第3章移动通信

Ring Ringing
Assignment procedure ALERTING 9 CONNECT
ACM
8 10
Ringing
Path Established
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内部培训资料 · GSM通信原理 2008年6月
ANM
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CONNECT ACKnowledge
中国联通河南分公司网络优化管理中心
ACM = Address Complete Message ANM = ANswer Message IAM = Initial Address Message
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MS被叫，PSTN主叫 ① GMSC向HLR发MSISDN，询问被叫MS的漫游号码MSRN ② HLR要求被访VLR分配MSRN ③ VLR临时分配给被叫用户一个漫游MSRN存储后通知HLR ④ HLR收到后转发MSRN给GMSC ⑤ GMSC收到后对MSRN号码分析，并将呼叫转接到MS所在的MSC/VLR 业务区 ⑥ VLR根据IMSI查出被叫用户的位置区识别码LAI后，MSC/VLR将寻呼 信息发给位置区内的所有基站，这些基站在整个位置区范围内进行 广播寻呼。在位置区内某小区寻呼信道上的空闲移动用户接到寻呼信息，
（4）本地网
①MSC：每个移动业务本地
网中设置一个或多个移动端 局MSC，MSC与其所属的 TMSC1和TMSC2星型连接
②GMSC移动网网关局：实现 省内长途话务通过TMSC2汇 接 与其他业务网的互联互通；当 网络规模较小时，各MSC与 省际话务可以经过TMSC2 PSTN直连，MSC与PSTN之间的 汇接到TMSC1，部分省际 话务由MSC疏通；也可以设置 话务量较大的MSC可以建 独立的GMSC，专门实现与其 本地网内话务可以采用 立与TMSC1的直达电路 TMSC2汇接机制，也可以在 他业务网的话务、信令转接 话务量较大的MSC之间设置 直达电路
• 电路群的类型 – 低呼损电路群: 指当任意两个交换中心之间有适当的通信量，且在经济上有利的时 候，设置的直达电路群。低呼损电路上的话务量不允许溢出到其他 电路上。 – （高效）直达电路群 为提高网路的经济性和服务质量，在任意两个交换中心之间设置的， 允许呼损达7%～10%，且允许话务量溢出到其他电路的直达电路群。 对于这种路由，允许话务量溢出到规定的迂回路由上。 注：不是同一分类依据 • 电路群的设置 – 一般设低呼损电路群 – 业务量较大时设高效直达电路群
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• 路由类型： 1. 基干路由 基干路由是指全部由基干电路构成的路由。这种路由呼损要求≤1%，路由上话 务量不允许溢出到其他路由。 2. 高效直达路由 高效直达路由是指由高效直达电路群形成的路由。对于这种路由，允许话务量 溢出到规定的迂回路由上。 3. 低呼损直达路由 低呼损直达路由是指由两个交换中心之间所建立的低呼损直达电路群形成的路 由。对于这种路由，不允许话务量溢出到其他路由上。 4. 迂回路由 在两交换中心之间存在多个路由的情况下，当第1次选择的路由遇忙时，可以迂 回到第2或第3个路由，则该路由被称为第一路由的迂回路由。迂回路由可以是 前三路由的组合。 5. 最终路由 最终路由是指任意两个交换中心之间可以选择的最后一种路由。它是由无溢呼 的低呼损直达电路群或基干电路群组成的。
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根据切换实现过程分 • 硬切换：在切换时先中断与原基站的通信，再建立与新基站的通信 • 软切换：在切换时先不中断与原基站的通信，与目标基站取得可靠 通信后再中断与原基站的通信
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1. 硬切换： --信号有短时中断（GSM中要求<800ms） --易发生乒乓效应，产生掉话 2. 软切换： --信号不中断，同时有多个基站为一个MS提供接续服务 --不易产生乒乓效应，不易掉话，但是只能在使用相同频率的小 区间进行 --CDMA中在相同MSC的同频小区间进行
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•
原则：尽快接入被叫所在的网络 – 被叫为PSTN用户：尽快接入PSTN 被叫为PLMN用户：尽快接入PLMN 加快选路接续速率 – 先选直达路由，再选迂回路由
• MS呼叫PSTN用户
• PSTN用户呼叫MS
长途时需要TMSC
一齐呼叫
