第5章蜂窩組網(wǎng)技術ppt課件

1、移動通信原理與系統(tǒng)第第5 5章章 蜂窩組網(wǎng)技術蜂窩組網(wǎng)技術第5章 蜂窩組網(wǎng)技術第第2章作業(yè)評講：章作業(yè)評講：2.1 多徑衰落對數(shù)字移動通信系統(tǒng)的影響： 1、信息幅度衰減 2、時延擴展2.2 計算題，得到結果是負的，闡明：損耗后，信息的功率距離遠的移動臺 小小區(qū)邊緣的移動臺基站發(fā)射信號的干擾TDMAFDMA第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5 蜂窩移動通信的交換技術蜂窩移動通信的交換技術 5.5.1 蜂窩移動通信的交換技術與公共電蜂窩移動通信的交換技術與公共電話交換技術的差別話交換技術的差別5.5.2 蜂窩移動通信呼叫建立過程蜂窩移動通信呼叫建立過程5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.

2、1 蜂窩移動通信的交換技術與公蜂窩移動通信的交換技術與公共電話交換技術的差別共電話交換技術的差別 蜂窩移動通信網(wǎng)也是一種交換式通信網(wǎng)。蜂窩移動通信網(wǎng)也是一種交換式通信網(wǎng)。蜂窩移動通信的交換技術要比公用電話系蜂窩移動通信的交換技術要比公用電話系統(tǒng)交換技術復雜。統(tǒng)交換技術復雜。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.1 蜂窩移動通信的交換技術與公共電蜂窩移動通信的交換技術與公共電話交換技術的差別話交換技術的差別移動通信的移動通信的MSC除具備公網(wǎng)交換設備外還除具備公網(wǎng)交換設備外還要增加用戶移動性管理設備，如用戶位置要增加用戶移動性管理設備，如用戶位置登記不是一次性位置登記，而是每次開登記不是一次性位置登記，而

3、是每次開機后根據(jù)網(wǎng)絡管理的要求進行許多次登機后根據(jù)網(wǎng)絡管理的要求進行許多次登記），越區(qū)切換和網(wǎng)絡移動性管理，如網(wǎng)記），越區(qū)切換和網(wǎng)絡移動性管理，如網(wǎng)內(nèi)位置區(qū)劃分、用戶位置更新、用戶定位、內(nèi)位置區(qū)劃分、用戶位置更新、用戶定位、越區(qū)切換和漫游切換等。越區(qū)切換和漫游切換等。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.2 蜂窩移動通信呼叫建立過程蜂窩移動通信呼叫建立過程 移動臺主呼移動臺主呼 移動臺被呼移動臺被呼 位置登記位置登記 通話過程中的越區(qū)信道切換通話過程中的越區(qū)信道切換第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換 越區(qū)切換也稱過區(qū)切換，越區(qū)切換也稱過區(qū)切換，Hand-over或或Hand-off是指將當

4、前正在進行的移動臺是指將當前正在進行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當前基站轉(zhuǎn)移到與基站之間的通信鏈路從當前基站轉(zhuǎn)移到另一個基站的過程。另一個基站的過程。該過程也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移該過程也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移Auto- matic Link Transfer，ALT）。）。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換 越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個基站覆越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個基站覆蓋的小區(qū)進入到另一個基站覆蓋的小區(qū)的蓋的小區(qū)進入到另一個基站覆蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與臺與當前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動

5、臺與新基站之間的鏈路。新基站之間的鏈路。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換 越區(qū)切換包括以下幾個方面的問題：越區(qū)切換包括以下幾個方面的問題：越區(qū)切換的原因；越區(qū)切換的原因；越區(qū)切換的準則，也就是何時需要進行越越區(qū)切換的準則，也就是何時需要進行越區(qū)切換；區(qū)切換；越區(qū)切換由誰來控制；越區(qū)切換由誰來控制；越區(qū)切換時信道如何分配。越區(qū)切換時信道如何分配。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術越區(qū)切換的原因越區(qū)切換的原因l信號的強度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定信號的強度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強度較參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)。由移動臺發(fā)起。強的相鄰

