GSM-R第4章网络结构

1、2021-10-301第第4 4章章 网络结构、功能及协议网络结构、功能及协议Architecture, Functions and ProtocolsArchitecture, Functions and Protocols2021-10-302GSM-RGSM-R系统的系统的 3 3个子系统及其接口个子系统及其接口; ;每个每个GSM-RGSM-R子系统的不同设备子系统的不同设备; ;每件设备的功能描述每件设备的功能描述; ;子系统内的接口，是否标准，接口内使用的主要协议。子系统内的接口，是否标准，接口内使用的主要协议。2021-10-303交换机交换机至其他交换机至其他交换机服务区域服务

2、区域至其他交换机至其他交换机服务区域服务区域交换机交换机 服务区域服务区域PSTN至其他至其他PSTN至其他至其他 PSTN2021-10-304OSS管理子系统管理子系统NSS网络交换子系统网络交换子系统BTSCell 1Cell 2Cell 3BTSBSS基站子系统基站子系统公众交换电话网络公众交换电话网络 (PSTN)ISDN, PSDNMSUm (无线接口无线接口)OMN 接口接口 (X.25)BSSHLR-AUC信令系统信令系统 No.7 SS7OMC-SOMC-RBSCEIRTRAUGMSCVLRA-接口接口Abis 接口接口MSCVLRGCR2021-10-305TCUBSCOM

3、C-RMSC无线无线接口接口A接口接口Ater 接口接口Abis 接口接口NSSBSSOMN接口接口公众电话网公众电话网MSMSBTS室内室内BTS室外室外BTSSunStorEdge A5000无线接口无线接口2021-10-306发射耦合器发射耦合器接收耦合器接收耦合器天线天线耦合系统耦合系统BCF(基站公共功能基站公共功能)BSCTRX (收发信机收发信机)Abis接口接口-编码编码, 加密加密, 调制调制, 然后将射频信号馈然后将射频信号馈送给天线送给天线-将信号解密将信号解密, 均衡均衡, 然后解调然后解调 -移动呼叫检测移动呼叫检测-上行链路信道测量上行链路信道测量-定时提前量定时

4、提前量- 跳频跳频- 将语音和用户数据信道合成以后送给将语音和用户数据信道合成以后送给BSC - 将信令信道合成以后送给将信令信道合成以后送给BSC双工器双工器- 天线与每个小区的收发信机之间的天线与每个小区的收发信机之间的 接口接口BTS2021-10-307多载波多载波BTS BSBSC 耦合系统 耦合系统 TRX n TRX n-1 TRX 2 TRX 1 BCF 耦合系统 耦合系统 TRX n TRX n-1 TRX 2 TRX 1 耦合系统 耦合系统 TRX n TRX n-1 TRX 2 TRX 1 扩展机柜 基本机柜 BTS 天线 2021-10-308BTSAbis 接口接口A

5、 接口接口-对对BTS无线资源管理无线资源管理-小区之间越区切换小区之间越区切换-通信信道安排通信信道安排-BTS之间的频率重新分配之间的频率重新分配-BTS时间和频率同步时间和频率同步-控制频率跳变控制频率跳变- 等等等等O&M至网络子系统至网络子系统PCM控制器控制器PCM控制器控制器处理单元处理单元交换矩阵交换矩阵BSCX.25控制器控制器2021-10-309速率适配单元速率适配单元( (TRAU)TRAU)结构及功能结构及功能外部外部 PCM接口接口BSCMSC编译码器编译码器编译码器编译码器控制器控制器Ater接口接口A接口接口E1中继线中继线120路用户信道路用户信道T1

6、 中继线中继线92路用户和路用户和 控制信道控制信道将将13 kbps GSM 语音帧格式转换成语音帧格式转换成64 kbps T1 PCM -律或律或 E1 PCM A-律帧格式律帧格式 E1 中继线中继线 = 31路用户信道路用户信道T1 中继线中继线 = 24用户信道用户信道 将用户数据流路由至相应的将用户数据流路由至相应的互联功能互联功能TRAU2021-10-3010 VLR MSC GMSC GCR BSS IWF 统计服务器 GCR HLR VLR AUC EIR SMS-SC 统计服务器 IWF BSS 其他GSM-R PSTN ISDN 其他GSM-R PSTN ISDN B

