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GSM移动通信系统概述,一、移动通信系统的发展历程二、第二代数字移动通信系统简介三、中国移动通信网络结构简介四、各种号码结构和作用说明五、逻辑信道说明六、呼叫流程简介,主要内容,hhj:,hhj:,一、移动通信系统的发展历程1、概述,1、移动通信的发展主要经历了两个阶段：第一代模拟移动通信系统；第二代数字移动通信系统，目前正向第三代移动系统发展2、中国自1987年开始发展模拟蜂窝移动通信系统（即TACS系统），自1992年开始发展数蜂窝移动通信系统（即GSM系统），截止2001年3月，中国的移动用户已达到 万。,一、移动通信系统的发展历程2、移动通信系统的比较,一、移动通信系统的发展历程 2、移动通信系统的比较,数字蜂窝移动通信系统主要存在两种制式：一是采用TDMA技术的GSM系统，其频谱利用率为模拟系统的三倍，已成为国际标准，目前已有80多个国家的150多家经营者采用了GSM标准；另一种是采用CDMA技术的IS41系统，其频谱利用率是模拟系统的20倍，且系统成本远小于GSM，但因组网技术复杂，尚欠成熟，故进入世界市场较晚，只能让GSM系统捷足先登。中国、欧洲主要采用GSM制式；北美、韩国、日本主要采用CDMA制式。,二、第二代数字移动通信系统1、概述,二、第二代数字移动通信系统2、GSM和IS95 CDMA技术比较,二、第二代数字移动通信系统3、GSM系统结构,一、MSC（Mobile-services Switching Center）：移动业务交换中心MSC是GSM系统的核心。MSC处理所控制区域内MS的信令，处理移动用户的位置更新，MS发起和MS为被叫的呼叫过程以及越区切换等移动业务，并实现MS与固定网的互通。二、VLR（Visitor Location Register）：拜访位置寄存器VLR动态地保存着进入其控制区域内的移动用户的相关数据，如位置区信息及补充业务参数等，并为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户归属的HLR中获取并保存用户数据，并在MSC处理用户的移动业务时向MSC提供必要的用户数据。VLR一般都与MSC在一起综合实现。三、HLR（Home Location Register）：归属位置寄存器HLR是GSM系统的中央数据库，存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号码（IMSI和MSISDN）、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。,二、第二代数字移动通信系统4、GSM系统组成,四、AUC：鉴权中心AUC是GSM系统的安全性管理单元，存储用以保护移动用户通信不受侵犯的必要信息。AUC一般与HLR合置在一起，在HLR/AUC内部，AUC数据作为部分数据表存在。五、EIR（Equipment Identity Register）：设备识别寄存器 移动设备识别寄存器（EIR）也是一个数据库，保存着关于移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）的三份名单：白名单、黑名单和灰名单。在白名单、黑名单和灰名单这三种表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失盗不准使用的移动设备的IMEI识别码，通过对这三种表格的核查，使得运营部门对于不管是失盗还是由于技术故障或误操作而危及网络正常运营的设备，都能采取及时的防范措施，以确保网络内所使用的设备的唯一性和安全性。,二、第二代数字移动通信系统4、GSM系统组成,六、BSS（Base Station System）：基站子系统基站子系统通过空中接口直接与移动台（MS）相接，负责无线信号的发送接收和无线资源管理；通过A接口与移动业务交换中心（MSC）相连，传送信令和用户数据。基站子系统由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）构成，一个BSC可以控制多个BTS。七、MS（Mobil Station）：移动台/移动用户移动台是用户设备，可以为车载型、便携型和手持型。移动台物理设备与移动用户可以是完全独立的，即与用户相关的全部信息都存储在用户的智能卡（即SIM卡）中，该卡可在任何移动台上使用。,二、第二代数字移动通信系统4、GSM系统组成,900MHZ模拟蜂窝移动电话经过十五年的发展，用户数量远远超过早期的设想。随用户数的猛增，模拟蜂窝移动通信系统渐显其缺陷：一是各系统间没有公共接口，不同的设备之间不能互联；二是无法与固定网迅速的数字化发展相适应，数据承载业务难以展开；三是频谱利用率低，无法适应大容量的要求；四是安全保密性差；五是业务种类单一、六是通话质量差，不保密，不支持国际漫游。