移动通信网络基础.ppt
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1、,移动通信网络基础,张国东:综合维护中心交换室 电话:13518154405邮箱:,课程目标,移动网络基本架构移动网络网元作用与接口移动网络的一些常用名词移动网络的基本呼叫流程,学习完本课程,您将能够:,4,第1章 移动通信概述第2章 移动网络系统结构与接口第3章移动区域与编号计划第4章移动网络基本流程,第一部分:移动通信简介,5,第1章 移动通信概述第1节 移动通信概述第2节 多址技术第3节 频率复用技术,6,移动通信概述,什么是通信?通信是由一地向另一地传递消息的过程。通信的目的?无论是古代的烽火台,还是现今的书信电话等,通信的目的只有一个:传递消息。电通信?所谓电通信是指利用“电”来传递
2、消息的通信方式,它有迅速、有效、准确、可靠的特点。信息和信号?把语言和声音、音乐、文字和符号、数据、图像等统称为消息。把消息从非电形式变换成相应的电形式,就得到电信号。电话机、摄像机和录像机等都可实现上述功能。,通信系统的分类,按传递信号的信道媒质来分,可分为有线通信和无线通信。,按信源来分,可分为语音通信系统,计算机(数据)通信系统和图像(多媒体)通信系统。按复用方式来分,可分为频分复用、时分复用和码分复用。,8,一、移动通信定义 移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信.移动体之间的通信只能依靠无线电传输。那什么是无线通信呢?无线通信指利用电磁波的辐射和传播,经过空间传
3、送信息的通信方式。电磁波是它的载体。二、1G3G 移动通信技术发展历程1G(first generation)表示第一代移动通讯技术,以模拟网TACS 为代表。我国模拟TACS 网始建于1987 年,2001 年12 月31 日我国关闭了模拟移动网络。2G(second generation)表示第二代移动通讯技术,以GSM 为代表。以数字语音传输技术为核心。我国1994 年开始建设GSM 网络。2.5G 是基于2G 与3G 之间的过渡类型,以GPRS 为代表。比2G 在速度、带宽上有所提高。可使现有GSM 网络轻易地实现与高速数据分组的简便接入。2.75G 是基于2.5G 与3G 之间的过渡
4、类型。代表为EDGE。网络容量及数据传送比GPRS更快,有384Kbps。3G(third generation)表示第三代移动通讯技术。面向高速、宽带数据传输。国际电信联盟(ITU)称其为IMT-2000(International Mobile Telecom-munication)。最高可提供2Mbp/s 的数据传输速率。,移动通信概述,9,GSM 全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,俗称“全球通”,是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,
5、让用户使用一部手机就能行遍全球。1994 年进入我国,此前一直是采用蜂窝模拟移动技术,即第一代移动通讯技术(2001 年12月31 日我国关闭了模拟移动网络)。目前,中国移动、中国联通各拥有一个GSM 网,为世界最大的移动通信网络。GSM 系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM-1900:1900MHz 等几个频段。GSM 系统有几项重要特点:防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。GSM 手机的方便之处在于它提供了一个智能卡,人们称之为SIM 卡,机卡可以分离,这样用户更换手机时
6、定制的个人信息就可以实现转移。,移动通信概述,2G技术_GSM,10,移动通信系统发展历程,3G关键词:控制与承载分离 多媒体化 承载IP化 更开放 融合网络 无缝漫游,3GPP R99,3GPP R4,3GPP R5,从2G平滑演进CN:CS域和PS域引入UTRAN(陆地无线接入网)Iu接口采用ATM承载增强安全功能开放业务接入OSA增加协议处理能力,CS引入软交换核心网可用IP承载引入TrFO技术信令可由IP承载PS域无大变化增强OSA增加协议处理能力,在PS上叠加IP多媒体子系统IMSUTRAN引入IP承载:全网IP化多媒体业务统一会话控制机制接入网提出HSDPA,3GPP核心网版本演进
7、,13,第1章 移动通信概述第1节 移动通信概述第2节 多址技术第3节 频率复用技术,14,多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰常用的多址技术有三种:频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA,多址技术,15,频分多址FDMA,各用户使用不同的频率,16,时分多址TDMA,各用户使用不同的时隙,17,频率,时间,CDMA,码,码分多址CDMA,各用户使用不同的正交代码序列,18,GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式:FDD-TDMA,GSM系统频率资源,19,系统频点配置GSM900基站收:f1(n)890n0.2 MHz基站发:f2(n)f1(n)45 MHzG
