‘壹’ 移动基站是什么
中国移动的基站采用小区制,覆盖范围几KM;而联通采用大区制,可以覆盖几十KM;辐射的频率大小和能量决定覆盖范围。从另一角度来看,从能量守恒的角度来分析:手机辐射大的其基站辐射小(GSM),反之手机辐射小的其基站辐射大(CDMA)
。
基站的构成一般分为以下几个系统:传输系统,包括SDH设备,PTN设备,PDH设备,光缆,电缆等等;动力系统,蓄电池,UPS系统,市电等等;动环监控系统;天馈系统;BTS主设备;以及其他辅助设备,如空调,防盗门等等
。
GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络,它们都是GSM标准。两个系统
功能相同,主要是频率不同,GSM900工作在900MHZ,DCS1800工作在1800MHZ。我国最早使用 的是GSM900,随着通信网络规模和用户数量的迅速发展,原有的GSM900网络频率变得日益紧
张,为更好地满足用户增长的需求,我国近期引入了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托,
DCS1800网络为补充的组网方式,构成GSM900/DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信
道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切
换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫
无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高。为适应这个趋势,进一步抢占市场
份额,诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界着名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段 手机。
编辑本段移动基站的一般特点(1)交流供电复杂。有的为三相供电,有的为单相供电,有的是国电专线送达,但同样存在如高压送达至专用变压器,变压器的容量大小及低压侧的线路距离问题;有的则可能直接并接在农网、居民生活用电线路或厂矿企业的生产用电线路上;从而可能导致供电质量差,如电压波动范围很宽,电压突变情况经常发生,经常频繁停电等。
(2)基站数量多、分布广、站点环境差异大。为了网络覆盖而不得不将大量基站建在野外高山上、民房制高点、高温高湿区等,从而不仅导致交流供电难度大,还导致雷击的机率升高、高温高湿致使设备运行稳定性及寿命降低、故障率升高等。
(3)无人值守。一旦出现问题不仅人工干预维修及恢复的直接成本高,而且如未能及时发现而‘倒站’带来的客户影响及间接损失也很大。
基站的上述一般特点导致供电保证和维护工作不仅工作量加大,而且难度也加大,一些供电故障和事件处理对维护人员技术水平的要求也大大提高。
编辑本段GSM系统的网络结构GSM的历史可以追溯到1982年,当时,北欧四国向CEPT(Conference
Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书,要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规范,以建立全欧统一的蜂窝系统。同年,成立了移动通信特别小组(GSM-Group Special
Mobile)。在1982年~1985年期间,讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网
标准问题,直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准。1986年,在巴黎对不同公司、不同 方案的系统(8个)进行了比较,包括现场试验。1987年5月选定窄带TDMA方案。与此同
时,18个国家签署了谅解备忘录,相互达成履行规范的协议。1988年颁布了GSM标准,
也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段,GSM包括两个并行的系统:GSM900和DCS1800,
这两个系统功能相同,主要是频率不同。在GSM建议中,未对硬件作出规定,只对功能 和接口制定了详细规定,这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有12个系统。
GSM系统的主要组成GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。
基站子系统(简称基站BS)由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)组成;网络子系 统由移动交换中心(MSC)和操作维护中心(OMC)以及原地位置寄存器(HLR)、访问
位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和设备标志寄存器(EIR)等组成。
*移动台(MS)即便携台(手机)或车载台。也可以配有终端设备(TE)或终端 适配器(TA)。
移动台是物理设备,它还必须包含用户识别模块(SIM),SIM卡和硬件设备一起组 成移动台。没有SIM卡,MS是不能接入GSM网络的(紧急业务除外)。
*基站收发台(BTS)包括无线传输所需要的各种硬件和软件,如发射机、接收机、 支持各种上小区结构(如全向、扇形、星状和链状)所需要的天线,连接基站控制器的接口 电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。
