第十五章 移動網(wǎng)絡運行

第十五章移動網(wǎng)絡運行主講人：牛凱上一章，我們討論與介紹了移動通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)與構(gòu)成。建立移動通信網(wǎng)絡的目的是配合物理層在用戶移動的前提下完成移動通信業(yè)務，滿足用戶的QoS要求。這就是在已建立的移動通信網(wǎng)上進行網(wǎng)絡運行的目的，也是本章所要討論和介紹的內(nèi)容。網(wǎng)絡運行大致可以分為以下五個部分：移動網(wǎng)絡的主要業(yè)務類型，通信的建立過程：呼叫與接續(xù)、移動性管理，無線資源管理，安全性管理。15.1移動通信中的業(yè)務類型移動通信中開展的業(yè)務與固定網(wǎng)上的業(yè)務基本是類似的，也是由移動用戶的需求驅(qū)動決定。但是由于在客觀條件上受到信道動態(tài)性和用戶動態(tài)性的限制，在業(yè)務的類型、數(shù)量、速率、寬帶乃至QoS要求上均比固網(wǎng)要差一些。本節(jié)將主要介紹歐洲體系的GSM、GPRS以及WCDMA系統(tǒng)中的業(yè)務以及在智能網(wǎng)上開展的增值業(yè)務。15.1.12G中的GSM業(yè)務GSM提供的業(yè)務可以分為兩類：基本通信業(yè)務和補充通信業(yè)務。這兩類業(yè)務是獨立的通信業(yè)務?；就ㄐ艠I(yè)務又根據(jù)在網(wǎng)絡中接入位置的不同劃分為電信業(yè)務與承載業(yè)務。如下列圖形所示。15.1.12G中的GSM業(yè)務GSM提供的主要電信業(yè)務如下：(1)話音業(yè)務(2)短消息業(yè)務(3)小區(qū)廣播式短消息業(yè)務(4)可視圖文接入(5)智能用戶電報傳送(6)傳真GSM設計的承載業(yè)務不僅可以在移動用戶之間完成數(shù)據(jù)通信，更重要的是為移動用戶與PSTN、ISDN用戶提供數(shù)據(jù)通信服務，而且還能與其它陸地公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(電路型、分組型)互連互通。G中的GPRS業(yè)務1.GPRS近期可提供的業(yè)務接入因特網(wǎng)(采用PC+GPRS手機)和基于PDA的數(shù)據(jù)業(yè)務WAPoverGPRS短消息業(yè)務2.GPRS今后可提供的業(yè)務(1)E-mail業(yè)務、Telnet登陸業(yè)務、FTP文件傳輸業(yè)務、Web瀏覽業(yè)務(2)信息檢索業(yè)務、信息查詢、電子號碼簿服務；(3)電子商務、電子銀行、電子股票交易、信用卡確認；(4)電子監(jiān)控；(5)GPS自動定位跟蹤業(yè)務；(6)集團、企業(yè)自認證與代認證業(yè)務；(7)網(wǎng)絡游戲。15.1.3WCDMA的業(yè)務1.引言

WCDMA業(yè)務一般采用歐洲通用移動通信系統(tǒng)UMTS提出的標準和要求，與GSM以及其他2G移動通信系統(tǒng)相比較UMTS提出允許對無線承載特性進行協(xié)商。2.UMTS承載業(yè)務UMTS允許用戶或應用為所要傳送的信息協(xié)商最適當?shù)某休d特性，也允許在已建立連接后，通過再協(xié)商來改變承載特性。承載協(xié)商是由應用發(fā)起，而再協(xié)商則可能是由應用或網(wǎng)絡發(fā)起(比如在切換時)。承載性能直接影響服務價格，承載類型、承載的參數(shù)和參數(shù)值與應用及發(fā)送/接收兩者之間的網(wǎng)絡直接相關(guān)；15.1.3WCDMA的業(yè)務UMTS承載業(yè)務的體系結(jié)構(gòu)15.1.3WCDMA的業(yè)務4．WCDMA(UMTS)的QoS類型UMTS中依據(jù)QoS定義了四種類型：會話類業(yè)務、數(shù)據(jù)流類業(yè)務、交互類業(yè)務和后臺(背景)類業(yè)務。(1)WCDMA中的主要會話類業(yè)務：自適應多速率AMR話音編碼可視電話。(2)數(shù)據(jù)流類業(yè)務它是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為一個穩(wěn)定均勻而連續(xù)的流來處理的技術(shù)。最典型業(yè)務有兩類：網(wǎng)頁廣播和視頻點播。