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文檔簡介

《移動通信原理》課程_第16章第一頁,共77頁。16.1移動通信中的業(yè)務(wù)類型?移動通信中開展的業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)上的業(yè)務(wù)基本是類似的,也是由移動用戶的需求驅(qū)動決定。由于在客觀條件上受到信道動態(tài)性和用戶動態(tài)性的限制,在業(yè)務(wù)的類型、數(shù)量、速率、寬帶乃至QoS要求上均比固網(wǎng)要差一些。?業(yè)務(wù):歐洲體系的GSM、GPRS以及WCDMA系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)以及在智能網(wǎng)上開展的增值業(yè)務(wù)。第二頁,共77頁。16.1.12G中的GSM業(yè)務(wù)?GSM提供的業(yè)務(wù)可以分為兩類:基本通信業(yè)務(wù)補(bǔ)充通信業(yè)務(wù)。這兩類業(yè)務(wù)是獨立的通信業(yè)務(wù)。?基本通信業(yè)務(wù)又根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中接入位置的不同劃分為:電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)。第三頁,共77頁。電信業(yè)務(wù):提供包含終端設(shè)備(TE)功能在內(nèi)的完善通信能力。其特點是除了包括OSI模型中1至3層屬性外,還包含描述OSI參考模型中4至7層高層功能和協(xié)議的屬性。承載業(yè)務(wù):僅提供接入點之間傳輸信號的能力,它僅包含OSI模型中1至3層相對應(yīng)的底層屬性。補(bǔ)充業(yè)務(wù):是對兩類基本業(yè)務(wù)的改進(jìn)和補(bǔ)充,它不能單獨向用戶提供,而必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。同一補(bǔ)充業(yè)務(wù)可能應(yīng)用到若干個基本業(yè)務(wù)中,這大大豐富了基本業(yè)務(wù)的功能,也有利于引入智能化服務(wù)。GSM可提供8大類型的補(bǔ)充業(yè)務(wù)(呼叫轉(zhuǎn)移、計費通知、閉鎖所有出局呼叫.)。第四頁,共77頁。16.1.12G中的GSM業(yè)務(wù)?GSM提供的主要電信業(yè)務(wù)如下:

(1)話音業(yè)務(wù)

(2)短消息業(yè)務(wù)

(3)小區(qū)廣播式短消息業(yè)務(wù)

(4)可視圖文接入

(5)智能用戶電報傳送

(6)傳真?GSM設(shè)計的承載業(yè)務(wù)不僅可以在移動用戶之間完成數(shù)據(jù)通信,更重要的是為移動用戶與PSTN、

ISDN用戶提供數(shù)據(jù)通信服務(wù),而且還能與其它陸地公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(電路型、分組型)互連互通。第五頁,共77頁。G中的GPRS業(yè)務(wù)?1.GPRS可提供的業(yè)務(wù)–接入因特網(wǎng)(采用PC+GPRS手機(jī))和基于PDA的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)–GPRS–短消息業(yè)務(wù)–E-mail業(yè)務(wù)、Telnet登陸業(yè)務(wù)、FTP文件傳輸業(yè)務(wù)、

Web瀏覽業(yè)務(wù)–信息檢索業(yè)務(wù)、信息查詢、電子號碼簿服務(wù);–電子商務(wù)、電子銀行、電子股票交易、信用卡確認(rèn);–電子監(jiān)控;–GPS自動定位跟蹤業(yè)務(wù);–集團(tuán)、企業(yè)自認(rèn)證與代認(rèn)證業(yè)務(wù);–網(wǎng)絡(luò)游戲。第六頁,共77頁。16.2呼叫建立與接續(xù)涉及呼叫基本流程,信令基本流程。16.2.1呼叫建立與接續(xù)的基本原理?實現(xiàn)各移動用戶之間及移動用戶與本地核心網(wǎng)用戶之間建立正常通信,任何一個移動通信系統(tǒng)其網(wǎng)絡(luò)運行的主要功能是要能夠支持該移動通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的正常運行。支持呼叫處理過程,有:呼叫建立和釋放尋呼信道分配和釋放支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)的激活、去激活及登記和刪除等業(yè)務(wù)操作。第七頁,共77頁。呼叫處理狀態(tài)演變?yōu)楣δ埽簭囊苿优_呼叫處理完成的功能上看,呼叫處理包含下列5個部分:呼叫請求與建立鑒權(quán)與加密分配并建立信道進(jìn)行正常通信結(jié)束通信與掛機(jī)。第八頁,共77頁。圖16.13給出以移動用戶為主叫方的基本流程[處理過程與組成元素的關(guān)系,側(cè)重于主叫方的處理。]。第九頁,共77頁。16.2.2GSM系統(tǒng)的呼叫建立與接續(xù)GSM中移動至移動且MS為主叫方的呼叫建立與接續(xù)的基本流程[處理過程、實體、邏輯信道的關(guān)系,側(cè)重于主叫方側(cè)]:如下圖所示[呼叫建立起始階段]。第十頁,共77頁。?下面進(jìn)一步給出GSM中移動用戶至本地網(wǎng)固定用戶的呼叫流程,在這一流程中,簡化了呼叫與接續(xù)流程的具體步驟而增加參與流程的網(wǎng)絡(luò)實體功能部分。1)呼叫請求第十一頁,共77頁。作業(yè):將呼叫建立與接續(xù)的步驟,按上圖方式進(jìn)行補(bǔ)充。并簡單說明其過程。[交電子版]移動用戶做主叫時的信令流程:

