服务区根据不同的业务要求、用户区域分布、
12、地形以及不产生相互干扰等因素可分为带状服务区和面状服务区。,服务区域,用户的分布呈带状或者条状。例如铁路的列车无线电话、长途汽车无线电话、内河航运的无线电话系统、沿海岸线的移动通信系统等都是带状服务区。,带（条）状服务区,服务区更多的是呈广阔的面状,在面状服务区中划分为更多的小区,组成移动通信网络。,面状服务区,假设整个服务区的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天线使基站辐射区域大体是一个圆形。为了不留空隙的覆盖整个平面服务区，一个个圆形的辐射小区之间会有大量的重叠区域。为了使多个小区彼此邻接、无空隙、无重叠地覆盖整个服务区，常用圆的内接正多边形来近似圆，在这些正多边形中，能够全面无空隙、重叠
13、的覆盖整个区域的就只有：,小区的形状,三种小区形状的比较,正六边形相邻小区的中心间隔最大；小区的有效面积最大；重叠区域宽度和面积最小；重叠区域宽度和面积最小。,三种小区形状的比较,小区的覆盖半径大多为1km35km。存在问题：一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域。,宏蜂窝技术,小区的覆盖半径大多为30m300m。应用范围：解决“盲点”问题：提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；解决“热点”问题：提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体
14、育场等。,微蜂窝技术,基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可以极大地降低多址干扰，增加系统容量；对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100200 波长的范围内，使同道干扰大小为减小。,智能蜂窝技术,区群的构成应满足以下两个条件：若干个区群能彼此邻接组成整个蜂窝服务区域,且无空隙地覆盖整个面积。相邻区群中，同频小区中心间隔距离应该相等并且最大。,区群的构成,满足以上两个条件构成的区群的小区数目N是有限制的：Na2十ab十b2式中：
15、a、b分别为同频小区之间的二维距离。a、b均为整数，其中一个可以为0，不能同时为0。当a=1，b=1的时候，N=3，这表示三个小区组成一个区群；当a=0，b=3的时候，N=9，这表示九个小区组成一个区群。不同的小区数目N构成的服务区域图形是不一样的。,区群的构成,区群小区数N的取值,区群的构成,N=3 a=1，b=1,N=4 a=0，b=2,N=7 a=1，b=2,图中dg表示相邻区群的同频小区的中心间距，称为同频小区的距离，即同频再用距离,区群的构成,N=12 a=2，b=2,区群的构成,寻找A小区的同频小区，自A 小区出发，先沿边的垂线方向跨过a个小区，逆时针或者顺时针旋转60度，再跨过b
16、个小区，这就达到和A小区使用相同信道组的A小区了。A小区和A小区不属一个区群。,寻找一个小区的同频小区,寻找一个小区的同频小区,寻找一个小区的同频小区,在每个小区中，基站可以架设在小区的中心，用全向天线形成3600的圆形覆盖区，这就是中心激励方式。,中心激励方式,中心激励方式,3.激励方式,顶点激励方式,基站架设在每个正六边形的三个顶点上，并用三个互成120度的扇形张角覆盖的定向天线，同样也可覆盖整个小区。,顶点激励方式,在实际应用中，顶点激励有两种常见的形式：三叶草型和1200扇面,三叶草型,1200扇面,顶点激励方式,假如小区内有较大的阻碍物，如孤立的山岳或高大的建筑物，中心激励方式难免有
17、电磁辐射的阴影，若改为顶点激励方式就可以避免阴影区域的出现。,顶点激励与中心激励相比较,目的：提高系统的容量，增加新的用户;方法：把每个小区都分裂成一定数目的半径更小的小区;方式：重新划分小区、小区扇形化。,小区分裂提高系统容量的措施,特点：干扰电平增大，需要建造新的基站，需要重新进行频率规划，增加了切换的次数，而且随着小区半径的减小，同频干扰的就越严重。,重新划分小区,重新划分小区,把小区分成几个扇区，每个扇区使用一组不同的信道，并采用一副定向天线来覆盖每个扇区。每个扇区都可以看作一个新的小区，包括三个扇区或者六个扇区。在市区一般采用三个扇区，而在农村一般是全方向性的小区，在覆盖公路的时候则
18、采用两个扇区。基站可以位于小区中央，也可以位于小区的顶点。,小区扇形化,小区扇形化,重新划分小区：干扰电平增大，需要建造新的基站，需要重新进行频率规划，增加了切换的次数，而且随着小区半径的减小，同频干扰的就越严重。小区扇形化：不增加基站的数目，增大C/I值，改善通信质量。,重新划分小区与小区扇形化相比较,位置区划分示意图,位置区划分示意图,一个HLR可以管理一个或多个MSC,一个MSC对应一个VLR,一个MSC/VLR可以管理多个位置区,一个位置区（一般由BSC控制）可以管理多个基站小区（由BTS控制）,讨论,1.讨论为什么选用正六边形作为小区的基本图形2.讨论大区制与小区制的区别,总结,1.
