第15讲 第二代移动通信系统(四)IS-95系统(2) 现代移动通信ppt(新版教材课件)

上层
上层
（基本业务） （辅助业务）
第三层 （移动台控制处理）
第二层
第二层
第二层
（基本业务） （辅助业务） （信令）
复用子层（业务信道）
第二层 (链路层) (寻呼/接 入信道)
第一层（物理层）
第二层 (同步 信道)
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内容提要（Contents）
IS-95系统的切换与漫游
The Handover & Roaming in IS-95 System
IS-95系统的漫游
区分和管理
一IS-95个系统的覆盖分成若干个网络，将网络又分成区域，区域 是由若干个基站组成。
不同的系统用系统识别码（SID）标记，不同的网络用不同的网络 识别码（NID）标记，共有216－1＝65535个网络识别码可供指配。
越区切换与漫游的判决依据
用系统识别码和网络识别码构成的系统网络识别对（SID，NID） 来唯一确定。
（1）表示进入软切换过程的时刻； （2）表示基站向移动台发送切换导向消息的时刻； （3）表示导频信号由候选变为激活状态的时刻； （4）表示移动台启动切换定时器的时刻； （5）表示定时器计时终止的时刻； （6）表示移动台向基站发送切换导向消息的时刻； （7）表示软切换过程结束的时刻。
导频强度
门限（上） 门限（下）
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IS-95的接口
系统接口
MSC
EIR
IWF
PSPDN
E
F
L
Pi
MS
Um
BS
A
MSC
Ai
PSTN
C
R
Di
ISDN
AUC
H
HLR
ห้องสมุดไป่ตู้
D
VLR
N
D
SEM
M
SEM
M
MC
M
MC
VLR
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IS-95的信令协议
空中接口协议
报文分层格式
✓ 最高层的格式是报文囊（Capsule），它包括报文（Message）和填充 物（Padding）。
IS-95系统的网络接口与信令
The Network Interface & Protocol of IS-95 System
IS-95系统的演进
The Evolution of IS-95 System
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IS-95的网络结构
U接口
全向 小区 移动台
Abis接口
发 基站收/发信机
移动台
✓ 移动台需要不断搜索各基站导频信号并测量其信号强度，并将测
量结果通知基站；
✓ 根据基站切换指示，采取相应行动——切换或保持。 ✓ 切换：将原基站道频从有效道频集中去掉，并发出切换完成消息，
利用新基站通信。
基站
✓ 根据移动台的接收道频强度信息，给出切换指示消息； ✓ 若指示移动台切换，通知系统更新移动台位置登记。
IS-95系统的网络接口与信令
The Network Interface & Protocol of IS-95 System
IS-95系统的演进
The Evolution of IS-95 System
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IS-95的演进之路
1G
2.5G 2.75G 3G
3G+
IS-95B 使用多码道捆绑实现64kbps的分组
数据传输，没有大创新，软切换有 改进，有运营商直接跳到 1xRTT
CDMA2000 1xEV-DO: Evolved Data Optimised
CDMA2000 演进第三阶段
Qualcomm 高数据率 (HDR)标准+扩频编码下的TDMA成 分，高速非对称数据超过2Mbps，可算真正的3G系统， 可利用现有或新频谱。
链路接口。
IS-95的MSC与GSM的MSC结构与功能基本类似，但 它的转码器和选择器担负软切换/宏分集特有处理功能。
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IS-95的网络子系统
网络子系统（NSS）
MSC的功能
每一基站对每一声码器为20ms（1帧）的数据组信号估算质量 做出估算，并将估算结果随同声码器输出的数据传送到移动交 换中心。
IS-95B
CDMA
IS-95A
IS-95A
1xEV-DO
1xEV-DV
CDMA2000 3xRTT
电路交换数 据14.4 kbps 核心网仍用 于
CDMA2000
1xRTT
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IS-95的网络子系统
网络子系统（NSS）
