第07讲 组网技术基础(三)

1、第3章组网技术基础AbisA接口接口MSBSSOMC-R操作维护中心操作维护中心BSC基站基站控制器控制器MSC移动交换中心移动交换中心BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机MSMSUm通过本章学习，着重解决以下问题：通过本章学习，着重解决以下问题：n干扰如何影响系统性能n如何进行区域覆盖n如何提高蜂窝系统容量n如何解决多信道共用n如何构造蜂窝网络结构n如何进行移动管理第3章组网技术基础建立一个移动通信网的系统级概念本次课教学目的：本次课教学目的：n1、掌握移动通信网络的基本构成n2、了解无线网络的特点n3、了解SS7的信令系统的构成n4、理

2、解移动通信系统的位置更新过程n5、掌握切换的基本概念 第3章移动信道3.6 网络结构n3.6.13.6.1接入网和核心网的概念接入网和核心网的概念 n核心网：承担全局的通信，关系重大n接入网：接入网资金投入大2 2、移动通信网络的接入网、移动通信网络的接入网 ：是由业务结点接口（SNI）用户网络接口（UNI）之间一系列传送实体组成，为通信业务提供所需传送承载能力的设施系统。n业务结点接口：提供用户接入到业务结点的接口。n用户无线接口：终端设备与应用接入协议的网络终端之间的接口。n接入网的概念是国际电联标准部根据近年来电信网的发展演变趋势提出的，其目的是综合考虑本地交换局、用户环路和终端设备，通

3、过有限的标准接口，将各种用户接入到业务结点。3.6.1 接入网和核心网的概念n接入网的目的：接入网的目的：主要为移动终端提供接入网络服务，包括所有空中接口相关功能，从而使核心网受无线接口影响很小 。n接入网类型：接入网类型：蜂窝移动电话系统、无绳电话系统等。3.6.1 接入网和核心网的概念n接入网的重要特征接入网的重要特征n接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。n接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务结点中。n接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化接口与业务结点相连。n接入网有独立于业务结点的网络管

4、理系统，该系统通过标准化的接口连接TMN，TMN实施对接入网的操作、维护和管理。 3.6.1 接入网和核心网的概念n移动通信网络的核心网移动通信网络的核心网n移动通信网的核心网主要由交换网和业务网组成n交换网完成呼叫及承载控制等所有功能n业务网完成支撑业务所需功能，包括位置管理等3.6.1 接入网和核心网的概念3.6.2基本网络结构n用户、基站、交换机、固定网络n基站与交换机、交换机与固定网络基站与交换机、交换机与固定网络n有线链路n无线链路n两类标准：两类标准：n北美与日本标准系列：T124/48/96/672/4032 1.544/3.152/6.132/44.736/274.176Mbp

5、sn欧洲及其它大部分地区的标准系列：E130/120/480/1920/7680 2.048/8.448/34.368/139.264/565.148Mbpsn通常每个基站要同时支持通常每个基站要同时支持5050路话音呼叫，每个交换机可以路话音呼叫，每个交换机可以支持近支持近100100个基站，交换机到固定网络之间需要个基站，交换机到固定网络之间需要50005000个话路个话路的传输容量。的传输容量。3.6.2基本网络结构3.6.2基本网络结构n交换机的组成交换机的组成n交换网络：在控制系统的控制下，将任一输入线与输出线接通。每个交点都可在控制下连通和断开。n接口单元：把来自用户线或中继线和各

6、种不同的输入信令和消息转成统一的机内信令，以便控制单元或交换网络n控制系统：接续控制、网络运行、管理维护ioLL3.6.2基本网络结构n移动通信网若干服务区若干MSC区若干位置区若干基站小区n蜂窝移动通信成功通信包括三个阶段，即呼叫建立、蜂窝移动通信成功通信包括三个阶段，即呼叫建立、消息传输和释放。消息传输和释放。n移动交换中心与有线网的区别在于：移动交换中心与有线网的区别在于：n完成常规交换机的所有功能n移动性管理与无线资源管理（越区切换、漫游、用户位置登记管理）n移动用户位置不固定、通信中位置还在不断变化、移动用户位置不固定、通信中位置还在不断变化、跨跃不同的小区、不同的位置区。跨跃不同的

