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1、上海交通大学 硕士学位论文 基于IP的GSM无线网络平滑演进技术的研究与实现 姓名：吴涛 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：张尧弼;马宏博 20071101 I 基于 IP 的 GSM 无线网络平滑演进技术的研究与实现 摘 要 GSM（Global System for Mobile Communication 全球移动通信系统） 无线网络技术的发展使得运营商对网络性能指标的要求不断提高，传统 的基于 TDM（Time Division Multiple 时分复用）的组网技术尽管能够提 供稳定且安全的实时业务，但由于其传输成本高、带宽小等缺陷，已经 逐渐不能满足市场的需求。 IP
2、技术作为业界公认的一种便捷的通信方式， 它能为网络提供更大的传输带宽和更低的传输成本。因此，IP 组网被认 为是 GSM 无线网络演进的目标。 混合组网模型的设计能够更好的实现网络由 TDM 向 IP 化演进的目 标，它从保护运营商已有网络投资的角度出发，提出合理的组网技术必 须要能保证传统的 TDM 设备和新的 IP 设备在网络中同时并存，并且能 使网络的基本功能不受影响，是一种平滑演进的组网技术。在混合组网 模式下，网络能支持 TDM 和 IP BTS（Base Transceiver Station 基站）的 同时接入，使运营商能分批次地逐渐改变 BTS 的接入方式，降低了设备 部署难度
3、和服务质量下降的风险，混合组网模型更改进了接口协议，使 设备之间的交互更稳定可靠。 本文通过对混合组网模型的研究，并结合了用户的实际需求，设计并 实现了保证网络平滑演进的关键技术。 首先， 从体系架构上， 基于 TCP/IP 标准设计了 BSC （Base Station Controller 基站控制器） 与 TC （TransCoder 码变换器）之间的一种新的应用层协议：语音编码信令协议 TCSL，它的 实现使 BSC 能更有效地对 TC 进行操作维护和资源协调的管理，成为真 正意义上的控制中心。这是混合组网模式下网络基本功能正常运行的基 础。接着，从功能上设计并实现了新的呼叫控制和切换
4、控制技术。其中， 呼叫控制技术的实现能使 BSC 将区别处理针对 TDM 或 IP BTS 的不同呼 叫，并且新的资源分配算法将大大节省网络的传输资源；切换控制技术 的实现使 BSC 具备了控制手机用户在 TDM 和 IP BTS 之间进行切换的能 力。 通过仿真实验， 验证了平滑演进技术能保证网络中 TDM 设备和 IP 设 备的和谐共存，呼叫、切换等网络基本功能运行正常，并且在一定程度 上增加了网络带宽、降低了网络拥塞率。 关键词：GSM，混合组网，平滑演进，呼叫控制，切换 II RESEARCH ON IP TRANSPORT FOR GSM EVOLUTION ABSTRACT The
5、 development of GSM (Global System for Mobile Communication) wireless network makes the operators network performance requirement increasing. Although the traditional TDM (Time Division Multiple) network can provide stable and secure realtime service, it still cant meet the market requirement due to
6、 high transmission cost and low bandwidth. Considered as a convenient communication technology, IP can provide more bandwidth and less transmission cost, so it will be taken as the evolutional target for GSM wireless network. The design of mixed mode network model can make the evolution from TDM to
7、IP better. Based on protecting the investment of network operator, it raises that the reasonable technology should support the traditional TDM equipments and new IP equipments to work together. Furthermore, this technology which is called smooth evolutional technology should not impact the basic fun
8、ction of the network. Under mixed mode network, TDM and IP BTS (Base Transceiver Station) can access the network together. So operator can change BTS mode gradually, which leads to easier deployment and better service quality. The model also changes interface protocol, which makes more stable and re
9、liable interactions between equipments. Taking the mixed mode model and customer requirement into account, the smooth evolutional technology is designed and implemented. Firstly, from the view of architecture, a new application layer protocol which is called as TC signalling link is designed between
10、 BSC (Base Station Controller) and TC (TransCoder) based on TCP/IP. Through this protocol, it will be easier for BSC to do resource management and maintenance work upon TC. Its the foundation for all the basic function in mixed mode network. Secondly, from the functional view, a new call control and
11、 handover control mechanism is designed. The call control mechanism can make BSC to differentiate different call request from TDM BTS and IP BTS, while the handover mechanism can make the handover between TDM and IP BTS possible. During the simulative testing, it proves that the smooth evolutional t
12、echnology can ensure TDM and IP equipments work together. It also validates that the calls and handovers are running very well. Network bandwidth is increased, together with decreasing network congestion rate. KEY WORDS: GSM, Mixed Mode, Smooth Evolution, Call Control, Handover 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声
13、明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引 用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确的方式标明。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：吴 涛吴 涛 日期： 年 月 日 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文 的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交 通大
14、学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印和扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 (请在以上方框内打“ ”) 学位论文作者签名：吴 涛吴 涛 指导教师签名：张尧弼 张尧弼 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海交通大学工程硕士研究生学位论文 基于IP的GSM无线网络平滑演进技术的研究与实现 1 第一章 绪 论 近年来，随着全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication 简称 GSM）无线 网络的不断发展，网络在确保提供高质量的语音业务的同时，更
15、致力于研究如何满足用户日益增 长的多媒体业务的需求，业务传输速率的要求也不断地提高。因此，GSM 网络传统的基于时分 复用（Time Division Multiple 简称 TDM）的标准 2.048Mb/s PCM 数字链路（简称 E1）传输已经 渐渐不能满足相应的带宽需求， GSM无线网络传输的宽带化、 IP化将是必然的发展趋势。 3GPP(3rd Generation Partner Project)标准的 Release 5 及后续版本中已明确提出了无线网络向 IP 化发展的目 标。为了更好的保护运营商已有的网络投资并实现 GSM 无线网络向 IP 化的平滑演进，传统的 TDM 设备
16、会循序渐进的被替换，今后基于 TDM 和基于 IP 的设备将会有很长的一段时间在网络 中并存，因此如何通过技术上的设计以保证 TDM 的网络设备和 IP 的网络设备和谐共存，如何在 此基础上保证用户的语音、数据、信令传输不受影响将成为非常值得研究的课题。 1.1 课题背景课题背景 二十世纪九十年代 GSM 进入高速发展阶段，全球用户特别是中国的移动通信用户大规模增 加。截止到目前，我国拥有 1 亿以上的 GSM 用户，成为世界第一大运营网络。由于 GSM 相对模 拟移动通讯技术是第二代移动通信技术，所以简称 2G1。可以说 2G 技术已经成为全球应用最为 广泛的一种无线网络技术， 因此如何持续优化这一网络， 最大程度保证并提高网络运营商和 GSM 手机用户的投资效率，成为当前 GSM 网络演进2的重要课题。 正是基于网络演进的需要，业界开始展开了对 GSM 无线网络 IP 化技术的研究，所谓 GSM 网络的 IP 化其实就是 GSM 的接入端基站子系统（Base Station System 简称 BSS
