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1、第十二讲 GSM系统的网络结构,数字移动通信,引言,移动通信理论知识 -具体的商业移动通信系统 仅仅考虑如何有效的构架一个通信系统是不足够的，除了要考虑它的有效性以外，还要考虑它的商业属性。,商用蜂窝通信系统需要进行复杂的控制与管理和资源调度。,第七章 GSM移动通信系统,内容提要 一、GSM系统概述 二、GSM系统的网络结构 三、GSM系统的号码与识别,第七章 GSM移动通信系统,拟讨论的问题 GSM产生的历史背景是什么？与第一代移动通信系统相比，有何优势？ GSM系统由哪些实体组成？这些实体各完成什么样的功能？ 除了用户的手机号，GSM系统还有哪些号码，这些号码起到了什么样的用途？ 重点：
2、GSM系统的网络结构 难点：GSM系统的号码与识别,第七章 GSM移动通信系统,内容提要 一、GSM系统概述 二、GSM系统的网络结构 三、GSM系统的号码与识别,一、GSM系统概述,蜂窝系统的概念早在20世纪40年代就由美国贝尔实验室提出来了。 但是由于复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制，直到70年代随着半导体技术的成熟、大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。,直到1979年美国在芝加哥开通了AMPS（先进的移动电话业务）模拟蜂窝系统。,1、第一代移动通信大哥大的天下,大哥大的起源 最常见的说法是20世纪80年代末90年代
3、初，香港警匪片比较流行，而影片中的“大哥”往往手持一部大块头的移动模拟电话机大哥大,7-7,我国的商用情况 1987年初在上海开通了900MHz的蜂窝通信网； 1987年11月18日为迎接第六届全运会开幕，在广东省开通了移动通信网，首批用户700个，实现了移动用户“零”的突破； 1995年6月，实现了全国模拟移动电话自动漫游。 大哥大造就了谁？ 摩托罗拉与爱立信,1、第一代移动通信大哥大的天下,第一代移动通信的技术核心 模拟技术 频率复用 相同频率在相隔一定距离的另一小区重复使用。频率复用主要解决频率资源限制的问题 FDMA 通过将不同的频率分配给不同的用户实现用户区分,1、第一代移动通信大哥
4、大的天下,欧洲地区使用的第一代蜂窝系统,1、第一代移动通信大哥大的天下,欧洲地区使用的第一代蜂窝系统,1、第一代移动通信大哥大的天下,GSM源于欧洲，为什么呢？,2、第二代移动通信GSM来了,GSM数字移动通信系统史源于欧洲 欧洲各国使用的是不同的系统，没有公共接口，相互之间不能漫游，给用户之间的通信带来了很大的不便,2、第二代移动通信GSM来了,1982年北欧国家向CEPT（欧洲邮政和电信会议）提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范，成立了一个在欧洲电信标准化协会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组”（Group Special Mobile）简称“GSM” 。
5、,GSM系统发展大事记 1987年，GSM成员国就技术细节达成一致意见，同年，欧洲17个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录（MoU），并成立了相应的组织，致力于GSM标准的发展。 1990年，完成了GSM900的规范。,2、第二代移动通信GSM来了,GSM系统发展大事记 1991年，在欧洲开通了第一个系统，同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，即“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications）。同年，还完成制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务规范，名为DCS1800系统，与GSM900绝大部分是通用的，两系统均可称为GSM系统。
6、 GSM协会2006年发布的报告称“213个国家和地区的690家移动通信网络运营商使用的是GSM技术”,2、第二代移动通信GSM来了,思考:GSM数字移动通信系统与第一代移动通信系统相比有哪些优势? 系统容量 安全保密 小型化,7-16,2、第二代移动通信GSM来了,第七章 GSM移动通信系统,内容提要 一、GSM系统概述 二、GSM系统的网络结构 三、GSM系统的号码与识别,二、GSM系统的网络结构,最原始的移动通信网络,1、移动台 (Mobile Station),基本功能 接入GSM系统，具有无线传输与处理功能 提供人机接口(话筒、扬声器、显示屏和各种按键) 组成 移动终端 用户识别卡(
7、SIM, Subscriber Identity Module),移动终端（“机”） 话音编码、信道编码、信息加密、调制解调、发射接收 SIM卡（“身份卡”） 存有认证用户身份所需要的所有信息，并能执行一些与保密安全有关的重要操作，防止非法用户接入网络，SIM卡还存有与网络和用户有关的管理数据，只有插入SIM卡后才能接入网络。,1、移动台 (Mobile Station),最原始的移动通信网络,贝尔移动通信系统 建立时间：20世纪70年代 覆盖范围：2600平方公里 频道数：12个 用户数：543个,二、GSM系统的网络结构,增加用户数量的办法 减小基站覆盖范围，采用小区制的蜂窝结构！,GSM
