培训教材--移动通信基本知识(编辑修改稿)

培训教材--移动通信基本知识(编辑修改稿)内容摘要：

/AU C E I R MS C/VL ROMCSCP L MNP S T NI S DNP S P DNBT SUmAbisABT SNo .7 BS S APNo .7 MA PNo .7 MA P T UPNo .7 T UP信令 话路 图 3－ 1 PLMN网络结构 其中： BSC Base Station Controller 基站控制器 BTS Base Transceiver Station 基站收发信机 MSC Mobile services Switching Center 移动交换中心 OMC Operation and Maintenance Center 操作维护中心 AUC Authentication Centre 鉴权中心 EIR Equipment Identification Register 设备识别登记器 HLR Home Location Register 归属位置登记器 VLR Vistor Location Register 拜访位置登记器 MS Mobile Station 移动台 ISDN Intergrated Service Digital Network 综合业务数字网 PSTN Public Switching Telephone Network 公用电话交换网 PSPDN Public Switched Data Network 公用数据交换网 PLMN PublicL and Mobile Network 公用陆地移动网 BSS 子系统 基站子系统 BSS 为 PLMN 网络的固定部分和无线部分提供中继，一方面 BSS 通过无线接口直接与移动台实现通信连接，另一方面 BSS 又连接到移动交换子系统 MSS 的移动交换 19 中心 MSC。 基站子系统 BSS 可分为两部分。 通过无线接口与移动台相连的基站收发信台（ BTS）以及与移动交换中心相连的基站控制器（ BSC）， BTS 负责无线传输、 BSC 负责控制与管理。 一个 BSS 系统由一个 BSC 与一个或多个 BTS 组成， BSS 子系统可由多个 BSC 和 BTS组成。 一个基站控制器 BSC 根据话务量需要可以控制数十个 BTS。 BTS 可以直接与 BSC 相连，也可以通过基站接口设备 BIE 与远端的 BSC 相连。 基站子系统还应包括码变换器（ TC）和子复用设备（ SM）。 图 3－ 2 为典型的 BSS 子系统结构图。 MSAte r 接口BS 接口Um 接口B S CB I EB T SB T SB I EAbis 接口SM SM TCA 接口M S COM CQ3 接口 图 3－ 2 BSS 子系统结构图 其中： TC TransCoder 码型变换器 SM SubMultiplexing 子复用 BIE Base station Interface Equipment 基站接口设备 如上图， BSS 的组成： （ 1）基站收发信台（ BTS）： 基站收发信台（ BTS）包括基带单元、载频单元和控制单元三部分，属于基站系统的无线部分，是由基站控制器控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成 BSC 与无线信道之间的转换，实现 BTS 与 MS 之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。 当 BTS 与 BSC 为远端配置方式时，则需采用 Abis 接口，这时， BTS 与 BSC 两侧都需配置 BIE设备；而当 BSC 与 BTS 之间的间隔不超过 10 米时，可将 BSC 与 BTS 直接相连，采用内部 BS 接口，不需要接口设备 BIE。 20 （ 2）基站控制器（ BSC）： BSC 是基站系统（ BSS）的控制部分，在 BSS 中起交换作用。 BSC 一端可与多个 BTS 相连，另一端与 MSC 和操作维护中心 OMC 相连， BSC 面向无线网络，主要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，控制移动台和BTS 无线连接的建立、接续和拆除等管理，控制完成移动台的定位、切换和寻呼，提供语音编码、码型变换和速率适配等功能，并能完成对基站子系统的操作维护功能。 BSS 中的 BSC 所控制的 BTS 的数量随业务量的大小而改变。 （ 3）码型变换器（ TC）： 码型变换器 TC主要完成 16kbit/sRPELTP(规则脉冲激励长期预测 )编码和 64kbit/s A律PCM 之间的语音变换。 在典型的实施方案中， ZXG10TC 位于 MSC 与 BSC 之间。 当 TC 位于 MSC 侧时，通过 MSC 和 BSC 之间以及 BSC 和 BTS 之间的传输线路子复用器 SM、 BIE，可以充分利用在空中接口使用的低语音编码传输速率，降低传输线路的成本。 BSC 与 TC 之间的接口称为 Ater 接口；在 TC 与 MSC 之间的接口称为 A接口。 MSS 子系统 移动交换子系统 MSS完成 GSM的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。 MSS子系统的主要作用是管理 GSM移动用户之间的通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间的通信。 如上图 3－ 1所示，移动交换子系统 MSS包括七个功能单元。  移动交换中心（ MSC）  拜访位置寄存器 （ VLR）  归属位置寄存器（ HLR）  鉴权中心（ AUC）  设备识别寄存器（ EIR）  短消息中心（ SC） 1. 移动交换中心（ MSC） MSC是 PLMN的核心。 MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能，也是 PLMN和其他网络之间的接口。 它完成通话接续，计 21 费， BSS和 MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等功能。 另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个 MSC还完成 GMSC的功能，即查询移动台位置信息的功能。 MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（ VLR）、归属位置寄存器（ HLR） 和鉴权中心（ AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。 