從MS向BTS請求信道開始,到主叫用戶TCH指配完成為止。主叫一般經(jīng)過4個大的階段:接入階段,鑒權(quán)加密階段,TCH指配階段,取被叫用戶路由信息階段。1)接入階段主要包括:信道請求,信道激活,信道激活響應(yīng),立即指配,業(yè)務(wù)請求等幾個步驟。經(jīng)過這個階段,手機(jī)和BTS(BSC)建立了暫時固定的關(guān)系。2)鑒權(quán)加密階段主要包括:鑒權(quán)請求,鑒權(quán)響應(yīng),加密模式命令,加密模式完成,呼叫建立等幾個步驟。經(jīng)過這個階段,主叫用戶的身份已經(jīng)得到了確認(rèn),網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為主叫用戶是一個合法用戶,允許繼續(xù)處理該呼叫。第十二頁,共77頁。3)TCH指配階段主要包括:指配命令,指配完成。經(jīng)過這個階段,主叫用戶的話音信道已經(jīng)確定,如果在后面被叫接續(xù)的過程中不能接通,主叫用戶可以通過話音信道聽到MSC的語音提示。4)取被叫用戶路由信息階段主要包括:向HLR請求路由信息;HLR向VLR請求漫游號碼;VLR回送被叫用戶的漫游號碼;HLR向MSC回送被叫用戶的路由信息(MSRN)。MSC收到路由信息后,對被叫用戶的路由信息進(jìn)行分析,可以得到被叫用戶的局向。然后進(jìn)行話路接續(xù)。第十三頁,共77頁。接入和鑒權(quán)加密階段說明(消息類型及產(chǎn)生):當(dāng)用戶輸入被叫號碼完畢按下發(fā)射按紐后,手機(jī)(以下以MS代替)將進(jìn)行一系列動作。MS將在隨機(jī)接入信道(RACH)向BSS發(fā)送信道請求消息,以便申請一個專用信道(SDCCH),BSC為其分配相應(yīng)的信道,成功后,在接入允許信道(AGCH)中通過立即分配消息通知MS為其分配的專用信道,MS將在為其分配的SDCCH上發(fā)送一個層三消息---CM業(yè)務(wù)請求消息,在該消息中CM業(yè)務(wù)類型為移動發(fā)起呼叫,該消息被BSS透明的傳送至MSC,第十四頁,共77頁。MSC收到CM業(yè)務(wù)請求消息后,通過處理接入請求消息通知VLR處理此次MS的接入業(yè)務(wù)請求;(同時,由于在BSC和MSC之間用到了SCCP有連接服務(wù),為建立SCCP連接,MSC還將向BSC回連接確認(rèn)消息[接續(xù)確認(rèn)]);收到業(yè)務(wù)接入請求后,VLR將首先查看在數(shù)據(jù)庫中該MS是否有鑒權(quán)三參組,如果有,將直接向MSC下發(fā)鑒權(quán)命令(啟動鑒權(quán));否則,向相應(yīng)的HLR/AUC請求鑒權(quán)參數(shù)(鑒權(quán)參數(shù)請求),從HLR/AUC得到三參組,然后再向MSC下發(fā)鑒權(quán)命令,MSC收到VLR發(fā)送的鑒權(quán)命令后,通過BSS向MS下發(fā)鑒權(quán)請求,在該命令中含有鑒權(quán)參數(shù),MS收到鑒權(quán)請求后,利用SIM卡中的IMSI和鑒權(quán)算法,得出鑒權(quán)結(jié)果,通過鑒權(quán)響應(yīng)消息送達(dá)MSC,第十五頁,共77頁。MSC將鑒權(quán)結(jié)果(鑒權(quán)響應(yīng))回送VLR,由VLR核對MS上報的鑒權(quán)結(jié)果和從HLR取得的鑒權(quán)參數(shù)中的結(jié)果,如果二者不一致,拒絕此次接入請求,此次呼叫失敗;如果二者一致則鑒權(quán)通過,鑒權(quán)通過后,VLR將首先向MSC下發(fā)加密命令(啟動加密),然后通知MSC該MS此次接入請求(接受接入請求)已獲通過,MSC通過BSS通知MS業(yè)務(wù)請求獲得通過(CM-業(yè)務(wù)接受),MSC向MS下發(fā)加密命令(加密模式命令),該命令內(nèi)含加密模式,MS收到此命令并完成加密后,回送加密模式完成消息,到此MS完成了整個接入階段的工作。第十六頁,共77頁。主叫接入階段、鑒權(quán)階段主要信令第十七頁,共77頁。鑒權(quán)與加密[補(bǔ)在這里]原由:空中接口極易受到侵犯,GSM系統(tǒng)為了保證通信安全,采取了特別的鑒權(quán)與加密措施。鑒權(quán):是為了確認(rèn)移動臺的合法性。

