第三章__蜂窝移动网络

1、第三章 蜂窝移动网络提纲n第一代模拟系统n第二代数字系统n第三代移动通信系统n全球移动通信系统GSMn通用分组无线业务GPRS第一代模拟系统n美国AMPS、北欧的NMTnFDMA(频分多址)n分配两个25MHz频段n基站到移动设备869 MHz894 MHzn移动设备到基站824 MHz849 MHzn每个频段分为两部分，供两个运营商使用n信道带宽30kHz，每个运营商416个信道，21个用于控制，395用于传送呼叫LSJ_ADDnAdvanced Mobile Phone System（AMPS） 高级高级移动电话移动电话系统。系统。n由美国AT&T开发的最早的蜂窝电话系统标准。工作方式(M

2、TSO Mobile Telephone Switching Office)n用户键入被叫号码，按发送键初始化呼叫nMTSO验证用户号码有效性，及用户是否有权发出呼叫nMTSO向用户的蜂窝电话发布一条消息，告知使用哪个业务信道发送和接收nMTSO向被叫方发出振铃信号n当被叫方应答时，MTSO在两方之间建立一条环路并初始化计费信息n当一方挂机时，MTSO释放环路，释放广播信道并完成计费信息第一代模拟系统的缺点n随着模拟蜂窝技术的引入，移动通信的发展向前迈进了一大步n至1990年，模拟蜂窝系统的用户数已超过八百万n随着模拟蜂窝系统的发展，其弱点也日益突出，n频谱利用率不高，容量有限；n制式太多，互

3、不兼容；n提供的业务有限；n易被窃听；n第二代数字系统n第二代移动通信以GSM、CDMA、DAMPS为主。n一代与二代的差别n数字业务信道n加密n错误检测与纠错n信道接入（每个信道通过TDMA或CDMA可支持多个用户）nGSMn接入方式：TDMAn基站发射波段：935960（MHz）n移动站发射波段：890915（MHz）n信道带宽：200kHznIS-95n接入方式：CDMAn基站发射波段：869894（MHz）n移动站发射波段：824849（MHz）n信道带宽：1250kHz第三代移动通信系统n第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，

4、与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统n日益增长的无线业务需求n希望更高质量的语音业务n希望引入高速数据和多媒体业务n基本十年一代的移动通讯发展速度3G技术体制nWCDMA由标准化组织3GPP所制定ncdma2000体制是基于IS-95的标准基础上提出的3G标准，目前其标准化工作由3GPP2来完成nTD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织CWTS提出，目前已经融合到3GPP关于WCDMA-TDD的相关规范中LSJ_ADDnTD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Acce

5、ss（时分同步码分多址） 的简称，是一种第三代无线通信的技术标准，也是ITU批准的三个3G标准中的一个，相对于另两个主要3G标准（CDMA2000）或（WCDMA）它的起步较晚。RTT技术技术WCDMAcdma2000-1xTD-SCDMA信道间隔信道间隔5MHz1.25MHz1.6 MHz多址方式多址方式单载波直接序列扩频单载波直接序列扩频CDMA多址多址单载波直接序列扩频单载波直接序列扩频CDMA多址多址单载波直接序列扩频单载波直接序列扩频时分多址同步时分多址同步CDMA多多址址双工方式双工方式FDDFDDTDD码片速率码片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps基站同步基

6、站同步异步（无异步（无GPS）可选同）可选同步步同步（需同步（需GPS）同步（主从同步，需同步（主从同步，需GPS）帧长帧长10ms20ms10ms越区切换越区切换软切换，频间切换软切换，频间切换与与GSM间的切换间的切换软切换，频间切换软切换，频间切换与与IS-95B间的切换间的切换接力切换，频间切换，与接力切换，频间切换，与GSM间的切换间的切换语音编码语音编码自适应多速率自适应多速率可变速率可变速率可变速率可变速率功率控制功率控制内环、外环内环、外环控制速率控制速率1500Hz开环、闭环开环、闭环控制速率控制速率800Hz内环、外环内环、外环支持可变数支持可变数据速率据速率最高为最高为2

7、.048Mbps1X最高最高307kbps，1XEV支持支持2.4Mbps最高为最高为2.048Mbps业务特性业务特性适合于对称业务。适合于对称业务。适合于对称业务。适合于对称业务。支持对称业务，支持不对支持对称业务，支持不对称业务具有突出的表称业务具有突出的表现。现。LSJ_ADD接力切换是一种改进的硬切换技术，可提高切换成功率，与软切换比，可以克服切换时对邻近基站信道资源的占用，能够使系统容量得以增加。在接力切换过程中，同频小区之间的两个小区的基站都将接受同一终端的信号，并对其定位，将确定可能切换区域的定位结果向RNC 报告，完成向目标基站的切换。所以，所谓接力切换是由RNC 判定和执行

