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蜂窝概念 - 移动管理

移动台尝试通过按接收信号强度降序遍历列表来找到合适的小区，这是第一个 BCCH 信道，它满足它所选择的一组要求。

单元格选择标准

移动台可以从小区接收服务之前，小区必须满足的要求是 −

  • 它应该是所选 PLMN 的小区。 移动站检查该小区是否是所选PLMN的一部分。

  • 不应该被"禁止"。 PLMN运营商可以决定不允许移动站接入某些小区。 这些小区例如可以仅用于切换业务。 禁止小区信息在BCCH上广播，指示移动台不要接入这些小区。

  • 移动站和所选 BTS 之间的无线电路径损耗必须高于 PLMN 运营商设置的阈值。

  • 如果没有找到合适的小区，则MS进入"有限服务"状态，在该状态下它只能进行紧急呼叫。

呼叫活动移动站

当活动移动台 (MS) 在公共陆地移动网络 (PLMN) 的覆盖区域中移动时，它会报告其移动情况，以便可以使用更新过程位置根据需要进行定位。 当网络中的移动服务交换中心（MSC）需要与在其流区域中运行的移动台建立呼叫时，会发生以下情况 −

  • 其广播的寻呼消息包含MS的识别码。 并非网络中的每个基站控制器(BSC)都被请求发送寻呼消息。 广播仅限于一起形成位置区域的无线电小区簇。 MS 最后报告的位置标识了要用于广播的位置区域。

  • MS监视其所在无线小区发送的寻呼消息，并在检测到自己的识别码后，通过向基站收发站（BTS）发送寻呼响应消息进行响应。

  • 然后，MSC 和 MS 之间通过接收到寻呼响应消息的 BTS 建立通信。

位置更新

案例1 − 位置永远不会更新。

如果位置从不更新位置更新的实现，则成本为零。 但我们必须寻呼每个小区来定位 MS，这个过程并不具有成本效益。

位置更新

案例2 − 位置更新已实现。

位置更新是根据网络的要求进行的，可能是基于时间、移动或距离的。 此过程成本较高，但我们只需寻呼单个小区或少数小区即可定位MS，此过程将具有成本效益。

位置更新1

网络配置

网络配置

公共陆地移动网络（PLMN）的配置被设计为使得在网络区域中移动的活动移动站仍然能够报告其位置。 网络由不同的区域组成 −

  • PLMN区域
  • Location区域
  • MSC区域
  • PLMN区域

PLMN 区域是特定 PLMN 运营商向公众提供陆地移动通信服务的地理区域。 从 PLMN 区域内的任何位置，移动用户都可以与同一网络的另一个用户或另一个网络的用户建立呼叫。 另一网络可以是固定网络、另一GSM PLMN、或另一类型的PLMN。 同一PLMN的用户或其他网络的用户也可以呼叫在PLMN区域内活跃的移动用户。 当有多个PLMN运营商时，其网络覆盖的地理区域可能会重叠。 PLMN 区域的范围通常受国界限制。

位置区域

为了消除全网络寻呼广播的需要，PLMN 需要知道其覆盖区域内活动的 MS 的大致位置。 为了使任何MS的大致位置能够由单个参数表示，网络覆盖的总区域被划分为多个位置区域。 位置区域（LA）是一组一个或多个无线电小区。 该组满足以下要求 −

  • 一个位置区的BTS可以由一个或多个BSC控制。

  • 服务于同一位置区的BSC始终连接到同一MSC。

  • 具有由公共 BSC 控制的 BTS 的无线电小区可以位于不同的位置区域。

位置区域标识

PLMN 中的每个无线电发射机通过控制信道 BCCH 广播位置区域标识 (LAI) 代码，以识别其服务的位置区域。 当MS没有通话时，它会自动扫描本地基站发送的BCCH，并选择信号最强的信道。 所选信道广播的LAI代码标识MS当前所在的位置区域。 该LAI代码存储在移动设备的用户识别模块(SIM)中。

随着MS在网络区域中移动，从所选控制信道接收到的信号强度逐渐减弱，直到不再是最强的。 此时，MS 重新调谐到已成为主导的信道并检查其正在广播的 LAI 代码。 如果接收到的LAI代码与SIM上存储的LAI代码不同，则MS已进入另一个位置区域并发起位置更新过程以将变化报告给MSC。 该过程结束时，SIM 中的 LAI 代码也会更新。

位置区域标识格式

它是一个位置区域标识（LAI）代码，用于标识 PLMN 中的位置区域。 LAI 代码由三个部分组成 −

移动国家/地区代码 (MCC)

MCC 是一个 3 位数的代码，用于唯一标识移动用户的居住国家/地区（例如，印度 404）。 它由 ITU-T 分配。

移动网络代码 (MNC)