网络子系统处于市话网和基站控制器之间，它主要由移动交换中心 （MSC），或称为移动电话交换局（MTSO）组成。此外，还有原籍位置 寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、操作管理中心（OMC）及 鉴权中心等设备。
MSC：是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内
IS-95系统的网络接口与信令
The Network Interface & Protocol of IS-95 System
IS-95系统的演进
The Evolution of IS-95 System
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IS-95系统中的越区切换
CDMA蜂窝系统越区切换分类
硬切换
✓ 在载波频率指配不同的基站覆盖小区之间的信道切换。这 种硬切换将包括载波频率和引导信道PN序列偏移的转换。
下图为基站控制器（BSC）的结构。
MSC BSC
网络接口 代码 交换矩 控 转换器 阵 制
网络接口
OMC
移动性 管理器
BTS
BTS
BTS
基站BTS群
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IS-95的网络子系统
基站子系统（BSS）
BSC的功能
✓ 为大量的BTS提供集中控制和管理，如无线信道分配、建立或拆除无 线链路、过境切换操作以及交换等功能。
的移动用户进行通信控制和管理。结构如下：
声 PSTN 声
声 声
声声声/声声声
声
声声声/声声声
声声声/声声声
声
声声声/声声声
声声声/声声声
声
声声声/声声声
声
声声声声声
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IS-95的网络子系统
网络子系统（NSS）
MSC的功能
➢ 信道的管理和分配； ➢ 呼叫的处理和控制； ➢ 越区切换与漫游的控制； ➢ 用户位置信息的登记与管理； ➢ 用户号码和移动设备号码的登记与管理； ➢ 服务类型的控制； ➢ 对用户实施鉴权； ➢ 为系统连接别的MSC和为其它公用通信网络（如PSTN、ISDN）提供
软切换细分
✓ 更软切换
在一个小区内的扇区之间的信道切换。只需通过小区基站 便可完成，不需通过移动交换中心的处理，故名。
✓ 软/更软切换
一个小区内的扇区与另一小区或另一小区的扇区之间进行 的信道切换。
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IS-95系统中的越区切换
软切换过程
信道设置
✓ 道频信道分4集合：活动集、候选集、邻近集和剩余集
OMC
对全网进行监控和操作，例如系统的报警与备用设备的激活，系统 的故障诊断与处理，话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资 料的收集分析与显示等。
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IS-95的网络子系统
基站子系统（BSS）
基站子系统（BSS）包括基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS）。 一个基站控制器（BSC）可以控制多个基站，每个基站含有多部收发信机。
软切换
✓ 在引导信道的载波频率相同时小区之间的信道切换，这种 软切换只是引导信道PN序列偏移的转换，而载波频率不 发生变化。
IS-95系统的切换种类
软切换、CDMA网中的硬切换、CDMA到模 拟的切换。
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IS-95系统中的越区切换
软切换原理
基于宏分集
✓ 移动用户与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与 2个（或多个）基站通信，然后才断开与原基站的链路， 保持与新基站的通信链路。
收
(BTS)
扇形 小区
发
收 基站收/发信机
发
(BTS)
收
基站控制器 (BSC)
移动交换中心 （MSC） 访问位置 寄存器 （VLR）
A接口
移动交换中心 （MSC） 访问位置 寄存器 （VLR）
V接口
市 话 网 （PSTN/ ISDN）
操作管理中心 （OMC）
原籍位置寄存器 （HLR）
业务链路 控制及数据链路
✓ 次一层的格式是将报文分成报文长度、报文体和CRC。
信令协议结构
✓ 物理层 基带调制、编码、成帧、射频调制等
✓ 链路层 ✓ 控制层 ✓ 物理层、复用子层、信令2层、寻呼及接入信道2层、同步信道2层、移
动控制处理三层是CDMA系统的基础。
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IS-95的信令协议
空中接口协议层次结构