19、大区制小区制2.服务区域3.蜂窝小区4.同频小区5.提高小区容量的措施,3.2 区域覆盖与信道配置,3.2.1 区域覆盖 3.2.2 信道配置,3.2.2 信道配置,信道（频率）配置主要是解决将给定的信道（频率）如何分配给一个区群的各个小区。每个小区所分配的几个信道就称为一个信道组。在CDMA系统中，所有的用户使用相同的工作频率因而不需要进行频率配置。频率配置主要针对FDMA和TDMA系统。信道分配（配置）的方式主要有两种：分区分组配置法和等频距配置法,、分区分组配置法,原则：尽量减小占用的总频段，以提高频段利用率；同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频道干扰；小区内采用无三阶互调的相容信道
20、组，以避免互调干扰。设给定的频段以等间隔划分为信道，按顺序分别标明各信道的号码为：1，2，3，。例：若每个区群有7个小区，每个小区需要6个信道，按上述原则进行分配，可得到以下结果。,、分区分组配置法,第一组 1、5、14、20、34、36 第二组 2、9、13、18、21、31 第三组 3、8、19、25、33、40 第四组 4、12、16、22、37、39 第五组 6、10、27、30、32、41 第六组 7、11、24、26、29、35 第七组 15、17、23、28、38、42 每一组信道分配给区群内的一个小区。这里使用42个信道只占用了42个信道的频段，是最佳的分配方案。,2、等频距配
21、置法,按等频率间隔来配置信道。只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰。这样的频率配置正好满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，也就避免了互调的产生。配置时可根据区群内的小区数N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔。例如，第一组用（1，1+N，1+2N，1+3N，），第二组用（2，2+N，2+3N，）等。例如N=7时，信道的配置如下：,2、等频距配置法,第一组 1、8、15、22、29、第二组 2、9、16、23、30、第三组 3、10、17、24、31、第四组 4、11、18、25、32、第五组 5、12、19、26、33、第六组
22、 6、13、20、27、34、第七组 7、14、21、28、35、这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25kHz,则其最小频率间隔可达175kHz，这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。,2、等频距配置法,如果是顶点激励，每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射，例如N=7，每个区群就需要有21个信道组。整个区群内各个基站信道组的分布如下图。,以上讨论是一种信道固定配置法，适合移动台业务分布相对固定的情况。固定配置法缺陷：频率的利用率不高。实际上，移动台业务的地理分布是经常会发生变化的，如早上从住宅区向商业区移动，傍晚有反向移动，发生交通事故或集会时
23、又向某处集中。此时，某一小区业务量增大，原来配置的信道可能不够用了，而相邻小区业务量小，原来配置的信道可能有空闲，小区之间的信道又无法相互调剂。,实际中采用的方法：动态配置法、柔性配置法动态配置法 随业务量的变化重新配置全部信道；柔性配置法 准备若干个信道，需要时提供给某个小区使用。前者如能理想地实现，频率利用率可提高20%50%，但要及时算出新的配置方案，且能避免各类干扰，电台及天线共用器等装备也要能适应，这是十分困难的。后者控制比较简单，只要预留部分信道使各基站都能共用，可应付局部业务量变化的情况，是一种比较实用的方法。,课前预习检测,1.多信道共用技术的含义2.什么是呼叫话务量？3.什么
24、是完成话务量？4.呼损率的物理意义是什么？5.每个用户忙时话务量怎么确定？6.什么是系统服务等级？,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,课前复习检测,1.什么是大区制？2.什么是小区制？3.区群的构成要满足什么条件？4.怎么寻找同频小区？5.为什么选择正六边形做为小区的基本结构？6.提高系统容量所采取的措施？7.信道分配策略采取的两种方法.,课前预习检测,1.移动通信网络基本的网络结构是什么？2.交换中心在移动通信中称为什么？它的功能与一般交换中心有什么不同？3.
