Zelluläre Konzepte - Mobilitätsmanagement

Die Mobilstation versucht, eine geeignete Zelle zu finden, indem sie die Liste in absteigender Reihenfolge der empfangenen Signalstärke durchläuft, den ersten BCCH-Kanal, der eine Reihe von Anforderungen erfüllt, die sie ausgewählt hat.

Zellauswahlkriterien

Die Anforderungen, die eine Zelle erfüllen muss, bevor eine Mobilstation einen Dienst von ihr empfangen kann, sind:

  • Es sollte eine Zelle des ausgewählten PLMN sein. Die Mobilstation prüft, ob die Zelle Teil des ausgewählten PLMN ist.

  • Es sollte nicht "gesperrt" werden. Der PLMN-Betreiber kann beschließen, Mobilstationen keinen Zugriff auf bestimmte Zellen zu gewähren. Diese Zellen dürfen beispielsweise nur für den Handover-Verkehr verwendet werden. Auf dem BCCH werden gesperrte Zelleninformationen gesendet, um Mobilstationen anzuweisen, nicht auf diese Zellen zuzugreifen.

  • Der Funkpfadverlust zwischen der Mobilstation und der ausgewählten BTS muss über einem vom PLMN-Betreiber festgelegten Schwellenwert liegen.

  • Wenn keine geeignete Zelle gefunden wird, tritt die MS in einen "eingeschränkten Dienst" -Zustand ein, in dem sie nur Notrufe tätigen kann.

Rufen Sie eine aktive Mobilstation an

Wenn sich eine aktive Mobilstation (MS) im Versorgungsbereich eines öffentlichen Landmobilnetzes (PLMN) bewegt, meldet sie ihre Bewegungen, damit sie bei Bedarf mithilfe der Aktualisierungsverfahren lokalisiert werden kann. Wenn eine Vermittlungsstelle für mobile Dienste (Mobile Services Switching Center, MSC) im Netzwerk einen Anruf bei einer Mobilfunkstation herstellen muss, die in ihrem Durchflussbereich arbeitet, treten folgende Ereignisse auf:

  • Eine Seitennachricht sendet, die den Identifikationscode der MS enthält. Nicht jeder Base Station Controller (BSC) im Netzwerk wird aufgefordert, die Seitennachricht zu übertragen. Die Sendung ist auf eine Gruppe von Funkzellen beschränkt, die zusammen einen Standortbereich bilden. Die zuletzt gemeldete Position der MS identifiziert den Standortbereich, der für die Sendung verwendet werden soll.

  • Die MS überwacht die Seitennachricht, die von der Funkzelle gesendet wird, in der sie sich befindet, und antwortet beim Erkennen ihres eigenen Identifikationscodes, indem sie eine Seitenantwortnachricht an die Basis-Transceiver-Station (BTS) sendet.

  • Die Kommunikation wird dann zwischen der MSC und der MS über BTS hergestellt, die die Seitenantwortnachricht empfangen hat.

Standortaktualisierung

Case 1 - Der Standort wird nie aktualisiert.

Wenn der Standort die Implementierung für die Standortaktualisierung nie aktualisiert, werden die Kosten Null. Wir müssen jedoch jede Zelle zur Lokalisierung der MS durchsuchen, und dieses Verfahren ist nicht kosteneffektiv.

Case 2 - Standortaktualisierung ist implementiert.

Standortaktualisierungen finden gemäß den Anforderungen des Netzwerks statt und können zeit-, bewegungs- oder entfernungsabhängig sein. Dieses Verfahren ist mit hohen Kosten verbunden, aber wir müssen nur einzelne Zellen oder wenige Zellen zur Lokalisierung der MS paginieren, und dieses Verfahren ist kostengünstig.

Netzwerkkonfiguration

Die Konfiguration eines öffentlichen Landmobilnetzes (PLMN) ist so konzipiert, dass aktive Mobilstationen, die sich im Netzwerkbereich bewegen, weiterhin ihre Position melden können. Ein Netzwerk besteht aus verschiedenen Bereichen -

  • PLMN-Bereich
  • Standortbereich
  • MSC-Bereich
  • PLMN-Bereich

Ein PLMN-Gebiet ist das geografische Gebiet, in dem Landmobilkommunikationsdienste von einem bestimmten PLMN-Betreiber für die Öffentlichkeit bereitgestellt werden. Von jeder Position innerhalb eines PLMN-Bereichs aus kann der mobile Benutzer Anrufe an einen anderen Benutzer desselben Netzwerks oder an einen Benutzer eines anderen Netzwerks richten. Das andere Netzwerk kann ein Festnetz, ein anderes GSM-PLMN oder ein anderer PLMN-Typ sein. Benutzer desselben PLMN oder Benutzer anderer Netzwerke können auch einen mobilen Benutzer anrufen, der im PLMN-Bereich aktiv ist. Wenn es mehrere PLMN-Betreiber gibt, können sich die von ihren Netzen abgedeckten geografischen Gebiete überschneiden. Die Ausdehnung eines PLMN-Gebiets ist normalerweise durch nationale Grenzen begrenzt.