7、 接口 D 接口 G 接口 I 接口 I 接口 H 接口 C 接口 B 接口 E 接口 F 接口 F 接口 E 接口 E 接口 A 接口 A 接口 2021-10-3011MSC内部结构内部结构 X.25 连接器 交换 MSC BSS 定时 generator CCS7 连接器 E1/T1 trunks E1/T1 trunks 命令单元 计算机和外围设备模块 - 呼叫建立的协调. - 位置登记. - 切换管理 - 数据统计 - 互连功能. - 与BSS的同步. - 与短消息服务中心的网关功能. - 回波消除的处理 回波消除 命令总线 到其他MSC To PSTN / 互连模块 2021-10

8、-3012归属位置寄存器归属位置寄存器( (HLR)HLR) 用户管理中心用户管理中心HLR永久纪录永久纪录- MSISDN- IMSI- 用户业务用户业务临时纪录临时纪录-VLR地址地址-加密参数加密参数 (Kc, Sres, Rand)2021-10-3013AUC加密加密A3, A8算法算法Ki5SRES, Kc, RANDRANDAUC 提供提供加密参数加密参数IMSIHLR 请求请求2021-10-3014 VLR永久纪录永久纪录-IMSI-用户注册业务用户注册业务临时纪录临时纪录-加密参数加密参数(Kc, Sres, Rand)-LAI - TMSILA1LA4LA2LA32021

9、-10-3015 EIR黑单黑单(被禁被禁ME)灰单灰单(故障故障ME)白单白单(有效有效ME)移动台设备移动台设备IMEI2021-10-3016移动交换中心移动交换中心MSCIWFMSBSSPSTNDTE有线有线DTE速率适配速率适配DTE信令信令ModemModem数据数据 + DTE 信号信号2021-10-3017NSSBSCBTSMSMMBSSAPSCCPMTP3MTP2T C A PM A PPCMCMMMMTP3MTP2SCCPPCM E1/T1PCMSCCPMTP3MTP2D T A PRRO & MR S ML A P DRSMO & M无线无线无线无线RR

10、ISUP/TUPCMUm接口接口Abis接口接口A-接口接口BSSAPMTP1RRB S S M A PL A P DL A P D mL A P D mD T A PB S S M A P2021-10-3018连接管理连接管理CM移动性管理移动性管理MM无线资源管理无线资源管理RRM合路合路RACHBCCHPCHAGCHSDCCHFACCHSACCHTC0TC11 SACCH TC13TC24IDLE(举例)第第 3 层层第第 2 层层 = LAPDm逻辑信道逻辑信道第第 1 层层物理信道物理信道2021-10-3019语音语音 1 TS = 4 信道信道LAPD 无线无线 O&M

11、PCMPCM数据数据300, 1200, 1200/75, 2400, 4800, 9600, 14400 bit/s2021-10-3020BTS侧RSMO&MRSLOMLRSMO&MO&M 第第 1 层层RSLOMLTRXBCF第第 3 层层LAPD第第 2 层层BSC 侧RSL = 无线信令链路无线信令链路OML = 运营与维护链路运营与维护链路RSM = 无线子系统管理无线子系统管理O&M = 运营与维护运营与维护2021-10-3021FCS :Frame Check SequenceF:FlagSAPI :Service Access Point I

12、dentifierTEI:Terminal Equipment Identifier0 至至 260 字节字节FCS控制控制地址地址FN (R)N (S)TEISAPI信息信息F0 至至 21字节字节控制控制地址地址N (R)N (S)SAPI信息信息LAPDLAPDm帧起始帧起始帧结束帧结束2021-10-3022LAPDSS7语音语音 1 TS = 4 信道信道数据数据300, 1200, 1200/75, 2400, 4800, 9600, 14400 bit/s O&MX.252021-10-3023Ater 接口接口A 接口接口LAPD TS 1SS7 TSX.25 TS 2

13、 *SS7 TSX.25 TS 2 *BSCPCM链路PCM 链路* 如果使用O&M语音语音 TS语音语音 TS编译码编译码数据数据 TS数据数据 TS速率适配速率适配TCUMSCOMC2021-10-3024语音语音/数据数据 1 TS = 1 信道信道SS7BSSNSSX.252021-10-3025至至SCCP和和MTP的其他用户的其他用户至至BSS内其他内其他处理器处理器至空中接口至空中接口传输设备传输设备物理层物理层MTPBSSSCCPA-接口接口BSSMAPNSSMTPSCCP其他应用其他应用(例如例如: 呼叫控制呼叫控制)分配分配功能功能DTAPBSSMAPDTAPDTA

14、P: Direct Transfer Application PartBSSMAP: BSS Management Application PartBSS: Base Station SubsystemMSC: Mobile services Switching CentreSCCP: Signaling Connection Control PartMTP: Message Transfer Part分配分配功能功能2021-10-3026ISUPTUPDUPMTPGMSC计费中心计费中心应用层应用层消息传送消息传送物理层物理层ISUPTUPDUPMTPPSTN/ISDN/PSDNPSTN/

