网优知识培训1-GSM无线网络优化基础知识ppt [兼容模式].pdf
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1、无线网络优化基础知识无线网络优化基础知识一、基本概念一、基本概念二、系统结构二、系统结构三、无线接口三、无线接口四、四、OSS系统系统十年一代的移动通信1970 1980 1990 2000 2010 年年技术研究技术研究1G(FDMA)2G(TDMA)3G(CDMA)4G规范标准规范标准广泛应用广泛应用产品研发产品研发3G广泛应用在广泛应用在2005到到2006年年移动通信系统概论移动通信系统概论第一部分 基本概念第一部分 基本概念移动通信的主要特点移动通信的主要特点v 必须利用无线电波进行信息的传输必须利用无线电波进行信息的传输运行环境复杂,多径传播运行环境复杂,多径传播用户高速移动用户高
2、速移动v 工作于复杂的干扰环境工作于复杂的干扰环境开放式环境,存在多种干扰:邻道、同信道、邻小区、同小区、互调开放式环境,存在多种干扰:邻道、同信道、邻小区、同小区、互调v 可利用的频率资源有限,而通信业务量的需求与日俱增可利用的频率资源有限,而通信业务量的需求与日俱增用户容量,业务能力用户容量,业务能力v 网络结构多种多样,网络管网络结构多种多样,网络管理理复杂复杂用户用户注册和登记注册和登记,鉴权和计费鉴权和计费,安全和保密安全和保密v 用户用户终端成为个人消费品终端成为个人消费品移动通信系统概论移动通信系统概论移动通信的分移动通信的分类类v 按按工作工作方方式式分类:单工,双工(分类:单
3、工,双工(FDD,TDD),半双工,半双工v 按按多多址方址方式式分类:分类:FDMA、TDMA、CDMA、SDMAv 按按信信号形号形式式分类:模拟网和数字网分类:模拟网和数字网v 按按覆盖范围覆盖范围分类:城域网、局域网、广域网分类:城域网、局域网、广域网v 按按业务业务类型类型分类:电话网、数据网、综合业务网、多媒体网分类:电话网、数据网、综合业务网、多媒体网v 按按服服务特务特性性分类:专用网、公用网分类:专用网、公用网v 按按使使用环境用环境分类:陆地通信、海上通信、空中通信分类:陆地通信、海上通信、空中通信v 按按使使用用对象对象分类:民用系统、军用系统分类:民用系统、军用系统移动
4、通信系统概论移动通信系统概论通信系统网络的分通信系统网络的分类类通信网通信网核心网核心网接入网接入网有线接入有线接入无线接入无线接入光纤接入:光纤接入:PON、APONFTTB/C/H/R混合光纤同轴网混合光纤同轴网Cable ModemDSL(ADSL、HDSL)卫星接入卫星接入高空平台高空平台蜂窝接入蜂窝接入微波接入微波接入FWA、WLLWLANPAN移动通信系统概论移动通信系统概论蜂窝蜂窝移动通信的基本概念移动通信的基本概念移动通信系统概论移动通信系统概论v蜂窝系统蜂窝系统-“小区制”系统“小区制”系统-将所要覆盖的地区划分为若干个小区,每个小区的半径可视用户的分布密将所要覆盖的地区划分
5、为若干个小区,每个小区的半径可视用户的分布密度在度在1-10km左右左右,在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。-“频率复用”的概念“频率复用”的概念-特点:用户容量大,服务性能较好,频谱利用率较高,用户终端小巧且电池特点:用户容量大,服务性能较好,频谱利用率较高,用户终端小巧且电池使用时间长,辐射小等使用时间长,辐射小等-问题:系统复杂,越区切换,漫游,位置登记;更新和管理以及系统鉴权等问题:系统复杂,越区切换,漫游,位置登记;更新和管理以及系统鉴权等v蜂窝分类蜂窝分类-宏蜂窝宏蜂窝(Macro-cell)1-20km-微蜂窝微蜂窝(
6、Micro-cell)0.41 km-皮蜂窝皮蜂窝(Pico-cell)400m-分层蜂窝分层蜂窝(由多种蜂窝组成由多种蜂窝组成)Macrocell:宏小区(宏蜂窝)一般小区,提供大部分的室内室外的覆盖;Umbrella Cell:伞型小区覆盖范围广,从覆盖上考虑,填补盲区。注意频率干扰。Microcell:微小区(微蜂窝)低功率,吸收话务。街道站就是其中一种。Indoor Cell:室内小区室内的微蜂窝站。低功率,吸收室内话务。一般称为Picocell。无线基本概念无线基本概念小区类型全向站:Omni Cell 覆盖定向站:Sector Cell 容量功分站无线基本概念无线基本概念在移动通信
7、系统中,信号的传播由于移动、散射和衰落将导致复杂在移动通信系统中,信号的传播由于移动、散射和衰落将导致复杂的电磁行为,的电磁行为,具体表现在信号的时延、频率和角度扩展具体表现在信号的时延、频率和角度扩展。时延扩展使得接。时延扩展使得接收端得到多个拷贝的信号,而且这些信号之间并没有很明确的关系,收端得到多个拷贝的信号,而且这些信号之间并没有很明确的关系,时延扩展将直接导致码间串扰时延扩展将直接导致码间串扰ISI;频率扩展将导致信号的时间衰落;角度;频率扩展将导致信号的时间衰落;角度扩展将导致信号的空间衰落。扩展将导致信号的空间衰落。移动通信系统需移动通信系统需要解决要解决的的首要问题是首要问题是
