16.3 移动性管理在线视频

下面我们重点来给大家讲一讲

移动性管理

移动性管理

是移动通信当中

最重要的一类特色

因为相对于固定通信而言

移动通信它的允许用户来回运动

发生位置的变化

那么网络侧

就要去监测和跟踪用户的坐标

改变运动的轨迹

所以移动性管理

它就是完成这个目的

那么在移动通信网络当中

移动性管理

主要包含了三个部分

第一个就是所谓的小区选择与

位置登记

这个指的是说

我们移动台开机了以后

首先要进行的一个过程

比如说

我这有一个手机

那么它是关机状态

现在我们打开它

打开以后的话

移动台必然要去找基站

做小区搜索

那搜索完了之后的话

他可能选择了某一个小区

或者某一个基站

作为他的服务基站

相应的我基站

就要求移动盘把它的位置

把它的位置或者它的参数

在网络当中进行登记

这就是所谓的小区选择

与位置登记

那么第二个过程

是在通话过程当中

这移动台它在有业务通信

在有通信状态下

那么移动台的信号

从一个基站

比如说A基站

就是B基站 C基站 A转移到B

最终转移到C这样的链路的转移

过程

要保证通信的无缝通信

保证链路不中断

那么这样的技术

我们就称为是越区切换

那就是切换技术

那么第三种情况

主要指的是

想去重选与用户漫游

这个指的是说移动台

他本来是在本地

但是他又离开了本地区域

比如说我出差去外地

你又属于非本地业务

我们就称这样的用户

叫做是漫游用户

那么这种情况下

这个手机需要重新在当地

进行了小区的选择

对漫游的位置

进行管理和登记

所以这就属于是

第三类情况

所谓移动性管理

我们主要处理这三类情况下

用户的位置登记

我们先看到这个位置

登记它的一些基本过程

这个位置登记

主要包含的这4种情况

第一种就是位置可能要更新

你原来的位置

和现在的位置的发生

一比发生了差异

那么需要通过位置更新

把差异报告给网络

第二个就位置删除

你新的位置已经更新了

老的位置要删除

第三个网络侧强制要求

移动台

周期性的来上网

它的位置

第基于个主要是基于IMSI

做一些位置更新

所有这些位置登记和更新的目的

主要网络要监测跟踪

或者是探测用户的位置

那么换言之

我们就需要看看

这个位置

到底怎么来定义

我先给大家讲一个基本数据

因为这个数据非常的重要

我希望同学们能够了解

作为专业人士

应当了解这个数据

大家猜一猜

咱们中国到底有多少个基站

这个数据其实是公开的

我作为专业人士应当要了解的

大约是600万个基站

其中像这三大运营商

总共的2G 3G 4G

以及包括一部分5G基站

加起来大约600万个基站

那么其中像4G的基站

三大运营商

合计

大概是在370万个基站

占全世界比例多少呢

我告诉大家

2/3

全球4G基站的数目

总共可能也就是个

500万左右

光中国一家

就要占370万以上

就超过2/3

那么比如说北美和欧洲加起来

你比如说北美

美国

加拿大

加起来有多少万个基站呢

差不多在20多万到30万

欧洲还大概有个七八十万个

因为他们两家加起来

可能不到100万个

所以我们可以看到

中国的

整个移动通信网络

是全世界最大的

也是最先进的

那么管理这样的一个复杂网络

需要有高超的网络管理的能力

那么具体而言

在这个位置登记方面

我们理论上讲

可以把所有的好几百万个基站

全都放到数据库当中去

监测的每一个移动台

小区当中的活动

只要跨过了小区边界

就是移动台

从上面这个小区运动

到下面这个小区

只要有越区

网络重新登记移动台的位置

大家想想这么干

理论上可行

工程上绝对不可行

因为我们有好几百万个基站

这么多基站

每一个基站里面

又有很多的用户

你像中国的大陆的

移动通信的用户

保守估计已经在11亿了

这么大量的用户数目

那么多的基站

每再越区一次

就要发起一次位置登记

信令量是非常多的天文数字

那么网络测的系统

是根本不堪重负

没法及时处理的

没办法复核

所以我们在实际

处理工程实现的时候

这个位置登记

并不能够以小区作为呢参考

一般情况下