15、ISDN/PSDN接口接口2021-10-3027用户数据管理用户数据管理1、与移动台有关的数据、与移动台有关的数据(IMSI、MSISDN、TMSI、LMSI、IMEI)；2、加密和鉴权数据、加密和鉴权数据(三参数组三参数组RAND/SRES/Kc、加密密钥序列号加密密钥序列号)；3、与漫游有关的数据、与漫游有关的数据(MSRN、LAI、VLR、MSC、HLR)；4、业务禁止信息；、业务禁止信息；5、与基本业务有关的数据；、与基本业务有关的数据；6、与补充业务有关的数据；、与补充业务有关的数据；7、全球小区识别码和业务域识别码；、全球小区识别码和业务域识别码；8、移动台状态数据、移动台状态数

16、据(IMSI分离标志、复位标志分离标志、复位标志)；9、与切换有关的数据、与切换有关的数据(HON)；10、与短消息有关的数据；、与短消息有关的数据；11、语音组呼和、语音组呼和VBS数据。数据。2021-10-3028无线资源管理无线资源管理无线资源管理是：无线资源管理是：建立、维护和释放建立、维护和释放RRRR连接，所谓连接，所谓RRRR连接就是允许网络和连接就是允许网络和MSMS之间点之间点到点的通话，包括小区选择到点的通话，包括小区选择/ /重选和切换过程、接收单向的重选和切换过程、接收单向的BCCHBCCH和和CCCHCCCH信道、接信道、接收语音组呼信道和语音广播信道、组接收模式下

17、收语音组呼信道和语音广播信道、组接收模式下MSMS的自动小区重选、的自动小区重选、VGCSVGCS用户角用户角色变化时抢占和释放语音组呼信道等功能。色变化时抢占和释放语音组呼信道等功能。移动台的四种模式：移动台的四种模式：1 1、空闲模式；、空闲模式；2 2、专用模式；、专用模式；3 3、组接收模式；、组接收模式；4 4、组发送模式。、组发送模式。2021-10-3029移动性管理移动性管理移动性管理（移动性管理（MMMM）的主要功能是支持用户终端的移动性，例如向网络通知它当前的的主要功能是支持用户终端的移动性，例如向网络通知它当前的位置和为用户提供身份验证。位置和为用户提供身份验证。MMMM

18、包括三个主要过程：包括三个主要过程：位置更新，包括常规位置更新、周期性位置更新和位置更新，包括常规位置更新、周期性位置更新和IMSIIMSI附着；附着； 切换，将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的切换，将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MSMS转换到新的业务信道上的过程转换到新的业务信道上的过程称为切换；称为切换；1.1. 漫游，是指在归属漫游，是指在归属GSM-RGSM-R网络外的其它网络外的其它GSM-RGSM-R网络（拜访网络（拜访GSM-RGSM-R网络）中使用移动网络）中使用移动业务。业务。2021-10-3030连接管理连接管理 连接管理功能（连接管理功能（CM）是是GSM-R协议模

19、型中最高层的管理功能，协议模型中最高层的管理功能，CM功能主要提功能主要提供对基本呼叫控制、补充业务的呼叫控制和短消息的连接管理功能。供对基本呼叫控制、补充业务的呼叫控制和短消息的连接管理功能。 MS VMSC VLR VPLMN 无线接口信令 呼出呼叫发送的信息 完成呼叫 初始化地址消息 (ISUP) BSS A 接口信令 2021-10-3031MO呼叫控制消呼叫控制消息序列图息序列图 BSS VLR VMSC MS CM 业务请求 CM 业务请求 处理接入请求 鉴权 （注释 1） 鉴权 鉴权 鉴权响应 鉴权响应 鉴权确认 开启安全保护过程 （注释 2） 开启安全保护过程 （注释 3） 开启安全保护过程 （注释 3） 处理接入请求确认 安全保护控制响应 完成安全保护过程 呼叫建立 呼出呼叫发送请求 呼叫完成 呼叫处理 分配信道 信道分配命令 分配命令响应 分配完成 初始化地址消息 完成寻址 呼叫提示 应答 建立连接 连接确认 2021-10-3032MT呼叫控制呼叫控制消息序列图消息序列图 安 全 控 制 响 应 分 配 命 令 分 配 完 成 快 速 分 配 信 道 与 MS 建 立 连 接 分 配 完 成 (注 释 6) 完 成 呼 叫 初 始 化 地 址 消 息 发