这些致命弱点妨碍了其进一步发展。GSM系统较模拟移动通信系统有其不可比拟的优势：一是由于系统设备造价的降低，运行者可以用有限的资金获得更大的网络容量，及时满足被压制的市场需求；二是较模拟网，GSM具有容量大、保密性好、漫游特性好、业务种类多等特点，随着其网络的逐步扩大，取代模拟网是必然的趋势。,二、第二代数字移动通信系统5、TACS和GSM系统特点比较和分析,TMSC1/TMSC2,TMSC1：Transit MSC 一级汇接中心，负责转接省级话务TMSC2：Transit MSC 二级汇接中心，负责转接省内话务MSC：Mobile Service switch center移动交换中心，负责处理本地话务GMSC：Gateway MSC 移动网关局，负责处理移动网和其它网（如固定网、130网）之间的话务。SSP：service switch point 智能网中的业务交换点，负责处理智能网话务（如神州行预付费业务）,三、中国移动通信网络结构简介1、话路网采用二级/三级网的混合结构,TMSC1/TMSC2,MSC,GMSC,SSP,MSC,GMSC,SSP,三级结构：北京、广东等,二级结构：湖北、湖南等,TMSC1,TMSC1,TMSC2,TMSC2,中国移动长途汇接网始建于1998年底，目前已完成了三期扩容工程，在除西藏之外的30个省市均设置一级汇接中心（TMSC1）。其中：北京、广东设置两对独立的TMSC1、天津、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、黑龙江等省（市）分别设置一对独立的TMSC1，转接所辖省市的省际话务；以上省、市还设置独立的TMSC2，负责转接省内或市内的话务。其中河北、内蒙、山东、河南、湖北、湖南、陕西、四川、山西、吉林、安徽、东西、广西、海南、重庆、云南、贵州、甘肃、宁夏、青海和新疆等省市设置一对一级兼二级汇接中心（TMSC1/TMSC2），转接所辖省的省内、省际话务；全国共有64个一级汇接中心，负责疏通省、市、区的省际、省内长途话务。,三、中国移动通信网络结构简介2、中国移动长途汇接网的网络设置,三、中国移动通信网络结构简介3、中国移动长途汇接网的网络结构图,HSTP：High signal transit point 高级信令转接点，负责省际之间的信令转接LSTP：Low signal transit point 低级信令转接点，负责省内之间的信令转接MSC：Mobile Service switch center移动交换中心，负责处理本地话务GMSC：Gateway MSC 移动网关局，负责处理移动网和其它网（如固定网、130网）之间的话务。SSP：service switch point 智能网中的业务交换点，负责处理智能网话务（如神州行预付费业务）,三、中国移动通信网络结构简介4、NO.7信令网采用二级/三级网的混合结构,HSTP,HSTP/LSTP,LSTP,MSC,GMSC,HLR,MSC,GMSC,SSP,三级结构：北京、广东等,二级结构：湖北、湖南等,HSTP,LSTP,HSTP/LSTP,三、中国移动通信网络结构简介4、中国移动NO.7信令网的网络结构,中国移动长途七号信令网始建于1998年底，目前已完成了三期扩容工程，逐步形成了较为完善的中国移动七号长途信令网网路架构。在除西藏以外的30个省各建设了一对独立的HSTP，以A、B平面的组网方式组成双平面的GSM移动长途NO.7信令网。同一平面内的HSTP网状网相连，不同平面间同省市的HSTP相连（其中一个平面采用华为的C&C08STP设备，另一平面采用上海贝尔的S1240STP设备。）广东、江苏、辽宁、山东、浙江省的HSTP负责处理省际信令，另外五省还各建设有一对独立的LSTP负责处理省内信令。其余25个省/市的HSTP还兼做本省/市的LSTP，负责处理省际、省内信令，西藏的LSTP连接到北京的一对HSTP上,三、中国移动通信网络结构简介4、中国移动NO.7信令网的网络结构图,三、各种号码结构和作用说明1、IMSI(International Mobile Subscriber Identity),1.1 IMSI是在GSM系统中对移动用户(MS)的唯一识别.1.2 采取E.212编码方式.1.3存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送。1.4 IMSI分配原则：1）最多包含15个数字(0-9).2）MCC在世界范围内统一分配，而NMSI的分配则是各国运营者自己的事。3）如果在一个国家有不止一个GSM PLMN，则每一个PLMN都要分配唯一的MNC。4）IMSI分配时，要遵循在国外PLMN最多分析MCC+MNC就可寻址的原则。