第6章-移动交换系统简介-09

1、第五章第五章移动交换系统简介移动交换系统简介1本章内容本章内容5.1 移动交换系统概述移动交换系统概述5.1.1移动通信技术简介移动通信技术简介5.1.2 系统组成系统组成5.1.3 陆地蜂窝移动通信系统陆地蜂窝移动通信系统5.1.4 移动交换控制的特征移动交换控制的特征5.1.5 移动通信系统的发展移动通信系统的发展5.2 移动交换控制原理移动交换控制原理5.3 移动交换接口信令移动交换接口信令2 移动通信是指用户终端处于可移动情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况下，采用无线电技术实现信息传输的通信方式。信方式。 移动通信系统是移动体之间、移动体移动通信系

2、统是移动体之间、移动体和固定用户之间，以及固定用户与移动体和固定用户之间，以及固定用户与移动体之间，能够建立许多信息传输通道的通信之间，能够建立许多信息传输通道的通信系统。系统。35.1 5.1 移动交换系统概述移动交换系统概述 移动通信技术是一门融合了当代微电移动通信技术是一门融合了当代微电子技术、计算机技术、无线通信、有线通子技术、计算机技术、无线通信、有线通信技术以及交换和网络技术的综合性技术。信技术以及交换和网络技术的综合性技术。移动通信系统主要有：移动通信系统主要有： 陆地移动通信系统（集群系统、无线寻陆地移动通信系统（集群系统、无线寻呼系统、无绳电话系统、蜂窝移动通信）、呼系统、无

3、绳电话系统、蜂窝移动通信）、卫星移动通信系统。卫星移动通信系统。45.1.1移动通信技术简介 移动通信系统一般由移动台（移动通信系统一般由移动台（Mobile Station，MS）、基站（）、基站（Base Station，BS）、移动交换中心（）、移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）和与公用固定通信网相）和与公用固定通信网相连的中继线等构成。连的中继线等构成。5.1.2 5.1.2 系统组成系统组成17移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动通信是有线、无移动通信是有线、无线相结合的通信方式。线相结合的通信方式。用户经常移动，与基站间用户经常移动，与基站间

4、无固定联系。无固定联系。要求采用跟要求采用跟踪交换技术：如位置登记、踪交换技术：如位置登记、越区切换、漫游。越区切换、漫游。18移动通信无线服务区由移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖许多正六边形小区覆盖而成，呈蜂窝状，通过而成，呈蜂窝状，通过接口与公众通信网接口与公众通信网（PSTN、PSDN）互联。）互联。移动信息通过基站和移动业务交换移动信息通过基站和移动业务交换中心进入公众电信网或其他移动网，中心进入公众电信网或其他移动网，实现移动用户与市话用户、移动用实现移动用户与市话用户、移动用户与移动用户，以及移动用户与长户与移动用户，以及移动用户与长途用户之间的通信。途用户之间的通信。19

5、20 由各个子系统组成的移动通信系统包由各个子系统组成的移动通信系统包括括移动交换子系统（移动交换子系统（SS）、操作维护管理操作维护管理子系统（子系统（OMS）和和基站子系统基站子系统BSS(通常通常包括移动台包括移动台(MS)，是一个完整的信息传，是一个完整的信息传输实体。输实体。 21蜂窝移动通信系统的组成蜂窝移动通信系统的组成基站基站基站基站No.7MSC2（访问（访问MSCMSC）用户变成用户变成 漫游者漫游者BSSBSSSSOMSPSTNMSC1（归属移动交换中心）（归属移动交换中心）SSSS移动通信中建立一移动通信中建立一个呼叫是由个呼叫是由BSS和和SS共同完成的。共同完成的。

6、BSS提供并管理提供并管理MS和和SS之间的之间的无线传输通道。无线传输通道。SS负责呼叫控制负责呼叫控制功能，所有的呼功能，所有的呼叫都是经由叫都是经由SS建建立连接的。立连接的。OMS负责管理控负责管理控制整个移动网。制整个移动网。221移动台（移动台（MS） 它是移动网的用户终端设备，它是移动网的用户终端设备， 也是也是一个子系统。它实际上是由一个子系统。它实际上是由移动终端设备移动终端设备和和用户数据用户数据两部分组成的，移动终端设备两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数据存放在一个与移称为移动设备；用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块动设备可分离的数据模

7、块中，此数据模块称为用户识别卡（称为用户识别卡（SIM）。）。23主要功能：主要功能： 能通过无线接入通信网络，完成各种控制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。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具备与使用者之间的人-机接口，当移动机接口，当移动用户和市话用户建立呼叫时，移动台与最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动用户的通话也必须通过MSC建立。建立。 移动用户终端主要有车载

8、式、手持式和移动用户终端主要有车载式、手持式和便携式三种形式。便携式三种形式。242基站（基站（BS） 它负责射频信号的发送、接收和无线它负责射频信号的发送、接收和无线信号至信号至MSC的接入，还具有信道分配、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。信令转换、无线小区管理等控制功能。 一个基站控制一个无线小区。一个基站控制一个无线小区。25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通过无线接口直接与移动通过无线接口直接与移动台相接，负责无线收发和台相接，负责无线收发和无线资源管理。无线资源管理。与移动业务交换中心相