我们是这样做的

很多的小区

一大堆小区

组成一个位置去

只要你移动台在这个小区里面

随便乱动

他没有超过小区的范围

那么我们就不进行位置登记

如果说移动台它运动非常的远

已经超过了

原来他登记的位置区范围了

我们才触发一次位置登记

那么这个位置区

它没有位置区 到底有多大

就算多少个基站

或者多少个小区

就算一个位置区

这个没有定数

多的情况下

可能几十个几项区

构成一个位置去

少的情况下

也可能一两个小区

就构成一个位置区

总而言之

这是运营商

来进行网络运行的时候

首先要考虑和优化的

只有优化的充分

才能够达到

位置登记的响应速度

和搜索精度的比较好的折中

我们给大家示意一下

GSM系统当中

位置登记的一个基本流程

大家看这个流程

这就是一个事件迁移图

从两个基站之间

谁知登记它的一个基本过程

那么详细的是处理流程

请大家看看胶片上

这个书上的说明

下面我们重点给大家解释一下

通话过程当中的越区切换

GSM系统当中的切换

它的种类是比较多的

虽然都属于硬切换

但是切换的作用范围是有区别的

我们以这张照片里面事例来说明

大家看 GSM的组网结构

它是有BTS 汇聚为BSC

然后最后在汇聚到MSC

最后变成各个网络

一个基站下面还要上去

如果是归属于同一个小区的

不同扇区之间

来进行切换

这个时候我们称为第一类切换

假如说

是不同小区之间切换

这就是第二类切换

假如说是不同BSC之间的

小区切换

这是第三类

假如说是不同MSC下面

的

BSC下面的基站切换

这就是第四类

假如说

是两个不同网络之间的切换

这个我们就称为是跨网切换

一般来讲

前面这些切换方式

我们称它为是水平切换

它只不过是在同一个网络

不同的作用区域当中

来实现切换的

而后者

在不同网络之间的切换

我们称为是垂直切换

那么切换它的基本过程啊

我们可以划分为呢三个阶段

第一个阶段

我们来进行链路的监测

第二个阶段

我们来确定的目标的小区

触发了切换

第三个阶段

我们对切换的进行执行

这三个阶段

是依次按顺序来进行

第一个阶段

我们首先先监测通信电路的状态

如果我们发现说

服务小区

它的链路质量越来越差

那么我们就要准备进行切换了

那是

第二个阶段

我得先去寻求

我得往哪切

所以我们就监测的那些候选

相邻基站的信号

是不是有变强的

通过这个监测

我们要确定

这个目标小区

确定了目标小区之后

第三个阶段

我们就来执行切换

这就是它的一个基本流程

一般来讲

切换的过程啊

我们是把它划分为三种

流程的

也就是所谓的

硬切换

软切换

和无缝切换

所谓无缝切换

我们在第14章

讲过的接力

切换

我们下面分别来解释

我们先看到硬切换

所谓硬切换

我们这举了一个例子

把那移动台

属于A小区

通话的

也就是说

A小区是服务小区

但是移动台从左往右运动

在运动的过程当中

就监测发现说

A小区电路质量越来越差

而B小区质量越来越好

所以我们就从A小区

切换到B小区

在切换过程当中

它的处理流程是先断开

与A小区的通讯链路

然后在建立与B小区通信

链路

在通话过程当中

必然有一个过渡状态

A小区的链路断掉了

而B小区的电路还没建立起来

这时候有一个短暂的

链路中断的状态

也就是说 A小区与

B小区的交集

实际上应当是一个控制

所以这就是

硬切换的基本流程

那么与之相对应的

就是软切换

所谓软切换是说

我移动台从左到右运动的过程

当中

我 A小区的信号越来越弱

但是我先不着急切

不着急断

按我就观察说

B小区的信号越来越强

我就先把 B小区的信号

先建立起来

等把B小区建立起来

链路以后

后再把A小区的链路断掉

所以它的特点就是先切后断

因此在这个过程当中

必然有一个中间过渡状态

A交B它不是空

它必然会要维护一个两链路

同时工作的状态

这就是软切换就软切换

它必然有一个

两链路或者多链路

同时绑是通信的中间状态

像 CDMA系统

像IS-95

CDMA2000 WCDMA都采用了软切换

那么下面我们看一看