8、，不需要基站发出切换操作信息。接力切换可以使用在不同载波频率的TD-SCDMA 基站之间，甚至能够使用在TD-SCDMA 系统与其它移动通信系统（如GSM，CDMA IS95 等）的基站之间 LSJ_ADDRNC（RNC，Radio Network Controller）,即无线网络控制器是新兴3G网络的一个关键网元。它是接入网的组成部分，用于提供移动性管理、呼叫处理、链接管理和切换机制。全球移动通信系统GSMGSM移动通信系统体系结构LSJ_ADDnBase Transceiver StationnBase Station ControllernSMS 是一种存储和转发服务。也就是说，短消息

9、并不是直接从发送人发送到接收人，而始终通过 SMS 中心进行转发。如果接收人处于未连接状态（可能电话已关闭），则消息将在接收人再次连接时发送。LSJ_ADDnGMSC (Gateway Mobile Switching Center)GSM移动通信系统体系结构nMSn用户使用的设备 n类型：手机、车载台、便携台n通过无线接口接入GSM系统；提供与使用者间的接口n用户识别模块SIM：n包含所有与用户有关的信息和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息n处理异常的紧急呼叫时（如119、110、120、122等），可以不插入SIM卡 GSM移动通信系统体系结构n基站子系统（BSS）：通过无线发送

10、和接受信息，负责提供和管理移动台与网络和交换子系统间的传输路径。nBSC：n管理设备，控制BTS，负责所有的无线接口管理控制和处理，主要是无线信道的分配、释放、切换处理及功率控制。n BTS：n是传输设备，包括无线发射和接收设备、天线及所有无线接口特有的信号处理设备（基带、载频、控制、天馈单元）。GSM移动通信系统体系结构n网络和交换子系统（NSS）： GSM系统的交换功能，管理GSM用户之间和其他电信网络用户之间的通信，以及对用户数据、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。n移动业务交换中心（MSC-Mobile Switch Center）n访问位置寄存器（VLR- Visited Lo

11、cation Register）n归属位置寄存器（HLR- Home Location Register ）n鉴权中心（AC- Authetication Centre ）n设备标识寄存器（EIR- Equipment Identify Register）n操作维护中心（OMC）GSM移动通信系统体系结构nMSCn是网络的核心 n完成系统的电话交换功能 n呼叫建立、控制、终止；选路；n业务的提供；计费处理；区内切换；n功能实体间及网络间接口；公共信令等n从HLR、VLR、AUC中获取位置登记和呼叫请求所需的数据n提供移动性能和其他网络功能nHLR：n归属位置寄存器是GSM系统的数据中心，它存储

12、着固定区域内归属所有移动用户的信息n存储信息n用户信息：用户的入网信息，注册的有关业务信息等；n位置信息n分配给移动用户的两个号码：IMSI、MSISDNn静态数据库GSM移动通信系统体系结构GSM移动通信系统体系结构nVLR：n负责存储MSC管辖区域范围内已登记的移动用户的相关信息（例如用户号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数）n动态用户数据库n通常VLR与MSC合设于一个物理实体nAC： n用于GSM系统的安全性管理，对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密，防止无权用户接入系统，并保证通过无线接口的移动用户信息的安全。n AC一般与HLR一起实现，存储鉴权信息和加密密钥。nE

13、IR：n防止非法使用偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备n存储信息：移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）nOMC: (Operations & Maintenance Center)n用于对GSM系统中MS、BSC和MSC工作情况进行监控和维护GSM移动通信系统体系结构GSM的无线覆盖区结构编号n移动用户的ISDN号码MSISDN n主叫用户为呼叫GSM用户所需的拨叫号码 n号码结构国家码CC：我国为86国内有效ISDN号：移动业务接入号NDC（N1N2N3 ）：13S （S=94属于中国移动；S=03属于中国联通） HLR识别号：H0H1H2H3 移动用户号：ABCD 编号n国际移动用户

14、识别码IMSIn用于在国际上唯一识别移动用户 n结构（15位）：如图所示我国MCC为460MNC的值中国移动为00、中国联通为01 编号n临时移动用户识别码TMSI n为了对IMSI保密，IMSI仅在空中传送一次，便由VLR给来访移动用户分配一个惟一的TMSI号码替代 n仅在本地有效 ，当用户离开此VLR服务区后释放 n由VLR临时分配n移动用户漫游号码MSRNn用于在呼叫时为移动用户选路nVLR临时分配 ，接续完成后即释放n在被访VLR区域内是惟一有效的编号n国际移动设备识别码IMEIn用于在国际上惟一地识别一个移动设备 n结构（15位）：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)

