1、2.5 移动通信系统的基本网络结构,2.5.1 移动通信系统的组成2.5.2 全国蜂窝系统的网络结构2.5.3 移动通信网的区域、号码、 地址与识别,学习目标,理解并掌握移动通信系统的组成。了解全国蜂窝系统的网络结构。了解移动通信网络的区域、号码、地址与识别。能够使用自己的语言陈述常用的各功能设备的作用与接口。,2.5.1 移动通信系统的组成,现有移动通信系统的基本网络结构如图2-35所示，主要是由移动台子系统（MS）、基站子系统（BSS）、网路子系统（NSS）以及操作支持子系统（OSS）等几大部分组成。,其中基站子系统（BSS）提供和管理移动台子系统（MS）和网络子系统（NSS）之间的传输通
2、路，特别是包括了MS与移动通信系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS必须管理通信业务承担建立MS与相关的公用通信网或与其它MS之间的通信任务。MS、BSS和NSS组成移动通信系统的实体部分，而OSS则是控制和维护这些实际运行部分的。,BSC基站控制器BTS基站收发信机MSC移动交换中心OMC操作维护中心AUC鉴权中心EIR设备识别登记器HLR归属地位置寄存器VLR拜访地位置寄存器MS移动台ISDN综合业务数字网,PSTN公共电话交换网PSPDN公共数据交换网PLMN公共陆地移动网SC短消息中心MT移动终端TA终端适配器TE终端设备TC码行变换器SM子复用BIE基站接口设备,图2-35 现有移
3、动通信系统的基本网络结构框图,1 移动台子系统（MS）,移动台通过无线接口接入移动通信系统，它具有无线传输与处理功能，且为使用者提供完成通话所必须的话筒、扬声器、显示屏和按键等人机界面，有的还提供与其它一些终端设备之间的接口，如与个人计算机或传真机之间的接口等。,根据应用与服务情况，移动台可以使单独的移动终端、手持机、车载机（MS类型0）或者是由移动终端直接与终端设备传真机相连接而构成（MS类型2），或者是由移动终端通过相关终端适配器与终端设备相连接而构成（MS类型1）,移动台子系统的另一个重要的组成部分是用户识别模块（SIM或UIM），他包含所有与用户有关的某些无线接口的信息，如鉴权和加密信
4、息等信息。使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡，使用CDMA标准的移动台都需要插入UIM卡，只有当处理异常的紧急呼叫时可以不用SIM卡或UIM卡的情况下操作移动台。用户识别模块的应用实现了用户身份的移动性，使用户与移动台可以分离，移动通信系统是通过用户识别模块来识别移动电话用户的身份，这为将来发展的个人通信打下了基础。,综上，MS系统是移动系统的用户设备，它由两部分组成，移动终端和用户识别卡。移动终端就是“机”，它可完成话音编/解码、信道编/解码、信息加密/解密、信息的调制/解调、信息发射/接收等功能。用户识别卡就是“人”，存有认证和管理用户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的
5、重要信息，以防止非法用户入网。,2 基站子系统（BSS） 基站子系统BSS提供公用陆地移动网PLMN网络的有线核心网和无线接入网之间的中继，它分为两个部分:一部分是通过无线接口与移动台通信的基站收发信台（BTS），另一部分是与移动交换中心相连的基站控制器（BSC），BTS负责无线传输、BSC负责无线资源控制与管理。,一个基站控制器BSC根据话务量需要可以控制一个至数十个BTS，一个BSS系统由一个BSC或多个BSC及其控制下的BTS组成。BTS可以直接与BSC相连，也可以通过基站接口设备BIE与远端的BSC相连。,（1）基站收发信台 基站收发信台BTS包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射
6、机、接收机、支持各种小区结构所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等，属于基站系统的无线部分，由基站控制器控制，服务于某个小区。 基站收发信机设备中含有大量的无线参数，如调频模式、调频序列号、负荷门限、测量平均周期等，这些无线参数的合理选取与否关系着整个移动通信网络的通信质量。,（2）基站控制器BSC是BSS的控制部分，它一端可与一个或多个BTS相连（由业务量的大小决定），另一端与MSC和操作维护中心OMC相连。BSC面向无线网络，在BSS中起交换作用，即各种借口的管理，承担无线资源和无线参数的管理等。（3）码变换器码变换器TC主要完成16kb/sPRE-L
7、TP（规则脉冲激励长期预测）编码和64kb/sA律PCM之间的语音变换。,3 网络子系统（NSS） 移动交换子系统SS主要完成移动通信系统的交换功能，用户数据管理和移动性管理、移动用户之间的通信以及移动用户与其它通信网用户之间的通信等，包括6各功能单元（1）移动交换中心（MSC）（2）拜访地位置寄存器（VLR）（3）归属地位置寄存器（HLR）（4）鉴权中心（AUC或AC）（5）设备识别寄存器（EIR）（6）短消息中心（SC）,（1）移动交换中心 MSC是PLMN的核心，它完成通话接续、计费、BSS和MSC之间的切换额辅助性的无线资源管理、移动性管理等功能。 为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS
8、C还要完成查询移动台位置信息的功能，即MSC从拜访地位置寄存器VLR、归属地位置寄存器HLR和鉴权中心AUC这3种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。同时，MSC也负责根据移动台的最新数据更新这3个数据库中相应的用户数据。 还有一种MSC设备是GMSC，它是关口交换局，连接与PSTN，即在不明路径情况下，查询用户的位置信息，并把路由转到移动用户所在的移动交换局VMSC，为国内用户建立通信。,（2）拜访地位置寄存器 通常与合设，存储移动至所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关数据，包括用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。 VLR是一个动态用户数据库。VLR从
