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文檔簡介
1、1 無線通信中的信息安全 浙江大學(xué) 周金芳 陳抗生 隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,通過無線接口訪問有線電話網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)變得日益普遍,其業(yè)務(wù)內(nèi)容也不再僅僅局限于語音業(yè)務(wù),各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開始占有相當(dāng)?shù)谋戎?,并且最終將發(fā)展成多媒體業(yè)務(wù)。但是,正當(dāng)人類日益得益于這一場世界范圍的通信技術(shù)革命時,對通信系統(tǒng)本身安全問題的關(guān)注也從來沒有象今天這樣受到重視。這一方面是因為人們正越來越多地依賴于通信系統(tǒng)傳送私人和商業(yè)的信息,但無線通信技術(shù)的普遍應(yīng)用也是一個原因。搭線竊聽是傳統(tǒng)電話系統(tǒng)中最常用的竊聽方式,但由于無線傳輸?shù)膹V播性質(zhì),在無線接口上竊聽別人的談話遠比在有線環(huán)境下簡單,而且更加難以發(fā)現(xiàn)。同時,移動用戶的
2、流動性也帶來了新的問題,諸如如何確認一個移動用戶是否合法,以及如何保護與用戶的位置等有關(guān)的個人信息。顯然,如果不采取相應(yīng)的措施,無線接口將是一個安全薄弱環(huán)節(jié)。更重要的是,這還同時將網(wǎng)絡(luò)的有線部分暴露于各種安全威脅之下,從而威脅整個電信系統(tǒng)的信息安全。為了進一步提高電信系統(tǒng)尤其是無線接口這一部分的安全性,人們采取了許多安全措施,如精心設(shè)計無線信道上的傳輸方案,使用密碼技術(shù)等。盡管密碼技術(shù)確實有助于提高系統(tǒng)的安全性,并提供用戶認證及個人信息保密的功能,但在實際應(yīng)用時,還有許多問題尚待考慮。 本文將詳細討論現(xiàn)代電信系統(tǒng)中的信息安全問題,尤其是人們?yōu)榱吮WC通信網(wǎng)絡(luò)的安全而采取的各種安全措施,同時,還對
3、有關(guān)的調(diào)整與行政管理措施作了一些初步探討。雖然安全攻擊同樣也來自于傳輸?shù)挠芯€部分,但本文的討論僅限于無線信道。 一、傳輸內(nèi)容安全 眾所周知,由于無線傳輸?shù)膹V播性質(zhì),通過無線接口傳送的信息更容易受到竊聽的威脅。只要擁有合適的接收設(shè)備,任何人都可以偵聽本地區(qū)的所有無線傳輸,而且這種偵聽極難被發(fā)現(xiàn)。一般情況下,只要偵聽者對截收到的內(nèi)容保守秘密,而且不將其用于商業(yè)用途,這種偵聽對大多數(shù)用戶來說還是可以容忍的。但正如前所述,隨著我們越來越多地將公共通信網(wǎng)絡(luò)用于傳送敏感的商業(yè)信息或私人信息,對通信網(wǎng)絡(luò)安全性能的需求已經(jīng)大大增加。這其中最受人關(guān)注的即是無線接口的安全問題。一般的要求是,無線接口起碼應(yīng)該提供與
4、傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)可比的安全性能。 但是,在移動通信系統(tǒng)中,確實有一些安全保護的特性,使得在大范圍內(nèi)實施無線監(jiān)聽在實際操作時不是那么可能。盡管利用掃描器可以很容易地選擇一個談話進行偵聽,但是要找到某個特定的談話卻并不容易,更別說當(dāng)談話一方或雙方都是移動用戶的同時有許多談話在進行的情況了。蜂窩與蜂窩之間經(jīng)常性的切換也可以在很大程度上增大一個偵聽者長時間監(jiān)聽某個特定談話的難度。隨著第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)部署,模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)所占的比例日益縮小,并最終完全由數(shù)字系統(tǒng)替代。由于數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字化語音,從而可以實施更加復(fù)雜的語音編碼方法與調(diào)制方法,因此,在總體上將比模擬蜂窩
