第7章-移動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)課件

第7章移動(dòng)通信網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)引言7.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念7.2區(qū)域覆蓋和信道配置7.2.1區(qū)域覆蓋7.2.2信道（頻率）分配7.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.3.1基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.3.2模擬蜂窩網(wǎng)與數(shù)字蜂窩網(wǎng)7.3.3多服務(wù)區(qū)的蜂窩網(wǎng)7.3.4移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口7.4信令系統(tǒng)7.4.1接入信令7.4.2網(wǎng)絡(luò)信令7.5越區(qū)切換本章小結(jié)2023/7/291引言移動(dòng)通信在追求最大容量的同時(shí)，還要追求最大的覆蓋面積，也就是無論移動(dòng)用戶移動(dòng)到什么地方，移動(dòng)通信系統(tǒng)都應(yīng)該覆蓋到。當(dāng)然，目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)還無法做到這一點(diǎn)，但它應(yīng)能夠在其覆蓋的區(qū)域內(nèi)提供良好的語音和數(shù)據(jù)通信。而要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶在其覆蓋范圍內(nèi)的良好通信，就必須有一個(gè)通信網(wǎng)支撐，這個(gè)通信網(wǎng)就是移動(dòng)通信網(wǎng)。2023/7/292為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的有效通信，必須解決移動(dòng)通信組網(wǎng)的問題。組網(wǎng)過程中必須解決如下一系列技術(shù)問題，才能使網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行：（1）頻率資源有限，如何解決頻率利用低的問題；（2）移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)如何構(gòu)成；（3）移動(dòng)通信系統(tǒng)中信道如何分配？如何共用信道；（4）如何保證移動(dòng)用戶通信過程的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)有效的越區(qū)切換；（5）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)如何管理移動(dòng)用戶；（6）移動(dòng)通信網(wǎng)中采用什么樣的信令系統(tǒng)。2023/7/293【案例7.1】在20世紀(jì)70年代于美國(guó)紐約開通的IMTS（ImprovedMobileTelephoneService）系統(tǒng)，僅能提供12對(duì)信道。也就是說，網(wǎng)中只允許12對(duì)用戶同時(shí)通話，倘若同時(shí)出現(xiàn)第13對(duì)用戶要求通話，就會(huì)發(fā)生阻塞。2023/7/294圖7.1大區(qū)制移動(dòng)通信系統(tǒng)IMTS示意圖2023/7/2957.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念移動(dòng)通信網(wǎng)是承載移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，主要完成移動(dòng)用戶與固定用戶、移動(dòng)用戶之間的信息交換。一般來說，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成：空中網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)?？罩芯W(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)通信網(wǎng)的主要部分，主要包括：（1）多址接入。在給定的頻率資源下，如何提高系統(tǒng)的容量是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要問題。多址接入要解決的問題是在給定的頻率資源下如何共享，以使得有限的資源能傳輸更大容量的信息。由于采用何種多址接入方式直接影響到系統(tǒng)容量，所以一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。2023/7/296（2）頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)。頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)是一種蜂窩組網(wǎng)的概念，最早是由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的。蜂窩的概念真正解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)要求容量大與頻率資源有限的矛盾。（3）切換和位置更新。采用蜂窩式組網(wǎng)后，切換技術(shù)顯得十分重要。多址接入方式不同，切換技術(shù)也不同。位置更新是移動(dòng)通信所特有的，由于移動(dòng)用戶要在移動(dòng)通信網(wǎng)中任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)需要在任何時(shí)刻聯(lián)系到用戶，以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)用戶的有效管理。地面網(wǎng)絡(luò)主要包括：（1）服務(wù)區(qū)內(nèi)各個(gè)基站的互相連接。（2）基站與固定網(wǎng)（PSTN、ISDN和PDN等）的連接。2023/7/2977.2區(qū)域覆蓋和信道配置無線電波的傳輸損耗是隨著距離的增加而增加的，并且與地形環(huán)境密切相關(guān)。由VHF和UHF的傳播特性可知，一個(gè)基站只能在其天線高度的視距范圍為移動(dòng)用戶提供服務(wù)，這樣的覆蓋區(qū)稱為一個(gè)無線電區(qū)，或簡(jiǎn)稱小區(qū)。為了使服務(wù)區(qū)達(dá)到無縫覆蓋，就需要采用多個(gè)基站來覆蓋給定的服務(wù)區(qū)。根據(jù)服務(wù)區(qū)域覆蓋方式的不同可將移動(dòng)通信網(wǎng)劃分為大區(qū)制和小區(qū)制。雖然目前大區(qū)制的應(yīng)用不多，但對(duì)于容量小、用戶密度低的宏小區(qū)等蜂窩網(wǎng)都具有大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)的特點(diǎn)，所以本節(jié)將分別探討大區(qū)制和小區(qū)制的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，同時(shí)還將討論移動(dòng)通信系統(tǒng)中信道的分配問題。2023/7/2987.2.1區(qū)域覆蓋1.