Standortbereich

Um die Notwendigkeit netzwerkweiter Paging-Sendungen zu vermeiden, muss das PLMN die ungefähren Positionen der MS kennen, die in seinem Versorgungsbereich aktiv sind. Damit die ungefähren Positionen einer MS durch einen einzelnen Parameter dargestellt werden können, wird die vom Netzwerk abgedeckte Gesamtfläche in Standortbereiche unterteilt. Ein Standortbereich (LA) ist eine Gruppe von einer oder mehreren Funkzellen. Diese Gruppe erfüllt die folgenden Anforderungen:

  • BTSs in einem Standortbereich können von einer oder mehreren BSCs gesteuert werden.

  • BSCs, die denselben Standortbereich bedienen, sind immer mit derselben MSC verbunden.

  • Funkzellen mit BTS, die von einer gemeinsamen BSC gesteuert werden, können in verschiedenen Standortbereichen liegen.

Standortbereich Identität

Jeder Funksender im PLMN sendet über einen Steuerkanal BCCH einen Location Area Identity (LAI) -Code, um den von ihm bedienten Standortbereich zu identifizieren. Wenn eine MS nicht an einem Anruf beteiligt ist, scannt sie automatisch den von den Basisstationen vor Ort übertragenen BCCH und wählt den Kanal aus, der das stärkste Signal liefert. Der vom ausgewählten Kanal gesendete LAI-Code identifiziert den Standortbereich, in dem sich die MS derzeit befindet. Dieser LAI-Code wird im Subscriber Identity Module (SIM) des Mobilgeräts gespeichert.

Während sich die MS durch den Netzwerkbereich bewegt, nimmt die Stärke des vom ausgewählten Steuerkanal empfangenen Signals allmählich ab, bis es nicht mehr das stärkste ist. Zu diesem Zeitpunkt stellt die MS den dominanten Kanal neu ein und untersucht den von ihr gesendeten LAI-Code. Wenn der empfangene LAI-Code von dem auf der SIM gespeicherten abweicht, hat die MS einen anderen Standortbereich betreten und leitet eine Standortaktualisierungsprozedur ein, um die Änderung an die MSC zu melden. Am Ende des Vorgangs wird auch der LAI-Code auf der SIM-Karte aktualisiert.

Format der Standortbereichsidentität

Es handelt sich um einen LAI-Code (Location Area Identity) zur Identifizierung des Standortbereichs in einem PLMN. Der LAI-Code besteht aus drei Komponenten:

Mobiler Ländercode (MCC)

Das Kundencenter ist ein dreistelliger Code, der das Wohnsitzland des Mobilfunkteilnehmers eindeutig identifiziert (z. B. Indien 404). Es wird von der ITU-T vergeben.

Mobilfunknetzcode (MNC)

Der MNC ist ein zweistelliger Code (dreistelliger Code für GSM-1900), der das Heim-GSM-PLMN des Mobilfunkteilnehmers identifiziert. Wenn in einem Land mehr als ein GSM-PLMN vorhanden ist, wird jedem von ihnen ein eindeutiger MNC zugewiesen. Es wird von der Regierung jedes Landes zugewiesen. (Zum Beispiel Zelle eins, Chennai 64).

Ortsvorwahl (LAC)

Die LAC-Komponente identifiziert einen Standortbereich innerhalb eines PLMN. Es hat eine feste Länge von 2 Oktetten und kann mit hexadezimaler Darstellung codiert werden. Es wird von einem Bediener zugewiesen.

MSC-Bereiche

Ein MSC-Bereich ist eine Region des Netzwerks, in der GSM-Operationen von einer einzelnen MSC gesteuert werden. Ein MSC-Bereich besteht aus einem weiteren Standortbereich. Die Grenze eines MSC-Bereichs folgt den Außengrenzen der Standortbereiche an seiner Peripherie. Folglich erstreckt sich ein Standortbereich niemals über die Grenze eines MSC-Bereichs hinaus.

