移动网络基础知识讲义.doc

1 移移动动网网络络基基础础知知识识 第一章第一章gsmgsm 网络组成原理网络组成原理.2 一、gsm 系统构成2 二、gsm 系统各部分功能2 三、gsm 系统原理2 1、移动网络结构划分2 2、gsm频段分配.2 3、手机的位置登记2 4、手机位置更新2 5、gsm常用识别码.2 6、移动电话通话流程2 7、gsm漫游（4种类型）2 8、手机状态2 9、手机常用通知音2 10、覆盖问题2 第二章第二章短消息实现过程短消息实现过程2 一、概述2 二、短信的分类2 三、工作原理2 四、短信的重发机制2 五、短信的回送报告2 2 六、短信的回复功能2 第三章第三章 移动梦网移动梦网2 3 第一章第一章 gsmgsm 网络组成原理网络组成原理 一、一、gsm系统构成系统构成 gsm 基本上可分为两部分：交换系统（ss）和基站系统（bss） （一） 、交换系统（ss） 交换系统包括下列功能单元： 移动业务交换中心（msc） 拜访位置寄存器（vlr） 归属位置寄存器（hlr） 鉴权中心（auc） 设备识别寄存器（eir） 短信息服务中心（sc） 操作维护中心（omc） （二） 、基站系统（bss） 基站控制器（bsc） 基站收发信台（bts） 二、二、gsm系统各部分功能系统各部分功能 移动业务交换中心（msc）：是交换网络的核心部分主要完成呼叫的建立和接续。一 个 msc 控制多个基站控制器（bsc） ，控制移动用户自/至固话网（pstn） 、综合业务数 字网（isdn） 、其它移动网（plmn）的呼叫，移动汇接和网络入口功能都由 msc 来实 现。目前广东移动网络设计：每个 msc 连接 2 各 bsc。 拜访位置寄存器（vlr）：是一个动态数据库，主要存储用户数据,它包含了当前位于 对应 msc 区域内的全部用户的有关信息（imsi 码和位置信息 lai）。当某个 ms 漫游到新 的 msc 区域，与该 msc 连接的 vlr 就向其 hlr 请求该 ms 的有关数据，与此同时其 hlr 将得知该 ms 当前正处于哪个 msc 区，此后，如果 ms 想建立呼叫，则该 vlr 将具 有呼叫建立所必须的全部信息，无须每次都询问其 hlr，该 vlr 可以看作是 hlr。该 vlr 还包括当前 msc 中该 ms 的更为准确的信息。 4 归属位置寄存器（hlr）：是一个数据库，用来保存用户数据和信息，如：补充业务、 用户当前的登记位置、用户类别等。 鉴权中心（auc）：与 hlr 相连，主要对用户呼叫时进行鉴权，即能产生鉴权三参数 组（随机数 rand、符号响应 sres、密钥 kc） ，并提供给 hlr，用于鉴权一个呼叫 可以防止的盗用或偷窃用户 sim 卡，每个用户在 hlr 中至少总有一个可用的新的三参 数组，以保证任何时候均可依 msc/vlr 的要求而提供。 （鉴权作用：保护网络，反对非法盗用，同时通过拒绝假冒非法用户的入侵，从而保 护了 gsm 用户） 设备识别寄存器（eir）：与 auc 使用相同的计算机实现其功能，它主要是处理一个 包含有白、黑清单的数据库，白清单里列有被允许的国际移动识别码（imei）的有关信 息，黑清单内列的是被禁止的 imei 的有关信息。 gmsc（入口）：gmsc 称为入口移动交换中心，与其它网络的接口通过 gmsc（gate way网关或门道交换局） 。 负责本移动网与外部网络（联通、电信、网 通等其他运营商）的通信，如市话用户拨打中移动用户时，必须由 gmsc 接入到中移 动网内，例：市话打手机呼叫路由： 基站控制器（bsc）：主要功能是对无线基站进行监视、无线资源的管理、与移动台 连接的处理、定位及切换。bsc 还负责整个 bss 的操作与维护。如：系统数据管理、 软件安装、设备闭塞/解闭，告警处理、数据采集、收发信机测试等。 无线基站（rbs）：是基站内所有设备的总称。它完全由基站控制中心控制，主要包 括向移动台提供空中接口的收发信机。 基站收发信台（bts）：负责收发无线信号，是所有无线及传输的接口设备。 