8、SM1800基站收:f1(n)1710(n511)0.2 MHz基站发:f2(n)f1(n)95 MHz,GSM系统频率资源,20,其它频段频率划分,21,第1章 移动通信概述第1节 概述第2节 多址技术第3节 频率复用技术,频率复用,频率资源始终是有限的,但是,用户确实无时不在增长,每一时刻都有成千上万的用户同时享受着我们的服务,他们的通话并不受任何限制。这是怎么做到的呢?换句话说,系统的容量是怎样扩大的呢?其实,这个问题是通过频率资源的不断重复使用来解决。一个小区中使用的频率可以被距离足够远的小区所复用(这时,频率之间的干扰可以忽略)。简单的说,如果一个频段内的所有频点都同时被复用了N次,
9、那么,系统的容量就扩大了N倍。这样,对于无线网络来说,扩容就意味着不断的新建基站和不断的复用频率。,23,频率复用:处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道可以极大地提高频谱利用率如果系统设计得不好,将产生严重的干扰,Cell1,f,1,f,1,R,R,D,(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式,频率复用,Cell2,24,GSM最基本的频率复用模式为43频率复用。“4”表示4个站点,“3”表示每个站点有3个小区,由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区,使用的频率不同频率复用度:复用簇中小区的总数量,1,8,9,2,10,4,6,5,3,7,11
10、,12,R,小区复用模式,25,4*3 频率复用,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,26,同频载干比:C/I9dB,工程中加3dB的余量,即C/I12dB邻频载干比:C/A 9dB,工程中加3dB的余量
11、,即C/A6dB 频率复用度越高,C/I值越大,载干比的要求,27,第1章 移动通信概述第2章 移动网络系统结构与接口第3章移动区域与编号计划第4章移动网络基本流程,28,第2章 系统结构与接口第1节 系统结构与功能第2节 GSM主要接口,29,GSM系统结构,Page 30,WCDMA R4网络结构,31,MS的功能,移动台(MS)由SIM卡与机身设备组成SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息,也含有鉴权和加密实现的信息 固化数据:IMSI、Ki、安全算法(A3、A8)临时网络数据:TMSI、LAI、KC 业务相关数据:PIN(个人识别号)、PUK机身设备可以是手持机,车载台等,3
12、2,BTS的功能,实现与BSC接口功能实现与移动台(MS)空中接口的功能无线信道管理操作维护功能信令协议功能,33,BSC的功能,接口管理BTS的管理无线参数及无线资源管理无线链路的测量话务量统计切换支持呼叫控制操作与维护,34,PCU的功能,分组无线资源管理功能Gb接口处理功能G-Abis接口处理功能Pb接口处理功能,MSC的基本概念,一对用户间进行通信,意味着其中任意两个用户之间需要一对连线。为此,在用户分布的中心位置设置一个完成交换功能的设备。,用户B,用户A,1、交换的概念,36,接口管理支持电信业务,承载业务和补充业务支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能,MSC的功能,交换
13、机,交换机的功能,38,服务于其控制区域内移动用户存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,VLR的功能,39,HLR的功能,GSM系统的中央数据库其控制区域内所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码,访问能力、用户类别和补充业务等数据,以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据,40,属于HLR的一个功能单元部分,专用于GSM系统的安全性管理存储鉴权信息和加密密钥,防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃,AUC的功能,Page 41,传统交换将控制,承载和交换在同一实体中,相互之间的制约使用户业务能力受限;软交换将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件,各部件
14、可以按相应的功能划分独立发展;业务承载和呼叫控制的分离使核心网组网发生根本改变,后续有详细描述。,R4关键特征承载控制分离,Page 42,R4在核心网电路域引入IP宽带承载,从传统电路交换向分组数据交换转变,形成以IP core为基础的电信网络新框架,是传统网络向NGN演进的必经之路;TDM核心到IP核心的转变将引发核心网运营,规划,管理,维护上深刻的变化;IP扁平组网,加上VAD(话音激活检测)、TrFO技术,将至少节省50%的传输带宽。,R4关键特征IP承载的引入,Page 43,Transcoder Free Operation(TrFO)是一种带外Transcoder控制机制,通过带
