《GSM系统结构》PPT课件.ppt

1、1,第七章GSM系统的结构,移动通信,电子工程系李明,2,一、概述 公众陆地移动网PLMN：由运营商管理的、向公众提供移动通信服务的网络。 GSM900/DCS1800是一个PLMN。 GSM：全球移动通信系统，Global System for Mobile communications DCS：数字通信系统，Digital Communication System,移动通信,电子工程系李明,3,GSM提供的业务 电信业务：电话、短消息等 承载业务：数据交换等 补充业务：来电显示、呼叫转移、多方通话等,移动通信,电子工程系李明,4,空中接口(Air Interface) 公共逻辑信道：由多个

2、移动台共享的信道。 专用逻辑信道：只为一个移动台提供资源的信道。,移动通信,电子工程系李明,6,巡游管理(Itineracy Management) 位置登记 越区切换,移动通信,电子工程系李明,7,漫游(Roaming) 保证用户在不同网络中的通话不中断。,移动通信,电子工程系李明,8,二、分系统组成 移动台MS (Mobile Station) 唯一的国际移动设备识别码IMEI (International Mobile Equipment Identity) .形式：车载式和便携式 .功能：能通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信功能外，还必须具备与使用者之间的

3、人机接口或与其它终端设备相连接的适配装置。 .最小的发射功率：在GSM中，一般为3mW(5dBm)；在DCS中，一般为1mW(0dBm)。,移动通信,电子工程系李明,10,SIM (Subscriber Identity Module)卡 记录了用户的所有特征和使用环境，如卡的密码、缩位拨号、最后的呼叫号码、最后连接的网络等。,移动通信,电子工程系李明,11,基站子系统BSS (Base Station Subsystem) 一方面，通过空中接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理；另一方面，基站子系统和网络子系统NSS中的移动交换中心MSC (Mobile Switching Ce

4、nter)相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。,移动通信,电子工程系李明,12,.基站收发信机BTS (Base Transceiver Station) 由一组被称为TRX的智能发送机和接收机组成。 功能： 最基本的：调制/解调、均衡、纠错编码 物理层：TDMA复用、慢跳频、加密 数据链路层：手机和设施间的信令交换(LAPDm)，还管理和BSC间的链路以保证会话的稳定性 (LAPD)。,移动通信,电子工程系李明,14,.基站控制器BSC (Base Station Control) 主要功能：管理无线资源、信道的分配、根据BTS的测量结果来控制移动台或BTS的发射功

5、率、决定是否执行切换 (handover)。 BSC和BTS以及MSC通过一至数条PCM链路相连。BTS和BSC间的链路类似于ISDN；BSC和MSC间的链路使用了7号信令不同层的功能。 BSC的话务容量一般为100到900 Erlang。,图BSS子系统在GSM网络中的位置,移动通信,电子工程系李明,16,.BSS子系统的结构 分为三层：物理层、数据链路层和网络层。,移动通信,电子工程系李明,17,物理层 定义了发送/接收信息的所有方法。在Abis接口上发生的是数字传输，一般是64kbit/s，采用了ITU的G.703、G.705、G.732电信标准。在空中接口上，还完成纠错编码、逻辑信道复

6、用和进行一些无线指标的测量。,移动通信,电子工程系李明,18,数据链路层 通过协议和ARQ (Automatic Repeat reQuest)机制，保证两个终端间数据传输的可靠性。 在BTS和BSC间使用的是LAPD (Link Access Protocol on the D channel)协议。 在MS和BTS间使用的是LAPDm (Link Access Protocol on the Dm channel)协议。,移动通信,电子工程系李明,19,网络层 在移动台要进行通信时，建立、维持和释放交换电路。 分为三个子层 无线资源管理RR (Radio Resource)：主要存在于MS

7、和BSC中。它管理的是无线资源，包括不同逻辑信道的建立、维持和释放。在移动台中，主要是用来选择小区、在物理层测量的结果基础上监听信标信道。,移动通信,电子工程系李明,20,移动性管理MM (Mobility Management)：负责移动台的位置信息、鉴权和TMSI的分配。 连接管理CM (Connection Management)包括三个实体：呼叫控制CC (Call Control)管理和最终目标的电路链接、短消息服务SMS (Short Message Service)负责短消息的收发、补充业务SS (Supplementary Services)管理附加业务。,图BSS的层结构,R

