移动通信第章移动通信系统组网

（2）用户忙时话务量
每个用户在24小时内的话务量分布 是不均匀的，网络设计时应按最忙时的 话务量来进行估算。
最忙1小时内的话务量与全天话务量 之比称为忙时集中率，用K表示，定义为
忙时话务量 K 全日话务量
每个用户的忙时话务量需要统计的 方法确定，一般K = 10%～15%。
我国蜂窝移动网络设计的用户忙时 话务量一般为0.01～0.03Erl之间。
1．话务量与服务等级的概念
（1）话务量
话务量是衡量通信系统中语音业务量大小的 度量，分为流入话务量和完成话务量。
流入话务量（A）定义为在一特定时间内呼 叫次数（λ）与每次呼叫平均占用时间（S）的乘 积，即
A = λS
（6-6）
式中，A无量纲，单位为厄兰（Erlang， Erl）；λ的单位为次/小时；S的单位为小时/次。
3．动态分配方法
（1）动态配置法
动态配置法是根据移动用户话务量 随时间和位置的变化对频道进行分配。
图6-22 3顶点激励的信道配置
（2）柔性配置法
柔性配置是指首先分配给多个小区 共用信道，利用这些小区话务量高峰时 间段的不同，控制话务量高峰小区顺序 地使用话务量小的小区不使用的共用信 道，为话务量高峰小区服务。
图6-2 接入网、交换网和传输网的位置关系
用户接入网是电信业务网的组成部分，
负责将电信业务透明地传送到用户，即用户 通过接入网的传输，能灵活地接入到不同的 电信业务节点上。
2．支撑网
支撑网是使业务网正常运行、增强网络 功能、提高全网服务质量以满足用户要求的 网络。
在各个支撑网中传送相应的控制、监测 信号。
3
7
13
21
2
4
7
12
19
28
3
9
13
பைடு நூலகம்
19
27
37
4
16
21
28
37
48
2．频率复用的概念
频率复用的机理基于无线电波传播 路径损耗特性，即如果两个基站之间的 距离足够远，那么用于一个基站的频率 可以在另一个基站上复用。
图6-14 区群的构成示意图
蜂窝系统的容量直接与单位区群在 某一固定范围内复制的次数成比例。
图6-19 用户密度不等时的小区结构
小区一般分为巨区、宏区、微区和
微微区几类，具体指标及大体关系如表 6-4所示。
蜂窝类型
表6-4 小区分类
巨区
宏区Macro Cell
微区Micro Cell 微微区Pico Cell
蜂窝半径(km) 终端移动速度 (km/h)
运行环境 业务量密度 适用系统
100～500 1 500
如果单位区群内小区的个数（N） 减小而小区的大小保持不变，则需要更 多的单位区群来覆盖给定的范围，从而 获得更大的容量（C值更大）。
3．区群结构的实现
图6-16 同信道小区的确定
4．中心激励和顶点激励
在每个小区中，基站可以设在小区的中央， 用全向天线形成圆形覆盖区，这就是“中心激 励”方式，如图6-17（a）所示。
移动通信网络属于通信网的范畴，
但是移动网络需要面对频率资源受限、 移动用户不断变换位置等问题，尤其是 移动网络无线侧组网有自身的特点，本 章主要内容如下。
（1）通信网的基本概念。 （2）蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性。 （3）无线系统的信道分配策略。 （4）多信道共用的意义。
（5）话务量、服务等级和信道数的关系。 （6）蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量分
为了解决上下行传输增益差，可以
设立分集接收台，接收附近移动台的信 号，然后通过有线的方式将信号转发至 基站。
2．小区制
（1）小区制的特点
在几个小区间设置移动业务交换中 心，管理各小区间用户的通信接续以及 移动用户与固网用户的连接，这种方式 称为小区制，如图6-9所示。
图6-9 小区制示意图
（2）带状网
（3）服务等级
服务等级用两个概念来表述：呼叫阻 塞的概率（呼损率）和呼叫阻塞延迟。 ① 呼叫阻塞的概率（呼损率）。 ② 呼叫阻塞延迟。
2．话务量、服务等级和信道数的关系
（1）厄兰B公式
① 呼损率概念。 ② 呼损率的计算。
图6-24 Erlang B公式图示
表6-5
厄兰B表
N/B
0.01
0.05
网络侧经业务节点接口（SNI）与业 务节点（SN）相连；用户侧经用户网络接 口（UNI）与用户相连；管理方面则经Q3 接口与电信管理网（TMN）相连。
接入网主要包括两类。
（1）有线接入网。
（2）无线接入网。
图6-4 无线接入系统示意图
