第七章 GSM系统的结构

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,*,1,第七章,GSM,系统的结构,2,一、概述,公众陆地移动网,PLMN,：由运营商管理的、向公众提供服务的网络。,GSM900/DCS1800,是一个,PLMN,。,GSM,：全球系统，,Global System for Mobile communications,DCS,：数字通信系统，,Digital Communication System,3,GSM,提供的业务,电信业务：电话、短消息等,承载业务：数据交换等,补充业务：来电显示、呼叫转移、多方通话等,4,空中接口,(,Air Interface,),公共逻辑信道,：由多个移动台共享的信道。,专用逻辑信道,：只为一个移动台提供资源的信道。,表,GSM,空中接口的主要特点,1W,0.14km,2W(,或,8W),频域和时域，频率上双工通信,多径接入方式,终端功率,0.330 km,蜂窝小区半径,12 kbit/s,最大数据传输速率,13 kbit/s(5.6 kbit/s),语音速率,271 kbit/s,调制速率,95MHz,45MHz,双工通信频率间隔,8,TDMA,帧的时隙数量,1710-1785MHz,1805-1880MHz,890-915MHz,935-960MHz,频带宽,DCS,GSM,中国,移动：,905909/950954 MHz,中国联通：,909915/954960 MHz,6,巡游管理,(,Itineracy Management,),位置登记,越区切换,7,漫游,(,Roaming,),保证用户在不同网络中的通话不中断。,8,二、分系统组成,移动台,MS(,Mobile Station,),唯一的国际移动设备识别码,IMEI,(,International Mobile Equipment Identity,),.,形式：车载式和便携式,.,功能：能通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信功能外，还必须具备与使用者之间的人机接口或与其它终端设备相连接的适配装置。,.,最小的发射功率：在,GSM,中，一般为,3mW(5dBm),；在,DCS,中，一般为,1mW(0dBm),。,图移动台的构成,SIM,卡,设备,10,SIM(,Subscriber Identity Module,),卡,记录了用户的所有特征和使用环境，如卡的密码、缩位拨号、最后的呼叫号码、最后连接的网络等。,11,基站子系统,BSS(,Base Station Subsystem,),一方面，通过空中接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理；另一方面，基站子系统和网络子系统,NSS,中的移动交换中心,MSC(,Mobile Switching Center,),相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。,12,.,基站收发信机,BTS(,Base Transceiver Station,),由一组被称为,TRX,的智能发送机和接收机组成。,功能：,最基本的：调制,/,解调、均衡、纠错编码,物理层：,TDMA,复用、慢跳频、加密,数据链路层：手机和设施间的信令交换,(LAPDm),，还管理和,BSC,间的链路以保证会话的稳定性,(LAPD),。,图,BTS-BSC,间的不同配置,星型配置,链型配置,星型和扇区型配置,14,.,基站控制器,BSC(,Base Station Control,),主要功能：管理无线资源、信道的分配、根据,BTS,的测量结果来控制移动台或,BTS,的发射功率、决定是否执行切换,(,handover,),。,BSC,和,BTS,以及,MSC,通过一至数条,PCM,链路相连。,BTS,和,BSC,间的链路类似于,ISDN,；,BSC,和,MSC,间的链路使用了,7,号信令不同层的功能。,BSC,的话务容量一般为,100,到,900,Erlang,。,图,BSS,子系统在,GSM,网络中的位置,16,.BSS,子系统的结构,分为三层：物理层、数据链路层和网络层。,17,物理层,定义了发送,/,接收信息的所有方法。在,Abis,接口上发生的是数字传输，一般是,64kbit/s,，采用了,ITU,的,G.703,、,G.705,、,G.732,电信标准。在空中接口上，还完成纠错编码、逻辑信道复用和进行一些无线指标的测量。,18,数据链路层,通过协议和,ARQ(,Automatic Repeat reQuest,),机制，保证两个终端间数据传输的可靠性。,在,BTS,和,BSC,间使用的是,LAPD(,Link Access Protocol on the D channel,),协议。,在,MS,和,BTS,间使用的是,LAPDm(,Link Access Protocol on the Dm channel,),协议。,19,网络层,在移动台要进行通信时，建立、维持和释放交换电路。,分为三个子层,无线资源管理,RR(,Radio Resource,),：主要存在于,MS,和,BSC,中。它管理的是无线资源，包括不同逻辑信道的建立、维持和释放。在移动台中，主要是用来选择小区、在物理层测量的结果基础上监听信标信道。,20,移动性管理,MM(,Mobility Management,),：负责移动台的位置信息、鉴权和,TMSI,的分配。,连接管理,CM(,Connection Management,),包括三个实体：呼叫控制,CC(,Call Control,),管理和最终目标的电路链接、短消息服务,SMS(,Short Message Service,),负责短消息的收发、补充业务,SS(,Supplementary Services,),管理附加业务。