MNC 是一个 2 位代码（GSM-1900 为 3 位代码），用于标识移动用户的归属 GSM PLMN。 如果一个国家/地区存在多个 GSM PLMN，则会为每个 GSM PLMN 分配一个唯一的 MNC。 由各国政府指定。 （例如，Chennai 64 的一号小区）。

位置区域代码 (LAC)

LAC组件标识PLMN内的位置区域； 它的固定长度为 2 个八位位组，并且可以使用十六进制表示进行编码。 它是由操作员分配的。

MSC 区域

MSC 区域是由单个 MSC 控制 GSM 操作的网络区域。 一个MSC区域由多个位置区域组成。 MSC区域的边界遵循其外围的位置区域的外部边界。 因此，位置区域永远不会超出MSC区域的边界。

VLR区域

VLR 区域是由单个访问者位置寄存器 (VLR) 监管的网络区域。 理论上，一个VLR区域可以由多个MSC区域组成。 但在实际应用中，VLR的功能总是与MSC的功能融合在一起，使得"VLR区域"和"MSC区域"成为同义词。

位置相关数据库

位置管理使用两个数据库来存储 MS 位置相关数据。

  • 访客位置登记器(VLR)
  • 家庭位置寄存器(HLR)

访客位置登记

VLR 包含当前在其区域中运行的每个 MS 的数据记录。 每条记录包含一组订户身份代码、相关订阅信息和位置区域身份（LAI）代码。 MSC 在处理发往或来自该区域中的 MS 的呼叫时使用该信息。 当MS从一个区域移动到另一个区域时，其监管责任从一个VLR转移到另一个VLR。 采用MS的VLR创建新的数据记录，并删除旧的记录。 只要有关网络运营商之间存在互操作协议，数据交易就可以跨越网络和国家边界。

家庭位置登记

HLR 包含与移动用户相关的信息，这些移动用户是运营 PLMN 的组织的付费客户。

HLR存储两种类型的信息 −

订阅信息

订阅信息包括分配给订阅者的 IMSI 和目录号码、提供的服务类型以及任何相关限制。

位置信息

位置信息包括用户MS当前所在区域的VLR地址以及关联的MSC的地址。

位置信息使得来电能够被路由到MS。 如果没有此信息，则表明 MS 处于非活动状态并且无法到达。

当 MS 从一个 VLR 区域移动到另一个区域时，HLR 中的位置信息将使用从 HLR 复制的订阅数据更新为 MS 的新条目。 只要网络运营商之间存在互通协议，相关数据交易就可以跨越网络和国家边界。

身份号码类型

在执行位置更新过程和处理移动呼叫期间，使用不同类型的号码 −

  • 移动站 ISDN 号码 (MSISDN)
  • 移动用户漫游号码 (MSRN)
  • 国际移动用户身份 (IMSI)
  • 临时移动用户身份 (TMSI)
  • 本地移动站身份(LMSI)

每个号码都存储在 HLR 和/或 VLR 中。

移动站 ISDN 号码

MSISDN 是分配给移动用户的电话号码。 拨打它可以向移动用户拨打电话。 该号码由移动站注册所在国家/地区的国家代码 (CC)（例如印度 91）组成，后面是由网络目的地代码 (NDC) 和用户号码 (SN) 组成的国家移动号码。 每个GSM PLMN都分配一个NDC。

MSISDN 的组成使得它可以用作信令连接控制部分（SCCP）中的全局标题地址，用于将消息路由到移动用户的 HLR。

移动站漫游号码

MSRN 是网关 MSC 将呼入呼叫路由到当前不受网关 MSISDN 控制的 MS 所需的号码。 使用移动设备，终止的呼叫被路由至 MSC 网关。 基于此，MSISDN网关MSC请求MSRN将呼叫路由到当前访问的MSC国际移动用户识别码(IMSI)。

MS 通过其 IMSI 进行识别。 IMSI 嵌入在移动设备的 SIM 中。 它由 MS 每当访问网络时提供。

移动国家/地区代码 (MCC)

IMSI 的 MCC 部分是一个 3 位数的代码，用于唯一标识用户居住的国家/地区。 它由 ITU-T 分配。

移动网络代码 (MNC)

MNC 组件是一个 2 位代码，用于标识移动用户的归属 GSM PLMN。 由各国政府指定。 对于 GSM-1900，使用 3 位 MNC。

移动用户识别号 (MSIN)

MSIN 是识别 GSM PLMN 内用户的代码。 由运营商分配。

MSIN

临时移动用户身份 (TMSI)