主要功能： 公共资源、专用资源、有线信道功能、编码和复用、无线子系统控制、同步、系统启 动及软件安装、配置、本地维护操作、信令链路管理、功能监督及测试。 三、三、gsm系统原理系统原理 gsm global system for mobile communication，即全球移动通信系统。是世界上最 普及的一种公用蜂窝数字移动电话制式。它的设计采用了爱立信 axe 交换系统的最新 技术，处理能力非常灵活和强大，不但能承载多种不同的数据业务和增值业务，并可 5 以对用户数据进行鉴权和加密，防止非法盗用和窃听到空中接口的信息，在强干扰区 有较好的话音质量。 gsm 由 etsi（欧洲电信标准化协会）制订，包括两个并行的系统：gsm900 和 dcs1800，即通常所说的 900 兆和 1800 兆，这两个系统具有同样的基本功能特征，因 而将它们统称为 gsm。 gsm 是采用时分多址（tdma）技术，即是每个载波可以同时容纳 8 个用户通话 1、移、移动动网网络结络结构划分构划分 gsm 网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通” 系统，所以 gsm 业务区的 范围可以覆盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的 gsm/plmn 业务区构成。一个 国家可以有一个或多个的 gsm/plmn 网络，每个 gsm/plmn 网络可由多个 msc/vlr 业务区构成，每个 msc/vlr 业务区又被分成若个位置区，每个位置区又划 分为若干个小区，每个小区是一个特定的 bts 覆盖的区域。 gsm 业务区：由全球所有的成员国的 gsm/plmn 业务区所构成的覆盖区域。移动台 可以在整个覆盖区域内漫游。 gsm/plmn 业务区：一个网络运营商所运营的 gsm/plmn 网络的覆盖区域。一个国 家范围内可以有一个或多个 gsm/plmn 网络. 位置区（la）：位置区是 msc/vlr 业务区的一部分每一个 msc/vlr 业务区分成几 个位置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。 所以，一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一 个位置区只能属于一个 msc/vlr。利用位置区识别码（lai） ，系统能够 区别不同的位置区。 la 区域的划分：要充分虑 ms 进行位置更新的频率和小 区广播控制信道（bcch）载波上寻呼信道（pch）的数据量这两个方面的因 素，尽量使 ms 移动较为频繁的地区划在同一 la 区域内。 小区（cell）：它表示网络中一个 bts 的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个 小区，一个小区是具有一个全球识别码（cgi）的。同时，利用基站识别 码（bsic） ，移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区。 6 msc 业务区：表示网络中由一个 msc 所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该 区的拜访寄存器（vlr）登记。所以，msc 总与 vlr 构成同一个节点， 写作 msc/vlr。 2、 、gsm频频段分配段分配 gsm900 上行频率： 890915mhz （ms 发射，bts 接收） 下行频率： 935960mhz （bts 发射，ms 接收） 共分为 124 对双工载频，载频间隔为 200khz。 每载频共分 8 个时隙，即为 8 个信道。 总信道数为 1248992 个信道。 124 个频点中包含了联通，邮电 gsm 和 tacs。 dcs1800 上行： 1710-1785 mhz 下行： 1805-1880 mhz 共分为 374 对双工载频，载频间隔为 200khz。 总信道数为 37482992 个信道。 