大區(qū)制大區(qū)制是指在一個(gè)服務(wù)區(qū)域（一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)）內(nèi)只設(shè)置一個(gè)基站，由它負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制，大區(qū)制適用于用戶少的地區(qū)。大區(qū)制的覆蓋區(qū)域大，基站的發(fā)射機(jī)輸出功率也較大，一般在200W左右，覆蓋半徑約30-50km。要求基站的天線架設(shè)很高，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)離基站較遠(yuǎn)時(shí)，能較好的接收基站發(fā)來的信號(hào)，但基站收不到移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)，這是因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)發(fā)射功率小的緣故。為了解決兩個(gè)方向上信號(hào)強(qiáng)度不一致的問題，可以在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)立若干個(gè)分集接收站，接收附近移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)，然后通過有線傳輸?shù)姆绞綄⑿盘?hào)轉(zhuǎn)發(fā)給基站。在大區(qū)制中，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用的頻率都不相同，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的相互干擾，這種體制下頻率的利用率和容量都受到限制，滿足不了用戶增長(zhǎng)的需要。大區(qū)制的優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)簡(jiǎn)單、投資少、見效快，在用戶較少的地域非常適宜。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的市或縣預(yù)計(jì)遠(yuǎn)期規(guī)劃時(shí)可以考慮小區(qū)制，但從初期用戶不太多和節(jié)約投資的情況下，應(yīng)先采用大區(qū)制。2023/7/2992.小區(qū)制小區(qū)制就是把整個(gè)服務(wù)區(qū)域劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)內(nèi)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時(shí)還要在幾個(gè)小區(qū)間設(shè)置移動(dòng)交換中心，統(tǒng)一控制各小區(qū)之間用戶的通信接續(xù)，以及移動(dòng)用戶與固定用戶的聯(lián)系。每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)發(fā)射功率為5-10W的小功率基站，覆蓋半徑一般為5-10km?？梢越o每個(gè)小區(qū)分配不同的頻率，但這樣需要大量的頻率資源，且頻譜的利用率低，為了提高頻譜的利用率，需要將相同的頻率在相隔一定距離的小區(qū)中重復(fù)使用，使用相同頻率的小區(qū)（同頻小區(qū)）之間的干擾足夠小，這種技術(shù)稱為同頻復(fù)用。2023/7/2910根據(jù)服務(wù)對(duì)象、地形分布及干擾等因素的不同，可將小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)劃分為帶狀網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)。1）帶狀網(wǎng)對(duì)于公路、鐵路、水運(yùn)航道、海岸等的覆蓋可采用帶狀網(wǎng)，其服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶分布呈帶狀分布，如圖7.2所示。帶狀網(wǎng)的天線若采用定向天線，服務(wù)覆蓋區(qū)為扁圓形，如圖7.2（a）所示?；咎炀€若為全向天線輻射，服務(wù)覆蓋區(qū)形狀是圓形的，如圖7.2（b）所示。帶狀網(wǎng)可以進(jìn)行頻率再用。若以采用不同信道組的兩個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，如圖7.2（a）所示，稱為雙頻制。若以采用不同信道組的三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，如圖7.2（b）所示，稱為三頻制。從造價(jià)和頻率資源的利用而言，當(dāng)然雙頻制最好；但從抗同頻道干擾而言，則雙頻制最差，還應(yīng)該考慮多頻制。2023/7/2911圖7.2帶狀網(wǎng)圖7.3帶狀網(wǎng)的同頻干擾2023/7/2912設(shè)n頻制的帶狀網(wǎng)如圖7.3所示。每一個(gè)小區(qū)的半徑為r，相鄰小區(qū)的交疊寬度為a,第n+1區(qū)與第1區(qū)為同頻道小區(qū)。據(jù)此，可算出信號(hào)傳輸距離dS和同頻道干擾傳輸距離dI之比。若認(rèn)為傳輸損耗近似與傳輸距離的四次方成正比，則在最不利的情況下可得到相應(yīng)的干擾信號(hào)比見表7-1。由表可見，雙頻制最多只能獲得19dB的同頻干擾抑制比，這通常是不夠的。2023/7/29132023/7/29142）蜂窩網(wǎng)在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)，通常組成蜂窩式的網(wǎng)絡(luò)。在帶狀網(wǎng)中，小區(qū)呈線狀排列，區(qū)群的組成和同頻道小區(qū)距離的計(jì)算都比較方便，而在平面分布的蜂窩網(wǎng)中，這是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。（1）小區(qū)的形狀我們知道，全向天線輻射的覆蓋區(qū)是個(gè)圓形。為了不留空隙地覆蓋整個(gè)平面的服務(wù)區(qū)，一個(gè)個(gè)圓形輻射區(qū)之間一定含有很多的交疊。在考慮了交疊之后，實(shí)際上每個(gè)輻射區(qū)的有效覆蓋區(qū)是一個(gè)多邊形。按交疊區(qū)的中心線所圍成的面積形狀看，區(qū)域的形狀可分為正三角形、正方形或正六邊形三種，小區(qū)形狀如圖7.4所示?？梢宰C明，要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個(gè)平面的區(qū)域，可取的形狀只有這三種。那么這三種形狀中哪一種最好呢？在輻射半徑r相同的條件下，計(jì)算出三種形狀小區(qū)的鄰區(qū)距離、小區(qū)面積、交疊區(qū)寬度和交疊區(qū)面積如表7-2所示。2023/7/2915圖7.4小區(qū)的形狀2023/7/2916（2）區(qū)群的組成相鄰小區(qū)顯然不能用相同的信道。為了保證同信道小區(qū)之間有足夠的距離，附近的若干小區(qū)都不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個(gè)基本條件：①區(qū)群可以彼此鄰接，且無空隙無重疊進(jìn)行覆蓋；②鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證相鄰?fù)诺佬^(qū)的距離相等。