1、GSM呼叫原理,课程提纲,1、移动通信网络的结构和组成 2、移动通信的通话模型 3、GSM的计费 4、常见的网络现象 5 、GSM向第三代移动通信发展,移动通信网络的结构和组成,1G移动网络,美国的AMPS（先进的移动电话系统）1978年 工作频段：800MHZ，FDD 北欧的 NMT（北欧移动电话）1981年 工作频段： 450MHZ，FDD 英国的TACS（全接入通信系统） 工作频段： 900MHZ ，FDD 日本的NTT（日本电话和电报） 工作频段： 900MHZ ，FDD,GSM背景和需求,移动电话首先是从欧洲兴起的，八十年代初期，欧洲各国使用的许多移动电话系统各不相同且是互不兼容的。
2、由于对电信服务的需求日益增加，人们逐步认识到移动电话系统的这种各不相同，而且互不兼容的特性阻碍了移动通信的发展。为此，1982年6月维也纳会议上，欧洲邮电管理委员会CEPT专门成立了一个小组，为西欧规划一个公共移动通信系统。该小组被命名为“移动通信特别小组”，从此系统也被成为GSM。1991年投入商用。,GSM的含义移动通信特别小组 Group Special Mobile全球移动通信系统 Global System for Mobile communications,GSM的分布全球范围116个国家，196个运营商,GSM系统的组成NSS（网络子系统）BSS（基站子系统）NMS（网络管理子系
3、统）MS（移动台）,移动台 MS,移动台是终端设备和用户数据的组合。终端设备被称为移动设备（即手机），用户的数据储存在一个单独的模块中，被称为用户识别模块（即SIM卡）。 因此，终端设备（即手机）+用户数据（即SIM卡）=移动台,SIM卡中包含的信息有： 国际移动用户身份识别号IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 临时移动用户身份识别号TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) 位置区识别号LAI(Location Area Identity) 用户身份鉴权密键Ki (Subscriber Aut
4、hentication Key) 移动用户国际ISDN码MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN Number),网 络 子 系 统,组 件 : MSC, VLR, HLR AC EIR 功 能 呼 叫 控 制 移 动 性 管 理 信 令 (对 BSS, 其 它 网 络 , 其 它 NSS 组 件 ) 用 户 数 据 处 理 为 移 动 终 接 呼 叫 定 位 用 户,A,i,r,A,O,&,M,MSC交换机,负责为手机与手机，手机与固定电话之间进行通信提供电路，用户数据处理，呼叫控制。,基 站 子 系 统,组 件 : 基 站 控 制 器 (BSC
5、), 基 站 收 发 信 台 (BTS), 码 型 变 换 器 (TC) 功 能 : 无 线 通 道 控 制 , BTS 和 TC 控 制 , 用 MSC同 步 Air 和 A 接 口 信 令 ， MS-NSS连 接 确 立 移 动 性 管 理 , 语 音 代 码 速 率 转 换 统 计 数 据 收 集,BSC 基站控制器,对基站进行管理和控制、分担交换机的工作量,基站收发信台BTS,基站收发信台BTS,基站收发信台BTS,网 络 管 理 子 系 统,网络管理子系统功能,故障管理从网络组件中收集告警信息所有故障情况管理的一个点 配置管理无线网的配置管理保持忙于网络组件状态的数据信息 性能管理从
6、各个网络单元收集并存储测量数据。在这些数据的基础上，将实际的网络性能与规划的网络性能进行比较，然后在网络中检测出性能好和性能差的区域。,移动用户的通话模型,市话交换机,百花路分局,商贸路机房,基站控制器,移动电话拨打固定电话,手机拨打固定电话,1.一个用户想用手机拨打固定电话,手机通知基站要进行通话 2.基站通知基站控制器有用户要进行通话 3.基站控制器通知交换机有用户要通话 4.交换机检查用户要拨叫的号码,得知用户要呼叫百花路分局管辖的一个用户,并和百花路分局的交换机进行联系 5.百花路分局的交换机通知被呼叫的用户,被呼叫用户的电话振铃,移 动 用 户,用 户 位 置 用 户 识 别 用 户
7、 需 求 关 于 用 户 的 信 息,一 个 “ 用 户 ” 的 “ 登 记”,前台数据库,“更 新 用 户 数 据”,外交部数据库,“ 业 务 ” 的 提 供,移 动 电 话 开 机,GSM 数 据 库 (1),SIM 卡 中 的 信 息 安 全 处 理 信 息 用 户 识 别 临 时 网 络 信 息 访 问 权 (nat, intl) 允 许 的 网 络 禁 止 的 网 络,用 户 识 别 模 块 (SIM),GSM 数 据 库 (2),归 属 位 置 寄 存 器 (HLR) 永 久 数 据 用 户 当 前所在 VLR 的 定 期 更 新 访 问 位 置 寄 存 器 (VLR) 临 时 数
