3.1 移动通信网的基本概念
移动通信网是承载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。一般来说,移动通信网由空中网络和地面网络两部分组成。空中网络又称为无线网络,主要完成无线通信;地面网络又称为有线网络,主要完成有线通信。
1.空中网络
空中网络是移动通信网的主要部分,主要包括:
(1)多址接入
移动通信是利用无线电波在空间传递信息的。多址接入要解决的问题是在给定的频率等资源下如何共享,以使得有限的资源能够传输更大容量的信息,它是移动通信系统的重要问题。由于采用何种多址接入方式直接影响到系统容量,所以多址接入一直是人们关注的热点。
鉴于多址接入的重要性,本书将另辟一章专门介绍。
(2)频率复用和区域覆盖
频率复用是指相同的频率在相隔一定距离以外的另一区域重复使用,它主要解决频率资源紧缺的问题。区域覆盖是指基站发射的无线电波所覆盖的区域,它要解决的是用户在可获得通信服务的区域(即服务区)要设置多少基站。
20世纪70年代初美国贝尔实验室提出了蜂窝组网的概念,它为解决频率资源紧缺和用户容量问题提供了有效手段。蜂窝组网的基本思想一是将服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域(称为蜂窝小区),以一个较小功率的发射机服务一个蜂窝小区,每个小区仅提供服务区的一小部分无线覆盖;二是采用频率复用,在相隔一定距离的另一个基站重复使用同一组频率。蜂窝组网方式有效缓解了频率资源紧缺的矛盾,大大增加了系统容量。
(3)多信道共用
多信道共用技术是解决网内大量用户如何有效共享若干无线信道的技术。其原理是利用信道占用的间断性,使许多用户能够任意地、合理地选择信道,以提高信道的使用效率,这与市话用户共同享用中继线相类似。
(4)移动性管理
移动性管理主要解决用户“动中通”的越区切换和位置更新问题。采用蜂窝式组网后,由于不是所有的呼叫都能在一个蜂窝小区内完成全部接续业务,所以,为了保证通话的连续性,当正在通话的移动台进入相邻无线小区时,移动通信系统必须具有自动转换到相邻小区基站的越区切换功能,即切换到新的信道上,从而不中断通信过程。多址接入方式不同,切换技术也不同。位置更新是移动通信所特有的,由于移动用户要在移动通信网络中任意移动,网络需要在任何时刻联系到用户,以实现对移动用户的有效管理。
2.地面网络
地面网络部分主要包括:
1)服务区内各个基站的相互连接。
2)基站与固定网(PSTN、ISDN、数据网等)。
图3-1给出了蜂窝移动通信网的基本构成示意图。移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成,呈蜂窝状,通过接口与公众通信网(PSTN、ISDN)互联。移动通信系统包括移动交换子系统(SS)、操作维护管理子系统(OMS)和基站子系统(BSS)(通常包括移动台),是一个完整的信息传输实体。
图3-1 移动通信网的基本组成
移动通信中建立一个呼叫是由基站子系统和移动交换子系统共同完成的;BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道,SS负责呼叫控制功能,所有的呼叫都是经由SS建立连接的;操作维护管理子系统负责管理控制整个移动通信网;原籍(归属)移动交换中心通过7号信令与访问移动交换中心相连。
移动台(MS)也是一个子系统。通常,移动台实际上是由移动终端设备和用户数据两部分组成的,移动终端设备称为移动设备,用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中,此数据模块称为用户识别卡(SIM)。