25、单基站小容量网络结构的交换功能在什么地方完成？4.什么是移动通信网络的服务范围？5.叠加式区域联网的大、中容量移动通信网络结构的特点是什么？,3.3 移动通信系统的网络结构,3.3.1 基本网络结构3.3.2 移动通信网结构,3.3.1 基本网络结构,移动通信的基本网络结构,3.3.1 基本网络结构,移动通信网络中使用的交换机通常称为移动交换中心,即MSC。它与常规交换机的不同之处是:MSC除了要完成常规交换机的所有功能外,它还负责移动性管理和无线资源管理（包括越区切换、漫游、用户位置登记管理等）。,3.3.1 基本网络结构,移动通信的基本网络结构,3.3 移动通信系统的网络结构,3.3.1
26、基本网络结构3.3.2 移动通信网结构,1.单基站小容量移动通信网络结构,N用户数量（市话用户数量）M无线信道数量,1.单基站小容量移动通信网络结构,单基站小容量移动通信网络结构是由一个基站构成的移动通信网。移动用户通过市话用户进入公用电话网。这种网络没有交换中心,适用于中小城市，服务区域半径一般不超过30km，用户数量在500以下，其特点是结构简单、经济。移动用户之间的呼叫需要通过市话局交换机进行交换后再接回基站。,典型的移动通信网的网络结构,一基站区由一个或若干个无线小区组成。位置区是指移动台在其中自由移动而无须更改位置信息的区域，由若干个基站组成。移动业务交换中心区是指由一个移动业务交换
27、中心所管辖的范围，它可由若干个位置区组成。一个或若干个移动业务交换中心组成一个移动通信网，移动业务交换中心构成无线系统与公用电话交换网（PSTN）之间的接口，完成所有必须的信号传输功能，以建立与移动台的往来呼叫。一个或若干移动通信网所组成的区域称为业务区。,我国GSM网络结构,为了实现移动用户之间以及移动用户和市话用户之间的通信，移动通信网应与市话有线网相连接，且具有交换控制功能，并根据组网范围的大小及交换控制功能的要求，形成不同的网络结构。,移动电话本地网结构,全国可划分为若干个移动业务本地网，划分的原则是长途区号为2位或3位的地区为一个移动业务本地网。每个移动业务本地网中应设立一个HLR和
28、一个或若干个MSC，还可以几个移动业务本地网共用一个MSC。每个MSC与局所在地的长途局（LS）相连，并与局所在地的市话汇接局（TS）相连。在长途多局制地区，MSC应与该地区的高级长途局相连。当一个移动业务交换中心覆盖几个长途编号区时，该移动业务交换中心亦可和这几个长途编号区的市话汇接局和长途局相连。,移动电话本地网结构,移动电话本地网结构,省内GSM网络结构,省内GSM移动通信网由省内的各移动业务本地网构成；省内设若干个移动业务汇接中心（TMSC）（二级汇接中心），汇接中心之间为网状结构；汇接中心与移动端局之间构成星状网；根据业务量的大小，二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心（不带客户，只有
29、至基站的接口），也可兼作移动端局（与基站相连，可带客户）。省内GSM移动通信网中一般设置了23个移动汇接局，最多不超过4个，每个移动端局至少应与省内2个二级汇接中心相连。任意两个移动交换局之间若有较大业务量时可建立语音专线。,省内GSM网络结构,省内GSM网络结构,全国GSM网络结构,全国GSM移动电话网按大区设立一级汇接中心，省内设立二级汇接中心，移动业务本地网设立端局构成三级网络结构。它与公用电话交换网的连接关系，如图所示，三级网络结构组成了一个完全独立的数字移动通信网络。GSM数字移动通信网与公用电话交换网相重叠。当然，公用电话交换网还有它的国际出口局，而GSM数字移动通信网却无国际出口