*基站控制器(BSC)是基站收发台和移动交换中心之间的连接点,也为基站收发台 和操作维修中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台,其
主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除,并为本控制区内移 动台的过区切换进行控制等。
*移动交换中心(MSC)是蜂窝通信网络的核心,其主要功能是对位于本MSC控制 区域内的移动用户进行通信控制和管理。例如:
1)信道的管理和分配;
2)呼叫的处理和控制;
3)过区切换和漫游的控制;
4)用户位置信息的登记与管理;
5)用户号码和移动设备号码的登记和管理;
6)服务类型的控制;
7)对用户实施鉴权;
8)为系统中连接别的MSC及为其它公用通信网络,如公用交换电信网(PSTN)、综合 业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)提供链路接口,保证用户在转移或漫游的 过程中实现无间隙的服务。
由此可见,MSC的功能与固定网络的交换设备有相似之处(如呼叫的接续和信息
的交换),也有特殊的要求(如无线资源的管理和适应用户移动性的控制)。
*原地位置寄存器(HLR)是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通 信网中,通常设置若干个HLR,每个用户都必须在某个HLR(相当于该用户的原籍)中登
记。登记的内容分为两类:一种是永久性的参数,如用户号码、移动设备号码、接入的 优先等级、预定的业务类型以及保密参数等;另一种是暂时性的需要随时更新的参数,
即用户当前所处位置的有关参数,即使用户漫游到HLR所服务的区域外,HLR也要登记由 该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动
用户时,均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区,进而建立起 通信链路。
*访问位置寄存(VLR)是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通
常为一个MSC控制区服务,也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC
控制区时,它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数,要
给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN),并通知其HLR修改该用户的位置信息,准备
为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另
一个VLR服务区时,HLR在修改该用户的位置信息后,还要通知原来的VLR,删除此移动 用户的位置信息。
*鉴权中心(AUC)的作用是可靠地识别用户的身份,只允许有权用户接入网络并 获得服务。
*设备标志寄存器(EIR)是存储移动台设备参数的数据库,用于对移动设备的鉴 别和监视,并拒绝非移动台入网。
*操作和维护中心(OMC)的任务是对全网进行监控和操作,例如系统的自检、报
警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传 递,以及各种资料的收集、分析与显示等。
以上概括地介绍了数字蜂窝系统中各个部分的主要功能。在实际的通信网络中, 由于网络规模的不同,营运环境的不同和设备生产厂家的不同,以上各个部分可以有
不同的配置方法,比如把MSC和VLR合并在一起,或者把HLR、EIR和AUC合并在一起。不
过,为了各个厂家所生产的设备可以通用,上述各组成部分的连接都必须严格地符合 规定的接口标准。GSM系统遵循CCITT建议的公用陆地移动通信网(PLMN)接口标准,
采用7号信令支持PLMN接口进行所需的数据传输。共分:
1)移动台与基站之间的接口(Um);
2)基站与移动交换中心之间的接口(A);
3)基站收发台与基站控制器之间的接口(ABis)(基站收发台与基站控制器不配置在一 起时,使用此接口);
4)移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B);
5)移动交换中心与原地位置寄存器之间的接口(C);
6)原地位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D);
7)移动交换中心之间的接口(E);
8)移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F);
9)访问位置寄存器之间的接口(G)
。 有关接口标准的详细规定可查阅GSM标准,这里不作介绍。
GSM的区域、号码、地址与识别1)区域划分
从地理位置范围来看,GSM系统分为GSM服务区,公用陆地移动网(PLMN)业务区、移动 交换控制区(MSC区)、位置区(LA)、基站区和小区。
*GSM服务区 由联网的GSM全部成员国组成,移动用户只要在服务区内,就能得到系统的各种服
务,包括完成国际漫游。
*PLMN业务区
由GSM系统构成的公用陆地移动网(GSM/PLMN)处于国际或国内汇接交换机的级别
