第2章 移动通信网.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 移 动 通 信 网,第,2,章 移 动 通 信 网,2.1,引言,2.2,移动通信体制,2.3,移动通信的信道结构,2.4,移动通信网的频率配置,2.5,移动通信环境下的干扰,2.6,蜂窝移动通信网络的频率规划,2.7,多信道共用技术,2.8,移动通信的交换技术,2.9,信道自动选择方式,2.1,引 言,移动通信网就是承接移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。这里的,“,信息交换,”,不仅仅指双方的通话业务，还包括数据、传真和图像等通信业务。,一些移动通信网，直接向社会公众提供移动通信业务，与公共交换电话网（,PSTN,）联系密切，并经专门的线路进入公共交换电话网，我们称之为公用移动电话网。,也有的移动通信网是一些专用网，并不对公众开放，不进入电话网，或与,PSTN,的互连较少。例如，工业企业中的无线电调度网、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网，通常称为专用的移动通信网。,2.2,移动通信体制,2.2.1,大区制移动通信网,大区制就是在一个服务区域,(,如一个城市,),内只有一个或几个基站（,Base Station,，,BS,），并由它负责移动通信的联络和控制，,如图,2-1,所示。,通常为了扩大服务区域的范围，基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大,(,一般在,200 W,左右,),，,其覆盖半径大约为,30,50 km,。,图,2-1,大区制移动通信示意图,2.2.2,小区制（蜂窝）移动通信网,小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区（,Cell,），每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又可在移动业务交换中心（,MSC,）的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。比如，可以把图,2-1,中的服务区域一分为七，如图,2-2,所示。每个小区（半径为,2,20 km,，目前小的有,1,3 km,，有的城市为,500 m,）各设一个小功率基站,(BS,1,BS,7,),，发射功率一般为,5,20,W,，,以满足各无线小区移动通信的需要。,随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区（,Microcell,）和微微小区（,Picrocell,），以不断适应用户数增长的需要。在实际中，用小区分裂（,Cell Splitting,）、小区扇形化（,Sectoring,）和覆盖区域逼近（,Coverage Zone Approaches,）等技术来增大蜂窝系统容量。小区分裂是将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂提高了信道的复用次数，因而使系统容量有了明显提高。假设系统中所有小区都按小区半径的一半来分裂，如图,2-3,所示，理论上，系统容量增长接近,4,倍。小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量，,通常一个小区划分为,3,个,120,的扇区或是,6,个,60,的扇区。,图,2-2,小区制,(,蜂窝,),移动通信网,采用小区制不仅,提高了频率的利用率,，而且由于基站功率减小，也使相互间的,干扰减少,了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动电话网均采用这种体制。,但是这种体制在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中,切换频道的次数就越多,，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的,成本就提高,了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为,1,5km,左右。,图,2-3,按小区半径的一半进行小区分裂示意图,2.3,移动通信的信道结构,2.3.1,话音信道,(VC),1.,检测音,(SAT),在模拟蜂窝系统,(AMPS,和,TACS),中，检测音,(SAT),是指在话音传输期间连续发送的带外单音。,MSC,通过对,SAT,的检测，可以了解话音信道的传输质量。当话音信道单元发射机启动后，就会不断在带外,(,话音频带为,3003400 Hz),发出检测音,(5970 Hz,或,6000 Hz,或,6030 Hz),。,SAT,由,BS,的话音信道单元发出，经移动台,MS,环回。,2.,数据,在一定情况下，在话音信道上还可传递数据。例如，在越区切换时，通话将暂时中断,(,模拟蜂窝系统中一般要求限定在,800 ms,之内,),，可利用这段时间在话音信道中，以数据形式传递必要的指令或交换数据。