(3)交互類業(yè)務，它是一類典型的數(shù)據(jù)通信機制，它采用終端用戶請求——響應模式，要求響應時延小且有較低的誤碼率。15.1.3WCDMA的業(yè)務(4)后臺(背景)類業(yè)務，它包含電子郵件發(fā)送、短消息、數(shù)據(jù)庫下載等。其數(shù)據(jù)傳送可以以后臺方式進行，這是因為這類業(yè)務不需要立即動作，時延可以在幾秒、幾十秒乃至分鐘以上，但誤碼率要求低。5．WCDMA中多媒體業(yè)務建議標準(1)用于電業(yè)務交換的ITU-TH.324建議：15.1.3WCDMA的業(yè)務ITU-TH.323建議概覽：15.1.3WCDMA的業(yè)務(2)IETF多媒體體系結(jié)構(gòu)15.1.4移動智能網(wǎng)1.智能網(wǎng)基本原理概述(1)什么是智能網(wǎng)智能網(wǎng)(IN:IntelligentNetwork)指的是在原有通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上設置一層疊加網(wǎng)絡，用它快速方便、經(jīng)濟靈活的生成和實現(xiàn)各種新業(yè)務的體系結(jié)構(gòu)。其目標是為現(xiàn)在、未來的所有通信網(wǎng)絡服務。僅僅是“業(yè)務網(wǎng)”而且主要是針對話音業(yè)務的。(2)引入智能網(wǎng)的必要性智能網(wǎng)可以很方便的生成新業(yè)務；智能網(wǎng)便于管理業(yè)務；智能網(wǎng)可以降低業(yè)務的提供成本15.1.4移動智能網(wǎng)(3)智能網(wǎng)與現(xiàn)有通信網(wǎng)的關(guān)系智能網(wǎng)是建立在所有通信網(wǎng)之上的一種體系結(jié)構(gòu)的概念，并為各種通信網(wǎng)提供豐富的增值業(yè)務，它是疊加在各種通信網(wǎng)基礎(chǔ)上的一種增值業(yè)務網(wǎng)。智能網(wǎng)與現(xiàn)有通信網(wǎng)之間的關(guān)系通?？煞譃閮纱箢悾函B加在固定核心網(wǎng)PSTN、ISDN等基礎(chǔ)上的智能網(wǎng)稱為固定智能網(wǎng)；疊加在移動通信網(wǎng)(GSM、IS-41等)等基礎(chǔ)上的智能網(wǎng)系統(tǒng)，稱為移動智能網(wǎng)。

智能網(wǎng)與現(xiàn)有通信網(wǎng)之間的關(guān)系如下圖所示。15.1.4移動智能網(wǎng)圖中：SCP:ServiceControlPoint，業(yè)務控制點，SDP:ServiceDataPoint，業(yè)務數(shù)據(jù)點，SSP:ServiceSwitchingPoint，業(yè)務交換點。15.1.4移動智能網(wǎng)(4)智能網(wǎng)的概念模型在ITU-T智能網(wǎng)國際標準CS1中給出了下列智能網(wǎng)概念模型：15.1.4移動智能網(wǎng)(5)移動智能網(wǎng)原理移動網(wǎng)的特色和目標是為各類移動用戶提供有效且可靠的電信業(yè)務，智能網(wǎng)的特色和目標則是為固定型網(wǎng)絡提供不同類型的增值業(yè)務。實現(xiàn)移動智能網(wǎng)的兩步走方案：首先實現(xiàn)現(xiàn)有移動網(wǎng)與智能網(wǎng)的互連，第二步，綜合移動網(wǎng)中數(shù)據(jù)庫VLR、HLR與智能網(wǎng)中業(yè)務數(shù)據(jù)功能SDF數(shù)據(jù)庫。下面介紹移動網(wǎng)與智能網(wǎng)互連原理。移動網(wǎng)與智能網(wǎng)互連原理圖如下：15.1.4移動智能網(wǎng)它可分為兩部分：智能網(wǎng)SCF、SDF等組成的客戶化的業(yè)務執(zhí)行環(huán)境CSE和移動網(wǎng)中MSC/SSP為處理交換平臺。15.1.4移動智能網(wǎng)2.智能網(wǎng)與移動智能網(wǎng)標準簡介最早對智能網(wǎng)提出標準的是Bellcore以及以后提出的北美智能網(wǎng)標準，它開始于1984年。但是最有權(quán)威性的標準，是國際電聯(lián)ITU-T和歐洲電信標準協(xié)會ETSI于1989年開始制訂的智能網(wǎng)國際標準：智能網(wǎng)能力集(INCS系列)。