6、小區(qū)。由移動臺發(fā)起。l由于某小區(qū)業(yè)務信道容量全被占用或幾乎全由于某小區(qū)業(yè)務信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務信道容量被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。由上級實體發(fā)起。較空閑的相鄰小區(qū)。由上級實體發(fā)起。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術何時需要進行越區(qū)切換；何時需要進行越區(qū)切換；l切換必須順利完成，并且盡可能少地出現(xiàn)，同時要使用戶覺察不到l切換門限要恰當lPr切換Pr最小可用lPr切換代表啟動切換的門限， Pr最小可用代表基站規(guī)定的特定的信號強度為最小可用的信號l不能太小也不能太大。l太大，會有不需要切換來增加系統(tǒng)負擔l太小，會因為信號太弱而產(chǎn)生掉話，無足夠時間切換第

7、5章 蜂窩組網(wǎng)技術l切換前對信號的監(jiān)視：l保證所檢測到的電平不是由于信道產(chǎn)生瞬間的衰落引起的l保證信號電平的下降確實由于移動臺正離開當前基站何時需要進行越區(qū)切換；何時需要進行越區(qū)切換；第5章 蜂窩組網(wǎng)技術越區(qū)切換由誰來控制越區(qū)切換由誰來控制第一代模擬蜂窩系統(tǒng)由基站完成，由MSC管理數(shù)字TDMA第二代系統(tǒng)移動臺輔助切換(MAHO)接收周圍基站的能量送給當前為它服務的基站切換速度更快第5章 蜂窩組網(wǎng)技術越區(qū)切換時信道如何分配越區(qū)切換時信道如何分配信道監(jiān)視方法目的：使切換請求優(yōu)先于初始呼叫請求原理：保留小區(qū)中所有可用信道的一小部分，專門為那些可能要切換到該小區(qū)的通話所發(fā)出的切換請求服務對切換請求進行

8、排隊目的：減小中斷的發(fā)生概率原理：信號強度下降到切換門限以下和因信號太弱而通話中斷之間的時間間隔是有限的增加了呼損率增加了呼損率第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換 研究越區(qū)切換算法所關心的主要性能指標研究越區(qū)切換算法所關心的主要性能指標包括：越區(qū)切換的失敗概率、因越區(qū)失敗包括：越區(qū)切換的失敗概率、因越區(qū)失敗而使通信中斷的概率、越區(qū)切換的速率、而使通信中斷的概率、越區(qū)切換的速率、越區(qū)切換引起的通信中斷的時間間隔以及越區(qū)切換引起的通信中斷的時間間隔以及越區(qū)切換發(fā)生的時延等。越區(qū)切換發(fā)生的時延等。越區(qū)切換分為兩大類：一類是硬切換，另越區(qū)切換分為兩大類：一類是硬切換，另一類是軟切換。一類

9、是軟切換。增加了呼損率增加了呼損率第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.3.3 特點先斷后通：在新鏈路建立前，先中斷舊鏈路。在整個切換過程中移動臺只能使用一個無線信道。存在短期通話中斷。有掉話的可能。系統(tǒng)模擬系統(tǒng)和TDMA系統(tǒng)如GSM系統(tǒng)）緣由：采用不同頻率的小區(qū)之間只能采用硬切換缺陷失敗率較高“乒乓效應”統(tǒng)計結果 無線信道上90%的掉話是在切換過程中發(fā)生的。 第5章 蜂窩組網(wǎng)技術優(yōu)點優(yōu)點優(yōu)缺點優(yōu)缺點系統(tǒng)系統(tǒng)位置位置軟切換是指需要切換時，移動臺先與目標軟切換是指需要切換時，移動臺先與目標基站建立通信鏈路，再切斷與原基站之間基站建立通信鏈路，再切斷與原基站之間的通信鏈路的切換方式，即先通后斷的通信鏈路的切換方

10、式，即先通后斷CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)所獨有提高切換成功率提高切換成功率增加系統(tǒng)容量增加系統(tǒng)容量提高通信質(zhì)量提高通信質(zhì)量硬件設備的增加硬件設備的增加占用更多的資源占用更多的資源CDMA系統(tǒng)特有的關鍵技術之一系統(tǒng)特有的關鍵技術之一第5章 蜂窩組網(wǎng)技術1 1、移動臺與原小區(qū)基站臺、移動臺與原小區(qū)基站臺保持通信鏈路；保持通信鏈路；2 2、移動臺與原小區(qū)基站臺、移動臺與原小區(qū)基站臺保持通信鏈路的同時，保持通信鏈路的同時，與新的目標小區(qū)一個與新的目標小區(qū)一個或多個小區(qū)的基站臺或多個小區(qū)的基站臺建立通信鏈路；建立通信鏈路；5.3.3 移動臺只與其中的一個新小區(qū)基站臺保持通信鏈路。移動臺只與其中的一個新小區(qū)

