蜂窩概念 - 移動性管理

移動臺嘗試透過按接收訊號強度降序排列的列表找到合適的小區，第一個 BCCH 通道，該通道滿足它選擇的一組要求。

小區選擇標準

移動臺才能從中接收服務的單元必須滿足的要求是 -

它應該是所選 PLMN 的小區。移動臺檢查該小區是否屬於所選 PLMN。
它不應該被“禁止”。PLMN 運營商可能決定不允許移動臺訪問某些小區。例如，這些小區可能僅用於切換流量。禁止小區資訊在 BCCH 上廣播，以指示移動臺不要訪問這些小區。
移動臺和所選 BTS 之間的無線路徑損耗必須高於 PLMN 運營商設定的閾值。
如果找不到合適的單元，則 MS 將進入“有限服務”狀態，在此狀態下它只能撥打緊急電話。

呼叫活動移動臺

當活動移動臺 (MS) 在公共陸地行動網路 (PLMN) 的覆蓋區域內移動時，它會報告其移動情況，以便在需要時使用更新過程位置對其進行定位。當網路中的移動服務交換中心 (MSC) 需要建立到在其流區域中執行的移動臺的呼叫時，會發生以下情況 -

廣播尋呼訊息，其中包含 MS 的識別程式碼。並非網路中的每個基站控制器 (BSC) 都被要求傳輸尋呼訊息。廣播僅限於一起形成位置區域的無線小區叢集。MS 的最後報告位置確定用於廣播的位置區域。
MS 監控其所在無線小區傳輸的尋呼訊息，並在檢測到自己的識別程式碼後，透過向基站收發信機 (BTS) 傳輸尋呼響應訊息進行響應。
然後透過接收尋呼響應訊息的 BTS 在 MSC 和 MS 之間建立通訊。

位置更新

案例 1 - 位置從未更新。

如果位置從未更新位置更新的實現，成本將變為零。但是我們必須為每個單元尋呼以定位 MS，並且此過程將不具有成本效益。

案例 2 - 位置更新已實現。

位置更新根據網路的要求進行，可能是基於時間或移動或距離。此過程涉及高成本，但我們只需要為定位 MS 尋呼單個單元或幾個單元，並且此過程將具有成本效益。

網路配置

公共陸地行動網路 (PLMN) 的配置設計用於使在網路區域內移動的活動移動臺仍然能夠報告其位置。網路由不同的區域組成 -

PLMN 區域
位置區域
MSC 區域
PLMN 區域

PLMN 區域是特定 PLMN 運營商向公眾提供陸地行動通訊服務的地理區域。從 PLMN 區域內的任何位置，移動使用者都可以建立與同一網路的其他使用者的呼叫，或與其他網路的使用者呼叫。另一個網路可以是固定網路、另一個 GSM PLMN 或其他型別的 PLMN。同一 PLMN 的使用者或其他網路的使用者也可以呼叫在 PLMN 區域中活動的移動使用者。當有多個 PLMN 運營商時，其網路覆蓋的地理區域可能會重疊。PLMN 區域的範圍通常以國家邊界為限。

位置區域

為了消除對網路範圍尋呼廣播的需求，PLMN 需要知道在其覆蓋區域內活躍的 MS 的近似位置。為了使任何 MS 的近似位置由單個引數表示，網路覆蓋的總區域被劃分為位置區域。位置區域 (LA) 是一組一個或多個無線小區。該組滿足以下要求 -

一個位置區域中的 BTS 可能由一個或多個 BSC 控制。
服務於同一位置區域的 BSC 始終連線到同一個 MSC。
具有由公共 BSC 控制的 BTS 的無線小區可以位於不同的位置區域。

位置區域標識

PLMN 中的每個無線發射器都透過控制通道 BCCH 廣播位置區域標識 (LAI) 程式碼，以識別其服務的區域。當 MS 未參與呼叫時，它會自動掃描本地基站傳輸的 BCCH，並選擇提供最強訊號的通道。所選通道廣播的 LAI 程式碼識別 MS 當前所在的位置區域。此 LAI 程式碼儲存在移動裝置的訂戶識別模組 (SIM) 中。

當 MS 在網路區域內移動時，從所選控制通道接收到的訊號強度逐漸減弱，直到不再是最強的。此時，MS 重新調整到已成為主導的通道，並檢查其正在廣播的 LAI 程式碼。如果接收到的 LAI 程式碼與 SIM 上儲存的程式碼不同，則表示 MS 已進入另一個位置區域，並啟動位置更新過程以將更改報告給 MSC。在過程結束時，SIM 中的 LAI 程式碼也會更新。

位置區域標識格式

它是用於識別 PLMN 中位置區域的位置區域標識 (LAI) 程式碼。LAI 程式碼包含三個元件 -

移動國家程式碼 (MCC)

MCC 是一個 3 位程式碼，用於唯一識別移動使用者所在地的國家/地區（例如，印度 404）。它由 ITU-T 分配。

行動網路程式碼 (MNC)