滿足上述條件的區(qū)群形狀和區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的?？梢宰C明，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N應(yīng)滿足下式：（7-1）式中，i，j為正整數(shù)。由此可算出N的可能取值見表7-3，相應(yīng)的區(qū)群形狀如圖7.5所示。2023/7/29172023/7/2918圖7.5區(qū)群的組成2023/7/2919（3）同頻小區(qū)的距離區(qū)群內(nèi)小區(qū)的數(shù)目N也稱作區(qū)群的大小，N減小而小區(qū)數(shù)目保持不變，則需要更多的區(qū)群來覆蓋給定的范圍。移動(dòng)臺(tái)或基站可以承受的干擾主要體現(xiàn)在由于頻率復(fù)用所帶來的同頻干擾?？紤]同頻干擾首先想到的是同頻距離，因?yàn)殡姶挪ǖ膫鬏敁p耗是隨著距離的增加而增大的，所以距離增加干擾必然減小。區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)不同的情況下，同頻（信道）小區(qū)的位置和復(fù)用距離D可用下面的辦法來確定。如圖7.6所示，由某一小區(qū)A出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨j個(gè)小區(qū)，再向左(或向右)轉(zhuǎn)60°，再跨i個(gè)小區(qū)，這樣就到達(dá)同信道小區(qū)A。在正六邊形的六個(gè)方向上，可以找到六個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)，所有A小區(qū)之間的距離都相等。2023/7/2920圖7.6同頻（信道）小區(qū)的確定2023/7/2921（4）激勵(lì)方式在劃分區(qū)域時(shí)，若基站位于小區(qū)的中心，則采用全向天線實(shí)現(xiàn)小區(qū)的覆蓋，通常稱這種方式為“中心激勵(lì)”，如圖7.7（a）所示。如果服務(wù)區(qū)內(nèi)有大的障礙物，中心激勵(lì)難免會(huì)出現(xiàn)電波輻射的陰影區(qū)。若在每個(gè)正六邊形相同的三個(gè)頂點(diǎn)上設(shè)置基站，每個(gè)基站采用三幅120°扇形輻射的定向天線，分別覆蓋三個(gè)相鄰小區(qū)的三分之一區(qū)域，每個(gè)小區(qū)由三幅120°扇形天線共同覆蓋，通常稱這種方式為“頂點(diǎn)激勵(lì)”，如圖7.7（b）所示。由于頂點(diǎn)激勵(lì)方式采用定向天線，除對(duì)消除障礙物陰影有利外，對(duì)來自天線方向圖主瓣之外的干擾能有一定的隔離度，因而允許同信道小區(qū)的距離可以減小些，進(jìn)一步提高頻率利用率。2023/7/2922圖7.7兩種激勵(lì)方式2023/7/2923（5）小區(qū)的分裂以上分析是假定整個(gè)服務(wù)區(qū)的地形地物相同，用戶密度均勻分布的情況。但是一個(gè)實(shí)際的移動(dòng)通信網(wǎng)，其服務(wù)區(qū)內(nèi)各部分用戶密度并不是均勻分布的。例如，市區(qū)密度高一些，郊區(qū)就低一些。為了適應(yīng)這種情況，在用戶密度高的市中心區(qū)可使小區(qū)的面積小一些，在用戶密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些，如圖7.8所示，圖中的數(shù)字表示信道數(shù)。2023/7/2924圖7.8用戶密度不等時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)2023/7/2925另外，對(duì)于已經(jīng)設(shè)置好的蜂窩通信網(wǎng)，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，原來的低用戶密度區(qū)域可能變成高用戶密度區(qū)域。當(dāng)原有小區(qū)的用戶密度高到出現(xiàn)話務(wù)阻塞時(shí)，可在該地區(qū)設(shè)置新的基站，將原有小區(qū)面積劃小。解決以上問題可用小區(qū)分裂的方法。以扇形輻射的頂點(diǎn)激勵(lì)方式為例，如圖7.9所示，在原小區(qū)內(nèi)分設(shè)三個(gè)發(fā)射功率更小一些的新基站，就可以形成幾個(gè)面積更小一些的正六邊形小區(qū)，如圖中虛線所示。2023/7/29262023/7/29277.2.2信道（頻率）分配信道（頻率）分配是頻率復(fù)用的前提，主要解決給定的信道（頻率）如何分配給在一個(gè)區(qū)群內(nèi)的小區(qū)的問題。在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶使用相同的工作頻率因而無需進(jìn)行頻率配置。頻率配置主要針對(duì)FDMA和TDMA系統(tǒng)。1．固定頻道分配固定頻道分配主要解決三個(gè)問題，確定頻道組數(shù)和每組的頻道數(shù)，以及頻道的頻率指配。這里只討論蜂窩網(wǎng)固定頻道分配，固定頻道分配方法有兩種：一是分區(qū)分組配置法；二是等頻距配置法。1）分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法所遵循的原則是：盡量減小占用的總頻段，以提高頻段的利用率；同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同的信道，以避免同頻干擾；小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)干擾。2023/7/2928例如，給定的頻段以等間隔劃分為信道，按順序分別標(biāo)明各信道的號(hào)碼為：1，2，3，…。若每個(gè)區(qū)群有7個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需6個(gè)信道，按上述原則進(jìn)行分配，可得：第一組1514203436第二組2913182131第三組3819253340第四組41216223739第五組61027303241第六組71124262935第七組151723283842上述每一組信道分配給區(qū)群內(nèi)的一個(gè)小區(qū)，這里使用42個(gè)信道，而且只占用了這42個(gè)信道的頻段，這是最佳的分配方案。信道分配的前提是要避免三階互調(diào)，但未考慮同一信道組中的頻率間隔，可能會(huì)出現(xiàn)較大的鄰道干擾，這是分區(qū)分組配置法的主要缺點(diǎn)。2023/7/29292）等頻距配置法等頻距配置法是按等頻率間隔來配置信道的，只要頻距選得足夠大，就可以有效地避免鄰道干擾。這樣的頻率配置可能正好滿足產(chǎn)生互調(diào)的頻率關(guān)系，但正因?yàn)轭l距大，干擾易于被接收機(jī)輸入濾波器濾除而不易作用到非線性器件上，所以也就避免了互調(diào)的產(chǎn)生。等頻距配置時(shí)可根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，例如，第一組用(1，1+N，1+2N，1+3N，…)，第二組用(2，2+N，2+2N，2+3N，…)等。假設(shè)N=7，則信道的配置為：第一組18152229…

第二組29162330…第三組310172431…第四組411182532…

第五組512192633…

第六組613202734…