ITU-TCS-1，它是1992年發(fā)布的第一套智能網(wǎng)建議。ITU-TCS-2，1997年推出。它主要是研究了智能網(wǎng)的網(wǎng)間互連以及網(wǎng)間業(yè)務，同時又定義了十六種新業(yè)務。ITU-TCS-3，分為近期與中長期兩個階段。ITU-TCS-4，它主要包含：IN與B-ISDN的綜合。15.1.4移動智能網(wǎng)3.移動網(wǎng)與智能網(wǎng)互連實現(xiàn)方案(1)ETSI的GSM移動智能網(wǎng)——CAMELETSI的CAMEL建議是分階段制定的，它分為CAMEL1階段、CAMEL2階段和CAMEL3階段。下圖為CAMEL1網(wǎng)絡功能結(jié)構(gòu)15.1.4移動智能網(wǎng)下圖為CAMEL2網(wǎng)絡功能結(jié)構(gòu)gsmSCF為GSM業(yè)務控制功能點(實體)，gsmSSF為GSM業(yè)務交換功能點(實體)，gsmSRF為GSM特殊資源功能點(實體)，實線為業(yè)務數(shù)據(jù)連線，虛線為控制信令協(xié)議連線。CAMEL2階段需支持如下特征：移動發(fā)起和前轉(zhuǎn)的呼叫、移動終止的呼叫、隨時查詢、消除錄音通知、計費信息、補充業(yè)務調(diào)用通知。15.1.4移動智能網(wǎng)(2)ANSI的CDMA移動智能網(wǎng)：WINWIN標準也是分階段制定的。當前WIN協(xié)議共有三個階段：分別為階段1、預付費階段和階段2。它的智能網(wǎng)能力是基于ITU-T的CS-2。WIN支持的業(yè)務有：WIN階段1預付費階段WIN階段2下圖為WINA功能模型15.1.4移動智能網(wǎng)15.1.4移動智能網(wǎng)4.2.5G與3G的智能業(yè)務目前，智能網(wǎng)業(yè)務主要是針對話音業(yè)務，還缺乏對數(shù)據(jù)業(yè)務與智能網(wǎng)融合的全面考慮。至于智能網(wǎng)在3G中，是以智能網(wǎng)與移動網(wǎng)融合、綜合為主線，構(gòu)成一個統(tǒng)一網(wǎng)絡。這個統(tǒng)一網(wǎng)絡含三個部分，首先是以傳輸和交換功能為主體的核心網(wǎng)，其次是以為移動用戶提供附加業(yè)務和控制邏輯的業(yè)務網(wǎng)絡，最后一部分則是包含所有與無線功能有關(guān)的接入網(wǎng)，以實現(xiàn)無線功能。15.2呼叫建立與接續(xù)這一節(jié)將主要討論如何利用已有的移動通信硬件和軟件平臺開展用戶所需的業(yè)務主要包含有如下幾個方面：支持通信業(yè)務的呼叫建立與接續(xù)；移動性網(wǎng)絡管理，包括位置登記、更新、越區(qū)切換和用戶漫游；無線資源管理，主要包含接入控制、負載控制、功率控制、資源預留、業(yè)務QoS保證以及分配調(diào)度等。15.2.1呼叫建立與接續(xù)的基本原理任何一個移動通信系統(tǒng)其網(wǎng)絡運行的主要功能是要能夠支持該移動通信系統(tǒng)業(yè)務的正常運行。這包含支持呼叫建立和釋放、尋呼、信道分配和釋放等呼叫處理過程，并能支持補充業(yè)務的激活、去激活以及登記和刪除等業(yè)務操作。移動臺呼叫處理的基本原理可以以下列狀態(tài)圖表示：從移動臺呼叫處理完成的功能上看有下列五個部分：呼叫請求與建立、鑒權(quán)與加密、分配并建立信道、進行正常通信和結(jié)束通信與掛機。下面給出以移動用戶為主叫方的基本流程。15.2.2GSM系統(tǒng)的呼叫建立與接續(xù)GSM中移動至移動且MS為主叫方的呼叫建立與接續(xù)的基本流程。下面進一步給出GSM中移動用戶至本地網(wǎng)固定用戶的呼叫流程，在這一流程中，簡化了呼叫與接續(xù)流程的具體步驟而增加參與流程的網(wǎng)絡實體功能部分。以下出一個GSM中由本地固定網(wǎng)用戶呼叫移動用戶的呼叫與接續(xù)流程。圖中主要流程說明如下：(1)通過7號信令接收來自本地固定網(wǎng)用戶的呼叫；(2)GMSC向HLR詢問被叫移動用戶所在MSC地址(即MSRN)；(3)HLR請求被訪問的VLR分配MSRN，并通知HLR；(4)GMSC從HLR獲得MSRN后，可重新尋找路由建立至被訪MSC通路(5)(6)被訪的MSC從VLR中獲取有關(guān)用戶數(shù)據(jù)；(7)(8)MSC通過位置區(qū)內(nèi)所有基站BS向移動臺發(fā)送尋呼消息；(9)(10)被叫移動用戶發(fā)回尋呼響應消息；(11)被叫移動用戶通過MSC向本地固定網(wǎng)主叫發(fā)送應答與連接消息，并建立通信鏈路；(12)正常通話；(13)掛機。