9、连，实现移动用与移动业务交换中心相连，实现移动用户间或移动用户与固定网用户间的通信户间或移动用户与固定网用户间的通信连接，传送系统信号和用户信息。连接，传送系统信号和用户信息。263移动交换中心（移动交换中心（MSC） 移动业务交换中心移动业务交换中心MSC是对位于其所是对位于其所覆盖区内的移动台进行控制、交换的功能覆盖区内的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与公用电话网实体，也是移动通信系统与公用电话网PSTN，综合业务数字网，综合业务数字网ISDN，分组交换，分组交换网网PSPDN及其它移动通信网的接口。及其它移动通信网的接口。27与程控交换机的比较：与程控交换机的比较：移动

10、交换机不设用户接口电路，只设中继移动交换机不设用户接口电路，只设中继电路，用于连接电路，用于连接BS及及PSTN交换机，因此，交换机，因此，移动交换机设备量比程控交换机设备用量移动交换机设备量比程控交换机设备用量少，体积大大减少，耗电量也随之减小。少，体积大大减少，耗电量也随之减小。移动交换机增加了基站信令接口移动交换机增加了基站信令接口BSI和网和网络信令接口络信令接口NSI，这些是，这些是SS7的信令终端设的信令终端设备，在软件上，需要装备信令连接控制部备，在软件上，需要装备信令连接控制部分分SCCP、事务处理能力应用部分、事务处理能力应用部分TCAP和和应用层软件，一般都配有专用的信令处

11、理应用层软件，一般都配有专用的信令处理机。机。28 MSC除了完成固定网中交换中心所完除了完成固定网中交换中心所完成的呼叫控制等功能外，还要完成无线资成的呼叫控制等功能外，还要完成无线资源的管理，移动性管理等功能。源的管理，移动性管理等功能。 为了建立至移动台的呼叫路由，每个为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还应能完成查询移动台位置信息的功还应能完成查询移动台位置信息的功能。为了满足移动特有的位置登记、位置能。为了满足移动特有的位置登记、位置更新等功能，移动交换机增加了访问位置更新等功能，移动交换机增加了访问位置寄存器（寄存器（VLR）、归属位置寄存器（）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中

12、心（和鉴权中心（AUC） 等数据库。等数据库。MSC从三从三种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。全部数据。2930 对本对本MSC控制区域内的移动用户通信控制区域内的移动用户通信控制与管理主要包括：控制与管理主要包括：移动台各种类型的移动台各种类型的呼叫接续控制呼叫接续控制；通过标准接口与基站（；通过标准接口与基站（BS）和其他和其他MSC相连，完成相连，完成越区切换、漫游及越区切换、漫游及计费计费功能；功能；用户位置登记与管理用户位置登记与管理；用户号用户号码和移动设备号码的登记与管理码和移动设备号码的登记与管理；服务类服务类型的控制型的控制；对

13、用户实施鉴权对用户实施鉴权；提供连接维；提供连接维护管理中心的接口，完成护管理中心的接口，完成无线信道管理无线信道管理功功能等。能等。 31管理维护登记管理信道管理用户鉴别越区管理互连网络用户接入中继接入MSC的功能结构框图的功能结构框图MSC的功能主要由归属位置寄存的功能主要由归属位置寄存器器HLR、访问位置寄存器、访问位置寄存器VLR、设备识别寄存器设备识别寄存器EIR和认证中心和认证中心AUC等功能实现。等功能实现。32归属位置寄存器归属位置寄存器HLR 是一个负责管理移动用户的数据库，是一个负责管理移动用户的数据库，用于静态数据库存储的信息管理。用于静态数据库存储的信息管理。 用户信息

14、用户信息：用户的入网信息，注册的有关：用户的入网信息，注册的有关业务信息等；业务信息等； 位置信息位置信息：移动用户的位置信息；：移动用户的位置信息； 路由信息路由信息：为至某：为至某MS的呼叫提供路由信的呼叫提供路由信息。息。33访问位置寄存器访问位置寄存器VLR 是一个动态用户数据库。是一个动态用户数据库。 服务于其控制区域内移动用户，服务于其控制区域内移动用户， 提供建立提供建立呼叫接续的必要条件呼叫接续的必要条件 ； 负责移动用户的漫游控制；负责移动用户的漫游控制； 存储信息：存储信息：进入其控制区域内已登记的移进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息动用户的相关信息 。VLR通常与

15、通常与MSC合设在同一个物理实体中合设在同一个物理实体中34认证（鉴权）中心认证（鉴权）中心AUC 用于移动系统的安全性管理。用于移动系统的安全性管理。 防止无权用户接入系统；防止无权用户接入系统； 对无线接口上的话音、数据和信号信息进对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密；行保密； 保证通过无线接口的移动用户信息的安全；保证通过无线接口的移动用户信息的安全； 存储信息：存储信息：鉴权信息和加密密钥。鉴权信息和加密密钥。通常，通常，HLR、AUC合设于一个物理实体中。合设于一个物理实体中。35设备识别寄存器设备识别寄存器EIR 也是一个数据库，负责管理移动台的也是一个数据库，负责管理移动台