VLR-Bereich

Ein VLR-Bereich ist eine Region des Netzwerks, die von einem einzelnen Besucherortregister (VLR) überwacht wird. Theoretisch kann ein VLR-Bereich aus einem weiteren MSC-Bereich bestehen. In der Praxis sind die Funktionen des VLR jedoch immer mit denen des MSC integriert, so dass die Begriffe "VLR-Bereich" und "MSC-Bereich" synonym geworden sind.

Standortbezogene Datenbanken

Das Standortmanagement verwendet zwei Datenbanken, um standortbezogene MS-Daten zu speichern.

  • Besucherregister (VLR)
  • Heimatregister (HLR)

Besucherregister

Ein VLR enthält einen Datensatz für jede der MS, die derzeit in ihrem Gebiet tätig sind. Jeder Datensatz enthält einen Satz von Teilnehmeridentitätscodes, zugehörige Abonnementinformationen und einen LAI-Code (Location Area Identity). Diese Informationen werden von der MSC verwendet, wenn Anrufe an oder von einer MS in der Region bearbeitet werden. Wenn eine MS von einem Bereich in einen anderen wechselt, geht die Verantwortung für ihre Überwachung von einem VLR auf einen anderen über. Ein neuer Datensatz wird von der VLR erstellt, die die MS übernommen hat, und der alte Datensatz wird gelöscht. Sofern zwischen den betroffenen Netzbetreibern eine Vereinbarung über die Zusammenarbeit besteht, kann die Datentransaktion sowohl netzwerk- als auch nationale Grenzen überschreiten.

Heimatregister registrieren

Das HLR enthält Informationen, die für Mobilfunkteilnehmer relevant sind, die kostenpflichtige Kunden der Organisation sind, die das PLMN betreibt.

Das HLR speichert zwei Arten von Informationen -

Subscription Information

Die Abonnementinformationen umfassen die dem Abonnenten zugewiesene IMSI und Verzeichnisnummer, die Art der bereitgestellten Dienste und alle damit verbundenen Einschränkungen.

Location Information

Die Standortinformationen umfassen die Adresse des VLR in dem Bereich, in dem sich die Teilnehmer-MS derzeit befindet, und die Adresse der zugeordneten MSC.

Die Standortinformationen ermöglichen die Weiterleitung eingehender Anrufe an die MS. Das Fehlen dieser Informationen zeigt an, dass die MS inaktiv ist und nicht erreicht werden kann.

Wenn sich eine MS von einem VLR-Bereich in einen anderen bewegt, werden die Standortinformationen in der HLR mit dem neuen Eintrag für die MS unter Verwendung von Abonnementdaten aktualisiert, die aus der HLR kopiert wurden. Sofern zwischen den Netzbetreibern eine Vereinbarung über die Zusammenarbeit besteht, können sich betroffene Datentransaktionen sowohl über das Netz als auch über nationale Grenzen hinweg bewegen.

Arten von Identifikationsnummern

Während der Durchführung der Standortaktualisierung und der Verarbeitung eines Mobilanrufs werden verschiedene Arten von Nummern verwendet -

  • ISDN-Nummer der Mobilstation (MSISDN)
  • Roaming-Nummer für Mobilfunkteilnehmer (MSRN)
  • Internationale Identität für mobile Teilnehmer (IMSI)
  • Temporäre mobile Teilnehmeridentität (TMSI)
  • Lokale Mobilstationsidentität (LMSI)

Jede Nummer wird im HLR und / oder VLR gespeichert.

ISDN-Nummer der Mobilstation

Der MSISDN ist die dem Mobilfunkteilnehmer zugewiesene Verzeichnisnummer. Es wird gewählt, um einen Telefonanruf an den Mobilfunkteilnehmer zu tätigen. Die Nummer besteht aus dem Ländercode (CC) des Landes, in dem die Mobilstation registriert ist (z. B. Indien 91), gefolgt von der nationalen Handynummer, die aus dem Netzwerkzielcode (NDC) und der Teilnehmernummer (SN) besteht. Jedem GSM-PLMN ist ein NDC zugeordnet.

Die Zusammensetzung des MSISDN ist so, dass es als globale Titeladresse im Signaling Connection Control Part (SCCP) zum Weiterleiten von Nachrichten an das HLR des Mobilfunkteilnehmers verwendet werden kann.

