重庆科创学院第05章移动交换系统简介

1、重庆科创职业学院授课教案6第五章移动交换系统简介教学目标：了解移动交换系统概述，掌握移动交换控制原理，移动交换接口信令，移动 交换系统概述。教学重点：1、移动交换系统的组成2、移动交换控制原理3、移动交换接口信令 教学难点：1. 移动交换控制原理2. 移动交换接口信令 教学方法：比较法、讲授法教学时间：4学时教学过程：移动通信是指用户终端处于可移动情况下，采用无线电技术实现信息传输的通信方式。5.1移动交换系统概述5.1.1 系统组成移动通信系统一般由移动台（ Mobile Station，MS ）、基地站（Base Station，BS ）、移动交换 中心（Mobile Switching

2、Center，MSC ）和与公用固定通信网相连的中继线等构成。1.移动台（MS）它是移动网的用户终端设备，其主要功能如下。 能通过无线接入通信网络，完成各种控制和处理以及提供主叫或被叫通信业务。 具备与使用者之间的人-机接口，当移动用户和市话用户建立呼叫时，移动台与最近的基站之间确立一个无线信道，并通过MSC与市话用户通话；同样，任何两个移动用户的通话也必须通过MSC建立。 移动用户终端主要有车载式、手持式和便携式三种形式。2 .基站（BS）它负责射频信号的发送、接收和无线信号至MSC的接入，还具有信道分配、信令转换、无线小区管理等控制功能，如图5.2所示为BS的功能结构框图。交至MSC 换接

3、口信令控制呼叫控制基站控制图5.2 BS的功能结构框图3 .移动交换中心（MSC）完成对本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制与管理，主要包括移动台各种类型的呼 叫接续控制；通过标准接口与基站（BS）和其他MSC相连，完成越区切换、漫游及计费功能;用户位置登记与管理； 用户号码和移动设备号码的登记与管理；服务类型的控制； 对用户实施鉴权；提供连接维护管理中心的接口，完成无线信道管理功能等。4 .与公用固定通信网的连接移动通信网通过 MSC利用有线信道连接公用固定通信网，主要有三种方式：用户线接入、 市话中继线接入和移动电话汇接中心接入。(1) 用户线接入(2) 市话中继线接入(3) 移动电话

4、汇接中心接入5.1.2移动交换控制的特征由于移动用户随时随地运动，甚至在某些移动系统中，移动用户不通话时发射机是关闭的， 它与交换中心没有固定的联系，因此，移动通信的交换技术有着自身的特点：位置登记、波道切 换、漫游等。5.2移动交换控制原理5.2.1 移动呼叫处理一、移动台初始化移动通信系统要进行一次正常通话，涉及到位置登记、呼叫处理和越区切换等过程。通常移动通信系统将整个服务区分为许多位置区，并指定不同的识别码， 这些位置区识别码分别由各区的广播控制信道广播。二、呼叫接续控制1固定网至移动台的呼叫接续控制如图5.5所示，市话用户拨移动用户号码，进入移动业务交换控制中心MSC，经MSC识别M

5、SCMS确认后，变换成移动用户的识别码。呼叫识别码寻呼信息寻呼响应寻呼响应信道指定发送检测音启动发射机/送回铃音环回检测音通知振铃振铃成功应答信息断回铃音BS选择空闲信道振铃信息 相符应答 讲话调谐 信道监测通话/来自市话用户 呼叫图5.5市话用户呼叫移动用户的控制过程2 .移动台主呼的呼叫接续控制移动台若要建立一个呼叫，需拨被叫用户的号码，再按“发送”键，移动用户则开始启动程 序。(1) 移动台至固定网的呼叫(2) 移动台至移动台的呼叫5.2.2移动交换的基本技术一、漫游技术移动用户由归属交换局(或归属局)控制区进入被访交换局控制区后，仍能获得移动业务服务的网络功能称为漫游。1.人工漫游两地

6、运营部门预先定有协议，为对方预留一定数量的漫游号，用户漫游前必须提出申请。该方式用于A，B两地尚未连网的情况。2 半自动漫游漫游用户至访问区发起呼叫时由访问区人工台辅助完成。3 .自动漫游这种方式要求网络数据库通过7号信令网互连，网络可自动检索漫游用户的数据，并自动分配漫游号，对于用户来说没有任何感觉。二、切换技术切换是移动通信系统的一项重要功能，它是移动台在移动过程中为保持与网络的持续连接而发生的波道切换技术，其含义是指正在通话的MS从一个小区移动到另一小区时，移动业务交换中心MSC命令该MS从本小区的无线信道转接到另一个小区的无线信道上，以保持通话的连续 性。三、网络安全技术移动通信系统（