,图,BSS,的层结构,RR,：负责,MS-BTS,间的加密,接口,A,：,SS7,协议栈,接口,Abis,：,ISDN,接口,22,网络子系统,NSS(,Network Subsystem,),.,归属位置寄存器,HLR,Home Location Register,，管理一个给定,PLMN,用户的静态数据库，它还记录了每个用户的：,23,国际移动用户识别码,IMSI(,International Mobile Subscriber Identity,),，网络通过这个号码和用户联系，该号码是不对外的。,用户使用的,MSISDN(,Mobile Station ISDN Number,),号码，该号码是对外的。,用户的某些特征,(,允许使用的补充业务、允许打国际长途与否等,),。,为每个用户记录了访问过的访问用户位置寄存器,VLR(,Visitor Location Register,),号码。,图电话号码与身份代码,拨号呼叫,MSISDN,使用,IMSI,呼叫,25,HLR,的布置方式,集中式：被安装在一台特殊的机器上，一个,HLR,可以管理数十万用户。,分布式：被集成到,MSC,中，这时用户的数据被储存在和他经常联系的,MSC,中。,用户的资料只储存在一个,HLR,中，网络通过,MSISDN,和用户的,IMSI,来确定,HLR,。,26,.MSC,和,VLR,功能,MSC,实质上是移动服务的交换中心，负责管理移动台和其他的,MSC,联系、短消息的传送、必要时参与切换的执行、验证访问用户的特征,(,在用户主叫时,),、转发位置信息等。,有时，又称为,GMSC(,Gateway MSC,),，被用于固定电话用户呼叫移动用户。,27,VLR,是一个动态数据库，记录某个地区中出现的用户资料。这些资料是从该移动用户的归属位置寄存器,HLR,获取并暂时保存，一旦移动用户离开该,VLR,的控制区域，则该用户的数据就会被删除。,VLR,中还保存了移动用户的,TMSI(,Temporary Mobile Subscriber Identity,),，并且在,VLR,中的与用户地理区域位置相关的信息比,HLR,中更准确。,28,.NSS,子系统的结构,MTP(,Message Transfer Part,),：包含了,7,号信令系统,SS7(,Signaling System 7,),中低,3,层的所有协议，这些协议允许布置一个专门用于信令的、基于数据流的国家电话网络。,SCCP(,Signalling Connection Control Part,),：,SS7,的一个协议，主要用来管理信令网之间的互相连接并且提供一个有,/,无连接的服务。利用该协议可以布置一个全世界的信令网。,基于,SS7,、位于,NSS,和,BSS,间的,A,接口，包含了,MTP,和,SCCP,协议，使用连接的方式。,29,TCAP,(,Transaction Capabilities Application Part,),：,SS7,的一个协议，负责将一个事务分割成连续的操作元素。和,SCCP,一起管理国际漫游，使用在,MSC/VLR,HLR,间以及,MSC/VLR,MSC/VLR,间。,ISUP(,ISDN User Part,),：,SS7,中处理电话应用的协议。打电话时，,ISUP,负责管理典型的电话消息交换。,MAP(,Mobile Application Part,),：基于,SS7,之上的应用协议，负责管理,NSS,设备间的对话和巡游。,30,BSSAP(,BSS Application Part,),对,BSC,MSC,间的消息进行管理。,MM,和,CM,对漫游、,MS,和,MSC,之间连接进行管理。,所有的信令交换发生在,NSS,内部，是通过,SS7,完成的。,图,NSS,的层结构,EC,PSTN,PSTN,32,操作子系统,OSS(,Operation Subsystem,),记录和控制网络性能的各种事件，在提供一定服务质量的前提下保证用户资源的使用。,33,.,网络管理,商业上：用户开通、终端、计费等,安全方面的管理：检测非法入侵等,开发和管理话务：观察话务量和话务质量、监控移动台等,管理网络的配置：植入软件、加入新设备和添加新的网络功能等,维护：监控网络中出现的问题、设备测试等,34,GSM,的管理系统类似于国际电信联盟,ITU(,International Telecommunication Union,),标准化了的,M.30,中的,TMN(,Telecommunications Management Network,),。,35,.TMN,结构,由操作系统、数据网、中间设备等组成。,图,TMN,的结构,操作系统,数据网,中间设备,数据网,37,.,设备身份寄存器,EIR,的功能,Equipment Identity Register,，一个储存有终端号,IMEI(,International Mobile Subscriber Identity,),的数据库，它用来验证某个终端是否有权使用网络资源。,EIR,中有白名单,(,允许使用的,),、黑名单,(,禁止使用,),的和灰名单,(,可疑的，不确定是否禁止使用的,),。,38,.,鉴权中心,AUC,的功能,AUthentication Center,，储存了验证每个用户可以请求的服务权利和对通信进行加密的密钥。一般来说，一个,HLR,有一个,AUC,。,39,.OMC,和,NMC,Operations and Maintenance Center,，负责设备的局部监护,Network Management Center,，通过中央控制来管理整个网络,用户数据,信令,图,PLMN,的子系统,41,小结,了解,GSM,网络提供的基本特性和操作子系统,OSS,的功能，熟悉,GSM,网络中的各个接口以及它们各自的作用，掌握,BSS,子系统和,NSS,子系统以及它们各自的结构。,