第三章 蜂窝移动网络.ppt

1、第三章 蜂窝移动网络,提纲,第一代模拟系统 第二代数字蜂窝系统 全球移动通信系统GSM 通用分组无线业务GPRS,第一代模拟系统,美国AMPS、北欧的NMT FDMA 分配两个25MHz频段 基站到移动设备869 MHz894 MHz 移动设备到基站824 MHz849 MHz 每个频段分为两部分，供两个运营商使用 信道带宽30kHz，每个运营商416个信道，21个用于控制，395用于传送呼叫,工作方式,用户键入被叫号码，按发送键初始化呼叫 MTSO验证用户号码有效性，及用户是否有权发出呼叫 MTSO向用户的蜂窝电话发布一条消息，告知使用那个业务信道发送和接收 MTSO向被叫方发出振铃信号 当

2、被叫方应答时，MTSO在两方之间建立一条环路并初始化计费信息 当一方挂机时，MTSO释放环路，释放广播信道并完成计费信息,第一代模拟系统的缺点,随着模拟蜂窝技术的引入，移动通信的发展向前迈进了一大步 至1990年，模拟蜂窝系统的用户数已超过八百万 随着模拟蜂窝系统的发展，其弱点也日益突出， 频率利用率不高，容量有限； 制式太多，互不兼容； 提供的业务有限； 易被窃听； ,第二代数字蜂窝系统,第二代移动通信以GSM、CDMA、DAMPS为主。 一代与二代的差别 数字业务信道 加密 错误检测与纠错 信道接入（每个信道通过TDMA或CDMA可支持多个用户）,GSM 接入方式：TDMA 基站发射波段：

3、935960（MHz） 移动站发射波段：890915（MHz） 信道带宽：200kHz IS-95 接入方式：CDMA 基站发射波段：869894（MHz） 移动站发射波段：824849（MHz） 信道带宽：1250kHz,全球移动通信系统GSM,GSM移动通信系统体系结构,BTS,BSC,MSC /VLR,BTS,SMS GMSC/IWMSC,BSC,MSC/VLR,BTS,C/D,A Bis,A,F,E,G,MS,gsmSCF,J,L,EIR,HLR/ AUC,GSM移动通信系统体系结构,基站子系统（BSS）：负责提供和管理移动台与网络和交换子系统设备间的传输路径。 基站控制器（BSC）

4、基站收发台（BTS） 网络和交换子系统（NSS）：管理GSM用户和其他电信网络用户之间的通信。 移动业务交换中心（MSC-Mobile Switch Center） 访问位置寄存器（VLR- Visited Location Register） 归属位置寄存器（HLR- Home Location Register ） 鉴权中心（AC- Authetication Centre ） 设备识别寄存器（EIR- Equipment Identify Register） GSM业务控制实体（gsmSCF）,BSC： 管理设备，控制BTS，负责所有的无线接口管理，主要是无线信道的分配、释放及切换管理。

5、 BTS： 是传输设备，包括无线发射和接收设备、天线及所有无线接口特有的信号处理设备。,GSM移动通信系统体系结构,MSC： 完成GSM网络的交换功能，实现GSM网络用户与其他通信网用户的呼叫的接续。处理目前处在它所管辖区中的移动用户的通信业务，又通过局间中继线路与固定网长途局、市话汇接局以及其他MSC相连。 VLR： 是一个数据库，与一个或多个MSC相连，负责存储MSC管辖区域范围内移动用户的注册信息（例如用户号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数）。通常VLR与MSC合设于一个物理实体。,GSM移动通信系统体系结构,HLR： 归属位置寄存器是数字蜂窝移动通信系统的数据中心系统，它存

6、储着固定区域内归属所有移动用户的位置信息、业务数据、帐户管理等信息。通过七号信令网与移动通信网的其它功能实体（如MSC、VLR）进行信息的交互，可实时地提供对用户位置信息的查询和修改，及实现一系列业务操作，完成移动通信网中用户移动性管理。,GSM移动通信系统体系结构,AC： 为移动用户的身份确认管理安全数据，包括相应的鉴权参数（随机数RAND，符号响应SRES，密钥Kc）的产生和管理。AC一般与HLR一起实现。 EIR： 存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对移动设备的识别，监视，闭锁等功能。 GsmSCF： 存储有关CAMEL的业务逻辑，参与控制呼叫。,GSM移动通信系统体系结构,GSM