7、如 GSM系统）在网络安全方面提供了较为完备的网络安全功能，主要表现 在对用户识别码的加密，接入网络时采用了对用户鉴权，以及对无线路径上传送的用户通信信息加密。1用户识别码的加密国际移动用户识别码（International Mobile Station Identification , IMSI ）是移动用户的特征号码，一旦被人截获，就会让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，造成经济损失。2 .用户鉴权用户鉴权也称为用户认证。确认移动台通过无线传送的移动用户识别码（IMSI ）是否是签约的IMSI，即确认用户的合法身份，防止无权用户接入网络。用户鉴权由鉴权中心（Authority Center

8、 , AC）、位置寄存器（VLR ）和用户配合完成。3 用户通信信息的加密信息的加密是指基站和移动台之间交换的用户信息和用户参数不被截获或监听，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时由信令指明。5.3移动交换接口信令5.3.1无线接口信令移动终端与网络之间的接口为无线接口，是一个开放性的接口，它是保证不同厂家的移动台与不同厂家的系统设备之间互通的主要接口。无线接口自下而上分为三层：物理层（第一层）、数据链路层（第二层）和信令层（第三层）。一、物理层（第一层）GSM系统将无线信道分为两类：业务信道（Traffic CHannel, TCH ）和控制信道（ControlCHannel, CCH ）。1

9、 .广播信道（BCH ）广播信道供基站发送单向广播信息，使移动台与网络同步。2 .公共控制信道（CCCH）公共控制信道用于系统寻呼和移动台接入。3 .专用控制信道（DCCH ）和随路控制信道（ACCH ）用于在网络和移动台间传送网络消息以及无线设备间传送低层信令消息。（1）独立专用控制信道（SDCCH ）（2）慢速随路控制信道（Slowly Associated Control CHannel , SACCH ）（3）快速随路控制信道（Fast Associated Control CHannel , FACCH ）二、数据链路层（第二层）无线接口的数据链路层采用一种类似于D通道链路接入协议(

10、Link Access Protocol ofD-channel，LAPD)，为了与LAPD相区别加上“ m”脚标(表示移动的意思)，称为LAPDm。三、信令层(第三层)无线接口第三层是收发和处理信令消息的实体，由无线资源管理来建立、改变和释放无线信道，包括三个功能子层：无线资源管理 (Radio Resource management, RR)、移动性管理(MobileMan ageme nt，MM )和连接管理(Conn ection Ma nageme nt，CM )。5.3.2基站接入信令在GSM系统中，基站子系统(Base Station Subsystem，BSS)可分为两部分，即

11、基站收发信 台(Base Transceiver Station，BTS)和基站控制器(Base Station Controller， BSC)。一、A-bis接口信令A-bis接口信令分为三层结构。第二层采用D通道链路接入协议(LAPD )，第三层有三个实体：业务管理过程、网络管理过程和第二层管理过程，分别对应于业务接入点标识(Service AccessPoint Identification，SAPI)取值 0，62 和 63。二、A接口信令A接口信令采用7号信令作为消息传送协议。GSM规范将A接口信令归为三层结构，即物理层、链路层和应用层。5.3.3网络接口信令1 . MAP 接口如

12、图5.15所示，移动交换系统的网络接口主要有BG六种接口。图5.15网络接口示意图(1) B 接口移动交换中心(MSC )与访问位置寄存器(VLR )之间的接口。(2) C 接口移动交换中心(MSC )与归属位置寄存器/认证中心(HLR/AUC )之间的接口。(3) D 接口归属位置寄存器(HLR )与访问位置寄存器(VLR )之间的接口。(4) E 接口移动交换中心(MSC )之间的接口。(5) F 接口移动交换中心(MSC )与设备识别寄存器(EIR)之间的接口。(6) G 接口访问位置寄存器(VLR )之间的接口。2 . MAP接口的主要程序(1) 位置登记和删除这是在HLR和VLR之间

13、传送的程序，是 MAP规程中最重要的一部分，这一程序主要用于 位置信息的更新。(2) 补充业务处理补充业务处理包括激活、去激活、登记、取消、使用和询问，这些处理为用户提供了方便。（3）呼叫建立期间用户参数的检索呼叫建立期间对用户参数的检索主要包括下述三种情况。直接信息检索：移动交换中心（MSC ）由VLR直接获得所需参数。 间接信息检索：VLR需先向HLR获取部分或全部用户参数；例如，始发呼叫的 MSC通过这一程序向被叫移动台归属的 HLR询问路由信息，HLR在该用户的数据库中找到用户的位置 （VLR 号码）后，再向用户所在 VLR索取临时漫游号码，并将得到的这一号码回送给始呼的MSC,MSC根据这个临时号码建立话音通路，完成了交换接续。 路由信息检索：PSTN/ISDN用户呼叫移动台时，网关MSC（GMSC ）向归属位置寄存器（HLR） 请求漫游号。（4）切换切换是MSC之间的传送程序，主要用于移动台在两个 MSC之间进行切换号码等信令过程。（5）用户管理用户管理包括用户位置信息管理和用户参数管理，有两方面的内容。（6）位置存储器的故障恢复VLR故障恢复进行重启动后，将所有的移动台（ MS）标上"恢复”标记，表示数据尚待核 实。（7）用户鉴权用户鉴权主