第2章GSM网络结构3

数字移动通信,2.6号码管理,编号原则：（1）全国移动电话应有统一的编号计划，划分移动电话编号区，并应相对稳定；（2）每一个长途区号为两位，三位的长途编号区可覆盖一个或几个长途编号区；（3）根据移动电话编号区的设置原则，一个移动编号区可以覆盖一个或几个长途编号区；（4）多个移动编号区可以合用一个移动电话局；,2.6号码管理,2.6.1识别码1、国际移动用户识别码(IMSI)为了在整个GSM移动通信网中正确识别某个移动用户，就必须给移动用户分配一个特定的识别码，这个识别码称为国际移动用户识别码(IMSI)，也称为国际移动用户身份码（它不是呼叫号码），存储在用户识别卡(SIM)、HLR、VLR中。,IMSI,NMSI,3位,2或3位,最多15位,图2-5IMSI的组成,MCC：三个数字，如中国为460。MNC：两个数字，如中国移动的MNC为00,联通CDMA系统使用03。MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码。编码格式为：H1H2H3SXXXXXX例：460030912121001,2、临时移动用户识别码(TMSI).功能：GSM系统的安全保密措施之一是：空中信令尽可能用TMSI代替IMSI，以防他人从空中非法窃取并盗用IMSI。由VLR临时给来访MS用户分配一个在该服务区使用的TMSI号码，并且MS每向网络发出请求一次就重新分配一个TMSI。,TMSI.分配原则：长度4个字节，格式由运营部门自定；TMSI的32bit不能全部为1，全1的TMSI表示无效；要避免在VLR重新启动后TMSI重新分配，可以采取TMSI的某一部分表示时间或在VLR重启后某一特定位改变的办法。,2.6号码管理,3.移动台国际ISDN号码(MSISDN)MSISDN号码是指主叫用户为呼叫公用数字蜂窝移动通信网GSM系统中一个移动用户所需拨的号码。一个移动台可分配一个或多个MSISDN号码，一个MSISDN号码总长不超过15位数字。其号码组成如下：,MSISDN.组成：,CC：国家代码，中国为86NDC：国内目的代码，包括国内网号及HLR识别码。,SN：用户号,注:3GTD:157,2.6号码管理,4、移动台漫游号码(MSRN)当移动用户漫游到一个新的业务区后，为使GSM移动通信网路能再进行路由选择，而给该用户分配一个临时性的移动用户漫游号码(MSRN)。它的结构为1390M1M2M3ABC。M1M2M3为MSC的号码，M1M2与MSISDN号码中的H1H2相同。,对于MSRN的分配有两种：在起始登记或位置更新时，由VLR分配MSRN后传送给HLR。当移动台离开该地后，在VLR和HLR中都要删除MSRN，使此号码能再分配给其它漫游用户使用。在每次移动台有来话呼叫时，根据HLR的请求，临时由VLR分配一个MSRN，此号码只能在某一时间范围（比如90秒）内有效。,2.6号码管理,5、本地移动用户识别码（LMSI）LMSI是为了加快VLR中用户数据的查询速度而由VLR在位置更新时分配的，然后与IMSI一起发往HLR保存，HLR不会对它做任何处理，但是会在任何包含IMSI的消息中发送给VLR。,2.6号码管理,6、切换号码（HON）HON是在进行局间切换时为了选择路由，由目标MSC/VLR临时分配给移动用户的一个号码。该号码是MSRN号码的一部分，只在移动用户进行局间切换时使用，接续完成后即可释放给其他用户使用。,2.6号码管理,7、位置区识别码（LAI）在检测位置更新和信道切换的需要时，要使用到位置区识别码LAI。LAI用于识别MS所处的位置，当MS从一个位置区移动到另外一个位置区时，需要进行位置登记。,其中：MCC和MNC同IMSI的MCC和MNC，在中国MCC=460，MNC=00或01LAC为位置区域码，它是唯一地识别我国数字PLMN中每个位置区的，是一个2字节16进制的BCD码，表示为L1L2L3L4（范围0000FFFF，可定义65536个不同的位置区。）,2.6号码管理,8、MSC/VLR号码MSC/VLR号码是在No.7信令消息中使用的代表MSC的号码，采用E.164编码方式，即ISDN编码方式，编码方式为：CC+NDC+LSP，其中CC、NDC的含义同MSISDN的规定，LSP由运营商规定.典型的号码举例：8613900477,2.6号码管理,9、小区全球识别码（CGI）CGI是所有GSMPLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的。编码格式为MCC+MNC+LAI+CICI：CellIdentity,是2个字节长的十六进制BCD码，可由运营部门自定。