加密:為了防止第三者竊聽。鑒權(quán)三參數(shù)產(chǎn)生過程:用戶側(cè):在用戶入網(wǎng)簽約時,用戶鑒權(quán)密鑰Ki連同IMSI一起分配給用戶,這樣每一個用戶均有唯一的Ki和IMSI,它們存儲于AUC數(shù)據(jù)庫和SIM(用戶識別)卡中。

發(fā)起者:MSC。

鑒權(quán)中心(AUC)為鑒權(quán)與加密提供了三參數(shù)組(隨機(jī)數(shù)RAND、符號響應(yīng)SRES和加密密鑰Kc),第十八頁,共77頁。鑒權(quán)三參組產(chǎn)生過程:根據(jù)HLR的請求,AUC按下列步驟產(chǎn)生一個三參數(shù)組,見下圖。產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)(RAND);通過加密算法(A8)和鑒權(quán)算法(A3),用RAND和Ki通過A8計算出密鑰Kc(數(shù)據(jù)加解密用密鑰),通過A3計算出符號響應(yīng)(SRES);RAND、SRES和Kc作為一個三參數(shù)組一起送給HLR。第十九頁,共77頁。鑒權(quán)過程:無論是移動臺主呼或被呼,都有鑒權(quán)過程,鑒權(quán)程序如下圖所示。鑒權(quán)過程主要涉及到AUC、HLR、MSC/VLR和MS,它們均各自存儲著與用戶有關(guān)的信息或參數(shù)。通過獨立專用控制信道SDCCH進(jìn)行。當(dāng)MS發(fā)出入網(wǎng)請求時,MSC/VLR就向MS發(fā)送RAND,MS使用該RAND以及與AUC內(nèi)相同的鑒權(quán)密鑰Ki和鑒權(quán)算法A3,計算出符號響應(yīng)SRES,然后把SRES回送給MSC/VLR,驗證其合法性。第二十頁,共77頁。加密過程:GSM系統(tǒng)為確保用戶信息(話音或非話音業(yè)務(wù))以及與用戶有關(guān)的信令信息的私密性,在BTS與MS之間交換信息時專門采用了一個加密程序,如下圖所示。第二十一頁,共77頁。在鑒權(quán)程序中,當(dāng)計算SRES時,同時用另一個算法(A8)計算出加密密鑰Kc,并在BTS和MSC中均暫存Kc。MSC/VLR把加密模式命令(M)通過BTS發(fā)往MS,MS根據(jù)M、Kc及TDMA幀號通過加密算法A5產(chǎn)生一個加密消息,表明MS已完成加密,將加密消息回送給BTS。BTS采用相應(yīng)的算法解密,恢復(fù)消息M,如果無誤則告知MSC/VLR,表明加密模式完成。第二十二頁,共77頁。[另一個角度看=簡化]GSM中移動用戶至本地網(wǎng)固定用戶的呼叫流程[網(wǎng)絡(luò)實體角度]:圖16.15GSM中移動用戶至固定用戶呼叫流程第二十三頁,共77頁。

移動用戶至固定用戶出局呼叫流程[結(jié)構(gòu)圖角度]如下圖示。圖中流程如下:①在服務(wù)小區(qū)內(nèi),一旦移動用戶撥號后,移動臺通過隨機(jī)接入信道RACH向基站請求。②在移動臺MS與移動業(yè)務(wù)交換中心MSC之間建立信令連接的建立過程[SDCCH]。③對移動臺的識別碼進(jìn)行鑒權(quán)的過程,如果需加密,則設(shè)置加密模式,進(jìn)入呼叫建立起始階段。④分配業(yè)務(wù)信道。⑤采用7號信令,用戶部分ISUP/TUP通過與固定網(wǎng)(ISDN/PSTN)建立至被叫用戶的通路,并向被叫用戶振鈴,向移動臺回送呼叫接通證實信號。⑥被叫用戶取機(jī)應(yīng)答,向移動臺發(fā)送應(yīng)答(連接)消息,最后進(jìn)入通話階段。第二十四頁,共77頁。示意圖移動用戶出局呼叫流程第二十五頁,共77頁。GSM中由本地固定網(wǎng)用戶呼叫移動用戶的呼叫與接續(xù)流程[網(wǎng)絡(luò)實體角度]:如下圖。第二十六頁,共77頁。主要流程說明:(1)通過7號信令接收來自本地固定網(wǎng)用戶的呼叫;(2)GMSC向HLR詢問被叫移動用戶所在MSC地址(地區(qū));

(3)HLR請求向該區(qū)被訪問的VLR查詢MSRN,并通知HLR;(4)GMSC從HLR獲得MSRN后,可重新尋找路由,建立至被訪MSC通路;(5)(6)被訪的MSC從VLR中獲取有關(guān)用戶數(shù)據(jù);(7)(8)MSC通過位置區(qū)內(nèi)所有基站BS向移動臺發(fā)送尋呼消息;(9)(10)被叫移動用戶MS2發(fā)回尋呼響應(yīng)消息;(11)被叫移動用戶MS,在隨機(jī)接入信道RACH向BS發(fā)送“信道請求”,通過MSC向本地固定網(wǎng)主叫發(fā)送應(yīng)答與連接消息,并建立通信鏈路;(12)正常通話;(13)掛機(jī)。第二十七頁,共77頁。固定用戶至移動用戶入局呼叫的基本流程