,3.,信号音,(ST),信号音为线路信号。它是由移动台发出的单向信号。例如，在,BS,寻呼,MS,过程中，如果,BS,收到,MS,发来的,ST,，就表示振铃成功。在切换过程中，原,BS,收到,MS,发来的,ST,信号，则表示,MS,对切换认可。,ST,是带内信号，一般在,0300 Hz,之间。,2.3.2,控制信道,(CC),1.,寻呼,当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道,(PC),。,2.,接入,当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号，所以将该信道称为接入信道,(AC),。,在控制信道中，不仅传递寻呼和接入信号，还传递大量的其他数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试,(,重新试呼,),等信号。,2.4,移动通信网的频率配置,表,2-1,我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率,系统或使用部门,上行频率,/MHz,下行频率,/MHz,中国联通,CDMA,825835,870880,中国移动,GSM,室内分布系统,885890,930935,中国移动,GSM900,890909,935954,中国联通,GSM900,909915,954960,中国移动,DCS1800,17101720,18051815,中国联通,DCS1800,17451755,18401850,2.5,移动通信环境下的干扰,2.5.1,同频道干扰,1.,同频道干扰保护比指标,接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，称为同频道干扰保护比。,对于模拟蜂窝移动通信网，其同频道干扰保护比指标规定如下：,（,1,）静态同频道干扰保护比。,对于三级话音质量其下限信噪比为,14 dB,。对应的有用信号与干扰信号之比为,8 dB,。所以，为了维持三级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求大于等于,8 dB,。,对于四级话音质量其下限信噪比约为,25 dB,。为了维持四级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求大于等于,12 dB,。,（,2,）同频道干扰概率。,同频道干扰概率规定为,10%,。,（,3,）考虑衰落影响、干扰概率和静态射频保护比后的同频道干扰保护比。,当有快衰落和慢衰落时，通常的做法是在静态同频道干扰保护比（,P,）上加上同频道干扰余量（,Z,P,），即,P,+,Z,P,（,dB,）。表,2-2,列出干扰概率为,10%,时的,P,+,Z,P,值。,表,2-2,干扰概率为,10%,时的,P,+,Z,P,话音等级,P,/dB,Z,P,/dB,P,+,Z,P,/dB,L,=6 dB,L,=12dB,L,=6 dB,L,=12 dB,三级话音质量,8,14.5,22.8,22.5,30.8,四级话音质量,12,14.5,22.8,26.5,34.8,2.,同频道复用保护距离系数,D,/,r,在蜂窝网中，使两个同频小区保持必要的距离是保证同频道干扰保护比达到指标要求的主要办法。在全向基站区中，同频道复用保护距离系数由图,2-4,定义。为了满足表,2,2,的同频道干扰保护比指标，所需要的系数可由式（,2-1,）计算，其结果列于表,2,3,。,式中，,D/r,为同频道复用保护距离系数。,图,2-4,同频道复用保护距离系数,表,2-3,同频道复用保护距离系数,D/r,P+Z,P,/dB,22.5,30.8,26.5,34.8,D/r,4.7,7.3,5.6,8.9,2.5.2,邻频道干扰,工作在,k,频道的接收机受到工作于,k,1,频道的信号的干扰，即邻道（,k,1,频道）信号功率落入,k,频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰。解决邻频道干扰的措施包括：,（,1,）降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；,（,2,）提高接收机的邻频道选择性；,（,3,）在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，以增加同频道防护比。,问题,一个波长范围为,150,600m,的无线电波段内，为避免邻台干扰，两个相邻电台频率至少应相差,10kHz,，则在此波段内，最多能容纳多少个电台？,先分别求出,150600m,的波的频率范围，根据,C=,入*,f,，将,150,，,600,分别代入得频率范围,500kHz-2000kHz,，相差,1500kHz,，所以容纳,150,个。,新闻插播,2009,年,2,月,20,日下午，我局（,赣州无管局）收到市移动公司投诉，称在瑞金市扶贫大楼的基站连续半个月受到不明信号干扰，该站位于瑞金城区中心城区，用户掉话率高，用户投诉激增，初步估计是赣州市电信公司新设,CDMA,基站所造成的，请求我局协助排查。