7、移动通信系统的接口,Abis接口：BSC与BTS的接口 A接口：BSC与MSC的接口，底层承载为七号信令的MTP、SCCP，上层协议为BSSAP。 B接口：MSC与VLR的接口，一般为内部接口。 C接口：MSC与HLR的接口， D接口：VLR与HLR的接口 E接口：MSC之间的接口 F接口：MSC与EIR的接口 H接口：HLR与AC的接口，一般为内部接口。 J接口： HLR与gsm SCF的接口 L接口： MSC与gsm SCF的接口 G接口：VLR之间的接口 其中，C、D、E、F、G、J接口底层承载为七号信令的MTP、SCCP、TCAP，上层协议为MAP。L接口上层协议为CAP。,GSM系统

8、的网络体系结构,MTP,SCCP,TCAP,BSS,AP,MAP，CAP,TUP,MTUP,ISUP,MISUP,MTP,：消息转移单元,SCCP,：信令连接控制单元,TCAP,：事务能力应用单元,MAP,：移动应用单元,TUP,：电话用户单元,MTUP,：移动电话用户单元,ISUP,：,ISDN,用户单元,MISUP,：移动,ISDN,用户单元,BSSAP,：基站子系统应用部分,GSM移动通信系统的协议栈,基本工作原理位置登记流程,MS,BS,MSC/VLR,信道请求,立即分配,业务请求,鉴权,“鉴权”响应,加密,加密完成,“呼叫开始”指令,“信道指配”指令,与固定用户接续,回铃音,连接,建

9、立呼叫请求,“信道指配”完成,基本工作原理移动用户呼叫固定用户的接续过程,GMSC,HLR,MSC/VLR,BS,MS,固定用户拨号,查询路由信息,查询路由信息响应,拨号信息,寻呼请求,寻呼响应,加密,呼叫建立,呼叫证实,信道指配,回铃音,连接完成,拨号应答,连接,连接确认,提供漫游号码请求,提供漫游号码响应,信道指配完成,鉴权,鉴权响应,基本工作原理固定用户呼叫移动用户的接续过程,DCS1800和PCS1900,DCS1800基于GSM发展而来，网络结构与GSM相同 DCS1800容量高，提供374个无线信道，而GSM900只能提供124个信道 DCS1800发送功率低 PCS1900是针对

10、北美市场在GSM基础上配置，与DCS1800主要区别是使用了增强的全速率语音编解码器,我国GSM网络,我国GSM移动网络的通信频段 900Mhz与1800Mhz GSM900Mhz频段：890915Mhz上行，935960Mhz下行 DCS1800Mhz频段：17101785Mhz上行，18051880Mhz下行 相邻两个频点间隔为200Khz 每个频点用TDMA，分为8个时隙（全速率信道）或16半速率信道 中国移动 905909Mhz上行，950954Mhz下行 中国联通 909915Mhz上行，954960Mhz下行 目前只有中国移动申请GSM1800Mhz网络,通用分组无线业务GPRS,

11、GPRS,General Packet Radio Service（通用分组无线服务）：它是利用“包交换”（Packet-Switched）的概念发展出的一套无线传输方式。 GPRS作为GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。 通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E-mail、进行Internet浏览等 。,G

12、PRS与GSM,是一种基于GSM的新的传输服务；大大加强和简化对分组数据网络（如Internet）的无线接入能力。 数据层面 GPRS 对数据通道进行专门设计 信令层面 增加了数据通道管理的信令协议 移动用户必须首先在GPRS移动网上注册 GPRS附着 GPRS分离 GPRS分离可由用户或网络执行,在GSM系统的基础上构建GPRS系统,GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。 构成GPRS系统的方法是： 在GSM系统中引入3个主

13、要组件 GPRS服务支持结点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node) GPRS网关支持结点(GGSN, Gateway GPRS Support Node) 分组控制单元(PCU) 对GSM的相关部件进行软件升级 现有的GSM移动台(MS)，不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS标准进行改造(包括硬件和软件)才可以用于GPRS系统。GPRS定义了3类MS： A类可同时工作于GPRS和GSM B类可在GPRS和GSM之间自动切换工作 C类可在GPRS和GSM之间人工切换工作,GPRS Air Interface,0,1,2,4,3,5,6,7,0,1,2,3,4,0,1,2,4,3,5,6,7,0,1,2,3,4,0,1,2,4,3,5,6,7,0,1,2,3,4,