基本流程如下圖所示。圖中流程說明如下:①通過7號信令用戶部分ISUP/TUP,入口MSC(GMSC)接受來自固定網(wǎng)(ISDN/PSTN)的呼叫。②GMSC向HLR詢問有關(guān)被叫移動用戶正在訪問的MSC地址(即MSRN)。③HLR請求被訪問VLR分配MSRN,MSRN是在每次呼叫的基礎(chǔ)上由被訪的VLR分配并通知HLR的。④GMSC從HLR獲得MSRN后,就可重新尋找路由建立至被訪MSC的通路。⑤、⑥被訪MSC從VLR獲取有關(guān)用戶數(shù)據(jù)。⑦、⑧MSC通過位置區(qū)內(nèi)的所有基站BS向移動臺發(fā)送尋呼消息。⑨、⑩被叫移動用戶的移動臺發(fā)回尋呼響應(yīng)消息(RACH),然后執(zhí)行與前述出局呼叫流程中的①、②、③、④相同的過程,直到移動臺振鈴,向主叫用戶回送呼叫接通證實信號(下圖中省略)。⑩移動用戶應(yīng)答,向固定網(wǎng)發(fā)送應(yīng)答(連接)消息,最后進(jìn)入通話階段。第二十八頁,共77頁。固定用戶至移動用戶入局呼叫的基本流程示意圖移動用戶入局呼叫基本流程第二十九頁,共77頁。Endcharpter15in12被叫信令流程對移動用戶來說,被叫的過程從MSC向BSC發(fā)起對被叫用戶的尋呼開始,到主叫和被叫通話為止。被叫流程經(jīng)過以下4個階段:1)接入階段,2)鑒權(quán)加密階段,3)TCH指配階段,4)通話階段。接入階段主要包括:手機(jī)收到BTS的尋呼命令后,信道請求,信道激活,信道激活響應(yīng),立即指配,尋呼響應(yīng)。經(jīng)過這個階段,手機(jī)和BTS(BSC)建立了暫時固定的關(guān)系。鑒權(quán)加密階段主要包括:鑒權(quán)請求,鑒權(quán)響應(yīng),加密模式命令,加密模式完成,呼叫建立。經(jīng)過這個階段,被叫用戶的身份已經(jīng)得到了確認(rèn),網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為被叫用戶是一個合法用戶。TCH指配階段主要包括:指配命令,指配完成。經(jīng)過這個階段,被叫用戶的話音信道已經(jīng)確定,被叫振鈴,主叫聽回鈴音。如果這時被叫用戶摘機(jī),主被叫用戶進(jìn)入通話狀態(tài)。通話階段主要包括:計費命令等。第三十頁,共77頁。被叫接入階段、鑒權(quán)階段主要信令流程第三十一頁,共77頁。過程:當(dāng)一個端局MSC收到它局發(fā)送的IAI消息(建立呼叫時首次前向發(fā)送的一種消息,是一種前向地址消息)后,進(jìn)行以下動作。為了確定被叫用戶是否能夠接受此次呼叫,MSC會首先通過S.F.I.C消息向相應(yīng)的VLR查詢有關(guān)該被叫用戶的用戶信息,如果VLR通過查詢用戶信息,發(fā)現(xiàn)該用戶可以接受此次呼叫(未關(guān)機(jī)且允許接受呼叫),會向MSC發(fā)送尋呼命令消息,在該消息中,含有用戶的位置信息(LAI),MSC收到此信息后,查詢數(shù)據(jù),得到控制此位置區(qū)的BSC的信令點編碼,向相應(yīng)的BSC下發(fā)尋呼命令,BSC通知所控制的BTS在尋呼信道(PCH)下發(fā)尋呼消息。手機(jī)一直在偵聽該信道,當(dāng)收到尋呼自身的消息后,在隨機(jī)接入信道(RACH)上報尋呼響應(yīng)消息,同時MSC向VLR發(fā)送處理接入請求消息,VLR首先啟動鑒權(quán)流程,查看該用戶的鑒權(quán)參數(shù)組,如果VLR中沒有該用戶的鑒權(quán)三參組,VLR會發(fā)起向HLR取鑒權(quán)參數(shù)的過程(詳細(xì)過程可以參見主叫用戶的接入過程中的鑒權(quán)過程),否則VLR會直接向MSC發(fā)送啟動鑒權(quán)消息,在啟動鑒權(quán)消息中含有該用戶的一個鑒權(quán)三參組(RAND,KC,SERS),第三十二頁,共77頁。