15.2.3IS-95/CDMA2000系統(tǒng)的呼叫與接續(xù)IS-95/CDMA2000MS起呼的簡單呼叫流程：15.2.3IS-95/CDMA2000系統(tǒng)的呼叫與接續(xù)IS-95/CDMA2000MS終止呼叫時的簡單呼叫流程：15.2.3IS-95/CDMA2000系統(tǒng)的呼叫與接續(xù)CDMA2000MS始呼在前向補充碼分信道上發(fā)送時的流程：15.2.3IS-95/CDMA2000系統(tǒng)的呼叫與接續(xù)CDMA2000MS終呼在反向補充碼分信道上發(fā)送時的流程：15.3移動性管理移動通信是由動態(tài)(移動)的終端通過動態(tài)的連接點而構(gòu)成一個動態(tài)的通信鏈路。利用“動態(tài)”性滿足“移動服務”是實現(xiàn)移動性網(wǎng)絡的一項核心技術(shù)，它就是移動性管理。其內(nèi)容大致包含下列三個部分：

(1)小區(qū)選擇與位置登記。它是移動臺開機后，首先需要進行的建立過程。(2)越區(qū)切換。它是移動臺在聯(lián)機通信狀態(tài)下，保持不間斷、無縫隙通信的一種有效手段。(3)小區(qū)重新選擇與用戶漫游。它是當移動臺已選擇本地小區(qū)后，又離開該小區(qū)，進入某個服務區(qū)內(nèi)另一個較遠的小區(qū)(處于不同的MSC之間)，但仍需要實現(xiàn)移動通信的基本保證。15.3移動性管理移動性管理即根據(jù)移動臺所處的狀態(tài)，可以分為兩大類型：(1)移動臺處于空閑(待機)狀態(tài)(2)移動臺處于聯(lián)機(通話)狀態(tài)。15.3.1位置登記位置登記是指網(wǎng)絡跟蹤、保持移動臺所處的位置并存貯其位置信息，一般是存貯在兩個寄存器中。位置登記主要包含以下過程：(1)位置更新。(2)位置刪除。(3)周期性位置更新。(4)國際移動用戶識別號碼IMSI的位置更新。位置登記的目的是允許移動臺在網(wǎng)絡中選擇一個最適合的小區(qū)，比如具有最強的信號或最大的信噪比等。15.3.1位置登記移動臺在“待機”(空閑)狀態(tài)，執(zhí)行小區(qū)選擇/重新選擇的位置登記處理過程，捕捉小區(qū)、建立通信鏈路、完成位置登記或?qū)⒙魏蟮闹剡x位置告知網(wǎng)絡。小區(qū)選擇是移動臺剛開機時進行的過程，而重新選擇小區(qū)則是移動臺已經(jīng)選擇了小區(qū)后才進行的。在移動臺開機后，要經(jīng)歷以下幾個主要步驟：(1)搜索系統(tǒng)載波，移動臺可以搜索系統(tǒng)全部或有選擇的(存貯器中或用戶身份卡中)信道進行搜索；(2)選擇信號功率(或信噪比)最大的幾個信道；(3)從上述已選擇的信道中收集相關(guān)數(shù)據(jù)；(4)若有需要，則在位置區(qū)進行登記；位置登記需要蜂窩系統(tǒng)中的多項參數(shù)，其中最常用的有：(1)在廣播信道上的接收信號電平；(2)小區(qū)狀態(tài)，是否由于資源擁塞、鏈路傳輸失敗、切換等因素而禁止接入；(3)網(wǎng)絡身份，若幾個網(wǎng)絡使用同一個頻段、覆蓋同一區(qū)域時；(4)地理區(qū)域，有些按地區(qū)分類的注冊用戶是可用的；(5)定時器參數(shù);位置登記中的位置區(qū)方法：使用位置區(qū)的概念來進行自動位置管理。下圖為位置區(qū)結(jié)構(gòu)目前第一代、第二代蜂窩移動通信中廣泛應用的位置管理辦法是使用位置區(qū)來進行自動的位置管理。網(wǎng)絡跟蹤用戶所在位置區(qū)，就能大致確定用戶所在的大致范圍。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，目前應用廣泛的是一種基于跨位置區(qū)的位置更新和周期性位置更新相結(jié)合的混合方法。移動臺每次跨越位置區(qū)都要進行一次位置登記，另外還要加上定期的周期性位置更新。例：GSM中的位置登記過程基本流程如下：15.3.2越區(qū)切換切換是指將一個正在進行中的呼叫與通信從一個信道、小區(qū)過渡至另一個信道、小區(qū)，并且保證通信不產(chǎn)生中斷的一項技術(shù)。