无线网络结构培训

1、GSM无线网络结构 移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程。目前，比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM，美国的ADC和日本的JDC（现改称PDC）。其中GSM的发展最引人注目，其发展历程如下：1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标。1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验。1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见。1988年，十八个欧洲国

2、家达成GSM谅解备忘录(MOU)。1989年，GSM标准生效。1991年GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。移动通信跨入第二代。移动通信发展历程 第二代通信技术 GSM GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通信系统，俗称全球通，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前

3、，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：1900MHz等几个频段 。 2G，是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等资讯；只具有通话、和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信SMS （Short message service）在2G的某些规格中能够被执行。 2G在美国通常被称为PCS（Personal Communications Service）。 2G技术基本可被切为两种，一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表，

4、另一种则是基于CDMA规格所发展出来的CDMA One，复用（Multiplexing）形式的一种。 移动通信技术演进AMPSTACSNMT其它第一代 80年代模拟模拟技术GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代 90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代 IMT-2000UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA 网络速率演进GPRS、EDGE、HSDPA的关系 3G标准 3G，全称为3rd Generation，中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等

5、数字制式手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特每秒）、384kbps（千比特每秒）以及144kbps的传输速度。（此数值根据网络环境会发生变化)。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G)，

6、3G通信的名称繁多，国际电联规定为“IMT-2000”（国际移动电话2000）标准，欧洲的电信业巨头们则称其为“UMTS”通用移动通信系统。 3G标准，国际电信联盟(ITU)目前一共确定了全球四大3G标准，它们分别是WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA和WiMAX。 3G标准差异 3G 各运营商的下载速率 3G全球发展概况 第四代通信技术 第四代移动通信技术（4G）是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于

7、无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。 很明显，4G有着不可比拟的优越性。 4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是目前移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。4G手机将可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外，4G的无线即时连接等某些服务费用将比

8、3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。 第四代通信技术 -LETLTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。与3G相比，LTE具有如下技术特征(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。(2)提高了频谱效率，

9、下行链路5(bit/s)/Hz，(3-4倍于R6HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6HSU-PA2-3倍。(3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。(4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。(5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。(6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan5ms，C-plan100ms。(7)增加了小

10、区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。(8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。 LTE和其他技术比较 TD-LTE和FDD-LTETD-LTE： 即 Time Division Long Term Evolution(分时长期演进)，是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动等业者，所共同开发的第四代(4G)移动通信技术与标准。

11、而TD-LTE更多的是一个品牌，是咱们国家给出的说法，是相对于TD-SCDMA而言的。但随着不断的发展，TD-LTE与TDD-LTE这两个概念基本等同了。FDD-LTE： LTE (Long Term Evolution，长期演进技术) 是3G的演进，通常被称作3.9G，包括TDD(时分双工)、FDD(频分双工)两种双工模式。FDD是该技术支援的两种双工模式之一，应用FDD式的LTE即为FDD-LTE。目前全球来看，绝大部分国家的运营商都采用FDD-LTE的模式。只有中国的CMCC和日本的SoftBank Mobile宣布采用TD-LTE。并且两者的终端不通用。TDD和FDD各有千秋，并不能说

12、TDD就比FDD的好，但相对FDD来说，TDD具有如下一点最大的优势：灵活的带宽配比，频谱利用率较高(尤其是非对称业务)。两者之间的联系其实两者都是移动通信技术使用的双工技术，相互对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。 LTE TDD和FDD技术的对比 LTE TDD和FDD技术的对比 4G离我们有多远中国移动的TD-LTE率先在香港地区商用，该网采取LTE TDD/FDD融合组网方式，初期运营将提供高速移动数据业务为主。香港

13、TD-LTE的商用是亚太地区首个双模LTE网，这也意味着我国将正式拉开进入4G时代的序幕。中国移动曾表示，希望2013年在全国建设35万到40万个TD-LTE基站。对应该TD-LTE网络规划，杭州、深圳和广州等城市近阶段试验网络覆盖面积在提升，招标规模翻番可能与浙江、广东等地的TD-LTE试验需求量大幅度提升不无相关。但外界对于中移动快马加鞭地布局TD-LTE有所担忧，担心其重蹈TD-SCDMA发展之初的老路。稳定的网络、成熟的芯片、丰富的终端、满足用户切实需求的应用将决定着TD-LTE的成败。TD-LTE发展初期，产业投入的不只是资金、人力和政策扶持，还应该形成合理的公平竞争环境以促进良性发