MSC收到該消息后,會繼續(xù)通知對應(yīng)的BSC、BTS下發(fā)鑒權(quán)命令,MS收到鑒權(quán)請求后,根據(jù)SIM卡中的Ki,計算出對應(yīng)的SERS,之后,將SERS在鑒權(quán)響應(yīng)消息中上報MSC,MSC回送至VLR,VLR收到鑒權(quán)響應(yīng)消息后,核對上報的SERS和從HLR得到的三參組中的SERS是否一致,如果一致,向MSC發(fā)送接入請求接受消息,通知MSC該用戶的此次接入請求被接受。并通過完成呼叫消息向MSC回送被叫的用戶信息;如果不一致,此次呼叫將被拒絕。第三十三頁,共77頁。BTS的信令處理主要有兩方面的作用:1.實現(xiàn)MS與BSS/NSS在Um接口層之上的互通;2.在BSC的控制下完成一部分無線資源管理功能。完整和BTS的信令處理包括四方面的功能,無線鏈路層管理功能專用信道管理功能公共信道管理功能TRX管理功能。第三十四頁,共77頁。LapDm:LinkAccessProcedure“Dm”(mobile“D”)Channel, Dm信道鏈路接入規(guī)程無線資源管理模塊FURRM;PAGCHM:PCH&AGCHManagenent, PCH&AGCH管理。LapD:LinkAccessProcedure“D”Channel,D信道鏈路接入規(guī)程。操作維護(hù)模塊OAMM第三十五頁,共77頁。在一給定的尋呼子信道上尋呼一個MS的處理過程PAGCMD消息包含了MS的識別號(TMSI或IMSI),尋呼子信道的號碼,還可能有指示給MS的與尋呼有關(guān)的后續(xù)處理要用的信道組合。(RR)PAGingREQuesttype1/2/3消息由PAGCHM模塊中的PAGCHMan子模塊進(jìn)行緩沖區(qū)存儲,由PAGCHDaemon子模塊進(jìn)行組合和發(fā)送,并計算要傳輸它們的正確DRX(尋呼報文的編排)尋呼塊。當(dāng)MS收到(RR)PAGingREQuest消息并被允許接入網(wǎng)絡(luò),就激發(fā)立即指配程序,主信令鏈路的建立是用SABM激發(fā)的,SABM的信息域中包含(RR)PAGingRESponse消息。第三十六頁,共77頁。16.3移動性管理?移動通信是由動態(tài)(移動)的終端通過動態(tài)的連接點而構(gòu)成一個動態(tài)的通信鏈路。?利用“動態(tài)”性滿足“移動服務(wù)”是實現(xiàn)移動性網(wǎng)絡(luò)的一項核心技術(shù):移動性管理的內(nèi)容功能角度:(1)小區(qū)選擇與位置登記:為移動臺開機(jī)后,首先需要進(jìn)行的建立過程。(2)越區(qū)切換:移動臺在聯(lián)機(jī)通信狀態(tài)下,保持不間斷、無縫隙通信的一種有效手段。(3)小區(qū)重新選擇與用戶漫游:是當(dāng)移動臺已選擇本地小區(qū)后,又離開該小區(qū),進(jìn)入某個服務(wù)區(qū)內(nèi)另一個較遠(yuǎn)的小區(qū)(處于不同的MSC之間),但仍需要實現(xiàn)移動通信的基本保證。第三十七頁,共77頁。移動臺角度:(1)移動臺處于空閑(待機(jī))狀態(tài):分為下列兩類,小區(qū)選擇與位置登記:當(dāng)移動臺開機(jī)后并處于未登記狀態(tài);小區(qū)重新選擇與用戶漫游:當(dāng)移動臺開機(jī)后并處于已登記狀態(tài),它主要用于漫游,在漫游中由于用戶已離開原小區(qū)并漫游至其它小區(qū)或服務(wù)區(qū)內(nèi),需要重新選擇小區(qū)和登記。(2)移動臺處于聯(lián)機(jī)(通話)狀態(tài)[移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間已存在一條點對點無線鏈路]:由于用戶位置的移動,離開原小區(qū)而進(jìn)入另一個新小區(qū),產(chǎn)生了越區(qū)切換,網(wǎng)絡(luò)必須保證已建立的無線鏈路在切換時實現(xiàn)不間斷的通信。第三十八頁,共77頁。16.3.1位置登記?位置登記是指網(wǎng)絡(luò)跟蹤、保持移動臺所處的位置并存貯其位置信息,一般是存貯在兩個寄存器中。?位置登記主要包含以下過程:

–(1)位置更新:開機(jī)后,位置不同時發(fā)出更新識別消息。

–(2)位置刪除:在當(dāng)前VLR中登記并從原來VLR中刪除。

–(3)周期性位置更新:位置穩(wěn)定時定期發(fā)出位置更新。

–(4)國際移動用戶識別號碼IMSI的位置更新:SIM卡取出或裝入時。。?位置登記的目的是允許移動臺在網(wǎng)絡(luò)中選擇一個最適合的小區(qū),比如具有最強(qiáng)的信號或最大的信噪比等。第三十九頁,共77頁。16.3.1位置登記?移動臺在“待機(jī)”(空閑)狀態(tài),執(zhí)行小區(qū)選擇/重新選擇的位置登記處理過程,捕捉小區(qū)、建立通信鏈路、完成位置登記或?qū)⒙魏蟮闹剡x位置告知網(wǎng)絡(luò)。?小區(qū)選擇是移動臺剛開機(jī)時進(jìn)行的過程,而重新選擇小區(qū)則是移動臺已經(jīng)選擇了小區(qū)后才進(jìn)行的。?在移動臺開機(jī)后,要經(jīng)歷以下幾個主要步驟:(1)搜索系統(tǒng)載波,移動臺可以搜索系統(tǒng)全部或有選擇的(存貯器中或用戶身份卡中)信道進(jìn)行搜索;(2)選擇信號功率(或信噪比)最大的幾個信道;(3)從上述已選擇的信道中收集相關(guān)數(shù)據(jù);(4)若有需要,則在位置區(qū)進(jìn)行登記;第四十頁,共77頁。?位置登記需要蜂窩系統(tǒng)中的參數(shù),主要有:(1)在廣播信道上的接收信號電平;(2)小區(qū)狀態(tài),是否由于資源擁塞、鏈路傳輸失敗、切換等因素而禁止接入;(3)網(wǎng)絡(luò)身份,若幾個網(wǎng)絡(luò)使用同一個頻段、覆蓋同一區(qū)域時;(4)地理區(qū)域,有些按地區(qū)分類的注冊用戶是可用的;(5)定時器參數(shù);?位置登記中的位置區(qū)方法:使用位置區(qū)的概念來進(jìn)行自動位置管理。第四十一頁,共77頁。?下圖為位置區(qū)結(jié)構(gòu)(seech15p45,forchar)第四十二頁,共77頁。?目前第一代、第二代蜂窩移動通信中廣泛應(yīng)用的位置管理辦法是使用位置區(qū)來進(jìn)行自動的位置管理。網(wǎng)絡(luò)跟蹤用戶所在位置區(qū),就能大致確定用戶所在的大致范圍。?在蜂窩移動通信系統(tǒng)中,目前應(yīng)用廣泛的是一種基于跨位置區(qū)的位置更新和周期性位置更新相結(jié)合的混合方法。移動臺每次跨越位置區(qū)都要進(jìn)行一次位置登記,另外還要加上定期的周期性位置更新。第四十三頁,共77頁。?例:GSM中的位置登記過程基本流程如下:第四十四頁,共77頁。2.接收BSA發(fā)送的廣播消息,以收到位置區(qū)A識別消息;3.

&4.向基站發(fā)送”我在這里”的信息位置登記消息或更新的請求;5.MSA將位置更新傳給HLR,并開始鑒權(quán);6HLR向MSC發(fā)回響應(yīng)消息;7&8MSC在VLR進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)登記;9通過基站向MS回送位置登記或更新消息.10向原HLR發(fā)出刪除原來的用戶數(shù)據(jù).第四十五頁,共77頁。手機(jī)位置更新流程(實際設(shè)備)第四十六頁,共77頁。手機(jī)首先從小區(qū)的RACH信道向BTS發(fā)送信道請求(CHREQ:ChannelRequest),BTS收到處理后向BSC發(fā)送信道要求(CHRQD:ChannelRequired);BSC收到后向BTS激活SDCCH信道(CHACT),BTS激活信道后回確認(rèn)消息(CHACTACK);BSC收到后向BTS發(fā)立即指配命令(IMMASSCMD),BTS收到后在AGCH信道上向該手機(jī)發(fā)送立即指配(IMMASS),手機(jī)收到后發(fā)送SABM,BTS發(fā)送UA給手機(jī)。同時BTS向BSC發(fā)送信道建立指示(ESTIND),其中包含手機(jī)的位置更新請求,BSC將手機(jī)的位置更新請求通過CR(LOCUPDREQ)發(fā)送給MSC,MSC收到后給BSC回CC消息。以上完成手機(jī)和BTS的SDCCH建鏈過程,并且從SDCCH將位置更新信息發(fā)給MSC。注:SABM的信息域中包含(RR)PAGingRESponse消息第四十七頁,共77頁。MSC在進(jìn)行可選的加密模式選擇后向手機(jī)發(fā)送位置更新接受消息(LOCUPDACCEPT)。接著MSC向BSC發(fā)送清除消息(ClearCMD);BSC回清除完成(ClearCOM),同時向BTS發(fā)送SDCCH釋放消息(CHREL)以及SACCH信道去激活消息(DEACTSACCH);BTS收到后向手機(jī)發(fā)送信道釋放消息(CHREL),手機(jī)要求BTS釋放無線鏈路(DISC),BTS回釋放確認(rèn)(UA)同時向BSC報告信道釋放指示;接著BSC向BTS發(fā)送無線信道釋放(RFCHLREL),BTS回確認(rèn)消息(RFCHLRELACK)完成整個無線信道的釋放過程。第四十八頁,共77頁。移動臺的工作狀態(tài)與位置登記的關(guān)系:可能處于激活(開機(jī))狀態(tài),可能處于非激活(關(guān)機(jī))狀態(tài),狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換處理:[“IMSI分離/附著”]“IMSI分離”:移動臺轉(zhuǎn)入非激活狀態(tài)時,要在有關(guān)的VLR和HLR中設(shè)置一特定的標(biāo)志,使網(wǎng)絡(luò)拒絕向該用戶呼叫,以免在無線鏈路上發(fā)送無效的尋呼信號;“IMSI附著”:當(dāng)移動臺由非激活狀態(tài)轉(zhuǎn)為激活狀態(tài)時,移動臺取消上述分離標(biāo)志,恢復(fù)正常工作;問題:若MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“IMSI附著”消息時,因無線鏈路質(zhì)量很差,故有可能造成錯誤,即網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為MS仍然為分離狀態(tài)。反之,當(dāng)MS發(fā)送“IMSI分離”消息時,因收不到信號,網(wǎng)絡(luò)也會錯認(rèn)為該MS處于“附著”狀態(tài);解決方法:系統(tǒng)采取周期性登記方式,例如要求MS每30分鐘登記一次。這時,若系統(tǒng)沒有接收到某MS的周期性登記信息,VLR就以“分離”作標(biāo)記,稱為“隱分離”。(網(wǎng)絡(luò)通過BCCH通知MS其周期性登記的時間周期。周期性登記程序中有證實消息,MS只有接收到此消息后才停止發(fā)送登記消息。)endcharper15in12