第七組714212835…這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7個(gè)信道間隔，若信道間隔為25kHz，則其最小頻率間隔可達(dá)175kHz，這樣，接收機(jī)的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。如果是采用定向天線進(jìn)行頂點(diǎn)激勵(lì)，每個(gè)基站配置三組信道，向三個(gè)方向輻射。例如N=7，每個(gè)區(qū)群就需有21個(gè)信道組，整個(gè)區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如圖7.10所示。2023/7/29302023/7/29312.動(dòng)態(tài)頻道分配動(dòng)態(tài)頻道分配是根據(jù)移動(dòng)用戶話務(wù)量隨時(shí)間和位置的變化對(duì)頻道進(jìn)行分配，也就是說，不將頻道固定地分配給某一個(gè)小區(qū)，移動(dòng)臺(tái)可在小區(qū)內(nèi)使用系統(tǒng)的任何一個(gè)頻道。這種分配方式的優(yōu)點(diǎn)是可以使有限的頻道資源得以充分的利用。事實(shí)上，移動(dòng)臺(tái)業(yè)務(wù)的地理分布是經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化的，如早上從住宅區(qū)向商業(yè)區(qū)移動(dòng)，到了傍晚又返回住宅區(qū)；發(fā)生交通事故或集會(huì)時(shí)會(huì)向某一處集中，此時(shí)這一小區(qū)的業(yè)務(wù)量增大，若按固定頻道分配方式，原來配置的信道可能就不夠用了。采用動(dòng)態(tài)分配頻道方式，可以從相鄰小區(qū)的頻道中挑選出空閑的。但是，采用動(dòng)態(tài)分配頻道方式，需要混合使用任意信道的天線共用設(shè)備，而且在每次呼叫時(shí)，需要采用高速處理橫跨多個(gè)基站的龐大算法。為了解決龐大算法問題，目前正在進(jìn)行神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)處理方法的研究。3.柔性頻道分配對(duì)于某些預(yù)先可預(yù)測(cè)的話務(wù)量變動(dòng)的情況，可以采用柔性頻道的分配方式。所謂柔性頻道分配，是指首先分配給多個(gè)小區(qū)共用信道，利用這些小區(qū)話務(wù)量最高峰時(shí)間段的移動(dòng)，控制話務(wù)量最高峰小區(qū)順序地使用話務(wù)量最小的小區(qū)不使用的共用信道，為話務(wù)量最高峰的小區(qū)服務(wù)。2023/7/29327.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.3.1基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖7.11所示?；就ㄟ^傳輸鏈路和交換機(jī)相連，交換機(jī)再與固定的電信網(wǎng)絡(luò)相連，這樣就可形成移動(dòng)用戶←→基站←→交換機(jī)←→固定網(wǎng)絡(luò)←→固定用戶或移動(dòng)用戶←→基站←→交換機(jī)←→基站←→移動(dòng)用戶等不同情況的通信鏈路。2023/7/2933圖7.11移動(dòng)通信的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/7/2934基站與交換機(jī)之間、交換機(jī)與固定網(wǎng)絡(luò)之間可采用有線鏈路，如光纖、同軸電纜、雙絞線等；也可以采用無線鏈路，如微波鏈路、毫米波鏈路等。這些鏈路上常用的數(shù)字信號(hào)形式有兩類標(biāo)準(zhǔn)：一類是北美和日本的T1系列標(biāo)準(zhǔn)，可同時(shí)支持24路、48路、96路、672路和4032路數(shù)字語音的傳輸，傳輸速率分別為1.544Mb/s、3.152Mb/s、6.312Mb/s、44.736Mb/s和274.176Mb/s；另一個(gè)是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)系列，可同時(shí)支持30路、120路、480路、1920路和7680路數(shù)字語音的傳輸，傳輸速率分別為2.048Mb/s、8.448Mb/s、34.368Mb/s、139.264Mb/s和565.148Mb/s。通常，每個(gè)基站要同時(shí)支持50路語音呼叫，每個(gè)交換機(jī)可以支持近100個(gè)基站，交換機(jī)到固定網(wǎng)絡(luò)之間需要5000條話路的傳輸容量。2023/7/29357.3.2模擬蜂窩網(wǎng)與數(shù)字蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng)是指第一代無線網(wǎng)，基于模擬通信技術(shù)，采用調(diào)頻（FM）技術(shù)。在一個(gè)小區(qū)中，一個(gè)頻率只能用于一個(gè)用戶。一般來說，模擬蜂窩網(wǎng)主要由移動(dòng)終端、基站及移動(dòng)交換中心組成，其中移動(dòng)交換中心負(fù)責(zé)每個(gè)覆蓋區(qū)的系統(tǒng)管理。模擬蜂窩網(wǎng)主要提供基站和移動(dòng)用戶間的模擬語音和低速率數(shù)據(jù)通信。語音信號(hào)通常通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字時(shí)分復(fù)用后，在基站與移動(dòng)交換中心及移動(dòng)交換中心與公用電話交換網(wǎng)（PSTN）之間傳遞。移動(dòng)終端的移動(dòng)切換和漫游，由移動(dòng)交換中心完成。移動(dòng)臺(tái)需要一直監(jiān)測(cè)附近信號(hào)最強(qiáng)的控制信道，通過周期性地讀取和傳送其注冊(cè)信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注冊(cè)，將其方位和移動(dòng)識(shí)別號(hào)（MIN）及電子序列號(hào)（ESN）告知所在服務(wù)區(qū)的移動(dòng)交換中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漫游。2023/7/2936認(rèn)證中心是認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份以及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能實(shí)體。這些參數(shù)包括隨機(jī)號(hào)碼RAND、期望的響應(yīng)SRES（SignedResponse）和密鑰Kc等。認(rèn)證中心對(duì)任何試圖入網(wǎng)的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，只有合法用戶才能接入網(wǎng)中并得到服務(wù)。在構(gòu)成實(shí)際網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、所在地域以及其它因素，上述功能實(shí)體可有各種配置方式。通常將MSC和VLR設(shè)置在一起，而將HLR、EIR和AUC合設(shè)于另一個(gè)物理實(shí)體中。在某些情況下，MSC、VLR、HLR、AUC和EIR也可以合設(shè)于一個(gè)物理實(shí)體中。