移动通信网络及交换技术

1、1 移动通信网络与交换技术移动通信网络与交换技术阳光凯讯北京科技有限公司2移动通信网络概述电话交换及IP交换概述移动交换系统概述 移动通信网络与交换技术移动通信网络与交换技术3移动通信网络概述移动通信网络概述 通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。 通信的目的是实现信息的传递。4通信网的构成通信网的构成终端设备：手机、电话、监视器（摄像头）等传输设备：电缆、光缆、微波、卫星等交换设备：程控交换、ATM交换、光交换等协议和准则5按通信业务分按通信业务分： 话务通信和非话务通信。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电

2、子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。按调制方式分类按调制方式分类:基带传输和频带（调制）传输。按信号特征分类按信号特征分类:模拟信号还是数字信号按传输媒质分类按传输媒质分类:有线通信系统和无线通信系统按信号复用方式分类按信号复用方式分类:频分复用、时分复用和码分复用。通信系统分类通信系统分类6电话网组成电话网组成用户线用户线用户电话机到端局之间的通信线路。一般为模拟线路。用户小交换机与端局之间也有数字线路，如E1线路。中继线中继线交换局之间的通信线路。长途交换局之间有时会通过传送网组成。交换机交换机完成任意两个电话用户的连接。信令网信令网7号公共信道信令系统。信

3、令网是独立于电话网的支撑网络。7交换的引入交换的引入终端终端传输媒介电信号电信号消息消息 点对点通信系统点对点通信系统 一个电信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图所示。8交换的引入交换的引入 当存在多个终端时，人们希望其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信。 由此可见，实现通信必须要有三个要素，即终端、传输和交换。9电话交换的基本概念电话交换的基本概念电话交换是电信交换中最基本的一种交换业务。它是指任何一个主叫用户的信息，可以通过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或多个被叫用户。当电话用户分布的区域较广时，就需设置多个交换节点，交换节点之间用中继线相连，如图所示。10交换的基本概念交换

4、的基本概念 采用多个交换节点采用多个交换节点 11交换节点的基本功能交换节点的基本功能为完成交换接续，交换节点必须具备的最基本的功能如下。（1）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号。 （2）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连接。12 几种不同的交换类型几种不同的交换类型阳光凯讯(北京科技有限公司13模拟交换与数字交换模拟交换与数字交换1.模拟交换 以模拟信号为交换对象的交换称 为模拟交换，传输和交换的对象 是模拟信号的交换机是模拟交换 机。2.数字交换

5、 以数字信号为交换对象的交换称 为数字交换，传输和交换的信号是数字信号的交换机是数字交换机。14布控交换与程控交换布控交换与程控交换布控就是布线逻辑控制（Wired Logic Control，WLC），布控交换是利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。程控就是存储程序控制（Stored Program Control，SPC），程控交换是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。15IPIP交换技术交换技术 IP交换（IP Switch）是Ipsilon公司提出的专门用于在A TM网上传送IP分组的技术，它克服了Classical IP Over ATM的一些缺陷（ 如在子网之间必

6、须使用传统路由器等），提高了在ATM上传送IP分组的效率， 是目前一种典型的属于集成模型的技术。16IPIP交换技术交换技术IP交换的工作原理 IP交换的基本概念是流的概念，一个流是从ATM交换机输入端口输入的一系列有先后关系的IP包，它将由IP交换机控制器的路由软件来处理。17IPIP交换技术交换技术 IP交换机输入端口接收上游节点输出的用户业务流，IP交换机控制器路由软件根据用户业务流的传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）或用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）分组头的端口号对业务流进行分类，IP交换机分类传输用

7、户业务流。18IPIP交换技术交换技术IPIP交换的优点交换的优点 IP交换的最大优点是对用户输入的业务数据流进行了分类，有针对性地提供不同的交换机制。19IPIP交换技术交换技术 IP交换的缺点交换的缺点 只支持IP，同时它的效率依赖于具体用户业务环境，对于持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户业务数据流，其效率并没有得到明显提高，一台IP交换机只相当于一台中等速度的路由器。20移动交换系统移动交换系统移动交换系统概述移动交换控制原理移动交换接口信令21移动通信概述移动通信概述 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。22移动交换系统组成移动交换系统组成系

