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1、交换数据网络基础知识,目 录,GSM系统概述,一、GSM通信历史1991年7月1日，世界上第一次使用GSM正式通话1992年，世界上第一个GSM网络在芬兰投入使用。1992年杭州开通第一部模拟A网移动电话1995年12月，全省邮电数字网（全球通GSM率先 在杭州开通。,第一节 GSM系统简介,二、GSM基本特点1、具有开放的接口和通用的接口标准2、用户权利的保护和传输信息的加密3、支持电信业务、承载业务和补充业务4、具有跨国漫游能力5、容量增大为模拟系统的（35）倍6、频谱效率提高,第一节 GSM系统简介,三、移动通信系统的多址方式 移动通信系统必须尽可能有效利用分配的频率。由于频率资源是有限
2、的，将有限的资源为更多的移动用户服务是移动通信技术不断更新发展的主题。移动通信系统正在采用或研制 FDMA、TDMA、CDMA多址方式。,第一节 GSM系统简介,三、移动通信系统的多址方式 频分多址-FDMA(Frequency Division Multiple Access） FDMA 就是从若干信道频率中为一个用户指定一个信道。,第一节 GSM系统简介,三、移动通信系统的多址方式 时分多址-TDMA(Time Division Multiple Access) TDMA 是从时间上把一个信道频率指定给若干个用户，各时间分配单位叫做时隙。,第一节 GSM系统简介,三、移动通信系统的多址方式
3、 码分多址-CDMA(Code Division Multiple Access) CDMA 是很多用户使用相同的宽带无线信道，每个用户使用一个特殊的识别数据信号（正交扩展码）。所以，识别数据决定着可收容的用户数。,第一节 GSM系统简介,四、蜂窝状移动电话发展的概况第一代模拟移动通信：以FDMA技术为基础 TACS 英国 AMPS 美国 NMT 北欧移动通信向数字蜂窝过渡的趋势第一代模拟网存在缺陷频谱利用率低体制过多，不易于国际漫游话音不保密不安全，容易被盗号业务种类单一,第一节 GSM系统简介,四、蜂窝状移动电话发展的概况第二代数字移动通信：以TDMA、CDMA技术为基础 GSM 欧洲 D
4、AMPS 美国 PDC 日本 CDMA 码分多址系统第三代移动通信：以宽带CDMA技术为基础 WCDMA 欧洲、日本 （中国联通） cdma2000 北美 （中国电信） TD-SCDMA 欧洲、中国 （中国移动）,第一节 GSM系统简介,一、GSM系统组成1、网络交换子系统（NSS）：MSC（MGW/SERVER）、HLR、VLR、AC、 EIR2、基站子系统（BSS）：BSC、BTS、TC3、网络管理子系统（NMS）,第二节 GSM网络结构概述,一、GSM系统组成 网络子系统NSS：整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之 间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。 基
5、站子系统BSS：GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收，无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。 网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。,第二节 GSM网络结构概述,二、GSM网络组成图,第二节 GSM网络结构概述,二、GSM网络组成图,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍1、Mobile Station（移动台）2、Subscriber Identity Module （SIM卡 ）3、Base Transceive
6、r Station（基站收发信台 ）4、Base Station Controller（基站控制器)5、Transcoder Submultiplexer（编解码/复用器)6、Mobile Switching Centre (移动业务交换中心）7、Visitor Location Register（访问用户位置寄存器）8、Home Location Register（归属用户位置寄存器）9、Equipment Identity Register(移动设备识别寄存器)10、Authentication Centre（鉴权中心）,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍MSC（ Mobile
7、Switching Centre ）移动业务交换中心(MSC)是网络的核心，完成位置登记、越区切换和自动漫游等移动管理工作。具有呼叫处理、路由选择、计费、超符合控制等功能；支持话路管理、数据传输以及包括鉴权、信息加密、移动台设备识别等安全保密功能。MSC可为移动用户提供各种电信业务和承载业务以及补充业务。 与固定网连接的MSC称为移动关口局(GMSC)。当固定网用户呼叫GSM移动用户时，此呼叫首先被接入到GMSC，由其进行呼叫处理、路由选择等工作完成此次呼叫。它是移动网络与固定网络的接口。,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍 TMSC即Transit MSC，是专门用于转接话务的移动
8、交换中心。 GMSC即Gateway MSC,又称移动关口交换中心，主要用于和其它电信运营商设备的互联互通（包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接）,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍VLR（ Visitor Location Register ）访问用户位置寄存器(VLR) 是为其控制区域内的移动用户服务，存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关数据。如：用户的IMSI,当前LAI,用户定制的各种基本业务和补充业务等。这些数据是从该移动用户所在的归属位置寄存器（HLR）处获得，一旦用户离开该VLR的控制区域，则删除其存储在VLR中该移动用户的数据。VLR可看作一个动态的用户数据库