8、系统小区半径,二、GSM系统的网络结构,提升系统管理能力的措施 引入“大管家”移动交换中心（MSC）,PSTN等网络,二、GSM系统的网络结构,提升系统管理能力的措施 增加“小组长”基站控制器（BSC）,基站收发信机(BTS)与基站控制器(BSC)合称为基站子系统（BSS）,2、基站子系统 (BSS),基站控制器（BSC） 对一个或多个BTS进行控制，负责无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制和切换等。 基站收发信台（BTS） 无线接口设备，完全由BSC控制，负责无线传输功能。,3、网络子系统(NSS),移动交换中心需要完成哪些主要功能？ 首要任务完成话音的接续即交换功能：移动用户与移动
9、用户、移动用户与固定用户 用户识别 支持位置登记和更新 配合基站控制器完成越区切换和漫游服务 计费功能、网络维护等,3、网络子系统(NSS),思考:为什么设置两个位置寄存器？两个寄存器有什么区别呢?,移动交换中心助手 位置寄存器,3、网络子系统(NSS),归属位置寄存器中都存储了哪些信息呢？ 当用户办卡时，运营商把用户资料输入HLR；,思考：用户漫游时，网络如何“查户口”？,3、网络子系统(NSS),访问位置寄存器 考虑到漫游，为了方便提取用户信息，当用户漫游到别的城市时，漫游地的VLR把用户资料从HLR复制过来，用户就可以继续享有运营商的服务了。,3、网络子系统(NSS),访问位置寄存器中存
10、储了哪些信息呢？ VLR是HLR的暂存备份,3、网络子系统(NSS),思考:鉴权中心有什么作用呢?,移动交换中心助手 鉴权中心,3、网络子系统(NSS),鉴权中心(AUC) 实现安全性管理，确定用户的身份和对呼叫进行加密 思考：AuC放在哪里比较合适呢？ 属于HLR的一个功能单元。,3、网络子系统(NSS),思考:网络如何监管设备、统计话务量、计费呢?,移动交换中心助手 操作维护中心,3、网络子系统(NSS),操作维护中心(OMC) 对全网进行监控与维护，例如系统的故障诊断与处理、话务量统计、计费等等。,第七章 GSM移动通信系统,内容提要 一、GSM系统概述 二、GSM系统的网络结构 三、G
11、SM系统的号码与识别,三、GSM系统的号码与识别,打个电话不容易啊？（一堆号码） 移动台的国际ISDN号码(MSISDN) 国际移动用户识别码(IMSI) 移动台漫游号码(MSRN),移动台的国际ISDN号码（MSISDN） 呼叫需要拨打的手机号码,国家码：国际长途用的，中国是86,国内目的码：即网络接入号，也就是手机号前3位,用户号码：8位，前4位用于识别归属地，呼叫时可以通过它找到用户所在的HLR，调取用户信息。,中国移动GSM网接入号：“134139”、“150152”、157158”； 中国联通GSM网接入号：“130132”、“155156”。,三、GSM系统的号码与识别,国际用户识
12、别码（IMSI） 用于通信设备识别用户，存在SIM卡、HLR和VLR中。,移动国家号码：3位,移动网号：2位,移动用户识别码：10位,类似姓名与身份证,三、GSM系统的号码与识别,移动台漫游号码（MSRN） 结构与MSISDN一样，由用户漫游地的MSC/VLR临时分配的。 MSISDN指向其所在的HLR，要实现通话，建立主叫与被叫注册地所在的MSC之间的连接是不行的。 思考：由谁标识用户目前所在的MSC呢？ MSRN用来标识用户目前所在的MSC 建立到被叫所在地的MSC之间的连接,三、GSM系统的号码与识别,实例分析：假设老李是北京固定网客户，儿子小李是上海移动客户，现在出差到广州。,上海 M
13、SC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,（1）老李给儿子打电话，拨打号码 01360168XXXX,(1),上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),(2),（2）PSTN网络根据电话号码的运营商信息（136），将呼叫请求转发给中国移动的GSM移动通信网络
14、。,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),(2),(3),（3）GMSC根据归属地信息（0168），确定小李是上海移动客户，于是将呼叫请求转发给上海移动的MSC。,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（4）上海移动MSC查询本地HLR，确定用户当前位置，发现小李已经漫游到了广州。,（4）,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BS
15、C 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（5a）上海移动MSC联系广州移动MSC，向其所属VLR查询用户的具体位置，也就是用户当前处于那个基站控制器的覆盖范围内。,（4）,（5）,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（5b）广州移动MSC为小李分配一个MSRN，用于后续呼叫。,（4）,（5）,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、
16、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（6）广州移动MSC将用户信息反馈给上海移动MSC。,（4）,（5）,（6）,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（7）移动通信网络把呼叫转接到广州移动MSC处。,（4）,（5）,（6）,（7）,上海 MSC,HLR,PSTN,BSC,VLR 访问位置寄存器 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信机,BTS,三、GSM系统的号码与识别,(1),（2）,（3）,（8）广州移动MSC通知用户当前所属的基站控制器BSC，要求相关基站对小李的手机进行寻呼。,（4）,（5）,（6）
