移動通信原理第14次課-第15章移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與組成

1、第第1515章移動通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與組成章移動通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與組成 15.1 15.1 移動網(wǎng)絡(luò)的概念與特點移動網(wǎng)絡(luò)的概念與特點 15.1.115.1.1引言引言 移動通信網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)中的一個重要組成部分。移動通信網(wǎng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)中的一個重要組成部分?，F(xiàn)代通信網(wǎng)主要由下列四個主要部分組成：現(xiàn)代通信網(wǎng)主要由下列四個主要部分組成： 終端：凡是與網(wǎng)絡(luò)接口收終端：凡是與網(wǎng)絡(luò)接口收/ /發(fā)電信號的設(shè)備。比如，發(fā)電信號的設(shè)備。比如，電話機、手機、傳真機、計算機、平板電腦、視電話機、手機、傳真機、計算機、平板電腦、視頻終端、電子眼等。頻終端、電子眼等。 信道：它是傳輸信號的通道。包含有線傳輸信道，信道：它是傳

2、輸信號的通道。包含有線傳輸信道，如平行線、同軸電纜、光纜；以及無線傳輸信道。如平行線、同軸電纜、光纜；以及無線傳輸信道。從特性上可以分為恒參量非時變信道與變參量的從特性上可以分為恒參量非時變信道與變參量的時變信道，移動信道屬于后者。時變信道，移動信道屬于后者。 交換設(shè)備：實現(xiàn)信號傳輸路由的選擇和轉(zhuǎn)接。交換設(shè)備：實現(xiàn)信號傳輸路由的選擇和轉(zhuǎn)接。信令與協(xié)議：僅有硬件設(shè)備還不能在通信網(wǎng)信令與協(xié)議：僅有硬件設(shè)備還不能在通信網(wǎng)內(nèi)高效的互相交換信息，尤其是對自動化程內(nèi)高效的互相交換信息，尤其是對自動化程度高，使用的環(huán)境條件度高，使用的環(huán)境條件( (信源、業(yè)務(wù)、信道、信源、業(yè)務(wù)、信道、用戶等用戶等) )復(fù)雜時

3、，必需要有一些規(guī)范性的約定。復(fù)雜時，必需要有一些規(guī)范性的約定。這些約定在電話網(wǎng)中稱為信令，而在計算機這些約定在電話網(wǎng)中稱為信令，而在計算機控制的通信網(wǎng)中則被稱為協(xié)議。共同遵守的控制的通信網(wǎng)中則被稱為協(xié)議。共同遵守的協(xié)議將協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)外的終端、傳輸設(shè)備和交換協(xié)議將協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)外的終端、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備的運行，達(dá)到高效、可靠和安全傳輸信設(shè)備的運行，達(dá)到高效、可靠和安全傳輸信號的目的。號的目的。l 移動通信網(wǎng)，相對于移動通信網(wǎng)，相對于PSTN網(wǎng)，它是接入網(wǎng)，網(wǎng)，它是接入網(wǎng)，即是核心網(wǎng)外圍面向移動用戶的接入網(wǎng)絡(luò)。即是核心網(wǎng)外圍面向移動用戶的接入網(wǎng)絡(luò)。15.1.2 信令與協(xié)議信令與協(xié)議 1.1.信令信令 話音

4、通信中為執(zhí)行通信規(guī)程使用的專用信號叫做信令。話音通信中為執(zhí)行通信規(guī)程使用的專用信號叫做信令。移動通信的話音通信也與固網(wǎng)中一樣使用這些信令。移動通信的話音通信也與固網(wǎng)中一樣使用這些信令。 電話信令包括用戶線信令和中繼線信令兩大類型：電話信令包括用戶線信令和中繼線信令兩大類型： 用戶線信令包括主叫端到交換局和交換局到被叫端的用戶線信令包括主叫端到交換局和交換局到被叫端的信號規(guī)范。最常用的有摘機、撥號音、忙音、撥號、信號規(guī)范。最常用的有摘機、撥號音、忙音、撥號、振鈴、掛機等。振鈴、掛機等。 中繼線信令是交換局之間的聯(lián)絡(luò)信號，也稱為局間信中繼線信令是交換局之間的聯(lián)絡(luò)信號，也稱為局間信令，其信號形式隨中

