《移动通信原理》word版.doc

第三章GSM系统结构和功能第一节GSM系统的结构及功能u GSM移动通信系统由三部分BSS、SSS、OMS组成 -BSS：Base station subsystem 基站子系统 -SSS：Switch subsystem 交换子系统-OMC：Operation and Maitenance 操作子系统 GSM系统由BSS、NSS、OSS组成1. BSS（基站系统）由若干基站控制器（BSC）和基站（BTS）组成，在MS和NSS之间提供和管理传输通路。2. BTS是向NS提供空中接口的收发信机，（移动用户发送和接收信号都通过BTS），实现BTS与移动台（MS）之间通过空中接口的无线传输及相关控制，以及完成BSC与无线信道的转换。3. BSC是基站系统（BSS）的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。4. 综上所述，BSS一方面通过无线接口与MS相接，负责无线发送接收，（由BTS完成），另一方面，BSS通过有线传输与NSS中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户和固定网络用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息。5. NSS主要包含有GSM系统的交换功能和用于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移动用户和其它通信网用户之间起着管理作用，包括：MSC、HLR、VLR、EIR。6. MSC是NSS的核心 完成系统的电话交换功能，负责建立呼叫，路由选择，控制和接通呼叫，还支持位置登记，越区切换，自动漫游，负责收集计费和账单信息，提供与它相连的其它功能实体的接口（包括BSS、HLR、VLR、EIR、固定网）7. MSC可从三种数据库HLR、VLR、AUC获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，反之，MSC也根据其最新获取的信息，请求更新数据库的部分数据。8. HLR是GSM系统的中央数据库，存贮该HLR控制的所有移动用户的相关数据，根据网络的规模，系统可有一个或多个HLR。有两种类型的数据：A、 用户信息：电信业务 移动用户识别号码，访问能力，用户类别，补充业务，静态B、 位置信息：移动用户实际漫游所在MSC区域的动态信息数据，这样，任何入局呼叫都可以即刻按选择的路径送到被叫的用户。9、VLR：存贮进入其控制区域内已登记的移动用户信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户的归属用户位置寄存器（HLR）处获取并存储必要的数据。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将取消临时记录的该移动用户数据。10、AUC：属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全 性管理。GSM系统采取了特别的安全措施，例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密等。因此，鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。u GSM系统的功能 BSS在MS（Mobile station ）和SSS之间提供和管理传输通 路，特别是包括MS和GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。 SSS主要包含了GSM系统的交换功能（SWITCH顾名思义）、GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库（指HLR、VLR、AUR）功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户和其它通信网用户之间起着管理作用。 OMS主要进行网络操作和维护、移动用户管理、移动设 备管理（机房维护人员的工作）.也就是说OMS是提供运营部门一种手段来控制和维护这些运行部分。1. BSS基站子系统 BSS由若干BSC 和BTS组成 -BSC：Base station controller 基站控制器 -BTS：Base transceiver station 基站收发信台（俗称基站） 1.1 BTS是向MS提供空中接口的收发信机，（移动用户发送和接收信号都通过BTS），实现BTS与移动台（MS）之间通过空中接口的无线传输及相关控制，以及完成BSC与无线信道的转换。 1.2 BSC是基站系统（BSS）的控制部分，负责系统与无线有关的功能，如切换，无线网络资源、无线参数的管理等，同时还起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理。 举例：在每次通话过程中，基站接收机会监测各个基站的信号强度并送给BSC，由BSC 控制决定是否切换，切换到哪个基站区。 