1、无线数据网络技术,6.2.1 蜂窝概念,蜂窝通信是一种使用频率复用的智能方法，以使有限的带宽可以容纳巨大数量的用户。 其基本原理是把覆盖区域分为大量相连的小区域，每个小区域都使用自己的、低功率的无线基站。由于同样的频谱在分散的区域内可以被多次复用，这样，每次建立一个新的基站（一个小区域）时，容量就会增加。 小区域被称为小区或单元（cell），一组小区组成区群（cluster）。 一个区群中小区的数量称为区群大小或频率复用因子。 需要对这些小区域以智能的方式分配信道，以避免两种干扰： 同频道干扰（cochannel interference） 邻道干扰（adjacent channel inte
2、rference）,6.2.2 蜂窝拓扑结构,蜂窝拓扑结构图使用蜂窝拓扑可以有效实现频率复用。,工作频段的分配 我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段 。905915（移动台发、基站收） 950960（基站发、移动台收） 随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的DCSI800过渡，即1800MHz频段： 17101785（移动台发、基站收） 18051880（基站发、移动台收）,6.2.1 蜂窝概念,我国陆地蜂窝移动体系系统频段分配图,频道配置,采用等间隔频道配置方法，频道序号为76124，共49个频点（见图3-2）。频道序号和频点标称中心频率的关系为
3、：,Fi(n)= 890.200MHz （n-1） 0.200MHz 移动台发，基站收 Fh(n)= Fi(n) 45MHz 基站发，移动台收 n= 76124频道,频道间隔：相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz8=25kHz 将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。 双工收发间隔：45MHz,干扰保护比 ： 载波干扰保护比（CI）就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其它一
4、些因素如天线类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等所造成的。 GSM规范中规定： 同频道干扰保护比： C/I 9dB 邻频道干扰保护比： C/I - 9dB 载波偏离400kHz时的干扰保护比： C/I - 41dB,频率复用方式,频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖。这些区域必须隔开足够的距离，以致所产生的同频道及邻频道干扰的影响可忽略不计。 频率复用方式就是指将可用频道分成若干组，若所有可用的频道N（如49）分成F组（如9组），则每组的频道数为NF（49/9 5.4即有些组的频道数为5个，有些为6个）。,900MHz 39方式频道分配图,3基站/9小区模
5、式中信道分配示意,13小区频率复用方式,采用全向天线，每个小区两个频道，同一个小区内相邻两个频道的间隔为390KHz。,7基站/21小区频率复用模式,天线采用120或60的定向天线，形成三叶草小区，即把基站分成3个扇形小区，每个小区一个频道。,时分多址技术（TDMA）,多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术。实现多址的方法基本上有三种，即采用频率、时间或码元分割的多址方式，人们通常称它们为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。在传统的无线电广播中，均采用频分多址（FDMA ）方式，每个广播信道都有一个频点，如果你要收听某一广播信道，则必须把你的收
6、音机调谐到这一频点上。在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个移动客户同时使用，如下图所示。,频分多址和时分多址方式,图中所示（a为FDMA，b为TDMA）是一个方向的情况，在相反方向上必定有一组对应的频率（FDMA）时隙（TDMA）。,6.2.2 蜂窝拓扑结构,典型蜂窝网络GSM的组成,交换网路子系统,交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下： MSC：是GSM系统的核心，是对位于
7、它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。,交换网路子系统,VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。 HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立
8、至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。,交换网路子系统,AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。 EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。,无线基站子系统,BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据
9、管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。,移动台,移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。 移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接
10、入进网，但SIM卡本身不是代金卡。,操作维护子系统,GSM系统还有个操作维护子系统（OMC），它主要是对整个GSM网路进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。,越区切换（handoff）过程 当某移动终端离开一个小区时，就会询问所有邻近的基站收到该电话的信号的强弱。该基站随后将控制权转交给获得最强信号的小区。该电话随即被告之它有新的管理者，并且如果正在进行通话，它会被要求切换到新的信道。,6.2.2 蜂窝拓扑结构,6.3.3 GPRS,GPRS架构在现有的GSM系统上，是GSM网络提供的无线点对点分组交换服务。 GSRS使用的物理无线信道与GSM完全
11、相同，但是定义了新的逻辑GPRS无线信道。 GPRS可提供以下两类服务：点-点（PTP）服务和点-多点（PTM）服务。 GPRS的标准化工作分3个阶段。目前的标准是1999年底完成的GPRS Phase2。,6.3.3 GPRS,系统结构,6.3.3 GPRS,GPRS支持节点GSN（GPRS Support ） GPRS服务支持节点SGSN（Serving GSN），SGSN的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和SGSN之间完成移动分组数据的发送和接收 GPRS网关支持节点GGSN（Gateway GSN），GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN
12、和LAN等。另外，GGSN也又被称作GPRS路由器。 GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。 GPRS寄存器 8个接口：Um 、Gb 、Gs 、Gr 、Gc 、Gn 、Gp 、Gi,6.3.3 GPRS,工作过程 附着 MS在获得GPRS服务之前，需要完成网络登记，并获得一个临时逻辑链路标示，创建PDP环境，分配IP地址等。 -数据传输和位置管理,6.3.3 GPRS,越区切换,6.3.3 GPRS,GPRS特点 资源利用率高 传输速率高 接入时间短 支持IP协议和X.25协议 会发生包丢失现象 实际速率比理论值低 终端不支持无线终止功能 调制方式不是最优,