5、繼線類型而異。最常用的有起動、令，其信號形式隨中繼線類型而異。最常用的有起動、準(zhǔn)備好、地址、應(yīng)答、通話、話終止、拆線、復(fù)原等。準(zhǔn)備好、地址、應(yīng)答、通話、話終止、拆線、復(fù)原等。 1)1)第一代模擬移動通信的信令與話音共用一個信道，稱第一代模擬移動通信的信令與話音共用一個信道，稱之為隨路信令，帶內(nèi)傳輸。由于速率遠(yuǎn)低于話音的信之為隨路信令，帶內(nèi)傳輸。由于速率遠(yuǎn)低于話音的信令需要占用一部分信道頻帶，在通話的過程中還必須令需要占用一部分信道頻帶，在通話的過程中還必須不斷檢測信令，大大降低了信道的利用率。不斷檢測信令，大大降低了信道的利用率。3 一個典型的隨路電話信令如下，它描述了電話信號從一個典型的隨路

6、電話信令如下，它描述了電話信號從呼叫開始和拆線為止的情況。呼叫開始和拆線為止的情況。 4振鈴(或忙音)交換機交換機被叫用戶主叫用戶摘機撥號音(或忙音)撥號起動準(zhǔn)備好地址應(yīng)答振鈴?fù)ㄔ捲捊K止摘機掛機掛機拆線復(fù)原、拆線中繼信令用戶信令用戶信令2.2.七號信令七號信令SS7SS7 上世紀(jì)八十年代，電信網(wǎng)上世紀(jì)八十年代，電信網(wǎng)PSTNPSTN和移動電話網(wǎng)開始和移動電話網(wǎng)開始使用公共信道信令使用公共信道信令CCSCCS系統(tǒng)。系統(tǒng)。CCSCCS是一種數(shù)字通信是一種數(shù)字通信技術(shù)，它將用戶數(shù)據(jù)技術(shù)，它將用戶數(shù)據(jù)( (含話音和數(shù)據(jù)含話音和數(shù)據(jù)) )與控制信令與控制信令分離開來，分離開來，CCSCCS占用一個專用的

7、信令信道。占用一個專用的信令信道。CCSCCS是是一種帶外信令，信令速率不再受到話音帶寬的限一種帶外信令，信令速率不再受到話音帶寬的限制，它將很多的低速信令集中起來傳輸，速率從制，它將很多的低速信令集中起來傳輸，速率從56Kbps56Kbps到每秒數(shù)兆比特。到每秒數(shù)兆比特。 SS7SS7是基于是基于CCITTCCITT的公共信道信令標(biāo)準(zhǔn)的公共信道信令標(biāo)準(zhǔn)CCS NO.6CCS NO.6開開發(fā)的帶外信令系統(tǒng)，后來又沿著發(fā)的帶外信令系統(tǒng)，后來又沿著ISO7ISO7層體系結(jié)構(gòu)層體系結(jié)構(gòu)思路發(fā)展。思路發(fā)展。SS7SS7是在網(wǎng)絡(luò)實體之間傳送的一組信令。是在網(wǎng)絡(luò)實體之間傳送的一組信令。 第二代移動通信系統(tǒng)

8、第二代移動通信系統(tǒng)GSMGSM和和IS-95IS-95的的IS-41IS-41均使用均使用SS7SS7信令。信令。 5 SS7協(xié)議結(jié)構(gòu)以及協(xié)議結(jié)構(gòu)以及OSI模型對照圖如下所示：模型對照圖如下所示： 6應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層第七層第六層第五層第四層第三層第二層第一層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層OSI模型OMAP事務(wù)能力應(yīng)用部分(TCAP)空信令連接控制部分(SCCP)ISDN用戶部分(ISUP)消息傳遞部分(MTP)2層消息傳遞部分(MTP)1層消息傳遞部分(MTP)3層SASESS7信令協(xié)議模型3. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 協(xié)議這個詞來源于計算機技術(shù)與數(shù)據(jù)通信，作用與話音通信協(xié)議這個詞來源于計算機技術(shù)與