,在干扰现场发现，新设,CDMA,基站天线安装在市移动和联通公司基站天线之间，基站天线之间水平间距不足,6,米，且新设,CDMA,基站的第一、二扇区天线，与移动的基站,47904,和,47903,扇区较为接近，彼此交叉发射，致使,47904,、,47903,两扇区上行频段受到干扰，干扰等级达四级。在我局协调下，电信有关负责人按顺序对这两个扇区进行了开关机试验，证实了该干扰是由于电信公司新安装的基站天线所造成的。,通过现场协商，我局责成电信公司将第一、二扇区天线进行调整，确保天线间距大于,10,米，第二扇区天线提高,3,米，如仍未能解决干扰问题，电信公司须加装滤波器方能进行实效发射。,2.5.3,互调干扰,当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。由此形成的干扰，称为互调干扰。,2.5.3,互调干扰,在专用网和小容量网中，互调干扰可能成为设台组网较关心的问题。产生互调干扰的基本条件是：,（,1,）几个干扰信号（,A,、,B,、,C,）与受干扰信号的频率（,S,）之间满足,2,A,-,B,=,S,或,A,+,B,-,C,=,S,的条件；,（,2,）干扰信号的幅度足够大；,（,3,）干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类。,1.,发射机互调干扰,一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其,末级功放,的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。减少发射机互调干扰的措施有：,（,1,）加大发射机天线之间的距离；,（,2,）采用单向隔离器件和采用高,Q,谐振腔；,（,3,）提高发射机的互调转换衰耗。,2.,接收机互调干扰,当多个强干扰信号进入接收机,前端电路,时，在器件的非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。减少接收机互调干扰的措施有：,（,1,）提高接收机前端电路的线性度；,（,2,）在接收机前端插入滤波器，提高其选择性；,（,3,）选用无三阶互调的频道组工作。,3.,在设台组网中对抗互调干扰的措施,（,1,）蜂窝移动通信网。由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式，并依靠设备优良的互调抑制指标来抑制互调干扰。,（,2,）专用的小容量移动通信网。主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。表,2-4,列出无三阶互调的频道序号。由表,2-4,可见，当需要的频道数较多时，频道利用率很低，故不适用于蜂窝网。,表,2-4,无三阶互调干扰的信道组,互调干扰对系统的影响：,当一个运营商,(,移动或联通,),开通了一台,杂散,和,互调,较高的直放站时，互调和杂散信号落在本运营商的频带外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。,互调干扰对系统的影响：,如：运营商,A,欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散和互调为,-36dBm(,满足无委指标,),，杂散和互调信号和有用信号一起通过,17dBi,的业务天线发射，那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为,-18dBm,，可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。,根据自由空间无线信号传播公式可知，相距,10,米衰减大约,50dB,，相距,100,米衰减大约,70dB,，相距,1,公里大约衰减,90dB,；在无阻挡环境下天线正前方,100,米以内同频干扰大于,-88dBm,，这时如果另一运营商的信号强度低于,-79dBm,，使得载波干扰比低于,9,，就会造成无法接通的情况发生。,因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。,2.5.4,阻塞干扰,当外界存在一个离接收机工作频率较远,但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。这种干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重。当干扰电压幅度非常强时，可导致接收机收不到有用信号而使通信中断。