14、展。相比中移动而言，中国电信与中国联通两家运营商在4G进展上显得不紧不慢。比较TD-LTE，这两个制式都已被全球各大运营商运营得非常成熟，所以在芯片、终端、网络升级上并不需要很费力，摆在其面前最大的难题是制式的选择。 4G离我们有多远目前内地有三种3G制式，4G制式则只有TD-LTE或FDD-LTE两种选择。前不久，我国公布的新频谱规划方案中，将2.6GHz频段190MHz频率资源全部给了TD-LTE，这意味着未来TD-LTE的频谱竟高达190MHz，中国移动自然是部署TD-LTE，可如此之多的频谱资源显然非一家运营商所能独享。换言之，三大运营商中至少两家将上TD-LTE已成定局。那么，何时会

15、发牌照呢？按照目前产业链的准备程度来看，今年发放4G牌照可能性十分大。国家工业和信息化部部长苗圩2012年底在接受媒体采访时表示：“4G牌照在一年左右时间中就会下发。”对此，坊间也有一种传言，称如果香港TD-LTE商用后各方面都稳定且反响巨大，内地发牌的时间将会提前，有可能会在今年的5月17日世界电信日之际对外公布。4G看起来很美，但实际上也可能为中移动带来新的烦恼，因为除了其自身原因外，4G的对手也可能会比3G时代更多更难对付。据了解，现在在香港提供LTE商用服务的共有5家运营商，分别是CSL、数码通、和记电信、电信盈科和中国移动香港。与上述运营商相比，中移动的优势是便宜的资费，最大的问题是

16、网络覆盖差。即使资费再便宜，如果没有优秀的网络支持，也很难吸引消费者。 4G离我们有多远另一方面，由于智能手机需在高速移动状态下使用，并且要在多种网络交换的环境下保持信号的稳定；但目前TD-LTE芯片的成熟度仍不理想。其尚未完全达到商用要求，因此4G智能手机的大规模商用尚需时日。但不可否认的是，决策层当初选定移动在发展TD时，除了有支持中国自有3G标准的考虑在内，更重要的一个考虑是：利用4G启动进一步优化电信市场的竞争格局。从这个意义上说，4G启动就不应仅仅是三大运营商的事了，而要牵涉到广电部门、民营资本进入电信业等诸多因素，2013将是4G牌照决策关键的一年。 民间资本获准进入电信业 “虚拟

17、运营商”将成现实今后，符合条件的中资民营公司也能申请成为电信运营商了。昨天，工信部网站公布了一份关于鼓励和引导民间资本进一步进入电信业的实施意见的文件，这意味着长达数十年的国有资本垄断电信市场的冰山，开始露出了融冰一角。民营资本进电信终将破冰2011年，中国通信业全年主营业务收入约1万亿元。就是这样一个庞大的市场，即使经历了数十年的“引入竞争”，在2013年之前，始终是移动、联通、电信“三足鼎立”的“寡头垄断”局面。一个不争的事实摆在了眼前三大国有电信运营商都不约而同遭遇“成长天花板”，用户增长乏力、利润增速下滑、恶性竞争迭出、转型成效甚微等等。“国有资本垄断是电信业成长的毒瘤”“运营商霸王条

18、款，消费者敢怒敢言不管用”市场上，呼唤电信业开放的声音此起彼伏。昨天，一份并不长的意见稿，开启了中国电信业开始正式接纳民营资本的破冰之旅：符合“有长期服务能力”、“有必要场地及设施”等条件的中资民营企业，就有可能从移动、联通、电信处购买移动通信业务，成为“虚拟运营商”。中小型民企或先尝鲜自身没有移动网络的企业，从拥有移动网络的基础电信运营商那里购买移动通信服务，重新包装成自有品牌并销售给最终用户，这就是通信界所称的“虚拟运营商”业务。那么，谁最有可能成为国内首批“虚拟运营商”呢？不少人不由自主联想到用户量巨大的腾讯、新浪，全国数一数二的社交、通讯平台。“我们听到虚拟运营商，就认为是腾讯、新浪他