9、數(shù)據(jù)通信，作用與話音通信中的信令相似。在現(xiàn)代通信中，傳送的是多媒體業(yè)務(wù)且網(wǎng)絡(luò)中的信令相似。在現(xiàn)代通信中，傳送的是多媒體業(yè)務(wù)且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既需要相對簡單的信令也需要復(fù)雜的協(xié)議。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既需要相對簡單的信令也需要復(fù)雜的協(xié)議。 計算機中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指計算機網(wǎng)絡(luò)中互相通信的對等實體計算機中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指計算機網(wǎng)絡(luò)中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規(guī)程。所謂對等實體是指計算機間交換信息時所必須遵守的規(guī)程。所謂對等實體是指計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中處于相同層次的通信進(jìn)程。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中處于相同層次的通信進(jìn)程。 OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出和定義的

10、計提出和定義的計算機和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)分層模型。算機和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)分層模型。 OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)共分為七個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)共分為七個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層，每層之間有相網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層，每層之間有相應(yīng)的協(xié)議。對通信網(wǎng)而言，主要是下三層即物理層、數(shù)據(jù)鏈應(yīng)的協(xié)議。對通信網(wǎng)而言，主要是下三層即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，而上面的四層可統(tǒng)一看作高層即網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高路層和網(wǎng)絡(luò)層，而上面的四層可統(tǒng)一看作高層即網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用高層。層。 4.TCP/IP4.TCP/IP協(xié)議協(xié)議 TCP/IPTCP/IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中提供可靠數(shù)據(jù)傳輸和無

11、連接數(shù)據(jù)服協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中提供可靠數(shù)據(jù)傳輸和無連接數(shù)據(jù)服務(wù)的一組協(xié)議。提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議稱為傳輸控制務(wù)的一組協(xié)議。提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議稱為傳輸控制協(xié)議協(xié)議TCPTCP，提供無連接數(shù)據(jù)報服務(wù)的協(xié)議稱為網(wǎng)際協(xié)議，提供無連接數(shù)據(jù)報服務(wù)的協(xié)議稱為網(wǎng)際協(xié)議IPIP。 TCP/IPTCP/IP協(xié)議分為四層：網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用協(xié)議分為四層：網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。層。5.5.移動應(yīng)用協(xié)議移動應(yīng)用協(xié)議 MAPMAP MAPMAP是專門用于移動通信網(wǎng)，如是專門用于移動通信網(wǎng)，如GSMGSM和和IS-95IS-95等的協(xié)議。等的協(xié)議。GSMGSM與與IS-95IS-95均定義了相應(yīng)的均定義了相

12、應(yīng)的MAPMAP協(xié)議，而協(xié)議，而MAPMAP又定義了交又定義了交換機換機MSCMSC與數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫HLRHLR、VLRVLR之間的應(yīng)用協(xié)議，以支持呼之間的應(yīng)用協(xié)議，以支持呼叫管理、短消息傳送、位置管理、安全管理、無線資源叫管理、短消息傳送、位置管理、安全管理、無線資源管理和移動設(shè)備管理等一系列的功能。管理和移動設(shè)備管理等一系列的功能。 從原理和功能上看，從原理和功能上看，GSMGSM與與IS-95IS-95各自定義的各自定義的MAPMAP是完全是完全類似的，然而在具體實現(xiàn)和協(xié)議方式上是有所不同和差類似的，然而在具體實現(xiàn)和協(xié)議方式上是有所不同和差異的。異的。 15.1.3 移動通信采用的移動通