5、移動通信系統(tǒng)安全。另一方面,數(shù)據(jù)加密方法也日益被普遍采用。以下將分別討論這兩種技術(shù)。 傳輸方案 模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)大都采用頻分多址()技術(shù)將可用頻譜劃分為信道。每當(dāng)一個呼叫建立時,系統(tǒng)就必須給用戶分配一個專用信道,該信道在以后的呼叫進行過程中都由用戶獨占使用。這種技術(shù)相當(dāng)簡單,實現(xiàn)也很容易,但它沒有有效使用寶貴的頻譜資源。從安全性角度上來講,無線接口上傳送的內(nèi)容也相對極容易受到竊聽(使用普通的掃描器,任意偵聽者都可以選擇某個通話并鎖定,然后一直到談話結(jié)束)。 為了進一步提高頻譜利用率,第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)都使用時分多址()或碼分多址()技術(shù)來進行信道劃分。這兩種技術(shù)都采用數(shù)字化語音,因此利
6、用相同的頻譜可以同時傳送更多的談話,從而更加有效地使用頻譜。在傳輸方案中,一方面頻譜還是象在中一樣被劃分成信道,但是每個信道又被進一步劃分成時隙,由多個用戶共享。要傳送的談話內(nèi)容也相應(yīng)地基于一定的時分方案分割成段。傳輸方案與不同,它是以擴頻理論為基礎(chǔ)的。相對于中一個用戶使用某個信道的一個時隙,中每個用戶在通信期間占有所有的頻率和時間,但不同用戶具有不同的正交碼形,用以區(qū)分不同用戶的信息,避免互相之間干擾。當(dāng)然,不論是在還是中,接收端都必須將接收到的所有語音段重新組合成原來的談話內(nèi)容。 顯然,通過在無線接口使用或技術(shù)都使得傳輸內(nèi)容更難受到竊聽攻擊。尤其是在系統(tǒng)中,偵聽傳輸將比在系統(tǒng)中的難度更大,
7、從而可以提供更好的安全性能。盡管如此,由于不論是還是的技術(shù)標(biāo)準都是公開的,它們還是有受到攻擊的潛在可能。隨著數(shù)字掃描器與解碼器成本的降低,僅僅通過在無線接口上采用諸如或之類的復(fù)雜傳輸方案,將不足以保證傳輸內(nèi)容安全。因此,蜂窩業(yè)界開始更加傾向于使用密碼技術(shù)以獲得足夠的安全性能。 數(shù)據(jù)加密技術(shù) 數(shù)據(jù)加密技術(shù)長期以來就用于軍事目的,而今天不論是在模擬網(wǎng)絡(luò)還是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)都開始廣泛使用這一技術(shù)。整個加密過程通常包括在信號被傳輸之前進行某種加密變換,并且在接收端進行逆變換。如果整個加密過程是秘密的,則偵聽者將無法從截收到的信號中恢復(fù)出原來的談話內(nèi)容,從而保證了傳輸內(nèi)容的安全。 在模擬系統(tǒng)中,通常通過改變模擬