第四十九頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換?切換是指將一個正在進(jìn)行中的呼叫與通信從一個信道、小區(qū)過渡至另一個信道、小區(qū),并且保證通信不產(chǎn)生中斷的一項技術(shù)。?切換允許在不同的無線信道之間進(jìn)行,也允許在不同的小區(qū)之間進(jìn)行。?在蜂窩式移動通信網(wǎng)中,切換是保證移動用戶在移動狀態(tài)下,實現(xiàn)不間斷通信的可靠保證;?切換也是為了在移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間保持一個可以接受的通信質(zhì)量,防止通信中斷;?切換,特別是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的切換,其目的是為了平衡服務(wù)區(qū)內(nèi)各小區(qū)間業(yè)務(wù)量,降低高用戶小區(qū)的呼損率的有力措施;?切換可以優(yōu)化無線資源(頻率、時隙與碼)的使用;切換可以及時減小移動臺的功率消耗和對全局的干擾電平的限制。第五十頁,共77頁。?從網(wǎng)絡(luò)角度看切換可以按下列方式分類:16.3.2越區(qū)切換第五十一頁,共77頁?;緝?nèi):小區(qū)間切換;BSC內(nèi):基站間切換;MSC內(nèi):BSC間切換;同一移動網(wǎng)內(nèi):MSC間切換(MSC1—>MSC2);(MSC2—>MSC3);移動網(wǎng)絡(luò)間切換(移動網(wǎng)絡(luò)1—>移動網(wǎng)絡(luò)2);連續(xù)切換(①—>②—>③—>④—>…—>⑥)。第五十二頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換?切換實現(xiàn)方案主要有下列三種類型:

(1)網(wǎng)絡(luò)控制切換。

(2)移動臺控制切換

(3)由移動臺和網(wǎng)絡(luò)共同控制的切換?1.切換的基本原理

在一次呼叫的通信期內(nèi)(傳輸用戶的數(shù)據(jù)或信令)進(jìn)行的切換一般可以分為三個階段:鏈路監(jiān)視和測量,目標(biāo)小區(qū)的確定和切換觸發(fā)以及切換執(zhí)行。三個階段依次執(zhí)行,并且目標(biāo)小區(qū)的確定一般在測量階段就開始了。第五十三頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換–每個階段還必須滿足一定的限制條件–另外,為了實現(xiàn)實時切換,切換處理時間、目標(biāo)小區(qū)的確定時間必須足夠短。–最后,切換的執(zhí)行階段應(yīng)盡可能的快,以便使無線鏈路發(fā)生中斷的概率降至最低,同時還要保證切換后通信質(zhì)量不下降。(1)鏈路監(jiān)測和系統(tǒng)參數(shù)收集階段?在切換過程中需要一組測量數(shù)據(jù)和收集一些系統(tǒng)參數(shù),將它進(jìn)行處理再用于切換觸發(fā)和對目標(biāo)小區(qū)的確定算法上。第五十四頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換(2)目標(biāo)(候選)小區(qū)選擇與確定(以IS-95為例)–移動臺將小區(qū)名單進(jìn)行處理、列表、分類。–如果一個基站符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時,移動臺將做出下列處理選擇:選中或撤銷。–導(dǎo)頻信號的信號功率超過事先給定的門限值,則被選中;移動臺首先收到一條包含某個基站網(wǎng)絡(luò)身份的消息,–其次,收到該基站發(fā)出的信號功率超出了事先給定的門限值,則亦被選中;–如果與某基站相對應(yīng)的經(jīng)計算所得到時延超過事先給定的門限,則將從小區(qū)列表中撤銷、刪除該基站;–如果一個移動臺將一個基站歸入候選小區(qū)名單,而這時該候選名單已滿額,則應(yīng)將小區(qū)中計算時延首先到期(超過門限)的基站從表中刪除。第五十五頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換(3)觸發(fā)切換?觸發(fā)切換是建立在對當(dāng)前運行基站和對鄰近基站的一次監(jiān)測和參數(shù)收集、處理判決后才進(jìn)行的。?監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)與觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)一般基于下列三個變量:測量平均窗口的持續(xù)時間、信號功率或信號質(zhì)量的門限電平以及滯后余量。?觸發(fā)切換算法如下:i)信號相對功率法。ii)采用門限的信號相對功率法。iii)采用滯后量的信號相對功率法。iv)采用滯后余量和門限的信號相對功率法。第五十六頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換(4)切換執(zhí)行當(dāng)一次切換被觸發(fā)以后,一個新的信道將被建立,通信將被轉(zhuǎn)移到新的鏈路,同時原來信道將被釋放。切換處理過程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑進(jìn)行分類:i)硬切換。

