GSM移动通信系统介绍课件

GSM移动通信系统简介无线交换无线交换 梁莉梁莉GSM移动通信系统简介无线交换 梁莉1内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要2MSBTSBTSBTSBSCMSCHLRVLROMC”R”Um InterfaceUm InterfaceAbis InterfaceAbis InterfaceA InterfaceA InterfaceBSSBSSOMC”S”BTSEIRSSSSIWFAUCGSM 系统结构MSBTSBTSBTSBSCMSCHLRVLROMC”R”U3MS-移动台MS=ME+SIM(Subscriber Identify Module)ME:TX、RX、信号处理、信号测量（SS+SQ)Idle:小区选择 Busy:HO(本小区SS+SQ,相邻小区SS)SIM卡卡:固定数据：IMSI,MSISDN,Auth Para Ki 临时数据：(LAI,Kc:Rand+Ki+A8)服务数据：(B.S+S.S.)MS-移动台MS=ME+SIM(Subscriber 4BSS(Base Station System)基站系统基站系统n 完成所有与无线相关的功能。保障无线发送和管理无线资源n BSS=BSC+BTSBSS(Base Station System)基站系统 5BSS-BTS（基站收发信机)n 移动用户与系统间的I/Fn Radio T/R 无线信号收发n Signal processing 信号处理n Measurement 信号测量（SS+SQ)BSS-BTS（基站收发信机)移动用户与系统间的I/F6BSSBSS-BSC：基站控制器n 无线信道分配 MS 的HO越区切换n 动态功率调解（MS+BTS)n 小交换机，连接BTS到MSCn BSC的操作维护功能BSS-BSC：基站控制器 无线信道分配7SS(Switch System)(Switch System)交换子系统交换子系统n 呼叫建立，必要的移动性管理n SS=MSC+VLR+HLR+AUCSS(Switch System)交换子系统 呼叫建立，必要8 MSC:MSC:(Mobile Service Switching System)(Mobile Service Switching System)移动业务交换中心移动业务交换中心完成所有交换相关功能（call setup,call routing,supervision,releasing)计费功能鉴权、加密功能分配TMSI 控制BSC与其它节点通信功能（HLR/VLR/MSCs)控制MS的位置更新，配合BSC完成BSC间、MSC间的越区切换SS-SS-MSCMSC MSC:(Mobile Service Switchin9SS-GMSCSS-GMSCn I/F功能功能：（连接本通信网与其它通信网络的交换机）漫游查询MSRN:MT呼叫时,向HLR询问用户位置信息 计费，路由功能SS-GMSC I/F功能：10SSSS-VLRVLR(Visitor Location Register(Visitor Location Register(Visitor Location Register(Visitor Location Register）VLRVLR：拜访位置寄存器：拜访位置寄存器n 负责存储和更新该VLR所管辖的地区中的移动用户MSC 用户识别码：IMSI,TMSI 用户状态信息：idle,busy,deteach 用户位置信息：LAI 附加服务数据(如呼叫转移）n 主要从HLR拷贝而来n 临时性存储SS-VLR(Visitor Location Regist11nHLR：归属位置寄存器n存储全部“归属用户”的信息:-Operator用户识别码：IMSI，MSISDN附加用户服务数据用户位置信息：MSC 地址Triplet鉴权加密参数n永久存储n与其它节点通信（MSC/VLR/AUC/GMSC)SSSS-HLRHLR(Home Location Register(Home Location Register(Home Location Register(Home Location Register）SS-HLR(Home Location Register）12SSSS-AUCAUC(Authentication Center(Authentication Center(Authentication Center(Authentication Center）n 存储各用户密钥Ki,产生用于鉴权的参数RAND和SRESn 与HLR 通信，传递Triplet（RAND、SRES、Kc)SS-AUC(Authentication