组网技术-网络结构.ppt
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1、5.4 网络结构,移动通信的基本网络结构如图 5-18 所示。基站通过传输链路和交换机相连,交换机再与固定的电信网络相连,这样就可形成移动用户基站交换机固定网络固定用户或移动用户基站交换机基站移动用户等不同情况的通信链路。,图 5-18 基本网络结构,移动通信网络中使用的交换机通常称为移动交换中心(MSC)。它与常规交换机的不同之处是:MSC除了要完成常规交换机的所有功能外,它还负责移动性管理和无线资源管理(包括越区切换、漫游、用户位置登记管理等)。,在蜂窝移动网络中,为便于网络组织,将一个移动通信网分为若干个服务区,每个服务区又分为若干个MSC区,每个MSC区又分为若干个位置区,每个位置区由
2、若干个基站小区组成。一个移动通信网由多少个服务区或多少个MSC区组成,这取决于移动通信网所覆盖地域的用户密度和地形地貌等。多个服务区的网络结构如图 5-20 所示。每个MSC(包括移动电话端局和移动汇接局)要与本地的市话汇接局、本地长途电话交换中心相连。MSC之间需互连互通才可以构成一个功能完善的网络。,移动通信网若干MSC区若干位置区若干基站小区业务区:由一个或若干移动通信网所组成的区域,范围可以是一个国家,或是一个国家的一部分,也可是若干个国家。移动汇接局:在整个业务区内,规定一个或若干个移动电话局作为移动汇接局,以疏通该区域内其他移动电话局的来话、转话业务。,多服务区的网络结构,5.4.
3、2 数字蜂窝移动通信网的网络结构 在模拟蜂窝移动通信系统中,移动性管理和用户鉴权及认证都包括在MSC中。在数字移动通信系统中,将移动性管理、用户鉴权及认证从MSC中分离出来,设置原籍位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)来进行移动性管理.,GSM系统构成,*操作维护子系统(OSS)*网络子系统(NSS)MSCVLRHLRAUCEIR*基站子系统(BSS)BSCBTS*移动台系统(MS)SIM卡裸机,交换网络子系统(NSS),归属位置寄存器(HLR):存储与移动用户有关的数据,所有移动用户都在这数据库中存储其关的数据.(静态数据)。一个HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网,所
4、有用户的重要的静态数据都存贮在HLR中,包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR还存储且为MSC提供移动台实际漫游所在的MSC区域的信息(动态数据),这样就使任何入局呼叫立即按选择的路径送往被叫用户。,BSS的结构,TC码型变换器 TransCoderSM子复用 SubMultiplexingBIE基站接口设备 Base station Interface Equipment,基站收发信机(BTS),基站收发信机(BTS):无线接口设备,它完全由BSC控制,主要负责无线传输,完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能.BTS包括无线收发信机和天线,此外还有
5、与无线接口相关的信号处理电路。信号处理电路将实现多址复用所需的帧和时隙的形成和管理,以及为改善无线传输所需的信道编、解码和加密、解密,速率适配等功能。BTS主要分为基带单元、载频单元及控制单元三大部分。基带单元,主要用于必要的话音和数据的速率适配以及信道编码等载频单元,主要用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合公共控制单元,主要用于BTS的操作与维护。,基站控制器(BSC),基站控制器(BSC):具有对一个或多个BTS进行控制的功能,位于MSC与BTS之间,是基站子系统(BSS)的控制和管理部分,负责完成无线网络管理、无线资源管理及无线基站的监视管理,控制移动台与BTS无线连接的建立、接续和
6、拆除等管理,控制完成移动台的定位、切换及寻呼,是个很强的业务控制点.BSC主要由下列部分构成:系统控制功能(System Control Function)模块交换网络功能(Digital Switching Network Function)模块Abis接口功能(Abis Interface Function)模块A接口功能(A Interface Function)模块子复用功能(Sub-multiplex Function)模块,移动台(MS),移动终端:完成话音编码 信道编码 信息加密 信息的调制和解调信息发送和接受.用户识别卡(SIM):是一种智能卡,存有认证用户身份所需的所有信息,
7、以防止非法用户进入网络.,移动台是GSM系统的用户设备,可以是车载台、便携台和手持机。它包括移动终端和用户识别卡(SIM).,SIM卡还存储与网络和用户有关的管理数据,只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网,SIM卡就是“身份卡”,存有认证客户身份所需的所有信息,并能执行一些与安全保密有关的重要信息,以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据,只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网。SIM卡存储的数据可分为四类:固定存放的数据。这类数据在移动电话机被出售之前由SIM卡中心写入,包括国际移动用户识别号(IMSI)、鉴权密钥(KI)、鉴权和加密算法等等。暂时存放的有关网络的数