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– GSM用户呼叫GSM用户 VMSC：被访MSC
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（1）全国网，在各省设置一 对TMSC1(TMSC1-1与TMSC1-2)， 负责省际与国际话务汇接；一 对TMSC1采用负荷分担方式； 各TMSC1之间网状相连，实现 省际话务的汇接，从而构成全 国网。
（2）省内网，在各省设置一 对或多对TMSC2，负责省内话 务汇接；采用负荷分担方式； 各TMSC2之间网状相连，并与 （3）不同省的两个比较忙的 其归属的TMSC1连接，完成省 一、二级汇接局间可设置高效 内各地区移动业务本地网的话 直达路由，当高效直达路由溢 务汇接，构成省内网； 出时可再选低呼损电路
• MS主叫 – 始发MSC分析为国际接入码00后，则立即从始发地通过接口局进 入PSTN网 • MS被叫 – 由国外一直接续到北京、上海、广州PSTN的国际局，就近接入 移动本地的接口局，在当地GMSC进行路由查询，并建立接续
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• 移动用户主呼 • 移动用户被呼
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延迟拨发
• 移动用户主呼 拨号，按发射键BTS BSC MSC 鉴权：HLR/AUC 设备识别：EIR 号码识别： 接续
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MSC间协调，服务交换机须向目标交换机发送一个切换请求，由目标交换机 负责建立与新BTS的链路连接。在两个交换机间的链路接好后，由服务交换 机向移动用户发送切换命令。MS切换完成后，与新的服务交换机建立连接， 并通过信令链路，拆除原服务交换机提供的链路。
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本局用户：移动用户进行登 记注册和结算的MSC称为归 属区，在其中活动时称为本 局用户
统计分析功 能
路由控制： 选路、切换
•
概念：在移动通信网中，用户所在的位置经常发生变化，在位置改变时用户 要通知网络当前自己的所处位置（通过空中接口连续发送位置区识别码LAI）， 以便网络可以正常地与用户保持联系，因此MS需要往网络发起位置更新，请 求网络注册当前用户位置信息，同时网络可能需要到用户的归属位置寄存器 （HLR）更新用户当前拜访位置寄存器（VLR）信息，HLR会把用户的签约注册 信息送到VLR。
识别出IMSI码后，发送响应信息。
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移动用户被叫流程
Detailed Paging Procedure
Visitor PLMN
International SS7
Home PLMN HLR
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• 一般可以根据射频信号强度、 载干比、移动台到基站的相对 位置以及数字系统中的误码率 来判断切换与否。实际影响中， 可以选取其中一种或者几种作 为参数。
• 假定MS从基站1向基站2移动，其 信号强度的变化如图1所示。判 定何时需要越区切换的准则如下
•
判决切换基于从基站接收的 信号强度平均值。
1.移动交换系统的特殊要求
2.位置登记 3.越区切换
4.漫游
1
用户数据存 储：鉴权、 位置信息、 漫游
用户位置登 记：有效寻 呼和接入
过荷控制：用 户流动性、通 信质量保证
寻呼用户的信 令系统识别及 处理：有效寻 呼和接入
移动交换系 统的特殊要 求
越区切换： 通话不中断
远距离档案 存取：漫游、 位置登记、 鉴权、寻址
被叫为PSTN用户：经GMSC GWp PSTN 移动用户主叫
被叫为PLMN用户：经GMSC VMSC
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移动用户主叫流程
BSS
CHANNEL REQUEST
MS
Dialing 1
MSC VLR
PSTN
IMMEDIATE ASSIGNMENT
2
2 2
CM SERVICE REQUEST
3 3
CM SERVICE REQUEST
Authentication procedure Ciphering procedure
4
Sending 4 Number
SETUP (basic) or EMERGENCY CALL PROCEEDING
7
SETUP
5
6 7
IAM
CALL PROCEEDING
7