Center）13GSMGSMGSMGSM系统中的接口表系统中的接口表系统中的接口表系统中的接口表接口名接口名定位定位用途用途接口名接口名定位定位用途用途UmMS-BTS无线接口无线接口EMSC-SM-GMSC短消息传输短消息传输AbisBTS-BSC多种多种MSC-MSC切换切换ABSC-MSC多种多种GVLR-HLR用户信息管理用户信息管理CGMSC-HLR主叫主叫HLR寻址寻址FMSC-EIR手机身份验证手机身份验证SM-GMSC-HLR主叫短消息寻主叫短消息寻址址BMSC-VLR多种多种DVLR-HLR本地和用户信本地和用户信息管理息管理HHLR-AUC鉴权数据交换鉴权数据交换GSM系统中的接口表接口名定位用途接口名定位用途UmMS-B14关键的通信质量指标关键的通信质量指标 接通率：接通率：指用户应答、被叫用户忙、被叫用户不应答、用户不可及（包括被叫不在服务区、被叫呼入限制、拔电池、关机）的次数与总有效呼叫次数之比 掉话率：掉话率：指在用户通话过程中，出现掉话的概率 无线信道拥塞率：无线信道拥塞率：指由于无线信道（包括话音和信令信道）出现拥塞，而导致业务失败的概率。试呼次数溢出次数：占不上中继电路占用次数接通次数应答次数关键的通信质量指标 接通率：指用户应答、被叫用户忙、被叫用户15话务量n 定义：定义：在单位时间（1小时）内，平均呼叫次数 每次呼叫平均占用信道的时间n单位：单位：爱尔兰（Erl）例，一个呼叫占用信道1小时，话务量为1爱尔兰例，5个信道，1分钟内10次呼叫，每次呼叫平均占用时长12秒：则总话务量A=1012/60=2Erl;每信道平均话务量=2/5=0.4erl话务量 定义：在单位时间（1小时）内，16内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要17蜂窝系统类似自然界蜂窝的一个小区类似自然界蜂窝的一个小区一个接一个的一个接一个的“蜂窝蜂窝”组成蜂窝覆盖组成蜂窝覆盖距离足够远的距离足够远的“蜂窝蜂窝”使用同一频率，即使用同一频率，即频率复用频率复用微蜂窝：覆盖半径数十米微蜂窝：覆盖半径数十米宏蜂窝：半径可达宏蜂窝：半径可达30Km市区近郊农村蜂窝系统类似自然界蜂窝的一个小区微蜂窝：覆盖半径数十米市区近18systemGSM900GSM1800 GSM1900UL-frequencies(MHZ)890-9151710-17851850-1910DL-frequencies(MHZ)935-9601805-18801930-1990Bandwidth25MHZ75MHZ60MHZDuplex Distance45MHZ95MHZ80MHZCarrier Separation200KHZ200KHZ200KHZRadio channels124374299*Cells capacity is determined by the No.of frequencies频率资源分配systemGSM900GSM1800GSM1900UL-f19多址技术多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术 FDMA：频分多址。传统无线广播和模拟蜂窝移动系统：频分多址。传统无线广播和模拟蜂窝移动系统 TDMA：时分多址。：时分多址。GSM系统采用的技术系统采用的技术CDMA：码分多址。：码分多址。CDMA系统系统TDMA系统中一系统中一个载频分为个载频分为8个时个时隙，一个时隙一隙，一个时隙一个信道。个信道。多址技术多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一20无线信道无线信道物理信道：物理信道：TDMA帧上一个时隙逻辑信道：逻辑信道：按物理信道上实际传送的信息内容的性质来划分成不同逻辑信道TCH业务信道：业务信道：话音和数据信息CCH控制信道控制信道:信令和同步信息BCH：频率校正FACCH、同步SCH、广播控制BCCHCCCH：寻呼PCH、随机接入RACH、准予接续AGCH、小区广播控制CBCH（短信）DCCH：独立专用控制SDCCH、慢速链接控制SACCH、快速链接控制FACCH无线信道21内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要22移动通信网络移动通信网络信令网信令网承载信令消息的传递和交换HSTP，LSTP，SP（MSC/HLR/GSMC/SCP/SMSC.）