1、面向网络管理的移动通信网络 基础知识培训,议 题,Introduction GSM tech. CDMA tech. Related tech. Knowledge Source,Introduction,GSM ( Global System of Mobile communication),GSM 欧洲标准；全数字信号传输；时分多址TDMA；用户容量大；支持非话音业务，支持ISDN 中国1994始建，分为900GSM/1800 DCS两种制式 设备厂商：ALCATEL(法国），ERICSSON(瑞典）,MOTOROLA(美国），NOKIA(芬兰）,NORTEL(加拿大）,SIEMENS(德
2、国），BELL（法国），。(中国人搭台，外国人唱戏） 国内厂商：华为（Gateway,HSTP)，中兴，大唐(乡村包围城市),为什么叫 2G？,GSM之前的日子： TACS模拟移动通信网：频分多址FDMA 中国电信（1986始建-1995全国联网-2001退网）：motorola A网，ericsson B网 不足：1）制式混杂 ，无法自动漫游；2）不支持非话音业务扩展 3）用户容量小,Introduction,CDMA (Code-Division Multiple Access ),CDMA： 美/韩标准；全数字信号传输；码分多址CDMA；用户容量更大；支持非话音业务，支持ISDN 中国联
3、通2001开始建设 设备厂商：lucent(朗讯，美国）BELL(法） 三星 （韩） LG（韩） QUALCOMM(高通） 国内厂商：华为，中兴,Introduction,中国移动集团公司（)集团公司各省移动公司各地市分公司各县分公司 用户数：1.9438亿 平均92元/用户/月，177.8亿元/月 业务：全球通（135，136，137，138，139），神州行预付费，附加业务（短信、传真、呼叫前转、语音信箱、手机银行等）；移动IP（WAP)；移动梦网计划（MONTERNET )，彩信 优势：高端客户较多，先入为主，网络质量好，管理较成熟,http:/ 用户量：1.0741亿，其中gsm用户8
4、157.9万，cdma用户2583.2万，2004年上半年主营业务收入为人民币353.6亿元，其中，GSM移动通信业务收入为220.9亿元，CDMA移动通信业务收入为112.3亿元，平均58.93亿元/月，54.86元/月/用户 业务：130，133，如意通预付费，附加业务，wap，彩e 优势：资费优势，管理灵活，cdma独家经营,议 题,Introduction GSM tech. CDMA tech. Related tech. Knowledge Source,GSM,系统架构特点 NSS BSS OMC,GSM PLMN主要架构,MS,空间无线信道,BSS,NSS,MS,OSS,传输网
5、络,PSTN,外部 PLMN,传输网络,传输网络,GSM主要架构和技术特点,PLMN= MS+BSS+NSS+OSS PLMN (Public Land Mobile Network) ：陆地公共移动通信网 MS (mobile set): 移动台（手机+SIM卡，例如motorola cd928+ ,nokia 8210,） BSS( Base Station SubSystem)：小区（cell）、基站（bts/btssite）、基站控制器(BSC) NSS（Network Switching Subsystem): 交换机（MSC）、信令转接点（STP）、归属寄存器（HLR）、访问寄存器
6、（VLR） OSS( Operating & Support System): OMC (Operating & Maintenance Center)网元管理系统，optional PSTN （Public Service Telephone Network): 公共服务电话网络 Foreign PLMN：其他移动运营商的PLMN网络,GSM主要技术特点,900Mhz GSM 1800Mhz DCS 两种制式 频段（以900Mhz制式为例）：935-960MHz基站发，890-915MHz基站收 频带宽度：25MHz TDMA, 每载波8时隙（即8个全速率信道），载波间间隔200kHz，每信