,2.5.5,近端对远端的干扰,当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台,B,（距离,d,2,）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台,A,（距离,，,1,）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台,B,就会造成对接收距离距基站远的移动台,A,的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台,A,的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰。,克服近端对远端干扰的措施主要有两个：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔；二是移动台端加自动（发射）功率控制（,APC,），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。由于频率资源紧张，几乎所有的移动通信系统对基站和移动终端都采用,APC,工作方式。,2.6,蜂窝移动通信网络的频率规划,2.6.1,等频距分配法,在蜂窝移动通信网络中，同信道干扰问题已在分群时考虑，保证有足够的防护比，而邻道干扰的问题则在信道分配时应加以考虑。等频距分配法按频率等间隔分配信道，这样可以有效地避免邻道干扰。若需要,M,个信道，将其分为,N,个信道组，则每个信道组中有,M/N,个信道，而,N,个信道组的信道序列可以确定如下：,K+jN,K,=1,，,2,，,3,，,，,N,；,J,=0,，,1,，,2,，,，,(,M/N,)-1,式中，,K,为信道组的序列号，最大为,K=N,，,j,为信道序号的取值。,我国,GSM,网和,TACS,网均采用了这种方法。如果基站采用了无方向性激励时，通常以,12,个无线小区（基地区）作为一个簇（,cluster,），其信道组配置如图,2-5,所示。按,K+jN,的规律，可以确定各信道组的信道序列如下：,第一信道组，,K,=1,，,j,=012,，故有（,1,，,13,，,25,，,）,第二信道组，,K,=2,，,j,=012,，故有（,2,，,14,，,26,，,）,第三信道组，,K,=3,，,j,=012,，故有（,3,，,15,，,27,，,）,第四信道组，,K,=4,，,j=012,，故有（,4,，,16,，,28,，,）,第五信道组，,K,=5,，,j,=012,，故有,(5,，,17,，,29,，,),第六信道组，,K,=6,，,j,=012,，故有（,6,，,18,，,30,，,）,第七信道组，,K,=7,，,j,=012,，故有（,7,，,19,，,31,，,）,第八信道组，,K,=8,，,j,=012,，故有,(8,，,20,，,32,，,),第九信道组，,K,=9,，,j,=012,，故有,(9,，,21,，,33,，,),第十信道组，,K,=10,，,j,=012,，故有,(10,，,22,，,34,，,),第十一信道组，,K,=11,，,j,=012,，故有,(11,，,23,，,35,，,),第十二信道组，,K,=12,，,j,=012,，故有,(12,，,24,，,36,，,),这样同一信道内的最小间隔为,12,，保证了对邻道干扰的抑制。,图,2-5 12,个无线小区为一个簇的信道组配置,图,2-6 4,个基站,24,个扇形无线小区为一个簇的信道组配置,由图可见，它采用,4,个基站、,6,个顶点为,60,的扇形定向天线，则每个基站应有,6,组信道，每个簇有,24,个信道组，共,96,个频点，其信道分配为：,BS,1,选用的六个信道组为（,1,，,25,，,49,，,73,）；（,5,，,29,，,53,，,77,）；,；,(21,，,45,，,69,，,93),；,BS,2,选用的六个信道组为（,2,，,26,，,50,，,74,）；（,6,，,30,，,54,，,78,）；,；,(22,，,46,，,70,，,94),；,BS,3,选用的六个信道组为（,3,，,27,，,51,，,75,）；（,7,，,31,，,55,，,79,）；,；,(23,，,47,，,71,，,95),；,BS,4,选用的六个信道组为（,4,，,28,，,52,，,76,）；（,8,，,32,，,56,，,80,）；,；,(2,4,，,48,，,72,，,96),。,图,2-7 7,个基站、,21,个扇形无线小区为一个簇的信道组配置,2.6.2,信道分配策略,信道分配策略可分为两类：固定的信道分配策略和动态的信道分配策略。,在固定的信道分配策略中，每个小区分配给一组预先确定好的话音信道。前面介绍的等频距分配法采用将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变的，就属固定信道分配法。它具有控制方便，投资少的特点。但信道的利用率较低。在各个覆盖区话务量不均匀的情况下，当一个基站的信道全忙时，邻近的信道即使空闲也不能使用。,为了进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信网的地理分布及业务量大小的变化而变化，目前在移动通信系统中采用了一种动态信道分配方法。它不是将信道固定地分配给某个基站，而是实现信道动态分配，其频谱的利用率大约可提高,20%,。动态信道分配需要智能控制，以便于及时收集和处理大量的数据，并实时给出结果并进行控制。