GSM呼叫原理

GSM呼叫原理,课程提纲,1、移动通信网络的结构和组成2、移动通信的通话模型3、GSM的计费4、常见的网络现象5、GSM向第三代移动通信发展,移动通信网络的结构和组成,1G移动网络,美国的AMPS（先进的移动电话系统）1978年工作频段：800MHZ，FDD北欧的NMT（北欧移动电话）1981年工作频段：450MHZ，FDD英国的TACS（全接入通信系统）工作频段：900MHZ，FDD日本的NTT（日本电话和电报）工作频段：900MHZ，FDD,GSM背景和需求,移动电话首先是从欧洲兴起的，八十年代初期，欧洲各国使用的许多移动电话系统各不相同且是互不兼容的。由于对电信服务的需求日益增加，人们逐步认识到移动电话系统的这种各不相同，而且互不兼容的特性阻碍了移动通信的发展。为此，1982年6月维也纳会议上，欧洲邮电管理委员会CEPT专门成立了一个小组，为西欧规划一个公共移动通信系统。该小组被命名为“移动通信特别小组”，从此系统也被成为GSM。1991年投入商用。,GSM的含义移动通信特别小组GroupSpecialMobile全球移动通信系统GlobalSystemforMobilecommunications,GSM的分布全球范围116个国家，196个运营商,GSM系统的组成NSS（网络子系统）BSS（基站子系统）NMS（网络管理子系统）MS（移动台）,移动台MS,移动台是终端设备和用户数据的组合。终端设备被称为移动设备（即手机），用户的数据储存在一个单独的模块中，被称为用户识别模块（即SIM卡）。因此，终端设备（即手机）+用户数据（即SIM卡）=移动台,SIM卡中包含的信息有：国际移动用户身份识别号IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)临时移动用户身份识别号TMSI(TemporaryMobileSubscriberIdentity)位置区识别号LAI(LocationAreaIdentity)用户身份鉴权密键Ki(SubscriberAuthenticationKey)移动用户国际ISDN码MSISDN(MobileSubscriberInternationalISDNNumber),网络子系统,组件:MSC,VLR,HLRACEIR功能呼叫控制移动性管理信令(对BSS,其它网络,其它NSS组件)用户数据处理为移动终接呼叫定位用户,A,i,r,A,O,&,M,MSC交换机,负责为手机与手机，手机与固定电话之间进行通信提供电路，用户数据处理，呼叫控制。,基站子系统,组件:基站控制器(BSC),基站收发信台(BTS),码型变换器(TC)功能:无线通道控制,BTS和TC控制,用MSC同步Air和A接口信令，MS-NSS连接确立移动性管理,语音代码速率转换统计数据收集,BSC基站控制器,对基站进行管理和控制、分担交换机的工作量,基站收发信台BTS,基站收发信台BTS,基站收发信台BTS,网络管理子系统,网络管理子系统功能,故障管理从网络组件中收集告警信息所有故障情况管理的一个点配置管理无线网的配置管理保持忙于网络组件状态的数据信息性能管理从各个网络单元收集并存储测量数据。在这些数据的基础上，将实际的网络性能与规划的网络性能进行比较，然后在网络中检测出性能好和性能差的区域。,移动用户的通话模型,市话交换机,百花路分局,商贸路机房,基站控制器,移动电话拨打固定电话,手机拨打固定电话,1.一个用户想用手机拨打固定电话,手机通知基站要进行通话2.基站通知基站控制器有用户要进行通话3.基站控制器通知交换机有用户要通话4.交换机检查用户要拨叫的号码,得知用户要呼叫百花路分局管辖的一个用户,并和百花路分局的交换机进行联系5.百花路分局的交换机通知被呼叫的用户,被呼叫用户的电话振铃,移动用户,用户位置用户识别用户需求关于用户的信息,一个“用户”的“登记”,前台数据库,“更新用户数据”,外交部数据库,“业务”的提供,移动电话开机,GSM数据库(1),SIM卡中的信息安全处理信息用户识别临时网络信息访问权(nat,intl)允许的网络禁止的网络,用户识别模块(SIM),GSM数据库(2),归属位置寄存器(HLR)永久数据用户当前所在VLR的定期更新访问位置寄存器(VLR)临时数据当用户在读VLR的覆盖区内时，存储用户的相关数据，直到用户离开。从HLR中更新总是做在一起的与一个移动业务交换中心(MSC),VLR,MSC,HLR,HLR数据库中的内容,HLR查看它的数据库。HLR数据库的内容是:MSISDN:8613838502640IMSI:460000371123456VLR地址:xyz用户数据:业务.,IMSI=MCC+MNC+MSINIMSI:国际移动用户识别码MCC:移动台国家代码(3位)MNC:移动网代码(2位)MSIN:移动用户识别号码(10位)460000371123456460:中国的MCC00:CMCC的MNC0371123456:MSIN,位置更新,作为移动电话的拥有者，用户不会总待在一个地方，而是不停地从一个地方移动到另一个地方。无论用户移动的多频繁或者多快，万一有人要找他，网络必须要做到始终能够确定他的位置。