7、道为200kHz/8 = 25kHz 编码方式：TDMA，时分多址 共路信令方式：CCS7信令系统,GSM网络上的数据,网络上奔流的是什么？ -话务：实际的话音数据。 -信令：交换机的语言，用于控制话务接续、汇接、网络操作维护管理的指令数据。,问题： 1）短信是话务还是信令？ 2）话务量大还是信令量大？,话务量的计算,话务的计量单位：爱尔兰 erlang ： 1 erlang = 一条通话电路被百分之百连续占用l小时的话务负荷，或者两条通话电路各被连续占用半小时时的话务负荷 每线的erlang介于0,1之间。例如某个信道1分钟时间内有48秒的通话，则其话务量为0.8。一个交换机的话务量是这个交
8、换机所有通路的话务量之和。erlang的定义广泛应用于通信网络定义和设计中。Erlang计算： 一条中继线，先后在1小时内有6个用户使用打电话，5次电话分别用了3分钟、2分钟、15分钟、8分钟、14分钟、3分钟，那么该中继线这一小时的话务量是多少？,Traffic = ( 3 + 2 + 15 + 8 + 14 + 3)/ 60 = 0.75 erlang,话务网结构图,MSC,BSC,基站,MSC,基站,BSC,TMSC1,MSC,BSC,基站,TMSC1,TMSC2,GMSC,小区,小区,小区,Um空间接口,省际汇接,PLMN,联通网,TMSC2,话音信号,省内汇接,省内汇接,基站,BSC
9、,基站,小区,BSS,NSS,7号信令网,交换部分信令网：共路信令方式，数据包方式传送。多路通话可共享同一信令链路。 随路信令方式（信令与通话走同一中继电话）。,NE1,NE3,NE4,NE5,NE1,NE3,NE4,NE5,随路信令,共路信令,1,3,2,4,5,6,1,2,3,1,2,4,3,5,6,共路信令主要标准为ccs7信令标准： 1）提高电路使用率 2）数字化处理速度快 3）易于扩展业务,信令网结构图,HLR,MSC,BSC,基站,LSTP,LSTP,MSC,基站,BSC,HSTP,HSTP,MSC,BSC,基站,小区,小区,小区,Um空间接口,省际汇接,PLMN,联通网,信令信号
10、,省内汇接,省内汇接,HLR,MSC,BSC,基站,LSTP,LSTP,MSC,基站,BSC,HSTP,TMSC1,HSTP,MSC,BSC,基站,TMSC1,TMSC2,GMSC,小区,小区,小区,Um空间接口,省际汇接,PLMN,联通网,TMSC2,信令信号,话音信号,省内汇接,GSM网结构图,GSM,系统架构特点 NSS BSS OMC,NSS(话务网部分）,1 MSC（交换机）： 呼叫建立和控制，话务/信令传输，移动用户管理。 根据用途不同，分为端局/汇接局/关口局，端局带BSC和VLR，汇接局只负责在交换机之间转接话务，关口局只负责在交换机和固定网、其他移动网之间转接话务 。但是也存
11、在一个交换机多个角色的情况。 2 HLR（归属寄存器）: 负责保存登记用户信息，当前位置信息等。只通过信令链路和其他网元联系。 3 VLR（访问寄存器）： 负责登记MSC来访用户信息，通常和MSC放在一起。 4 TRUNKGROUP（中继群）和TRUNK：由多个2M中继模块组成，负责网元之间的数据传输；每个2M线分为32个时隙，第0个时隙是内部同步时隙，第1-31个时隙用于传输数据，其中第1和/或第16个时隙通常被用于做信令链路。,NSS (话务网部分）,5 ROUTE（话务路由） 说明交换机话务路由设置，都有哪些路由组（routeblock)，每个路由组包含哪些路由，每个路由包含哪些中继群，