,2.6号码管理,10、HLR-Number(HLR号码)采取E.164编码方式，编码格式为：CC+NDC+H1H2H30000；升位后变为：CC+NDC+H0H1H2H3000其中CC，NDC含义同MSISDN的规定。典型的HLR-Number为86-139-4770000；升位后为861390477000用IMSI寻址的操作，除了必需用的之外，都可转换为用HLR-Number寻址,2.6号码管理,11、漫游区域识别码（RSZI）RSZI明确地定义了用户可以漫游的区域编码格式为：CC+NDC+ZC。其中，CC与NDC同MSISDN中的含义相同。ZC(ZoneCode)在某一PLMN内唯一地识别允许漫游的区域，它是由运营者设定，在VLR内存储。RSZI并不在HLR与VLR之间传送，而只有ZC在位置更新时，从HLR传送到VLR，用于VLR判断某用户是否允许在该VLR区域内漫游。,2.6号码管理,12、基站识别码（BSIC）用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS。BSIC为一个6bit编码，结构为：NCC(3bit)+BCC(3bit)。NCC-PLMN色码。用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。相邻国家要具体协调NCC的配置。BCC-BTS色码。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS。,2.6号码管理,13、国际设备识别码（IMEI）唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备。IMEI的组成TAC（6位）-FAC（2位）-SNR/MAC(6位)-SP(1)TAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码。SNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备。SP-备用，通常为0。,例如：IMEI的格式是123456-78-901234-5，其中，123456即设备型号核准号码；78即最后装配号码；901234即出厂序号；5即备用号码。其中的78两位可以用来鉴别真假，因为一般来说正行手机的装配点都是在国内，所以只要最后装配点在国内的一般都是正行。以下是部分牌子手机的IMEI码中78位数字的对照表：摩托罗拉：07德国，18新加坡，40英国，47部分香港、东南亚改装机，48中国改装机，67美国，80=中国，81=中国，82=中国，83=中国，92=中国杭州，93=中国杭州；诺基亚：10芬兰，40北京，60东莞西门子：37上海，51德国松下：62北京，98菲律宾三星：89、90、92韩国飞利浦：69深圳，50法国阿尔卡特：70苏州,各识别码在系统资料中的位置,VLR,AuC,HLR,EIR,MSRN,IMSI,TMSI,MSISDN,LAI,MS,IMEI,SIM,IMSI,MSISDN,TMSI,MSRN,Ki,IMSI,RAND,SRES,Ki,Kc,MSRN,IMSI,MSISDN,IMEI,2.7接口与协议,作为现代电信系统，GSM是一个复杂的网络系统，在多业务方面它与ISDN有很多共同点，同时它还增加了来自蜂窝网独有的功能。随着数据网络开放系统互连模型（OSI）的出现，我们可以把GSM这样一个具体系统接口的功能、接口和协议，在OSI模型基础上来进行分析。,1、GSM网络接口就GSM系统与外界的联系，可划分为三大边界，因而也有了三大外部接口：,2.7接口及协议,首先，在用户侧，有移动台MS和用户之间的界面，可认为是一个人机界面。在GSM规范中定义了一个SIM-ME接口，这里SIM是一张智能卡，包含存贮在无线端口的用户一侧上所有与用户有关的信息，ME代表移动设备。,其次，GSM与其他电信网接口，规定GSM作为一种接入网，建立起GSM用户与其他电信网用户之间的呼叫；当然也我们可以这样认识，GSM是一种电信交换机，既执行GSM功能，又能管理PSTN/ISDN用户，而一般规范的GSM体系结构不考虑这种可能性，只是明确定义了GSM与其它电信网的接口。再次，GSM与运营者的接口，提供对NSS、BSS设备管理和运行管理，实现运营商对网络的管理。,GSM系统结构（一）,PSTN,OMS,SIM,ME,MS,BTS,BTS,BSC,A,Um,MSC,MSC,VLR,VLR,HLR,AUC,EIR,B,C,E,F,G,H,D,NSS,BSS,NSS,1）.BSC与MSC之间的接口（A接口）。它用于BSC和MSC之间的报文和进/出移动台的报文（通过CC或MM协议鉴别器实现）。在A接口中，它遵循GSM规范08系列的要求。2）.BSC与BTS之间的接口（Abis接口）。