2．移动无线接入网举例
（1）第二代蜂窝移动通信系统 （2）UMTS系统结构（适用WCDMA/TD-
支撑网包括信令网、同步网和管理网。 （1）信令网。 （2）同步网。 （3）管理网。
6.1.2 用户接入网
1．接入网的界定
接入网由业务节点接口（SNI）和用 户网络接口（UNI）之间的一系列传送实 体（如线路设施和传输设施）组成，为供 给电信业务而提供所需传送承载能力的实 施系统。
图6-3 接入网的定界
6.4 多信道共用
6.4.1 多信道共用的意义
多信道共用是指系统允许大量的用 户在一个小区内共享少量的信道。
图6-23 信道共用方式图解
如果采用多信道共用方式，任何一
个移动用户选取空闲信道和占用信道的 时间都是随机的，所以所有信道同时被 占用的概率远小于一条信道被占用的概 率。
6.4.2 话务量、服务等级和信道数的关系
1.449
2.000
3
.086 8
.151 7
.193 8
.349 0
.455 5
.602 2
.899 4
1.271
1.603
1.930
2.633
3.480
4
.234 7
.362 4
.439 3
.701 2
.869 4
1.092
1.525
2.045
2.501
2.945
3.891
5.021
5
.452 0
.648 6
.762 1
1.132
1.361
1.657
2.219
2.881
3.454
4.010
5.189
6.596
6
.728 2
.995 7
1.146
1.622
1.909
2.276
2.960
3.758
4.445
5.109
6.514
8.191
7
1.054
1.392
1.579
2.158
2.501
2.935
1．大区制
大区制是指在特定的服务区内只设 一个基站，负责服务区内所有用户的无 线链路使用，如图6-8所示。
图6-8 大区制示意图
大区制移动通信尽可能地增大基站覆 盖范围，解决大区域的移动通信业务。
为了增大基站的覆盖区半径，在大区 制的移动通信系统中，基站的天线架设得 很高，可达几十米至几百米；基站的发射 功率很大，一般为50～200W；实际覆盖半 径达30～50km。
频率分配有两个基本含义：一是频道 分组，根据移动网拥有的频率资源，将全 部频道分成若干组；二是频道指配，以固 定的或动态的分配方法将频率资源分配给 蜂窝网的用户使用。
（1）频道分组的原则 （2）频道分配时需注意的问题
2．固定频道分配方法
固定频道分配方法有两种：分区分 组分配法和等频距分配法。
（1）分区分组分配法 （2）等频距分配法
也可以将基站设计在每个小区六边形的3个 顶点上，每个基站采用3副扇形辐射的定向天线， 分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个 小区由3副120°扇形天线共同覆盖，这就是所谓 的“顶点激励”方式，如图6-17（b）所示。
5．蜂窝小区增加容量的方法
图6-17 两种激励方式
图6-18 21个无线小区模型
带状网主要用于覆盖公路、铁路、水运航 道、海岸沿线等狭长区域，如图6-10所示。
基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆 形的，如图6-10（a）所示，带状网宜采用有向 天线，使每个小区呈扁圆形，如图6-10（b）所 示。
带状网的同频道干扰分析如图6-12所示。
图6-10 带状网
图6-11 带状网频率配置
2、教学基本要求
了解通信网的基本概念； 掌握蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性； 掌握无线系统的信道分配策略； 掌握多信道共用的意义； 熟悉话务量、服务等级和信道数的关系； 掌握蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量分析； 了解蜂窝系统的移动性管理； 了解蜂窝网络设计应用实例。
3、重点、难点
掌握蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性； 掌握无线系统的信道分配策略； 熟悉话务量、服务等级和信道数的关系； 掌握蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量分析。
（2）邻接之后的区群应保证同信道小区 之间的中心距离相等。
单位无线区群内小区的个数（N）应 满足下式：