8、据。如位置区域识别码(LAI)、移动用户暂时识别码(TMSI)、禁止接入的公共电话网代码等。相关的业务代码,如个人识别码(PIN)、解锁码(PUK)、计费费率等。第四类是电话号码簿,是手机用户随时输入的电话号码。,操作维护子系统(OSS),OMC主要是对整个GSM网络进行管理和监控,主要是一个软件系统。OMC用于BSC/BTS、MSC、VLR、HLR、AUC和EIR的操作与维护,对整个网络进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。具体实现时,OMC可分为OMCS和OMCR。OMC的任务主要 网络运行和维护 移动设备管理注册管理和计费OMC与MSC之间的
9、接口(Q3接口)目前还未开放,短消息中心(SC):可开放端到端的短消息业务,GSM系统中的接口,(1)Um接口:无线接口:是移动台与基站(BTS)之间的通信接口,其物理链接通过无线链路实现传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。Um接口是系统中最重要的接口,其兼容性非常重要。(2)A接口:NSS与BSS之间的通信接口,从具体的功能实体角度来看,就是MSC与BSC之间的互连接口,其物理链接通过标准的2Mbit/S PCM数字传输链路来实现。接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、呼叫处理、移动性管理、接续管理、无线资源管理等信息。,(3)Abis接口:BSC与BTS之间的通信接口,用
10、于BTS与BSC之间的远端互连方式,物理链接通过标准的2Mbit/S 或64kbit/s PCM数字传输链路来实现。BSC通过此接口实现对BTS设备和无线频率分配控制。,(4)人机接口Sm:用户与网络间的接口。主要包括用户对移动终端进行的操作程序,移动终端向用户提供的显示、信号音等。还包括用户识别卡(SIM)与移动终端(ME)间接口的内容。(5)D接口:VLR与HLR之间的接口。物理链接,通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。用于交换有关移动台位置和用户管理信息,保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。实际的GSM系统一般把VLR综合于MSC中,而把HLR与AUC综合在同一个物理
11、实体内。(6)C接口:MSC与HLR之间的接口。物理链接,通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。用于传递管理和路由选择信息,使关口MSC(GMSC)能询问被叫移动台的漫游号码。传送计费信息给该移动用户当前HLR。入口GMSC应向被叫用户的HLR询问被叫移动台的漫游号码。,(7)B接口:VLR与MSC之间的接口。一般是MSC的内部接口。用于MSC向VLR询问有关MS当前位置信息或者通知VLR有关MS的位置更新信息等。(8)E接口:相邻区域的不同MSC之间的接口。物理链接通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。用于在进行MSC间切换时交换有关的信息,以及在两个MSC间建立用户
12、呼叫接续时传递有关的信息。E接口为一个至7号信令网的接口。(9)F接口:MSC与EIR之间的接口,物理链接通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。用于交换相关的国际移动设备识别码(IMEI)管理信息。(10)G接口:VLR之间的接口,G接口的物理链接方式与E接口相同。当采用临时移动用户识别码(TMSI)时,此接口用于向原来给该MS分配TMSI的VLR询问此移动用户的国际移动用户识别码(IMSI)的信息。,(11)OMC接口:移动业务交换中心、基站子系统至操作维护中心OMC的接口。此接口为2.4-64Kbit/s 的CCITT X.25接口或64kbit/s的No.7信令网接口,应基于
13、TMN Q3协议。在我国,GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。,CDMA移动通信系统接口CDMA系统的主要接口:Um接口和A接口与GSM系统不同的接口:,(1)H接口:HLR与AC之间的接口,作为内部接口,不作规定。物理链接通过HLR与AC之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。(2)Ai接口:MSC与 PSTN间的接口,物理链接通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。Ai接口还应具有采用中国 1号信令的能力。(3)Di接口:MSC与ISDN之间的