9、移动用户的归属地位置寄存器处获取并暂存处的必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR上登记原VLR将取消改移动用户的所有临时存储数据记录。,（3）归属地位置寄存器HLR是系统的中央数据库，存储有管理部门用于管理移动用户的数据。信息存储分为两类：一类是永久性的移动用户参数，如移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；另一类是暂时性的移动用户参数，如移动用户目前所处位置的信息等，以便建立至移动台的呼叫路由。这样，移动用户不管是否位于HLR的服务区域内，均会记录移动用户的所在地信息，以方便通信链路的建立。,（）鉴权中心 专用于移动通信系统的安全性管理，产生鉴权三
10、参数组（随机数、符号响应SRES、加密键Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号等进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。因此，该设备的主要作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。,（5）设备识别寄存器 存储有关移动台设备的参数（如移动设备的国际移动设备识别码IMEI），完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 EIR中存有3种名单。白名单：存储属于准许使用的IMEI。黑名单：存储所有应被禁止使用的IMEI，如失窃而不准使用 的。灰名单：存储有故障的以及未经型号认证的IMEI，由网络运营者决定。 AUC和E
11、IR都是保密管理方面的设备。,（6）短消息中心短消息中心是提供短消息业务功能的实体。短消息中心的作用像邮局一样，对用户的短消息进行接收、存储和转发。通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地。如果传送失败，短消息中心在一个规定的时间内（如24小时）保存失败消息直至发送成功为止。短消息中心的设置可为运营部门增加收入，如提供短消息业务和开放广播式公共信息业务等。,4 操作支持子系统OSS 操作支持子系统是完成对BSS和NSS进行操作与维护管理任务的，主要设备是操作与维护中心（OMC）。 OMC完成对全网进行监控和操作，即对系统的交换实体进行管理，例如系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊
12、断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递等。,OSS的功能实体主要包括有网络管理中心NMC、安全性管理中心SEMC、用于用户识别卡管理的个人化中心PCS、用于集中计费管理的数据后处理系统DPPS、管理无线设备的OMC-R、管理交换设备的OMC-S等,5 移动通信系统的网络接口 移动通信系统的网络接口数量较多，从位置上来划分可分为移动通信的外部接口与内部接口两类。而移动通信系统的内部接口又分为交换子系统MSS内部接口与接入子系统内部接口两类。,( 1)移动通信系统的外部接口 a.首先是用户侧的接口，即移动台和用户之间的界面，可认为是一个人机界面。 b.其次是移动通信系统与其他电信网间的接口，
13、可以将移动通信网作为一种接入网，即接入移动用户与其他电信网用户之间的呼叫。 c.再次是移动通信系统与运营者的接口，实现运营商对网络的管理。,(2)移动交换子系统MSS内部接口 a. B接口 b. C接口 c. D接口 d. E接口 e. F接口 f. G接口 g. MSC与PSTN间的接口,B接口：MSC与VLR间接口，MSC通过该接口向VLR传送漫游用户的位置信息，并在呼叫建立时向VLR查询漫游用户的有关数据，若MSC与VLR合设则用内部接口。C接口：MSC与HLR直接的接口，MSC通过该接口向HLR查询被呼叫移动台的路由信息，HLR提供路由。D接口：VLR与HLR间接口，此接口用于两个位置
14、寄存器之间传送用户数据信息（位置信息、路由信息、业务信息等）。E接口：MSC与MSC之间接口，用于越局频道转接。该接口要传送控制两个MSC之间话路接续的常规电话网局间信令。,F接口：MSC与EIR间接口，MSC向查询移动台设备的合法性。接口：之间的接口，当移动台由某一进入另一VLR覆盖区域时，新老VLR通过该接口交换必要的信息，仅用于数字移动通信系统。MSC与PSTn间的接口：是常规电话网局间信令接口，用于建立移动网至公共电话网的话路接续。,(3)移动接入子系统内部接口 移动接入子系统的主要接口有接口、Abis接口和Um接口。这些接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网络
15、子系统设能纳入同一个数字移动通信网运行和使用。 A接口：定义为网络子系统（）与基站子系统之间的通信接口，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）之间的互联接口。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。,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与BSC之间的远端互联方式。Um接口定义为移动台与基站收发信机之间的无线通信的空中接口，它是移动通信系统中最重要，最复杂的接口。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。,移动通信网的网络结构视不同国家地区而