切換允許在不同的無線信道之間進行，也允許在不同的小區(qū)之間進行。在蜂窩式移動通信網(wǎng)中，切換是保證移動用戶在移動狀態(tài)下，實現(xiàn)不間斷通信的可靠保證；切換也是為了在移動臺與網(wǎng)絡之間保持一個可以接受的通信質(zhì)量，防止通信中斷；切換，特別是由網(wǎng)絡發(fā)起的切換，其目的是為了平衡服務區(qū)內(nèi)各小區(qū)間業(yè)務量，降低高用戶小區(qū)的呼損率的有力措施；切換可以優(yōu)化無線資源(頻率、時隙與碼)的使用；切換可以及時減小移動臺的功率消耗和對全局的干擾電平的限制。15.3.2越區(qū)切換從網(wǎng)絡角度看切換可以按下列方式分類：15.3.2越區(qū)切換切換實現(xiàn)方案主要有下列三種類型：(1)網(wǎng)絡控制切換。(2)移動臺控制切換(3)由移動臺和網(wǎng)絡共同控制的切換1.切換的基本原理在一次呼叫的通信期內(nèi)(傳輸用戶的數(shù)據(jù)或信令)進行的切換一般可以分為三個階段：鏈路監(jiān)視和測量，目標小區(qū)的確定和切換觸發(fā)以及切換執(zhí)行。三個階段依次執(zhí)行，并且目標小區(qū)的確定一般在測量階段就開始了。15.3.2越區(qū)切換每個階段還必須滿足一定的限制條件另外，為了實現(xiàn)實時切換，切換處理時間、目標小區(qū)的確定時間必須足夠短。最后，切換的執(zhí)行階段應盡可能的快，以便使無線鏈路發(fā)生中斷的概率降至最低，同時還要保證切換后通信質(zhì)量不下降。(1)鏈路監(jiān)測和系統(tǒng)參數(shù)收集階在切換過程中需要一組測量數(shù)據(jù)和收集一些系統(tǒng)參數(shù)，將它進行處理再用于切換觸發(fā)和對目標小區(qū)的確定算法上。15.3.2越區(qū)切換(2)目標(候選)小區(qū)選擇與確定(以IS-95為例)移動臺將小區(qū)名單進行處理、列表、分類。如果一個基站符合下列標準之一時，移動臺將做出下列處理選擇：選中或撤銷。導頻信號的信號功率超過事先給定的門限值，則被選中；移動臺首先收到一條包含某個基站網(wǎng)絡身份的消息，其次收到該基站發(fā)出的信號功率超出了事先給定的門限值，則亦被選中；如果與某基站相對應的經(jīng)計算所得到時延超過事先給定的門限，則將從小區(qū)列表中撤銷、刪除該基站；如果一個移動臺將一個基站歸入候選小區(qū)名單，而這時該候選名單已滿額，則應將小區(qū)中計算時延首先到期(超過門限)的基站從表中刪除。15.3.2越區(qū)切換(3)觸發(fā)切換觸發(fā)切換是建立在對當前運行基站和對鄰近基站的一次監(jiān)測和參數(shù)收集、處理判決后才進行的。監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)與觸發(fā)標準一般基于下列三個變量：測量平均窗口的持續(xù)時間、信號功率或信號質(zhì)量的門限電平以及滯后余量。觸發(fā)切換算法如下：i)信號相對功率法。ii)采用門限的信號相對功率法。iii)采用滯后量的信號相對功率法。iv)采用滯后余量和門限的信號相對功率法。15.3.2越區(qū)切換(4)切換執(zhí)行當一次切換被觸發(fā)以后，一個新的信道將被建立，通信將被轉(zhuǎn)移到新的鏈路，同時原來信道將被釋放。切換處理過程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑進行分類:i)硬切換。ii)無縫切換iii)軟切換。硬切換基本原理圖如下所示:15.3.2越區(qū)切換其特點為在A、B小區(qū)分界線上“先斷后切”，兩狀態(tài)(AB)出現(xiàn)暫時中斷，它出現(xiàn)在兩個不同載波頻率的小區(qū)間。15.3.2越區(qū)切換軟切換基本原理圖如下：其特點為“先切后斷”，三狀態(tài)(AABB)，無中斷。它一般出現(xiàn)在具有同一載波頻率的CDMA(IS-95等)系統(tǒng)中。15.3.2越區(qū)切換2.實際切換過程例1：GSM中，單個MSC內(nèi)的兩個BSC之間的越區(qū)硬切換，其原理性簡化流程圖如下。15.3.2越區(qū)切換例2：GSM中，兩個MSC間的切換。15.3.2越區(qū)切換例3：CDMA(IS-95)中兩個BS間的軟切換。