16、的识别，防止非法使用偷窃的、有故障的或识别，防止非法使用偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备。未经许可的移动设备。存储信息：存储信息：移动设备的国际移动设备识别移动设备的国际移动设备识别码（码（IMEI）。36GSM系统总体结构由以下功能单元组成：系统总体结构由以下功能单元组成：MS(移动台移动台)BTS(基站系统基站系统)BSC(基站控制器基站控制器) MSC(移动业务交换中心移动业务交换中心) VLR(访问位置寄存器访问位置寄存器)HLR(归属位置寄存器归属位置寄存器)EIR(设备识别寄存器设备识别寄存器)AUC(鉴权中心鉴权中心)OMC(操作维护中心操作维护中心) 37GSM系统的功能单

17、元系统的功能单元384与公用固定通信网的连接与公用固定通信网的连接 移动通信网通过移动通信网通过MSC利用有线信道利用有线信道连接公用固定通信网，主要有三种方式：连接公用固定通信网，主要有三种方式：（1）用户线接入）用户线接入（2）市话中继线接入）市话中继线接入（3）移动电话汇接中心接入）移动电话汇接中心接入39用户线接入用户线接入40市话中继线接入市话中继线接入41移动电话汇接中心接入移动电话汇接中心接入42435.1.4 5.1.4 移动交换控制的特征移动交换控制的特征 由于移动用户随时随地运动，甚至在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某些移动系统中，移动

18、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系，因此，移动通信的交换技术有着自身的特点：的特点：位置登记位置登记、信道切换信道切换、漫游漫游等。等。63移动交换系统的特殊要求：移动交换系统的特殊要求：用户数据的存储；用户数据的存储；用户位置的登记；用户位置的登记；寻呼用户的信令系统识别及处理；寻呼用户的信令系统识别及处理；越区频道转换的处理；越区频道转换的处理；过荷控制；过荷控制；远距离档案存取；远距离档案存取；路由的控制路由的控制 64移动通信网必须具有如位置登记、越区切移动通信网必须具有如位置登记、越区切换、漫

19、游等跟踪交换技术。换、漫游等跟踪交换技术。1 1、位置登记、位置登记 是移动台向基站发送报文，表明自己是移动台向基站发送报文，表明自己所处的位置的过程。所处的位置的过程。65位置区的划分位置区的划分66移动通信系统中位置信息的表示方法67小区是由一个小区是由一个基站（全向天基站（全向天线）或一个基线）或一个基站的一个扇形站的一个扇形天线所覆盖的天线所覆盖的区域区域 。基站区是由一个基站提供服务基站区是由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域的所有小区所覆盖的区域 若干个小区组成一个位置区（若干个小区组成一个位置区（LAILAI）当移动用户在同一个位置区内移动当移动用户在同一个位置区内移动时不必

20、向系统进行位置更新。当呼时不必向系统进行位置更新。当呼叫某个被叫移动台时，只需在其所叫某个被叫移动台时，只需在其所在的位置区下属的各小区中寻呼。在的位置区下属的各小区中寻呼。 一个一个MSC业务区是由一个业务区是由一个MSC所管辖的所有小区共所管辖的所有小区共同覆盖的区域，由一个或同覆盖的区域，由一个或几个位置区组成几个位置区组成 。一个运营商的所有一个运营商的所有MSC业务区组成的区域业务区组成的区域 。 GSM服务区由全球各个国服务区由全球各个国家的家的PLMN网路所组成。网路所组成。 68 位置信息表明被呼移动用户在某个位位置信息表明被呼移动用户在某个位置区，但不知其所处的具体小区，因此

21、位置区，但不知其所处的具体小区，因此位置区内所有基站一齐发出被呼移动用户识置区内所有基站一齐发出被呼移动用户识别码，被叫移动用户应答后，即由应答小别码，被叫移动用户应答后，即由应答小区提供接续服务。区提供接续服务。692、越区切换、越区切换 为了保证通信的连续性，正在通话的为了保证通信的连续性，正在通话的移动台从一个小区进入相邻的另一小区移动台从一个小区进入相邻的另一小区时，工作频道从一个无线频道上转换到时，工作频道从一个无线频道上转换到另一个无线频道上，而通话不中断。另一个无线频道上，而通话不中断。70按切换小区的控制区域分类：按切换小区的控制区域分类： 在同一基站控制器在同一基站控制器BS

22、C下的小区间的越下的小区间的越区切换；区切换； 在同一在同一MSC，不同的，不同的BSC下的小区间进下的小区间进行的越区切换；行的越区切换； 在不同在不同MSC下的小区间的越区切换（也下的小区间的越区切换（也称为越局切换）称为越局切换）切换时刻：根据基站接收到移动台的信号切换时刻：根据基站接收到移动台的信号强度测试报告或误码率报告确定。强度测试报告或误码率报告确定。713、漫游：、漫游： 移动台从一个移动台从一个MSC区到另一个区到另一个MSC区区后，仍能入网使用的通信服务功能。后，仍能入网使用的通信服务功能。 MS脱离了本管区的范围移动到其他脱离了本管区的范围移动到其他管区中去了，当其他用户

23、呼叫这个漫游的管区中去了，当其他用户呼叫这个漫游的MS时，仍拨它原来的局号和电话号码。时，仍拨它原来的局号和电话号码。 漫游服务的实现包括位置更新、呼叫漫游服务的实现包括位置更新、呼叫转移和呼叫建立三个过程。转移和呼叫建立三个过程。72位置更新位置更新73呼叫转移呼叫转移：当固定用户呼叫处于漫游状态：当固定用户呼叫处于漫游状态的的MS时，将呼叫转移到漫游的时，将呼叫转移到漫游的MS过程就过程就是呼叫转移过程。是呼叫转移过程。呼叫建立呼叫建立：根据在归属：根据在归属MSC的的HLR中的查中的查询，确定出被叫询，确定出被叫MS目前所处的目前所处的VLR区，区，并向被访并向被访MSC的的VLR发出查