11、基站臺保持通信鏈路。 第5章 蜂窩組網(wǎng)技術軟切換中還包括更軟切換。軟切換中還包括更軟切換。與軟切換的區(qū)別：與軟切換的區(qū)別：軟切換通常指不同小區(qū)之間進行的軟切換。軟切換通常指不同小區(qū)之間進行的軟切換。更軟切換是指在同一個小區(qū)的不同扇區(qū)之間進行更軟切換是指在同一個小區(qū)的不同扇區(qū)之間進行的軟切換。的軟切換。在軟切換過程中，會同時占用兩個基站的信道單在軟切換過程中，會同時占用兩個基站的信道單元和元和WALSHWALSH碼資源，通常在基站控制器碼資源，通常在基站控制器BSCBSC完成前向鏈路幀的復制和反向鏈路幀的選擇。完成前向鏈路幀的復制和反向鏈路幀的選擇。更軟切換則不用占用新的信道單元，只需要在新更軟

12、切換則不用占用新的信道單元，只需要在新扇區(qū)分配扇區(qū)分配WALSHWALSH碼，從基站送到碼，從基站送到BSCBSC的只是一路的只是一路話音信號。話音信號。 第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.5.3 越區(qū)切換越區(qū)切換 圖圖5-17 越區(qū)切換示意圖越區(qū)切換示意圖第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.6 蜂窩移動通信網(wǎng)綜述蜂窩移動通信網(wǎng)綜述 5.6.1 概述概述*5.6.2 移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)*5.6.3 移動通信網(wǎng)的發(fā)展移動通信網(wǎng)的發(fā)展第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.7.1 概述概述 1移動通信網(wǎng)的概念移動通信網(wǎng)的概念移動通信網(wǎng)的基本結構包括：移動臺移動通信網(wǎng)的基本結構包括：移動臺Mobile Stat

13、ion，MS）、基站系統(tǒng)）、基站系統(tǒng)Base Station Subsystem，BSS和和構成網(wǎng)絡節(jié)點的移動交換中心構成網(wǎng)絡節(jié)點的移動交換中心Mobile Service Switching Center，MSC等。等。 第5章 蜂窩組網(wǎng)技術2移動通信網(wǎng)的組成移動通信網(wǎng)的組成 圖圖5-23 移動通信網(wǎng)的組成示意圖移動通信網(wǎng)的組成示意圖移動網(wǎng)移動網(wǎng)固定網(wǎng)固定網(wǎng)第5章 蜂窩組網(wǎng)技術5.7.2 移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 移動通信網(wǎng)與固定通信網(wǎng)的不同在于無線移動通信網(wǎng)與固定通信網(wǎng)的不同在于無線用戶的移動性和固定用戶的固定性。用戶的移動性和固定用戶的固定性。1公用交換電話網(wǎng)公用交換

14、電話網(wǎng)公用交換電話網(wǎng)是高度集成的、擁有用戶最公用交換電話網(wǎng)是高度集成的、擁有用戶最多的公共電話網(wǎng)，是世界上最大的電話網(wǎng)。多的公共電話網(wǎng)，是世界上最大的電話網(wǎng)。一般來說，電話網(wǎng)分為長途電話網(wǎng)和本地電一般來說，電話網(wǎng)分為長途電話網(wǎng)和本地電話網(wǎng)兩大部分。話網(wǎng)兩大部分。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術1公用交換電話網(wǎng)公用交換電話網(wǎng)圖圖5-24 我國電話網(wǎng)結構我國電話網(wǎng)結構第5章 蜂窩組網(wǎng)技術2公共數(shù)據(jù)網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN分為兩種：一種是分分為兩種：一種是分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN）；另一種）；另一種是電路交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)是電路交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPDN）。一）。一般來說，般來說，P