19、们拿到牌照变成运营商了，其实不是这么回事。虚拟运营商对场地、客服、计费平台的要求都很高，互联网公司不可能仅凭用户量一蹴而就。”对于互联网公司有望成为首批虚拟运营商，飞象网CEO项立刚并不看好。“我认为原先做电信代售业务的中小型企业，会更有机会。” 民间资本获准进入电信业 “虚拟运营商”将成现实速途网副总编丁道师则对此持不同意见。“设想一下腾讯与中兴、华为这种电信设备运营商合作，前者有庞大的用户群和品牌影响力，后者有在各地区铺设设备的技术和硬件资源。只要具体政策能敞开，腾讯绝对能成为最好的虚拟运营商之一。”虚拟运营商能为用户做些什么？“仅仅在印度，加上虚拟运营商，电信运营商就有170多个，更不用

20、说美国，运营商数量数以百计，中国市场的细分领域显然还有很大。”丁道师说。虚拟运营商为电信市场提供更针对细分人群的服务，一个典型的例子是美国的维珍移动。利用集团自身在交通、经济、饮料、音乐、出版物等领域的市场影响力，与电信运营商、终端供应商、软件及内容提供商合作，为20岁左右的年轻人提供低价、时尚的电信资费及内容服务。运营商不必如临大敌在移动互联时代，三大运营商已经转型困难、增长乏力，再把移动通信资源租售出去，是否会进一步被民营企业抢走“蛋糕”？几乎所有业界人士和学者专家的答案都是，绝不会。“开放资源反而有可能增加传统电信运营商对腾讯这类型的互联网公司的话语权。就目前的情况来说，手机QQ、微信等

21、业务的崛起，让运营商几乎沦为一个管道，只能提供一个纯粹的数据服务。而当运营商转售通信业务给互联网公司，双方的合作更紧密，传统电信运营商反而会有更多的筹码与互联网企业对话。”36氪网评论人士称。中国通信学会常务理事张庆忠同样认为，“如此一来，传统运营商转型的动力将更加充足，因为如果业务能力不进步，他们就真的沦为管道了，要实现传统运营商提倡的智能管道转型，与互联网公司的合作十分关键。” 网络结构演进UMTS全IP的演进符合下一代网络的发展趋势 协议版本的演进R4R5R99继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入UMTS UTRAN核心网和接入网之间的Iu

22、接口基于ATM继承UMTS R99所有的业务和功能电路域结构的变化：控制和承载相分离，MSC可以用合一或SERVER、MGW分离结构实现电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IP继承UMTS R4所有的业务和功能核心网增加IM（IP多媒体域）RAN向IP方向发展增强的IP QoS 能力，支持端到端的IP多媒体业务200020012002规范完成时间 未来的网络是统一的网络：NGNSCP业务管理层App Server网络控制层核心交换层边缘接入层SoftswitchSoftswitchPSTNTGSGNO.7Broad AccessAG3G/2GAccessWAGWAGIP骨干网

23、EnterpriseASP NGN的演进R4阶段网络结构采用NGN的分层架构HCS域PS域UMTS CNMSCServerGMGWInternetPSTN/其他运营商HLRGGSNSGSNUMTS无线接入MGWGMSCServerMGW可分布于不同的本地网，采用分散接入的方式。可集中在省会城市，采用集中控制的方式。MSC Server实现呼叫控制、业务控制、用户数据库管理等功能；MGW实现UTRAN到ATM/IP，以及PSTN的媒体流转换。 NGN的演进R5阶段CS域PS域MSCServerGMGWHSSGGSNSGSNUMTS无线接入MGWGMSCServerIMS域IMS-MGWSGWMG

24、CFCSCFPSTNInternetNo.7 R5引入IMS域IMS 是一个在PS域上面的多媒体控制/呼叫控制平台IMS 使得PS具有 CS 的部分功能, e.g. 通过提供QoS和增强的计费功能，能够实现各种实时性业务：电话和可视电话IMS 为移动用户引入了新的基于IP的业务基于：接入计费，业务计费和内容计费单个用户标记 (认证)IMS 引入增强的网络业务 例如PresenceMessagingConferencingIMS 是向All IP Network 业务提供体系演进的一步 IMSPage 28网络发展的驱动力话音多业务、多终端挑战之二：如何支持多种接入网络？挑战之一：如何支持多种业