动态信道分配可以做到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配信道，避免了小区忙闲不均的情况。其比较突出的缺点是会在此时造成的干扰（同频干扰和邻道干扰）比较严重，必须要有一个既可充分利用无线频谱以增加用户容量而又能减少干扰的综合考虑方案。为此，人们提出许多不同的信道分配策略。,2.7,多信道共用技术,2.7.1,话务量与呼损,1.,呼叫话务量,话务量是度量通信系统业务量或繁忙程度的指标。所谓呼叫话务量,A,，是指单位时间内（,1,小时）进行的平均电话交换量。它可用下面公式来表示：,式中：,C,每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）；,t,0,每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）。,如果,t,0,以小时为单位，则话务量,A,的单位是爱尔兰,(Erlang,，占线小时，简称,Erl),。如果在一个小时内不断地占用一个信道，则其呼叫话务量为,1 Erl,。它是一个信道具有的最大话务量。,例如，设在,100,个信道上，平均每小时有,2100,次呼叫，平均每次呼叫时间为,2,分钟，则这些信道上的呼叫话务量：,一个城市由农村和市区组成，市区面积为,400,平方公里，,1000,个人,/,平方公里，每小时每个用户,2,个电话，每个电话平均通话时长为,50,秒；农村面积,500,平方公里，,100,个人,/,平方公里，每小时每个用户,1,个电话，每个电话平均通话时长为,40,秒。,请计算在该城市（包括农村和市区）,1,个小时内总共产生多少话务量；,如果市区采用,4/4/4,配置，每个小区配置,16,个,SDCCH/8,信道；农村采用,2/2/2,配置，每个小区配置,8,个,SDCCH/8,信道，请计算在这个城市总共需要多少个基站才能满足上述话务量？（市区拥塞率为,1,，农村为,2,),市区话务量：,（,4001000250,）,3600,11111.11ERL,农村话务量：,（,500100140,）,3600,555.5556ERL,该城市总的话务量：,11666.67ERL,相关知识,一个小区必须定义一个,BCCH,广播控制信道,独立专用控制信道（,SDCCH,）：是基站和移动台间的双向信道，用于在分配,TCH,（业务信道）之前，在呼叫建立过程中传送系统信令，是上行下行控制信道，点对点。,SDCCH,信道占用一个独立物理信道，一个物理信道可以分成,8,个,SDCCH,信道。一个小区最多可以定义,16,个,SDCCH,信道。,（,1,）市区每个站能够支持的话务量,市区每个扇区的,TCH,信道数：,48,1,（,BCCH,）,-2(SDCCH)=29TCH,根据,ERL,B,可以知道每个扇区支持的话务量为,19.49ERL,（,1,呼损）。,所以市区每个站的能够支持的话务量：,19.493,58.47ERL,（,2,）市区需要的站：,11111.1158.47=190.031=190,个站,农村每个扇区的,TCH,信道数：,28,1,（,BCCH,）,-1(SDCCH)=14TCH,根据,ERL,B,可以知道每个扇区支持的话务量：,8.2ERL,（,2,呼损）。,网络查询,所以市区每个站的能够支持的话务量：,8.23,24.6ERL,（,3,）市区需要的站：,555.555624.6=22.58=23,个站,该城市需要站的总数为,23,190,213,个,上次课内容,频率规划,等频距分配法,K+jN,K+jN K=1,，,2,，,3,，,，,N,；,J=0,，,1,，,2,，,，,(M/N)-1,信道分配策略,话务量,2.,呼损率,当多个用户共用时，通常总是用户数大于信道数。因此，会出现许多用户同时要求通话而信道数不能满足要求的情况。这时只能先让一部分用户通话，而让另一部分用户等待，直到有空闲信道时再通话。这后一部分用户虽然发出呼叫，但因无信道而不能通话称做呼叫失败。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（,B,）。,设,A,为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量；,C,为总呼叫的次数；,C,0,为一小时内呼叫成功而通话的次数,;,t,为每次通话的平均占用信道时间，则,完成话务量,A,为,呼损率,B,为,式中，（,A-A,）为损失话务量。,所以呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。,显然，呼损率,B,愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此，呼损率也称为系统的服务等级,GOS,（,the Grade Of Service,）。例如，某系统的呼损率为,10%,，即说明该系统内的用户每呼叫,100,次，其中有,10,次因信道被占用而打不通电话，其余,90,次则能找到空闲信道而实现通话。但是，对于一个通信网来说，要想使呼损减少，只有让呼叫流入的话务量减少，即容纳的用户数少一些，这是不希望的。