13、信采用的交換技術(shù)交換技術(shù) 1.1.電路交換電路交換 電路交換就是把兩個用戶終端通過局站的交換電路交換就是把兩個用戶終端通過局站的交換機接通一條專用物理通道，使它們之間能相應(yīng)機接通一條專用物理通道，使它們之間能相應(yīng)通信直至通信結(jié)束，而且只有在通信結(jié)束后該通信直至通信結(jié)束，而且只有在通信結(jié)束后該信道才能供其它用戶終端使用。他提供的是面信道才能供其它用戶終端使用。他提供的是面向連接的業(yè)務(wù)。最典型的是電話業(yè)務(wù)。向連接的業(yè)務(wù)。最典型的是電話業(yè)務(wù)。 基站與基站與PSTNPSTN間的話音信道就是由移動交換中心間的話音信道就是由移動交換中心MSCMSC采用電路交換方式分配給特定的用戶，用采用電路交換方式分配給

14、特定的用戶，用戶獨占直至通信結(jié)束。戶獨占直至通信結(jié)束。 電路交換只適合于話音傳輸或者持續(xù)時間長的電路交換只適合于話音傳輸或者持續(xù)時間長的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而對于突發(fā)而暫短的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而對于突發(fā)而暫短的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)電路交換不適用，一是資源浪費，二是費用高。電路交換不適用，一是資源浪費，二是費用高。 92.2.分組交換分組交換 分組交換將一個報文分解為若干個分組分組交換將一個報文分解為若干個分組( (包包) )，每個分組每個分組( (包包) )有一個報頭，包括目的有一個報頭，包括目的( (宿宿) )地址、地址、序號和各種控制比特等。以便各個交換節(jié)點按序號和各種控制比特等。以便各個交換節(jié)點按地址

15、轉(zhuǎn)接。每份消息的各個分組地址轉(zhuǎn)接。每份消息的各個分組( (包包) )可以在同可以在同一路由上傳送，稱它為虛電路方式，也可以經(jīng)一路由上傳送，稱它為虛電路方式，也可以經(jīng)過不同路由傳送，稱它為虛連接或數(shù)據(jù)報，它過不同路由傳送，稱它為虛連接或數(shù)據(jù)報，它可以在接收端收到后按發(fā)送序號重新組成報文。可以在接收端收到后按發(fā)送序號重新組成報文。系統(tǒng)可對報文進(jìn)行差錯控制；收端根據(jù)數(shù)據(jù)分系統(tǒng)可對報文進(jìn)行差錯控制；收端根據(jù)數(shù)據(jù)分組組( (包包) )的序號檢測包是否丟失。的序號檢測包是否丟失。 采用分組交換的移動通信有蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)采用分組交換的移動通信有蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)CDPD、通用無線分組業(yè)務(wù)、通用無線分組業(yè)務(wù)G

16、PRS，CDMA2000 1x和和CDMA2000 1x EV-DO等。等。 10 一個典型的分組數(shù)據(jù)格式如下圖所示：一個典型的分組數(shù)據(jù)格式如下圖所示： 幀標(biāo)志是一個特殊的順序號，代表一幀的開始和結(jié)束；幀標(biāo)志是一個特殊的順序號，代表一幀的開始和結(jié)束； 地址段包含用于傳輸消息與接收應(yīng)答的信源和信宿地地址段包含用于傳輸消息與接收應(yīng)答的信源和信宿地址；控制段含有傳輸?shù)拇_認(rèn)信息、自動請求重發(fā)址；控制段含有傳輸?shù)拇_認(rèn)信息、自動請求重發(fā)ARQ以及分組排序的功能；以及分組排序的功能； 用戶信息段包含用戶信息且其長度是不確定的；用戶信息段包含用戶信息且其長度是不確定的； 幀序號段包含幀段校驗字段或幀序號段包含

17、幀段校驗字段或CRC(循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗)，用，用于校驗錯誤。于校驗錯誤。11信頭用戶數(shù)據(jù)信尾幀標(biāo)志控制段地址段用戶信息段幀序號分組交換是無連接分組交換是無連接(或虛連接或虛連接)業(yè)務(wù)中最常用的技業(yè)務(wù)中最常用的技術(shù)，它允許許多數(shù)據(jù)用戶與同一物理信道保護(hù)術(shù)，它允許許多數(shù)據(jù)用戶與同一物理信道保護(hù)虛電路連接，用戶可隨時接入網(wǎng)中無需通過呼虛電路連接，用戶可隨時接入網(wǎng)中無需通過呼叫建立專用的獨占線路。叫建立專用的獨占線路。 與電路交換相比較，分組交換只有在發(fā)送和接與電路交換相比較，分組交換只有在發(fā)送和接收信息包分組收信息包分組(包包)時信道才被占用，雖然每個分時信道才被占用，雖然每個分組組(包包)