ii)無縫切換

iii)軟切換。?硬切換基本原理圖如下所示:jjj第五十七頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換?其特點為在A、B小區(qū)分界線上“先斷后切”,兩狀態(tài)

(AB)出現(xiàn)暫時中斷,它出現(xiàn)在兩個不同載波頻率的小區(qū)間。第五十八頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換?軟切換基本原理圖如下:jjj?其特點為“先切后斷”,三狀態(tài)(AABB),無中斷。它一般出現(xiàn)在具有同一載波頻率的CDMA(IS-95等)系統(tǒng)中。第五十九頁,共77頁。16.3.2越區(qū)切換2.實際切換過程例1:GSM中,單個MSC內(nèi)的兩個BSC之間的越區(qū)硬切換,其原理性簡化流程圖如下,第六十頁,共77頁。第六十一頁,共77頁。16.4無線資源管理RRM(RadioResourceManagement)?在移動通信系統(tǒng)中,無線資源管理是負(fù)責(zé)空中接口資源的利用。?從確保移動通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量QoS、獲取規(guī)劃覆蓋區(qū)域和提高系統(tǒng)的容量角度來看,無線資源管理是移動通信系統(tǒng)中一個必不可少的重要組成部分。第六十二頁,共77頁。16.4無線資源管理RRM(RadioResourceManagement)無線資源管理:資源控制:包含接入(納)控制、負(fù)荷(擁塞)控制、切換控制、功率控制、速率控制等;資源分配:包含基站(小區(qū))分配與選擇、信道分配、隊列分配、資源預(yù)留、功率分配等;資源調(diào)度:包含時隙(隊列與分組包)調(diào)度;碼資源調(diào)度、切換小區(qū)調(diào)度、自適應(yīng)鏈路調(diào)度等。第六十三頁,共77頁。16.5本章小結(jié)本章討論移動網(wǎng)絡(luò)運行,主要內(nèi)容有以下4個方面。移動網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的主要類型,包括GSM與GPRS中的業(yè)務(wù)。移動通信網(wǎng)中的呼叫與接續(xù),包含其基本原理及在GSM中呼叫、接續(xù)的基本流程。移動性管理,包括位置登記、漫游和越區(qū)切換基本原理及在GSM中的移動性管理內(nèi)容和方案。移動通信中的無線資源管理的基本概念。練習(xí):P503,16-4,16-5,16-7,16-8。第六十四頁,共77頁。16.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法?重點介紹兩大類型業(yè)務(wù)即電路型和分組型業(yè)務(wù)的無線資源管理:–電路型業(yè)務(wù)?關(guān)于接入控制和負(fù)荷控制。–分組業(yè)務(wù)?分組業(yè)務(wù)將是未來移動通信中的主要業(yè)務(wù),其無線資源管理相對比較不夠成熟,它仍是目前需進(jìn)一步研究和完善的技術(shù),因此將重點介紹一些基本的調(diào)度與分配方法和算法。第六十五頁,共77頁。16.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法?1.接入控制(AdmissionControl,AC)–它是指新用戶到達(dá)時接入呼叫或業(yè)務(wù)請求,并判斷是否允許接入,并分配相應(yīng)的資源的整個過程。–(1)接入控制的基本原理。–(2)當(dāng)前對于碼分多址CDMA系統(tǒng)的接入控制算法大致可以歸納為四種類型:?(i)基于接收信號的功率S、總干擾功率測量I以及信干比

SIR的控制算法。?(ii)基于系統(tǒng)或基站(小區(qū))容量分析模型的接入控制算法。?(iii)基于等效帶寬的接入控制算法。?(iv)基于可行性接入控制算法。第六十六頁,共77頁。16.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法–(3)接入控制的性能評價準(zhǔn)則?為了能比較各類CAC方法與算法的性能,通常給出下列評價標(biāo)準(zhǔn):––––掉線率阻塞率加權(quán)中斷絕對吞吐量。?2.WCDMA系統(tǒng)中的接入控制–(1)上行鏈路的負(fù)載?基于寬帶接收功率的負(fù)載估計?基于吞吐量的負(fù)載估計第六十七頁,共77頁。16.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法?下面圖形給出基于寬帶接收功率和基于吞吐量的負(fù)載估計:寬帶的功率電平I總

(覆蓋)基于寬帶功率的閾值i=1.0i=0.5i=0基于吞吐量的閾值本小區(qū)負(fù)載因子η(容量)第六十八頁,共77頁。

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