话路网话路网承载语音数据的传递和交换TMSC1，TMSC2，MSC/GMSC移动通信网络信令网23MSC（端局）TMSC2（二级汇接局）TMSC1TMSC1（一级汇接局）长途Provincial本地LocalTMSC2MSCGMSC（关口局）PSTN话务三级网络MSCTMSC2（二级汇接局）TMSC1TMSC1（一级汇接24GSM移动通信系统介绍课件25 SPLSTPHSTPSPSPLSTPSP信令网基本结构 SPLSTPHSTPSPSPLSTPSP信令网基本结构26GSM移动通信系统介绍课件27内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要28信令概念及分类 信令：信令：交换系统之间相互传递信息所必须遵守的协议和规定消息，称为“信令”用户线信令用户线信令：用户与端局之间 局间信令局间信令：交换机之间，交换机与网管、数据库间 随路信令 CAS:线路信令、寄发器信令（e.g.:中国1号）公共信道信令 CCS（e.g.:C7)ABTrunkgroup+R2ABTrunkgroupLinkset随路信令随路信令公共信道信令公共信道信令信令概念及分类 信令：交换系统之间相互传递信息所必须遵守的协29GSM移动通信系统介绍课件30MTP(Message Transfer Part)消息传递部分消息传递部分完成消息的可靠传递，分为:信令数据链路功能层、链路控制功能层、公共传递控制功能层。常用概念：信令链路(组)、信令路由（组）、信令点编码SPC、DPC etc.SCCP(Signalling Connect Control Part)信令连接控制部信令连接控制部分分传送与呼叫或连接无关的信令、控制消息常用概念：GT码，GT+DPC寻址，DPC+SSN寻址，SSN，MSISDN,IMSI,MGTTCAP(Transaction Capabilities Application Part）事物事物能力应用部分能力应用部分用户部分用户部分 TUP(Telephone User Part)、DUP(Data User Part)ISUP-ISDN User Part MAP-Mobile Application Part OMAP-Operation&Maintainence Application Part TUP中常用概念：中继、话路、目的码七号信令系统MTP(Message Transfer Part)消息31nSPC(Signaling Point Coding)主信令区8Bits分信令区8Bits信令点8Bits主信令区：编码是以省、自治区、直辖市为单位编排；分信令区：以本地网或地区为单位编排；信令点编码：每个SP点分配一个。14BIT的SPC：用于MSC和BSC通信信令点编码24BIT的SPC：SPC(Signaling Point Coding)主信令32GSM网信令MSCEIRAUCVLRHLRGMSCBTSBSCMSCISDNPSTNMAP(MAP)MAPMAPMAPMAPMAP+ISUPTUPISUPISUPBSSAPLAPDGSM网信令MSCEIRAUCVLRHLRGMSCBTSBS33内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要34GSM 系统号码计划（一）GSM移动通信网中存在着多种用来识别身份的各种号码的移动通信网中存在着多种用来识别身份的各种号码的编号计划编号计划 用户相关号码：用户相关号码：移动用户号码：MSISDN=CC+NDC+SN (E.164)移动用户识别码：IMSI=MCC+MNC+MSIN (E.212)临时移动用户识别码：TMSI，临时分配，即时释放 移动用户漫游号码：MSRN=CC+NDC+SN 国际移动设备识别码：IMEI=TAC+FAC+SNRGSM 系统号码计划（一）GSM移动通信网中存在着多35GSM 系统号码计划（二）网络相关号码：网络相关号码：位置区识别码：LAI=MCC+MNC+LAC小区全球识别码：CGI=MCC+MNC+LAC+CI基站色码：BSCI=NCC+BCC设备相关号码：设备相关号码：设备识别码：MSCID （MSC/GMSC/HLR/SCP/SGSN/SMSC）GSM 系统号码计划（二）网络相关号码：36内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要37话务过程位置更新流程位置更新流程呼叫流程呼叫流程切换流程切换流程话务过程位置更新流程38位置更新位置更新(Location Update)位置更新实现用户漫游的过程，是MS在空闲模式上处理用户的移动性位置更新分为三种类型 IMSI附着和分离附着和分离MS开机，IMSI接入，获取所在小区LAC，写入SIM卡MS关机，发送消息通知MSC，IMSI分离，避免无效寻呼普通位置更新普通位置更新 当MS从一个LAC转移到另一个LAC时，监听到新小区的LAC与储存在SIM卡上的LAC不同，则要进行普通位置更新周期性位置更新周期性位置更新MS周期性地与网络联系，获取网络信息。位置更新(Location Update)位置更新实现用391.2.4.2.3.3.4.BSCMSCVLRHLRLA-LAMSC/VLR内位置更新内位置更新1、Listen BCCH(LAI);compare the Current LAI and LAI in MS2、MS connected to N/W Via SDCCH(next page);Authentication procedure on SDCCH.3、LU request4、LA-LA in VLR;ACK LU Request;ask MS&BTS release the Signaling CH1.2.4.2.3.3.4.BSCMSCVLRHLRLA-L404.4.BSCMSCVLRHLR.1.3.2.3.