反之， MSC根据其最新数据更新数据库。 2. 拜访位置寄存器（ VLR） VLR通常与 MSC合设，其中存储 MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。 VLR是一个动态用户数据库。 VLR从移动用户的归属位置寄存器（ HLR）处获取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该 VLR的控制区域，则重新在另一个 VLR登记，原 VLR将取消该移动用户的数据记录。 3. 归属位置寄存器（ HLR） HLR存储管理部门用于移动用户管理的数据。 每个移动用户都应在其归属位置寄存器（ HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关移动用户的参数，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；一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如 MSC、 VLR地址等。 4. 鉴权中心（ AUC） AUC属于 HLR的一个功能单元部分，专门用于 GSM系统的安全性管理。 鉴权中心产生鉴权三参数组（随机数 RAND、符号响应 SRES、加密键 Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据 、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。 5. 设备识别寄存器（ EIR） EIR存储有关移动台设备参数。 完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 EIR中存有三种名单： （ 1） 白名单――存贮已分配给可参与运营的 GSM 各国的所有设备识别 22 标识 IMEI。 （ 2） 黑名单――存贮所有应被禁用的设备识别标识 IMEI。 （ 3） 灰名单――存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识 IMEI，由网路运营者决定。 6. 短消息中心（ SC） 短消息中心提供短消息业务功能。 短消息业务（ SHORT MESSAGE SERVICE： SMS）提供在 GSM 网络中移动用户和固定用户之间或移动用户和移动用户之间发送讯息长度较短的信息。 短消息业务功能是一种类似于传呼机的业务功能，但是它具有寻呼网络无法具备的优点：即保证到达和双向寻呼功能。 点对点短消息业务包括移动台 MS 发起的短消息业务 MO/PP 及移动台终止的短消息业务 MT/PP。 点对点短消息的传递与发送由短消息中心 SC 进行中继。 短消息中心的作用像邮局一样，接收来自各方面的邮件，然后把它们进行分拣，再发给各个用户。 短消息中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。 通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地。 如果传送失败，短消息中心保存失败消息直至发送成功为止。 短消息业务的另一个突出特点是，即使移动台处于通话状态，仍然可以同时接收短消息。 操作维护中心（ OMC） OMC 系统按照功能 划分成几大模块，各大模块又分为前台和后台两个子模块，强调各模块的独立性以及模块间接口的通用性，以适应系统结构的变化及功能的增加。 OMC 与 GSM 系统各网络单元的关系如下图所示： 23 BSCBTSBTSBSBSM S CV L RM S CV L RH L RA U CE I ROMCH L RA U CE I ROMCPSTNI S D N交 换 网 网 络 子 系 统 基 站 子 系 统 M SOMCOMCOMCA 口 OMCOMCOMC OMC 即操作维护中心，用于对 GSM 系统的交换实体进行管理。 它主要具 有以下功能：维护测试功能、障碍检测及处理功能、系统状态监视功能、系统实时控制功能、局数据的修改、性能管理、用户跟踪、告警、话务统计功能等。 OMC 的功能大部分分布在 MSC/VLR、 HLR/AUC、 BSS 等实体中与操作维护相关的有关模块中完成， OMC 操作台主要实现 OMC 的人机接口。 OMC功能与一般的维护台功能类似，但需遵守相关规范要求。 GSM 系统各个接口和协议 作为现代电信系统， GSM 是一个复杂的网络系统，在多业务方面它与 ISDN 有很多共同点，同时它还增加了来自蜂窝网独有的功能。 随着数据网络开放系 统互连模型（ OSI）的出现，我们可以把 GSM 这样一个具体系统接口的功能、接口和协议，在 OSI 模型基础上来进行分析。 就 GSM 系统与外界的联系，可划分为三大边界，因而也有了三大外部接口： 24 G S M运营者外部网络用户O S SNSS BSCMS 首先，在用户侧，有移动台 MS 和用户之间的界面，可认为是一个人机界面。 在 GSM规范中定义了一个 SIMME 接口，这里 SIM 是一张智能卡，包含存贮在无线端口的用户一侧上所有与用户有关的信息， ME 代表移动设备。 其次， GSM 与其他电信网接口， 规定 GSM 作为一种接入网，建立起 GSM 用户与其他电信网用户之间的呼叫；当然也我们可以这样认识， GSM 是一种电信交换机，既执行 GSM功能，又能管理 PSTN/ISDN 用户，而一般规范的 GSM 体系结构不考虑这种可能性，只是明确定义了 GSM 与其它电信网的接口。 再次， GSM 与运营者的接口，提供对 NSS、 BSS 设备管理和运行管理，实现运营商对网络的管理。 根据 OSI 基本原理，可对 GSM 系统系统功能做分层结构，描述如下图所示： OAM运营者CMMMRR用户传输 25 传输 ：数 据传输功能，在沿着通信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； 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。 我们首先考虑无线接口上的协议，这里有许多很重要的 GSM 协议，其协议栈结构图示如下： R I L3 － CCR I L3 － MMR I L3 － RR R S M B S S MAP MAP / ETC APLAP Dm LAP DS C C PMTPS C C PMTPS C C PMTPMAP / DMS B TS B S C MS C MS C / VLR HLR服务 归属CMMMRRL 3L 2L。