25、务？固定运营商率先体会到了话音收入停滞增长甚至负增长移动运营商也都陷入同质竞争的泥潭因此从单纯话音到多业务运营是必然趋势WiMAX、xDSL、FTTx、HSxPA等接入技术的迅猛发展要求运营商突破原来单一的接入手段 IMSIMS ：IP Multimedia Subsystem (3GPP TS 23.002)顾名思义：IP多媒体子系统 IP = 基于IP的传输 基于IP的会话控制 基于IP的业务实现Multimedia = 语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合 在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合Subsystem = 依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统 最大程度重用现有网络系统

26、无线网络把PS/GPRS网络作为承载网络 固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络 IMS是更软的软交换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部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商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。分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效的实现业务的提供。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基于分组的网络IP技术“粘合”了不同接入网络业务路由承载业务路由承载业务路

27、由承载软交换IMS传统交换机IMS将业务和路由进一步分离 IMS的优势-将路由和业务分离承载传统TDM控制软交换IMS继承了软交换分离控制和承载的优势，可以分布式组网，并可独立演进；而且IMS进一步将业务和路由（控制层）进行了分离；满足了运营商不断增加和不断更新的业务需要。SIP ASCSCF控制业务承载GGSNIMS IMS的优势-接入无关性SIP ASHSSCSCFUMTS/GPRSBSSGSNIPIPIP无线固定无线接入固定宽带IMSACWLAN/WiMAXBRASLAN/XDSLIMS基于全网IP实现了接入的无关性；1、IMS核心网采用完全基于IP的SIP信令2、IMS接入网采用IP技

28、术，实现了底层接入的无关性因此IMS首次实现了融合核心网的目标，在融合核心网的基础上，实现多网融合的业务 IMS的优势-融合性、开放性CDMA/GSMTD/WCDMA/CDMA2000UMGBTSHLRUMGNODEBRNCHLR3rd AS彩铃业务AS企业应用ASCSCFHSSP-CSCF固定话音/宽带网PONMSCNGN/PSTN / 他网UMGNGNSCP会议ASBSCMGCF2GPSTN即时消息ASIP-PBXMSC3GAG/IADLE向下黏合各种异构网络、向上业务平台完全对外开放话音业务ASMGCFGSM网络结构名词解释移动台MS：MS是GSM系统的用户设备，可以是车载台、便携台和手

29、持机。它由移动终端和用户识别卡SIM两部分组成。移动终端主要完成语音信号处理和无线收发等功能。BTS：基站子系统的无线收发设备，由BSC控制，主要负责无线传输功能，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS通过Abis接口与BSC相连，通过空中接口Um与MS相连。BSC：位于MSC与BTS之间，具有对一个或多个BTS进行控制和管理的功能，主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。BSC也是一个小交换机，它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连。MSC：GSM系统的核心，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接；完成移

30、动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能；提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口。MGW+SERVER=MSCCI、LAC关系小区(一BTS覆盖的区域)位置区(定位和寻呼)MSC业务区(由一个MSC控制的区域)PLMN业务区(每国一个或多个)GSM业务区(全部成员国) 名词解释服务区服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网（如PLMN、PSTN或ISDN）用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMN）组成，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。公用陆

31、地移动通信网（PLMN）PLMN是由一个公用陆地移动通信网（PLMN）提供通信业务的地理区域。PLMN可以认为是网路（如ISDN网或PSTN网）的扩展，一个PLMN区可由一个或若干个移动业务交换中心（MSC）组成。在该区内具有共同的编号制度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计划。MSC构成固定网与PLMN之间的功能接口，用于呼叫接续等。MSC区MSC是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成PLMN网的一部分。一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。位置区位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫移动台，可在一个

32、位置区内所有基站同时发寻呼信号。基站区由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（BTS）包括的所有小区所覆盖的区域。小区采用基站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域。在采用全向天线结构时，小区即为基站区。 玉树GSM网络拓扑结构 MSC SERVER由GMSC的呼叫控制和移动控制组成，只完成GMSC的信令处理功能。 具有查询位置信息的功能。如MS被呼时，网络如不能查询该用户所属的HLR，则需要通过GMSC server查询，然后将呼叫转接到目前登记的MSC server中。 通过H.248协议控制MGW中媒体通道的接续。 支持BICC与TUP/ISUP的协议互通。 MGW媒体网关(MGW: Media Gateway)媒体网关(MGW)，一个连接不同类型网络的单元，执行全异网络例如PSTN之间的转换；基于IP或ATM的数据网络；2.5G和3G无线电接入网络或 PBX。媒体网关使多媒体通信