BSC支持900MHZ和1800MHZ两种基站SITE配置。Abis接口遵循GSM规范08.5X系列要求。,3）.BTS与MS之间的接口UmUm接口被定义为MS与BTS之间的通信接口，我们也可称它为空中接口，在所有GSM系统接口中，Um接口是最重要的。首先，它实现了各种制造商的移动台与不同运营者的网络间的兼容性，从而实现了移动台的漫游。其次，它的制定解决了蜂窝系统的频谱效率，采用了一些抗干扰技术和降低干扰的措施。很明显，Um接口实现了MS到GSM系统固定部分的物理连接，即无线链路，同时它负责传递了无线资源管理、移动性管理和接续管理等信息。,2.7接口及协议,2、GSM接口协议,在GSM规范中很明确的定义了Um接口的协议，根据OSI模型，把Um接口分成三层来分析：第一层，信号链路层（物理层）：此层为无线接口最低层，提供无线链路的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道。第二层，数据链路层：此层为MS和BTS之间提供了可靠的专用数据链路，是基于ISDN的D信道链路接入协议（LAPD），但加入了一些移动应用方面的GSM特有的协议，我们称之为LAPDm协议。,第三层，信号链路层3：此层主要负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程的信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。它包括了CM、MM、RR三个子层，分别可完成呼叫控制（CC）、补充业务管理（SS）和短消息业务管理（SMS）等功能。,从信令模型中可以看出，GSM系统中不同接口上使用了不同的协议，从链路层看，分别涉及MS和BTS之间的LAPDm，BTS与BSC之间的LAPD，以及七号信令系统中的MTP2协议。信令协议与设备结构是无关的，只是用于MS与网络之间建立的一种约定，以支持RR、MM、CM功能的执行。,RR管理涉及多个接口和实体，BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP（BSS移动应用部分），用以支持各种连接处理和切换过程，其承载方式是A接口上的CCS7信令协议。BTS与BSC之间的协议称为RSM（无线分系统管理），用于支持分配传输路径和测量报告处理，其承载方式是Abis接口上的LAPD信令协议。BTS与MS之间的协议称为RIL3-RR（无线接口第三层RR协议），它只是整个第三的、层实体的一部用于支持无线连接处理和测量报告处理，其载体是Um接口上的LAPDm信令协议。,对于MM和CM，BTS和BSC不对这类消息进行处理，涉及到MM和CM的设备主要是移动台以及HLR和MSC/VLR。我们把这类消息称为DTAP(直接传送应用部分)消息，通过A接口能够传递两类消息：BSSMAP消息和DTAP消息，其中BSSMAP消息负责业务流程控制，需要相应的A接口内部功能模块处理。对于DTAP消息，A接口仅相当于一个传输通道，从NSS到BSS侧，DTAP消息被直接传递至无线信道，从BSS到NSS侧，DTAP消息被传递到相应的功能处理单元，对A接口来说，DTAP消息是透明的。,2.8双频网的网络结构,所谓双频网，是指GSM900与GSM1800共同联合工作的网络结构。只有当900M的小区和1800M的小区在某种程度上互为邻近小区，可以自由在900M的小区和1800M的小区之间进行小区选择、重选和切换时，这些小区才构成了真正意义上的双频网。,一个理想的双频网络需要具备这样的特征：用户能够在两个频段漫游；用户能够在两个频段无缝切换；话务量在双频网上均衡分布；能够克服频繁的小区重选和一般性位置更新；保证通话质量的前提下，克服双频网络之间不必要的频繁切换；,根据话务分布情况和网络指标要求，在已有GSM900网络基础上进行双频组网，DSC1800系统引入三种方式：独立MSC方式、共用MSC方式和共用BSC方式。,（1）独立MSC方式,独立MSC方式的优点是GSM900和DCS1800可以为不同厂家的设备；缺点是容易造成GSM900与DCS1800系统间切换时间长、信令负荷大和切换成功率低等问题；且当双频手机比例很高时，GSM900和DCS1800双层网间的话务均衡较难实现。这种方式适用于GSM1800在市区全覆盖的情况。,（2）共用MSC方式,共用MSC组网方式中，GSM900和DCS1800的基站可以为不同厂家的设备，且GSM900/DCS1800双频间的切换时间较短，成功率较高，信令负荷较小；但当双频手机比例很高时，GSM900和DCS1800双层网间的话务均衡较难实现。,（3）共用BSC方式,共用BSC方式方式对现有网络影响较大。由于在Abis接口上GSM规范不是很严格，所以这种组网方式一般只限于同一个厂家的