3、手机的位置登、手机的位置登记记 第一次登记： 由于手机第一次被使用，所以 msc/vlr 没有此手机的任何信息，若手机发现当 前的位置区识别码（lai 码）与原来的不同，手机被允许接入系统要求登记， msc/vlr 登记该手机的位置信息并将该请求往 hlr 记录，msc/vlr 对该手机作 “附着”标记，这时这个手机被登记成功。 周期性登记： （1） 手机关机时，向系统发送手机关机时，向系统发送“分离分离”消息消息。如果此时无线信号质量差，系统不能正 确译码该信息，由于没有证实消息发送给手机，系统仍认为该机仍处于开机状 7 态。当有呼叫该用户时，由于用户实际上是关机的所以无法寻呼到。若手机开若手机开 机移动到覆盖盲区机移动到覆盖盲区。若系统不知道，仍认为 ms 处于能够成功寻呼的附着状态， 同样会发生第一点中出现的情况。 所以系统采取强制登记的措施，要求手机每隔一定的周期（一般定义 1 个 小时）要登记一次。若系统没有收到手机的周期性登记信息，它所处的 msc 就 以“隐分离”状态进行标记。若有其他用户呼叫已经标识为“隐分离”状态的用户， 系统将不再继续发起寻呼，这样就避免了系统资源的浪费。 4、手机位置更新、手机位置更新 （1 1 1）位置区发生变化时的位置更新）位置区发生变化时的位置更新）位置区发生变化时的位置更新）位置区发生变化时的位置更新 用户在移动的过程中会从一个 la 的覆盖范围进入另一个 la 的覆盖范围 ，这种 位置区的变化必须即时知会系统。 （2）周期性的位置更新）周期性的位置更新 系统每隔一段时间搜索一次用户的位置，及时更新 msc 或 hlr 中用户登记的 la 地址. 5、 、gsm常用常用识别码识别码 （1）国际移动用户识别码（）国际移动用户识别码（imsi）：）：是唯一地识别 gsm plmn 网中某一用户身份， 它存储在 hlr、vlr、sim 卡中，最长为 15 位。 结构结构： imsimccmncmsin mcc：移动网的国家号码 mnc：移动网号 msin：移动台识别号 （2）移动台的国际身份号码（）移动台的国际身份号码（msisdn）：）：移动台 isdn 号，是市话交换网编号计划中 唯一识别移动电话的签约号码 结构：结构： msisdnccndcsncc：国家码即在国际长途电话通信网中的号码 ndc：国内目的地码 sn：用户号码 8 （3）msrn：动态漫游号码：动态漫游号码：hlr 知道用户处于哪个 msc/vlr 业务区，为了提供一 个用户用来选择路由的临时号码，hlr 请求这个 msc/vlr 给被叫用户分配一个动态漫 游号码，并将号码送到 hlr，hlr 收到动态漫游号码后，将它发送给 gmsc。此时， gmsc 可选择路由将呼叫接至被叫用户当前登记的 msc/vlr 中。 结构：结构： msrn=cc+ndc+sncc：国家码即在国际长途电话通信网中的号码(86) ndc：国内目的地码 sn：用户号码 主要功能：查询路由、建立通话 例例：一个市话拨打一部手机的呼叫流程： （1）为了提供一个用来选择路由的临时号码，hlr 请求被叫用户当前的 msc 给被叫 移动用户分配一个空闲的临时漫游号码 msrn，并将号码传送到 hlr。 （2）hlr 接到 msrn 后，即将它传送给 gmsc。 （3）此 gmsc 将选择路由将呼叫接至被叫用户目前登记的 msc 中。 注释： hlr：归属位置寄存器 msc：移动交换中心 msrn：动态漫游号码 gmsc：连接电信的关口局 6、移、移动电话动电话通通话话流程流程 手机基本呼叫流程手机基本呼叫流程： 主叫手机主叫基站主叫基站控制中心移动交换中心主叫归属位 置寄存器被叫归属位置寄存器被叫移动交换中心被叫基站控制中心 被叫基站被叫手机 手机通话基本类型：手机通话基本类型： （1） 省内通话：如广州用户拨打中山的用户、广州用户拨打漫游在中山的广州用户。 （2） 省外通话：如广州用户拨打北京的用户、广州用户拨打漫游在北京的广州用户。 9 （3） 国际电话：如广州用户拨打国外用户、广州用户拨打漫游在国外的广州用户。 