2023/7/2937圖7.12網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2023/7/29387.3.3多服務(wù)區(qū)的蜂窩網(wǎng)在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，為便于網(wǎng)絡(luò)組織，將一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)分為若干個(gè)服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)又分為若干個(gè)MSC區(qū)，每個(gè)MSC區(qū)又分為若干個(gè)位置區(qū)，每個(gè)位置區(qū)由若干個(gè)基站小區(qū)組成。一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)由多少個(gè)服務(wù)區(qū)或多少個(gè)MSC區(qū)組成，這取決于移動(dòng)通信網(wǎng)所覆蓋地域的用戶密度和地形地貌等。多個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7.13所示。每個(gè)MSC(包括移動(dòng)電話端局和移動(dòng)匯接局)要與本地的市話匯接局、本地長(zhǎng)途電話交換中心相連。MSC之間需互連互通才可以構(gòu)成一個(gè)功能完善的網(wǎng)絡(luò)。2023/7/29392023/7/29407.3.4移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口圖7.14移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口2023/7/2941為了保證不同供應(yīng)商生產(chǎn)的移動(dòng)終端、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等設(shè)備能納入同一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)運(yùn)行和使用，以及與其他固定電信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等的互聯(lián)互通，需要將移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行定義和標(biāo)準(zhǔn)化。移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量較多，從位置上來劃分可分為移動(dòng)通信系統(tǒng)外部接口和內(nèi)部接口兩類，而移動(dòng)通信系統(tǒng)的內(nèi)部接口又分為交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口和接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口兩類，如圖7.14所示。1）移動(dòng)通信系統(tǒng)的外部接口(1)人機(jī)接口（Sm接口）：用戶與移動(dòng)網(wǎng)之間的接口，在移動(dòng)設(shè)備中包括鍵盤、液晶顯示屏以及實(shí)現(xiàn)用戶身份卡識(shí)別功能的部件。2023/7/2942(2)移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)間的接口：可以將移動(dòng)通信網(wǎng)作為一種接入網(wǎng)，即接入移動(dòng)用戶與其他電信網(wǎng)用戶之間的呼叫，因此需定義移動(dòng)通信網(wǎng)與其他電信網(wǎng)的接口。(3)移動(dòng)通信系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)者的接口：提供對(duì)NSS、BSS設(shè)備管理和運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理，包括納入統(tǒng)一的TMN管理的接口。2）移動(dòng)交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口(1)B接口：MSC與VLR之間的接口。VLR是移動(dòng)臺(tái)在相應(yīng)MSC控制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行漫游時(shí)的定位和管理數(shù)據(jù)庫。每當(dāng)MSC需要知道某個(gè)移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前位置時(shí)，就查詢VLR。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)與某個(gè)MSC有關(guān)的位置更新程序時(shí)，MSC就會(huì)通知存儲(chǔ)著有關(guān)信息的VLR。同樣，當(dāng)用戶使用特殊的附加業(yè)務(wù)或改變相關(guān)的業(yè)務(wù)信息時(shí)，MSC也通知VLR。需要時(shí)，相應(yīng)的HLR也要更新。2023/7/2943(2)C接口：MSC與HLR之間的接口。C接口用于傳遞管理與路由選擇的信息。呼叫結(jié)束時(shí)，相應(yīng)的MSC向HLR發(fā)送計(jì)費(fèi)信息。當(dāng)固定網(wǎng)不能查詢HLR以獲得所需要的位置信息來建立至某個(gè)移動(dòng)用戶的呼叫時(shí)，有關(guān)的GMSC（網(wǎng)關(guān)MSC）就應(yīng)查詢此用戶歸屬的HLR，以獲得被呼叫移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼，并傳遞給固定網(wǎng)。(3)D接口：VLR與HLR之間的接口。用于交換有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置和用戶管理信息，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫。VLR通知HLR某個(gè)歸屬它的移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置，并提供該移動(dòng)臺(tái)的漫游號(hào)碼；HLR向VLR發(fā)送支持對(duì)該移動(dòng)臺(tái)服務(wù)所需要的所有數(shù)據(jù)。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)漫游到另一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)時(shí)，HLR應(yīng)通知原先為此移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的VLR消除有關(guān)信息。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)使用附加業(yè)務(wù)，或者用戶要求改變某些參數(shù)時(shí)，也要用D接口交換信息。(4)E接口：相鄰區(qū)域的不同MSC之間的接口。