蜂窩移動通信

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

　　蜂窩移動通信分類

　　常見的蜂窩移動通信系統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

　　蜂窩移動通信系統中，在網絡運營初期，運營商的主要目標是建設大型的宏蜂窩小區，取得盡可能大的地域覆蓋率，宏蜂窩每小區的覆蓋半徑大多為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域，該區域通信質量嚴重低劣；二是“熱點”，由于空間業務負荷的不均勻分布而形成的業務繁忙區域，它支持宏蜂窩中的大部分業務。以上兩“點”問題的解決，往往依靠設置直放站、分裂小區等辦法。除了經濟方面的原因外，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，宏蜂窩小區進行小區分裂，變得越來越小。當小區小到一定程度時，建站成本就會急劇增加，小區半徑的縮小也會帶來嚴重的干擾，另一方面，盲區仍然存在，熱點地區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，信號在樓頂的泄露小。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，如地鐵、地下室；二是提高容量，主要應用在高話務量地區，如繁華的商業街、購物中心、體育場等。微蜂窩在作為提高網絡容量的應用時一般與宏蜂窩構成多層網。宏蜂窩進行大面積的覆蓋，作為多層網的底層，微蜂窩則小面積連續覆蓋疊加在宏蜂窩上，構成多層網的上層，微蜂窩和宏蜂窩在系統配置上是不同的小區，有獨立的廣播信道。

　　蜂窩移動通信系統組成

　　蜂窩移動通信系統主要是由交換網路子系統（NSS）、無線基站子系統（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中，TACS規范只對Um接口進行了規定，而未對A接口做任何的限制。因此，各設備生產廠家對A接口都采用各自的接口協議，對Um接口遵循TACS規范。也就是說，NSS系統和BSS系統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 蜂窩移動通信系統的組成

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

　　GSM系統框圖如圖2-2，A接口往右是NSS系統，它包括有移動業務交換中心（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，它包括有基站控制器（BSC）和基站收發信臺（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系統框圖

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

　　2.2 交換網路子系統

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

　　MSC：是GSM系統的核心，是對位于它所覆蓋區域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統與其它公用通信網之間的接口。它可完成網路接口、公共信道信令系統和計費等功能，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：是一個數據庫，是存儲MSC為了處理所管轄區域中MS（統稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息，例如客戶的號碼，所處位置區域的識別，向客戶提供的服務等參數。

　　HLR：也是一個數據庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數據。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；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（隨機號碼RAND，符合響應SRES，密鑰Kc）的功能實體。

　　EIR：也是一個數據庫，存儲有關移動臺設備參數。主要完成對移動設備的識別、監視、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

　　BSS系統是在一定的無線覆蓋區中由MSC控制，與MS進行通信的系統設備，它主要負責完成無線發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，它主要負責無線網路資源的管理、小區配置數據管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業務控制點。

　　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、信息發射和接收。

　　SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現在所用的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路。SIM卡還存儲與網路和客戶有關的管理數據，只有插入SIM后移動終端才能接入進網，但SIM卡本身不是代金卡。

　　2.5 操作維護子系統

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