TMSI 是身份别名，在可能的情况下使用它来代替 IMSI。 TMSI 的使用无需通过无线链路传输非加密的 IMSI 代码，从而确保移动用户的真实身份保密。

VLR 为在其区域内操作的每个移动用户分配一个唯一的 TMSI 代码。 该代码仅在 VLR 监管的区域内有效，用于在发往和来自 MS 的消息中识别用户。 当位置区域的改变也涉及VLR区域的改变时，分配新的TMSI码并将其传送给MS。 MS 将 TMSI 存储在其 SIM 上。 TMSI 由四个八位位组组成。

位置更新场景

在下面的位置更新场景中，假设MS进入一个新的位置区域，该位置区域受不同于MS当前注册的VLR（称为"新VLR"）控制。 称为"旧 VLR"）。 下图显示了移动位置更新场景的步骤。

移动位置更新步骤

MS 进入一个新的小区区域，侦听在广播信道 (BCCH) 上传输的位置区域标识 (LAI)，并将该 LAI 与最后一个 LAI（存储在 SIM 中）进行比较，该 LAI 表示该小区所在的最后一个区域。 手机已注册。

  • MS 检测到它已进入新的位置区域，并通过随机接入信道 (RACH) 发送信道请求消息。

  • 一旦 BSS 接收到信道请求消息，它就会分配独立专用控制信道 (SDCCH)，并通过接入授权信道 (AGCH) 将此信道分配信息转发给 MS。 MS 通过 SDCCH 与 BSS 和 MSC 进行通信。

  • MS通过SDCCH向BSS发送位置更新请求消息。 该消息中包括 MS 临时移动用户标识 (TMSI) 和旧位置区域用户 (旧 LAI)。 MS 可以通过其 IMSI 或 TMSI 来识别自己。 在此示例中，我们假设移动设备提供了 TMSI。 BSS将位置更新请求消息转发给MSC。

  • VLR 分析消息中提供的 LAI，并确定收到的 TMSI 与不同的 VLR（旧 VLR）相关联。 为了继续注册，必须确定 MS 的 IMSI。 新 VLR 通过使用接收到的位置更新请求消息中提供的 LAI 来导出旧 VLR 的身份。 它还请求旧 VLR 提供特定 TMSI 的 IMSI。

  • 位置更新场景-更新 HLR/VLR 是我们准备通知 HLR MS 处于新 VLR 控制之下并且 MS 可以从旧 VLR 注销的时刻。 更新HLR/VLR阶段的步骤是 −

    • 新的 VLR 向 HLR 发送一条消息，通知其给定的 IMSI 已更改位置，并且可以通过将所有来电路由到消息中包含的 VLR 地址来到达。

    • HLR 请求旧 VLR 删除与给定 IMSI 关联的用户记录。 该请求已被确认。

    • HLR 使用用户数据（移动用户的客户资料）更新新的 VLR。

移动位置更新步骤 2

TMSI 重新分配阶段的步骤

  • MSC将位置更新接受消息转发给MS。 此消息包含新的 TMSI。

  • MS 从消息中检索新的 TMSI 值，并使用该新值更新其 SIM。 然后移动设备将更新完成消息发送回MSC。

  • MSC向BSS请求释放MSC与MS之间的信令连接。

  • 当 MSC 收到来自 BSS 的清除完整消息时，MSC 释放其信令连接部分。

  • BSS向MS发送"无线资源"信道释放消息，然后释放先前分配的独立专用控制信道(SDCCH)。 BSS然后通知MSC信令连接已被清除。

TMSI 重新分配阶段

位置更新周期

当 MS 更改其 LA 时，位置更新会自动发生。 如果用户频繁跨越洛杉矶边界，可能会产生大量位置更新。 如果 MS 保持在同一 LA，位置更新可能会根据网络提供商定义的时间/移动/距离进行。

移交

这是将正在进行的呼叫自动从一个话务通道切换到另一个话务通道的过程，以抵消用户移动的不利影响。 仅当电源控制不再有帮助时才会开始切换过程。

移交过程是MAHO（移动辅助移交）。 它从 MS 的下行链路测量开始（来自 BTS 的信号强度、来自 BTS 的信号质量）。 MS可以测量6个最佳相邻BTS下行链路（候选列表）的信号强度。

移动辅助移交

移交类型

有两种类型的移交 −

  • 内部或 BSS 内切换

    小区内切换

    小区间移交

  • 外部或 BSS 间移交

    MSC内移交

    国米MSC移交

    内部切换由BSC管理，外部切换由MSC管理。

移交的目标如下 −

  • 保持良好的言语质量。
  • 尽量减少掉线次数。
  • 最大限度地延长移动站处于最佳小区的时间。
  • 尽量减少移交次数。

何时进行移交?

  • MS 和 BTS 之间的距离（传播延迟）太大。
  • 如果接收到的信号电平非常低。
  • 如果接收信号质量非常低。
  • 移动站到另一个小区的路径损耗情况更好。
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