12、这些中继群如何分担话务量。由中继群对端局向可以了解话务路由的指向。6 其他配置参数:DESTCODE（目的码）用于分析统计到不同方向的去话，而将一组目的号码统一起来，定义一个目的码作为统计的代表。,MSC 3,MSC 1,TMSC1,MSC 2,TMSC1,TMSC2,GMSC,TMSC2,同步时隙,0,1,16,.,31,信令链路,中继模块s,中继群,ROUTE2,ROUTE1,MSC1-MSC2: 路由1（MSC1-MSC2）路由2（MSC1-TMSC2-MSC2）；路由分为第一首选路由，第二路有，第三路由等；路由之间可以是主备用关系，也可以是负荷分担关系,编号规则,1）MSISDN（用户
13、号码)=CC+NDC+SN ,国内MSISDN是NDC+SN,8613501163449,2）IMSI（客户识别码）=MCC+MNC+MSIN （MSIN为11位客户识别码）,移动国家号码 460（中国）,移动网络号码 00移动 01联通,SIM卡,3）MSRN（用户漫游号码），VLR临时分配用于建立呼叫路由,4）TMSI（临时用户识别码）,用于在本MSC业务区内分配，以便对IMSI保密,5）MSC/VLR号码 6）HLR号码 7）LAI号码（位置区识别码）=MCC+MNC+LAC（位置区号码） 8）CGI号码（全球小区识别码）=MCC+MNC+LAC+CI（小区识别码）,NSS (信令网部分
14、）,1 SP ( Signal Point)信令点信令网的通信节点，通常为交换机/HLR等网元，产生和接收处理各种信令。SPC (Signal Point Code)信令点编码， 分为本地spc和全局spc两种，分别采用14位和24位编码格式。2 STP（Signal Transfer Point)信令转接点 负责信令数据转接，信令点翻译、寻址等。3 LINKSET（信令链路组）由多个信令链路组成，用slc作为分别(signal link code)。信令链路基于中继线第1或16时隙。每个信令链路组对应一个信令链路模块，每个信令链路对应该模块的一个时隙。ROUTESET（信令路由）说明交换机信
15、令路由设置，对到每个目的sp的信令，走哪一条linkset，该linkset的对端即为邻接sp。和ROUTE彼此对应，一个是话务数据的路由方式，一个是信令数据的路由方式。,No.7信令功能结构,OMAP,MAP,TCAP,INAP,SCCP,DUP,TUP,ISUP,MTP-3,MTP-2,MTP-1,第1层,第2层,第3层,第46层,第7层,No.7信令功能结构,NSS (信令网部分）,MTP层：只能针对DPC寻址。但是我们不可能在所有交换机上把别的交换机的dpc都设置好。SCCP层：可以全网寻址，利用GT + SSN全局码（GT global translation） 它一般为某种编号计划
16、中的号码。由于电信业务的编号计划已考虑到国际统一，因此全局码能标识全球任何一个信令点和子系统。 子系统号（SSN） 是信令点中的子系统，用于识别一个节点中的SCCP用户。,VLRMAP,HLRMAP,TCAP,SCCP,MTP,SCCP,MTP,MTP,MTP,SCCP,MTP,TCAP,SCCP,MTP,昆明MSCG,昆明H1 18FF05,成都H1,上海H1,南昌H1 0FFF05,南昌HLR 0FFF18,DPC=18FF05 ROUTE=GT,DPC=0FFF05 ROUTE=GT,DPC=0FFF18 ROUTE=DPC+SSN,SCCP寻址举例,GT翻译: 861390791,No
17、.7信令功能结构,SPC - signal point code,SP,SP,LOCAL SP,LSTP,LSTP,SP,HSTP,HSTP,SP,LOCAL SP,LOCAL SP（BSC),NATIVE NO7 NETWORK,LOCAL NO7 NETWORK,LOCAL NO7 NETWORK,9.255.1 10.30,10.31,10.32,9.255.2 11.30,9.255.9,9.255.10,13.255.1,13.255.2,13.255.3,13.255.4 14.1,14.2,TS,9.3.1,GSM信令网结构图,MSC 3,MSC 1,HSTP,MSC 2,HST