1.5 结构说明:,四、各种号码结构和作用说明1、IMSI(International Mobile Subscriber Identity),其中，MCC：Mobile Country Code，移动国家码，三个数字，如中国为460。MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00。MSIN：Mobile Subscriber Identification Number，在某一PLMN内MS唯一的识别码。编码格式为：H1 H2 H3 9 XXXXXX NMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一国家内MS唯一的识别码。典型的IMSI举例：460-00-4777770001,四、各种号码结构和作用说明2、TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity),2.1 TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别,它在某一VLR区域内与IMSI唯一对应.2.2 TMSI分配原则:1)包含四个字节,可以由八个十六进制数组成.2)TMSI的32比特不能全部为1,因为在SIM卡中比特全为1的TMSI表示无效的TMSI.3)要避免在VLR重新启动后TMSI重复分配,可以采取TMSI的某一部分表示时间或在VLR重起后某一特定位改变的方法.,四、各种号码结构和作用说明3、MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number),3.1 MSISDN是用于呼叫在GSM PLMN内呼叫MS的号码,作用同于固定网PSTN号码.3.2 采取E.164编码方式.3.3存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送。3.4 结构说明,四、各种号码结构和作用说明3、MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTNnumber),其中，CC：Country Code，国家码，如中国为86。NDC：National Destination Code，国内接入号，如中国移动 NDC目前有139，138，137，136，135。SN：Subscriber Number.MSISDN的一般格式为86-139(或8-0)-H0 H1 H2 H3 ABCD典型的MSISDN举例：8613904770001.,四、各种号码结构和作用说明4、Hlr number,4.1 采取E.164编码方式.4.2 编码格式为CC+NDC+H0 H1 H2 H3 000其中CC,NDC含义同MSISDN的规定.典型的MscNumber为86-139-04770004.3 用IMSI寻址的操作,除了必需用的之外,都可转换为用HlrNumber寻址.,四、各种号码结构和作用说明5、Msc number/Vlr number,5.1 采取E.164编码方式.5.2 编码格式为 CC+NDC+LSP 其中CC,NDC含义同MSISDN的规定.LSP(lacally significant part)由运营者自己决定。典型的MscNumber为86-139-004775.3 PerformHandover与PrepareHandover都是用MscNumber寻址的.5.4目前在网上MSC与VLR都是合一的,所以MscNumber 与VlrNumber基本上都是一样的.,四、各种号码结构和作用说明6、Roaming number与Handover number,6.1 在移动被叫或切换过程中临时分配,用于GMSC寻址VMSC或 MSCA寻址MSCB所用,在接续完成后立即释放.它对用户而言是不可见的.6.1 采取E.164编码方式.6.2 编码格式为在MscNumber的后面增加几个字节.典型的roaming number为86-139-00477XXX,四、各种号码结构和作用说明7、LAI(Location Area Identification,位置区),7.1编码格式为其中,MCC与MNC与IMSI中的相同.LAC:Location Area Code,是2个字节长的十六进制BCD码,0000与FFFE不能使用,四、各种号码结构和作用说明8、CGI(Cell Global Identification,全球小区识别),8.1编码格式为LAI+CI.CI:Cell Identity,是2个字节长的十六进制BCD码.,五、逻辑信道说明1、逻辑信道组成,控制信道,话务信道,逻辑信道,BCHbroadcastchannels,CCCHcommon controlchannels,DCCHdedicated controlchannels,Half rate,Full rate,SCH,FCCH,BCCH,PCH,AGCH,RACH,SDCCH,SACCH,FACCH,五、逻辑信道说明2、逻辑信道说明（BCH）,手机开机后，首先要寻找一个建立无线连接的基站，手机扫描整个无线频率，当手机找到一个最强的载波，它需确定这个载波是否BCCH载波。