24、询信息。被发出查询信息。被访访MSC查出查出MS的识别码，在被访的识别码，在被访MSC的的区域内进行寻呼。当被叫区域内进行寻呼。当被叫MS接收到该呼接收到该呼叫时，向被访叫时，向被访MSC返回寻呼响应。呼叫返回寻呼响应。呼叫建立完成。建立完成。74756.2 6.2 移动交换控制原理移动交换控制原理 移动交换设备功能：完成无线用户之间、移动交换设备功能：完成无线用户之间、无线用户与市话用户之间建立通话时的接无线用户与市话用户之间建立通话时的接续和交换。续和交换。 移动交换设备多为程控电话交换机。移动交换设备多为程控电话交换机。 移动交换设备与程控电话交换机相比需要移动交换设备与程控电话交换机相

25、比需要有一些特殊功能。有一些特殊功能。97与传统的程控交换机相比，移动呼叫有如与传统的程控交换机相比，移动呼叫有如下特点：下特点：呼叫处理呼叫处理：MSC对对MS不进行用户扫描、送不进行用户扫描、送拨号音、收号等处理，只是通过拨号音、收号等处理，只是通过BS向向MS提供接入信道。提供接入信道。MS通过接入信道向通过接入信道向BS发发送呼叫消息。呼叫和收号都由无线接口信送呼叫消息。呼叫和收号都由无线接口信令完成。令完成。MS的呼叫排队由的呼叫排队由BS控制器完成。控制器完成。呼叫时只用控制信道，待被叫应答后再分呼叫时只用控制信道，待被叫应答后再分配业务信道。配业务信道。98接入处理接入处理：对于

26、呼叫接入，：对于呼叫接入，MSC要检查呼要检查呼入入MS的合法性和权限，并通过的合法性和权限，并通过BS执行寻执行寻呼过程。呼过程。信道分配信道分配：移动呼叫的信道分配由：移动呼叫的信道分配由MSC根根据需要为呼出的据需要为呼出的MS或呼入的或呼入的MS分配业务分配业务信道和信令信道。一般每个小区都配有固信道和信令信道。一般每个小区都配有固定的业务信道，该小区信道全忙时，在条定的业务信道，该小区信道全忙时，在条件许可的情况下可以借用相邻小区的信道。件许可的情况下可以借用相邻小区的信道。99MSMS呼叫处理过程流程图呼叫处理过程流程图1006.2.1 6.2.1 移动呼叫处理移动呼叫处理一、移动

27、台初始化一、移动台初始化 移动通信系统要进行一次正常通话，移动通信系统要进行一次正常通话，涉及到涉及到位置登记位置登记、呼叫处理呼叫处理和和越区切换越区切换等等过程。通常移动通信系统将整个服务区分过程。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，这为许多位置区，并指定不同的识别码，这些些位置区识别码位置区识别码分别由各区的广播控制信分别由各区的广播控制信道广播。道广播。101 移动台不断移动导致其位置信息也不移动台不断移动导致其位置信息也不断变化，移动台开机后首先就要通过自动断变化，移动台开机后首先就要通过自动扫描，捕获当前所在小区的广播信道，通扫描，捕获当前所在小区的广播

28、信道，通过接收广播控制信道来获得所在过接收广播控制信道来获得所在移动网号移动网号、基站号基站号和和位置区域位置区域等信息，并将其存入存等信息，并将其存入存储器中。储器中。102 移动用户漫游到新区必须用其移动用户漫游到新区必须用其移动用移动用户识别码户识别码证明其身份，并向该地区的证明其身份，并向该地区的访问访问用户位置寄存器（用户位置寄存器（VLR）申请位置登记。）申请位置登记。从而得到一个从而得到一个临时性的漫游号码临时性的漫游号码(MSRN) ，并通知其归属位置寄存器修改该用户的位并通知其归属位置寄存器修改该用户的位置信息，以便为其他用户呼叫此用户提供置信息，以便为其他用户呼叫此用户提供

29、所需的路由。所需的路由。103二、呼叫接续控制二、呼叫接续控制 移动用户可在一定区域内任意移动，移动用户可在一定区域内任意移动，完成移动用户间或移动用户与固定用户间完成移动用户间或移动用户与固定用户间的一个接续，须经固定的地面网和不固定的一个接续，须经固定的地面网和不固定的无线信道的链接，而且移动台位置的变的无线信道的链接，而且移动台位置的变动使整个服务区内话务分布状态随时发生动使整个服务区内话务分布状态随时发生剧烈的变化。剧烈的变化。 在移动网中，为了建立一个呼叫连接，在移动网中，为了建立一个呼叫连接，需要解决三个问题：需要解决三个问题：用户所在的位置；用户所在的位置；用户识别；用户识别；用