7、小区、不同的位置区。n蜂窝移动通信的交换技术要比有线电话系统的交换蜂窝移动通信的交换技术要比有线电话系统的交换技术复杂。技术复杂。3.6.2基本网络结构n模拟蜂窝移动通信系统：模拟蜂窝移动通信系统：移动性管理和用户鉴权及认证都包括在MSC中。 数字蜂窝移动通信系统：数字蜂窝移动通信系统：分离n移动交换中心（移动交换中心（MSCMSC）：）：它是无线电系统与公众电话交换网之间的接口设备，完成全部必须的信令功能以建立与移动台的往来呼叫。其主要责任是：n路由选择管理n计费和费率管理n业务量管理n向原籍位置登记器（HLR）发关有关业务量信息和计费信息3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n原籍位置寄存

8、器（原籍位置寄存器（HLRHLR），负责移动台数据库管理。），负责移动台数据库管理。存储的用户信息分为两类：n有关用户的参数信息：向用户提供的服务，用户的各种号码，识别码，用户的保密参数n用户位置的信息：移动漫游号码，VLR地址，呼叫路由n每个移动台都必须注册n主要责任：主要责任：n对在HLR中登记的移动台（MS）的所有用户参数的管理、修改等； n计费管理； nVLR的更新。 3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLRVLR）是存储用户位置信息的动态数据库。）是存储用户位置信息的动态数据库。当漫游用户进入某个MSC区域时，必须向与该MSC相关的VLR登记。其

9、主要责任：nVLR向该用户分配一个移动用户漫游号码，并通知该用户的HLRn临时移动台标识管理n访问的移动台用户管理nHLR的更新n管理MSC区、位置区及基站区n管理无线信道（如信道分配表、动态信道分配管理、信道阻塞状态）n认证中心（认证中心（AUCAUC）是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实）是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。体。只有合法用户才能接入网中并得到服务。3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n各接口的主要功能是：各接口的主要功能是：n（1）用户与移动网之间的口（Sm接口）：人机接口。其中用户的移动设备包括键盘、液晶

10、显示以及用户身份卡识别功能部件。n（2）移动台与基站之间的接口（Um接口）：Um是移动台与基站收发信机之间的无线接口，是移动通信网的主要接口。n（3）A接口是网络中的主要接口，它连接着系统的两重要组成部分：基站和移动交换中心。此接口所传递的信息主要有：基站管理、呼叫处理与移动性管理等。n（4）基站控制器（BSC）与基站收发信机（BTS）之间的接口（Abis接口）。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和对无线资源的分配3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n（5 5）移动交换中心（）移动交换中心（MSCMSC）与访问位置寄存器（）与访问位置寄存器（VLRVLR）之间的）之

11、间的接口（接口（B B接口）。接口）。n每当MSC需要知道某个移动台的当前位置时，就查询VLR。n当移动台启动与某个MSC有关的位置更新程序时，MSC就会通知存储着有关信息的VLR。n当用户使用特殊的附加业务或改变相关的业务信息时MSC也通知VLR。n（6 6）移动交换中心（）移动交换中心（MSCMSC）与原籍位置寄存器（）与原籍位置寄存器（HLRHLR）之间接）之间接口（口（C C接口）。接口）。nC接口用于传递管理与路由选择的信息。n呼叫结束时，相应的MSC向HLR发送计费信息。3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n（7 7） 原籍位置寄存器（原籍位置寄存器（HLRHLR）与访问位置寄存

12、器（）与访问位置寄存器（VLRVLR）之间的接口）之间的接口 (D(D接口接口) )。nD接口用于有关移动台位置和用户管理的信息交换； nVLR通知HLR某个归属它的移动台的当前位置，并提供该移动台的漫游号码；nHLR向VLR发送支持对该移动台服务所需要的所有数据。 n（8 8）移动交换中心（）移动交换中心（MSCMSC）之间的接口（）之间的接口（E E接口）接口）n主要用于越区切换信息的交换n（9 9）移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口（）移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口（F F接口）接口）n移动设备管理信息，例如国际移动设备识别码。n（1010）访问位置寄存器之间的接口（）访问位