例例 1 1：香港电信用户拨打广州手机 呼叫流程： 香港电信广州国际关口局广州高级话务汇接局-广州二级话务汇接局广州 msc-广州用户 例例 2 2：广州手机拨打美国电话 广州用户-广州移动交换中心广州二级话务汇接局-广州高级话务汇接局-广 州国际关口局北京国际关口局-德国国际关口局-美国关口局-美国电信或手机终 端 以上各接点任某一接点出现故障，均导致此呼叫不能成功接续或通话中断。 7、 、gsm漫游（漫游（4种种类类型）型） （1）gsm 网络层次结构网络层次结构 目前 gsm 网络结构分为三层： 第一层：一级话务汇接、一级信令汇接 第二层：二级话务汇接、二级信令汇接 第三层：端局：移动交换中心、归属位置积存器、关口局 （2 2）漫游定义）漫游定义：一个 gsm 的移动用户可得到其它 gsm 的移动网络的服务，并能自 动返回归属地 gsm 网络。 国际漫游：国际漫游：包括国外 gsm 用户漫游到中国，中国 gsm 用户漫游到国外； 案例：案例：用户漫游到香港、澳门、台湾无法登记，手机无信号； （2） 用户漫游到国外，登记位置正常，有信号无法做主被叫； （3） 外国用户漫游到中国，无法登记或有信号但不能正常通话； 国内漫游国内漫游：包括省外 gsm 用户漫游到本省，省内 gsm 用户漫游到省外； 案例：案例： （1） 手机漫游到外省显示无信号；手机漫游到外省显示无信号； （2） 用户在本地可正常使用，漫游后有信号但不能做主叫或被叫。 10 省内漫游省内漫游：包括省内其它市区 gsm 用户漫游到本市，本市 gsm 用户漫游到省内 其它地方； 案例：案例： （1） 手机漫游到省内显示无信号；手机漫游到省内显示无信号； （2） 用户在本地可正常使用，漫游后有信号但不能做主叫或被叫。 边界漫游边界漫游：当用户在两个市区的交界处（也可以认为外市基站与本地基站同时覆盖 的地方）的拨打电话时，产生了长途话费，这种情可判断该用户是处于边界漫游状 态。边界漫游产生的根源：通俗地说：用户在同一地点，可接收到两个城市的信号， 而其中一方的基站信号比较弱、另一方的基站信号比较强，此时，手机信号不稳定， 处于不断的切换中。如如：用户在芳村会接收到南海的信号、在增城会接收到东莞的 信号。 8、手机状、手机状态态 （1） 附着附着：当手机处于有信号，并在空闲状态下，则称“附着”。 （2） 分离分离： 当手机关机时，向系统发送“分离”消息。 （3） 隐分离隐分离：如果用户所处的地区信号很差或者覆盖盲区，则系统不能正确监测到 用户当时的状态，仍认为该用户仍处于开机状态。当有呼叫该用户时，由于用 户实际上是关机的或无信号的，所以无法被寻呼到。一般系统会定期对用户做 强制性的位置登记，每隔 1 个小时更新一次用户位置，若系统没有收到手机的 周期性登记信息，它所处的 msc 就以“隐分离”状态进行标记。若有其他用户呼 叫已经标识为“隐分离”状态的用户，系统将不再继续发起寻呼，这样就避免了 系统资源的浪费。 9、手机、手机常用通知音常用通知音 关机关机 （1） 正常关机：手机关机时，系统会收到该用户发出的关机信号，并在 hlr 里对该 用户做一个关机的标识。当其他用户拨打该用户手机时，则系统将不再继续发 起寻呼，这样就避免了系统资源的浪费。 （2） 非正常关机（掉电）：当手机无电，或采用了非正式关机的操作（如：拔电池） 时，当有电话打入时，则听到“您拨的用户暂时无法接通”的通知。 11 （3） 手机吊死：通俗的说手机数据吊死时，打入会听到报“关机”。故障原因是： 当用户的位置由一个 msc 切换到另一个 msc 时，由于各种原因（信号不好、传 输故障、系统故障、手机问题等），无法把最新信息正确的传递给网络，则旧 msc 把该用户标识为“隐分离”状态，当有呼叫该用户时，系统仍把信号接续 到旧的 msc 上，这时，旧 msc 则播放关机的通知，而用户其实是登记到新的 msc 上了。所以这种情况手机会显示有信号，但打入听到报“关机”。解决办 法：在新、旧 msc 上清除用户位置登记、让用户重新开关机则可恢复正常。 暂时无法接通暂时无法接通：当用户处于无信号、覆盖盲区、非正常关机（掉电）时，如有电话 打入该用户，则系统播放“您拨的用户暂时无法接通，请稍后再拨”。 