18、P,LSTP,LSTP,信令链路组,ROUTESET2,ROUTESET1,MSC1-MSC2: 信令路由1（MSC1-MSC2）信令路由2（MSC1-TMSC2-MSC2）；,ROUTESET3,HLR,NSS (物理设备层）,前面讲述的主要是从功能架构角度看的逻辑模型，交换机设备的物理模型主要包括各种模块、端口。各种模块完成计算、存储、通信、电源等功能，端口实现和外界的各种交互，例如人机端口、传输端口等。典型的计算模式包括集中式和分布式两种：- 集中式： 以ericsson为代表。Central processor + regional processor- 分布式： 以BELL为代表。
19、CE - CPU Element目前，网管对内部模块管理主要针对中继模块/信令模块两种。中继模块物理上有155M和2M两种，信令模块物理上有64K和2M两种。1个2M中继模块分成32个时隙，155M通常也分为若干2M模块使用。信令模块通常4-8个信令端口，每个端口64K，与某个中继时隙实现半永久连接，从而进行信令收发。中继的概念：1）物理层面：指64K中继时隙，不论话务、信令，都需要通过中继进行传输。2）逻辑层面：指传输话务的2M中继模块，共同组成中继群。,NSS (设备内部关系）,NSS (设备之间关系）,呼叫接续过程一瞥,呼叫接续过程,http:/ 1）分配信令信道 2）寻呼 3）路由选择
20、 4）分配业务信道,GSM,系统架构特点 NSS BSS OMC,BSS,1 无线接口 频道配置：GSM（905-915MHz上行，950-960MHz下行）DCS1800 (1710-1785MHz上行，1805-1880MHz下行 频道间隔：200KHz，时分多址，8个时隙（全速率），每信道（时隙）=25khz 频道配置：等间隔频道配置，频道编号频点（from 76 to 124），频点TRX radiocarrier载频fl(n)= 890.200Mhz +（n-1) * 0.200MHz, 上行fh(n)= fl(n)+ 45MHz，下行 频率复用：频率是宝贵的资源，带宽是有限的，必须
21、充分的复用。因此将每个小区所分配的频道分组，组内频点不相邻；相邻小区不能分配相邻频道组，避免同频邻频干扰 基站：3个小区（定向站），1个小区（全向站） 小区的容量大小取决于分配给它的载频数。,这个图有问题么？,2 TDMA信道 物理信道时隙，逻辑信道业务种类 上行信道：MS发，BTS收；下行信道：BTS发，MS 收 逻辑信道：业务信道和控制信道 业务信道（TCH)：点对点1:1，双向，一个物理时隙 控制信道（CCH)：传送信令或同步数据。广播信道(BCH)： BCCH（广播控制信道）下行，1:m FCCH （频率校正信道）SCH（同步信道）公共控制信道（CCCH)：PCH（寻呼信道）下行，1:
22、m，用于找到MS。RACH（随机接入信道）上行，1:1，用于PAGING回答和MS主叫/登录的接入。AGCH（允许接入信道）：用于为MS分配一个SDCCH。下行，1:1。 专用控制信道(DCCH)：SDCCH(独立专用控制信道）:双向，用于分配TCH前的呼叫建立, 1:1SACCH（慢速随路控制信道）,FACCH（快速随路控制信道）,BSS系统,2 TDMA信道 1个载频= 8个TCH 1个TCH= 8 SDCCH 通话建立/解除时，首先分配SDCCH，然后才是TCH。,BSS系统,如果某个小区分配了4个载频，那么最多同时可以有多少电话？,完整的呼叫建立流程（MS1呼叫MS2）,1）MS1通过
23、RACH发出请求； 2）MSC-A分配SDCCH给MS，MS提交被叫用户号码MSISDN； 3）MSC分析该MSISDN，找到所属HLR，发送信令给HLR询问该用户的漫游号码MSRN (可能经过HSTP/LSTP转接）; 4）HLR根据用户MSISDN找到对应IMSI和当前所在MSC-B信息； 5）HLR向用户所在MSC-B的VLR发送MSRN请求； 6）MSC-B的VLR分配空闲MSRN给HLR； 7）HLR将该MSRN返回MSC-A 8）MSC-A根据MSRN建立到MSC-B的话务路由（这中间可能需要经过TMSC2/TMSC1转接)，将被叫MSRN交付MSC-B； 9）MSC-B分析MSR