用移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)呼叫進(jìn)行過程中，從一個(gè)MSC控制的區(qū)域移動(dòng)到相鄰的另一個(gè)MSC控制的區(qū)域時(shí)，為了不中斷通信，需完成越區(qū)信道切換過程，此接口用于在進(jìn)行MSC間切換時(shí)交換有關(guān)信息，以及在兩個(gè)MSC間建立用戶呼叫接續(xù)時(shí)傳遞有關(guān)的信息。2023/7/2944(5)F接口：MSC與EIR之間的接口。用于交換有關(guān)移動(dòng)設(shè)備管理的信息，例如國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼等。(6)G接口：VLR之間的接口。當(dāng)某個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）在新的VLR中登記時(shí)，G接口用于在VLR之間交換有關(guān)信息。此接口還用于向分配TMSI的VLR檢索此用戶的國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）。3）移動(dòng)接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口(1)Um接口：移動(dòng)臺(tái)（MS）與基站收發(fā)信機(jī)（BTS）之間的無線接口，它傳遞的信息包括無線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。(2)A接口：A接口是網(wǎng)絡(luò)中的重要接口，因?yàn)樗B接著系統(tǒng)的兩個(gè)重要組成部分：基站（BS）和移動(dòng)交換中心（MSC）。此接口所傳遞的信息主要有：基站管理、呼叫處理與移動(dòng)性管理等。(3)Abis接口：基站控制器(BSC)與基站收發(fā)信機(jī)(BTS)之間的接口，此接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制和對(duì)無線資源的分配。2023/7/29457.4信令系統(tǒng)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了完成網(wǎng)絡(luò)控制、狀態(tài)檢測(cè)和信道共用，必須有完善的控制功能。信令是用于表示控制目的和狀態(tài)的信號(hào)，為了區(qū)別需要傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)，我們把語音信號(hào)和數(shù)據(jù)以外的信號(hào)指令統(tǒng)稱為“信令”。信令是用戶及通信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交換信息的共同語言，是整個(gè)通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。信令不同于用戶信息，用戶信息是直接通過通信網(wǎng)絡(luò)由發(fā)信者傳輸?shù)绞招耪?，而信令通常需要在通信網(wǎng)絡(luò)的不同環(huán)節(jié)（如基站、移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)控制交換中心等）之間傳輸，各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析處理并通過交互作用而形成一系列的操作和控制，以保證用戶信息有效且可靠的傳輸，其性能在很大程度上決定了一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供服務(wù)的能力和質(zhì)量。信令分為兩種：一種是用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令（稱為接入信令）；另一種是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令（稱為網(wǎng)絡(luò)信令）。在ISDN網(wǎng)中，接入信令稱為1號(hào)數(shù)字用戶信令系統(tǒng)DDS1；在移動(dòng)通信中，接入信令是指移動(dòng)臺(tái)到基站之間的信令。網(wǎng)絡(luò)信令稱為7號(hào)信令系統(tǒng)（SS7）。2023/7/29467.4.1接入信令接入信令是用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令，在移動(dòng)通信中是指移動(dòng)臺(tái)到基站之間的信令。根據(jù)空中接口標(biāo)準(zhǔn)的不同，物理信道中傳輸信令的方式有多種形式，有的設(shè)有專用控制信道，有的不設(shè)專用控制信道。按信號(hào)形式的不同，信令又可分為數(shù)字信令和模擬信令兩類。由于數(shù)字信令具有速度快、容量大、可靠性高等一系列明顯的優(yōu)點(diǎn)，它已成為目前公用移動(dòng)通信網(wǎng)中采用的主要形式。1.數(shù)字信令格式在傳送數(shù)字信令時(shí)，為了便于收端解碼，要求數(shù)字信令按一定格式編排。信令格式是多種多樣的，不同通信系統(tǒng)的信令格式也各不相同。常用的信令格式如圖7.15所示，它包括前置碼(P)、字同步(SW)、地址或數(shù)據(jù)(A或D)、糾錯(cuò)碼(SP)等四部分。2023/7/2947前置碼(P)：提供位同步信息，以確定每一碼位的起始和終止時(shí)刻，以便接收端進(jìn)行積分和判決。為便于提取位同步信息，前置碼一般采用1010…的交替碼。接收端用鎖相環(huán)路即可提取出位同步信息。字同步碼(SW)：字同步碼用于確定信息(報(bào)文)的開始位，相當(dāng)于時(shí)分制多路通信中的幀同步，因此也稱為幀同步。適合作字同步的特殊碼組很多，它們都具有尖銳的自相關(guān)函數(shù)，便于與隨機(jī)的數(shù)字信息相區(qū)別。在接收時(shí)，可以在數(shù)字信號(hào)序列中識(shí)別出這些特殊碼組的位置來實(shí)現(xiàn)字同步，最常用的字同步碼是著名的巴克碼。地址或數(shù)據(jù)碼(A或D)：通常包括控制、選呼、撥號(hào)等信令，各種系統(tǒng)都有其獨(dú)特的規(guī)定。2023/7/2948糾錯(cuò)碼(SP)：也稱作監(jiān)督碼。用于檢測(cè)和糾正傳送過程中產(chǎn)生的差錯(cuò)，主要是指糾、檢信息碼的差錯(cuò)。不同的糾錯(cuò)編碼有不同的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力?；鶐?shù)字信令常以二進(jìn)制0、1表示，只有通過調(diào)制才能發(fā)射出去?？紤]到與現(xiàn)在模擬系統(tǒng)的兼容性，數(shù)字信令要適應(yīng)信道間隔要求，能夠在一定帶寬的信道內(nèi)可靠傳輸，用于數(shù)字信令的調(diào)制方式有ASK、FSK、PSK三類。ASK方式抗干擾和抗衰落性能差，在移動(dòng)通信中基本上不予采用。FSK和PSK方式具有較好的適應(yīng)性。在選擇調(diào)制方式時(shí)，主要從信令速率、調(diào)制帶寬和抗干擾能力上來考慮。通常使用的調(diào)制方法有兩種：一種是基帶調(diào)制，它適用于高速率；另一種是副載波二次調(diào)制，適用于較低速率。2023/7/2949在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中，均有嚴(yán)格的幀結(jié)構(gòu)。