8、信號波形來進行加密??梢栽谳敵鲂盘栔凶⑷胫C波分量,導(dǎo)致信號產(chǎn)生諧波歧變。當(dāng)接收端收到這一加密過的信號時,就進行相反的過程以重構(gòu)原始信號。數(shù)字蜂窩系統(tǒng)由于將語音信號數(shù)字化了,因此可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)加密算法。在中,采用了流密碼算法來加密無線鏈路上的所有傳輸(包括用戶數(shù)據(jù)與信令信息)。盡管算法本身是不變的,但其使用的加密密鑰是由網(wǎng)絡(luò)認證用戶時臨時產(chǎn)生,從而每次都是不同的。使用了個算法,分別用于加密語音業(yè)務(wù)、無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及控制信道。但這些算法能在多大程度上保護無線傳輸內(nèi)容尚有待證明。 近來,為了獲得更高的安全性能,出現(xiàn)了不少基于公鑰體制(如)的新算法。但加解密操作的速度以及由此而增加的時延,常常限
9、制使用無限復(fù)雜的算法。因此必須有所取舍。隨著信號處理硬件速度的提高和軟件算法的改進,將有可能采用更加復(fù)雜的算法,并因此獲得更好的安全性,但算法攻擊者的能力無疑也將隨著提高。算法設(shè)計者與算法攻擊者的這場戰(zhàn)斗還將在很長一段時間內(nèi)持續(xù)下去。 二、移動用戶認證 無線傳輸技術(shù)的廣泛采用還引起了另一個問題。在傳統(tǒng)有線電話中,一個用戶可以通過某個交換機上特定的一對線路唯一確定。移動用戶則經(jīng)常從一個地方漫游到另一個地方,并在不同時刻從不同的點接入網(wǎng)絡(luò)。這種用戶與某一特定物理設(shè)施之間聯(lián)系的缺乏,或用戶的移動性,給網(wǎng)絡(luò)認證用戶帶來了難度,從而使整個系統(tǒng)很容易受到欺騙威脅。 無線蜂窩業(yè)界則尤其關(guān)注這個問題,因為不論
10、是對運營者還是消費者來講,對網(wǎng)絡(luò)的成功欺騙都會使有關(guān)開支增加,并使無線通信相對于有線通信的競爭力下降。美國聯(lián)邦通信委員會()在年的估計是,由此而引起的損失每年將超過億美元。一些分析家則認為實際的損失很可能更大。而且,運營者往往會通過某種手段將這些損失轉(zhuǎn)嫁給用戶,因此最后的結(jié)果是移動用戶將不得不支付這筆開支。 為了說明蜂窩欺騙是如何奏效的,最好的辦法是先來看看在蜂窩系統(tǒng)中(尤其是第一代模擬系統(tǒng))是如何來識別移動電話的。 在模擬系統(tǒng)中,每個移動電話都用一個唯一的電子序列號()標(biāo)識。在網(wǎng)絡(luò)運營者分配電話號碼并開通時,移動用戶又得到一個移動識別號()。每當(dāng)移動用戶試圖通話(呼叫建立)時,移動電話都會將
11、和傳送給移動交換機。只要這兩者相符,呼叫過程就可以繼續(xù),并且有關(guān)費用將計到移動識別號為的移動用戶身上。但是,由于和都是以明文形式在無線接口上傳輸?shù)?,它們很可能被截收。因此,要克隆蜂窩電話,克隆者只需將此和記錄下來,利用計算機和相應(yīng)的軟件重新寫入另一蜂窩電話即可。(盡管蜂窩電話可以,也應(yīng)該做成不可擦寫的,但還是有合理的理由將它們做成可擦寫的,例如,如果某個電話被克隆,可以重新設(shè)置和。)由于網(wǎng)絡(luò)根本無從區(qū)分兩個蜂窩電話(克隆的與合法的),這種蜂窩欺騙可以一直進行下去,直到合法用戶收到帳單為止。 與模擬系統(tǒng)相比,現(xiàn)行的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)都不再采用這種透明傳送用戶識別信息的方法來認證移動用戶,通常都是采用提
12、問響應(yīng)認證協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)給移動用戶發(fā)送一個提問,并要求用戶作出相應(yīng)響應(yīng)。雖然任何人都可以輕而易舉地截收到網(wǎng)絡(luò)的提問,但計算相應(yīng)的響應(yīng)需要用到與特定用戶相關(guān)的秘密信息,并且該秘密信息只有合法用戶知道,因此,只有合法用戶知道正確地響應(yīng)。其中使用的認證算法可以采用密碼學(xué)雜湊函數(shù)設(shè)計成,即使網(wǎng)絡(luò)的提問與相應(yīng)的響應(yīng)都被截收,截收者也很難計算出與合法用戶相關(guān)的秘密信息。 隨著蜂窩電話計算能力的增強,以及包括公鑰加密算法在內(nèi)的密碼學(xué)理論的發(fā)展,已經(jīng)提出了不少更加復(fù)雜的用戶認證協(xié)議用于下一代的個人通信系統(tǒng)()。但是這些協(xié)議都必須經(jīng)過公眾的嚴格檢查以排除安全漏洞,在協(xié)議的安全性與復(fù)雜性之間也必須做出選擇。 三、用戶