不同不同MSC/VLR间位置更新间位置更新4.4.BSCMSCVLRHLR.1.3.2.3.不同MSC41发起呼叫HLR位置查询MSRN请求分配建立呼叫移动用户呼叫建立流程发起呼叫移动用户呼叫建立流程42手机做主叫手机做主叫1.2.4.1.3.3.4.BSCMSC/VLRPLMNPSTNTE2.手机做主叫1.2.4.1.3.3.4.BSCMSC/VLRP43手机做被叫手机做被叫10.11.5.9.2.BSCMSC/VLRHLRLEGMSC8.11.10.9.8.11.7.4.5.6.1.1.3.PSTNPLMNMSISDNMSISDNMSISDNIMSI-MSC Add.IMSIMSRNIMSI-MSRNMSRNMSRNIMSIPCHRACHAGCHSDCCH手机做被叫10.11.5.9.2.BSCMSC/VLRHLR44切换（切换（HANDOVER）当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰造成通话质量下一个基站覆盖区，或者由于外界干扰造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上，以继续保持通话的过程闲话音信道上，以继续保持通话的过程 按切换方式分按切换方式分：软切换：软切换：同一频率不同基站之间的切换。先切换，后断开。CDMA 硬切换：硬切换：硬切换是不同频率的基站或小区之间的切换。先断开，后切换按切换过程分：按切换过程分：小区内切换小区内切换：小区内信道切换越区切换越区切换：BSC内切换，BSC间切换，MSC间切换切换（HANDOVER）当移动台在通话过程中从一个基45BSC内HOBSC1.1.3.4.5.5.6.8.9.7.9.10.2.BTS-ABTS-BBSC内HOBSC1.1.3.4.5.5.6.8.9.7.946newBSCMSC-BMSC-AOld BSC1.5.2.7.7.10.6.5.3.4.10.11.10.9.8.MSC间HOnewMSC-BMSC-AOld 1.5.2.7.7.10.47内容概要内容概要GSMGSM系统结构系统结构无线相关概念无线相关概念GSMGSM移动通信网络移动通信网络信令系统简介信令系统简介GSM GSM 标识码标识码话务过程介绍话务过程介绍局数据简介局数据简介内容概要48什么是局数据简单地说，就是全局数据。相对用户数据来说，用户数据是针对某个用户的数据，而局数据是影响整个交换局的数据。局数据也可以理解成交换机中的一种配置数据，配置数据采集中采到的数据都是局数据中的一种。局数据是移动网中交换机为完成移动通信所需使用的最关键的数据什么是局数据简单地说，就是全局数据。49局数据的种类号码分析类数据号码分析类数据被叫号码号码分析 GT号码数据路由寻址类数据路由寻址类数据话务路由数据。中继，中继群，路由，路由组信令路由数据。信令链路，信令链路组，信令路由蜂窝无线网管理数据蜂窝无线网管理数据小区数据计费、鉴权管理数据计费、鉴权管理数据 SCP的号码与区号对应表，SMSC中的鉴权号码数据等系统参数类数据系统参数类数据局数据的种类号码分析类数据50局数据的特点重要重要局数据的设置直接影响通信畅通应用广泛应用广泛移动交换网络中所有网元都需要设置相应的局数据。复杂复杂网元类型不同，所需设置的局数据各不相同。同一类型的网元，不同厂家根据自己交换机设计的特点，局数据设置也不同。数据量大数据量大一个网元中的局数据少则几百条，多则几万条全网性全网性网络中所有网元的数据都对全网有效，网元间的数据都相互关联，共同保证通信畅通局数据的特点重要51GT（Global Title）数据 GT数据是局数据中的一种，是数据是局数据中的一种，是SCCP信令寻址数据。分析信令寻址数据。分析GT号码并确定其信令路由指向。号码并确定其信令路由指向。主要用于位置更新、主要用于位置更新、MSRN申请等信令流程申请等信令流程GT号码：号码：MSISDN、IMSI、MSCID等等GT寻址寻址地址信息为GT号码用于SCCP层寻址DPC+SSN寻址寻址地址信息为DPC+SSN用于MTP层寻址寻址方式寻址方式GT（Global Title）数据 GT数据是局数据中52被叫号码分析表 分析用户拨打的电话号码，将其转换成路由的数据。完成分析用户拨打的电话号码，将其转换成路由的数据。完成呼叫建立过程。呼叫建立过程。主要完成路由转换、计费控制、号码长度控制、号码转换、主要完成路由转换、计费控制、号码长度控制、号码转换、目的码分配等功能目的码分配等功能 号码类型：号码类型：网内移动号码，动态漫游号码，网间移动号码，网间固定号码，短号码（业务接入号）特服号码，空号 被叫号码分析表 分析用户拨打的电话号码，将其转换成路由的53谢谢！54