MNC 是一個 2 位程式碼（GSM-1900 為 3 位程式碼），用於識別移動使用者的家庭 GSM PLMN。如果一個國家/地區存在多個 GSM PLMN，則為每個 GSM PLMN 分配唯一的 MNC。它由每個國家的政府分配。（例如 Cell one，Chennai 64）。

位置區域程式碼 (LAC)

LAC 元件標識 PLMN 內的位置區域；它具有 2 個八位位元組的固定長度，可以使用十六進位制表示進行編碼。它由運營商分配。

MSC 區域

MSC 區域是網路中由單個 MSC 控制 GSM 運營的區域。MSC 區域由一個或多個位置區域組成。MSC 區域的邊界遵循其周邊位置區域的外部邊界。因此，位置區域永遠不會跨越 MSC 區域的邊界。

VLR 區域

VLR 區域是由單個訪客位置暫存器 (VLR) 監督的網路區域。理論上，VLR 區域可能包含一個或多個 MSC 區域。然而，在實踐中，VLR 的功能始終與 MSC 的功能整合在一起，因此“VLR 區域”和“MSC 區域”這兩個術語已成為同義詞。

位置相關資料庫

位置管理使用兩個資料庫來儲存與 MS 位置相關的資料。

訪客位置暫存器 (VLR)
歸屬位置暫存器 (HLR)

訪客位置暫存器

VLR 包含其區域中當前正在執行的每個 MS 的資料記錄。每個記錄包含一組使用者標識程式碼、相關使用者訂閱資訊和位置區域標識 (LAI) 程式碼。MSC 在處理來自該區域的 MS 的呼叫或呼叫時會使用此資訊。當 MS 從一個區域移動到另一個區域時，其監管責任會從一個 VLR 傳遞到另一個 VLR。採用 MS 的 VLR 會建立一個新的資料記錄，並刪除舊記錄。只要相關網路運營商之間存在互通協議，資料事務就可以跨越網路和國家邊界。

歸屬位置暫存器

HLR 包含與運營 PLMN 的組織的付費客戶的移動使用者相關的資訊。

HLR 儲存兩種型別的資訊 -

使用者訂閱資訊

使用者訂閱資訊包括分配給使用者的 IMSI 和目錄號碼、提供的服務型別以及任何相關限制。

位置資訊

位置資訊包括使用者 MS 當前所在區域的 VLR 地址以及關聯的 MSC 的地址。

位置資訊使傳入呼叫能夠路由到 MS。此資訊不存在表示 MS 不活動且無法聯絡。

當 MS 從一個 VLR 區域移動到另一個 VLR 區域時，HLR 中的位置資訊將使用從 HLR 複製的使用者訂閱資料更新為 MS 的新條目。只要相關網路運營商之間存在互通協議，相關資料事務就可以跨越網路和國家邊界。

識別號碼型別

在執行位置更新過程和處理移動呼叫期間，會使用不同型別的號碼 -

移動臺 ISDN 號碼 (MSISDN)
移動使用者漫遊號碼 (MSRN)
國際移動使用者識別碼 (IMSI)
臨時移動使用者識別碼 (TMSI)
本地移動臺識別碼 (LMSI)

每個號碼都儲存在 HLR 和/或 VLR 中。

移動臺 ISDN 號碼

MSISDN 是分配給移動使用者的目錄號碼。撥打此號碼可向移動使用者撥打電話。該號碼由移動臺註冊的國家/地區的國家程式碼 (CC)（例如印度 91）組成，後跟國家移動號碼，該號碼由網路目的地程式碼 (NDC) 和使用者號碼 (SN) 組成。每個 GSM PLMN 都分配了一個 NDC。

MSISDN 的組成使得它可以用作信令連線控制部分 (SCCP) 中的全域性標題地址，用於將訊息路由到移動使用者的 HLR。

移動臺漫遊號碼

MSRN 是閘道器 MSC 將來電路由到當前不受閘道器 MSISDN 控制的 MS 所需的號碼。使用行動電話，終止呼叫被路由到 MSC 閘道器。基於此，MSISDN 閘道器 MSC 請求 MSRN 以將呼叫路由到當前訪問的 MSC 國際移動使用者識別碼 (IMSI)。

MS 透過其 IMSI 進行識別。IMSI 嵌入在移動裝置的 SIM 卡中。無論何時訪問網路，MS 都會提供它。

移動國家程式碼 (MCC)

IMSI 的 MCC 部分是 3 位程式碼，用於唯一識別使用者住所所在的國家/地區。它由 ITU-T 分配。

行動網路程式碼 (MNC)

MNC 部分是 2 位程式碼，用於識別移動使用者的家庭 GSM PLMN。它由每個國家的政府分配。對於 GSM-1900，使用 3 位 MNC。

移動使用者識別號碼 (MSIN)

MSIN 是在 GSM PLMN 內識別使用者的程式碼。它由運營商分配。

臨時移動使用者識別碼 (TMSI)