30、局，国际间的通信仍然还需借助于公用电话交换网的国际出口局。,全国GSM网络结构,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,3.4 多信道共用技术,移动通信频率有效利用的三个基本方法信道的地区复用（利用空间隔离实现有效利用）多信道共用（利用时间隔离实现有效利用）频谱的有效利用 压缩信道间隔即信道窄带化 采用宽带多址技术和数据传输技术,3.4 多信道共用技术,3.4.1 多信道共用的概念3.4.2 空闲信道的选取3.4.3 话务量、呼损率和信道利用率,3.4.1 多信道共用
31、的概念,无线区内有若干个信道，按用户工作时占用信道的方式可分为两类 独立信道方式：n个信道，n组用户，每组用户在指定信道上工作。信道利用率不充分。多信道共用：任何一个小区内的移动用户可选取小区内空闲信道，所有信道对用户共用，多信道共用提高了小区内信道利用率。,3.4 多信道共用技术,3.4.1 多信道共用的概念3.4.2 话务量、呼损率和信道利用率3.4.3 空闲信道的选取,3.4.3 话务量、呼损率和信道利用率,话务量 呼损率 信道利用率 系统用户数,话务量,话务量：在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积。话务量分为两类 流入话务量（A）完成话务量(A0),流入话务量,流入话务量
32、,：单位时间内发生的平均呼叫次数（一般1小时）S：每次呼叫平均占用信道时间(小时/次),单位：Erlang（Erl）1Erl（1个呼叫/小时，占用1小时）,完成话务量,完成话务量 A0=0S,0：单位时间内呼叫成功的次数S：每次呼叫平均占用信道时间(小时/次),呼损率,呼损率（B）：定义为损失话务量与流入话务量之比。用来说明呼叫损失的概率。,服务等级QoS，用呼损率B表示 B=0.05,则全部呼叫中未被接通的概率仅占5 B降低，A随之降低，网内容纳的用户数减小,爱尔兰B表,信道利用率,信道被占用时间的总和就是话务量。信道利用率可用每个信道平均完成的话务量表示,越大表示每信道越忙，空闲的时间越短
33、，利用率越高。,n：共用的信道数,繁忙小时集中度K,繁忙小时集中度K,K一般选8%14%。,每用户忙时话务量,C：用户每天平均呼叫的次数T：每次呼叫平均占用信道的时间（秒/次）K：集中系数,Aa为最忙时间的那个小时的话务量，它是统计平均值,每用户忙时话务量,【例】：C=3次/天，T=120秒/次，K=10%则Aa=0.01Erl/用户 移动电话网的统计数字表明 公网Aa=0.01Erl 专网Aa=0.06Erl,每个信道所能容纳的用户数,每用户忙时话务量确定后，每个信道所能容纳的用户数m可由下式计算,n个信道组成的系统所能容纳的用户总数M为,结 论,当共用信道数n一定时，呼损率B越大，系统的流
34、入话务量A越大，信道利用率越高，系统容纳的用户数越多。但服务质量越低。一般公网与其它系统B选5%20%，专网可B选2%。,结 论,采用信道共用技术，可提高信道利用率，随n增加，增加，但提高的速度越来越少。如：N30时，提高不明显。因此，共用信道数不宜太多,系统用户数,【例】某无线小区有8个信道（1个控制信道，7个话音信道），每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求为0.1，忙时集中度为0.125。问该无线小区能容纳多少用户。解：（1）求总话务量A（2）求每用户的忙时话务量Aa（3）求每个信道能容纳的用户数m（4）求系统所容纳的用户数,3.4 多信道共用技术,3.4.