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• 概念 – 通常：通话过程中，MS由一个小区进入另一个小区时，为保持通 话不断，进行的频道转换 – 空闲状态下的切换（控制信道） • 越区切换涉及的三个方面的问题 （1）越区切换的准则，即何时进行切换； （2）越区切换如何控制； （3）越区切换时的信道分配。
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• 切换定位（依据、内容）
TCH:业务信道，携带编码后的语音或用户数据
3
•
位置更新涉及的网元
Hale Waihona Puke Baidu
4
②请求位置更新接收
BSC MSC/VLR
小区1
MSC/VLR 小区2
BSC MSC/VLR
• 位置登记类型 – 强制登记----开机或进入新的位置区 – 周期性登记----表明MS仍处于工作状态
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• 用户开机 – MS：入网位置登记 – 系统：MS激活，对其IMSI作“附着”标记，这也是一种“强制登 记”。 • 用户关机 – MS：关机前发关机信息，其中包括“分离”处理请求 – 系统： ① 若接收到MS的分离信息，对该MS的IMSI作“分离”标记，再有呼 叫该MS的信息，系统就不再对用户做寻呼。 ② 若因无线链路质量差等原因，系统没接到或者被未正确解调MS关 机信息，误以为MS仍开机，有呼叫时盲目寻呼该用户，浪费无线 资源。为了避免该问题，系统采取新的强制登记措施，要求MS每 隔一段时间登记一次，也就是周期性登记，若在规定的时间内未 收到MS的周期性登记信息，系统对该MS做“分离”标记。
B
仅允许移动用户在新基站的 信号强度比原基站信号强度 强很多（即大于滞后余量 （Hysteresis Margin））的 情况下进行越区切换。 C点切换，防止信号波动引起 的移动台在两个基站之间来 回重复切换，即“乒乓效应” C
仅允许移动用户在当前基站 的电平低于规定门限并且新 基站的信号强度高于当前基 站的一个给定滞后余量时进 行越区切换。
• 移动台连续检测各个小 区的信号强度，当某个 相邻小区基站的信号强 度超过当前基站时，就 发起切换。 • 在A点发生切换
A
• 缺点：当服务基站还能 提供所要求的业务质量 时就进行了许多不必要 的切换。
移动台连续检测各个小区的信号强度，当某个相邻小区基站的信号强度超过当前基 站时，并且当前小区基站的信号强度低于某一门限时，发起切换。 若门限为Th2时，在B点发生切换； 若门限值太高取为Th1，则采用准 则1； 若门限值太低取为Th3，则会引起 较大的越区时延。可能会因链路 质量较差而导致通信中断。可能 还会引起对通道用户的额外干扰 需要恰当地选择门限值
漫游用户：离开归属区， 到另外一个MSC区活动的 用户
漫游概念：MS离开注册入 网的服务区域仍能获得入 网通话服务的功能
漫游实现过程：位置登记、 呼叫转移、呼叫建立
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• • • •
电路群的设置 路由选择 用户的激活与分离 呼叫接续
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我国的蜂窝移动通信网络为三 级网络，即本地移动通信网、 省内移动通信网和全国移动通 信网
D点切换
。
D
• 类型 – 根据控制区域划分 • 同一BSC下小区间的切换 • 同一MSC，不同BSC下小区间的切换 • 不同MSC小区间的切换
BSC需要建立与新的基站间的链路，并在新的小区基站分配一个业务信道 TCH。网络系统对这种切换不做介入，仅在切换完成后向MSC发送报文告知
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需MSC协调，BSC先向MSC/VLR请求切换，再建立MSC/VLR与新BSC间的链路，保 留新小区内TCH供给移动用户切换后使用，然后通过原信道命令移动台切换到 新业务信道上。切换成功以后，移动用户需要了解周围小区信息，若位置区 发生变化，需在呼叫完成后进行位置更新。
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1. 切换依据 – MS测试报告： 工作信道的信号强度RSSI（ Received Signal Strength Indication ）、邻小区控制信道RSSI – BS测试报告： MS的RSSI、比特误码率BER(传输质量) 2. 切换时间：BS计算确定何时切换，切换到哪 3. 切换准则： – 相对信号强度准则； – 具有门限规定的相对信号强度准则； – 具有滞后余量的相对信号强度准则； – 具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则。