电信专业毕业论文.doc
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1、学号20511208511毕 业 设 计(论 文) 2G/3G互操作研究及应用教 学 系: 信息工程系 指导教师: 专业班级: 电信1083 学生姓名: 二零一二年六月毕业设计(论文)任务书学生姓名程胜专业班级电信1083指导教师苏明霞工作单位信息系设计(论文)题目2G/3G系统间互操作研究及应用设计(论文)主要内容:本课题是针对目前2G网络与3G网络在目前都是广泛地共存,因此如何发挥2G与3G各自的优势,实现平滑过渡是目前2G及3G网络的共存的关键问题。1. 理解2G/3G网络的原理2.针对目前2G/3G网络共存问题进行分析; 3.2G/3G问题小区重选应用4.2G/3G问题电路域切换应用要
2、求完成的主要任务及其时间安排:第1 - 3周 毕业实习,下达任务书,调研、查阅文献资料,完成开题报告。第3 4周 撰写实习报告第4 - 5周 理解2G/3G网络的原理第6 7周 针对目前2G/3G网络共存问题进行分析第8 10周 2G/3G问题小区重选应用和电路域切换应用;第11周 13周 撰写毕业设计报告(初搞-修改-定搞)第14周15周 毕业设计报告(论文)答辩,资料整理、并交与相关老师验收认证工作。必读参考资料:1. 张会生. 现代通信系统原理. 北京,高等教育出版社,20092. 陈泽强. WCDMA技术与系统设计,北京:电子工业出版社,20043. 王卫东. 高鹏,张英海. 第 3
3、代移动通信系统设计原理与规划,北京:电子工业出版社, 20074. 苏华鸿. 蜂窝移动通信射频工程,北京:人民邮电出版社,2007指导教师签名: 教研室主任签名: 郑 重 声 明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名: 日期: 目 录 摘 要1ABSTRACT21绪论31.1 研究背景31.2 研究现状31.3 本课题的研究内容423G-2G系统间互操作原理52.1 系统组网图52.2 PLMN选择和重选原则62.2.
4、1流程描述62.3小区选择和重选72.3.1 3G中的小区选择72.3.2 3G到2G系统间小区重选92.3.3 2G到3G系统间小区重选112.43G-2G电路域切换原理1133G-2G互操作流程分析123.1 PLMN选择和重选分析123.2 3G到2G的电路域切换流程分析123.2.1同系统间MSC123.2.2异系统间MSC133.3 2G到3G的电路域切换流程分析153.3.1同系统间MSC153.3.2异系统间MSC1643G-2G系统间互操作应用184.1 3G到2G系统间小区重选184.2 2G到3G系统间小区重选204.3 3G到2G的电路域切换214.4 2G到3G的电路域
5、切换26参考文献28附录29致谢30总结31摘 要自1987年至今,中国的移动通信经历了从无到有,从1G到2G和3G的发展过程,经历了从小变大的奋斗历程。由于2G技术、设备和业务已经趋向成熟,整个通信行业正在把发展的焦点逐渐转向3G,3G技术能够提供更高的的频谱效率,更高的数据速率,更多种类的业务。传统的2G网络运营商拥有广泛覆盖的2G/GPRS网络/庞大的用户群,这于3G建设来讲,是优势,3G建设可以很好得利用这些资源。在3G网络建设初期,由于其覆盖的有限性,达不到2G那么好的覆盖,3G如何更好地利用2G为用户提供无缝隙的服务,2G如何利用3G来提供给用户最新的服务,这个都是很迫切也很现实的
6、问题。3G和2G之间如何更好地共存,在很大程度上取决于3G和2G之间的相互无缝的连接,从而使用户感觉到连续的、无所不在的服务。所谓无缝连接,这里包括3G和2G之间的重选、3G和2G之间的切换。本文在3G-2G互操作原理的基础上,对它们的互操作进行了渗入的分析,并且对3G-2G互操作进行了应用。关键词:2G;3G;系统间互操作;切换;应用ABSTRACT Since 1987, China mobile communication has developed from scratch, from 1G to GSM and3G development process, experienced f
7、rom larger struggle. Look from international, Because 2G technology, equipment and business already incline to is mature, the mobile communication industry development is to gradually shift the focus of3G,3G can provide higher spectrum efficiency, higher data rate, more types of business. The tradit