N i2 ij j2 i，j为正整数 （6-1）
由式（6-1）可算出N的可能取值如 表6-3所示。
相应的区群形状如图6-14所示。
表6-3 单位无线区群内小区的个数（N）
i
0
1
2
3
4
j
1
1
第6章 移动通信系统组网
6.1
通信网简介
6.2
蜂窝组网技术
6.3
无线系统的信道分配
1、教学内容
蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性； 无线系统的信道分配策略； 话务量、服务等级和信道数的关系； 蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量分析； 蜂窝系统的移动性管理； 蜂窝网络设计应用实例，简介GSM系统、 WCDMA和TD-SCDMA系统的蜂窝网络设计。
≤35 ≤500
所有 低 卫星
乡村郊区 低到中 蜂窝
≤1 ≤100
市区 中到高 蜂窝/无绳
≤0.05 ≤10
室内 高 蜂窝/无绳
常用的扩容技术有：小区分裂、扇区 划分、选用直放站、微小区技术等。
（1）小区分裂
小区分裂通过用更小的小区代替较大 的小区来允许系统容量的增长，同时采用 同频复用因子不变的信道分配策略，通过 减小小区半径、重组系统来获得容量的增 加。
6.2.2 蜂窝小区的特性
1．区群的构成
在移动通信中，为了避免同信道干扰，相 邻小区显然不能用相同的信道。
为了保证同信道小区之间有足够的距离， 附近的若干小区都不能用相同的信道。
这些不同信道的小区组成一个区群，称为 单位无线区群，也叫做一簇。
单位无线区群的构成应满足两个基 本条件。
（1）单位区群之间可以无空隙无重叠地 进行邻接。
0.1
0.5
1.0
2
5
10
15
20
30
40
1
.000 1
.000 5
.001 0
.005 0
.010 1
.020 4
.052 6
.111 1
.176 5
.250 0
.428 6
.666 7
2
.014 2
.032 1
.045 8
.105 4
.152 6
.223 5
.381 3
.595 4
.796 2
1.000
SCDMA） （3）卫星移动通信系统
图6-5 蜂窝移动通信系统结构示意图
图6-6 UMTS系统结构
图6-7 卫星移动通信系统结构示意图
6.2 蜂窝组网技术
一个基站在其天线高度的范围内为 移动用户提供服务的覆盖区称为一个无 线电区，简称小区。
小区的划分决定于系统的容量、地 形和传播特性。
6.2.1 移动通信网的区域覆盖
图6-20 小区分裂图
（2）扇区划分技术
使用定向天线来减少同频干扰，从 而提高系统容量的技术叫做扇区划分技 术。
图6-21 CDMA小区六扇区组网的网络拓扑结构
6.3 无线系统的信道分配
本节所介绍的无线系统的信道分配 方案主要是针对TDMA和FDMA移动通 信系统的频率分配。
1．频道分组的原则
析。
（7）蜂窝系统的移动性管理。 （8）GSM系统的蜂窝网络设计。
6.1 通信网简介
6.1.1 通信网的构成
1．业务网
业务网就是用户信息网，它是现代通信 网的主体，是向用户提供诸如电话、电报、 传真、数据、图像等各种电信业务的网络。
业务网按其功能又可分为用户接入网、 交换网和传输网3个部分。
图6-1 现代通信网的组成示意图
10
2.260
2.803
3.092
3.961
4.461
5.084
6.216
7.511
8.616
9.685
11.92
14.68
11
2.722
3.329
3.651
4.610
5.160
3.738
4.666
5.461
6.230
7.856
9.800
8
1.422
1.830
2.051
2.730
3.125
3.627
4.543
5.597
6.498
7.369
9.213
11.42
9
1.826
2.302
2.558
3.333
3.783
4.345
5.370
6.546
7.551
8.522
10.58
13.05
图6-12 带状网的同频道干扰分析
（3）面状网
陆地移动通信的大部分服务区是宽 广的面状区域。
图6-13 小区的形状
由表6-2可见，在服务区面积一定的 情况下，正六边形小区的形状最接近理 想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的 基站数最少，也最经济。
正六边形构成的网络形同蜂窝，因 此，将小区形状为正六边形的小区制移 动通信网称为蜂窝网。