18、要占用一定比例的信息頭，但是它對突發(fā)要占用一定比例的信息頭，但是它對突發(fā)性強的較短的數(shù)據(jù)信息的傳輸仍具有更高的信性強的較短的數(shù)據(jù)信息的傳輸仍具有更高的信道利用率。道利用率。 1215.1.4 蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 上世紀(jì)七十年代美國貝爾實驗室提出了蜂窩網(wǎng)上世紀(jì)七十年代美國貝爾實驗室提出了蜂窩網(wǎng)概念，使移動通信正式走向商用。概念，使移動通信正式走向商用。 移動通信網(wǎng)利用蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了頻率的空移動通信網(wǎng)利用蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了頻率的空間復(fù)用，大大提高了系統(tǒng)的容量，解決了公用間復(fù)用，大大提高了系統(tǒng)的容量，解決了公用移動通信系統(tǒng)容量需求大與有限的無線頻率資移動通信系統(tǒng)容量需求大與有限的無線頻率資

19、源之間的矛盾。源之間的矛盾。 蜂窩網(wǎng)成功用于第一代模擬移動通信系統(tǒng)，第蜂窩網(wǎng)成功用于第一代模擬移動通信系統(tǒng)，第二代、第三代也繼續(xù)延用了蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并在二代、第三代也繼續(xù)延用了蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并在原有基本蜂窩網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，比原有基本蜂窩網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，比如多層次的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)等等。如多層次的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)等等。 131、蜂窩狀小區(qū)、蜂窩狀小區(qū) 全向天線的覆蓋范圍在理想的地平面上是一個以輻射全向天線的覆蓋范圍在理想的地平面上是一個以輻射天線為中心的圓形。為了不留空隙地覆蓋整個服務(wù)區(qū)，天線為中心的圓形。為了不留空隙地覆蓋整個服務(wù)區(qū)，一個個圓形將會一個個圓形將會重疊。在通信中重疊區(qū)就是干擾

20、區(qū)。重疊。在通信中重疊區(qū)就是干擾區(qū)。將重疊區(qū)的將重疊區(qū)的公共弦連接起來就形成了一個個如圖所示公共弦連接起來就形成了一個個如圖所示的正三角形、正四邊形和正六邊形。的正三角形、正四邊形和正六邊形。 如下表所示，在園半徑相同的情況下，蜂窩狀如下表所示，在園半徑相同的情況下，蜂窩狀正六邊形的覆蓋面積最大、重疊面積最小、小正六邊形的覆蓋面積最大、重疊面積最小、小區(qū)之間的距離最大。即在服務(wù)區(qū)面積一定的情區(qū)之間的距離最大。即在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下，需要的正六邊形小區(qū)最少，需要建立的況下，需要的正六邊形小區(qū)最少，需要建立的基站數(shù)量和相應(yīng)的投資也將最少，相互干擾最基站數(shù)量和相應(yīng)的投資也將最少，相互干擾最小。因

21、此，正六邊形作為小區(qū)覆蓋形狀最理想，小。因此，正六邊形作為小區(qū)覆蓋形狀最理想，這就是蜂窩移動通信網(wǎng)名稱的由來。這就是蜂窩移動通信網(wǎng)名稱的由來。小區(qū)形狀 正三角形 正方形 正六邊形(蜂窩) 鄰區(qū)距離 r小區(qū)面積 1.3r22r22.6r2重疊區(qū)面積 1.2pr20.73pr20.35pr22r3r2、區(qū)群的組成及信道再用、區(qū)群的組成及信道再用 在蜂窩移動通信系統(tǒng)中為了避免干擾，相鄰小區(qū)不能在蜂窩移動通信系統(tǒng)中為了避免干擾，相鄰小區(qū)不能采用相同的信道。為實現(xiàn)同一信道在服務(wù)區(qū)內(nèi)重復(fù)使采用相同的信道。為實現(xiàn)同一信道在服務(wù)區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，同信道小區(qū)之間應(yīng)有足夠的空間隔離距離。如圖用，同信道小區(qū)之間應(yīng)有足夠