13、位置保密 除了移動用戶的認證,無線通信中存在的另一個問題是用戶個人信息(尤其是用戶位置信息)的保密。與有線網(wǎng)絡(luò)中任一通信者的位置都是確定的這一點不同,移動用戶的精確位置有一定的不確定性。對某些用戶而言,這一位置信息可能與通信內(nèi)容一樣重要,因此同樣需要保密。但是,為了使交換設(shè)備能成功連接移動用戶,用戶位置信息又是必需的。確切地講,只要蜂窩電話打開,即使并沒有使用,也必須在位置更新過程中定期向網(wǎng)絡(luò)匯報自己的位置。這使得移動用戶的位置極易被跟蹤。 盡管這與無線通信技術(shù)關(guān)系不大,對移動用戶的位置信息提供完全的保護并沒有受到足夠的重視。在第一代模擬蜂窩系統(tǒng)中,用戶的識別信息都以明文形式在無線接口上傳輸,
14、跟蹤某個特定用戶也非常簡單。在中已經(jīng)有所改進。網(wǎng)絡(luò)給每個移動用戶分配了一個叫做臨時移動用戶識別號的本地號碼,并在無線接口上使用此來識別移動用戶,從而將用戶的真實身份國際移動用戶識別號保護起來。因為并不與某個移動用戶永久聯(lián)系,對移動用戶位置的跟蹤將不可能。但是,如果發(fā)生位置更新錯誤,或者移動臺沒有可用的,還是可以使用進行位置更新。由于技術(shù)固有的安全特性,現(xiàn)行的系統(tǒng)對移動用戶的位置信息沒有采取特別的保護措施。 移動用戶的身份信息除了在無線接口上可能被截收,另外,由于網(wǎng)絡(luò)端的數(shù)據(jù)庫中也存儲著所有移動用戶的位置信息,同樣有被截收的可能,因此也必須加以保護。數(shù)據(jù)庫的物理安全顯然已經(jīng)超出了本文的討論范圍,
15、但值得注意的是,許多運營商都在試圖利用這些位置信息來提供新的業(yè)務(wù),如車輛定位系統(tǒng)。有些業(yè)務(wù)要求系統(tǒng)收集移動用戶的大量數(shù)據(jù),從而可能引起對用戶隱私權(quán)的嚴重破壞。問題的關(guān)鍵是在設(shè)計這類系統(tǒng)或子系統(tǒng)時必須考慮用戶的隱私。 四、幾點考慮 密碼技術(shù)的使用 為了進一步加強系統(tǒng)抵御竊聽與蜂窩欺騙的能力,整個蜂窩電話業(yè)都開始重視密碼技術(shù)的應(yīng)用。但是,在真正這樣做之前,必須經(jīng)過審慎的考慮。尤其是有關(guān)的密碼學(xué)算法及協(xié)議都應(yīng)該經(jīng)過嚴格檢查,以保證它們沒有安全漏洞,并且確實能夠提供所希望的安全性能。畢竟,正如 所指出的,弱的密碼技術(shù)從表面上看來與強的密碼技術(shù)沒有什么區(qū)別。但從某種意義上講,弱的密碼技術(shù)甚至比根本就沒有
16、使用密碼技術(shù)更糟,因為這給人以安全的假象。密碼學(xué)者最近幾次對美國現(xiàn)行數(shù)字移動通信系統(tǒng)中采用的加密算法以及有關(guān)算法的成功攻擊再次表明,僅僅通過將算法保密起來的方法是無助于提高算法安全性的。 調(diào)整與行政管理措施 除了采取一定的技術(shù)手段,相應(yīng)的調(diào)整與行政管理措施也是必要的。例如,可以禁止非法使用掃描器,并在一旦發(fā)現(xiàn)后給予嚴厲懲罰。由于蜂窩用戶的移動性,無疑將會給有關(guān)法律的實施帶來格外的難度,因此,整個電信業(yè)必須加強合作,以共同抵御這一領(lǐng)域的犯罪活動。2 高效的雙頻網(wǎng)的組建方案 上海郵電設(shè)計院 楊海燕 和其他無線通信系統(tǒng)一樣,其容量主要受限于無線頻率,在許多地區(qū),特別是在經(jīng)濟發(fā)達的大城市和特大城市,頻
