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1、TDMA数字蜂窝网,TDMA数字蜂窝网,80年代以来，世界各国加速开发数字移动通信技术，其中采用TDMA多址方式的代表性制式有： 泛欧GSM/DCS1800 美国ADC（IS-54） 日本PDC,全球移动通信系统GSM的发展里程碑,GSM的承载业务,电信业务,1. 电话和紧急呼叫 话音编码可以以64 kb/s速率进行传输，但频率利用率低。为提高频率利用率，GSM采用13 kb/s（全速）话音编码器来进行话音编码传输。GSM还可采用接近6.5 kb/s（半速）进行话音编码，使频率利用率更高。,2. 短信息业务（SMS） GSM可以提供给用户的短消息业务，使GSM用户无需同时携带寻呼机。GSM设计
2、者还允许移动用户发送短消息，即开展双向短消息业务。,电 信 业 务,GSM支持的补充业务,GSM支持的补充业务,一、数字蜂窝移动通信网的区域结构,GSM数字蜂窝移动通信网,小区/扇区：一个基站或该基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域 基站区：由一个基站的所有扇区所覆盖的区域 位置区：移动台可以任意移动不需要进行位置更新的区域,一、数字蜂窝移动通信网的区域结构,一、数字蜂窝移动通信网的区域结构（续）,MSC区：一个MSC所管辖的所有小区共同覆盖的区域 服务区：移动台可获得服务的区域，即PLMN、PSTN或ISDN用户无须知道移动台实际位置而可与之通信的区域。,GSM结构,fixed networ
3、k,BSC,BSC,MSC,MSC,GMSC,OMC, EIR, AUC,VLR,HLR,NSS with OSS,RSS,VLR,GSM网络接口,NSS,MS,MS,BTS,BSC,GMSC,IWF,OMC,BTS,BSC,MSC,MSC,Abis,Um,EIR,HLR,VLR,VLR,A,BSS,PDN,ISDN, PSTN,RSS,radio cell,radio cell,MS,AUC,OSS,signaling,O,一个GSM移动台可以分成两部分： 包括与无线电接口有关的硬件和软件； 包括用户特有的数据：用户识别模块（SIM）. SIM是GSM最有吸引力的组成部分。SIM卡包括有关移
4、动用户指定的GSM业务和网络信息。它存储有用户识别号、位置信息和有关保密数据（如密钥）、禁止GSM网络和参考语言。SIM卡支持用个人身份码（PIN）来鉴别卡的用户，以防非法卡的使用。PIN由4到8位数字组成，在SIM卡出售时写入。移动台如无SIM卡只能进行紧急呼叫。,移动台（MS）,移动台（MS）,GSM900系统的移动台功率等级,DCS1800系统的移动台功率等级,移动台（MS）,一个基站控制器（BSC）监视和控制几个基站。 BSC的主要任务:实现频率管理以及BTS的控制和交换功能。 BSC通过BTS和MS的远程命令对无线电接口进行管理，主要有无线信道安排和释放，切换的安排。 BSC向下连接
5、一系列BTS，向上连接移动交换中心（MSC）。 一个BSC和与它相应的BTS可看成是一基站子系统（BSS）。,基站(BS)及基站收发信机（BTS）,基站(BS)及基站收发信机（BTS）,基站的功率等级,移动业务交换中心（MSC）,MSC的主要功能是协调去GSM或来自GSM用户的呼叫。它主要由交换机及支持呼叫建立所需的几个数据库组成。它还是GSM网和公共交换电话网PSTN之间的接口。MSC还完成由MSC负责区域移动用户所有的交换和信令功能。 一个MSC可以连接数个BSC。 除了支持BSC之外, MSC还处理BSC/MSC内部的切换及相互之间的呼叫。 MSC具有无线资源管理和移动性管理等功能， 例
6、如移动台位置登记与更新、越区切换等。 为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网进入关口MSC（GMSC），由该GMSC查询有关的归属位置寄存器HLR， 并建立至移动台当前所属的MSC的呼叫路由。,归属位置寄存器（HLR）,1) 用户数据的存储 HLR必须存储其归属用户的有关数据。HLR还必须存储由营运者选择的不同用户提供的业务数据，并能随着业务的发展，增改相应存储内容。 2) 用户数据的检索 任何时候当访问者位置寄存器VLR请求（例如登记时）， HLR应能依据要求向VLR提供有关的用户数据。当某些用户数据有变化时（例如签约的变化，服务项目清单的变化），HLR要能够将这些数据信息通知VLR
7、。,3) 提供移动用户漫游号(MSRN) MSRN是在MS进行位置更新时，由当地的VLR负责产生的。MS被叫时，HLR应能根据GMSC（关口MSC）或始发MSC的请求，将MSRN发往请求的MSC。 请求的MSC从而得到MS目前所在的MSC和位置区域LA。 4) 鉴权 HLR应能支持用户的鉴权操作。 5) 登记 HLR应能配合访问者位置寄存器VLR完成登记功能和向前一个VLR发起取消登记功能。,归属位置寄存器（HLR）,6) 移动台去话 当HLR接收到VLR发来的移动台去话通知后， HLR应能设置此移动台为去话状态。 7) HLR的恢复 应能周期性地拷贝HLR中的数据（一般在24小时内），拷贝可
8、存储在磁盘或磁带中。当HLR重新启动后，在前一次拷贝的基础上，执行HLR恢复程序， 尽量得到正确的移动用户位置与补充业务有关的信息。为避免错误数据的扩散，HLR应通知相关的VLR，使VLR删除与HLR有关的数据，同时HLR应能够撤消MS的登记，等待MS的重新登记。,归属位置寄存器（HLR）,访问者位置寄存器（VLR）,1) 用户数据的存储 VLR必须存储其归属用户的有关数据。VLR还必须存储由营运者选择的不同用户提供的业务数据，并能随着业务的发展， 增改相应存储内容。 2) 用户数据的检索 当呼叫建立时，根据MSC的请求，VLR应能够依据TMSI、 MSRN向MSC提供用户的信息。通常在移动台