35、1 多信道共用的概念3.4.2 话务量、呼损率和信道利用率3.4.3 空闲信道的选取,3.4.3 信道的自动选择方式,信道（信道）自动选择的四种方式 专用呼叫信道方式 循环定位方式 循环不定位方式 循环分散定位方式多信道技术的主要问题是怎样自动选择信道。,专用呼叫信道方式,在给定的多个共用信道中，选择一个信道专门作为呼叫信道，以完成建立通信联系的信道分配，而其余信道作为话务信道。专用呼叫信道有两个作用：一是处理呼叫，可分成上行信道（MS到BS）和下行信道（BS到MS）。上行信道又称为接入信道（Access Channel）；下行信道又称为寻呼信道（Page Channel）。二是给用户指配话音
36、信道。,专用呼叫信道方式,专用呼叫信道方式的工作过程专用呼叫信道方式的适用范围：大系统、多信道系统该方式适用于大容量的移动通信网，是公用移动话网采用的主要方式。我国规定900MHz蜂窝移动电话网就采用这种方式。,专用呼叫的工作过程,守候状态。网内所有用户停在呼叫信道内，处于守候状态。呼叫状态。主呼用户自动寻找空闲话务信道，若有空闲信道则在呼叫信道中发主呼叫。应答状态。主呼用户发出呼叫信号后，自动转入所寻找的空闲话务信道上等待应答。被呼用户确定呼叫信号后，自动转入该空闲话务信道上，作出应答，并建立通信。挂机状态。双方通话完毕，各自由话务信道返回呼叫信道内。,循环定位方式,循环定位方式 在给定的多
37、个共用信道中，没有专门指定的话务信道和呼叫信道。具体哪一个信道临时作为呼叫信道使用由基站控制，每个信道都有机会临时担当呼叫信道。循环定位方式的工作过程 特点：信道利用率高，全部信道可通话，适用于中小容量的系统；处理时间长，有呼叫冲突现象。,循环定位的工作过程,指定呼叫信道。当有空闲信道时，基站在其中选择一个空闲信道，作为临时的呼叫信道。在此信道上基站发出空闲信号。定位守候。网内用户自动进行信道扫描，搜索到基站的空闲信号就停止扫描并定位在该信道上，处于守候状态。建立通信。用户在该临时呼叫信道上呼叫，被呼方也在该信道上应答，建立通信。通话终了。此时该信道变为话务信道，而基站再找个空闲信道作为临时呼
38、叫信道。,循环不定位方式,循环不定位方式：用户不必集中定位于一个信道上对基站呼叫。基于循环定位方式，企图解决冲突现象。循环不定位方式的工作过程：移动用户不定位呼叫基站，基站发长信号定位移动台建立通信。特点：接续时间长，只适用于信道很少的系统。系统的全部信道都工作，互调干扰严重,基站在所有空闲信道上都发出空闲信号，网内用户随机占据就近的空闲信道。用户呼叫基站，是在各自的空闲信道上分散进入的。基站呼叫移动用户时，必须选择一个空闲信道发出足够长的指令信号。这时，网内用户由各自所处的信道扫描，最后大家停留在基站所发空闲信道上，并处于守候状态。这时，基站再发出选择呼叫信号。建立通信。,循环不定位的工作过
39、程,循环分散定位方式,循环分散定位方式：基站，对全部空闲信道发出空闲信号，网内用户分散在各个空闲信道上。用户呼叫基站在各自的信道上进行。基站呼叫移动用户时，其呼叫信号在所有空闲信道上发出，并等待应答信号。特点：接续快，效率高，冲突少。但接续控制复杂，多信道工作时存在干扰。,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,课前复习检测,1.多信道共用技术的含义2.什么是呼叫话务量？3.什么是完成话务量？4.呼损率的物理意义是什么？5.每个用户忙时话务量怎么确定？6.什么是系统服
40、务等级？,课前预习检测,1.什么是信令？用户信息和信令的区别？2.按照信令的表达方式，信令可分为那两种类型？3.移动台至基站之间的接入信令4.NO.7号信令的主要应用是什么？5.GSM信令网络结构分为那3级？6.GSM信令网接口信令方式是什么？,什么是信令,信令通信网中,除了用户信息之外,为使全网有秩序地工作,还必须在正常通话的前后和通话过程中传输其他的控制信号。信令的基本功能：,建立呼叫；监控呼叫；清除呼叫。,什么是信令,信令分为两种：一种是用户到网络节点间的信令（接入信令）；另一种是网络节点之间的信令（网络信令）。在ISDN网中，接入信令称为1号数字用户信令系统（DDS1）。在移动通信中，