,可见呼损率和话务量是一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。,如果呼叫有以下性质：,(1),每次呼叫相互独立，互不相关（呼叫具有随机性）；,(2),每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动电话通信服务系统的信道数为,n,；则呼损率,B,可计算如下：,表,2-5 Erl,损失概率表,表,2-5 Erl,损失概率表,表,2-5 Erl,损失概率表,表,2-5 Erl,损失概率表,3.,繁忙小时集中度,(,K,),繁忙小时集中度,K,一般为,8%14%,。,中国人重视春节、中秋佳节居家团圆,忙时话务量,4.,每个用户忙时话务量（,A,a,）,假设每一用户每天平均呼叫次数为,C,，每次呼叫平均占用信道的时间为,T,（单位为秒），忙时集中率为,K,，则每个用户忙时话务量为,可以看出，,A,a,为最忙时间的那个小时的话务量，它是统计平均值。例如，每天平均呼叫,3,次，每次的呼叫平均占用时间为,120,秒，忙时集中度为,10%(,K,=0.1),，则每个用户忙时话务量为,0.01 Erl/,用户。,一些移动电话通信网的统计数值表明，对于公用移动通信网，每个用户忙时话务量可按,0.01 Erl,计算；对于专用移动通信网，由于业务的不同，每个用户忙时话务量也不一样。一般可按,0.06 Erl,计算。,中国移动集团试题,一个用户在一个小时所能产生的最大话务量？,1Erl,一个用户在忙时的一小时内先后进行了,2,分钟和,4,分钟的通话，那么这个用户产生的话务量？,区分几个概念,:,爱尔兰,Erlang,公式 爱尔兰呼损表,2.7.2,每个信道能容纳的用户数,当每个用户忙时的话务量确定后，每个信道所能容纳的用户数,m,可由下式决定：,每个信道的,m,与在一定呼损条件下的信道平均话务量成正比，而与每个用户忙时话务量成反比。,例如，某移动通信系统一个无线小区有,8,个信道,(1,个控制信道，,7,个话音信道,),，每天每个用户平均呼叫,10,次，每次占用信道平均时间为,80,秒，呼损率要求,10%,，忙时集中率为,0.125,。问该无线小区能容纳多少用户？,（,2-7,）,(1),根据呼损的要求及信道数,(,n,=7),，求总话务量,A,：,可以利用公式，也可查表。求得,A,=4.666 Erl,。,(2),求每个用户的忙时话务量,A,a,：,(3),求每个信道能容纳的用户数,m,：,(4),系统所容纳的用户数：,上次课内容,最早从事话务量研究的是丹麦的学者,A.K.,爱尔兰,(A.K.Erlang),。他在,1909,年发表的有关话务量的理论著作,至今仍然被认为是话务理论的经典。,话务量公式为：,A=Ct,。,A,是话务量，单位为,erl,（爱尔兰），,C,是呼叫次数，单位是个，,t,是每次呼叫平均占用时长，单位是小时。一般话务量又称小时呼，统计的时间范围是,1,个小时。,通俗的讲，话务量就是一条电话线一个小时内被占用的时长。如果一条电话线被占用一个小时，话务量就是,1,爱尔兰。,作业,1,、通信工程专业就业情况调研报告,2,、无手机日用户体验,3,、,p45,思考题,6-9,2.8,移动通信的交换技术,2.8.1,无线信道上的通话监视,1.SAT,信杂比,SAT,信杂比是指当基站开始工作时，由话音信道单元连续发送的,SAT,，经移动台接收并环回到基站后，与无线信道上的杂音的对比。,在与,MSC,初始化规定的门限值,(,见图,2-8),比较后，话音信道控制单元判断传输质量是否可以接受。如果信杂比低于要求越区频道转换的信杂比门限值,SNH,，就发出越区切换请求。有时由于某些原因，没有执行越区切换，通话质量将持续恶化，结果迟早会达到呼叫释放门限值,SNR,，呼叫就被释放。,图,2-8,储存在话音信道控制单元中,的信杂比门限值,2.,射频,(RF),信号强度,每个话音信道接收机连续地对它自己的无线频率进行信号强度测试。控制单元还将测量结果和图,2-9,中所示的信号强度门限值进行比较。,为了避免产生邻道干扰，通常不希望移动台输出功率过高，如果信号强度测量的结果高于请求降低功率的信号强度值,SSD,时，,BS,的控制单元就自动命令移动台（由话音信道单元命令）降低它的功率。如果信号强度低于请求提高功率的信号强度值,SSI,时，,BS,的控制单元就发出增加功率命令。当移动台输出功率已达到最高，测量结果仍低于,SSH,时，,BS,的控制单元就向,MSC,发出越区切换请求，其过程将在后面叙述。阻塞的信号强度值,SSB,只在话音信道空闲时（当前没有通话）使用。,图,2-9,储存在话音信道控制单元中,2.8.2,位置登记与一齐呼叫,在蜂窝移动通信系统中，要寻呼某个移动台，如果事先不知道它所处的小区位置，就得对所有的小区依次进行寻呼，或对所有区域进行一齐呼叫，这样就有可能使得呼叫接续时间比通话时间还长，时间效率和线路利用率都极低。,为此，通常以一个,MSC,服务小区为位置区，若干个,MSC,分为若干个位置区，如图,2-10,所示。或者在一个,MSC,服务区，人为地把它所管辖的无线小区划分为若干个位置区，如图,2-11,所示。