15.3.2越區(qū)切換在CDMA(IS-95)軟切換閾值的工作過程如下:15.3.2越區(qū)切換3.WCDMA系統(tǒng)中的切換(1)WCDMA系統(tǒng)中切換的分類。更軟切換，它產(chǎn)生在同一基站(NodeB)的具有相同頻率載波的不同扇區(qū)之間(地址碼起始相位不一樣)；軟切換，它產(chǎn)生在同一個無線網(wǎng)絡控制器RNC(即BSC)內(nèi)不同的無線接入點NodeB(即BTS)之間的切換;硬切換，在WCDMA中主要是指一次只有一種業(yè)務信道有效(被激活)的切換，通常產(chǎn)生在不同頻率CDMA信道間；異頻切換，是指兩個載頻頻率之間的切換;不同系統(tǒng)之間的切換。它是指兩個不同移動通信系統(tǒng)之間的切換。15.3.2越區(qū)切換(2)WCDMA系統(tǒng)中的切換過程。切換可以歸結(jié)為三個主要步驟與過程,可概括為：測量、決策和執(zhí)行。切換步驟可用下列簡化的基本程序圖來表示：15.3.2越區(qū)切換15.3.2越區(qū)切換(3)切換的測量測量的目的為切換決策收集信息、提供決策依據(jù)。測量的是平均值而非瞬時值，其周期取決于移動臺運動速度。不同導頻集需不同頻率測量，運行(激活)集合測量最頻繁，候選集合次之，剩余集合最不頻繁。在測量階段中，移動臺完成下行鏈路的主要參量比如信號質(zhì)量以及本小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號強度的測量，基站則是完成上行的信號質(zhì)量與強度的測量。15.3.2越區(qū)切換在WCDMA的導頻切換的測量中可以采用兩種方案來實現(xiàn)，即雙模式接收機和壓縮模式。壓縮模式則通常是在一個10ms幀內(nèi)發(fā)送信息被壓縮，它可周期性的出現(xiàn)，如下圖所示:15.3.2越區(qū)切換(4)WCDMA切換的決策。對于3G的WCDMA，由于存在不對稱的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務，因此需要更多的決策參數(shù)，其中至少需要以下三個方面參數(shù)：衰落特性、上行鏈路干擾、下行鏈路干擾。下面，我們給出IS-95和WCDMA中的兩個切換決策過程的簡化例子，來進一步加以說明切換決策過程。例4：在IS-95中有兩個線性上升(導頻2)與線性下降(導頻1)基站導頻強度，其切換參數(shù)與切換過程如下：15.3.2越區(qū)切換由圖可見，從運行(激活)集合中加入和刪除導頻信號均將產(chǎn)生時延，當基站2導頻信號強度超過加入門限時，移動臺進入軟切換狀態(tài)，當基站1導頻低于刪除門限時經(jīng)一滯后時間后被刪除。15.3.2越區(qū)切換例5：考慮同時有三個基站時WCDMA的切換決策過程。15.3.2越區(qū)切換比較例4和例5，即IS-95與WCDMA中的切換過程，可以發(fā)現(xiàn)兩者有如下的共同與不同之處——相同點：兩者均屬于CDMA中的基站之間的切換；不同點：門限方式有所不同。IS-95采用的是絕對門限，即加入門限T-ADD與刪除門限T-DROP；WCDMA則采用的是相對門限值。相對于IS-95，WCDMA中另外應需解決的問題還有隨著用戶移動速度的增加和業(yè)務速率的提高，WCDMA必須進一步加快對導頻強度測量的速度和對切換信令處理的速度。15.3.2越區(qū)切換(5)切換的執(zhí)行在切換的執(zhí)行時，將主要遇到三個問題：分集合并、切換同步與執(zhí)行處理的時延。宏分集合并。宏分集合并在哪里完成以及如何完成大致可以分為以下幾類：在RAKE接收機中、在信道譯碼器中、在信道譯碼器后以及在信源編譯碼器后。切換期間的同步。軟切換的同步要求和解決方案取決于網(wǎng)絡的同步和擴頻碼的設計。

在同步網(wǎng)絡中比如IS-95以及CDMA2000系統(tǒng)中，其網(wǎng)絡同步是在碼片級達到幾個毫秒，因此切換過程不需要考慮軟切換所涉及的基站之間的時間差別。對于異步網(wǎng)絡，比如WCDMA，它對切換同步會有一些特殊要求。15.3.2越區(qū)切換(6)切換的執(zhí)行時延它有下列幾個部分：到達新基站的信令、新基站對移動臺反向鏈路信令的捕獲以及在新信道上啟動傳輸。這個處理過程大致要花費200~300ms。且當總時延超過300ms時，系統(tǒng)容量開始降低。因此在切換測量和執(zhí)行中，時延影響不可忽視。15.3.33G中位置管理的改進與探討1.