17、帶上的頻率資源已十分緊張,某種程度上已嚴重制約了移動通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,如何開發(fā)新的頻率資源、提高頻率利用率,以盡可能地提高網(wǎng)容量,已成為移動通信運營商亟待解決的問題。 規(guī)定,在上的頻帶包括個的子頻帶:(上行鏈路,移動臺到基站)和(下行鏈路,基站到移動臺),中國目前只有中國移動和中國聯(lián)通家運營商,中國移動已使用了約的頻段,中國聯(lián)通也使用了約的頻段,而這兩家運營公司目前均已面臨頻率資源不足的問題,隨著中國在的復(fù)關(guān)在即,今后我國還可能引進其他的運營商,由于每個運營商仍只能分到上述頻帶中的一部分,頻率資源的緊張程度可見一斑。 由于頻帶與頻帶的無線傳播特征基本相似,年在英國的要求下,包括個子頻帶的頻帶也被
18、規(guī)范采用,即(移動臺發(fā)、基站收)和(基站發(fā)、移動臺收)。相應(yīng)地,中國國家無線電管理委員會分配給的頻帶為(其余頻帶預(yù)留給),即(移動臺發(fā)、基站收)和基站發(fā)、移動臺收)。由于在和上的頻率復(fù)用技術(shù)基本一致,因此無論是還是國家無委的規(guī)定,上的頻率資源均比上的頻率資源富裕得多。利用頻段比較寬松的資源,采用雙頻段操作,將會極大地緩解目前的容量壓力,同時,由于和在系統(tǒng)組網(wǎng)、工程實施、網(wǎng)絡(luò)維護及支持的業(yè)務(wù)等方面比較一致,而且也不用考慮和之間的頻率干擾,因此可以非??焖?、有效地組建雙頻網(wǎng)。 當(dāng)然雙頻網(wǎng)的有效運作必須基于雙頻手機的普及使用,只有擁有一定數(shù)量的雙頻手機用戶群后,才能通過組建雙頻網(wǎng)使從不堪負荷的網(wǎng)中吸
19、收一定的話務(wù)量,以達到分流負荷的目的。 雙頻網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 和雙頻組網(wǎng)目前主要有獨立組網(wǎng)和共用、共用、共用等幾種方式,在具體組網(wǎng)時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的情況靈活掌握。下面將從技術(shù)、工程、投資等方面就上述幾種方式分別進行比較。 、獨立組網(wǎng) 與系統(tǒng)從交換網(wǎng)到無線網(wǎng)均互相獨立,自成系統(tǒng)。這種方式較適用于中、大規(guī)模的城市,而且話務(wù)熱點地區(qū)大范圍連續(xù)覆蓋的情況。 該方案的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對獨立,不用對現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)備做任何的軟、硬件的修改,對現(xiàn)網(wǎng)改動少,保證了原來系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和服務(wù)質(zhì)量;同時,將來和可以分別進行擴容和調(diào)整,避免相互之間產(chǎn)生影響。 缺點是同一個覆蓋區(qū)域內(nèi)的小區(qū) 和小區(qū)分別屬于不同的位置區(qū)(),凡雙頻切