硬切换和软切换的基本流程

我们看

事件签图就给出来的是

GSM系统当中

硬Q切换的一个过程

移动台首先先进行监测

然后报告给基站

那么老基站

它这个信号质量越来越差

所以他就把监测报告

就把越区切换请求

就报告给移动交换中心

然后MSC收到切换请求之后

他就在转发给了目标

基站 目标基站

就是BSS2

目标基站应答了之后

就说明说

我可以切换

我这有允许你切过来

那么MSC在转给 BSS1

的老基站

它就把这个越区切换命令

反馈给移动台

告诉你说是告诉移动台

说是

我不能给你服务了

然后上头告诉我说

BSS2能给你服务

那么它的参数是什么

你可以发出越区切换的流程

这样的话

MSC就和BSS2就建立起了

越区切换的操作流程

那么这个时候

BSS1

它的链路已经中断了

BSS2它建立起了通信链路

那就切换就完成了

项目完成了之后

那么MSC就告诉 BSS1

你完全叉掉链了

反正那边已经建立了新的链路了

这样的话

就完成了一次切换

所以这就是硬

切换GSM系统的一个基本过程

那么细节

我们就以这个例子来说明

那么下面我们再

重点给大家解释一下

软切换

软切换

我们先讲一下

IS-95的例子

IS-95的例子

他实际上表征的是一个移动台

在好多个基站当中进行运动

监测的过程

横坐标给的其实就是它的时间

纵坐标给的是导频的强度

你可以用

用EC比IO来表示

以它的信干比来表示

那么假设说

我们移动台它监测到的导频

我把它IS-95系统当中

把它分了组了

这些导频分为4个组

第一个组我们称为是激活集

也就active site

在集合当中的导频

它就是服务小区

是要给用户提供服务的

那么第二个集合

我们称为是候选集

Kate site

候选集 在集合当中的导频

比激活集中度的导频

要强度要差一些

他是候选的

那么第三个集合

我们称为是相邻级

这里面的导频

质量就更差

强度更差

其它最后一个叫做 other site 其他集

我们把它划分为4个集合

只有进入激活集的导频

才能够进行提供软切换服务

那么什么时候就能够从

候选集

能够加入到激活集

什么时候从激活集里

也把它删除掉了

那么需要有两个位置来控制

大家注意这两个阈值

一个阈值

我们称为是把导频的加入到

激活集里面的加入门限

叫做是T-add

add

我们简称叫T-add加入门限

另外一个我们称为是

所谓是删除门限

假如说

我导频的信号强度

超过了T-add

我就把它加入到激活集当中去

作为软切换的一个服务

小区

假如说激活集导频比较差

它的信号强度

低于 T -DROP

我就从激活集去把它删掉

我选一个新的

信号强度比较好的

基站作为激活集

所以这就是

IS-95的软切换的一个过程

它实际上是靠这两个门限

就T-add

T-DROP来控制

切换过程

理论上讲

这个过程是比较比较优化的

但是我们给大家解释一下

IS-95的这种软切换

他在工程实践当中

人们发现一个很严重的问题

高通公司当年设计

IS-95软切换的时候

它这种的设计方法

实际上是带有学院派的烙印的

T-ADD T-DROP这两个文献

都给的是两个绝对的门限

它这两个绝对门限

是在高通的总部圣地亚哥

做了大量测试之后

做了优化

设计出来的两个门限

整个设计理念

优化的思路

还是挺好的

但是可惜的是

基本的

工程应用上呢有一些局限性

所以这两个门线都取成了

美国的一些典型城区的

一些典型值

这些典型值呢

未必适用其他国家

比如在中国就不一定适用

关键问题在于

你把这两个门限

设成是绝对门限

再就极有可能会导致

我们称为是

乒乓效益

比如说我举个简单例子

比如说这是码路

然后这有建筑物遮挡

这有个基站

这有个基站

移动台我们手持一终端

在这两在路上来回走

比如说从左到右

可能就从A基站切到B基站

然后我闲着没事

我就来回溜达

然后从右走到左

那就从B基站又切回A基站

你反反复复的

因为这两个门线都是硬门限

就会反反复复的

从A切到B

B切到A A切到B

B切到A