Roaming-Nummer der Mobilstation

Die MSRN ist die Nummer, die von der Gateway-MSC benötigt wird, um einen eingehenden Anruf an eine MS weiterzuleiten, die derzeit nicht unter der Kontrolle der Gateway-MSISDN steht. Bei Verwendung eines mobilen, abgebrochenen Anrufs wird an das MSC-Gateway weitergeleitet. Auf dieser Grundlage fordert das MSISDN-Gateway MSC eine MSRN an, um den Anruf an die aktuell besuchte MSC International Mobile Subscriber Identity (IMSI) weiterzuleiten.

Eine MS wird durch ihre IMSI identifiziert. Die IMSI ist in die SIM-Karte des Mobilgeräts eingebettet. Sie wird von der MS bei jedem Zugriff auf das Netzwerk bereitgestellt.

Mobile Country Code (MCC)

Die MCC-Komponente der IMSI ist ein dreistelliger Code, der das Land des Wohnsitzes des Teilnehmers eindeutig identifiziert. Es wird von der ITU-T vergeben.

Mobile Network Code (MNC)

Die MNC-Komponente ist ein zweistelliger Code, der das Heim-GSM-PLMN des Mobilfunkteilnehmers identifiziert. Es wird von der Regierung jedes Landes zugewiesen. Für GSM-1900 wird ein dreistelliger MNC verwendet.

Mobile Subscriber Identification Number (MSIN)

Die MSIN ist ein Code, der den Teilnehmer innerhalb eines GSM-PLMN identifiziert. Sie wird vom Bediener vergeben.

Temporäre mobile Teilnehmeridentität (TMSI)

Die TMSI ist ein Identitätsalias, der nach Möglichkeit anstelle der IMSI verwendet wird. Die Verwendung eines TMSI stellt sicher, dass die wahre Identität des Mobilfunkteilnehmers vertraulich bleibt, da kein nicht verschlüsselter IMSI-Code über eine Funkverbindung übertragen werden muss.

Ein VLR weist jedem Mobilfunkteilnehmer, der in seinem Gebiet tätig ist, einen eindeutigen TMSI-Code zu. Dieser Code, der nur innerhalb des vom VLR überwachten Bereichs gültig ist, wird verwendet, um den Teilnehmer in Nachrichten an und von der MS zu identifizieren. Wenn eine Änderung des Standortbereichs auch eine Änderung des VLR-Bereichs beinhaltet, wird ein neuer TMSI-Code zugewiesen und der MS mitgeteilt. Die MS speichert die TMSI auf ihrer SIM. Das TMSI besteht aus vier Oktetten.

Szenario zur Standortaktualisierung

Im folgenden Standortaktualisierungsszenario wird angenommen, dass eine MS einen neuen Standortbereich betritt, der unter der Kontrolle eines anderen VLR (als "neues VLR" bezeichnet) steht als der, in dem die MS derzeit registriert ist (als "VLR" bezeichnet) "alte VLR"). Das folgende Diagramm zeigt die Schritte des Szenarios zur Aktualisierung des mobilen Standorts.

Die MS betritt einen neuen Zellenbereich, hört auf die auf dem Rundfunkkanal (BCCH) übertragene Location Area Identity (LAI) und vergleicht diese LAI mit der letzten LAI (auf der SIM gespeichert), die den letzten Bereich darstellt, in dem das Mobiltelefon registriert wurde .

  • Die MS erkennt, dass sie einen neuen Standortbereich betreten hat, und sendet eine Kanalanforderungsnachricht über den Direktzugriffskanal (RACH).

  • Sobald das BSS die Kanalanforderungsnachricht empfängt, weist es einen eigenständigen dedizierten Steuerkanal (SDCCH) zu und leitet diese Kanalzuweisungsinformationen über den Access Grant Channel (AGCH) an die MS weiter. Über das SDCCH wird die MS mit dem BSS und dem MSC kommunizieren.

  • Die MS sendet eine Standortaktualisierungsanforderungsnachricht über das SDCCH an das BSS. In dieser Nachricht sind die MS Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) und der alte Location Area Subscriber (alte LAI) enthalten. Die MS kann sich entweder mit ihrer IMSI oder TMSI identifizieren. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Mobiltelefon eine TMSI bereitgestellt hat. Das BSS leitet die Standortaktualisierungsanforderungsnachricht an die MSC weiter.

  • Das VLR analysiert das in der Nachricht angegebene LAI und stellt fest, dass das empfangene TMSI einem anderen VLR (altes VLR) zugeordnet ist. Um mit der Registrierung fortzufahren, muss die IMSI der MS ermittelt werden. Die neue VLR leitet die Identität der alten VLR unter Verwendung der empfangenen LAI ab, die in der Standortaktualisierungsanforderungsnachricht angegeben ist. Außerdem wird die alte VLR aufgefordert, die IMSI für eine bestimmte TMSI bereitzustellen.