BCH信道由FCCH、SGH、BCCH组成。FCCH（frequency correction channel）FCCH在下行链路上点对多点发送，供手机与发射频率同步，通知手机这是一个BCCH载波。,五、逻辑信道说明2、逻辑信道说明（BCH）,SGH（synchronization channel）SGH在下行链路上点对多点发射。当手机与发射频率同步后，就监听SGH的消息，从而得到TDMA帧号和基站的BSIC码。,五、逻辑信道说明2、逻辑信道说明（BCH）,六、呼叫流程简介1、CALL TO MS,GMSC,MSC/VLR,HLR,BSC,(1)MSISDN,(5),(6)MSRN IMSI(7)IMSI LAI,(2)MSISDN,(4)MSRN,(4)MSRN,(3)IMSI,BTS,BTS,BTS,(8)Page,(8)Page,(8)Page,(10),(9)Page response,信令 话音,六、呼叫流程简介1、CALL TO MS,1.1 从PSTN/ISDN进入的呼叫首先被送至最近的GMSC。1.2 GMSC分析MSISDN找到MS登记所在的HLR，向HLR请求路由信息，在HLR中存储有MS登记的VLRnumber信息。1.3 HLR向VLR发MSRN请求，此消息中携带用户的IMSI。VLR响应HLR的请求，分配一个空闲的MSRN，在VLR中有一张表，此MSRN和MS的IMSI相对应。1.4 MSRN通过HLR回送给GMSC。1.5GMSC通过MSRN建立指向VLR的话路。1.6VLR通过接收到的MSRN在表中找到MS的IMSI，释放该MSRN。1.7VLR确定MS所在的LAI。1.8 VLR 向MS登记的LA区域发寻呼消息。1.9 当MS响应寻呼消息以后，进入鉴权过程。1.10鉴权通过后，BSC通过BTS给用户分配一个无线话务信道，通话建立。,六、呼叫流程简介2、CALL FROM MS,BTS,BSC,MSC/VLR,(1a),(1b),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(1a),(1b)RR connection establishment(2)Service indication(3)Authentication(4)Call initiation(5)TCH assignment(6)Call confirmation(7)Call accepted,六、呼叫流程简介2、CALL FROM MS,2.1 MS通过RACH发起信令信道（SDCCH）请求。BSC响应MS的请求，为它分配一个SDCCH。2.2 MS表明要建立一个呼叫，MSC/VLR得到MS的IMSI，并将MS的状态置为忙。2.3MSC/VLR 向MS发鉴权请求，MS响应。2.4 MSC收到从MS发来的setup消息，在setup消息中包含有MS所拨打的被叫和服务类别。2.5MSC通知BSC给MS分配一个话务信道（TCH），并分析被叫号码，路由至被叫。2.6 当收到被叫局返回的ACM 消息后，MSC向MS发振铃消息。2.7当收到被叫局返回的ANC消息后，MSC向MS发CONNECT消息，呼叫建立。,六、呼叫流程简介3、NORMAL LOCATION UPDATING,（2）IMSI MGT,BSC,BSC,MSC/VLR（ID=2）,HLR,BTS,BTS,MSC/VLR（ID=1）,（3）SubscriberInformationrequest,Subscriberinformation,(5)Locationcancellation,(4)IMSI MSC/VLR(ID=1)(ID=2),LAI=2,LAI=1,(1)Location updatingrequest,六、呼叫流程简介3、NORMAL LOCATION UPDATING,BTS一直在空中广播自己的LAI信息，当MS发现空中广播的LAI信息和自己SIM卡中存储的LAI信息不同时，发起位置更新请求。如果MS不为MSC/VLR所知，新的MSC/VLR需更新用户信息。3.1 MS向新的MSC/VLR发起位置更新请求消息，消息中携带有MS的IMSI。3.2 在新的MSC/VLR，根据IMSI进行MGT翻译得到MGT号码（E.212-E.214)，用E.214号码来路由至MS归属的HLR.。3.3新的MSC/VLR向HLR请求MS的用户信息。3.4HLR存储新的MSC/VLR号码并且向新的MSC/VLR发送用户信息。3.5HLR也命令老的MSC/VLR删除用户信息。3.6当新的MSC/VLR收到HLR的信息后，向MS发位置更新证实信息，位置更新过程完成。,谢谢大家,