16、定地域大的国家一般分为三级：第一级为大区（省级汇接局），第二级为省级地区汇接局，第三级为各基本业务区的MSC。,2.5.2 全国蜂窝系统的网络结构,图2-36 全国数字蜂窝PLMN的网络结 构及其与PSTN连接的示意图,我国数字公用陆地蜂窝移动通信网是采用三级组网结构的，如图2-36所示：（）在各省或大区设有两个一级移动汇接中心,通常为单独设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；,（） 每个省内至少应设有两个以上的二级移动汇接中心，并把它们置于省内主要城市，它们之间也是以网状网方式相连. 同时每个二级移动汇接中心还应与相应的两个一级移动汇接中心都有电路连接，二级汇接中心可以只作汇接中心，
17、或者既作端局又作汇接中心的移动业务交换中心。,（）省内数字蜂窝公用陆地蜂窝移动通信网中的每一个移动端局，至少应与省内两个二级汇接中心相连，也就是说本地移动交换中心和二级移动汇接中心以星型网连接，移动端局与基站子系统相连，同时与VLR(拜访地位置寄存器）共同负责对来访用户进行管理和接续。,图中，GMSC为移动电话网与PSTN网的关口局，负责转接PSTN网和移动电话网之间的话务。TMSC为移动电话网中的移动电话本地汇接局，负责转接一个移动电话本地网内的几个移动电话端局之间的话务。TMSC为移动电话网中的移动电话长途局，负责转接移动用户间和PSTN用户拨打移动用户的长途电话业务。,2.5.3 移动通
18、信网的区域、号码、地址与识别,1 区域定义 移动通信中移动台没有固定的位置，移动通信网需要在服务区域内为移动用户提供通话服务，并实现位置更新越区切换和自动漫游等功能。因此，移动通信网络中，区域的定义如图2-37所示。,图2-37 区域的定义,（1）服务区是指移动台可获得服务的区域，一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动网（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。（2）PLMN是由一个公用陆地移动通信网提供通信业务的地理区域。一个PLMN区可由一个或若干个移动业务交换中心（）组成。在该区内具有共同的编号制度和共同的路由计划。（）区是由一个移动业务交换中心所控制的所
19、有小区共同覆盖的区域，一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。,（4）位置区是指移动台可任意移动不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）组成。为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。（5）基站区：由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（BTS）所覆盖的所有小区。（6）小区：采用全球小区识别码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。,2 号码与识别,（1）移动台ISDN号码（MSISDN）,移动台ISDN号码是指主叫客户呼叫PLMN网中用户所需拨的号码，即用户的手机号。号码的结构如图2-38所示：,GSM网络是比较复杂的，它包含无线、有
20、线信道，并与其它网络如PSTN、ISDN、公共数据网或其它PLMN网互相连接。为了将一次呼叫接续传至某个移动用户，需要调用相应的实体。因此寻址就非常重要，各种号码被用于识别不同的移动用户、不同的移动设备以及不同的网络。,图2-38 移动台ISDN号码（MSISDN）的结构,图中，CC是国家码，我国为86；NDC是国内目的地码，即网络接入号，“中国移动”为139等，“中国联通”为130等；SN是客户号码，采用等长的8位编码计划，结构是H0H1H2H3ABCD，其中H1H2为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动客户号。,（2）国际移动客户识别码（IMSI）,在GSM系统中，每个用户均分配
21、一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI）。此码在所有位置（包括在漫游区）都是有效的，通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用IMSI。 IMSI号码结构如图2-39.,图2-39国际移动客户识别码（IMSI）的结构,图中，MCC是移动国家号码，由3位数字组成，唯一地识别移动客户所属的国家，我国为460；MNC是移动网号，由2位数字组成，用于识别移动客户所归属的移动网，“中国移动”为00，“中国联通”为01；MSN是移动客户识别码，采用等长11位数字构成。唯一地识别国内移动通信网中移动客户。,（3）移动客户漫游号码（MSRN）,当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并
22、通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码被收回，并可分配给其它来访的移动台使用。,（4）临时移动用户识别码（TMSI）,考虑到移动用户识别码的安全性，GSM系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码(TMSI)代替IMSI。两者之间可按一定的算法相互转换。访问位置寄存器可给来访的移动用户配一个TMSI，以避免通过无线信道发送其 IMSI，从而防止窃听者检测用户通信内容，或者非法盗用合法用户的IMSI。,（5）位置区识别码（LAI）在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别码（LAI）。（6）全球小区识别码（CGI） CGI用来识别一个位置区的小区，他是在位置区识别码后加上一个小区识别码。（7） 基站识别码（BSIC）基站识别码用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。,