综上所述，BSS一方面通过无线接口与MS相接，负责无线发送接收，（这部分功能由BTS完成），另一方面，BSS通过有线传输与SSS中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户和固定网络用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息。2. SSS交换子系统(也称NSS网路系统)，由MSC、HLR、VLR、AUC、EIR五部分组成。 -MSC：Mobile Switch Center 移动业务交换中心 -VLR：Visitor Location Register 来访用户位置寄存器 -HLR：Home Location Register 归属用户位置寄存器 -AUC:Authentication Center 鉴权中心 MSC是NSS的核心，完成系统的电话交换功能，负责建立呼叫，路由选择，控制和终止呼叫；负责管理交换区内部的切换和补充业务（位置登记，越区切换，自动漫游）；负责收集计费和账单信息；提供与它相连的其它功能实体的接口（包括BSS、HLR、VLR、EIR、固定网），把移动用户与移动用户，移动用户和固定用户相互连接起来。 . MSC可从三种数据库HLR、VLR、AUC获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，反之，MSC也根据其最新获取的信息，请求更新数据库的部分数据。 HLR是GSM系统的中央数据库，存贮该HLR控制的所有移动用户的相关数据，根据网络的规模，系统可有一个或多个 HLR。 .寄存器中存储有两种类型的数据： 一是有关用户的参数，包括移动用户识别号码，访问能力，用户类别，补充业务等数据，属静态数据 二是有关用户当前位置的信息，以便建交至MS的呼叫路由，这样，任何入局呼叫都可以即刻按选择的路径送到被叫的用户。例如：MSRN，VLRID等，属动态数据 VLR：MSC为了处理所管辖区域中MS的来话去话呼叫，所需检查信息的数据库。存贮着进入其控制区域内已登记的移动用户信息，例如用户号码，LAC值等，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。 注: VLR从该移动用户的归属用户位置寄存器（HLR）处获取并存储必要的数据。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将取消临时记录的该移动用户数据。所以说VLR中的数据是动态的。 AUC：属于HLR的一个功能单元部分，为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数（随机号码RAND，符号响应SRES，密钥KC）的功能实现，专用于GSM系统的安全性管理。 GSM系统采取了特别的安全措施，例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密等。因此，鉴权中心（AUC）存储着相应的鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。 EIR：存储有关移动台设备参数的数据库，即存贮着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）通过核查白名单，灰名单，黑名单三张表格，在表格中分别列出了准许使用的，出现故障需监视的，失窃不准使用的移动设备IMEI识别码，使运营部门完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。 OMC（操作维护中心）：操作维护数字蜂窝PLMN公用陆地移动网的功能实体。包括移动用户管理，移动设备管理以及网路操作和维护。OMCR：对BSS部分进行操作维护管理OMCC：对SSS部分进行操作维护管理.MS(Mobile Station)移动台 MS由 ME SIM 组成第四章GSM移动通信的网络结构第一节移动业务本地网的网路结构 .全国原则上按照长途编号区划分本地网，即：长途编号为一位、二位、三位的地区可建立本地移动业务网，长途编号为四位的地区则归属到某编号为一位、二位或三位地区的本地网中。 .每个移动业务本地网中相应至少设立一个HLR，用于存贮该本地网中所有移动用户的有关信息（即该地区卖了多少只手机，放了多少号，就有多少移动用户的信息），必要时，可根据移动用户量的大小增设HLR。 .每个移动业务本地网可设一个或多个MSC（移动业务交换中心）作为移动端局。 .每个端局下挂一个或多个BSC 1 MSCn BSC 每个BSC带多个 BTS 1 BSC n BTS .每个端局（MSC）与本地的长途局相连。 .每个端局（MSC）与本地的市话汇接局相连第二节省内移动通信网的网路结构 省网由省内各本地网以及汇接中心构成。 .省内设若干移动业务汇接中心（称为二级汇接中心或省级汇 接中心） .二级汇接中心既可以是不带用户（设有VLR和到基站方向的接口）的纯汇接局，也可以是端局兼做汇接局，由业务量大小决定。 .省内每个端局至少应与省内二个二级汇接中心相连。 .省内二级汇接中心之间网状相连。 -浙江省内分别在杭州、宁波、温州、金华各设一个纯二级 汇接中心，（TMSC2），局间网状相连。 -TMSC2采用分片汇接方式，杭州、宁波、湖州、嘉兴、绍 兴、舟山由HZB、NBB汇接；温州、台州、金华、衢州、 丽水由WZB和JIHB汇接，形成二对二级汇接中心，作省 内话务接续使用，而省际话务接续使用由设在杭州的一对 一级汇接局来完成。（也就是说：省内各地区间打电话通 过二级汇接中心转接话务，打省外的电话，由一级汇接中心转接话务）第三节.中国移动通信网的网路结构.全国网由一级汇接中心、二级汇接中心以及各地端局构成。 .一级汇接中心之间网状相连。 .二级汇接中心与相应的一级汇接中心相连。第四节信令网的网路结构1. No.7的基本概念2. 信令网逻辑上独立于通信网，是专门用于传递信令的网络。它由信令点和互连的信令链路组成，一般说来，在物理上它和通信网是融为一体的。信令网由信令点(SP),(各种交换局和特种服务叫心HLR,NSC),信令转接点以及连接它们的信令链路组成。下面介绍几个概念：3. 信令点（Signalling PointSP）信令点是个节点，在信令网中用于交换和处理消息的节点。产生信令消息，接收信令消息。HLR、msc/VLR、BSC、汇接中心却是一个SP。信令点根据它的不同功能分为源点、目的点、信令转接点（Signalling Transfer PointSTP），从概念上讲，也是信令点，只起到SP的部分作用，其作用仅是将从某一信令链路上接收的消息转发至另一个信令链路去。信令链路（Signalling Link）:连接各个信令点，传送信令消息的物理链路，称为信令链路。信令链路组（Signalling Link Set）:直接互联二个信令点的一束平行的信令链路。邻接信令点：有信令链路组直接互联的二个信令点称为邻接信令点。非邻接信令点：没有信令链路组直接互联的二个信令点称为非令接信令点。信令传送方式（Signalling Mode）:信令消息传送路径和该消息所属信令关系之间的结合方式，也就是说，消息是经由怎样的路线由源点发送至目的地点的。（1）直联方式（Assoviated Mode）:属于两个邻接信令点之间某信令关系的消息沿着直接互连这两个信令点的信令链路组传送，这种方式称为直联方式。（2）非直联方式（NonAssociated Mode）:属于某信令关系的消息沿着二条或二条以上串接的信令链路组传送，除了源点和目的地点外，消息还将经过一个或多个其他的信令点（STP），这种方式称为非直联方式。一般说来，传送路径经过哪些STP事先并未规定，可以根据信令网负荷或时间任意选定。（3）准直联方式（Quasiassociated Mode）:这是非直联方式中的一种特殊情况。在这种方式中，一个源点到另一个目的地点的消息所走的路线是预先确定的，在给定的时刻是固定不变的。信令网不但可以在电话网,电路交换的数据网和ISDN网中传递有关呼叫建立释放的信令,而且可以为交换局和各种特种服务中心(如业务控制点,网管中心等)传送数据信息。我国信令网采用三级。第一级是信令网的最高级，称高级信令转接点（HSTP），第二级是低级信令转接点（LSTP），第三级为信令点（SP）。信令点由各种交换局和特种服务中心（业务控制点、网管中心等）组成。第一级HSTP负责转接它所汇接的第二级LSTP和第三级SP的信令消息。第二级LSTP负责转接它所汇接的第三级SP的信令消息第三级SP是信令网传送各种信令消息的源点或目的地点。第一级HSTP采用两个平行的A、B平面网，A平面和B平面内部的各个HSTP间分别为网状相连。A平面和B平面之间成对的HSTP间相连。每个LSTP通过信令链至少要分别连接至A、B平面内成对的HSTP，LSTP至A、B平面两个HSTP的信令链路组之间采用负荷分担方式工作。每个SP至少连至两个STP（LSTP或HSTP），若连至HSTP时，应分别固定连至A、B平面内成对的HSTP。SP至两者 个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作。SP连至两个LSTP的信令链路组间也应采用负荷分担方式工作。第六章移动IT业务功能实现第一节IP杭州节点组网结构 杭州节点的IP包含“172”上网、一次拨号、二次拨号（VOIP）三部分功能，分别由不同厂家来实现，由中兴新太来集成。“172”上网（指WAP手机上网、固定用户“172”上网、SIM卡+笔记本电脑上网）的接入由华为NAS承担；一次拨号“17951”由CLARENT的IP-GW承担；二次拨号“17950”由CISCO的IP-GW承担（目前因CLARENT尚未割接，所以，“1795100”暂时先由CISCO承担，而国内的“17951”则仍走假IP）。其具体的组网结构如下图：（ 注：交换机原来是通过7507接至骨干M20，在省网建设后， 改由省网的M20接至骨干M20。此7507暂时闲置，可供日后发展专线用户时使用，以当前的配置最多可带16*2M/16K个专线用户群。）第二节IP的简单呼叫流程 1、“172”上网 无论是哪种形式的“172”上网，用户都是从NAS的RPU板接入的，并在NAS内部经过一系列的转换和协议处理，打成Interent数据包，最终从LSW板送出至4003交换机再从骨干网根据IP地址找到对应的信息源。若用户输入的是域名，则通过骨干网先由北京等地的DNS（域名服务器）进行地址翻译。WAP上网与“172”其它类型的上网，呼叫的号码都是“172”，它们是通过密码的不同（前者是“WAP”，后者是“172”）由北京RADIUS进行区分的。