8、统组成 移动通信系统一般由移动台（Mobile Station，MS）、 基站（ Base Station，BS）、移动交换中心（ Mobile Switching Center，MSC）和与公用固定通信网相连的中继线等构成。23移动交换系统概述移动交换系统概述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。24移动交换系统概述移动

9、交换系统概述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，如图所示为BS的功能结构框图。25移动交换系统概述移动交换系统概述至 MSC交换接口信道分配信道合成收发装置共用器信令控制呼叫控制基站控制 BS的功能结构框图的功能结构框图26移动交换系统概述移动交换系统概述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

10、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。27移动交换系统概述移动交换系统概述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： （1）用户线接入（2）市话中继线接入（3）移动电话汇接中心接入28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。29移动交换控制原理移动交换控制原理一、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。

11、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。30移动交换系统概述移动交换系统概述二、呼叫接续控制1固定网至移动台的呼叫接续控制 如图所示，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识别确认后，变换成移动用户的识别码。31来自市话用户呼叫呼叫识别码MSCMSBS寻呼信息寻呼响应寻呼响应选择空闲信道信道指定发送检测音环回检测音启动发射机送回铃音通知振铃振铃成功应答信息断回铃音监测通话振铃调谐信道信息相符应答讲话32移动交换系统概述移动交换系统概述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

12、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33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。34移动交换系统概述移动交换系统概述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。35移

13、动交换系统概述移动交换系统概述二、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。36移动交换系统概述移动交换系统概述三、网络安全技术 移动通信系统（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。37用户安全技术用户安全技术1用户识别码的加密 国际移动用户识别码（Intern

14、ational 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。38用户安全技术用户安全技术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（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，AC）、位置寄存器（VLR）和用户 配合完成。39用户安全技术用户安全技术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

15、呼叫建立时由信令指明。40软交换技术软交换技术四、软交换技术 软交换是一种功能实体，为下一代网络（Next Generation Network，NGN）提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同；而软交换则是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。41软交换技术软交换技术 软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包含

16、呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从SS7到IP）等。42软交换技术软交换技术软交换的功能 软交换可以提供Internet业务卸载的功能，就是把拨号业务在进入5类交换机之前直接交换到SIP网络或Internet网上，而话音业务不受影响，继续向下传送。软交换的好处（1）与电路交换机相比，软交换成本低。43软交换技术软交换技术（2）可以灵活选择软交换的配置模式，功能块可以分 布在整个网络中，也可集中起来，以适合不同的网络需求。（3）软交换采用开放式标准接口，易于和不同网关、交换机、网络节点通信，具有很好的兼容性、互操作性和互通性。（4）利用软交换进行建网，不仅成本低，

17、而且能够很方便地用软交换转移，处理那些对5类交换机来说太复杂的业务；还可以很方便地进行大规模网络升级，运营者可以把新型业务下载到数据网络上，只把话音业务在传统交换机上传输。44软交换技术软交换技术基于软交换的网络特征 以软交换为核心的网络具有三大特征：一是采用开放的网络构架体系，将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展；45软交换技术软交换技术 部件间的协议接口基于相应的标准；部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，用户可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络；部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。二是基于业务驱动的网络，其功能

18、特点是：业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离；分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供；46软交换技术软交换技术 用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。三是基于统一协议的和基于分组的网络，因为现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网不可能以其中某一网络为基础平台来生长信息基础设施 ， 但是近几年随着IP的发展，才使人们真正认识到电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络，即人们通常所说的“三网”融合大趋势。47软交换协议软交换协议 软交换的实现过程主要就是通过网关发出信令，控制话音/数据业务通路。 有关软交换的标准协议是网络融合的关键。现 在的标准工作主要涉及：互操作性；媒体控制 协议（如MGCP，H.248），软交换机之间的通信（如SIP），扩展业务平台的协议和API；符合国际电话连接标准；安全标准；利用软交换传送高级业务等方面。相