移动通信网络拓扑结构要点

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,移动通信网络拓扑结构,GSM,网络组成,移动台,MS,（,Mobile Station,）,如手机、传真机等用户实际所使用的设备。,基站系统,BSS,（,Base Station System,）,为移动台,MS,和陆地交换设备提供无线连接的部分。,网络交换系统（,Network Switching System,）,由,MSC,及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供,GSM,系统与,PSTN,的连接功能等。,操作与维护系统（,Operation and Maintenance System,）,使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。,GSM,网络结构图,操作与维护系统,NMC,OMC,网络交换系统,EC,MSC,EIR,VLR,AUC,HLR,基站 系统,BTS,BSC,PSTN,MS,MS,MS,GSM,网络各部分简介,操作与维护系统,操作与维护子系统提供了远程管理,GSM,网络的功能。,这一部分在,GSM,规范中没有严格规定，各厂家的操作维护系统也不相同。操作维护系统一般包括两部分：,网络管理中心,NMC,（,Network Management Centre,）,网络管理中心,NMC,用来管理整个,PLMN,。,NMC,处于网络结构中的顶部，能提供全球网络管理功能。,操作与维护中心,OMC,（,Operation and Maintenance Centre,）,操作与维护中心,OMC,是用来对蜂窝网络作日常管理的集中化设备，并能为远期网络工程和规划提供数据库及工具。一个,OMC,管理,PLMN,的一部分区域，提供局域化网络管理。,操作与维护中心,OMC,（,Operation and Maintenance Centre,）,OMC,用于集中监控其他网络实体（如基站、交换机、数据库等）以及监视网络服务质量。,有两种类型的,OMC,：,OMC,（,R,）,指控制基站系统的,OMC,。,OMC,（,S,）,指控制网络交换系统的,OMC,。,GSM,网络各部分简介,网络交换系统,网络交换系统完成,GSM,网络主要的交换功能，另外还包括用于移动性管理和存储用户数据的数据库。网络交换系统的主要功能是管理,GSM,网络与其它电信网络之间的通信。,网络交换系统主要由以下部分组成,：,移动业务交换中心,MSC,（,Mobile Service Switching Center,）,归属位置寄存器,HLR,（,Home Location Register,）,访问位置寄存器,VLR,（,Visitor Location Register,）,设备识别寄存器,EIR,（,Equipment Identity Register,）,鉴权中心,AUC,（,Authentication Center,）,网络互通功能,IWF,（,Interworking Function,）,回声消除器,EC,（,Echo Canceller,）,GSM,网络各部分简介,网络交换系统,移动业务交换中心,MSC,（,Mobile Service Switching Center,）,GSM,系统中,MSC,的主要作用是为呼叫建立连接，与所有电话交换机的功能一样。,另外由于,GSM,系统的一些复杂的控制与安全特性，以及给用户提供的多种服务使得,MSC,必须还能完成许多其它功能。,根据,MSC,在网络中所在的位置，相应也应能完成一些其它不同的功能。比如,MSC,不仅连接,BSS,，还连接,PSTN,时，该,MSC,还应能完成网关（,Gateway,）局的功能，一般称之为,GMSC,（,Gateway MSC,）。在这个位置，,MSC,将为所有做主叫和做被叫的,MS,提供交换功能。,每个,MSC,只给一定地理范围内的移动用户提供服务，所以一个,GSM,网络一般需要多个,MSC,。一般一个百万人口左右的地级市需要一个,MSC,。,GSM,网络各部分简介,MSC,的主要功能有：,呼叫处理（,Call Processing,）,包括控制数据,/,话音呼叫建立，控制,BSS,间或,MSC,间的切换，以及移动性管理（如用户身份鉴权和位置更新登记）。,操作与维护（,Operation and Maintenance Support,）,包括数据库管理，话务统计和提供人机接口,MMI,（,Man Machine Interface,）。,网络互通（,Internetwork Interworking,）,管理,GSM,网络与,PSTN,网络之间的接口。,计费（,Billing,）,收集计费数据。,GSM,网络各部分简介,归属位置寄存器,HLR,（,Home Location Register,）,HLR,是用来存储移动用户数据的数据库。,移动用户数据包括各种识别号和地址等信息，这些信息是当该移动用户加入到系统时，由网络管理员录入到数据库中去的。,移动用户身份识别号（,IMSI,和,MSISDN,）,当前移动用户所在的,VLR(,移动用户当前位置,),移动用户具有的补充业务,补充业务信息,(,如,:,当前呼叫前转的前转号码,),移动用户状态,(,已登记,Registered,或未登记,deregistered),鉴权密键,(Authentication Key),和鉴权,(AUC),功能,移动用户漫游号,MSRN(Mobile Subscriber Roaming Number),GSM,网络各部分简介,访问位置寄存器,VLR,（,Visitor Location Register,）,VLR,中所存储的数据大多是,HLR,中数据的一份拷贝。当移动台在某个,VLR,所管辖的范围内处于“激活”（,active,）状态时，才会在该,VLR,中暂时存有数据。