✓ 移动性管理器负责呼叫建立、拆除切换无线信道等，这些工作由信道 控制软件和MSC中的呼叫处理软件共同完成。
✓ 代码转换器主要包含代码转换器插件、交换矩阵以及网络接口单元。 ✓ 完成64kbpsPCM语音和无线信道中声码器语音的转换，其声码器速
率是可变的，即8kbps、4kbps、2kbps、0.8kbps四种。 ✓ 将业务信道和控制信道分别送往MSC和移动性管理器。 ✓ 基站控制器与MSC和BTS之间，传输速率1.544Mbps。
如果移动台的归属（本地）网络识别对（SID，NID）与所在网络 覆盖区的网络标识对相同，则只存在切换的可能，而不发生漫游。
如果移动台的（SID，NID）与本网的（SID，NID）不相同，则说 明该移动台是漫游用户。
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内容提要（Contents）
IS-95系统的切换与漫游
The Handover & Roaming in IS-95 System
第二代移动通信系统
The 2nd Generation Mobile Communication System（2）
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内容提要（Contents）
IS-95系统的切换与漫游
The Handover & Roaming in IS-95 System
移动交换中心将收到的信息送入选择器和相应的声码器。 选择器对两个或更多基站传来的信号质量进行比较，逐帧选取
质量最高的信号送入声码器，即完成选择式合并。 声码器再把数字信号转换至64kbps的PCM电话信号或模拟电话
信号送往公用电话网。 公用电话网用户的语音信号送往移动台时，首先是由市话网连
至交换中心的声码器，再连至一个或几个基站（如移动台正在 经历基站的软切换），再由基站发往移动台。 交换中心的控制器确定语音传给哪一个基站或哪一个声码器 。
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IS-95系统中的越区切换
导频信道集合定义
活动集
由具有足够强度并正在参与移动台接收的导频组成。
候选集
由曾经在活动集中，或是强度超过上门限T_ADD。
邻近集
有一定强度但不符合前两集和条件的道频。
剩余集
除前3种集合以外的道频。
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IS-95系统中的越区切换
软切换过程与导频状态变化（示意图）
（1）（2）（3） 邻近组 候选组
（4）（5）（6）（7） 激活组
邻近组
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IS-95系统中的越区切换
软切换过程中的业务传输与功率控制
软切换时，与所有活动集中的导频相联系的前向业务信道将 发送除功率控制子信道以外的完全相同的调制符号；
移动台应该对相应的前向业务信道进行分集接收，还必须支 持最大达150μs的相对信号传播时延；
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IS-95的网络子系统
移动台（MS）
IS-95规定的双模式移动台，必须与原有的模拟蜂窝系 统（AMPS）兼容；
移动台并未采用空间天线分集，而且收发共用一副天线。
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IS-95的接口
系统接口
CDMA系统主要有以下主要接口：
MC与BS间的接口──Um MSC与EIR间的接口──F BS与MSC间的接口──A VLR与VLR间的接口──G MSC与VLR间的接口──B HLR与AUC间的接口──H MSC与HLR间的接口──C MSC与PSTN间的接口──Ai VLR与HLR间的接口──D MSC与PSPDN间的接口──Pi MSC与MSC间的接口──E MSC与ISDN间的接口──Di
软切换时，相同的前向功率控制子信道不被划分为不同的功 率控制集；
移动台必须支持对属于相同功率控制集中的功率控制子信道 进行分集合并；
当不同功率控制集的功率控制比特均指示发射功率上升时， 移动台提高发射功率；
当任何一个功率控制集的功率控制比特指示发射功率下降时， 移动台降低发射功率。
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IS-95的网络子系统
网络子系统（NSS）
HLR的功能
用来存储本地用户位置信息的数据库。永久性的参数，如用户号码、 移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；临时 性的需要随时更新的参数。
VLR的功能
用于存储来访用户位置信息的数据库 。
AUC
识别用户的身份 并判定它是否允许入网。