14、接口,物理链接通过标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。(4)O接口:移动业务交换中心、基站子系统至操作维护中心OMC接口。此接口基于2.4-64Kbit/s CCITT X.25接口或64kbit/s的No.7信令网接口,应基于TMN Q3协议。,(5)P接口:MSC与短消息业务中心(MC)之间的接口。(6)N接口:HIR与短消息业务中心(MC)之间的接口。在我国,CDMA系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间的标准2Mbit/S的PCM数字传输链路来实现。,GSM系统功能分层,传输:数据传输功能,在沿着通信
15、路径的各段上提供携带用户数据,并提供实体间传送信令的方法。RR:无线资源管理,在呼叫期间建立和释放移动台和MSC之间的稳定连接,主要由MS和BSC完成;,RR:无线资源管 CM:呼叫管理MM:移动性管理 OAM:运行维护管理,GSM系统功能分层,MM:移动性和安全性管理,当环境发生变化时,移动台可以作出不同网络的蜂房选择,使呼叫用户过程有效建立,还需基础设施来管理用户的位置数据(位置更新);CM:通信管理,应用户要求,在用户之间建立连接,维持和释放呼叫。(可分为CC呼叫控制、SSM附加业务管理、SMS短消息业务);OAM:运行、管理和维护平面,为运营者操作提供手段;它直接由传输层提供服务。,5
16、.5 信 令,一、信令的定义:通信网中,除了用户信息之外,为使全网有秩序地工作,还必须在正常通话的前后和通话过程中传输其他的控制信号,如占用、释放、用户忙闲、被叫号码。这些和通信有关的一系列控制信号称为。所以:信令是通信设备之间(用户终端、交换机)传递的除用户信息以外的控制信息。二、信令的基本功能:建立呼叫监控呼叫清除呼叫,信令的分类,用户信令:用户终端和交换设备之间传输的信令。模拟话机的用户信令数字话机的用户信令局间信令:交换设备之间传输的信令。随路信令:中国一号信令共路信令:NO.6信令和 NO.7信令按功能分:线路信令:当前信道的线路状态,如空闲、占用、释放。路由信令:用于选路的信令信息
17、:被叫号码、主叫类别。管理信令:网络管理信息,如测试、维护信息。按信令信号形式分:数字信令音频信令,1、随路信令:信令和话音在同一条电路上传送。模拟电话网及早期数字中采用。缺点:信令传送速度低;容量及处理能力有限;很难扩展到其他业务。,随 路 信 令,.,随路信令:信令网与电话网共用一个网络。故:通话期间无信令传输,如业务需要转换,通话变为传真(或文件传输),则必须中断通话,才能传输信令,因此采用随路信令时业务转换受限。,随路信令:中国一号信令。信令在话音信道上传送。采用音频信令,频率范围为:780Hz1140Hz(共15种信令,用于局间和前向)13801980Hz(共6种,用于后向),信令的
18、分类,用户信令:用户终端和交换设备之间传输的信令。模拟话机的用户信令数字话机的用户信令局间信令:交换设备之间传输的信令。随路信令:中国一号信令共路信令:NO.7信令按功能分:线路信令:当前信道的线路状态,如空闲、占用、释放。路由信令:用于选路的信令信息:被叫号码、主叫类别。管理信令:网络管理信息,如测试、维护信息。按信令信号形式分:数字信令音频信令,2、No.7信令(共路信令):公共信道信令系统。信令通路与话音通路分开,将若干条电路的信令集中在一条专门用于传送信令的通道上传送。特点:信令传送速度快;信令容量大:No.7采用8bit的二进制信息(256种含义),而电话交换机的中继线路是每条话路占
19、一个64kbps的数字通道,因此每发8bit的信令需占125ms,每秒可发送8000个8bit码。具有提供大量信令的能力及增加信令的灵活性:通话期间仍可传递信令。可靠性高、适应性强:误码率达到10-7,可广泛应用于ISDN网、移动网和智能网。,共 路 信 令,公共信道信令的概念,NO.7信令:采用了专用的通道传递信令消息。(该通道可以是除同步时隙以外的任何时隙,一般习惯选择PCM中的ts16作为信令信道),信令的分类,用户信令:用户终端和交换设备之间传输的信令。模拟话机的用户信令数字话机的用户信令局间信令:交换设备之间传输的信令。随路信令:中国一号信令共路信令:NO.6信令和 NO.7信令按功
20、能分:线路信令:当前信道的线路状态,如空闲、占用、释放。路由信令:用于选路的信令信息:被叫号码、主叫类别。管理信令:网络管理信息,如测试、维护信息。按信令信号形式分:数字信令音频信令,一.数字信令,P为前置码,提供位同步信息。SW为字同步码,用于确定信息的开始位.也叫帧同步.A或D为地址或数据码,通常包括控制,选呼,拨号等信令。各种系统都有其特殊的规定.SP为纠错码,也叫监督码,用于检错和纠错。,图522 数字信令举例,例:用于TACS系统反向信道信令格式:,巴克码:,所占BS的代号,BCH(48,36,5),信令的分类,用户信令:用户终端和交换设备之间传输的信令。模拟话机的用户信令数字话机的
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