15、DN主要用來傳送計算機數(shù)據(jù)。主要用來傳送計算機數(shù)據(jù)。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術3綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN是這樣一種網(wǎng)絡，它由電話綜合網(wǎng)是這樣一種網(wǎng)絡，它由電話綜合網(wǎng)IDN演變而成，提供端到端的數(shù)字連演變而成，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務包括語音接，以支持一系列廣泛的業(yè)務包括語音和非語音業(yè)務），它為用戶提供一組有限和非語音業(yè)務），它為用戶提供一組有限的標準多用途用戶的標準多用途用戶網(wǎng)絡接口。網(wǎng)絡接口。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術3綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN所提供的業(yè)務除了語音業(yè)務外，所所提供的業(yè)務除了語音業(yè)務外，所包括的非話業(yè)務有數(shù)字、文字和圖像，即包括的非話業(yè)務有數(shù)字、

16、文字和圖像，即分組交換數(shù)據(jù)、電路交換數(shù)據(jù)、電子郵件分組交換數(shù)據(jù)、電路交換數(shù)據(jù)、電子郵件）、電子信箱）、電子信箱Mailbox）、智能用戶）、智能用戶電報電報Teletex）、可視圖文）、可視圖文Videotex）、）、Facsimile）、可視電）、可視電話話Videophone）、電話會議）、電話會議Video Conference等。等。ISDN的信令方式采用的信令方式采用公共信令方式。公共信令方式。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術*5.7.3 移動通信網(wǎng)的發(fā)展移動通信網(wǎng)的發(fā)展 1第一代移動通信網(wǎng)第一代移動通信網(wǎng)通常所說的第一代移動通信系統(tǒng)是指模擬蜂通常所說的第一代移動通信系統(tǒng)是指模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)

17、。窩移動通信系統(tǒng)。它是頻分多址接入它是頻分多址接入FDMA的移動通信系的移動通信系統(tǒng)。統(tǒng)。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術1第一代移動通信網(wǎng)第一代移動通信網(wǎng)第一代蜂窩移動通信網(wǎng)有以下缺點：第一代蜂窩移動通信網(wǎng)有以下缺點： 頻譜利用率低，容量有限；頻譜利用率低，容量有限； 制式太多，互不兼容，妨礙漫游，限制了制式太多，互不兼容，妨礙漫游，限制了用戶覆蓋面；用戶覆蓋面； 提供業(yè)務的種類受限制，不能傳送數(shù)據(jù)信提供業(yè)務的種類受限制，不能傳送數(shù)據(jù)信息；息； 容易被竊聽；容易被竊聽； 不能與不能與ISDN兼容。兼容。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術2第二代移動通信網(wǎng)第二代移動通信網(wǎng)第二代移動通信第二代移動通信2G系統(tǒng)為數(shù)字蜂窩系

18、統(tǒng)為數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)最有代表性的是第二代移動通信系統(tǒng)最有代表性的是GSMGlobal System for Mobile和和CDMA系統(tǒng)。系統(tǒng)。數(shù)字移動通信系統(tǒng)采用了兩種無線接入方數(shù)字移動通信系統(tǒng)采用了兩種無線接入方式：式：GSM采用的是采用的是TDMA，即時分多址的，即時分多址的接入方式；接入方式；CDMA采用的是碼分多址的接采用的是碼分多址的接入方式。入方式。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術3第三代移動通信網(wǎng)第三代移動通信網(wǎng)（1第三代移動通信網(wǎng)的基本概念第三代移動通信網(wǎng)的基本概念第三代移動通信第三代移動通信3G系統(tǒng)，是指能支持語音數(shù)系統(tǒng)，是指能支持語音數(shù)據(jù)綜合和移動多媒體的寬帶數(shù)字移動網(wǎng)絡。據(jù)綜合和移動多媒體的寬帶數(shù)字移動網(wǎng)絡。第5章 蜂窩組網(wǎng)技術3第三代移動通信網(wǎng)第三代移動通信網(wǎng)（2第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)向第三代移動第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)的演進通信系統(tǒng)的演進為了使現(xiàn)有的龐大的第二代數(shù)字移動通信網(wǎng)為了使現(xiàn)有的龐大的第二代數(shù)字移動通信網(wǎng)絡能平滑地過渡到第三代移動通信網(wǎng)絡，絡能平滑地過渡到第三代移動通信網(wǎng)絡，美國的美國的IS-95和