24、N找到对应IMSI，根据IMSI找到该用户所在LAC，和分配给用户的TMSI； 10)MSC-B根据TMSI通过PCH向所有属于对应LAC的小区发出寻呼，寻找该MS2。 11）MS2接收到PAGING消息，通过RACH回应。 12）MSC-B建立好呼叫后，返回MSC-A呼叫建立确认消息。MS2振铃，MS1等待对方摘机； 13）MS2用户摘机，通话开始。,BSS系统- 位置更新,开机与位置更新： 通过BCCH得到所在地区LAI，通过RACH进行位置登记；MSC根据客户IMSI向客户所属HLR发送位置更新请求，HLR记录MSC号码并确认。MSC对应VLR记录该客户IMSI，设置“附着”标记，通知M
25、S位置更新成功，MS在SIM卡记录该LAI。为了保证状态正确，通常采用周期性强制登记的方式，MS定期向BSC登记，发送“位置更新请求”消息。周期性登记的时间通过BCCH发送MS。 关机：最后一条RACH消息为分离消息，VLR设置“分离”标记。HLR不被通知。只有当该用户被寻呼时，才通知HLR用户已关机。 忙：用户MS获得业务信道传送语音或数据，这时VLR标记“忙”；在通话期间，如果用户移动，则需要处理切换。,HLR,MSC/VLR,基站,BSC,位置更新请求,位置更新确认,位置更新请求 （IMSI对应新的MSC),位置更新确认,通知原来的MSC/VLR删除该客户数据,切换处理,切换：将处于“忙
26、”的MS从一个小区的业务信道转移到另一个小区的过程。为什么要切换？（1）用户从一个小区移动到另一个小区；（2）MS在两小区重叠区通话，为了平衡话务量，BSC决定转移话务，从忙小区切换到闲小区。切换如何决定？MS测量周围小区信号强弱，通报BSC，BSC做出决定。,GSM,系统架构特点 NSS BSS OMC,OMC,计算机系统，通过ip/x.25等高速口与设备连接，实现对设备的监视、操作、管理等功能。OMC也是为网管提供数据的主要接口。并非所有网络设备都有OMC，例如中国移动TMSC1。但所有无线网络都实际上配备有OMC，而交换侧OMC相对薄弱。在没有OMC的情况下，运行维护采用直联网元的方式进
27、行。,议 题,Introduction GSM tech. CDMA tech. Related tech. Knowledge Source,CDMA,主要网络结构和GSM类似，交换网络同样采用no7信令，主要区别在于无线部分。CDMA给每一用户分配一个唯一的码序列（扩频码），并用它对承载信息的信号进行编码 ，系统容量比GSM大4-5倍。不存在同邻频干扰问题，频率复用效率更高。动态功率控制，保证更好的通话质量。软切换技术，先连接再断开，克服GSM硬切换容易掉话的问题。信道类型增多，提高系统速率灵活配置能力,CDMA 频率复用,CDMA软切换,硬切换：不同载频之间的切换。软切换：同一载频下，移
28、动台与两个基站同时连接时进行的切换称为软切换。在CDMA系统中软切换可以减少对于其它小区的干扰，并通过宏分集还可以改善性能。更软切换：一个小区内不同扇区间的软切换。,CDMA信道,- 业务信道可包含一个基本信道，多个辅助信道，从而实现对高速数据量传输的要求。,前向链路信道导频信道同步信道寻呼信道业务信道 反向链路信道接入信道业务信道,CDMA信道,- 业务信道可包含一个基本信道，多个辅助信道，从而实现对高速数据量传输的要求。,前向链路信道导频信道同步信道寻呼信道业务信道 反向链路信道接入信道业务信道,议 题,Introduction GSM tech. CDMA tech. Related t
29、ech. Knowledge Source,Related Topic,1 相关网络： 分组数据网智能网短信 2 网管系统数据浅析,分组数据网(GPRS),GPRS- General Packet Radio Service 通用无线分组服务；理论值为171.2kbps ,实际在30kbps40kbps 左右,分组数据网(GPRS),分组数据网(GPRS),.,BSC,PCU,BTS,短消息中心,SGSN,GGSN,7号信令网,IP传输网,帧中继网或E1等,公众数据网络,企业内部网,MSC,HLR,BG,CG,其它运营者的GPRS网,DNS,其它运营者的GPRS网,MS,分组数据网(GPRS)
