移动通信第五章组网技术课件

第五章 移动通信组网技术目录目录5.1概述概述5.2多址技术多址技术5.3区域覆盖和信道配置区域覆盖和信道配置5.4网络结构网络结构5.5信令信令5.6越区切换和位置管理越区切换和位置管理系统容量(2)由于传播损耗的存在，由于传播损耗的存在，基站和移动台之间的通信距离总基站和移动台之间的通信距离总是有限的。如何使得用户在服务区内的任一点都能接入是有限的。如何使得用户在服务区内的任一点都能接入网络，这就是区域覆盖问题。网络，这就是区域覆盖问题。(3)如何将服务区内的各个基站互连起来，如何将服务区内的各个基站互连起来，并且要与固定并且要与固定网络网络(如如PSTN、ISDN、BISDN等等)互连，互连，从而实现移从而实现移动用户与固定用户、动用户与固定用户、移动用户与移动用户之间的互连互移动用户与移动用户之间的互连互通通?也就是说，也就是说，移动通信应采用什么样的网络结构移动通信应采用什么样的网络结构?5.1 概述5.1概述概述 在前面几章的讨论中，在前面几章的讨论中，我们主要解决了在移动环境下，我们主要解决了在移动环境下，点对点的传输问题。点对点的传输问题。本章将试图解决以下几个方面的问题：本章将试图解决以下几个方面的问题：(1)对于给定的频率资源，对于给定的频率资源，大家如何来共享大家如何来共享?即采用什么样即采用什么样的多址技术，的多址技术，使得有限的资源能传输更大容量的信息使得有限的资源能传输更大容量的信息?BSMSMSMS5.1 概述(4)移动通信的基本特点是用户在网络覆盖的范围内可任意移移动通信的基本特点是用户在网络覆盖的范围内可任意移动。动。这就要解决下面两个问题：这就要解决下面两个问题：一是当移动用户从一个基一是当移动用户从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，如何保证用户如何保证用户通信过程的连续性，通信过程的连续性，即如何实现有效的越区切换即如何实现有效的越区切换?二是用二是用户在移动网络中任意移动，户在移动网络中任意移动，网络如何管理这些用户，网络如何管理这些用户，使网使网络在任何时刻都知道，络在任何时刻都知道，该用户当前在哪一个地区的哪一个该用户当前在哪一个地区的哪一个基站覆盖的范围内，基站覆盖的范围内，即如何解决移动性管理的问题即如何解决移动性管理的问题?(5)如如何何在在用用户户和和移移动动网网络络之之间间，移移动动网网络络和和固固定定网网络络之之间间交交换换控控制制信信息息，从从而而对对呼呼叫叫过过程程、移移动动性性管管理理过过程程和和网网络络互互连连过过程程进进行行控控制制，以以保保证证网网络络有有序序运运行行，即即在在移移动动通通信信网网中应采用什么样的信令系统中应采用什么样的信令系统?5.2 多址技术一一.频分多址频分多址(FDMA)5.2多址技术多址技术 频频分分多多址址是是将将给给定定的的频频谱谱资资源源划划分分为为若若干干个个等等间间隔隔的的频频道道(或或称称信信道道)供供不不同同的的用用户户使使用用。在在单单纯纯的的FDMA系系统统，通常采用频分双工通常采用频分双工(FDD)的方式来实现双工通信。的方式来实现双工通信。BSMSMS发发/BS收收MS收收/BS发发5.2 多址技术FDD(频分双工）频分双工）BSMSMS发发/BS收收MS收收/BS发发 电信业务流量和服务等级话务量和服务等级话务量和服务等级移动通信的频率资源十分紧张，不可能为每一移动通信的频率资源十分紧张，不可能为每一个移动台预留一个信道，只可能为每个基站配置好个移动台预留一个信道，只可能为每个基站配置好一组信道，供该基站所覆盖的区域（小区）内的所一组信道，供该基站所覆盖的区域（小区）内的所有移动台共用，这就是有移动台共用，这就是多信道共用问题多信道共用问题。？一个基站所覆盖的范围内，用户对通信系统的通信业务？一个基站所覆盖的范围内，用户对通信系统的通信业务需求程度是怎样的需求程度是怎样的？n个信道能为多少用户提供服务个信道能为多少用户提供服务？怎么说明通信系统的繁忙程度？怎么说明通信系统的繁忙程度？共用信道后必然会遇上所有信道均被占用的情况，而新？