TMSI 是一個身份別名，在可能的情況下用於代替 IMSI。使用 TMSI 可確保透過消除在無線鏈路上傳輸未加密 IMSI 程式碼的需要來保持移動使用者真實身份的機密性。

VLR 為在其區域內執行的每個移動使用者分配一個唯一的 TMSI 程式碼。此程式碼僅在其區域內有效，用於在訊息中識別使用者，這些訊息往返於 MS。當位置區域更改也涉及 VLR 區域更改時，將分配一個新的 TMSI 程式碼並將其傳達給 MS。MS 將 TMSI 儲存在其 SIM 卡上。TMSI 由四個八位位元組組成。

位置更新場景

在以下位置更新場景中，假設 MS 進入受與 MS 當前註冊的 VLR（稱為“舊 VLR”）不同的 VLR（稱為“新 VLR”）控制的新位置區域。下圖顯示了移動位置更新場景的步驟。

MS 進入新的小區區域，偵聽在廣播通道 (BCCH) 上傳輸的位置區域標識 (LAI)，並將此 LAI 與表示行動電話最後註冊區域的最後一個 LAI（儲存在 SIM 卡中）進行比較。

MS 檢測到它已進入新的位置區域，並透過隨機接入通道 (RACH) 傳輸通道請求訊息。
BSS 接收到通道請求訊息後，分配一個獨立專用控制通道 (SDCCH)，並將此通道分配資訊轉發到透過接入授權通道 (AGCH) 傳輸給 MS。MS 將透過 SDCCH 與 BSS 和 MSC 通訊。
MS 透過 SDCCH 向 BSS 傳輸位置更新請求訊息。此訊息中包含 MS 臨時移動使用者識別碼 (TMSI) 和舊位置區域使用者 (舊 LAI)。MS 可以使用其 IMSI 或 TMSI 來識別自身。在本例中，我們將假設移動裝置提供了 TMSI。BSS 將位置更新請求訊息轉發到 MSC。
VLR 分析訊息中提供的 LAI，並確定收到的 TMSI 與不同的 VLR（舊 VLR）相關聯。為了繼續註冊，必須確定 MS 的 IMSI。新 VLR 透過使用位置更新請求訊息中提供的接收到的 LAI 來確定舊 VLR 的身份。它還請求舊 VLR 為特定 TMSI 提供 IMSI。
位置更新場景 - 更新 HLR/VLR 是我們準備通知 HLR MS 受新 VLR 控制以及 MS 可以從舊 VLR 登出的點。更新 HLR/VLR 階段的步驟如下：
- 新 VLR 向 HLR 傳送訊息，通知它給定的 IMSI 已更改位置，並且可以透過將所有來電路由到訊息中包含的 VLR 地址來訪問它。
- HLR 請求舊 VLR 刪除與給定 IMSI 關聯的使用者記錄。確認該請求。
- HLR 使用使用者資料（移動使用者的客戶資料）更新新 VLR。

TMSI 重新分配階段的步驟

MSC 將位置更新接受訊息轉發到 MS。此訊息包含新的 TMSI。
MS 從訊息中檢索新的 TMSI 值，並使用此新值更新其 SIM 卡。然後，移動裝置向 MSC 傳送更新完成訊息。
MSC 請求 BSS 釋放 MSC 和 MS 之間的信令連線。
MSC 在從 BSS 接收清除完成訊息後釋放其信令連線的一部分。
BSS 向 MS 傳送“無線電資源”通道釋放訊息，然後釋放之前分配的獨立專用控制通道 (SDCCH)。然後，BSS 通知 MSC 信令連線已清除。

位置更新週期

當 MS 更改其 LA 時，會自動進行位置更新。如果使用者頻繁跨越 LA 邊界，則可能會生成許多位置更新。如果 MS 保留在同一 LA 中，則位置更新可能會基於時間/移動/距離進行，這由網路提供商定義。

切換

這是將正在進行的呼叫從一個話務通道自動切換到另一個話務通道的過程，以抵消使用者移動帶來的不利影響。只有當功率控制不再有幫助時，才會啟動切換過程。

切換過程是 MAHO（移動輔助切換）。它從 MS 的下行鏈路測量開始（BTS 發出的訊號強度，BTS 發出的訊號質量）。MS 可以測量 6 個最佳相鄰 BTS 下行鏈路的訊號強度（候選列表）。

切換型別

切換有兩種型別：

內部或內部 BSS 切換

小區內切換

小區間切換
外部或外部 BSS 切換

內部 MSC 切換

跨 MSC 切換

內部切換由 BSC 管理，外部切換由 MSC 管理。

切換的目標如下：

保持良好的語音質量。
最大程度地減少呼叫掉線次數。
最大化移動臺在最佳小區中的時間。
最大程度地減少切換次數。

何時會發生切換？

MS 和 BTS 之間的距離（傳播延遲）變得太大。
如果接收到的訊號電平非常低。
如果接收到的訊號質量非常低。
移動臺到另一個小區的路徑損耗情況更好。

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