,图,2-10,一种位置登记示意图,图,2-11,另一种位置登记示意图,现举例说明位置登记的过程，如图,2-10,所示。假定,MS,在,BS,B4,小区，这时的位置登记过程如下；,(1)MS,通过,BS,B4,向,MSC,B,报告（即进行位置登记）。,(2),被访,MSC,B,根据,MS,的原籍区号及用户识别码等，通过数据线，找到原籍,MSC,A,的原籍位置寄存器进行咨询，查出该用户识别码，并把给,MS,的新区位置号存入原籍位置寄存器（在原籍,MSC,A,中）。,(3),与此同时，位置信息也在被访问,MSCB,的被访问位置寄存器中存入，以备,MS,被呼时使用。,(4),由于移动台中有动态存储器，可存储新接收的区域号（,AID,），即使移动台在一段时间内关机（不得超过,24,个小时），存储器也不会失去记忆：一旦移动台开机时，将立即进行区域位置登记。,有时在一个,MSC,系统中，当移动台达到一定数量时，大约为,40 000,到,50 000,数量级时，为便于寻呼某一移动台，人为地把,MSC,所管辖的无线小区划分为若干位置区域，如图,2-11,所示。在跨越位置区域时，也要重新进行位置登记，以便在寻呼,MS,时好查找。例如，,MS,由,BS,A6,小区向,BS,A1,小区行进时的位置登记过程如下：,(1)MS,通过,BS,A1,向原籍,MSC,A,报告（即进行位置登记）。,(2),原籍,MSC,A,中的原籍位置寄存器存入变更后的新区域号，以备市话用户寻呼时，能在位置区内一齐呼叫。,(3),使,MS,的动态存储器中区域号变为新号。,2.8.3,呼叫过程,1.,移动台被呼,市话用户先拨被叫移动台号码，信令进入,MSC,在,HLR,进行鉴权，如鉴权成功，,MSC,通过数据信道将寻呼信号送至该用户所在位置登记区。由该位置区内所有,BS,通过寻呼信道，向,MS,一起呼叫移动台识别码，移动用户被呼过程示意图如图,2-12,所示。,图,2-12,移动用户被呼过程示意图,2.,移动台主呼,平时移动台停靠在信号最强的控制信道上收听。当发起呼叫时，先拨被叫用户号码，然后按发送（摘机）键。在控制信道中发出移动台系列号、识别码及被叫用户号码等，移动用户主呼过程示意图如图,2-13,所示。,图,2-13,移动用户主呼过程示意图,3.,呼叫释放,通话完毕，,MS,挂机后的控制过程称为呼叫释放。,MS,挂机可通过按压挂机键或合上手机翻盖完成，移动用户呼叫释放过程示意图如图,2-14,所示。,图,2-14,移动用户呼叫释放过程示意图,问题,在某一用户主呼或被呼时，如何从多个信道中选择一个空闲信道分配给该用户使用呢？,2.9,信道自动选择方式,2.9.1,专用呼叫信道方式,在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫，该专用呼叫信道有两个作用：一是处理呼叫，可分成下行信道,(BSMS),和上行信道,(MSBS),，该下行信道又称寻呼信道,(PageCh,annel),，该上行信道又称接入信道,(AccessChannel),；二是指配话音信道。,2.9.2,循环定位方式,没有专用的呼叫信道，由,BS,临时指定一个信道做呼叫信道，并在该临时呼叫信道上发空闲信号。平时所有未通话的移动台都自动对全部信道进行扫描搜索，一旦在那个信道上收到空闲信号，就停留在该信道上。因此在平时，所有移动台都集中守候在临时呼叫信道上，当某个用户叫通后，就在此信道上通话。此时，基站要另选一个空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，于是所有未通话的移动台接收机都自动转到新的临时呼叫信道上守候,(,定位,),。,2.9.3,循环不定位方式,循环不定位方式中的基站在所有不通话的空闲信道上都发出空闲信号，网内移动台自动扫描空闲信道，并随机地停靠在就近的空闲信道上,(,不定位,),。避免了像循环定位方式那样，所有不通话的移动台都在一个临时呼叫信道主叫抢占情况。当基站呼叫移动台时，必须选择一个空闲信道先发出时间足够长的召集信号,(,其他空闲信道停发空闲信号,),，而后再发出选呼信号。网内移动台由于收不到空闲信号重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就停在该信道上等候被呼。一旦发现自己未被呼中，重新处于不停的信道扫描状态。,2.9.4,循环分散定位方式,为克服循环不定位方式时移动台被呼的接续时间比较长的缺点，人们提出一种循环分散定位方式。在循环分散定位方式中，基站在全部不通话的空闲信道上都发空闲信号，网内移动台分散停靠在各个空闲信道上。移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行的，保留了循环不定位方式的优点。基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号。从而提高了接续的速度。,这种方式接续快,效率高,同抢概率小。但当基站呼叫移动台时，这种方式必须在所有空闲信道上同时发出选呼信号，因而互调干扰比较严重。这种方式同样只适合小容量系统。,