共用信道后必然会遇上所有信道均被占用的情况，而新的呼叫不能接通的情况，发生这种情况的概率有多大的呼叫不能接通的情况，发生这种情况的概率有多大在多信道共用的情况下，一个基站若有在多信道共用的情况下，一个基站若有n个信道，个信道，同时为小区的全部移动用户所共用。但基站最多只同时为小区的全部移动用户所共用。但基站最多只能同时保障能同时保障n个用户进行通信。个用户进行通信。电信业务流量和服务等级 电信业务流量和服务等级一一.话务量和呼损率的概念话务量和呼损率的概念1.流入话务量流入话务量 （次（次/小时）小时）：单位时间（：单位时间（1小时）内平均发生的呼叫次数。小时）内平均发生的呼叫次数。S（小时（小时/次）：每次呼叫平均需要占用信道时间。次）：每次呼叫平均需要占用信道时间。A物理含义：物理含义：1小时内所有用户要求通话总时间，也小时内所有用户要求通话总时间，也就是就是1小时内所有呼叫需占用信道的总小时数。小时内所有呼叫需占用信道的总小时数。A反映的是用户对通信网的话音方面业务量的需求反映的是用户对通信网的话音方面业务量的需求程度。程度。2.完成话务量完成话务量在信道共用的情况下，通信网是无法保证每个用户在信道共用的情况下，通信网是无法保证每个用户的所有呼叫都能成功，即发生的所有呼叫都能成功，即发生“呼损呼损”。已知全网用。已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为户在单位时间内的平均呼叫次数为，其中有的呼叫，其中有的呼叫成功，有的呼叫失败。设单位时间内成功呼叫的次数成功，有的呼叫失败。设单位时间内成功呼叫的次数为为0，就可计算出完成话务量，就可计算出完成话务量:电信业务流量和服务等级A0物理含义：实际上，物理含义：实际上，1小时内所有共用信道被占小时内所有共用信道被占用的总小时数。用的总小时数。A0反映的是通信网完成的话音方面的业务量。反映的是通信网完成的话音方面的业务量。电信业务流量和服务等级从一个信道来看，它充其量在一个小时之内不间断地从一个信道来看，它充其量在一个小时之内不间断地进行通信，那么它所能完成地最大话务量就是进行通信，那么它所能完成地最大话务量就是1爱尔兰。爱尔兰。由于用户发起呼叫是随机的，不可能不间断地持续利用由于用户发起呼叫是随机的，不可能不间断地持续利用信道，即信道利用率不可能是百分之百，所以一个信道信道，即信道利用率不可能是百分之百，所以一个信道实际所能完成的话务量小于实际所能完成的话务量小于1爱尔兰。爱尔兰。从一个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢从一个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢？从两个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢从两个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢？2爱尔兰。爱尔兰。从从n个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢？个信道来看，它所能完成的最大话务量为多少呢？n爱尔兰。爱尔兰。电信业务流量和服务等级3.呼损率（服务等级）呼损率（服务等级）损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率，称为率，称为“呼损率呼损率”，用符号，用符号B表示：表示：呼损率不同情况下，信道的利用率也是不同。信道呼损率不同情况下，信道的利用率也是不同。信道利用率利用率可用每小时每信道完成话务量来计算，即：可用每小时每信道完成话务量来计算，即：呼损率可以反映用户的满意程度。呼损率可以反映用户的满意程度。电信业务流量和服务等级二二.呼损率的计算呼损率的计算假设呼叫具有如下性质：独立，用户数量为无限大；假设呼叫具有如下性质：独立，用户数量为无限大；概率相等，呼叫分布服从泊松分布；呼叫请求到达无记概率相等，呼叫分布服从泊松分布；呼叫请求到达无记忆性；可用的信道数目有限；用户占用信道的概率服从忆性；可用的信道数目有限；用户占用信道的概率服从指数分布。指数分布。爱尔兰公式：爱尔兰公式：爱尔兰公式表见书：爱尔兰公式表见书：P184 电信业务流量和服务等级三三.