30、户所需提供的业务。用户所需提供的业务。104呼叫建立过程分为：呼叫建立过程分为：移动台的被呼移动台的被呼过程和过程和移移动台的始呼动台的始呼过程。过程。移动台为被叫移动台为被叫时主要包括两个流程：时主要包括两个流程： 查询被叫手机的位置的过程；查询被叫手机的位置的过程； 寻找到手机之后的接续过程。寻找到手机之后的接续过程。1051固定网至移动台的呼叫接续控制固定网至移动台的呼叫接续控制 市话用户拨市话用户拨移动用户号码移动用户号码，进入移动，进入移动业务交换控制中心业务交换控制中心MSC，经，经MSC识别确认识别确认后，后，变换成移动用户的识别码变换成移动用户的识别码IAI。106MSC：根据

31、该移动台上次登记的位置信息，：根据该移动台上次登记的位置信息，在相应区域内向所有基站广播呼叫该移动在相应区域内向所有基站广播呼叫该移动用户的识别码。用户的识别码。移动台移动台：收到与自身相符的寻呼信息后，即：收到与自身相符的寻呼信息后，即检查上行控制信道的空闲状况；利用空闲检查上行控制信道的空闲状况；利用空闲信道发回寻呼响应。信道发回寻呼响应。MSC：确定该移动台所在的小区，找空闲的：确定该移动台所在的小区，找空闲的话音信道，通知相关基站，发检测音，并话音信道，通知相关基站，发检测音，并通过控制信道给通过控制信道给MS发转移信道指令和信道发转移信道指令和信道号。号。移动台移动台：自动调谐到指定

32、的话音信道：自动调谐到指定的话音信道并环回并环回检测音给基站检测音给基站 。107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市话用户呼叫移动用户的控制过程市话用户呼叫移动用户的控制过程向位置区内所有基站广播向位置区内所有基站广播在空闲的上行控在空闲的上行控制信道发回制信道发回发转移信道指发转移信道指令和信道号。令和信道号。以证明能否在该信道以证明能否在该信道上建立正常的通话。上建立正常的通话。用户号码用户号码识别码识别码1081092移动台主呼的呼

33、叫接续控制移动台主呼的呼叫接续控制 移动台若要建立一个呼叫，需拨被叫移动台若要建立一个呼叫，需拨被叫用户的号码，再按用户的号码，再按“发送发送”键，移动用户键，移动用户则开始则开始启动程序启动程序。移动台移动台：向基站发申请信道信息。：向基站发申请信道信息。基站基站：向移动台指配专用控制信道。：向移动台指配专用控制信道。移动台移动台：向：向MSC发业务请求信息。发业务请求信息。MSC：移动台认证处理；向移动台回送呼叫：移动台认证处理；向移动台回送呼叫控制信号。控制信号。110移动台移动台BS信道请求信道请求指配专用控制信道指配专用控制信道业务请求业务请求临时移动用户识别号临时移动用户识别号TM

34、SI查询查询VLR，认证处理。认证处理。随机接入信道随机接入信道专用控制信道专用控制信道接入允许信道接入允许信道专用控制信道专用控制信道呼叫控制信号呼叫控制信号MSC111（1）移动台至固定网的呼叫）移动台至固定网的呼叫移动台移动台：向：向MSC发出呼叫建立信息。发出呼叫建立信息。MSC：确定被叫用户是固定用户，通过固：确定被叫用户是固定用户，通过固定网连接被叫用户的交换机；向主叫移动定网连接被叫用户的交换机；向主叫移动用户发出呼叫建立证实、分配专用业务信用户发出呼叫建立证实、分配专用业务信道。道。移动台移动台：等候被叫用户响应证实信号。：等候被叫用户响应证实信号。112移动台呼叫市话用户的接

35、续控制顺序移动台呼叫市话用户的接续控制顺序移动台移动台BS/MSC内部存储器内部存储器固定网固定网发信请求发信请求询问用户询问用户认证参数认证参数呼叫进行呼叫进行认证请求认证请求认证应答认证应答信道指定信道指定固定网侧线路设定固定网侧线路设定呼叫呼叫呼叫（被叫号码）呼叫（被叫号码）被叫应答被叫应答应答应答应答确认应答确认113114（2）移动台至移动台的呼叫）移动台至移动台的呼叫MSC：根据该移动台上次登记的位置信息，：根据该移动台上次登记的位置信息，在相应区域内向所有基站广播呼叫该移动用在相应区域内向所有基站广播呼叫该移动用户的识别码。户的识别码。移动台移动台：收到与自身相符的寻呼信息后，即

36、：收到与自身相符的寻呼信息后，即检查上行控制信道的空闲状况；利用空闲信检查上行控制信道的空闲状况；利用空闲信道发回寻呼响应。道发回寻呼响应。MSC：确定该移动台所在的小区，找空闲的：确定该移动台所在的小区，找空闲的话音信道，通知相关基站，发检测音，并通话音信道，通知相关基站，发检测音，并通过控制信道给过控制信道给MS发转移信道指令和信道号。发转移信道指令和信道号。移动台移动台：自动调谐到指定的话音信道：自动调谐到指定的话音信道并环回并环回检测音给基站检测音给基站 。1151166.2.2 6.2.2 移动交换的基本技术移动交换的基本技术一、漫游技术一、漫游技术 移动用户由归属交换局（或归属局）

37、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得移动业务服务的网络功能称为漫游漫游。 漫游服务是移动通信特有的交换技术。漫游服务是移动通信特有的交换技术。1171人工漫游人工漫游 两地运营部门预先定有协议，为对方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。该方式用于提出申请。该方式用于A，B两地尚未连两地尚未连网的情况。网的情况。2半自动漫游半自动漫游 漫游用户至访问区发起呼叫时由访问漫游用户至访问区发起呼叫时由访问区人工台辅助完成。区人工