13、置寄存器之间的接口（G G接口）接口）3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n未来移动通信网络的网络结构分为三个层次：未来移动通信网络的网络结构分为三个层次：n最低层为通用信息接入网络：利用各种空中接口标准，在不同的环境下（如室内、室外、卫星等）都能接入到网络中；n宽带信息传输网络：承载大量用户的多种类型多种速率的业务，承载和处理大量的用户移动性管理等的控制和管理负荷；n最高层为业务管理网络：网络业务管理，自行设计新业务能力。n两个支持网络：两个支持网络：n智能信令控制网络n统一的网络管理n集中式、分布式集中式、分布式3.6.3数字蜂窝移动通信网的网络结构n信令是与通信有关的一系列控制信号，例

14、如振铃音等。信令是与通信有关的一系列控制信号，例如振铃音等。 作用是保证用户信息有效且可靠地传输。 意义是决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量。 n信令分两种信令分两种n接入信令：用户到网络结点间的信令 n网络信令：网络结点之间的信令 3.7信令3.7.1接入信令n数字信令：速率快、容量大、可靠性高数字信令：速率快、容量大、可靠性高n前置码：位同步信息，以确定每一码的起始和终止时刻，一般采用1010的交替码。接收端用锁相环路就可提取出位同步信息n字同步码：需要尖锐地自相关峰，巴克码n地址或数据：包括控制、选呼、拨号等信令，各系统都有其获特的规定n纠错码：监督码，不同的纠错编码有不同的检

15、错和纠错能力。一般而言，监督码元所占比例越大，则检错能力就越强，但编码效率就越低3.7.1接入信令n举例：举例：TACSTACS系统反向信道的信令格式系统反向信道的信令格式n每个字采用BCH（48，36，5）进行纠错编码，然后重复5次 n音频信令音频信令n单音、双音、多音频信令3.7.2网络信令n网络信令：网络信令：7号信令，用于交换机之间和交换机与数据库之间交换信息n7 7号信令系统的协议结构号信令系统的协议结构n消息传输部分（消息传输部分（MTPMTP）提供一个无连接的消息传输系统。）提供一个无连接的消息传输系统。n第一层为信令数据层，它定义了信号链路的物理和电气特性； n第二层为信令链路

16、层，它提供数据链路的控制，负责提供信令数据链路上的可靠数据传输； n第三层是信令网络层，它提供公共的消息传送功能。n信令连接控制部分（信令连接控制部分（SCCPSCCP）提供用于无连接和面向连接业务）提供用于无连接和面向连接业务所需的对所需的对MTPMTP的附加功能。的附加功能。n0类是基本无连接型业务；n1类是有序的无连接业务；n2类是基本的面向连接业务；n3类是具有流量控制的面向连接型业务。3.7.2网络信令nISDNISDN用户部分（用户部分（ISDNISDNUPUP）支持的业务包括基本的承载业务）支持的业务包括基本的承载业务和许多和许多ISDNISDN补充业务。补充业务。n事务处理能力

17、应用部分（事务处理能力应用部分（TCAPTCAP）提供使用与电路无关的信令）提供使用与电路无关的信令应用之间交换信息的能力。应用之间交换信息的能力。n操作、维护和管理（OMAP）n移动应用部分应用（MAP）n7 7号信令网络是与现行号信令网络是与现行PSTNPSTN平行的一个独立网络。平行的一个独立网络。n信令点（SP）n业务交换点（SSP）n业务控制点（SCP）n信令链路和信令转移点（STP）3.7.2网络信令3.7.2网络信令3.7.3 信令应用n通信网络最基本的任务：通信网络最基本的任务：建立始呼与被呼之间的连接n识别被呼用户n定位用户所在位置n建立网络到用户的路由连接n通话过程中维持连

18、接n通话结束，拆除连接n系统位置更新过程系统位置更新过程n移动台的位置登记n位置区改变后的位置更新n在一特定时间内，移动台与网络没有发生联系时，移动台自动地、周期地与网络取得联系，核对数据3.8系统的移动性管理小区小区1小区小区3小区小区2小区小区4位置区位置区1位置区位置区2BSCBSCMSCVLRMSCVLRHLR(1) MS(1) MS向向MSCMSC发送发送“位置更新请求位置更新请求”(1)(2)(2) MSC(2) MSC向客户的向客户的HLRHLR发送发送“位置更新请求位置更新请求”(3) HLR(3) HLR回送回送“位置更新接受位置更新接受”(3)(4)(4) MSC (4)