41、接入信令是指移动台到基站之间的信令。网络信令称为7号信令系统（SS7）。,信令的分类,随路信令：信令和话音在同一条电路上传送，模拟电话网及早期数字中采用。缺点：信令传送速度低；容量及处理能力有限；很难扩展到其他业务。结论:远不能满足当今和未来通信网的要求,信令的发展,共路信令（No.7信令）：信令通路与话音通路分开，将若干条电路的信令集中在一条专门用于传送信令的通道上传送。特点：信令传送速度快；信令容量大；具有提供大量信令的能力及增加信令 的灵活性；可靠性高、适应性强。,信令的发展,移动通信中的接口信令,移动通信中的接口信令,接入信令,1 数字信令2 音频信令,数字信令已经广泛应用于大容量的移
42、动通信网中,典型的格式如图所示。,其中 P为前置码，提供位同步信息。SW为字同步码，用于确定信息的开始位.也叫帧同步.A或D为地址或数据码，通常包括控制,选呼,拨号等信令。各种系统都有其特殊的规定.SP为纠错码，也叫监督码,用于检错和纠错。,数字信令的构成,基带数字信令常以二进制0，1表示，为了能在移动台（MS）与基站（BS）之间的无线信道中传输，必须进行调制。例如，对二进制数据流在发射机中可采用频移键控（FSK）方式进行调制，即对数字信号“1”以高于发射机载频的固定频率发送；而“0”则以低于载频的固定频率发射。,数字信令的传输,通常把在信息码元序列中，加入监督码元的办法称为差错控制编码，也称
43、为纠错编码。不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力，有的编码只能检错，不能纠错。一般来说，监督位码元所占比例越大（位数越多），检（纠）错能力越强。监督码元位数的多少，通常用多余度来衡量，因此，纠错编码是以降低信息传输速率为代价，来提高传输可靠性。,数字信令的差错控制编码,接入信令,1 数字信令2 音频信令,带内单音频信令 0.3-3kHz范围内不同的单音.单音信令系统要求发端有多个不同频率振荡器,收端有相应选择性极好滤波器，抗衰落性能好,但每一单音必须持200ms左右,处理速度慢。,带内单音频信令,单音频码SFD,带外亚音频信令 低于300Hz的单音。例如，用67Hz至250Hz间的43个频率
44、点的单音可对43个移动台进行选台呼叫，也可进行群呼，一次呼叫时间为4秒钟。,带外亚音频信令,双音频拨号信令 移动台主叫时发往基站的信号常用的有单音频脉冲、双音频脉冲及43双音多频方式,双音频信令,43方式的频率组成,第三章组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置3.3 移动通信系统的网络结构3.4 多信道共用技术3.5 信令3.6 移动通信的移动性管理,课前复习检测,1.什么是信令？用户信息和信令的区别？2.按照信令的表达方式，信令可分为那两种类型？3.移动台至基站之间的接入信令4.NO.7号信令的主要应用是什么？5.GSM信令网络结构分为那3级？6.GSM信令网接
45、口信令方式是什么？,课前预习检测,.为什么需要移动性能管理？.与的作用.位置登记的过程.切换的定义以及过程.切换的判断标准,什么是移动性管理,在移动通信系统中，移动终端没有固定的连接点，这个连接点是动态的，是随着用户的移动而不断改变的。因此，移动通信是由动态(移动)的终端通过动态的连接点而构成一个动态的通信链路。利用“动态”性满足“移动服务”是实现移动性网络的一项核心技术，这就是移动性管理.,3.6 移动通信的移动性管理,3.6.1 空闲状态 位置管理3.6.2 通话状态 越区切换,移动系统中，用户在系统覆盖范围内任意移动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户