用户忙时的话务量与用户量用户忙时的话务量与用户量用户最忙用户最忙1小时内的需要通话时间与全天需要通话时间小时内的需要通话时间与全天需要通话时间之比称为集中系数，用之比称为集中系数，用k表示，一般表示，一般k=10%15%。每个。每个用户的忙时话务量需要统计的办法确定。设通信网中每一用户的忙时话务量需要统计的办法确定。设通信网中每一用户每天平均呼叫次数为用户每天平均呼叫次数为C（次（次/天），每次呼叫的平均占天），每次呼叫的平均占用信道时间为用信道时间为T（秒（秒/次），集中系数为次），集中系数为k，则每个用户的忙，则每个用户的忙时话务量为：时话务量为：在用户的忙时话务量在用户的忙时话务量a确定之后，每个信道所能容纳确定之后，每个信道所能容纳的用户数的用户数m：电信业务流量和服务等级例：某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫例：某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，每次次，每次占用信道平均时间为占用信道平均时间为80s，呼损率要求，呼损率要求10，忙时集中率，忙时集中率为为0.125，问给定，问给定8个信道能容纳多少用户。个信道能容纳多少用户。解：解：1）根据呼损率要求及信道数，求总话务量：）根据呼损率要求及信道数，求总话务量：n=8，B=10，查表得：，查表得：5.5972)每个用户忙时的话务量：每个用户忙时的话务量：a=10800.125/3600=0.0278Erl3)每个信道能容纳的用户数为每个信道能容纳的用户数为m系统能容纳的用户数：系统能容纳的用户数：Mmn=A/a=201.3201 空闲信道的选取空闲信道的选取空闲信道的选取 在移动通信网中，在移动通信网中，假如在基站控制的小区内有假如在基站控制的小区内有n个个无线信道，这无线信道，这n个信道最多提供给个信道最多提供给n个用户同时使用。假个用户同时使用。假设现在有些信道以被占用，有些没有被占用（空闲信道）设现在有些信道以被占用，有些没有被占用（空闲信道），那么，那么，当某一用户需要通信而发出呼叫时，当某一用户需要通信而发出呼叫时，怎样从怎样从n个信道中选取一个空闲信道来使用呢个信道中选取一个空闲信道来使用呢?空闲信道的选取方式主要可以分为两类：空闲信道的选取方式主要可以分为两类：1.专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式(或称或称“共用信令信道共用信令信道”方式方式)；2.标明空闲信道方式。标明空闲信道方式。空闲信道的选取(1)专用呼叫信道方式。专用呼叫信道方式。这种方式是指在网中设置专门的这种方式是指在网中设置专门的呼叫信道，呼叫信道，专用于处理用户的呼叫。专用于处理用户的呼叫。呼叫信道呼叫信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道BSMS上行上行/反向反向下行下行/前向前向特点：呼叫速度快，但信道利用率不高，适合大容量通信特点：呼叫速度快，但信道利用率不高，适合大容量通信网。公用移动通信网主要采用这种方式。网。公用移动通信网主要采用这种方式。（2）标明空闲信道方式。标明空闲信道方式。标明空闲信道方式可分为标明空闲信道方式可分为“循环循环定位定位”、“循环不定位循环不定位”、“标明多个空闲信道的循环标明多个空闲信道的循环分散定位分散定位”和和“标明多个空闲信道的循环不定位标明多个空闲信道的循环不定位”等多等多种方法。种方法。循环定位。循环定位。空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道BSMS上行上行/反向反向下行下行/前向前向占用占用临时呼叫信道临时呼叫信道发空发空闲信闲信号号临时呼叫信道临时呼叫信道发空发空闲信闲信号号特点：信道利用率高，呼叫处理速度快，但容易发生同特点：信道利用率高，呼叫处理速度快，但容易发生同抢。抢。循环不定位方式。循环不定位方式。空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道空闲信道BSMS上行上行/反向反向下行下行/前向前向占用占用发保持发保持信号信号所有循所有循环扫描环扫描的的MS锁定在锁定在此信道