15、外信令建立免编解码的通道,建立后完全不需要编解码器;TrFO方式下,首先完成端到端的带外协商(OoBTC),如果支持相同的编解码方式,则在建立业务承载的过程中,不进行码变换操作,即不插入TC资源。TrFO方式下的语音编解码格式的协商是(G)MSC Server节点来完成的。,TrFO的实现-带外的TC协商机制,Page 44,TandemCoding、TFO、TrFO比较,45,第2章 系统结构与接口第1节 GSM系统结构与功能第2节 主要接口,Page 46,协议接口列表(一),Page 47,协议接口列表(二),48,A接口、Abis接口和Um接口 其中,A接口、Um接口为开放式接口,BT
16、S,BSC,MSC,Um接口,Abis接口,A接口,MS,BSS侧主要接口,49,网路子系统(NSS)与基站子系统(BSS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等,A接口,50,基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路采用LAPD协议,Abis接口,51,移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口物理链路为无线链路采用LAPDm协议传递的信令包括无线资源管理,移动性管理和接续管理等,Um接口,52,NSS内部接口,M
17、SC,F接口,EIR,HLR/AUC,C接口,B接口,VLR,D接口,G接口,VLR,B接口,MSC,E接口,53,第1章 移动通信概述第2章 移动网络系统结构与接口第3章移动区域与编号计划第4章移动网络基本流程,54,第3章 GSM移动区域与编号计划第1节 GSM区域定义第2节 编号计划,55,GSM区域定义,GSM移动区域与编号计划,56,在小区制移动通信网中,基站设置很多,移动台又没有固定的位置,移动用户只要在服务区域内,无论移动到何处,移动通信网必须具有交换控制功能,以实现位置更新、越区切换和自动漫游等性能。,一、服务区服务区是指移动台可获得服务的区域,即不同通信网(如PLMN、PST
18、N 或ISDN)用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网(PLMN)组成,可以是一个国家或是一个国家的一部分,也可以是若干个国家。二、公用陆地移动通信网(PLMN)PLMN 是由一个公用陆地移动通信网(PLMN)提供通信业务的地理区域。PLMN 可以认为是网路(如ISDN 网或PSTN 网)的扩展,一个PLMN 区可由一个或若干个移动业务交换中心(MSC)组成。在该区内具有共同的编号制度(比如相同的国内地区号)和共同的路由计划。MSC 构成固定网与PLMN 之间的功能接口,用于呼叫接续等。三、MSC 区MSC 是由一个移动业务交换中心所控制的
19、所有小区共同覆盖的区域构成PLMN 网的一部分。一个MSC 区可以由一个或若干个位置区组成。四、位置区位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区(或基站区)组成。为了呼叫移动台,可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。五、基站区由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台(BTS)包括的所有小区所覆盖的区域。六、小区采用基站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域。在采用全向天线结构时,小区即为基站区。,57,第3章 移动区域与编号计划第1节 区域定义第2节 编号计划,58,IMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号采取E.212编码方式存储在S
20、IM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)例:460002289000168,IMSI,59,Not more than 15 digits,3 digits,2 digits,IMSI,MCC,MNC,MSIN,NMSI,MCC:移动国家码,三个数字,如中国为 460MNC:移动网号,两个数字,如中国移动的MNC为00MSIN:在某一PLMN内MS唯一的识别码NMSI:在某一国家内MS唯一识别码,IMSI,60,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,在某一VLR区域内与IMSI唯一对应 TMSI分配原则:包含
21、四个字节,可以由八个十六进制数组成,其结构可由各运营部门根据当地情况而定,TMSI,61,MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码,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 例:13900188210,MSISDN,62,CC:Country Code,国家码,如中国为86NDC:National Destination Code,国内接入号,如139、130等等SN:Subscriber NumberMSISDN的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCD,CC,NDC,SN,National(
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