所以,VLR,中所存的是在该,VLR,覆盖范围内所有激活的移动用户的数据，这些数据与,HLR,中的数据相比要更精确一些。,VLR,相当于为本,VLR,覆盖范围内的移动用户提供了一个本地数据库，因为这些用户不一定都处在其“归属”系统，所以这样使得系统不必频繁的访问其,HLR,，而访问,HLR,是很费时的。,VLR,中另外所存的信息如下所示：,移动台状态（忙,/,闲,/,无应答等）,位置区识别号,LAI,（,Location Area Identity,）,临时移动用户识别号,TMSI,（,Temporary Mobile Subscriber Identity,）,移动台漫游号,MSISDN,（,Mobile Subscriber Roaming Number,）,GSM,网络各部分简介,设备识别寄存器,EIR,（,Equipment Identity Register,）,EIR,是一个用来鉴别国际移动设备识别号,IMEI,（,International Mobile Equipment Identity,）的集中化数据库。,该数据库仅仅针对移动设备，而并不针对使用该移动设备的移动用户。,EIR,根据不同情况，将,IMEI,放到不同的列表（或称为名单）中：,白名单,存放的是已分配给合法移动设备的,IMEI,号。,黑名单,存放的是已挂失或因其它原因而被拒绝服务的移动设备的,IMEI,号。,灰名单,存放有一些故障，但还不至于上黑名单的移动设备的,IMEI,号。,EIR,数据库由,MSC,对它进行远程访问，也可由其它,PLMN,中的,MSC,访问。与,HLR,相似，一个,PLMN,网络中可能不止一个,EIR,，每个,EIR,管理一部分,IMEI,。,MSC,内有翻译功能，即给定一个,IMEI,，可以翻译得到该,IMEI,所在的,EIR,地址。,GSM,网络各部分简介,鉴权中心,AUC,（,Authentication Centre,）,AUC,是一个处理系统，完成“鉴权”功能。,AUC,一般与,HLR,做在一起，因为,AUC,需要经常性的访问,HLR,中移动用户数据。,AUC/HLR,可能与,MSC,在一起，也可能不在一起。,一般当移动用户在系统中做“初始化”（,Initializes,）时，需要做鉴权处理。,鉴权处理过程,在讨论鉴权处理过程时，我们假定,VLR,已经获得所有执行鉴权处理所需的信息（比如,Kc,SRES,和,RAND,）。如果没有，,VLR,会向,HLR/AUC,请求这些信息。,三个数储存在,VLR,中。,VLR,将,RAND,经,MSC,和,BSS,发送到,MS,（未加密）。,MS,将收到的,RAND,和存在,SIM,卡中的参数,Ki,一起经过,A3,和,A8,算法，算得,SRES,和,Kc,的值。,MS,将,SRES,传送到,VLR,（未加密）,VLR,将其所存的,SRES,值与从,MS,收到的,SRES,值比较，如果相等，则鉴权成功。,如果要使用加密，所分配的三个数中的,Kc,须传到,BTS,。,移动台从,RAND,、,A8,算法和,SIM,中的,Ki,算得,Kc,。,利用,Kc,、,A5,和,GSM,巨帧号，对,MS,和,BSS,间的空中接口加密。,GSM,网络各部分简介,网络互通功能,IWF,（,Interworking Function,）,IWF,使,GSM,系统具有与其它公用或专用数据网络接口的功能。,IWF,的基本功能如下：,速率转换,协议适配,有的系统可能需要更多的,IWF,功能，这取决于所连的网络。,IWF,可能需要配“,Modem Bank”,（,Modem,架），比如：,GSM,数据终端设备,DTE,（,Data Terminal Equipment,）与陆地,DTE,之间通过模拟调制解调器（,Modem,）交换数据时，要用到,Modem Bank,。,GSM,网络各部分简介,回声消除器,EC,（,Echo Canceller,）,PSTN,与,MSC,之间所有的话音电路都需要加回声消除器，由于,GSM,系统的内在时延，使得到,PSTN,之间并不长的电路连接都会有不可忍受的回声。,GSM,系统引入的时延（由于呼叫处理、话音编、解码累积的时延）大约是,180ms,（,180,毫秒）。本来,180ms,的时延对移动用户来说是不明显的，但由于市话的标准电话线是,2,线制，所以需要用到,2/4,线转换器来完成转换，正由于使用了,2/4,线转换器，所以引起了回声，但市话用户不受影响。,正常,PSTN,市话到市话的呼叫回声并不明显，因为时延比较短，用户无法区分是回声还是“侧音”，但,GSM,系统中时延较长，如果没有使用,EC,，回声将会很明显，严重干扰通话，分散注意力，使移动用户无法忍受。,标准,EC,能消除在话音电路,2/4,线转换处产生的,68ms,以上的回声。,GSM,网络各部分简介,操作与维护系统,操作与维护子系统提供了远程管理,GSM,网络的功能。,这一部分在,GSM,规范中没有严格规定，各厂家的操作维护系统也不相同。操作维护系统一般包括两部分：,网络管理中心,NMC,（,Network Management Centre,）,网络管理中心,NMC,用来管理整个,PLMN,。,NMC,处于网络结构中的顶部，能提供全球网络管理功能。,操作与维护中心,OMC,（,Operation and Maintenance Centre,）,操作与维护中心,OMC,是用来对蜂窝网络作日常管理的集中化设备，并能为远期网络工程和规划提供数据库及工具。一个,OMC,管理,PLMN,的一部分区域，提供局域化网络管理。,GSM,网络各部分简介,网络管理中心,NMC,（,Network Management Centre,）,网络管理中心,OMC,提供,GSM,系统全网的管理功能。,NMC,位于,OMC,之上，完成网络级操作与维护功能。,NMC,是网络管理系统结构中处于最高位置的一个逻辑设备。,NMC,能从更高的角度看待网络结点和