  • Standortaktualisierungsszenario-Aktualisierung HLR / VLR ist ein Punkt, an dem wir bereit sind, die HLR darüber zu informieren, dass die MS unter der Kontrolle einer neuen VLR steht und dass die MS von der alten VLR abgemeldet werden kann. Die Schritte in der HLR / VLR-Aktualisierungsphase sind -

    • Das neue VLR sendet eine Nachricht an das HLR, in der es darüber informiert wird, dass die angegebene IMSI den Standort geändert hat und durch Weiterleiten aller eingehenden Anrufe an die in der Nachricht enthaltene VLR-Adresse erreicht werden kann.

    • Das HLR fordert das alte VLR auf, den der angegebenen IMSI zugeordneten Teilnehmerdatensatz zu entfernen. Die Anfrage wird bestätigt.

    • Das HLR aktualisiert das neue VLR mit den Teilnehmerdaten (Mobiles Kundenprofil).

Schritte in der TMSI-Neuzuweisungsphase

  • Die MSC leitet die Standortaktualisierungsannahmemeldung an die MS weiter. Diese Nachricht enthält die neue TMSI.

  • Die MS ruft den neuen TMSI-Wert aus der Nachricht ab und aktualisiert ihre SIM-Karte mit diesem neuen Wert. Das Mobiltelefon sendet dann eine Nachricht über die vollständige Aktualisierung an die MSC zurück.

  • Die MSC fordert vom BSS an, dass die Signalisierungsverbindung zwischen der MSC und der MS freigegeben wird.

  • Die MSC gibt ihren Teil der Signalisierungsverbindung frei, wenn sie die eindeutige vollständige Nachricht vom BSS empfängt.

  • Das BSS sendet eine "Funkressourcen" -Kanalfreigabemeldung an die MS und gibt dann den zuvor zugewiesenen eigenständigen dedizierten Steuerkanal (SDCCH) frei. Das BSS informiert dann die MSC, dass die Signalisierungsverbindung gelöscht wurde.

Periodizität der Standortaktualisierung

Die Standortaktualisierung erfolgt automatisch, wenn die MS ihre LA ändert. Viele Standortaktualisierungen können generiert werden, wenn ein Benutzer häufig die LA-Grenze überschreitet. Wenn sich die MS in derselben LA befindet, kann die Standortaktualisierung basierend auf Zeit / Bewegung / Entfernung erfolgen, wie vom Netzwerkanbieter definiert.

Aushändigen

Hierbei wird ein laufender Anruf automatisch von einem Verkehrskanal auf einen anderen umgeschaltet, um die nachteiligen Auswirkungen der Benutzerbewegungen zu neutralisieren. Der Übergabeprozess wird nur gestartet, wenn die Leistungssteuerung nicht mehr hilfreich ist.

Der Übergabeprozess ist MAHO (Mobile Assisted Hand Over). Es beginnt mit den Down Link-Messungen durch die MS (Stärke des Signals von BTS, Qualität des Signals von BTS). MS kann die Signalstärke des 6 besten benachbarten BTS-Downlinks (Kandidatenliste) messen.

Typen übergeben

Es gibt zwei Arten der Übergabe -

  • Interne oder Intra-BSS-Übergabe

    Übergabe innerhalb der Zelle

    Übergabe zwischen Zellen

  • Externe oder Inter-BSS-Übergabe

    Intra-MSC-Übergabe

    Inter MSC übergeben

    Die interne Übergabe wird von der BSC und die externe Übergabe von der MSC verwaltet.

Die Ziele der Übergabe sind wie folgt:

  • Sorgen Sie für eine gute Sprachqualität.
  • Minimieren Sie die Anzahl der abgebrochenen Anrufe.
  • Maximieren Sie die Zeit, die sich die Mobilstation in der besten Zelle befindet.
  • Minimieren Sie die Anzahl der Übergaben.

When will a Hand Over take place?

  • Der Abstand (Ausbreitungsverzögerung) zwischen MS und BTS wird zu groß.
  • Wenn der empfangene Signalpegel sehr niedrig ist.
  • Wenn die Qualität des empfangenen Signals sehr niedrig ist.
  • Die Pfadverlustsituation für die Mobilstation zu einer anderen Zelle ist besser.