忙音忙音：当用户处于通话状态时，如有电话打入，便会听到“您拨的用户正在通话， 请稍后再拨”。 10、覆盖、覆盖问题问题 在一些房屋比较密集的地方，此地的信号比其它地方的信号是比较弱的，原因是： 房屋密集的地方，信号衰减大。一般基站发射强度是： gsm900：3147dbm， gsm1800：3345dbm， 墙的衰减系数是：1015dbm. 房屋越是密集，衰减越大，甚至无信号，这也是有些地下室无信号的原因。 第二章第二章 短消息实现过程短消息实现过程 一、概述一、概述 gsm 标准中定义的点-点短消息服务使得短消息能在移动台和短消息服务中心之间 传递。这些服务中心是通过称为 sms- gmsc 的特定 msc 同 gsm 网络联系的。涉及 sms 管理的协议如图所示。 12 图解如下：图解如下： sme：short messaging entity，短消息实体。它可以接收或改善短消息，位于固话系统、 移动基站或其他服务中心内； smsc：short message service center，短消息服务中心，负责在基站和 sme 间中继、 储存或转发短消息；移动台（me）到 smsc 的协议能传输来自移动台或朝向移动台的 短消息，协议名为 smtp（short message transmission protocol） ； smcgwms 或或 smcgmsc：sms-gateway msc，sms 网关。接收由 smsc 发送的 短消息，向 hlr 查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心； hlr：home location register，归属位置寄存器。用于永久储存管理用户和服务记录 的数据库，由 smsc 产生。sms 网关与 hlr 之间的协议使前者可以要求 hlr 搜索可 找到的用户地址。它与 msc 与 hlr 之间的协议一起，能在移动台因超出覆盖区而丢 失报文、随后又可找到时加以提示。 13 msc：mobile switching center，移动交换中心。负责系统切换管理并控制来自或发向 其他电话或数据 二、短信的分类二、短信的分类 按照发起短信的源头可分 mo 及 mt 两种。 mo（mobile originated）：）：由手机发起至短信中心的短信（上行） 。 mt（mobile terminated）：）：由短信中心发起的至手机的短信（下行） 。 三、工作原理三、工作原理 包括包括 2 个方面个方面： 上行短信发送的工作原理： 1、手机已与基站建立连接，有一短消息从手机发出。 2、手机当前的移动交换中心将此短消息传送给归属的短信中心。 3、短信中心收到后信息后，向移动交换中心发送传送报告。 下行短消息成功发送的工作原理 1. 由短信中心发出信息 2. 向归属位置积存器查询被叫手机信息归属位置积存器返回查询信息短信中心将 此条短消息传送至被叫手机所在的移动交换中心移动交换中心收到接收证实信 号给短信中心移动交换中心通过基站将此信息下发给被叫用户。 四、四、短信的重发机制短信的重发机制 重发机制的工作原理是重发机制的工作原理是：短信中心在第一次无法下发成功的情况下，会在很短的时间 再次重发。再次重发不成功则加大周期，重发不成功的次数越高，重发周期就越大。 重发机制的负面影响重发机制的负面影响： 1、短信发送不成功，系统不会及时返还扣除的费用，导致用户认为我们收多了钱； 2、用户已收到短信，但由于信号差、手机问题等原因无法将反馈报告及时送至短 ms 14 信中心，短信中心就会认为该用户没有成功接收而会启动重发机制重新发送， 导致用户重复收短信（但不会重复收费） 。 五、短信的回送报告五、短信的回送报告 回送报告原理：回送报告原理：手机发送短信时，会要求对方手机将接收成功或不成功的信息反馈给 发送方,期间，短信中心起桥梁的作用，将对方的反馈信息回送给发送者， （即回送报 告） 。 回送报告引起的问题：当接收方在传递反馈信息时，如果因网络通信故障无