20、換均會引起位置更新,導(dǎo)致交換機的處理開銷大大增加,并容易引起掉話率的升高,必須采取有效措施控制位置更新的流量。另外,獨立組網(wǎng)的初期投資也相對較大。 、共用,不共用 與系統(tǒng)共用、不共用,在無線網(wǎng)層次上仍互相獨立。這種方式較適合于話務(wù)熱點區(qū)域相對較大的地區(qū)。 該方案的優(yōu)點是同一覆蓋區(qū)內(nèi)的小區(qū)和小區(qū)屬于同一位置區(qū),雙頻切換主要發(fā)生在交換機內(nèi)部,對交換機的處理開銷影響較小,切換成功率較獨立組網(wǎng)方式高。另外,和的無線網(wǎng)絡(luò)相互獨立,可分別進行無線頻率規(guī)劃,且相鄰小區(qū)關(guān)系也相對簡單。 缺點是由于一般都先于建設(shè),已基本劃定相應(yīng)的位置區(qū),且各交換機的處理能力及接口也有限,引入后,現(xiàn)有的交換區(qū)劃分需重新調(diào)整,對現(xiàn)
21、網(wǎng)接口及數(shù)據(jù)等影響較大,而且部分由于系統(tǒng)的引入,需要進行相應(yīng)的擴容,對現(xiàn)網(wǎng)有一定的擴容割接工作量。 、共用 共用,與從交換網(wǎng)至無線網(wǎng)均為同一平臺,互相融合。這種方式較適合于話務(wù)熱點和高密度區(qū)呈零星分布的情況。 該方案的優(yōu)點是同一覆蓋區(qū)內(nèi)的和小區(qū)屬于同一位置區(qū),而且,同一服務(wù)區(qū)域內(nèi)的雙頻切換也僅占用的內(nèi)部鏈路,不占用接口上的信令鏈路,位置更新流量更小,雙頻切換速度更快。 缺點是必須采用大容量的,才能確保網(wǎng)絡(luò)的相對穩(wěn)定性,否則,由于的處理能力及端口數(shù)量的限制而引起的頻繁的接口和 接口調(diào)整,將很不利于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。而且,這種組網(wǎng)方式的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不如方式、清晰,每一個基站的調(diào)整都將同時影響和的局數(shù)據(jù)。
22、 、共用 這里所指的,并不是指邏輯上的,而是指物理上的機柜,即和的載頻共用一個機柜。 這種配置方式的優(yōu)點是非常靈活,對硬件的改動很小,對軟件的配置影響也很小,特別適用于某些局部區(qū)域出現(xiàn)話務(wù)過載(如體育館、展覽館、車站等附近),而頻率資源、機房等又已經(jīng)相當(dāng)緊張的場合。此時,為了迅速緩解話務(wù)緊張狀態(tài),可以在原機柜中混插載頻,用于吸收話務(wù)量。這種方式的局限是原有機柜必須支持和混插。 雙頻網(wǎng)的優(yōu)化 由于雙頻網(wǎng)工作在和兩個頻段上,其建設(shè)和運營均較單一頻率的網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜,為了使和良好配合,使其既滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求,又滿足容量的需求,不僅要在組建雙頻網(wǎng)時根據(jù)需求的具體情況選擇一種合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而且在網(wǎng)絡(luò)投
23、入運營后,仍需要根據(jù)實際運行情況,針對雙頻網(wǎng)的特點進行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整與優(yōu)化,以期最大地發(fā)揮雙頻網(wǎng)的效益。使雙頻手機盡量運行在上,以分流的話務(wù),是目前雙頻網(wǎng)優(yōu)化的基本原則。 根據(jù)規(guī)范,手機有兩種狀態(tài),即空閑()模式和專用()模式。相應(yīng)地,雙頻網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化就是在空閑模式下,使手機能駐留在小區(qū),在專用模式下,在保證通話質(zhì)量的前提下使手機能保持在小區(qū)。下面主要從小區(qū)選擇、小區(qū)重選及雙頻切換三個方面來討論。 、小區(qū)選擇 小區(qū)選擇是雙頻網(wǎng)優(yōu)化的第一步,小區(qū)選擇的方案是讓雙頻手機盡量優(yōu)先選擇,這樣可以更合理地分配有限的頻率資源,避免雙頻手機和單頻手機在小區(qū)選擇上都爭奪的頻率資源,造成在小區(qū)的擁塞,而在小區(qū)上的頻率