15、TAC为型号批准码，由欧洲型号中心分配；FAC为工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及装配地；SNR为序号码，由厂家分配；SP为备用 nIMEI可在待机状态下按“*#06#”读取读取的IMEI码与手机后盖板上的条码标签、外包装上的条码标签应一致 GSM移动通信系统的接口nAbis接口：BSC与BTS的接口nA接口：BSC与MSC的接口，底层承载为七号信令的MTP、SCCP，上层协议为BSSAP。nB接口：MSC与VLR的接口，一般为内部接口。nC接口：MSC与HLR的接口，nD接口：VLR与HLR的接口nE接口：MSC之间的接口nF接口：MSC与EIR的接口nH接口：HLR与AC的接口，一般为

16、内部接口。nJ接口： HLR与gsm SCF的接口nL接口： MSC与gsm SCF的接口nG接口：VLR之间的接口n其中，C、D、E、F、G、J接口底层承载为七号信令的MTP、SCCP、TCAP，上层协议为MAP。L接口上层协议为CAP。GSM系统的主要接口网络子系统内部接口GSM系统的信令协议体系基本工作原理位置登记流程基本工作原理移动用户呼叫固定用户的接续过程GMSCHLRMSC/VLRBSMS固定用户拨号固定用户拨号查询路由信息查询路由信息查询路由信息响应查询路由信息响应拨号信息拨号信息寻呼请求寻呼请求寻呼响应寻呼响应加密加密呼叫建立呼叫建立呼叫证实呼叫证实信道指配信道指配回铃音回铃音

17、连接完成连接完成拨号应答拨号应答连接连接连接确认连接确认提供漫游号码请求提供漫游号码请求提供漫游号码响应提供漫游号码响应信道指配完成信道指配完成鉴权鉴权鉴权响应鉴权响应基本工作原理固定用户呼叫移动用户的接续过程DCS1800和PCS1900nDCS1800基于GSM发展而来，网络结构与GSM相同nDCS1800容量高，提供374个无线信道，而GSM900只能提供124个信道nDCS1800发送功率低nPCS1900是针对北美市场在GSM基础上配置，与DCS1800主要区别是使用了增强的全速率语音编解码器我国GSM网络n我国GSM移动网络的通信频段n900Mhz与1800MhznGSM900Mh

18、z频段：890915Mhz上行，935960Mhz下行nDCS1800Mhz频段：17101785Mhz上行，18051880Mhz下行n相邻两个频点间隔为200Khzn每个频点此阿用TDMA，分为8个时隙（全速率信道）或16半速率信道n中国移动n905909Mhz上行，950954Mhz下行n中国联通n909915Mhz上行，954960Mhz下行n目前只有中国移动申请GSM1800Mhz网络通用分组无线业务GPRSGPRS nGeneral Packet Radio Service（通用分组无线业务）：它是利用“包交换”（Packet-Switched）的概念发展出的一套无线传输方式。nG

19、PRS作为GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。 n通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，它以分组交换技术为基础，用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务，包括收发E-mail、进行Internet浏览等 。GPRS与GSMn是一种基于GSM的新的传输服务；大大加强和简化对分组数据网络（如Internet）的无线接入能力。n数据层面nGPRS 对数据通道进行专门设计n信令层面n增加了

20、数据通道管理的信令协议n移动用户必须首先在GPRS移动网上注册nGPRS附着nGPRS分离nGPRS分离可由用户或网络执行在GSM系统的基础上构建GPRS系统nGPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时，GSM系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。n构成GPRS系统的方法是：n在GSM系统中引入3个主要组件nGPRS业务支持结点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)nGPRS网关支持结点(GGSN, Gateway GPRS Support

21、Node)n分组控制单元(PCU)n对GSM的相关部件进行软件升级 现有的GSM移动台(MS)，不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS标准进行改造(包括硬件和软件)才可以用于GPRS系统。GPRS定义了3类MS：nA类可同时工作于GPRS和GSMnB类可在GPRS和GSM之间自动切换工作nC类可在GPRS和GSM之间人工切换工作GPRS Air Interface0124356701234012435670123401243567012340124356701234UplinkDownlinkVoice User1Voice User2GPRS User1GPRS User2GPRS User3F1F2F3F4F1F2F3F4Time Slot Number CarrierFre