8、多个用多个用户如何共享户如何共享无线无线媒媒体,体,也也就是解决就是解决多多址址接接入问题入问题。已经提出已经提出并并实实现现了三种了三种多多址方式如址方式如 FDMA、TDMA、CDMA,SDMA(空空分分多多址址)即依靠阵列天即依靠阵列天线线来实来实现空现空分分多多址址应应该是非常该是非常有有前途前途的的第四种第四种多多址方式址方式。在在实际实际的移动通信系统中的移动通信系统中可能采可能采用用混合混合多多址方式如址方式如GSM采采用用了了FDMA/TDMA方方式式,SDMA可以与可以与FDMA、TDMA、CDMA中的中的任何一任何一个个组合实组合实现系统。现系统。移动通信系统的无线移动通信
9、系统的无线资源包括资源包括频频谱谱、时间、时间、功功率、空间和率、空间和特征特征码码等要素等要素。从从移动通信发展移动通信发展历史看历史看,提高提高无线无线资源利资源利用率用率一一直直是追求是追求的的主要目主要目标。标。FDMA、TDMA与与CDMA的的最大不同点最大不同点在于:在于:CDMA是是统统计计复用复用资源资源,每每个个载载频频的的所所有用有用户共享户共享频率、时间、频率、时间、功功率率资源资源,用,用户户之间之间只依靠特征只依靠特征码码来区分来区分;而而FDMA、TDMA是固定分配资源是固定分配资源,不同不同的用的用户户在频率、时间、在频率、时间、功功率率资源上部资源上部分或全部不
10、同分或全部不同,用,用户户之间有之间有较好较好的的隔离隔离度。度。所所有有FDMA、TDMA和和CDMA的技术的技术差差异都异都来源来源于这个于这个不同点不同点。建筑物反射建筑物反射波波绕射绕射波波直射直射波波地地面反射面反射波波无线传播的特点陆地陆地移动通信的电移动通信的电波波传播传播机制机制实际实际环境环境的无线的无线传播传播LOS和和NLOS无线信道特征无线信道特征d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落无线信道无线信道随随用户的用户的位置位置和和时间时间而而变化变化多径多径散射散射、阴影遮挡阴影遮挡使使得得接接收功收功率率发生剧烈变发生剧烈变化化慢衰
11、落慢衰落衰减衰减:Pr正比正比于于1/dn阴影阴影:障碍物遮挡障碍物遮挡快衰落快衰落多径多径效效应应p在在很很小的小的距离间隔距离间隔和和时间间隔时间间隔上上,信,信号号强强度度快快速速变化变化p产生产生Doppler频移频移p产生时延扩展产生时延扩展分集技术分集技术抗快衰落措施分集技术显分集空间分集极化分集频率分集:GSM-跳频,WCDMA-扩频技术其它:方向性分集、场分集、发射分集隐分集隐分集即是利用信号处理技术将分集作用隐含在被传输信号之中,如RAKE接收技术、信道交织、纠错编码等可看作时间分集时延扩展时延扩展 多径传播:不同路径的信号到达接收机的时间不同 当多径信号不能被接收机区分时就
12、产生同信道干扰(CCI),对于WCDMA系统,多径时延必须大于一个码片周期(0.26s)才能被识别 典型值(s):Open 9dB,爱立信设计:C/I12dB,不跳频。无线基本概念无线基本概念邻频干扰邻频干扰(Adjacent channel interference)GSM规范:C/A-9dB,爱立信推荐要求:C/A3dB。无线基本概念无线基本概念爱尔兰表Traffic(in Erlangs)=(nT)/3600T=average holding time,in secondsn=number of calls per hour and subscriber.Typically,averag
13、e traffic is15-20 mErlang per subscriber.Grade of Service(GOS)=2%GOS信道数目爱尔兰无线基本概念无线基本概念GSM 服务区PLMN 服务区MSCVLR 服务区位置区小区GSM的网络覆盖示意图位置区(Location Area)LA1LA2LA3LA4LA5LA6MSCVLRcell1cell2cell3cell4cell5cell6cell7cell8cell9cell11cell12小区切换示意图BSC-1BSC-2BSC-3MSC/VLR-BMSC/VLR-AGMSC小区切换示意图BSSBSSBSSBSSBSSMSC/VLR
14、MSC/VLRMSC/VLRPSTNMSC内内MSC间间后续后续MSC间间交交换换点点位置位置区区识识别别码码(LAI)位置更新示意图LA1LA2LA3HLRnewMSC/VLR123456oldMSC/VLRAUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS交换系统基站系统基站系统信息传输基站系统呼叫连接和信息传输HLR第二部分 系统结构系统接口 A接口:接口:MSC与与BSC间的接口间的接口 Abis接口:接口:BSC与与BTS间的接口间的接口 Um接口:接口:BTS与与MS间的接口间的接口 C接口:接口:MSC与与HLR间的接口间