例如TDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)中，通常都有專門的時(shí)隙用于信令傳輸，或在每個(gè)時(shí)隙中設(shè)有專門的比特域用于信令傳輸。一種用于TACS系統(tǒng)反向信道的信令格式如圖7.16所示。圖中由若干個(gè)字組成一條消息，每個(gè)字采用BCH（48，36，5）進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，然后重復(fù)5次，以提高消息傳輸?shù)目煽啃浴D7.16TACS系統(tǒng)反向信道的信令格式2023/7/29502.模擬信令模擬信令目前常用的有雙音多頻（DTMF）、CTCSS信令、五音調(diào)信令等，它們可以單獨(dú)使用，也可以幾種搭配混合使用。(1)DTMF信令：電話系統(tǒng)中電話機(jī)與交換機(jī)之間的一種用戶信令，通常用于發(fā)送被叫號(hào)碼。它是一種帶內(nèi)信令，在300～3400Hz音頻范圍內(nèi)，選擇8個(gè)單音頻率，分為高頻率群（4個(gè)或3個(gè)頻率）和低頻率群（4個(gè)頻率），每次從高頻率群和低頻率群各取出一個(gè)頻率，由高低兩個(gè)頻率信號(hào)疊加在一起構(gòu)成一個(gè)DTMF信號(hào)。(2)CTCSS信令：指亞音頻控制靜噪選呼信令，又稱為音鎖或單音靜噪。它是多個(gè)通信系統(tǒng)公用一個(gè)信道，為防止互相干擾而使用的一種亞音頻信令。它還可以有效地防止非法用戶進(jìn)入系統(tǒng)。CTCSS信令是在發(fā)射載波上疊加低電平亞音頻單音，每個(gè)系統(tǒng)有自己特定的單音，用戶每次呼叫開啟發(fā)射機(jī)時(shí)發(fā)出該頻率的單音，并在整個(gè)通話期間持續(xù)發(fā)送。在簡(jiǎn)單的集群通信系統(tǒng)中，常用該信令實(shí)現(xiàn)組呼或作為系統(tǒng)識(shí)別音。(3)五音調(diào)信令：五音調(diào)信令屬于單音順序編碼信令。國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR）規(guī)定五音調(diào)非序碼單音頻率穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于±5×10-3，標(biāo)準(zhǔn)碼長(zhǎng)時(shí)間為100±10ms，碼字之間不間斷排列，間斷誤差時(shí)間約為20ms。2023/7/29513.信令傳輸協(xié)議在數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，空中接口的信令分為三個(gè)層次，如圖7.17所示。在空中接口Um協(xié)議中，第三層包括三個(gè)模塊：呼叫管理、移動(dòng)管理和無線資源管理。它們產(chǎn)生的信令，經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層和物理層進(jìn)行傳輸。根據(jù)空中接口標(biāo)準(zhǔn)的不同，物理信道中傳輸信令的方式有多種形式，有的設(shè)有專用控制信道，有的不設(shè)專用控制信道。前者適合于大容量的公用通信網(wǎng)，后者適合于小容量的專用網(wǎng)絡(luò)。為了傳輸信令，物理層在物理信道上形成了許多邏輯信道，如廣播信道(BCH)、隨機(jī)接入信道(RACH)、接入允許信道(AGCH)和尋呼信道(PCH)等。這些邏輯信道按照一定的規(guī)則復(fù)接在物理層的具體幀的具體突發(fā)中。2023/7/2952在這些邏輯信道上傳輸鏈路層的信息。鏈路層信息幀的基本格式如圖7.18所示，它包括地址段、控制字段、長(zhǎng)度指示段、信息段和填充段。不同的信令可對(duì)這些字段進(jìn)行取舍?？刂谱侄味x了幀的類型、命令或響應(yīng)。2023/7/29532023/7/29547.4.2網(wǎng)絡(luò)信令網(wǎng)絡(luò)信令是指交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令，在移動(dòng)通信中網(wǎng)絡(luò)常用的信令是7號(hào)信令（SS7）。主要用于交換機(jī)之間、交換機(jī)與數(shù)據(jù)庫（如HLR、VLR、AUC）之間交換信息。7號(hào)信令系統(tǒng)被劃分為一個(gè)公共的消息傳遞部分（MessageTransferPart，MTP）和若干ISDN用戶部分（ISDN-UP），如圖7.19所示。2023/7/29552023/7/2956MTP只負(fù)責(zé)消息的傳遞，不負(fù)責(zé)消息內(nèi)容的分析，提供一個(gè)無連接的消息傳輸系統(tǒng)。它可以使信令跨越網(wǎng)絡(luò)到達(dá)其目的地，MTP中的功能可以避免網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的系統(tǒng)故障對(duì)信令信息傳輸產(chǎn)生不利影響。MTP分為三層。第一層為信令數(shù)據(jù)層，它定義了信號(hào)鏈路的物理和電氣特性，是在一種傳輸速率下傳送信令的雙向數(shù)據(jù)通道，即雙工鏈路；第二層是信令鏈路層，它提供數(shù)據(jù)鏈路的控制，負(fù)責(zé)提供信令數(shù)據(jù)鏈路上的可靠數(shù)據(jù)傳送；第三層是信令網(wǎng)絡(luò)層，它的功能是保證網(wǎng)絡(luò)單元間信令消息的正確傳輸。網(wǎng)絡(luò)層按功能劃分為信令消息處理和信令網(wǎng)管理兩部分。信令消息處理的作用是當(dāng)本節(jié)點(diǎn)為消息目的地時(shí)，將消息送往指定的用戶部分；當(dāng)本節(jié)點(diǎn)為消息轉(zhuǎn)接點(diǎn)時(shí)，將消息轉(zhuǎn)送至預(yù)定的信令鏈路。信令網(wǎng)管理部分的主要功能是在信令網(wǎng)故障時(shí)提供的信令網(wǎng)重組結(jié)構(gòu)能力。其中也包括啟用和定位新的信令鏈路。隨著信令網(wǎng)的擴(kuò)大及信令鏈路負(fù)荷的增加，信令網(wǎng)可能出現(xiàn)擁塞，因此信令網(wǎng)管理功能中也包括控制擁塞的功能。2023/7/2957信令連接控制部分（SCCP，SignalingConnectionControlPart）提供用于無連接和面向連接業(yè)務(wù)所需的對(duì)MTP的附加功能。SCCP提供地址的擴(kuò)展能力和4類業(yè)務(wù)。這4類業(yè)務(wù)是：0類是基本的無連接型業(yè)務(wù)；1類是有序的無連接型業(yè)務(wù)；2類是基本的面向連接型業(yè)務(wù)；3類是具有流量控制的面向連接型業(yè)務(wù)。ISDN-UP是MTP的用戶，其功能是處理信令信息。對(duì)于不同的通信業(yè)務(wù)類型用戶，ISDN-UP控制處理信令消息的功能是不同的。ISDN-UP支持的業(yè)務(wù)包括基本的承載業(yè)務(wù)和許多ISDN補(bǔ)充業(yè)務(wù)，基本承載業(yè)務(wù)就是建立、監(jiān)視和拆除發(fā)送端交換機(jī)和接收端交換機(jī)之間64kb/s的電路連接。事務(wù)處理能力應(yīng)用部分（TCAP，TransactionCapabilitiesApplicationPart）提供使與電路無關(guān)的信令應(yīng)用之間交換信息的能力，TCAP提供操作、維護(hù)和管理部分(OMAP)和移動(dòng)應(yīng)用部分(MAP)應(yīng)用等。