38、台辅助完成。1183自动漫游自动漫游 这种方式要求网络数据库通过这种方式要求网络数据库通过7号信号信令网互连，网络可自动检索漫游用户的令网互连，网络可自动检索漫游用户的数据，并自动分配漫游号，对于用户来数据，并自动分配漫游号，对于用户来说没有任何感觉。说没有任何感觉。 归属局需要记录漫游用户的位置。归属局需要记录漫游用户的位置。119二、切换技术二、切换技术 切换是移动通信系统的一项重要功能，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持续连接而发生的波道切换波道切换技术，其含义技术，其含义是指正在通话的是指正在通话

39、的MS从一个小区移动到另从一个小区移动到另一小区时，移动业务交换中心一小区时，移动业务交换中心MSC命令该命令该MS从本小区的无线信道转接到另一个小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。区的无线信道上，以保持通话的连续性。120v越区切换的种类越区切换的种类(1) 同一基站控制器同一基站控制器BSC下不同小区间的切下不同小区间的切换换对一个或多个对一个或多个BTS进行控制。进行控制。121(2) 同一同一MSC/VLR内不同内不同BSC控制的小区控制的小区间的切换间的切换122(3) 不同不同MSC/VLR控制的小区间的切换控制的小区间的切换越局切换。新的话音通路

40、要占用两越局切换。新的话音通路要占用两个个MSC之间的局间中继线。之间的局间中继线。123三、网络安全技术三、网络安全技术 移动通信系统（如移动通信系统（如GSM系统）在网络系统）在网络安全方面提供了较为完备的网络安全功能，安全方面提供了较为完备的网络安全功能，主要表现在对主要表现在对用户识别码的加密用户识别码的加密，接入网，接入网络时采用了对络时采用了对用户鉴权用户鉴权，以及对无线路径，以及对无线路径上传送的上传送的用户通信信息加密用户通信信息加密。1241用户识别码的加密用户识别码的加密 国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（International Mobile Station Id

41、entification，IMSI）是）是移动用户的移动用户的特征号码特征号码，一旦被人截获，就，一旦被人截获，就会让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，会让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，造成经济损失。造成经济损失。125 移动通信系统为每一个用户提供了一移动通信系统为每一个用户提供了一个临时用户识别码（个临时用户识别码（Temporary Mobile Station Identification，TMSI）。在无线）。在无线传输过程中，用临时用户识别码（传输过程中，用临时用户识别码（TMSI）来代替移动用户识别码（来代替移动用户识别码（IMSI），以达到），以达到保护用户安全的目的。保护

42、用户安全的目的。 TMSI仅在一个仅在一个VLR区域有效。区域有效。126TMSI更新过程更新过程1272用户鉴权用户鉴权 用户鉴权也称为用户鉴权也称为用户认证用户认证。确认移。确认移动台通过无线传送的移动用户识别码动台通过无线传送的移动用户识别码（IMSI）是否是签约的）是否是签约的IMSI，即确认用，即确认用户的合法身份，防止无权用户接入网络。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（用户鉴权由鉴权中心（Authority Center，AC）、位置寄存器（）、位置寄存器（VLR）和）和用户配合完成。用户配合完成。128 鉴权中心产生移动用户的鉴权中心产生移动用户的鉴权三参

43、数鉴权三参数组（随机数组（随机数RAND、响应数、响应数SRES、加密、加密密钥密钥Kc），用来鉴权用户身份的合法性以），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。用户通信的安全。129鉴权鉴权是在设备识别以后进行的。是在设备识别以后进行的。 鉴权开始时，移动交换中心鉴权开始时，移动交换中心(MSC/AC)产生一个随机数，作为鉴权参数产生一个随机数，作为鉴权参数(RAND)，通过基站发向移动台通过基站发向移动台MS；移动台收到；移动台收到RAND后与本

44、身用户后与本身用户SIM卡的密钥卡的密钥(Ki)按按规定算法规定算法A3计算，得到一个符号响应计算，得到一个符号响应SRES；MS将其将其SRES通过基站送入网络通过基站送入网络的的VLR。130 另外，在另外，在MSC中，根据移动台识别码中，根据移动台识别码IMSI(TMSI)从鉴权中心从鉴权中心AC查出该移动台查出该移动台使用的密钥使用的密钥Ki，同时类似于移动台，也将，同时类似于移动台，也将Ki与随机参数与随机参数RAND按算法按算法A3算出响应算出响应SRES。在网络侧。在网络侧MSC与访问位置寄存器与访问位置寄存器VLR的两组参数比较一致，即的两组参数比较一致，即SRES= SRES

45、，则鉴权成功。，则鉴权成功。131移 动 台网 络 侧随 机 数 发 生 器算 法 A3算 法 A3SRES SRES?KiSLMSRESRANDKiAUCVLRSRES鉴 权 结 果132鉴权过程鉴权过程1333用户通信信息的加密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，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用户信息是否需要加密可在呼叫建立时由信令指明。信令指明。134 信息加密过程是受鉴权过程中的鉴权信息加密过程是受鉴权过程中的鉴权密钥密钥Ki及信息加密密钥及信息加密密钥Kc

