任务4：移动通信系统的组成

项目1通信网络基础知识任务4：移动通信系统的组成知识链接1：移动通信网网络结构及其组成

自动售货机网络结构图GSM网络结构图

GSM网络实际系统图移动通信系统的组成移动交换中心(MSC)基站（BS）移动台（MS）中继线基站BS为移动台提供一个双向的无线链路。每个基站都有一个可靠的通信服务范围，称为无线小区。无线小区的大小主要由基站天线的高度和发射功率决定。移动业务交换中心MSC用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理知识链接2：GSM、GPRS、CDMA系统基本概念、系统组成GSM系统结构GSM系统主要由移动台(MS)、移动网子系统(NSS)和基站子系统(BSS)和操作支持子系统（OSS）四部分组成MSBSSNSSOSSOMCMSCVLRHLRAUCEIRBTSBSC1、移动台(MS)移动台是公用GSM移动通信网中移动用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备,它可以为车载型、便携型和手持型。移动用户和移动台二者是完全独立的。GSM系统是功过SIM卡来识别移动电话用户的。

2、移动网子系统（NSS）

移动网子系统又称交换子系统，主要完成GSM系统的交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用

1）移动交换中心（MSC）MSC是移动网的核心。MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能，也是移动网和其他网络之间的接口。它完成通话接续，计费，BSS和MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等功能。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还完成GMSC的功能，即查询移动台位置信息的功能。

MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC根据其最新数据更新数据库。

2）拜访位置寄存器（VLR）VLR通常与MSC合设，其中存储MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消该移动用户的数据记录。3）归属位置寄存器（HLR）

HLR存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关移动用户的参数，包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。

4）鉴权中心（AUC）

AUC属于HLR的一个功能单元部分，专门用于GSM系统的安全性管理。鉴权中心产生鉴权三参数组（随机数RAND、符号响应SRES、加密键Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。

5）设备识别寄存器（EIR）EIR存储有关移动台设备参数。完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。EIR中存有三种名单：（1）白名单――存贮已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别标识IMEI。（2）黑名单――存贮所有应被禁用的设备识别标识IMEI。（3）灰名单――存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识IMEI，由网路运营者决定。

6）操作维护中心（OMC）任务是对全网进行监控和操作，例如：系统的自检、报警与备用设备的激活，系统的故障诊断与处理等。3、基站子系统(BSS)是在一定的无线覆盖区域中由MSC控制并与MS进行通信的系统设备。它主要负责无线发送、接收和无线资源管理等功能。

基站子系统是由基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)这两部分的功能实体构成。

（1）基站收发信台（BTS）基站收发信台（BTS）包括基带单元、载频单元和控制单元三部分，属于基站系统的无线部分，是由基站控制器控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。当BTS与BSC为远端配置方式时，则需采用Abis接口，这时，BTS与BSC两侧都需配置BIE设备；而当BSC与BTS之间的间隔不超过10米时，可将BSC与BTS直接相连，采用内部BS接口，不需要接口设备BIE。

（2）基站控制器（BSC）

BSC是基站系统（BSS）的控制部分，在BSS中起交换作用。BSC一端可与多个BTS相连，另一端与MSC和操作维护中心OMC相连，BSC面向无线网络，主要负责完成无线网络管理、无线资源管理及无线基站的监视管理，控制移动台和BTS无线连接的建立、接续和拆除等管理，控制完成移动台的定位、切换和寻呼，提供语音编码、码型变换和速率适配等功能，并能完成对基站子系统的操作维护功能。

BSS中的BSC所控制的BTS的数量随业务量的大小而改变。移动交换子系统MSS完成GSM的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。MSS子系统的主要作用是管理GSM移动用户之间的通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间的通信。

操作支持子系统（OSS）需要完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作与维护。主要包括网路管理中心(NMC)、安全性管理中心(SEMC)、用于用户识别卡管理的个人化中心(PCS)、用于集中计费管理的数据后处理系统(DPPS)等功能实体。

4、操作支持子系统（OSS）GPRS的系统结构

1、定义：GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)的简称，是在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，充分利用了现有的移动通信网设备。仅通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造，增加一些硬件设备和软件升级，形成一个新的网络逻辑实体来实现分组交换，使现有的移动通信网与数据网结合起来GSM。2、GPRS与GSM的区别：GPRS是分组交换系统，每个用户可使用多个无线信道，信道能提供164kbit/s；GSM是电路交换系统，每条信道只能提供9.6kbit/s或14.4kbit/s的传输速率。