15、的接口 D接口:接口:HLR与与VLR间的接口间的接口 E接口:接口:MSC与与MSC间的接口间的接口 G接口:接口:VLR与与VLR间的接口间的接口各模块功能(一)MS(Mobile Station):移动台,实现移动终端功能BTS(Base Transceiver Station):基站收发信台,实现移动通信系统与MS之间的无线通信BSC(Base Station Controller):基站控制器,实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能MSC(Mobile service Switching center):移动业务交换中心,实现移动业务交换功能O
16、MC(Operation and Maintenance Center):操作维护中心,提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能各模块功能(二)HLR(Home Location Register):归属位置登记处。实际上是一个数据库,主要储存二类数据:用户数据,主要包括:用户的身份IMSI(International Mobile Subscriber Identification)用户ISDN号码 用户的位置信息如MSC/VLR地址VLR(Visitor Location Register):拜访位置登记处。实际上是一个数据库,储存用户信息,主要包括:MSRN(Mobile Statio
17、n Roaming Number):移动台漫游号码 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identification):临时移动用户身份 移动台登记的位置区(LAC)与补充业务有关的数据各模块功能(三)AUC(Authenticate Center):鉴权中心,用于对用户身份的鉴别EIR(mobile station Equipment Identity Register):移动台设备身份登记处,用于储存及鉴别移动台的设备身份。编号系统编号系统1、移动台的国际身份号码ISDN(MSISDN)是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结
18、构为:MSISDNCCNDCSNCC国家码即在国际长途电话通信网中的号码(86)NDC国内目的地码SN用户号码如1392223456139222便是NDC,前三位用于识别网号,后三位用于识别归属区,目前开通的135-138实际上是同一个网。2、国际移动用户识别码(、国际移动用户识别码(IMSI)是唯一地识别GSM PLMN网中某一用户的信息。IMSIMCCMNCMSIN(460-00-)MCC移动网的国家号码(与CC不同)MNC移动网号MSIN移动台识别号,最长为15位。3、移动台漫游号码(、移动台漫游号码(MSRN)用于一次呼叫的路由选择。MSRNCCNDCSNCC国家号NDC国内目的地号码
19、(用于识别MSC/VLR)SN用户号,对应于用户的IMSI号码4、临时移动用户识别码(、临时移动用户识别码(TMSI)用于保护IMSI码,该号只在本MSC区域有效,其结构可由各电信部门选择,长度不超过4个字节。5、国际移动台设备识别码(、国际移动台设备识别码(IMEI)是唯一用来识别移动台终端设备的号码,称作系列号。IMEITACFACSNRSPTAC型号论证码FAC最终装配码,用于识别制造厂家。SNR序号SP备用6、位置区识别码(、位置区识别码(LA)LAI代表MSC业务区的不同位置区,用于移动用户的位置更新。LAIMCCMNCLACMCC移动国家号,识别一个国家MNC移动网号,识别国内的G
20、SM网LAC位置区号码,识别一个GSM网中的位置区7、小区全球识别码(、小区全球识别码(CGI)用于识别一个位置区内的小区。CGIMCCMNCLACCI8、基站识别码(、基站识别码(BSIC)(6bit)BSICNCCBCCNCC国家色码,用于识别GSM移动网(3bit)BCC基站色码,用于识别基站(3bit)R:BCC=TSC训练序列码9、各种号码的应用、各种号码的应用在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示:PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSCMSRNHLRVLR下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户
21、的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。1、主叫拨号。北京市话用户A拨打广州GSM用户B的MSISDN号码,PSTN网络的交换机分析MSISDN号码,得知B用户为移动用户,它把呼叫转到GSM网络上距它最近的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR,要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。3、HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC,向该MSC申请分配一个漫游号码。4、选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI
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