22、的空間隔離距離。如圖所示，采用不同信道的小區(qū)集合起來組成一個個蜂窩所示，采用不同信道的小區(qū)集合起來組成一個個蜂窩區(qū)群，相鄰區(qū)群里采用相同信道的小區(qū)保持相等的距區(qū)群，相鄰區(qū)群里采用相同信道的小區(qū)保持相等的距離，這樣就實現(xiàn)了信道再用。離，這樣就實現(xiàn)了信道再用。 經(jīng)證明，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)目應(yīng)滿足下列表達(dá)式經(jīng)證明，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)目應(yīng)滿足下列表達(dá)式：N=a2+ab+b2 其中，其中，a a 0 0，b b 0,0,均為整數(shù)。均為整數(shù)。 下面給出幾種簡單區(qū)群結(jié)構(gòu)的組成：下面給出幾種簡單區(qū)群結(jié)構(gòu)的組成： 17123abN024abN127abN039abN 在在FDMA系統(tǒng)中，相鄰區(qū)群中同頻小區(qū)之間同系統(tǒng)中，

23、相鄰區(qū)群中同頻小區(qū)之間同頻干擾的大小由同頻小區(qū)之間的頻干擾的大小由同頻小區(qū)之間的距離距離D與小區(qū)與小區(qū)外接圓半徑外接圓半徑r的比值的比值q決定決定, q =D/r=(3N)0.5 這里，這里，N是組成區(qū)群的小區(qū)數(shù)量。是組成區(qū)群的小區(qū)數(shù)量。 可以看出，可以看出，N越大，越大，q 就越大，相鄰區(qū)群中同就越大，相鄰區(qū)群中同頻小區(qū)之間的距離頻小區(qū)之間的距離D也越大，抗同頻干擾性能也越大，抗同頻干擾性能越好。例如：越好。例如： 當(dāng)當(dāng)N=4時，時，q =3.5； 當(dāng)當(dāng)N=7時，時，q =4.6； 當(dāng)當(dāng)N=19時，時，q =7.55，這種情況下的抗同頻干擾，這種情況下的抗同頻干擾性能最好。性能最好。3、中心

24、及頂點、中心及頂點激勵激勵 圖中圖中(a)和和(b)采采用中心激勵方用中心激勵方式，式，(c)、(d)、(e)和和(f)采用頂采用頂點激勵。點激勵。 (d)、(e)和和(f)的區(qū)群的區(qū)群分別由四個、分別由四個、三個和兩個小三個和兩個小區(qū)組成。每個區(qū)組成。每個小區(qū)又分成了小區(qū)又分成了幾個扇區(qū)。幾個扇區(qū)。 在第一代模擬移動通信網(wǎng)中經(jīng)常采用在第一代模擬移動通信網(wǎng)中經(jīng)常采用7/21（73）區(qū)群結(jié)構(gòu)，即每個區(qū)群包含區(qū)群結(jié)構(gòu)，即每個區(qū)群包含7個基站，每個基站個基站，每個基站分為分為3個扇區(qū)，每個頻率只用一次。在第二代數(shù)個扇區(qū)，每個頻率只用一次。在第二代數(shù)字式字式GSM系統(tǒng)中，經(jīng)常采用系統(tǒng)中，經(jīng)常采用4/1