作為TCAP的應(yīng)用，在MAP中實(shí)現(xiàn)的信令協(xié)議有IS-41、GSM應(yīng)用等。2023/7/29587號(hào)信令的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7.20所示。7號(hào)信令網(wǎng)絡(luò)是與公共電話交換網(wǎng)（PSTN）平行的一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。它由三個(gè)部分組成：信令點(diǎn)(SP)、信令鏈路和信令轉(zhuǎn)移點(diǎn)(STP)。信令點(diǎn)(SP)是發(fā)出信令和接收信令的設(shè)備，它包括業(yè)務(wù)交換點(diǎn)(SSP)和業(yè)務(wù)控制點(diǎn)(SCP)。SSP是電話交換機(jī)，它們之間由SS7鏈路互連，完成在其交換機(jī)上發(fā)起、轉(zhuǎn)移或到達(dá)的呼叫處理。移動(dòng)網(wǎng)中的SSP稱為移動(dòng)交換中心(MSC)。SCP包括提供增強(qiáng)型業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫，SCP接收SSP的查詢，并返回所需的信息給SSP。在移動(dòng)通信中SCP可包括一個(gè)HLR或一個(gè)VLR。在SS7信令網(wǎng)絡(luò)中共有六種類型的信令鏈路，圖7.20中僅給出A鏈路(AccessLink)和D鏈路(DiagonalLink)。STP是在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和數(shù)據(jù)庫之間中轉(zhuǎn)SS7消息的交換機(jī)。STP根據(jù)SS7消息的地址域，將消息送到正確的輸出鏈路上。為了滿足苛刻的可靠性要求，STP都是成對(duì)提供的。2023/7/29592023/7/29607.5越區(qū)切換越區(qū)切換是指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動(dòng)臺(tái)與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基站的過程，該過程也稱為自動(dòng)鏈路轉(zhuǎn)移。越區(qū)切換通常發(fā)生在移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個(gè)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(dòng)臺(tái)與當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動(dòng)臺(tái)與新基站之間的鏈路。越區(qū)切換分為兩大類：一類是硬切換，另一類是軟切換。硬切換是指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。而軟切換是指既維持舊的連接，又同時(shí)建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。越區(qū)切換的研究包括三個(gè)方面的問題：（1）越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換；（2）越區(qū)切換如何控制；（3）越區(qū)切換時(shí)的信道分配。

2023/7/2961研究越區(qū)切換算法所關(guān)心的主要性能指標(biāo)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、越區(qū)切換引起的通信中斷的時(shí)間間隔以及越區(qū)切換發(fā)生的時(shí)延等。1.越區(qū)切換的準(zhǔn)則在決定何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換時(shí)，通常根據(jù)移動(dòng)臺(tái)處的接收平均信號(hào)強(qiáng)度，也可以根據(jù)移動(dòng)臺(tái)處的信噪比（或信號(hào)干擾比）、誤比特率等參數(shù)來確定。假定移動(dòng)臺(tái)從基站1向基站2運(yùn)動(dòng)，其信號(hào)強(qiáng)度的變化如圖7.21所示。2023/7/2962判斷何時(shí)需要越區(qū)切換的準(zhǔn)則如下：（1）相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則：在任何時(shí)間都選擇具有最強(qiáng)接收信號(hào)的基站。如圖7.21中的A處將要發(fā)生越區(qū)切換。這種準(zhǔn)則的缺點(diǎn)是：在原基站的信號(hào)強(qiáng)度仍滿足要求的情況下，會(huì)引發(fā)太多不必要的越區(qū)切換。（2）具有門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則：僅允許移動(dòng)用戶在當(dāng)前基站的信號(hào)足夠弱(低于某一門限)，且新基站的信號(hào)強(qiáng)于本基站的信號(hào)情況下，才可以進(jìn)行越區(qū)切換。如圖7.21所示在門限為Th2時(shí)，在B點(diǎn)將會(huì)發(fā)生越區(qū)切換。在該方法中，門限選擇具有重要作用。例如在圖7.21中，如果門限太高取為Th1，則該準(zhǔn)則與相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則相同。如果門限太低取為Th3，則會(huì)引起較大的越區(qū)時(shí)延。此時(shí)，可能會(huì)因鏈路質(zhì)量較差導(dǎo)致通信中斷。另一方面，它會(huì)引起對(duì)同道用戶的額外干擾。（3）具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則：僅允許移動(dòng)用戶在新基站的信號(hào)強(qiáng)度比原基站信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)很多(即大于滯后余量)的情況下進(jìn)行越區(qū)切換，如圖7.21中的C點(diǎn)。該技術(shù)可以防止由于信號(hào)波動(dòng)引起的移動(dòng)臺(tái)在兩個(gè)基站之間來回重復(fù)切換，即“乒乓效應(yīng)”。（4）具有滯后余量和門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則：僅允許移動(dòng)用戶在當(dāng)前基站的信號(hào)電平低于規(guī)定門限，且新基站的信號(hào)強(qiáng)度高于當(dāng)前基站一個(gè)給定滯后余量時(shí)進(jìn)行越區(qū)切換。2023/7/2963圖7.21越區(qū)切換示意圖2023/7/2964此外還有其他類型的準(zhǔn)則，例如通過預(yù)測(cè)技術(shù)（即預(yù)測(cè)未來信號(hào)電平的強(qiáng)弱）來決定是否需要越區(qū)切換。另外，在上述準(zhǔn)則中還可以引入一個(gè)定時(shí)器，即在一定的時(shí)間之后才允許進(jìn)行越區(qū)切換，采用滯后余量和定時(shí)相結(jié)合的方法。2.越區(qū)切換的控制策略越區(qū)切換控制包括兩個(gè)方面：一是越區(qū)切換的參數(shù)控制；二是越區(qū)切換的過程控制。參數(shù)控制在上面已經(jīng)提到，過程控制的方式主要有以下三種。2023