9、呼叫时，依据国际移动用户识别码TMSI； 移动台被叫时, 依据移动用户漫游号MSRN。,3) 登记 当移动用户出现在一个新的位置区域或从移动台收到登记、 呼叫建立、补充业务操作消息后，若有需要，则应能向HLR发出请求登记通知。VLR应能完成登记、取消登记的功能，并能向HLR检索用户的信息。根据HLR的请求或当用户在24小时内没有在MSC/VLR区域中出现时，VLR应能删除该用户的有关信息。 4) 移动台去话 当VLR收到MSC发来的移动台去话通知后，VLR应能删除此用户的数据，并能通知相应的HLR。,访问者位置寄存器（VLR）,5) 鉴权 VLR应能向鉴权中心(AUC)索取并存储鉴权参数。VL
10、R通过MSC要求移动台进行鉴权，并比较从移动台返回的和自己存储的鉴权参数。当比较不一致时，拒绝移动台的业务请求，同时予以警告。 6) 提供MSRN 当MS位置更新时，当地的VLR应能够根据HLR请求，要求MSC分配MSRN，并将MSRN发往请求的HLR，即支持每次MS被呼叫时进行的MSRN分配。 7) VLR的恢复 当VLR发生数据错误时，VLR应能够通知相应的HLR，删除与其相应的数据。,访问者位置寄存器（VLR）,鉴权中心（AUC）,AUC鉴权中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。AUC对任何试图入网的用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。它给每一个在相关
11、HLR登记的移动用户安排了一个识别字, 该识别字用来产生用于鉴别移动用户身份的数据及用来产生用于对移动台与网络之间无线信道加密的另一个密钥。 AUC存储鉴权(A3)和加密(A8)算法。 AUC只与HLR通信。,设备识别寄存器（EIR）,EIR是存储有关移动台设备参数的数据库。EIR实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台使用。,操作和维护中心（OMC）,OMC操作维护中心是网络操作维护人员对全网进行监控和操作的功能实体。接入MSC和BSC, 处理来自网络的错误报告, 控制BSC和BTS的业务负载。OMC通过BSC对BTS进行设置并允许操作者检查系统的相连部分。 在实际蜂窝网络中
12、，根据网络规模、所在地域以及其他因素，上述实体可有各种配置方式。通常将MSC和VLR设置在一起， 而将HLR、 EIR和AC合设于另一个物理实体中。,三、编号计划,在GSM系统中出于识别的目的定义了如下的一些编号 为了确定GSM移动用户 永久性编码 IMSI国际移动用户识别码 MSISDN移动台ISDN号码 临时性编码 TMSI临时移动用户识别码 MSRN移动用户漫游号码 HON切换号码,三、编号计划,为了识别NSS网络组件 MSC Number VLR Number HLR Number 为了识别位置区 LAI位置区识别码 为了识别BSS网络组件 CGI全球小区识别码 BSIC基站识别码 为
13、了识别移动设备 IMEI国际移动台设备识别码,存储在移动台和SIM卡中的信息,网络使用的路由信息,位置区域(location areas),1移动台ISDN号码(MSISDN),指主叫为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中用户所需拨的号码。存储在HLR和VLR中在MAP接口上传送. 号码的结构为： CC NDC SN |-国际移动客户ISDN号码 -| |- 国内有效移动客户ISDN号码 -| CC国家码。我国为86。 NDC国内目的地码，即网路接入号 SN用户号码。 中国移动：SN为H1H2H3ABCD，其中HlH2H3为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动用户码。 中国联通：SN是H
14、1H2ABCDE，HlH2是移动业务本地网的HLR号码，ABCDE是移动用户码。,2国际移动用户识别码(IMSI),在无线路径和整个GSM移动通信网上唯一正确地识别一个移动用户的号码。用于GSM移动通信网所有信令中，存储在SIM卡,HLR和VLR中;在无线接口及MAP接口上传送.,2国际移动用户识别码(IMSI),MCC: Mobile Country Code 移动国家码,三个数字,如中国为460. MNC: Mobile Network Code 移动网号,两个数字, 如中国移动GSM PLMN网为00， 中国联通GSM PLMN网为0l. MSIN: Mobile Subscriber
15、Identification Number 在某一PLMN内MS唯一的识别码. 编码格式为H1 H2 H3 S XXXXXX NMSI: National Mobile Subscriber Identification 在某一国家内MS唯一的识别码.,3移动用户漫游号码(MSRN),CC NDC SN |-国际移动用户ISDN号 -| |-国内有效移动用户ISDN号码 | 当呼叫一个漫游移动用户时，为了使网络再进行路由选择，VLR临时分配给漫游移动用户一个号码。 MSRN的分配对MS和PSTN用户都是保密的，它只能作为漫游呼叫转接中的路由重选，不能用于直接拨号。,4临时移动用户识别码(TMSI),为了对国际移动用户识别码IMSI保密，MSCVLR可给来访移动用户分配一个唯一的TMSI号码，即为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务区内使用。 在呼叫建立和位置更新时，空中接口传输使用的是TMSI，,5位置区识别码(LAI),用于移动用户的位置区识别和位置更新。 3位数字 2位数字 最大16bit MCC MNC LAC |-LAI-| MCC移动用户国家码,同IMSI中的前三位数字。 MNC移动网号，同IMSI中