一个往WAP网关送，一个往骨干网上送。上网帐号的验证和计费，也都是在RADIUS上实现的。由于骨干网与电信的接口，受制于各种因素（如：电信不同意与我们多开电路、收费高昂等），造成带宽较小。而骨干网与国际出口的接口带宽较大，导致实际上网过程中，至国外站点的速度有时反而比至国内站点的速度快。注：NAP- Network access point ISP- Interent service provide2、一次拨号“17951”正式割接后，“17951”将完全由CLARENT的IP-GW承担，而不是现在这种除了“1795100”之外，全不走真IP的局面。届时，用户发起“17951”之后，在CLARENT的IP-GW上进行打数据包的工作，经由骨干网传送至对端相应的IP-GW上，进行解数据包的工作，再送达目的用户处。其上车、下车、呼叫时长等信息由IP-GW记录，并通过骨干网送至上海等地的CC（COMMAND CENTER）收集处理，在北京的数据库里进行统一保管。3、二次拨号“17950”（VOIP）二次拨号“17950”是由CISCO的IP-GW（5300）承担的。它的基本呼叫流程与一次拨号“17951”相似，只是比之多了个帐号和密码的验证过程。这些验证过程都是送到北京的RADIUS里进行的，计费也在那里实现。第三节.GPRS网络结构GPRS网络结构：本期GPRS（General Packet Radio Service通用分组无线业务）工程，杭州GPRS设计容量为共3万用户（杭州1万，宁波0.8万，温州1.2万），其中BSC/PCU数目为23个，覆盖杭州、宁波和温州三个地区。根据此用户规模和无线规模，以及CMCC规定的业务模型，在杭州设置了一个GSN_Complex作为GPRS的交换系统，其中配置4个SGSN模块和2个GGSN，来支持杭州、宁波和温州三个地区的GPRS无线系统和无线数据业务。另外配置1个SGSN机框(含2个SGSN模块)作为备份。 在实施浙江移动GPRS本地网方案时考虑到GPRS本地网通常有以下两个特点：1 直接面向GPRS无线网络，Gb接口是其设计的一个重要决定因素；2 直接面向传统的GSM交换网络，合理考虑Gr/Gs/Gd等信令接口也是一个重要设计因素；因此，摩托罗拉公司提供了一个IP局域网交换机CommHub，由CommHub将多个SGSN、GGSN、CG、DNS、OMCG等网元互连在一起，形成一个GSN_Complex体系。如图一所示： 图一GPRS组网图如图二所示：图二其中，PCU模块支持与SGSN之间的Gb接口，和BSC一起管理GSM/GPRS无线网络。SGSN的功能类似MSC/VLR,其作用是：移动性管理、路由、计费、鉴权等。GGSN的功能类似GMSC，其作用是：提供到数据网的网关、安全管理、计费和IP地址分配等。GPRS与GSM交换网的连接如图三所示：图三本期GPRS工程具体实施方案：1 Gb接口的网路组织：大关PCU侧Gb接口通过BSC半永久连接至SGSN；朝晖PCU与SGSN直接相连；温州PCU Gb接口通过MSC半永久连接到杭州LSTP，再连至SGSN；宁波PCU Gb接口通过MSC半永久连接到杭州LSTP，再连至SGSN。2 与7号信令网的连接：SGSN与HLR之间的信令通过LSTP转接。3 与CMNet的连接：GPRS设备在朝晖4楼机房与CMNet设备在同一机房，GPRS设备组成的局域网通过以太网接口连接至CMNet局域网交换机。4 与计费中心的连接：计费中心在朝晖6楼机房，GPRS设备通过以太网与计费中心相连。5 与网管的连接：OMC-G设备与核心网设备在同一机房，通过以太线相连，在5楼网管中心设一远程终端，通过局域网与OMC-G连接。6 Gn接口和Gi接口均通过防火墙与CMNet相连。7 本期GPRS工程共有4个SGSN模块，2个SGSN机框。每个SGSN机框与一对LSTP设置直联信令链路，与HLR、MSC不设置直联信令链路，每个SGSN机框分配一个信令点编码，每个SGSN模块分配一个ISDN号码。GPRS工程IP骨干网、本地网互连示意图如图四所示：图四第七章.GSM网络业务第一节.电信业务(Basic service teleservice)电信业务提供包括终端设备功能在内的完整通信能力.这种通信是遵循由网路运营部门之间双方认可的协议在使用者之间完成的。主要包括:电话业务,紧急呼叫,紧急呼叫告警接口,透明自动传真,透明可选传真,短消息接受、发送功能等。第二节承载业务承载业务提供接入点(用户网路接口)之间传输信号的能力。1数据传真业务 数据传真业务采用基本PAD异步接入方式，同时支持各类异步透明、非透明接入方式加以实现，主要应用于：交替的语音和三类传真 （Alternate fax and spcech）， 自动三类传真（Automatic fax）。2数据压缩V.42BIS鉴于无线接口能力的限制,无线速率一般为9.6KBIT/S,在手机和IWF之间使用数据压缩V.42BIS可提高无线接口的实际数据传送量,结合在IWF与另一端用户之间的高速率,由于数据在传输之前进行压缩.数据传送会高于不同的压缩方式.为实现数据压缩,MODEM之间必须采用V.42的非透明连接,由此IWF必须进行MODEM之间的流量控制.第三节 补充业务（Supplemenlar