基于無記憶的方法這類方法都是以算法和基于系統(tǒng)處理容量的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，它主要包含：合理化的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。利用智能網(wǎng)IN來管理信令。將位置區(qū)與尋呼區(qū)相結(jié)合。多層次位置區(qū)。建立反向虛擬呼叫(RVC)是一種新的傳遞移動終端呼叫的方法。15.3.33G中位置管理的改進與探討2.基于記憶的方法由于蜂窩系統(tǒng)每天的業(yè)務高峰時段都要進行幾乎相同水平的位置更新處理過程，亦即系統(tǒng)一直進行著無記憶的處理。若采用短期或長期的記憶式處理則可避免這一重復性操作。目前已提出了一些基于用戶的系統(tǒng)行為觀測和統(tǒng)計特征的方法，比如有：用于動態(tài)位置區(qū)和尋呼區(qū)大小分配/調(diào)整的短期觀測；用戶短期運動行為的預測，移動性統(tǒng)計等。15.4無線資源管理RRM(RadioResourceManagement)在移動通信系統(tǒng)中，無線資源管理是負責空中接口資源的利用。從確保移動通信系統(tǒng)的服務質(zhì)量QoS、獲取規(guī)劃覆蓋區(qū)域和提高系統(tǒng)的容量角度來看，無線資源管理是移動通信系統(tǒng)中一個必不可少的重要組成部分。本節(jié)將重點介紹資源管理的基本概念、無線資源管理的特色和基本內(nèi)容、無線資源管理的主要方法和實現(xiàn)算法。15.4.1資源管理的基本概念1.什么是系統(tǒng)資源系統(tǒng)資源是指保證通信系統(tǒng)實現(xiàn)正常通信所需的物理條件，。它一般可以分為兩大類：傳輸資源，網(wǎng)絡資源。傳輸資源是指在傳輸過程中，載荷信息的信號所占用信道的主要物理參量亦即在信道接口上的處理能力；網(wǎng)絡資源它是指通信網(wǎng)絡的節(jié)點占用的物理資源與交換機的信息處理能力。無論是傳輸還是網(wǎng)絡交換，其物理資源主要包含以下幾種類型：頻率資源(F)時間資源(T)15.4.1資源管理的基本概念碼資源(C)功率資源(P)地理資源(G)空間資源(S)存貯資源(R)實現(xiàn)系統(tǒng)資源管理的目的：提高系統(tǒng)有效性，擴大通信系統(tǒng)容量；提高系統(tǒng)可靠性，保證通信業(yè)務QoS性能；保障通信系統(tǒng)的保密、安全性能；逐步實現(xiàn)通信系統(tǒng)的性能優(yōu)化。15.4.1資源管理的基本概念2.實現(xiàn)資源管理的主要技術(shù)指標服務質(zhì)量QoS，它包含帶寬、時延、時延抖動以及業(yè)務/數(shù)據(jù)包丟失等；服務等級GoS；系統(tǒng)指標，主要包含吞吐量、公平度、資源利用率等；另外還有健壯性、可度性、靈活性以及兼容性等。決定資源管理的一些主要因素有四個：(1)用戶業(yè)務需求以及業(yè)務的QoS需求與通信系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點與交換的處理能力間的矛盾；(2)用戶業(yè)務需求以及業(yè)務的QoS需求與通信系統(tǒng)傳輸信道(空中接口)資源的有限性矛盾；15.4.1資源管理的基本概念(3)用戶業(yè)務需求以及業(yè)務的QoS需求與通信系統(tǒng)傳輸信道的時變動態(tài)性之間的矛盾；(4)用戶業(yè)務需求以及業(yè)務的QoS需求與通信用戶位置動態(tài)可變性之間的矛盾。依據(jù)以上四個基本矛盾，引入了下列三種類型的通信系統(tǒng)的資源管理。在固定(有線、核心)網(wǎng)絡中系統(tǒng)與網(wǎng)絡的瓶頸在網(wǎng)絡節(jié)點與交換處理的資源的控制、調(diào)節(jié)與分配方面。主要解決上述四個矛盾中的第(1)類型矛盾。在無線接入網(wǎng)中，由無線信道與接口的資源，特別是頻帶資源有限，對系統(tǒng)構(gòu)成了瓶頸，它主要解決上述四個矛盾中的第(2)類型矛盾。在移動網(wǎng)中，它不僅要考慮無線信道與接口資源的有限性，而且還有進一步考慮到由于用戶的隨機移動而帶來的后果。因此它要同時考慮上述四類矛盾中的后三者。15.4.2無線資源管理1.移動通信中無線資源管理的類型根據(jù)移動通信中業(yè)務的類型，可以將無線資源管理分為：電路型業(yè)務，分組(包)型業(yè)務。