8、ional 2G network operators have extensive coverage of the2G / GPRS network / giant user group, the3G construction, advantage,3G construction may be very good use of these resources. In the 3G network construction, because of its coverage is limited, not so good coverage of2G,3G how to make better us
9、e of2G to provide seamless service, how to use 2G3G to provide the user with the latest service, this is a very urgent and realistic problem. 3G and2G between how to coexist, largely depends on the interaction between3G and 2G seamless connection, thereby enabling the user to feel the continuous, om
10、nipresent services. The seamless connection, here include the 3G and 2G between3G and 2G reselection, switching between. In this paper, based on the principle of3G-2G interoperability, to their mutual operation conducted into the analysis, and the3G-2G interoperability of application.Keywords: WCDMA
11、;GSM;2G;3G;System interoperability;handover 1 绪论1.1 研究背景随着国家3G牌照的正式发放,国内三大电信运营商正式获得了国家的3G运营权,并积极着手进行3G网络的建设,同时对现有网络进行整体升级和扩容,为3G服务作前期的准备。正如第一代移动通信系统被后来2G取代一样,在不久的将来,3G网络必将全面取代2G网络。尽管如此,目前2G网络仍拥有目前世界上最广大的用户,在一段时间内,2G网络仍然占据主导地位,2G网络与3G网络在相当长的时间内广泛地共存,因此如何发挥2G与3G各自的优势,实现平滑过渡是电信运营商在网络建设和优化中必须考虑的问题。第三代移动
12、通信系统在建网初期存在覆盖不全、3G网络有待优化等问题,因此在较长时间里,3G网络无法完全取代现有的2G网络。在这种情况下有必要利用系统间互操作,如切换、重选,保证用户业务的连续性和可获得性。1.2 研究现状目前国外的2G和3G互操作的情况如下:日本DOCOMO的2G网络是PDC制式,无法与3G网络通过小区重选进行漫游和切换,它的双模终端通过PLMN重选和周期性HPLMN重选来实现双网漫游。欧洲、澳洲等地没有2G网络,通过与其他2G运营商合作来提供双网漫游;香港虽然有GSM网络,但受到其全球3G策略的影响,3G与2G的PLMN也不同,另外由于NEC双模终端的限制,所以是通过PLMN重选来实现双
13、网漫游。PLMN重选周期在USIM卡中设置,从6分钟到8小时,默认周期为1小时1。国外这两个运营商都没有实现完全意义上的系统间双向切换。DOCOMO是因为3G和PDC制式无法实现系统间切换,它自行修改了部分3G标准以支持和PDC的互操作,不具有普遍性。因为没有自己的2G网,或者是2G网设备商和3G设备商不同,2G设备商为升级支持系统间切换开出了很高的价钱。它们的用户对于通话中的掉话也不像我们用户这样反应强烈。不同于欧洲市场,中国移动通信市场的语音业务远未达到饱和,如神州行和大众卡等语音品牌已经占到总用户的相当比例,而且保持较高的增长速度,相比而言,2G网络的承载能力还不富余,上网卡之类的高速数
14、据业务市场还在培育期,如采用双模终端并优先驻留2G的方式,需要终端和2G、3G网络一起配合,同时对2G的改动较大, 会遇到非常多的技术难题。中国采取一种稳健的、以攻为守、积极跟进、弹性投入的3G策略,既可以避免DOCOMO在3G上一掷千金式的世纪豪赌所带来的巨大风险,又不会错过欧洲运营商一朝遭蛇咬、十年怕草绳的谨小慎微所丧失的巨大机遇。1.3 本课题的研究内容本课题主要研究3G/2G系统之间互操作技术及其在实际工程中的应用。第一章绪论中主要介绍了本课题的研究意义,国内外的研究现状。第二章主要论述了3G-2G系统间互操作的原理。第三章主要描述了3G-2G互操作的流程分析。第四章主要讲解了3G-2
15、G互操作在实际工程中的应用。2 3G-2G系统间互操作原理2.1 系统组网图3G网络架构主要由基站(NodeB),无线网络控制器(RNC),服务GPRS支撑节点(SGSN),移动业务交换中心(MSC),归属位置寄存器(HLR),网关GPRS支撑节点(GGSN)等构成。2G网络架构主要有与3G网络对应的BSC,MSC,SGSN构成。3G-2G的互操作主要在这些节点之间通过信令交互完成。典型的3G-2G系统间互操作组网图如下:注:3G SGSN2G SGSN2G MSCGGSNHLR3G MSCNodeBRNC3G 网络2G 网络流媒体WAP表示PS域核心网网元的互联表示CS域核心网CN网元的互联