25、2（43）模式。模式。 蜂窩網(wǎng)的概念實質(zhì)上是一種系統(tǒng)級的概念，它蜂窩網(wǎng)的概念實質(zhì)上是一種系統(tǒng)級的概念，它采用許多小功率的發(fā)射機形成小覆蓋區(qū)（蜂窩采用許多小功率的發(fā)射機形成小覆蓋區(qū)（蜂窩小區(qū)）代替采用大功率發(fā)射機形成的大覆蓋區(qū)，小區(qū)）代替采用大功率發(fā)射機形成的大覆蓋區(qū)，并將大覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶分配給不同蜂窩小區(qū)以并將大覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶分配給不同蜂窩小區(qū)以減少基站間和用戶間的干擾。再通過區(qū)群空間減少基站間和用戶間的干擾。再通過區(qū)群空間復(fù)用實現(xiàn)用戶數(shù)量不斷增長。復(fù)用實現(xiàn)用戶數(shù)量不斷增長。 2015.1.5移動通信的服務(wù)質(zhì)量移動通信的服務(wù)質(zhì)量(QOS)ITU-T建議建議E-800對通信服務(wù)質(zhì)量對通信服務(wù)質(zhì)量

26、(QOS)作了如下定義：作了如下定義：“通信性能的綜合效果，決定了用戶對服務(wù)的滿意程通信性能的綜合效果，決定了用戶對服務(wù)的滿意程度度”。QOS對移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)成本均具有很大對移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)成本均具有很大影響。影響。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，QOS一般采用平均誤碼率一般采用平均誤碼率BER，平均誤幀率平均誤幀率FER或者平均誤包或者平均誤包(分組分組)率率PER來表示來表示。 21 在移動話音通信中，在移動話音通信中，QOS參數(shù)主要與話音呼叫過參數(shù)主要與話音呼叫過程和通話質(zhì)量密切相關(guān)，它通常與下列四個階段程和通話質(zhì)量密切相關(guān)，它通常與下列四個階段有關(guān)：有關(guān)： 在開始

27、呼叫階段，網(wǎng)絡(luò)無法提供服務(wù)，稱為拒呼在開始呼叫階段，網(wǎng)絡(luò)無法提供服務(wù)，稱為拒呼率率 ； 在網(wǎng)絡(luò)可用時呼叫失敗，或稱為呼損率；在網(wǎng)絡(luò)可用時呼叫失敗，或稱為呼損率； 呼叫成功建立后發(fā)生中斷，話音通信中斷并收到呼叫成功建立后發(fā)生中斷，話音通信中斷并收到忙音或沒有聲音；忙音或沒有聲音； 一次通話完成，但通話質(zhì)量低劣。一次通話完成，但通話質(zhì)量低劣。 若為數(shù)字話音，按前面呼叫通話的四個階段又可若為數(shù)字話音，按前面呼叫通話的四個階段又可細(xì)分為：細(xì)分為：多信道沖突概率多信道沖突概率(一般小于一般小于20%)，虛、假，虛、假呼叫呼叫(告警告警)概率，呼叫失敗概率，呼叫失敗(呼損呼損)概率，錯誤呼叫概率，錯誤呼叫

28、(同步丟失同步丟失)概率，平均誤幀率，信號處理時延概率，平均誤幀率，信號處理時延(一一般小于般小于110ms)。1)1)話音的話音的QOS除了上述數(shù)字化傳送過程的以客觀測除了上述數(shù)字化傳送過程的以客觀測試指標(biāo)為主的一系列指標(biāo)以外，還與人的主觀接試指標(biāo)為主的一系列指標(biāo)以外，還與人的主觀接受系統(tǒng)的性能有關(guān)。話音的最終評判準(zhǔn)則一般采受系統(tǒng)的性能有關(guān)。話音的最終評判準(zhǔn)則一般采用與主觀用戶評估的用與主觀用戶評估的MOS得分來度量。得分來度量。2215.2 GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) GSM是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會ETSI為第二代移動通信制為第二代移動通信制定的，可以國際漫游的泛歐數(shù)字式蜂窩

29、移動通信系統(tǒng)定的，可以國際漫游的泛歐數(shù)字式蜂窩移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。 下面以表格形式給出下面以表格形式給出GSM900第一、第二兩階段以及第一、第二兩階段以及DCS1800第一、第二兩階段無線接口第一、第二兩階段無線接口( (空口接口空口接口) )的主的主要性能教材要性能教材P.417.P.417. 1. GSM網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成 GSM總體體系結(jié)構(gòu)圖如下所示。總體體系結(jié)構(gòu)圖如下所示。GSM網(wǎng)絡(luò)由三個面向網(wǎng)絡(luò)由三個面向和四個組成部分構(gòu)成：面向用戶的移動臺和四個組成部分構(gòu)成：面向用戶的移動臺MS與基站與基站系統(tǒng)的兩個組成部分；面向外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的兩個組成部分；面向外部網(wǎng)絡(luò)(一般為本地核一般為本