像打乒乓球一样的来回

来回交互

对于话音业务来讲

也频繁的切换

因为切换

哪怕你是软切换

频繁切换也很容易变化

所以乒乓效应是

对于提供可靠通信来讲

是一个就起反作用的效应

所以这种方式

它的归根到底效果并不特别理想

尤其是大规模上演的时候

发现还是存在很多弊病的

核心问题就是因为这两个门限

设置的

都是一些绝对文献

考虑到这个问题

在 WCDMA系统当中

就进行了很多的改动和修正

那么我们以这张胶片为示例

来给大家说明

WCDMA系统当中

他就不再像IS-95系统当中一样

用硬门限了

而变成软门限

它是一个相对明显

不再是绝对明显

同时 WCDMA系统当中的

切换

他也不再是及时发生的

IS-95它当中的切换

它是说你只要高于T-ADD

马上加到激活集

你只要低于T-DROP

马上从激活集删除

它是及时响应

但是不排除

有时候有一些这种

毛刺的事件

它就是偶发事件

你这偶发事件出现了

马上触发了

切换的执行

这个对于系统其实存在不稳定性

所以在WCDMA系统当中

实际上相对于IS-95就有弊病

它的切换的弊病

做了三个地方的修正

我们以这张照片的为事例来说明

大家看看

IS-95系统当中

它的切换是硬的

到了WCDMA系统当中

这个门限就是软的

它并不是说与一个硬门限比较

超过它我就加入

低于它就删除

而变成了

是一个软的相对值的比较

我们看这儿有一个门限

这个叫做是加入门限

它的意思是说

我当前测出来一个信干比

比如EC/IO

EC/IO

这是当前我测的一个新的

比如说P2

那么我们看这个

他与一个门限比

门限

并不是绝对门限

而是我当前激活集当中

它的一个信干比的最大值

以及还有一个平均值

比如说我们这还有一个

平均的信干比

我们让最大平均值进行加权

与加权的结果进行比较

如果你超过这个阈值

我就认为

我就可以把

导频作为一个参考

加入到激活集当中去

这就是所谓的

加入门限是一个软门限

请大家注意这个门限

为什么是一个软门限呢

因为激活集是在变化的

也就意味着

激活集当中的最大值

平均值

都是在变化的

它不是个定值

你超过变化的激活集的阈值

我们才把它加进去

类似的

删除也是一个活动门限

或者动态门限

除了加入删除这两个门限之外

获得进一步的性能提升

WCDMA系统当中

他这个激活集

A集合的数目进行了扩产

原来在IS-95系统当中

它最多只允许两个基站同时与

移动台通信

也就是说

它能够获得的宏分集争议

最多是两重分集增益

而在WCDMA系统当中

这个激活集的数目

我们扩展了

变成了同允

最多允许你的三个基站

移动牌同时通行

引入这三个基站之后的话

激活集现在其实是有

最多可以有三个链路

或者三个基站

现在如果说我们

在激活集已经已满的情况下

我们又发现了一个新的基站

它的链路质量

比原来激活集

这三个基站的最差的还好

这事怎么办呢

我们就需要考虑

把这激活集当中最差的

基站的替代为

我已经发现了新的候选对象

因此我们就需要考虑

有一个替代门限

所以在系统当中

它的软切换

还引入一个替代门限

所以有了三个门限

不像原来

IS-95就是两门限

那变成了三门限

都是相对文献的

这就是

WCDMA系统当中的

第二个改进

第一个改进是软门线

第二个引入替换门限

第三个

WCDMA系统当中切换的执行

它还不是及时执行的

它引入一个滞后门限

我们发现了

某一个基站

它的信号变强或者变弱

或者要被替代

已经满足了

出发条件了

但是我不是及时执行的

我还要在一段时间

就是时间

里面去

多次验证

这个条件是不是成立的

排除了一些毛刺现象

通过这样的一个ΔT的时间

滞后验证

而且这是一个稳定的条件

它不是毛刺

这样

隔了

ΔT时间

以后我们再来进行执行

这样就可以让WCDMA的切换

还是稳定可靠的

还是比较健壮

它不会因为

毛刺现象

反复的产生的乒乓效应

所以WCDMA系统的切换

它的性能要显著的比

IS-95的切换性能要好得多

好

以上就是我们对切换的

一些

基本概念的介绍