移动通信网络基本知识.ppt

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1、移动通信系统概述,一、移动通信网的类型及基本概念二、数字移动通信特点及基本组网方式三、专业术语及基本概念四、呼叫流程简介五、网络优化管理六、传输网基本知识,按照人类活动的范围，移动通信网可以分为陆地、水上、航空移动通信网三大类，其中与人类接触范围最广泛和最频繁的是陆地移动通信网。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。,一、移动通信网的类型及基本概念,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

2、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。,一、移动通信网的类型及基本概念,一、移动通信网的类型及基本概念,一、移动通信网的类型及基本概念,一、移动通信网的类型及基本概念,在

3、陆地移动通信网中应用最为广泛的是数字蜂窝移动通信系统，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。,一、移动通信网的类型及基本概念,在全球数字蜂窝移动通信系统中应用最广泛的是GSM数字移动通信系统，它一般由以下几部分组成：,一、移动

4、通信网的类型及基本概念,一、移动通信网的类型及基本概念,1、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。2、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

5、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3、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。,4、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

6、数据表存在。5、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。,一、移动通信网的类型及基本概念,6、BSS（Base Station System）：基

7、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。7、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。,一、移动通信网的类型及基本概念,一、移动通信网的类型及基本概念IMSI(International Mobile

8、 Subscriber Identity),IMSI是在GSM系统中对移动用户(MS)的唯一识别.采取E.212编码方式.存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送。IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9).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。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。IMSI分配时，要遵循在国外PLMN最多分析MCC+MNC就可寻址的原则。,一、移动通信网的类型及基本概念IMSI(International Mobile Subscriber Identity),MCC：Mobil

9、e 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 XXXXXXNMSI：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,结构说明:,一、移动通信网的类型及基本概念TMSI(Temporary Mobile S

10、ubscriber Identity),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.TMSI分配原则:包含四个字节,可以由八个十六进制数组成.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.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.,一、移动通信网的类型及基本概念MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number),MSISDN是用于呼叫在GSM PLMN内呼叫MS的

11、号码,作用同于固定网PSTN号码.采取E.164编码方式.存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送。结构说明,一、移动通信网的类型及基本概念MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTNnumber),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-H0 H1 H2 H3 ABCD典型的MSISDN举例：86139047700

12、01.,一、移动通信网的类型及基本概念Hlr number,采取E.164编码方式.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HlrNumber为86-139-0477000用IMSI寻址的操作,除了必需用的之外,都可转换为用HlrNumber寻址.,一、移动通信网的类型及基本概念Msc number/Vlr number,采取E.164编码方式.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-

13、139-00477PerformHandover与PrepareHandover都是用MscNumber寻址的.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.,一、移动通信网的类型及基本概念Roaming number与Handover number,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.采取E.164编码方式.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,一、移动通信网的类型及基

14、本概念LAI(Location Area Identification,位置区),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,一、移动通信网的类型及基本概念CGI(Cell Global Identification,全球小区识别),编码格式为LAI+CI.CI:Cell Identity,是2个字节长的十六进制BCD码.,二、数字移动通信特点及基本组网方式,GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统具有下列主要特点：1、GSM系统是由几个分系统组成的，并且可以与各种公用通信网

15、（PSTN、ISDN、PDN等）互连互通；2、GSM系统能够提供穿过国际边界的自动漫游功能；3、GSM系统除了可以开放话音业务，还可以开放各种承载业务、补充业务和与ISDN相关的业务；4、GSM系统具有加密和鉴权功能，能确保用户保密和网络安全；5、GSM系统具有灵活和方便的组网结构，频率重复利用率高，能满足用户对大容量、高密度业务的要求；6、GSM系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通话质量高。,二、数字移动通信特点及基本组网方式,GSM系统网络结构可采用独立建网或与PSTN混合组网的方式，我国在组建GSM数字移动通信网时采用了独立建网的方式。全国GSM移动通信网话路网和NO.7信令网的网络结构均采

16、用二级/三级网的混合结构。,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（如神州行业务）,二、数字移动通信特点及基本组网方式1、话路网采用二级/三级网的混合结构,TMSC1/TMSC2,MSC,GMSC

17、,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,WHMSC2,WHA1/WHA2（洪山/营房村）,WHGW1,WHGW2,WHMSC4,WHMSC3,WHMSC6,WHMSC5,WHGW3,WHGW4,网状网连接,XFMSC1,XFMSC2,EZMSC,JZMSC1,JZMSC2,XFGW1,XFGW2,JZGW1,JZGW2,YCMSC1,YCMSC2,YCGW1,YCGW2,HGMSC1,HGMSC2,XGMSC1,XGMSC2,ESMSC,SYMSC,JMMSC,SZMSC,JHMSC,HSMSC,XNM

