蜂窩移動通信

　　蜂窩移動通信（Cellular Mobile Communication）是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡設備之間通過無線通道連接起來，進而實現(xiàn)用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動漫游功能。蜂窩移動通信業(yè)務是指經(jīng)過由基站子系統(tǒng)和移動交換子系統(tǒng)等設備組成蜂窩移動通信網(wǎng)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務。

　　蜂窩移動通信分類

　　常見的蜂窩移動通信系統(tǒng)按照功能的不同可以分為三類，它們分別是宏蜂窩、微蜂窩以及智能蜂窩，通常這三種蜂窩技術各有特點。

　　1．宏蜂窩技術

　　蜂窩移動通信系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡運營初期，運營商的主要目標是建設大型的宏蜂窩小區(qū)，取得盡可能大的地域覆蓋率，宏蜂窩每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1km～25km，基站天線盡可能做得很高。在實際的宏蜂窩小內，通常存在著兩種特殊的微小區(qū)域。一是“盲點”，由于電波在傳播過程中遇到障礙物而造成的陰影區(qū)域，該區(qū)域通信質量嚴重低劣；二是“熱點”，由于空間業(yè)務負荷的不均勻分布而形成的業(yè)務繁忙區(qū)域，它支持宏蜂窩中的大部分業(yè)務。以上兩“點”問題的解決，往往依靠設置直放站、分裂小區(qū)等辦法。除了經(jīng)濟方面的原因外，從原理上講，這兩種方法也不能無限制地使用，因為擴大了系統(tǒng)覆蓋，通信質量要下降；提高了通信質量，往往又要犧牲容量。隨著用戶的增加，宏蜂窩小區(qū)進行小區(qū)分裂，變得越來越小。當小區(qū)小到一定程度時，建站成本就會急劇增加，小區(qū)半徑的縮小也會帶來嚴重的干擾，另一方面，盲區(qū)仍然存在，熱點地區(qū)的高話務量也無法得到很好的吸收，微蜂窩技術就是為了解決以上難題而產(chǎn)生的。

　　2．微蜂窩技術

　　與宏蜂窩技術相比，微蜂窩技術具有覆蓋范圍小、傳輸功率低以及安裝方便靈活等，該小區(qū)的覆蓋半徑為30m～300m，基站天線低于屋頂高度，傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂?shù)男孤缎?。微蜂窩可以作為宏蜂窩的補充和延伸，微蜂窩的應用主要有兩方面：一是提高覆蓋率，應用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點地區(qū)，如地鐵、地下室；二是提高容量，主要應用在高話務量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場等。微蜂窩在作為提高網(wǎng)絡容量的應用時一般與宏蜂窩構成多層網(wǎng)。宏蜂窩進行大面積的覆蓋，作為多層網(wǎng)的底層，微蜂窩則小面積連續(xù)覆蓋疊加在宏蜂窩上，構成多層網(wǎng)的上層，微蜂窩和宏蜂窩在系統(tǒng)配置上是不同的小區(qū)，有獨立的廣播信道。

　　蜂窩移動通信系統(tǒng)組成

　　蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）、無線基站子系統(tǒng)（BSS）和移動臺（MS）三大部分組成，如圖2－1所示。其中NSS與BSS之間的接口為“A”接口，BSS與MS之間的接口為“Um”接口。在模擬移動通信系統(tǒng)中，TACS規(guī)范只對Um接口進行了規(guī)定，而未對A接口做任何的限制。因此，各設備生產(chǎn)廠家對A接口都采用各自的接口協(xié)議，對Um接口遵循TACS規(guī)范。也就是說，NSS系統(tǒng)和BSS系統(tǒng)只能采用一個廠家的設備，而MS可用不同廠家的設備。

　　圖2－1 蜂窩移動通信系統(tǒng)的組成

　　由于GSM規(guī)范是由北歐一些運營公司“炒”出的規(guī)范，運營公司當然喜歡花最少的投資，用最好的設備來建最優(yōu)良的通信網(wǎng)，因此GSM規(guī)范對系統(tǒng)的各個接口都有明確的規(guī)定。也就是說，各接口都是開放式接口。

　　GSM系統(tǒng)框圖如圖2-2，A接口往右是NSS系統(tǒng)，它包括有移動業(yè)務交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權中心（AUC）和移動設備識別寄存器（EIR），A接口往左Um接口是BSS系統(tǒng)，它包括有基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）。Um接口往左是移動臺部分（MS），其中包括移動終端（MS）和客戶識別卡（SIM）。

　　圖2－2 GSM系統(tǒng)框圖

　　在GSM網(wǎng)上還配有短信息業(yè)務中心（SC），即可開放點對點的短信息業(yè)務，類似數(shù)字尋呼業(yè)務，實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，又可開放廣播式公共信息業(yè)務。另外配有語音信箱，可開放語音留言業(yè)務，當移動被叫客戶暫不能接通時，可接到語音信箱留言，提高網(wǎng)路接通率，給運營部門增加收入。

　　2.2 交換網(wǎng)路子系統(tǒng)

　　交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。 NSS 由一系列功能實體所構成，各功能實體介紹如下：

　　MSC：是GSM系統(tǒng)的核心，是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)路接口、公共信道信令系統(tǒng)和計費等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。另外，為了建立至移動臺的呼叫路由，每個MS、還應能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查詢位置信息的功能。

　　VLR：是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息，例如客戶的號碼，所處位置區(qū)域的識別，向客戶提供的服務等參數(shù)。

　　HLR：也是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。每個移動客戶都應在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記，它主要存儲兩類信息：一是有關客戶的參數(shù)；二是有關客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。

　　AUC：用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權、加密的三參數(shù)（隨機號碼RAND，符合響應SRES，密鑰Kc）的功能實體。

　　EIR：也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關移動臺設備參數(shù)。主要完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。

　　2.3 無線基站子系統(tǒng)

　　BSS系統(tǒng)是在一定的無線覆蓋區(qū)中由MSC控制，與MS進行通信的系統(tǒng)設備，它主要負責完成無線發(fā)送接收和無線資源管理等功能。功能實體可分為基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）。 BSC：具有對一個或多個BTS進行控制的功能，它主要負責無線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業(yè)務控制點。

　　BTS：無線接口設備，它完全由BSC控制，主要負責無線傳輸，完成無線與有線的轉換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。

　　2.4 移動臺

　　移動臺就是移動客戶設備部分，它由兩部分組成，移動終端（MS）和客戶識別卡（SIM）。

　　移動終端就是“機”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調制和解調、信息發(fā)射和接收。

　　SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關的重要信息，以防止非法客戶進入網(wǎng)路。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動終端才能接入進網(wǎng)，但SIM卡本身不是代金卡。

　　2.5 操作維護子系統(tǒng)

　　GSM系統(tǒng)還有個操作維護子系統(tǒng)（OMC），它主要是對整個GSM網(wǎng)路進行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。OMC與MSC之間的接口目前還未開放，因為CCITT對電信網(wǎng)路管理的Q3接口標準化工作尚未完成。