8、R：负责MS-BTS间的加密 接口A：SS7协议栈 接口Abis：ISDN接口,移动通信,电子工程系李明,22,网络子系统NSS (Network Subsystem) .归属位置寄存器HLR Home Location Register，管理一个给定PLMN用户的静态数据库，它还记录了每个用户的：,移动通信,电子工程系李明,23,国际移动用户识别码IMSI (International Mobile Subscriber Identity)，网络通过这个号码和用户联系，该号码是不对外的。 用户使用的MSISDN (Mobile Station ISDN Number)号码，该号码是对外的。

9、用户的某些特征 (允许使用的补充业务、允许打国际长途与否等)。 为每个用户记录了访问过的访问用户位置寄存器VLR (Visitor Location Register)号码。,移动通信,电子工程系李明,25,HLR的布置方式 集中式：被安装在一台特殊的机器上，一个HLR可以管理数十万用户。 分布式：被集成到MSC中，这时用户的数据被储存在和他经常联系的MSC中。 用户的资料只储存在一个HLR中，网络通过MSISDN和用户的IMSI来确定HLR。,移动通信,电子工程系李明,26,.MSC和VLR功能 MSC实质上是移动服务的交换中心，负责管理移动台和其他的MSC联系、短消息的传送、必要时参与切换

10、的执行、验证访问用户的特征 (在用户主叫时)、转发位置信息等。 有时，又称为GMSC (Gateway MSC)，被用于固定电话用户呼叫移动用户。,移动通信,电子工程系李明,27,VLR是一个动态数据库，记录某个地区中出现的用户资料。这些资料是从该移动用户的归属位置寄存器HLR获取并暂时保存，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则该用户的数据就会被删除。 VLR中还保存了移动用户的TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) ，并且在VLR中的与用户地理区域位置相关的信息比HLR中更准确。,移动通信,电子工程系李明,28,.NSS子系统的结构 MTP

11、(Message Transfer Part)：包含了7号信令系统SS7 (Signaling System 7)中低3层的所有协议，这些协议允许布置一个专门用于信令的、基于数据流的国家电话网络。 SCCP (Signalling Connection Control Part)：SS7的一个协议，主要用来管理信令网之间的互相连接并且提供一个有/无连接的服务。利用该协议可以布置一个全世界的信令网。 基于SS7、位于NSS和BSS间的A接口，包含了MTP和SCCP协议，使用连接的方式。,移动通信,电子工程系李明,29,TCAP (Transaction Capabilities Applicat

12、ion Part)：SS7的一个协议，负责将一个事务分割成连续的操作元素。和SCCP一起管理国际漫游，使用在MSC/VLRHLR间以及MSC/VLRMSC/VLR间。 ISUP (ISDN User Part)：SS7中处理电话应用的协议。打电话时，ISUP负责管理典型的电话消息交换。 MAP (Mobile Application Part)：基于SS7之上的应用协议，负责管理NSS设备间的对话和巡游。,移动通信,电子工程系李明,30,BSSAP (BSS Application Part)对BSCMSC间的消息进行管理。 MM和CM对漫游、MS和MSC之间连接进行管理。 所有的信令交换发生

13、在NSS内部，是通过SS7完成的。,移动通信,电子工程系李明,32,操作子系统OSS (Operation Subsystem) 记录和控制网络性能的各种事件，在提供一定服务质量的前提下保证用户资源的使用。,移动通信,电子工程系李明,33,.网络管理 商业上：用户开通、终端、计费等 安全方面的管理：检测非法入侵等 开发和管理话务：观察话务量和话务质量、监控移动台等 管理网络的配置：植入软件、加入新设备和添加新的网络功能等 维护：监控网络中出现的问题、设备测试等,移动通信,电子工程系李明,34,GSM的管理系统类似于国际电信联盟ITU (International Telecommunicati

14、on Union)标准化了的M.30中的TMN (Telecommunications Management Network)。,移动通信,电子工程系李明,35,.TMN结构 由操作系统、数据网、中间设备等组成。,移动通信,电子工程系李明,37,.设备身份寄存器EIR的功能 Equipment Identity Register，一个储存有终端号IMEI (International Mobile Subscriber Identity)的数据库，它用来验证某个终端是否有权使用网络资源。 EIR中有白名单 (允许使用的)、黑名单 (禁止使用)的和灰名单 (可疑的，不确定是否禁止使用的)。,移动通信,电子工程系李明,38,.鉴权中心AUC的功能 AUthentication Center，储存了验证每个用户可以请求的服务权利和对通信进行加密的