18、SC,爱立信,西门子,华为,中兴,大唐,商检局,电信大楼,老虎沟,红庙,温泉路,建行大楼,槐荫大道,长征路,团城山,凤凰路,禹王,电信局,东山大道,东山,电信局,东山大道,江津西路,江津西路,江津西路,江津西路,长虹路,县府路,中原路,县府路,妙墩,洪山,妙墩,洪山,洪山,长春街,罗家路,妙墩,街道口,我省GSM话路网结构示意图,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

19、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（如神州行业务）,二、数字移动通信特点及基本组网方式2、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,WHMSC2,WHGW1,WHGW2,WHMSC6,WHMSC5,WHMSC4,WHMSC3,WHGW3,

20、WHGW4,XFMSC1,XFMSC2,EZMSC,JZMSC1,JZMSC2,XFGW1,XFGW2,JZGW1,JZGW2,YCMSC1,YCMSC2,YCGW1,YCGW2,HGMSC1,HGMSC2,XGMSC1,XGMSC2,ESMSC,SYMSC,JMMSC,SZMSC/HLR,JHMSC,HSMSC,XNMSC,SYHLR,JMHLR,ESHLR,JHHLR,XGHLR,HGHLR,YCHLR,JZHLR,XNHLR,HSHLR,EZHLR,WHH1洪山,WHH2营房村,WHA1,WHA2,XFHLR,WHHLR1,WHHLR2,爱立信,西门子,华为,中兴,大唐,贝尔,罗家路,洪

21、山,长春街,洪山,洪山,妙墩,妙墩,妙墩,洪山,妙墩,街道口,洪山,营房村,长虹路,长虹路,县府路,县府路,中原路,江津西路,江津西路,江津西路,江津西路,江津西路,电信大楼,东山大道,东山大道,东山,电信大楼,电信局,电信局,禹王,长征路,槐荫大道,长征路,建行大楼,商检局,电信大楼,建行大楼,电信大楼,老虎沟,老虎沟,红庙,红庙,温泉路,温泉路,团城山,团城山,凤凰路,凤凰路,我省GSM信令网结构示意图,三、基本专业术语,小区切换：蜂窝移动系统将服务区域划分成小区所带来的一个很自然的问题是并非所有移动中的通话都能在单个小区中完成，当移动台从一个小区进入相邻的小区时，其工作频率和接续服务都是

22、不相同的，这就需要在一次通话过程中将移动台的工作频率和接续控制从其离开的小区交换给正在进入的小区，这个过程就称作小区切换。,三、基本专业术语,位置更新：移动台从一个位置区移动到另一个位置区的过程中，一旦移动台发现其存储器中的LAI与接收到的LAI发生了变化，便执行登记的过程叫做位置更新。,三、基本专业术语,漫游通话：在联网的移动交换局之间，移动用户由归属交换局控制区域进入被访交换局控制区域后，仍然能够获得移动用户业务服务的网络功能称作漫游，移动用户在漫游状态下进行的通话叫做漫游通话。,三、基本专业术语,掉话：移动台在通话过程中由于无线链路故障造成话音质量严重恶化；或在通话切换过程中由于目标小区

23、无信道分配或因信道干扰而无法分配信道等原因，导致移动台通话过程非正常结束的现象叫做掉话.,四、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,四、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

24、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

25、信道，通话建立。,四、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,四、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SDCC

26、H。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。,四、呼叫流程简介3、NORMAL LOCATION UPDATING,（2）IMSI MGT,BSC,BSC,MSC/VLR（

27、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,四、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/VL

28、R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。,五、网络优化管理,网络优化工作是网络运行维护工作的重要组成部分，它与维护工作一样，具有日

29、常性、持续性等特点，是以日常维护为基础的高层次的网络维护工作。网络优化的组织、管理采用统一领导、分级管理、分级负责的管理原则。,五、网络优化管理,（一）移动通信网络优化是在网络正常运行状态下进行的系统优化、调整，包括对在用网络进行参数采集、数据分析，通过技术手段查找影响网络运行质量的原因，通过参数调整、网络路由调整、配置调整和 采取某些技术、工程手段，使网络达到最佳运行状态，为企业创造最大的效益，为终端用户提供良好、优质的移动网络服务。,五、网络优化管理,（二）移动通信网络主要由移动交换子系统、基站子系统和传输系统组成。根据移动通信网的特点，网络优化可分为交换网络优化和无线网络优化：1、交换网