9、。主要功能如下:,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍VLR（ Visitor Location Register ）移动性管理位置登记IMSI attach 和IMSI detach.参与呼叫处理MOC和MTC去话呼出限制服务有条件呼叫转移服务,呼叫等待服务等短信息SMS-MO, SMS-MT.,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍VLR（ Visitor Location Register ）参与安全性处理向AUC请求鉴权三参数组(triplets) TMSI的使用执行鉴权过程启动加密启动IMEI checking和跟踪MSC会经常从VLR提取大量的用户数据，为了提高各项管
10、理和呼叫建立的速度，一般将两者集成一体(MSC/VLR)。,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍HLR（ Home Location Register ）归属用户位置寄存器（HLR）是GSM系统的中央数据库，存储移动用户的静态数据。包括移动用户识别号码、访问能力、用户基本和补充业务等数据，同时还存储着与归属用户有关的动态数据，如用户目前所在的MSC/VLR地址等。HLR为每个归属用户至少存储一组可用的鉴权三参数组（RAND/SRES/KC），任何时间都能根据MSC/VLR的请求而提供使用，进行鉴权。HLR也参与呼叫处理 MTC，SMS-MT路由查询来话呼叫限制服务无条件呼叫转移服务附加
11、业务的激活附加业务信息的修改,第二节 GSM网络结构概述,三、网元功能介绍 鉴权中心AUC (Authentication Centre) 存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口数据被窃。 设备识别寄存器EIR (Equipment Identity Register) 存储着移动设备的国际移动设备识别码。IMEI 通过核查三种表格：白名单、灰名单、黑名单，使网络具有防止无权用户接入。监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。 MS (Mobile Station) 是用户直接使用完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲，实现存有用户私人信息的SIM卡和通信的物理设备（
12、ME）分离。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。而物理设备可以是手持机车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成的设备。,第二节 GSM网络结构概述,四、软交换概述,第二节 GSM网络结构概述,四、软交换概述 NOKIA软交换设备是通过把温州的MGW和杭州的MSC SERVER 通过IP承载网连接起来的。其中，杭州的MSC SERVER继承了原电路域的控制面功能，提供业务的呼叫控制，连接及部分基本业务，完成用户认证及资源分配功能并兼顾计费信息的采集。 它采用同2G设备的DX200平台，该平台稳定可靠，人机界面友好 。 温州MGW作为用户承载层面的网关
13、交换设备，支持媒体转换，承载控制及业务交换的等功能，如GSM各类语音编解码器，回音消除器,录音等功能 。它采用的是新机型IPA2800 平台。,第二节 GSM网络结构概述,五、接口和协议,第二节 GSM网络结构概述,GSM网络接口图,五、接口和协议接口代表两个相邻实体之间的连接点;协议是说明连接点上交换信息时所要遵守的规则协议是各功能实体之间共同语言;接口传递两个实体之间特定的信息流一种协议传递过程中要经过若干接口同一接口要用到多种协议接口和协议意义：实现不同厂商设备的互联,第二节 GSM网络结构概述,五、接口和协议,第二节 GSM网络结构概述,五、接口和协议,第二节 GSM网络结构概述,六、
14、接口介绍1、A接口2、Abis接口3、Um接口4、B接口5、C接口6、D接口7、E接口8、F接口9、G接口,第二节 GSM网络结构概述,六、接口介绍1、A接口定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动业务交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括呼叫处理基站管理、移动性管理、移动台管理等。2、Abis 接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC之间的远端
15、互连方式，物理链接通过采用标准的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 数字传输链路来实现。,第二节 GSM网络结构概述,六、接口介绍3、Um接口（空口接口）定义为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。4、B接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的内部接口。用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR）询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息等
16、。,第二节 GSM网络结构概述,六、接口介绍5、C接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的接口。用于传递路由选择和管理信息。如果固定电话要建立一个至移动用户的呼叫时，入口移动业务交换中心（GMSC）应向被叫用户所属的归属用户位置寄存器（HLR）询问被叫移动台的漫游号码。6、D接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口。用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。目前GSM系统结构一般把VLR综合于移动业务交换中心（MSC）中，而把归属用户位置寄存器（HLR）与鉴权中心（AUC）综合在同一个物理实体内。因此D接口的物理链接是通过移动业务交换中心（MSC）与归属用户位置寄存器（HLR）之间的标准2.048Mb/s 的PCM 数字传输链路实现的。,