16、2G BSCPSTN图2-1 3G-2G系统间互操作组网图2.2 PLMN选择和重选原则PLMN:公共陆地移动网。PLMN选择/重选的目的是选择一个可用的PLMN。当移动终端手机开机后就要选择一个合适的PLMN驻留,因为移动终端只有选择合适的PLMN后才能接受服务。读广播消息,听寻呼,呼叫,等业务。2.2.1 流程描述当移动终端(MS)开机后或在漫游中,它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系,以获得网络的服务。MS在空闲模式下的行为可以细分为PLMN选择和重选,小区选择和重选,位置登记。这三个过程之间的关系如图所示。图2-2 Idle模式流程概述当MS开机后,首先应该选择一个PLMN。当选中
17、了一个PLMN后,就开始选择属于这个PLMN的小区。当找到这样的一个小区后,从系统信息广播中可以知道临近小区的信息,MS就可以在所有这些小区中选择一个信号最好的小区驻留下来。接着MS会发起位置登记过程。成功后,MS就成功的驻留在这个小区中了。小区驻留的作用有4个:l 使MS可以接受PLMN广播的系统信息。l 可以在小区内发起随机接入过程。l 可以接收网络的寻呼。l 可以接收小区广播业务。PLMN选择/重选的目的是选择一个可用的PLMN。为达到这一目的,MS会维持一个PLMN列表,这些列表将PLMN按照优先级排列,然后从高优先级向下搜索,找到具有最高优先级的PLMN。另外,PLMN选择和重选的模
18、式有两种自动和手动。自动选网就是MS按照PLMN的优先级顺序自动的选择一个PLMN,手动选网将当前的所有可用网络呈现给用户,由用户选择一个PLMN。无论自动选网还是手动选网,MS开机后,首先就会尝试已登记公共陆地移动网(RPLMN),成功后,就不会有后续操作。如果不成功,MS就会生成一个PLMN列表(按照优先级):1. 本地公用陆地移动网络(HPLMN);2. 在UMTS移动用户识别模块(USIM)文件“User Controlled PLMN Selector with Access Technology”中的PLMN;3. 在USIM文件“Operator Controlled PLMN
19、Selector with Access Technology”中的PLMN;4. 信号质量较好的PLMN(随机排列);5. 其他的PLMN(以信号质量从高到低的顺序排列)。 按照优先级的先后进行PLMN的选择。此外在下面两种情况下需要进行PLMN重选:l 在任何情况下用户均可以手动要求发起PLMN重选。l 用户登记到VPLMN的网络重选:用户因切换/漫游等原因登记到VPLMN后,由于VPLMN与HPLMN的MCC相同,只是MNC不同,MS可以判断这种情况。在这种情况下,MS会尽量回到归属网络中。采取的措施是MS周期性的查找归属网络。这个周期由USIM规定,在文件EFHPLMN中定义,从6分钟
20、到8小时。运营商也可以禁止这个功能,此时文件EFHPLMN中的值设置为02。2.3 小区选择和重选2.3.1 3G中的小区选择移动终端驻留在一个小区后会监听本小区和邻小区的信号质量和强度,终端会选择一个信号质量和强度最好的小区,然后注册,这里就是一个小区选择的过程,由于手机之前已经驻留在一个小区中,如果有更好的小区,则手机会进行小区重选。小区选择的过程大致如下:1. 小区搜索首先,如果MS存有这个PLMN的一些相关信息,比如频率,扰码等。MS就会首先使用这些信息进行小区搜索(Stored information cell selection),以较快找到网络。这些信息保存在USIM卡中或者在手
21、机的non-volatile memory中。小区搜索的目的是找到一个小区,小区搜索的步骤如下:l 时隙同步,使用PSCH的同步码进行时隙同步。l 帧同步,使用SSCH的同步码实现,同时也确定了这个小区的扰码组。l 通过CPICH获得这个小区的主扰码,随后MS就可以读广播信道。显然,如果MS已经知道这个小区的一些信息,比如使用频率以及主扰码,上述步骤就可以大大加速。2. 读广播信道。主信息块MIB的调度信息是已知的,即为SIB_POS=0,SIB_REP =8。MS在SFN=0,8,16, .的无线帧可以读到MIB。读到MIB后,MS可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN,因为在MI
22、B中有PLMN identity域。如果是,MS根据MIB中包含的其他SIB的调度信息,找到其他的SIB并获得其内容。如果不是,MS再找下一个频率,又要从小区搜索开始这个过程。如果当前PLMN是MS要找的PLMN,MS读SIB3,取得“Cell selection and re-selection info”,在这个IE中,读Qqualmin,Qrxlevmin和Maximum allowed UL TX power(UE_TXPWR_MAX_RACH),然后按照下列公式计算3:其中:表2-1 WCDMA小区选择参数参数说明Squal Cell Selection quality value,
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