30、地核心網(wǎng)心網(wǎng)PSTN)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS部分；面向運營者的操作部分；面向運營者的操作支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)OSS部分。部分。 2324GSMBSSMS用戶運營者外部網(wǎng)絡(luò)OSSNSSBTSBTSBTSBSCBTSBTSBTSBSCNMCSEMCPCSDPPROMCMSC VLRGMSCSMSCEIRHLR AUCPSTNPDNISDNOSSNSSBSSMS由圖可見，由圖可見， GSM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由下列四個主要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由下列四個主要部分組成：部分組成：MS、BSS、NSS和和OSS。移動臺移動臺MS( (Mobile Station):):它主要包含手機、它主要包含手機、車載臺車載臺( (便

31、攜式便攜式) )兩種類型兩種類型 。基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSS( (Base Station Subsystem) :) :它它由基站收由基站收/ /發(fā)信臺發(fā)信臺BTS和基站控制器和基站控制器BSC兩個部兩個部分組成，它是組成蜂窩小區(qū)的基本組成部分。分組成，它是組成蜂窩小區(qū)的基本組成部分。一個一個BSC可以控制數(shù)十個可以控制數(shù)十個BTS。 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS( (Network Subsystem):):它主要它主要滿足滿足GSM的話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換功能以及的話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換功能以及相應(yīng)的輔助控制功能。相應(yīng)的輔助控制功能。 操作支持子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)( (Operation S

32、upport System):):它主要面向運營商，是相對獨立于它主要面向運營商，是相對獨立于GSM的核的核心心BSS與與NSS的一個管理服務(wù)中心。的一個管理服務(wù)中心。 GSM系統(tǒng)取得成功的最主要因素之一是將它設(shè)計系統(tǒng)取得成功的最主要因素之一是將它設(shè)計成一個開放的系統(tǒng)，在成一個開放的系統(tǒng)，在GSM系統(tǒng)中統(tǒng)一規(guī)定了國系統(tǒng)中統(tǒng)一規(guī)定了國際上建議的接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議要求，并對所有國家、際上建議的接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議要求，并對所有國家、地區(qū)、廠家開放，以此可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中不同功地區(qū)、廠家開放，以此可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中不同功能實體的不同廠家設(shè)備的互連互通。能實體的不同廠家設(shè)備的互連互通。2. GPRS(General

33、 Packet Radio Service)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 通用分組無線業(yè)務(wù)通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS，其標(biāo)準(zhǔn)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會化協(xié)會ETSI從從1993開始制訂并于開始制訂并于1998年完成的。年完成的。 GPRS是從是從GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與GSM共共用頻段、共用基站并共享用頻段、共用基站并共享GSM系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中的一系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中的一些設(shè)備和設(shè)施。些設(shè)備和設(shè)施。GPRS大為拓廣了大為拓廣了GSM業(yè)務(wù)的服務(wù)業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍，在范圍，在GSM原有電路交換的話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的原有電路交換的話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上提供了一個平行的分組交換的數(shù)據(jù)與話音基礎(chǔ)上提供了一個平行的分組交換的數(shù)據(jù)與話音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺。業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺。 GPRS的主要功能是在移動蜂窩網(wǎng)中支持分組交的主要功能是在移動蜂窩網(wǎng)中支持分組交換業(yè)務(wù)，按時隙，而不是占用整個通路，將無換業(yè)務(wù)，按時隙，而不是占用整個通路，將無線資源分配給所需的移動用戶，收費亦按占用線資源分配給所需的移動用戶，收費亦按占用時隙計算，故能為用戶提供更為經(jīng)濟的低價格時隙計算，故能為用戶提供更為經(jīng)濟的低價格服務(wù)；利用分組傳送實現(xiàn)快速接入、快速建立服務(wù)；利用分