46、的位置变化。现有的第二代移动系统中，位置管理采用两层数据库，即原籍位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。通常一个PLMN网络由一个HLR（它存储在其网络注册的所有用户信息，包括用户预定业务、记帐信息、位置信息等）和若干个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。,为什么需要位置管理？,位置管理的任务,目的是使移动台总与网络保持联系,以便移动台在网络覆盖范围内的任何一个地方都能接入到网络内;或者说,网络能随时知道移动台所在的位置,以使网络可随时寻呼到移动台。,HLR 与VLR,当一个移动用户首次入网时，它必须通过移动交换中心（MSC），
47、在相应的位置寄存器（HLR)中登记注册，把其有关的参数（移动用户识别码、移动台编号及业务类型等）全部放在位置寄存器中，于是网络把这个位置寄存器称为原籍位置寄存器移动台的不断运动将导致其位置的不断变化，这种变动的位置信息由另一种位置寄存器，即访问位置寄存器存储。当移动台进入其它地区“访问”，该地区的VLR要对这种来访的移动台进行位置登记，并向该移动台的HLR查询其有关参数HLR要临时保存该VLR提供的位置信息，以便为其它用户（包括固定的市话网用户或另一个移动用户）呼叫此移动台提供所需要的路由,移动台的位置更新,位置更新的概念,在空闲模式下，当MS从一个位置区移到另一位置区时，必须进行登记，也就是
48、说一旦MS发现其存储器中的LAI与接收到的LAI发生了变化，便执行登记。这个过程就叫“位置更新”。,位置区的标志在广播控制信道（BCCH)中播送，移动台开机后，就可以搜索此BCCH，从中提取所在位置区的标志如果移动台从BCCH中获取的位置区标志就是它原来用的位置区标志，则不需要进行位置更新如果两者不同，则说明移动台已经进入新的位置区，必须进行位置更新。于是移动台将通过新位置区的基站发出位置更新的请求，通过SDCCH信道实现。,位置登记的过程,在现有的移动通信系统中，将覆盖区域分为若干个登记区RA（Registration Area）（在GSM中，登记区称为位置区LALocation Area）
49、。当一个移动终端（MT）进入一个新的RA，位置登记过程分为三个步骤：在管理新RA的新VLR中登记MT 修改HLR中登记服务该MT的新VLR的ID 在旧VLR和MSC中注销该MT,呼叫传递的过程,呼叫传递的过程,主叫MT通过基站向其MSC发出呼叫初始化信号；MSC通过地址翻译过程确定被呼MT的HLR地址，并向该HLR发送位置请求消息；HLR确定出为被叫MT服务的VLR，并向该VLR发送路由请求消息；该VLR将该消息中转给为被叫MT服务的MSC；被叫MSC给被叫的MT分配一个称为临时本地号码TLDN(Temporary Local Directory Number)的临时标识，并向HLR发送一个含
50、有TLDN的应答消息HLR将上述消息中转给为主呼MT服务的MSC；主叫MSC根据上述信息便可通过SS7网络向被叫MSC请求呼叫建立上述步骤允许网络建立从主叫MSC到被叫MSC的连接。但由于每个MSC与一个RA相联系，而每个RA又有多个蜂窝小区，这就需要通过寻呼的方法，确定出被叫MT在哪一个蜂窝小区中,基于时间的位置更新策略用户每隔T秒周期性地更新其位置。T的确定可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。基于运动的位置更新策略当移动台跨越一定数量的小区边界（运动门限）以后，移动台就进行一次位置更新。基于距离的位置更新策略当移动台离开上次位置更新时所在小区的距离超过一定的值（距离门限）时，移动台