24、閑置。 小區(qū)選擇的具體實現(xiàn)如下:手機開機后會與歸屬的網(wǎng)進行聯(lián)系,選擇一個合適的小區(qū),從中提取控制信道的參數(shù)和其它系統(tǒng)消息,完成小區(qū)選擇過程。在規(guī)范中,規(guī)定了小區(qū)選擇的依據(jù)參數(shù)是路徑損耗準則,與允許的最低接入電平有關(guān)。手機所選擇的小區(qū)的值必須大于,同時還要判斷小區(qū)是否被禁止接入、小區(qū)的優(yōu)先級等因素,在滿足標(biāo)準的前提下,手機將選擇優(yōu)先級高的小區(qū)。 雙頻網(wǎng)優(yōu)化中的小區(qū)選擇就是通過將的小區(qū)和的小區(qū)分別設(shè)定不同的優(yōu)先級,來使雙頻手機在小區(qū)選擇時優(yōu)先選擇的。由于頻段的信號衰耗較大,在和共存的情況下,小區(qū)的信號強度通常低于,因此在設(shè)置小區(qū)優(yōu)先級時就應(yīng)該將小區(qū)的優(yōu)先級設(shè)為“正?!?,將小區(qū)的優(yōu)先級設(shè)為“低”,具
25、體實現(xiàn)是:在小區(qū)信號滿足準則的前提下,設(shè)置小區(qū)的()和值,如將的小區(qū)的設(shè)為(高),的小區(qū)的設(shè)為(低)。 、小區(qū)重選 上面描述了手機開機時的小區(qū)選擇過程,當(dāng)雙頻手機已經(jīng)占上了以后,如何讓其繼續(xù)保持在上,也是非常重要的,因為如果手機通過小區(qū)重選又回到上,就失去了組建雙頻網(wǎng)以分流負荷的目的,而且也增加了雙頻切換對網(wǎng)絡(luò)的壓力。下面就來分析一下當(dāng)手機處于空閑模式下的小區(qū)重選過程。 在空閑模式下,手機停留在所選的小區(qū)中,通過接收該小區(qū)的系統(tǒng)消息,檢測列表,測量該列表中相鄰小區(qū)的載頻的信號電平,記錄其中信號電平最大的個相鄰小區(qū),并從中提取出每個相鄰小區(qū)的各類系統(tǒng)消息和控制消息,在滿足一定的條件(主要是無線信
26、道質(zhì)量等)時,手機將從當(dāng)前小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)。由于無線電波傳輸?shù)亩鄰叫?yīng)等影響,即使手機位于原地不動,其接收電平的相對情況也會不斷發(fā)生變化,因此也會導(dǎo)致小區(qū)重選,并有可能進一步導(dǎo)致雙頻切換,加大對網(wǎng)絡(luò)的壓力。 為了避免在同一覆蓋區(qū)中僅僅由于和的信號電平的細微區(qū)別而引起的不必要的雙頻切換,必須對小區(qū)重選采取一定的控制措施,雙頻網(wǎng)絡(luò)中對小區(qū)重選的控制主要是通過優(yōu)化小區(qū)重選偏移量()這個參數(shù)來實現(xiàn)的。 小區(qū)重選偏移量是一個可以對雙頻網(wǎng)絡(luò)人為定義優(yōu)先級的關(guān)鍵性參數(shù),在雙頻網(wǎng)絡(luò)中,可以采用不同的小區(qū)重選偏移量來人為影響小區(qū)重選的排序。具體設(shè)置小區(qū)重選偏移量時,一般可以使在小區(qū)的小區(qū)偏移量比小區(qū)的數(shù)值高