19、MSC 对对VLRVLR中该客户的中该客户的IMSIIMSI作标记，并向作标记，并向MSMS回送回送“位置更新证实位置更新证实”(5)(5) HLR(5) HLR通知原来的通知原来的MSCMSC删除删除VLRVLR中有关该中有关该MSMS的客户数据的客户数据 3.8.1 系统位置更新过程 n在实际系统中，位置登记区越大，位置更新的频率越低，但每次呼叫寻呼的基站数目就越多，用于寻呼的开销非常大；n另一方面是：如果移动台每进入一个小区就发送一次位置更新信息，则这时用户位置更新的开销非常大，但寻呼的开销很小。 动态位置更新策略 基于时间的位置更新策略：基于时间的位置更新策略：每个用户每隔秒周期性地更

20、新其位置。的确定可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。基于运动的位置更新策略：基于运动的位置更新策略：当移动台跨越一定数量的小区边界（运动门限）以后，移动台就进行一次位置更新。若若A A客户为北京固定网某客户，客户为北京固定网某客户，B B客户为上海数字移动某客户，客户为上海数字移动某客户，B B客户已漫游客户已漫游到广州，到广州，A A客户呼叫客户呼叫B B客户流程如下：客户流程如下：（5 5）VLR VLR 把分配给被叫客户的把分配给被叫客户的MSRNMSRN号码回送给号码回送给HLRHLR，由，由HLRHLR发送给发送给GMSCGMSCMSCHLRVLR广州广州PSTN 公共电话交

21、换网公共电话交换网MSC 移动交换中心移动交换中心HLR 原籍位置寄存器原籍位置寄存器VLR 访问位置寄存器访问位置寄存器GMSC北京北京PSTN（1 1）A A客户拨打客户拨打B B客户，拨客户，拨MSISDN(0139H0HlH2H3ABCD)MSISDN(0139H0HlH2H3ABCD)号码号码（1）（2 2）本地交换机根据）本地交换机根据A A客户所拨号码客户所拨号码(139)(139)可以与可以与GSMGSM网的网的GMSCGMSC间建立链路，间建立链路，并将并将B B客户号码传送给客户号码传送给GMSCGMSC（2）（3 3）GMSCGMSC根据根据H0HlH2H3ABCDH0H

22、lH2H3ABCD，向，向B B客户的客户的HLRHLR发发MSISDNMSISDN号码，询问号码，询问B B客户客户漫游号码漫游号码(MSRN)(MSRN)（3）（4 4）HLRHLR将将B B客户客户MSISDNMSISDN号码转换为客户识别码号码转换为客户识别码(IMSI)(IMSI)，查询，查询B B客户目前所客户目前所在的业务区在的业务区MSCMSC，向该区，向该区VLRVLR发被叫的发被叫的IMSIIMSI，请求，请求VLRVLR分配给被叫客户一个分配给被叫客户一个漫游号码漫游号码MSRNMSRN（4）（5）（6 6）GMSCGMSC有了有了MSRNMSRN，就可以把入局呼叫接到，

23、就可以把入局呼叫接到B B客户所在的客户所在的MSC (MSC (北京北京- -广州广州) )（6）（7 7）VLRVLR查出被叫客户的位置区识别码查出被叫客户的位置区识别码(LAI)(LAI)之后，之后，MSCMSC将寻呼消息发送给位将寻呼消息发送给位置区内所有的置区内所有的BTSBTS，由这些，由这些BTSBTS在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼（8 8）守候的空闲）守候的空闲MSMS接收到此寻呼消息，识别出其接收到此寻呼消息，识别出其IMSIIMSI码后，发送应答响应，码后，发送应答响应，并建立通信连接，通信过程中采用并建立通信连接，通信过程中采用TMSITMSI号码号码上海上海nSIMSIM（Subscriber Identity ModuleSubscriber Identity Module）卡）卡n独立于用户移动设备识别和数据存储设备n存储着的信息：国际移动用户识别码、鉴权密钥、用户接入等级控制、用户注册的业务种类、相关的网络信息n开机时，网络需要对新的移动用户的国际用户识别码的数据做“附着”标记，表明此用户是激活用户；关机时，发送一个“分离”消息，并在国际用户识别码上去掉“附着”标记，增加“分离”标记。n当网络在特定时间内没有收到来自移动台任何信息时，就启动周期位置更新措施。3.8.1系统的位置更新