1.4 蜂窝移动通信的交换技术

1.4.1 移动交换系统

移动交换系统完成无线用户之间、无线用户与市话用户之间建立通话时的接续和交换，移动交换设备与程控电话交换机相比有一些特殊功能。因为移动用户可在一定区域内任意移动，完成移动用户间或移动用户与固定用户间的一个接续，须经固定网和无线信道的链接，而且移动台位置的变动使得整个服务区内话务分布状态随时发生剧烈的变化。移动交换系统的特殊功能是：用户数据的存储；用户位置的登记；寻呼用户的信令系统识别及处理；越区信道转换的处理；过荷控制；远距离档案存取；路由的控制。

蜂窝移动通信网也是一种交换式通信网。蜂窝移动通信的交换技术要比公用电话系统交换技术复杂。移动通信的MSC（移动交换中心）除具备公网交换设备功能外还要增加用户移动性管理功能，如用户位置登记（不是一次性位置登记，而是每次开机后根据网络管理的要求进行多次登记），越区切换和网络移动性管理，如网内位置区划分、用户位置更新、用户定位、越区切换和漫游切换等。

1.4.2 蜂窝移动通信呼叫建立过程

1. 移动台主呼

移动台搜索控制信道，当发现该信道空闲时，即通过该信道发出呼叫信号。在网中不设置专门的呼叫信道，所有的信道都可供通话，选择呼叫与通话可在同一信道上进行。基站在某一空闲信道发出空闲信号，所有未通话的移动台都自动地对所有信道进行搜索。

2. 移动台被呼

移动控制交换中心收到呼叫信号后，经识别并确认用户。指移动台被叫时，要求入网。为此在上行链路的控制信道上传送入网信息，如将自己的用户识别号告知基站，并在下行链路的控制信道上等候指配语音信道。接入过程如下：移动台开机后，在内存程序控制下，进行自动搜索控制信道。若为空闲，就发送入网信息，基站收到移动台发送的接入信息后，告知移动交换局（MTSO），移动交换局（MTSO）经核实为有效用户时，就为基站和移动台指配一对语音信道，移动台就根据指配指令自动调谐到语音信道，这样就完成了接入过程。

3. 位置登记

步骤是在移动台的实时位置信息已知的情况下，更新位置数据库和认证移动台。

由于移动台的移动性和呼叫达到情况是千差万别的，位置更新和寻呼机制应能够基于每一个用户的情况进行调整。

4. 通话过程中的越区（信道）切换

越区切换（也称过区切换，Hand-over或Hand-off）是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。该过程也称为自动链路转移（Auto-matic Link Transfer，ALT）。越区切换是为了保证通信的连续性，正在通话的移动台从一个小区进入相邻的另一小区时，工作信道从一个无线信道上转换到另一个无线信道上，而通话不中断，如图1-31所示。

越区切换分为两大类：一类是硬切换，另一类是软切换，如图1-32所示。

硬切换是指移动台在进行切换时，在新的连接建立以前，移动台要先中断与原通信基站的联系，再建立与目标基站间的通信。

而软切换是指在维持旧的连接同时建立新的连接，并利用新、旧链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。即移动台在切换时，先不中断与原通信基站的联系，而与目标基站先建立通信，两个基站可同时为一个用户提供服务，当与目标基站实现可靠通信后，再切断与原基站间的通信。

GSM中支持硬切换，CDMA中支持软切换，也支持硬切换。

按切换小区的控制区域分类如图1-33所示：在同一基站控制器（BSC）下的小区间的越区切换；在同一MSC，不同的BSC下的小区间进行的越区切换，如图1-34所示；在不同MSC下的小区间的越区切换（也称为越局切换）。

位置更新是指移动台在同一个基站控制下的不同小区间切换，如图1-35所示。移动台在两个基站之间进行移动；移动台在两个交换局之间进行移动。

当移动台离基站较远时，传输质量急剧下降，移动台通过业务信道向BSC发送自己的信号强度信息，以及一些信令信息，BSC根据这些信息对移动台进行定位，并比较相邻基站的信号，决定是否进行切换。

在越区切换时，可以仅以某个方向（上行或下行）的链路质量为准，也可以同时考虑双向链路的通信质量。

切换时刻是根据基站接收到移动台的信号强度测试报告或误码率报告确定的。

5. 越区切换时的信道分配

越区切换时的信道分配用来解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。常用的方法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。这种方法的特点是，虽然新呼叫可用信道数减少，增加了呼损率，但减少了通话被中断的概率，符合用户的使用习惯。

6. 漫游

移动台从一个MSC区移动到另一个MSC区后，仍能使用移动通信网提供的通信服务功能，称为漫游。漫游的实现过程包括位置登记、转移呼叫和呼叫建立。