46、控制的。当完成控制的。当完成上述鉴权后，移动台和网络端各自根据规上述鉴权后，移动台和网络端各自根据规定算法定算法A8，分别从，分别从Ki和和RAND算出信息加算出信息加密密钥密密钥Kc。135随机数随机数响应数响应数鉴权密钥鉴权密钥基站收发信机组基站收发信机组信息加密密钥信息加密密钥基站控制器基站控制器136鉴权与加密的原理鉴权与加密的原理137信令信令是与通信有关的一系列控制信号。是与通信有关的一系列控制信号。 信令是用户以及通信网中各个节点相信令是用户以及通信网中各个节点相互交换信息的共同语言，是整个通信网的互交换信息的共同语言，是整个通信网的神经系统。神经系统。基本功能：基本功能： 建立

47、呼叫建立呼叫 监控呼叫监控呼叫 清除呼叫清除呼叫6.3 6.3 移动交换接口信令移动交换接口信令要实现全球漫游，各移动交换要实现全球漫游，各移动交换系统必须遵守统一的信令规范，系统必须遵守统一的信令规范，并采用统一的无线传输技术。并采用统一的无线传输技术。138GSM系统总体结构系统总体结构MSS139 Um接口：是用户终端设备接口：是用户终端设备MS与基站之间与基站之间的空中无线接口。的空中无线接口。 Abis接口：基站收发信机接口：基站收发信机BTS与基站控与基站控制器制器BSC之间的接口。之间的接口。 A接口：基站控制器接口：基站控制器BSC与移动交换中心与移动交换中心MSC之间的信令接

48、口。之间的信令接口。 B接口：接口：MSC与来访位置寄存器与来访位置寄存器VLR之间之间的接口。的接口。140 C接口：接口：MSC与归属位置寄存器与归属位置寄存器HLR之间之间的接口。的接口。 D接口：来访位置寄存器接口：来访位置寄存器VLR与归属位置与归属位置寄存器寄存器HLR之间的接口。之间的接口。 E接口：不同的移动交换中心接口：不同的移动交换中心MSC之间的之间的接口。接口。 F接口：移动交换中心（接口：移动交换中心（MSC）与设备识）与设备识别寄存器（别寄存器（EIR）之间的接口。）之间的接口。 G接口：不同的来访位置寄存器接口：不同的来访位置寄存器VLR之间之间的接口。的接口。1

49、41 Um接口又称为空中接口，直接和用接口又称为空中接口，直接和用户相接，所有和信令相关的信令消息都源户相接，所有和信令相关的信令消息都源于此接口。于此接口。 A接口也称为无线接入接口。传送有接口也称为无线接入接口。传送有关移动呼叫处理、基站管理、移动台管理关移动呼叫处理、基站管理、移动台管理及信道管理等信息，并与及信道管理等信息，并与Um接口互通，接口互通，在在MSC和和MS之间互传信息。之间互传信息。 142Um接口协议分层结构接口协议分层结构 第一层是物理层，该层为无线接口最低层，它提供无第一层是物理层，该层为无线接口最低层，它提供无线链路的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，线链路

50、的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，包括业务信道包括业务信道TCHTCH和控制信道，业务信道和控制信道，业务信道TCHTCH主要用于传主要用于传送编码语音和数据，控制信道主要传送用于电路交换的送编码语音和数据，控制信道主要传送用于电路交换的信令信息及移动管理和接入管理的信令信息。信令信息及移动管理和接入管理的信令信息。 第二层是信令链路层，该层为第二层是信令链路层，该层为MS和和BTS之间提供之间提供了可靠的专用数据链路，基于了可靠的专用数据链路，基于ISDN的的D信道链路接入信道链路接入协议（协议（LAPD），同时也加入了一些移动应用方面的），同时也加入了一些移动应用方面的GSM特有的

51、协议，一般称为特有的协议，一般称为LAPDm协议。协议。 第三层是信令层，该层主要负责控制和管理的第三层是信令层，该层主要负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程的信息按一定的协协议层，把用户和系统控制过程的信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。它包括了议分组安排到指定的逻辑信道上。它包括了CM、MM、RR三个子层，三个子层，CM子层可完成呼叫控制子层可完成呼叫控制（CC）、补充业务管理（）、补充业务管理（SS）和短消息业务管理）和短消息业务管理（SMS）等功能，）等功能，MM子层主要完成位置更新、鉴子层主要完成位置更新、鉴权和权和TMSI的再分配，的再分配，RR子层完成专用无线信道

52、连子层完成专用无线信道连接的建立、操作和释放。接的建立、操作和释放。 143 移动终端与网络之间的接口为移动终端与网络之间的接口为无线接无线接口口，是一个开放性的接口，它是保证不同，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。互通的主要接口。无线接口自下而上分为三层：无线接口自下而上分为三层： 物理层（第一层）物理层（第一层） 数据链路层（第二层）数据链路层（第二层） 信令层（第三层）信令层（第三层）6.3.1 6.3.1 无线接口信令无线接口信令144移动交换信令系统的结构移动交换信令系统的结构UM接口A-Bis接口