使得网络保持对用户的跟踪的事件就称为位置更新。,开机位置更新,VLR,MSC,GSM网,SIM,HLR,一般性位置更新,移动台在SIM卡中存储当前位置区识别码。移动台监听网络广播的信息。如果网络广播的位置区识别码与存储在SIM卡中的不同，移动台开始位置更新过程。,MSC(旧),MSC(新),SIM,位置更新,移动台迁移,位置更新所涉及的组,PSTN始发的GSM网呼叫建立(1),被拨打的号码是移动用户国际ISDN号码(MSISDN)MSISDN=CC+NDC+SNCC:国家代码NDC:国内目的地代码SN:用户号码861383850264086=国家代码(中国)138=国内目的地代码(CMCC)38502640=用户号码,GSM网的呼叫建立(2),PSTN将呼叫路由至GSM网MSC被连至PSTN，就是所谓的网关MSC(GMSC).GMSC分析接收到的MSISDN任何时候唯一知道GSM用户处于何处的数据库是HLRGMSC向HLR请求路由信息以便知道将呼叫路由至何处这个过程就是所谓的HLR查询,GMSC,GSM网络,MSISDN,PSTN,GSM网的呼叫建立(3),HLR查看它的数据库。HLR数据库的内容是:MSISDN:8613838502640IMSI:460000371123456VLR地址:xyz用户数据:业务.,IMSI=MCC+MNC+MSINIMSI:国际移动用户识别码MCC:移动台国家代码(3位)MNC:移动网代码(2位)MSIN:移动用户识别号码(10位)460000371123456460:芬兰的MCC00:CMCC的MNC0371123456:MSIN,GSM网呼叫建立(4),HLR从它的数据库提取用户的VLR地址。HLR发送一个路由信息请求消息至目标MSC/VLR目标MSC/VLR为这个呼叫分配一个移动用户漫游号(MSRN)MSRN=CC+NDC+SNMSRN的格式与MSISDN一样。MSISDN中的SN项指向HLR中数据库某个位置，在MSRN中，它指向VLR中数据库某个位置。MSRN拥有足够的信息使得GMSC将呼叫路由至目标MSC,GSM网的呼叫建立(5),目标MSC前转MSRN至HLRHLR前转这个号码至始发MSC始发MSC分析MSRN.漫游号码的格式类型使得呼叫可被路由至目的地MSC,可能是世界上任一地方。,GSM网的呼叫建立(6),GSM网内呼叫建立所涉及的组件,GMSC,GSM网,MSISDN,PSTN,MSC,寻呼,BTS,MSC,位置区,MSC/VLR区被分成称为位置区的小区域。用户可以在这个区域范围内移动，而不需要做出一般的位置更新。LA的最大尺寸可以是一个MSC区，最小尺寸也可以是一小区。寻呼是在用户当前所处的LA中的所有小区中进行的。LAI=MCC+MNC+LACLAI=位置区识别码MCC=移动台国家代码MNC=移动网代码LAC=位置区代码LAC四位十六机制,LA1,LA5,LA4,LA3,LA2,寻呼应答,在移动通信网中，用户可以到处移动，在这样的情况下，如何保持连接呢？在切换功能的帮助下，保持移动用户的话务连接成为可能的。以下我们引入切换的概念。,切换,A,B,切换的概念,当用户在通话时从一个小区覆盖的区域移动到另一个小区时，建立与目标小区的新连接，释放与源小区的连接。,由于通信原因引起的切换当小区的容量接近最大值时，小区边缘的移动台可能被切换到通信负荷较低的相邻小区。MSC作出开始切换的决定由于信号质量和强度引起的切换当一个移动用户在通话过程中移动时，他可能从一个小区移动到另一个小区移动台被切换到新的小区由BSC控制当前小区作出切换的决定，执行切换,执行切换的两个原因,GSM网络的计费,计费原因,安装费用,业务租赁费,网络使用费,影响呼叫价格的因素,基本业务的类型呼叫的持续时间呼叫的时间呼叫的目的地呼叫的起始地网络的使用补充业务类型无线资源的使用漫游行程,计费数据的传送,计费记录被存在收集它们的MSC中当收集到足够的计费记录时，它们被打包传送至计费中心计费中心在计费记录包含的信息的基础上负责为每一用户产生帐单,计费的几个概念,记费：所有与计费有关的事件的收集过程。结帐：计费中心依据MSC传过来的计费事件，按规定费率进行计算，最终生成用户帐单。结算：当一次呼叫可能使用到多个运营商的设备资源，运营商之间通过协商达成一种认可的网间计费协议来对用户进行收费。,常见网络现象,1、边界漫游2、开机收到手机呼3、无法接通,GSM向第三代移动通信发展,3G发展,1、第三代移动通信的提出IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提出，考虑到该系统将于2000年左右进入商用市场，工作的频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）2、第三代移动通信系统的主要特征有哪些？全球普及和全球无缝漫游的系统具有支持多媒体的能力便于从2G平滑过渡、演进高频谱效率高服务质量低成本、高保密性,数字技术IMT-2000(ITU)UMTS(WCDMA,TD-SCDMA),CDMA2000,第二代,1990,2000,第一代,第三代,数字技术例如:GSM,CDMA(I