2．無線資源管理的基本組成無線資源管理，一般是包含以下三個基本部分：資源控制，資源分配，資源調(diào)度。3．無線資源管理原理性結(jié)構(gòu)如下圖15.4.2無線資源管理15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法重點介紹兩大類型業(yè)務即電路型和分組型業(yè)務的無線資源管理：電路型業(yè)務關(guān)于接入控制和負荷控制。分組業(yè)務分組業(yè)務將是未來移動通信中的主要業(yè)務，其無線資源管理相對比較不夠成熟，它仍是目前需進一步研究和完善的技術(shù)，因此將重點介紹一些基本的調(diào)度與分配方法和算法。1．接入控制(AdmissionControl，AC)它是指新用戶到達時接入呼叫或業(yè)務請求，并判斷是否允許接入，并分配相應的資源的整個過程。(1)接入控制的基本原理。(2)當前對于碼分多址CDMA系統(tǒng)的接入控制算法大致可以歸納為四種類型：(i)基于接收信號的功率S、總干擾功率測量I以及信干比SIR的控制算法。(ii)基于系統(tǒng)或基站(小區(qū))容量分析模型的接入控制算法。(iii)基于等效帶寬的接入控制算法。(iv)基于可行性接入控制算法。15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法(3)接入控制的性能評價準則為了能比較各類CAC方法與算法的性能，通常給出下列評價標準：掉線率阻塞率加權(quán)中斷絕對吞吐量。2．WCDMA系統(tǒng)中的接入控制(1)上行鏈路的負載基于寬帶接收功率的負載估計基于吞吐量的負載估計15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法下面圖形給出基于寬帶接收功率和基于吞吐量的負載估計：15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法(2)下行鏈路的負載基于功率負載的估計基于吞吐量的負載估計(3)基于寬帶功率的接入控制(4)基于吞吐量的接入控制3.負載控制(LoadControl，LC)WCDMA中的負載控制在WCDMA中為降低負載，可能采取的措施有：下行鏈路快速負載控制；上行鏈路快速負載控制；切換到另一個WCDMA載波或切換到GSM；降低實時用戶的比特率。15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法4．分組調(diào)度、分配算法(1)分組數(shù)據(jù)業(yè)務模型這一部分主要考慮WCDMA的主要四類業(yè)務：會話、流、交互與背景，會話與流業(yè)務主要以實時連接在空中接口上傳輸，交互與背景業(yè)務則屬于非實時性業(yè)務，這里主要分析的是這類業(yè)務。下面給出一個WWW瀏覽的具體業(yè)務模型。15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法(2)WCDMA資源管理的分組數(shù)據(jù)分配與調(diào)度下圖為WCDMA中的分組接入15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法WCDMA分組接入允許非實時承載業(yè)務動態(tài)使用公共、專用或共享信道，其功能由分組調(diào)度器控制，實現(xiàn)對多個基站(小區(qū))間的調(diào)度，并同時考慮軟切換；WCDMA中分組數(shù)據(jù)的分配與調(diào)度是由RNC中的分組調(diào)度器PS控制；WCDMA共有三類傳輸信道可供分組數(shù)據(jù)傳輸：公共傳輸信道、專用傳輸信道和共享傳輸信道。(3)分組調(diào)度算法的類型系統(tǒng)總吞吐量最大化算法輪詢算法比例公平調(diào)度算法15.4.3無線資源管理的幾種主要方法與算法(4)第三代(3G)移動通信中分組調(diào)度的實現(xiàn)在3G中上、下行分組調(diào)度算法側(cè)重點是不一樣的。在上行中主要采用并行的碼分調(diào)度，而在下行中則主要采用串行的時分調(diào)度，或時分、碼分混合調(diào)度。

并行的碼分調(diào)度。在并行的碼分調(diào)度方式中，多個用戶可以同時擁有較低比特率的