GPRS系统组成SGSN：业务支持结点。

主要负责移动性管理,监测本地区内移动台对于分组数据的传输和接收。此外它还定位和识别移动台的状态并收集关键的呼叫信息,控制移动寻呼和短消息等电路交换业务的加密、压缩与交互。GGSN：网关支持结点。GGSN能利用各种物理和隧道协议上的IP,直接与互联网连结。GGSN还可以用作防火墙,以保证所有的输入和输出数据都是经过授权的,增加了网络的安全性。GPRS只接受来自被鉴权的、加密的和隧道式连结的业务,所有出入GRPS网络的业务活动都被安全地记录下来。GPRS的特点1、应用上的特点

(1)高速数据传输

速度10倍于GSM，更可满足您的理想需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件，可谓不一般的巨大进步。(2)永远在线

由于建立新的连接几乎无需任何时间(即无需为每次数据的访问建立呼叫连接)，因而您随时都可与网络保持联系，举个例子，若无GPRS的支持，当您正在网上漫游，而此时恰有电话接入，大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上网。这对大多数人来说，的确是件非常令人恼火的事。而有了GPRS，您就能轻而易举地解决这个冲突。(3)仅按数据流量计费

根据传输的数据量来计费，而不是按上网时间计费也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直“在线”，也无需付费。做个“打电话”的比方，在使用GSM+WAP手机上网时，就好比电话接通便开始计费；而使用GPRE+WAP上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。总之，它真正体现了少用少付费的原则。2、技术上的特点数据实现分组发送和接收，按流量计费；56～115Kbps的传输速度.GPRS的特点3、GPRS与GSM比较中表现出的特点1）访问速度

GSM：9.6kbps，GPRS：171.2kbps。2）连接建立时间GSM：10-30秒，GPRS只需要极短的时间3）费用GSM是按连接时间计费的，GPRS只需要按数据流量计费；GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。GPRS的特点4、GPRS服务特点对应的范围（1）移动办公（2）移动商务（3）移动信息服务（4）移动互联网（5）多媒体业务5、GPRS的技术优势（1）相对低廉的连接费用（2）传输速率高（3）接入时间短

GPRS业务

GPRS是一组新的GSM承载业务，利用在PLMN和与外部网络互通的内部网提供分组模式传输。GPRS不应妨碍用户的其它GSM业务。在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS网络管理可以提供（或支持）一系列的交互电信业务。其中包括：承载业务、用户终端业务、附加业务。

承载业务点到点（PTP）业务：在两个用户之间提供一个或多个分组的传输。1）PTP无连接型网络业务：数据报业务类型，是IP协议支持的业务2）PTP面向连接的网络业务：虚电路型业务点到多点（PTM）业务：将单一信息传送到多个用户用户终端业务、附加业务

1、用户终端业务1）基于PTP的用户终端业务：检索业务、电子信函业务、会话业务、遥信业务2）基于PTM的用户终端业务：分布业务、调度业务、会议电话业务2、附加业务：支持所以GPRS基本业务

CDMA的系统结构1、基本概念CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞(collision)问题。基本原理：采用扩频技术。CDMA扩频通信系统原理示意图CDMA的系统结构2、CDMA系统组成BSC：基站控制器。BTS：基站收发信机。MSC：移动交换中心。OMC：操作维护中心。AUC：鉴权中心。EIR：设备识别寄存器。HLR：归属位置寄存器。VLR：访问位置寄存器。MS：移动台。SC：短消息中心。ISDN：综合业务数字网。PSTN：公用电话交换网。PSPDN：公用数据交换网。PLMN：共用陆地移动网。IWF：互连功能单元。

CDMA系统的优势1、大容量CDMA系统的信道容量是模拟系统的10-20倍，是TDMA系统的4倍。2、软容量在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以相互折中，灵活确定。体现软容量的另外一种形式是小区呼吸功能。3、软切换所有小区可使用相同频率，小区之间是靠码型的不同来区别。当用户由一个小区到另一个小区时不用切换移动台的收发频率，只要在码序上做相应的调解，称为软切换。4、采用多种分集技术分集技术是指系统能同时接收并有效利用两个或更多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。时间分集（通过交织编码和纠错编码实现）、频率分集（将信号能量在宽频带里扩展实现）、空间分集（基站使用多副接收天线，且移动台和基站都采用多径接收技术以及软切换来实现）CDMA系统的优势5、话音激活用户说话时语音编码器输出速率高，发射机发射功率大；当用户不说话时语音编码速率低，发射机发射功率小，减轻干扰。典型的全双工双向通话中，每次的通话的占空比小于35%，在FDMA和TDMA系统中，由于通话停顿等重新分配信道存在一定的时延，所以难以利用话音激活因素。6、保密