上,该区域为PLMN业务区,它可以与公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN) 和公用数据网(PDNN)互连,在该区域内,有共同的编号方法及路由规划。一个PLMN
业务区包括多个MSC业务区,甚至可扩展全国。
*MSC业务区
在该区域内,有共同的编号方法及路由规划。由一个移动交换中心控制区域称为 MSC业务区。一个MSC区可以由一个或多个位置区组成。
*位置区
每一个MSC业务区分成若干位置区(LA),位置区由若干基站区组成,它与一个或 若干个基站控制器(BSC)有关。在位置区内移动台移动时,不需要作位置更新。当寻
呼移动用户时,位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统中,位置区域以位置区 识别码(LAI)来区分MSC业务区的不同位置区。
*基站区
一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。
*小区
小区也叫蜂窝区,理想形状是正六边形,一个小区包含一个基站,每个基站包含
若干套收,发信机,其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素,一般为几公 里。基站可位于正六边形中心,采用全向天线,称为中心激励;也可位于正六边形顶
点(相隔设置),采用120度或60度定向天线,称为顶点激励。
若小区内业务量激增时,小区可以缩小(一分为四),新的小区俗称“小小区”, 在蜂窝网中称为小区分裂。
2)识别号码
GSM网络是十分复杂的,它包括交换系统,基站子系统和移动台。移动用户可以 与市话网用户、综合业务数字网用户和其它移动用户进行接续呼叫,因此必须具有多 种识别号码。
1>国际移动用户识别码(IMSI)
国际移动用户识别码是用于识别GSM/PLMN网中用户,简称用户识别码,根据GSM
建议,IMSI最大长度为15位十进制数字。
MCC MNC MSIN/NMSI
3位数字 1或者2位数字 10-11位数字
MCC-移动国家码,3位数字。如中国的MCC为460。
MNC-移动网号,最多2位数字。用于识别归属的移动通信网(PLMN)。
MSIN-移动用户识别码。用于识别移动通信网中的移动用户。
NMSI-国内移动用户识别码。由移动网号和移动用户识别码组成。
2>临时用户识别码(TMSI)
为安全起见,在空中传送用户识别码时用TMSI来代替IMSI,因为TMSI只在本地有效(即
在该MSC/VLR区域内),其组成结构由管理部门选择,但总长不超过4个字节。
3>国际移动设备识别码(IMEI)
IMEI是唯一的,用于识别移动设备的号码。用于监控被窃或无效的这一类移动设备,
TAC - Type Approval Code (TAC) 型号批准码,由欧洲型号批准中心分配。
前2位为国家码。(例如:Nokia的,Ericsson的,Motorola的,又各式各样不同型号的
批准码又不尽相同,如同是Ericsson的,GH388和GF388就不一样,虽然只差有无盖; 但只要是同一型号的,前六码一定一样,如果不一样,可能是冒牌货!)
FAC - Final Assembly Code (FAC)最后装配码,表示生产厂或最后装配地, 由厂家编码。如40的话,是Motorola在英国(UK)的工厂,07也是Motorola的工厂,在 德国,67的话也是,在美国本地。对Nokia,FAC是51。
SNR - Serial Number (SNR)序号码,独立地、唯一地识别每个TAC和FAC移
动设备,所以同一个牌子的同一型号的SNR是不可能一样的。
SP - Spare备用码,通常是0。
4>移动台PSTN/ISDN号码(MSISDN)
MSISDN用于公用交换电信网(PSTN)或综合业务数字网(ISDN)拨向GSM 系统的号码,构成如下:
MSISDN=CC+NDC+SN(总长不超过15位数字)
CC=国家码(如中国为86),NDC=国内地区码,SN=用户号码
5>移动台漫游号码(MSRN)
当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区时,该移动交换中心将给移动台分配 一个临时漫游号码,用于路由选择。漫游号码格式与被访地的移动台PSTN/ISDN号码格
式相同。当移动台离开该区后,被访位置寄存器(VLR)和原地位置寄存器(HLR)都 要删除该漫游号码,以便可再分配给其它移动台使用。
MSRN分配过程如下:
市话用户通过公用交换电信网发MSISDN号至GSMC、HLR。HLR请求被访MSC/VLR分配
一个临时性漫游号码,分配后将该号码送至HLR。HLR一方面向MSC发送该移动台有关参
数,如国际移动用户识别码(IMSI);另一方面HLR向GMSC告知该移动台漫游号码,
GMSC即可选择路由,完成市话用户->GMSC->MSC->移动台接续任务。
6>位置区识别码(LAI)
LAI用于移动用户的位置更新。 LAI=MCC+MNC+LAC 。MCC=移动国家码,识别国家,
与IMSI中的三位数字相同。MNC=移动网号,识别不同的GSMPLMN网,与IMSI中的MNC相
同。LAC=位置区号码,识别一个GSMPLMN网中的位置区。LAC的最大长度为16bits,一 个GSMPLMN中可以定义65536个不同的位置区。
7>小区全球识别码(CGI)
CGI是用来识别一个位置区内的小区。它是在位置区识别码(LAI)后加上一个小 区识别码(CI)
CGC=MCC+MNC+LAC+CI。
CI=小区识别码,识别一个位置区内的小区,最多为16bits。