27、約,也就是說只要小區(qū)的接受電平不低于小區(qū)的接收電平,移動臺就會選擇小區(qū)。由于接收電平的范圍從跨度僅在左右,因此的偏移值使得雙頻手機在雙頻重疊覆蓋區(qū)域移動時,幾乎不轉(zhuǎn)移到小區(qū),從而達到降低位置更新壓力的目的。 但在調(diào)整小區(qū)重選偏移量這個參數(shù)時必須注意兩點:首先是如果 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋不理想而這個偏移量又設(shè)得較大的話,將會導(dǎo)致移動臺即使在小區(qū)的接收電平比較低的情況下,依然選擇小區(qū),導(dǎo)致通話質(zhì)量下降;其次是當(dāng)雙頻手機普及率不斷增大的情況下,該值需要適當(dāng)?shù)鼗芈?,以均衡在上的手機容量。 總之,正確運用調(diào)整小區(qū)重選偏移量的方法可以確保一定數(shù)量的雙頻手機在小區(qū)重選后仍位于網(wǎng)內(nèi),對于整個網(wǎng)絡(luò)的容量分流起著至關(guān)重要的
28、作用。 、小區(qū)切換 手機在通話過程中,當(dāng)有更合適的小區(qū)出現(xiàn)時,手機會切換到該小區(qū),以保持良好的通話質(zhì)量,這就是小區(qū)切換。 目前,雙頻組網(wǎng)最常見的方式是在原有的覆蓋上再疊加的覆蓋,通過來吸收的負荷。在當(dāng)前雙頻手機還不是很多的情況下,雙頻網(wǎng)中小區(qū)切換的優(yōu)化就是讓系統(tǒng)具有比系統(tǒng)更高的優(yōu)先級,使手機在保證通話質(zhì)量的條件下更容易切換到系統(tǒng)并在通話過程中盡可能保持在小區(qū),以達到分擔(dān)負荷的目的。其具體實現(xiàn)方案因各設(shè)備廠家的不同而不同,主要有以下幾種: ()設(shè)置雙頻負荷門限值 雙頻負荷門限值可決定和的層間切換,其含義是:當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)信道占用率達到或超過雙頻負荷門限值時,雙頻手機在測量到相鄰小區(qū)的接收電平達到門限值
29、時,將切換到小區(qū)。一般雙頻負荷門限值取,即以現(xiàn)行網(wǎng)業(yè)務(wù)信道占用率為門限值。 但當(dāng)手機切換到相鄰的小區(qū)后,因接收電平低的原因,有可能又會切換回小區(qū),并由此發(fā)生乒乓切換,因此有必要采取某種保護措施進行有效控制,防止這種乒乓切換的發(fā)生。具體實現(xiàn)方式是屏蔽雙頻之間的功率預(yù)算切換,使得因更好小區(qū)而引發(fā)的切換盡可能發(fā)生在同頻(同層)之間,而避免雙頻之間的緊急切換。 ()采用分層分級的切換算法 分層分級切換算法不僅將和分為不同的層,而且在同一層中也根據(jù)實際話務(wù)的分布,將每個小區(qū)設(shè)定為不同的級,具體作法是:將設(shè)為第一層,具有高的優(yōu)先級,將設(shè)為第二層,具有較低的優(yōu)先級,層內(nèi)的小區(qū)再可分為不同的優(yōu)先級,小區(qū)切換將主要根據(jù)優(yōu)先級來實現(xiàn),通過這種對小區(qū)的分層分級來實現(xiàn)對每個小區(qū)更完善的話務(wù)負荷分布。 另外,還可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際運行情況,通過調(diào)整層間切換遲滯等參數(shù)達到預(yù)防層間乒乓切換的目的。 () 是一種先進的雙頻話務(wù)管理和切換算法,已廣泛應(yīng)用在世界各地的微蜂窩層以及雙頻網(wǎng)。同其它雙頻話務(wù)管理方法一樣,的出發(fā)點也是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋時,盡量使話務(wù)保持在層并且避免切換到層。但其它許多雙頻話務(wù)管理方法主要是把小區(qū)固定劃分為不同的層,在分配及切換時按照層數(shù)分出優(yōu)先順序。而則沒有固定的層的概念,而是在分配及切換時使用不同的切換算法,某小區(qū)對一個鄰近小區(qū)的優(yōu)先級跟另
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