30、络优化是指根据全网话务流量流向的变化，各局向中继群、信令链路的负荷、非正常接续情况，交换机接通率、长途来话接通率等变化，利用各种仪表、网管系统、监测系统对网络、中继进行观测，制定调整方案，及时对交换机中继、信令链路、话务负荷分担、话务流量流向等进行调整。,五、网络优化管理,2、无线网络优化是指通过OMC对无线网络日常的参数采集、数据分析、拨打测试和电测，结合用户群的动态变化，无线环境的变化，找出影响网络质量的原因，通过参数调整、增加配置、设备调整和其他技术手段，均衡无线网络资源的使用，使网络发挥最大的效益，达到最佳的质量。包括：(1)、无线参数调整，如：切换门限，功率控制、切换方式、分区设置、

31、位置更新模式改变等；(2)、天线倾角、方向、高度、位置调整，天线型号的更换；(3)、基站信道、载波数调整，站型的更改；(4)、微蜂窝设备、直放站的增设和搬迁；(5)、室内覆盖系统的设置；(6)、在无线规划人员的配合下，进行频率计划、无线参数修改；(7)、基站传输方式的优化调整,六、传输网基本知识,同步数字系列（SDH）是一个将复接、线路传输及交换功能结合在一起，并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网。1、PDH 存在的问题：(1)只有地区性的电接口规范，而不存在世界性标准；北美和日本是1.5M、6.3M、32M 和44M 等，我国和欧洲是2M、8M、34M 和140M 等。(2)没有世界性的

32、标准光接口规范，使得各厂家设备不兼容；相同的数字复接等级，但光接口速率不一样。(3)只有基群速率是同步的，二次群以上是异不步的；都要经历复杂的 码变换、码速调整、定时、复接和分接过程。(4)网管信息开销少，且无统一接口。无法对传送网实现分层管理和对通道的传输性能实现端到端的监测。,六、传输网基本知识,电/光,光/电,分 接,分 接,复 接,分 接,复 接,复 接,光信号,光信号,2/8Mb/s,8/2Mb/s,8/34Mb/s,34/140Mb/s,34/8Mb/s,140/34Mb/s,PDH分插支路信号过程,2Mb/s,六、传输网基本知识,2、SDH 的基本概念和特点：具有统一的帧结构和速

33、率标准，使各厂家设备横向兼容；传输容量大，升级容易（采用字节间插方法），具有前向兼容；可以容纳北美、日本和欧洲现有的数字标准，具有后向兼容；低阶和高阶信号的复用和分解是一部到位，使设备大大简化；安排了丰富的段开销，提高了管理维护功能；适用于从同步模块（STM）向异步模块（ATM）过渡（基于53 字节 信元的观点）；IP在STM-1上兼容（IP over SDH）。,六、传输网基本知识,2Mb/s,SDH,STM-N,STM-N,2Mb/s,155M、622M、2.5G,155M、622M、2.5G,SDH分插支路信号过程,STM-1信号“A”,STM-1信号“B”,STM-1信号“C”,STM

34、-1信号“D”,字节间插复用器,STM-4 信号(4STM-1),t,t,同步字节间插复用方法,六、传输网基本知识,9 行,261 N列（字节）,1,2,PAYLOAD（净负荷,含POH）,9N 列,SOH,AU-PTR,SOH（段开销）,容量=9 270 N 字节,8000帧/秒,125,SDH 具有统一的帧结构（270 N 列，9 行）N=1、4、16、64，主要由段开销（SOH）、净负荷（含通道开销）和指针（PTR）组成。,六、传输网基本知识,OC-24/STS-24,标称速率,10G,SONET 等级,622080Kb/s,SDH 等级,OC-1/STS-1（480CH）,STM-64

35、（122880CH）,OC-192/STS-192（129024CH）,OC-3/STS-3（1440CH）,OC-9/STS-9,OC-36/STS-36,OC-18/STS-18,OC-12/STS-12（8046CH）,OC-48/STS-48（32356CH）,STM-16（30720CH）,STM-1（1920CH）,155M,STM-4（7680CH）,622M,2.5G,466560Kb/s,933120Kb/s,124160Kb/s,1866240Kb/s,51840Kb/s,2488320Kb/s,9953280Kb/s,155520Kb/s,SDH具有统一规范的速率，信号以同步传送模块（STM）的形式传输。基本模块是STM-1，高等级速率以字节交错间插方式同步复用。,六、传输网基本知识,省内干线光缆路由图(敷设芯数(二干使用芯数),六、传输网基本知识,谢谢大家,