30、,分组控制单元（PCU）：主要用于完成RLC/MAC功能和与Gb接口的转换。配备了PCU的基站子系统把分组业务经Gb接口送往SGSN，把话音业务经A接口送往MSC 服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全功能和接入控制和路由选择等功能 网关GPRS支持节点（GGSN）：负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙） DNS：域名服务器 BG：边界网关 CG：计费网关,分组数据网(CDMA 1X),PCF - 分组控制功能 PDSN - 分组数据服务器 速度理论值384Kbit/s，最高上网速度可达到1536kbps,智能网 IN,移动智能网
31、（Mobile Intelligent Network）是在移动通信网上能快速、方便、经济、有效地生成和实现智能业务的体系结构，它是在移动网络中引入智能网功能实体，以完成对移动呼叫智能控制的一种网络，移动智能网是现有的移动网与智能网的结合。如果将移动网的交换中心改造为业务交换点（SSP），使低层的移动网络与高层的智能网（SCP业务控制点，SMP业务管理点，SCE业务生成环境、SMAP业务管理接入点等）相连，从而将移动交换与业务分开实现，便形成了移动智能网。,智能网 IN,智能网主要基于业务和成本模式、以所需的任意组合为用户提供多种服务。这种网络使用某些工具或管理方案来按照用户规定的“服务质量协
32、议”提供服务。此外，这种网络无需重新配置或升级硬件，即可根据业务要求的变化提供新的服务。这种网络中加入了以服务为中心的智能，可以根据需要快速启用和停止服务,智能网 IN,新增智能网功能单元,SSP：业务转接点，监控呼叫状态，可以将呼叫过程悬置，并上报SCP，按照SCP指示进行呼叫 接续。SCP：业务控制点，根据业务流程，收到SSP上报的呼叫状态后，指示SSP操作。IP：智能外设，存放录音通知，可支持文本语音转换的功能，可根据SCP的指示播放录音通知、接受DTMF信号的功能。可以与SSP合设，也可以独立设置。,新增智能网功能单元（续）,SMP：业务管理点，用户数据（包括帐务）的管理、计费、告警管
33、理等功能。SCE：业务生成环境，提供多种功能模块SIB，由SIB组合新业务，经SMP加载到SCP实现业务的生成与更改。SMAP：业务管理接入部分，远程接入实现业务的管理与查询。,短信系统(SMC),上海汇接网关,广州汇接网关,北京汇接网关,A省全国业务 短信网关,B省全国业务 短信网关,前转业务,路由查询关系CMPP1.2,SMPP3.3,SMPP3.3,SMPP3.3,A省短信中心1,A省短信中心2,A省短信中心N,B省短信中心n,B省短信中心2,B省短信中心1,SP,SP,SP,SP,CMPP1.2,CMNET骨干网,B省CMNET骨干网,A省CMNET骨干网,SMPP3.3,SMPP3.
34、3,SMPP3.3,CMPP1.2,CMPP1.2,GSM交换机,GSM交换机,短信业务联网系统组成图,服务提供商,服务提供商,网管数据浅析,配置数据 性能数据 故障数据 巡检数据 局数据（NSS） 优化参数（BSS） 路测数据（BSS） 静态管理类数据,数据是功能和应用的基础。,小区数据浅析,数据的相互依赖/转换关系,配置数据,性能数据,告警数据,巡检数据,优化数据,路测数据,静态数据,局数据,性能告警,状态异常,数据定位,综合分析,关联分析,对象建模,议 题,Introduction GSM tech. CDMA tech. Related tech. Knowledge Source,Knowledge Source,移动通信在线：http:/ 谢！,