53、A接口145一、物理层（第一层）一、物理层（第一层） GSM系统将无线信道分为两类：系统将无线信道分为两类：业务信道业务信道（Traffic CHannel，TCH）用于传）用于传送经编码和加密后的用户信息。送经编码和加密后的用户信息。控制信道控制信道（Control CHannel，CCH）用于）用于传送信令消息或同步数据，又称为信令信传送信令消息或同步数据，又称为信令信道。道。 从从BTS到到MS的方向称为的方向称为下行链路下行链路，相，相反的方向称为反的方向称为上行链路上行链路。146控制信道分为：控制信道分为：1广播信道（广播信道（BCH） 广播信道供基站发送单向广播信息，广播信道供基

54、站发送单向广播信息，使移动台与网络同步。使移动台与网络同步。三种广播信道：三种广播信道： 广播控制信道广播控制信道 频率校正信道频率校正信道 同步信道同步信道这三种信道都这三种信道都是下行信道。是下行信道。147频率校正信道频率校正信道（FCCH）用于向移动台传送）用于向移动台传送频率校正信号，使移动台能调谐到相应的频率校正信号，使移动台能调谐到相应的频率上。频率上。 同步信道同步信道 （SCH）向移动台传送帧同步和）向移动台传送帧同步和基站识别码（基站识别码（BSIC）。）。 广播控制信道广播控制信道（BCCH）向移动台传送小区）向移动台传送小区的通用消息，包括位置区识别码，小区内的通用消息

55、，包括位置区识别码，小区内允许的最大输出功率，相邻小区的允许的最大输出功率，相邻小区的BCCH载频等信息。载频等信息。 1482公共控制信道（公共控制信道（CCCH） 公共控制信道是基站与移动台间的一公共控制信道是基站与移动台间的一点对多点的双向信道。用于系统寻呼和移点对多点的双向信道。用于系统寻呼和移动台接入。有三种信道：动台接入。有三种信道：（1）寻呼信道（）寻呼信道（PCH）（2）随机接入信道（）随机接入信道（RACH）（3）接入允许信道（）接入允许信道（AGCH）下行信道下行信道上行信道上行信道下行信道下行信道149寻呼信道寻呼信道（PCH）：下行信道，用于寻呼移）：下行信道，用于寻呼

56、移动台。动台。随机接入信道随机接入信道（RACH）：点对点上行信道，）：点对点上行信道，用于移动台向系统申请专用控制信道。用于移动台向系统申请专用控制信道。允许接入信道允许接入信道（AGCH）：点对点下行信道，）：点对点下行信道，用于向移动台发送系统分配给该移动台的用于向移动台发送系统分配给该移动台的专用信道号并通知移动台允许接入。专用信道号并通知移动台允许接入。 1503专用控制信道（专用控制信道（DCCH）和随路控制信）和随路控制信道（道（ACCH） 用于在网络和移动台间传送网络消息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。以及无线设备间传送低层信令消息。有三种信道：

57、有三种信道：（1）独立专用控制信道（）独立专用控制信道（SDCCH） 点对点信道，用于移动台呼叫建立之点对点信道，用于移动台呼叫建立之前传送系统信息，如登记和鉴权等。前传送系统信息，如登记和鉴权等。上、下行信道上、下行信道151（2）慢速随路控制信道（）慢速随路控制信道（Slowly Associated Control CHannel，SACCH）用于传送服务）用于传送服务小区及相邻小区的信号强度、移动台功率等小区及相邻小区的信号强度、移动台功率等级等数据。级等数据。（3）快速随路控制信道（）快速随路控制信道（Fast Associated Control CHannel，FACCH）用于传

58、送速度）用于传送速度要求高的信令信息。要求高的信令信息。 上、下上、下行信道行信道上、下上、下行信道行信道152GSM定义的逻辑信道定义的逻辑信道153二、数据链路层（第二层）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无线接口的数据链路层采用一种类似于于D通道链路接入协议（通道链路接入协议（Link Access Protocol of D-channel，LAPD），是在），是在ISDN的的LAPD协议基础上作少量修改形成协议基础上作少量修改形成的。为了与的。为了与LAPD相区别加上相区别加上“m”脚标脚标（表示移动的意思），称为（表示移动的意思），称为LAPDm。它修。它修

59、改原则是尽量减少不必要的字段以节省信改原则是尽量减少不必要的字段以节省信道资源。道资源。154 与与ISDN的的LAPD协议的主要不同之处协议的主要不同之处在于在于取消帧定界标志取消帧定界标志和和帧校验序列帧校验序列，因为，因为其功能已由其功能已由TDMA系统的定位和信道纠错系统的定位和信道纠错编码完成。编码完成。 LAPDm支持两种操作：支持两种操作：1）无确认操作，其信息采用无编号信息帧）无确认操作，其信息采用无编号信息帧UI传输，无流量控制和差错校正功能。传输，无流量控制和差错校正功能。2）确认操作，使用多帧方式传输第三层信息，）确认操作，使用多帧方式传输第三层信息，可维持所传送的各帧的

60、顺序，可完成流量可维持所传送的各帧的顺序，可完成流量控制功能，对没有确认的帧采用重发来纠控制功能，对没有确认的帧采用重发来纠正错误，对不能纠正的错误则报告到移动正错误，对不能纠正的错误则报告到移动管理实体。管理实体。155三、信令层（第三层）三、信令层（第三层） 无线接口第三层是无线接口第三层是收发和处理信令收发和处理信令消息的实体消息的实体，由无线资源管理来建立、改，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：变和释放无线信道，包括三个功能子层：无线资源管理无线资源管理（Radio Resource management，RR）、）、移动性管理移动性管理（Mobile Man