8、 据 当 用 户在 读 VLR 的 覆 盖 区 内 时，存储 用 户 的 相 关 数 据，直 到 用 户 离开。 从 HLR 中 更 新 总 是 做 在 一 起 的 与 一 个 移 动 业 务 交 换 中 心 (MSC),VLR,MSC,HLR,HLR数据库中的内容,HLR 查 看 它 的 数 据 库 。 HLR数 据 库 的 内 容 是 :MSISDN: 8613838502640IMSI: 460000371123456VLR 地 址 : xyz用 户 数 据 : 业 务 ,IMSI = MCC + MNC + MSINIMSI: 国 际 移 动 用 户 识 别 码 MCC: 移 动 台
9、国 家 代 码 (3 位 )MNC: 移 动 网 代 码 (2 位 )MSIN: 移 动 用 户 识 别 号 码 (10 位 )460000371123456460: 中国 的 MCC00: CMCC的 MNC0371123456: MSIN,位置更新,作为移动电话的拥有者，用户不会总待在一个地方，而是不停地从一个地方移动到另一个地方。无论用户移动的多频繁或者多快，万一有人要找他，网络必须要做到始终能够确定他的位置。使得网络保持对用户的跟踪的事件就称为位置更新。,开机位置更新,VLR,MSC,GSM 网,SIM,HLR,一般性位置更新,移 动 台 在 SIM卡 中 存 储 当 前 位 置 区
10、识 别 码 。 移 动 台 监 听 网 络 广 播 的 信 息 。 如 果 网 络 广 播 的 位 置 区 识 别 码 与 存 储 在 SIM卡 中 的 不 同 ， 移 动 台 开 始 位 置 更 新 过 程 。,MSC (旧 ),MSC (新 ),SIM,位 置 更 新,移 动 台 迁 移,位 置 更 新 所 涉 及 的 组,PSTN 始 发 的 GSM 网 呼 叫 建 立 (1),被 拨 打 的 号 码 是 移 动 用 户 国 际 ISDN 号 码 (MSISDN)MSISDN = CC + NDC + SN CC: 国 家 代 码 NDC: 国 内 目 的 地 代 码 SN: 用 户 号
11、 码 8613838502640 86 = 国 家 代 码 (中国 ) 138 = 国 内 目 的 地 代 码 (CMCC) 38502640 = 用 户 号 码,GSM 网 的 呼 叫 建 立 (2),PSTN 将 呼 叫 路 由 至 GSM网 MSC 被 连 至 PSTN ， 就 是 所 谓 的 网 关 MSC (GMSC). GMSC 分 析 接 收 到 的 MSISDN 任 何 时 候 唯 一 知 道 GSM 用 户 处 于 何 处 的 数 据 库 是 HLR GMSC 向 HLR 请 求 路 由 信 息 以 便 知 道 将 呼 叫 路 由 至 何 处 这 个 过 程 就 是 所 谓
12、的 HLR 查 询,GMSC,GSM 网 络,MSISDN,PSTN,GSM 网 的 呼 叫 建 立 (3),HLR 查 看 它 的 数 据 库 。 HLR数 据 库 的 内 容 是 :MSISDN: 8613838502640IMSI: 460000371123456VLR 地 址 : xyz用 户 数 据 : 业 务 ,IMSI = MCC + MNC + MSINIMSI: 国 际 移 动 用 户 识 别 码 MCC: 移 动 台 国 家 代 码 (3 位 )MNC: 移 动 网 代 码 (2 位 )MSIN: 移 动 用 户 识 别 号 码 (10 位 )460000371123456
13、460: 芬 兰 的 MCC00:CMCC的 MNC0371123456: MSIN,GSM 网 呼 叫 建 立 (4),HLR 从 它 的 数 据 库 提 取 用 户 的 VLR 地 址 。 HLR 发 送 一 个 路 由 信 息 请 求 消 息 至 目 标 MSC/VLR 目 标 MSC/VLR 为 这 个 呼 叫 分 配 一 个 移 动 用 户 漫 游 号 (MSRN)MSRN = CC + NDC + SNMSRN 的 格 式 与 MSISDN一 样 。 MSISDN 中 的 SN 项 指 向 HLR中 数 据 库 某 个 位 置 ， 在 MSRN中 ， 它 指 向 VLR 中 数 据
14、 库 某 个 位 置 。 MSRN 拥 有 足 够 的 信 息 使 得 GMSC将 呼 叫 路 由 至 目 标 MSC,GSM 网 的 呼 叫 建 立 (5),目 标 MSC 前 转 MSRN至 HLR HLR 前 转 这 个号 码 至 始 发 MSC 始 发 MSC 分 析 MSRN. 漫 游 号 码 的 格 式 类 型 使 得 呼 叫 可 被 路 由 至 目 的 地 MSC, 可 能 是 世 界 上 任 一 地 方 。,GSM 网 的 呼 叫 建 立 (6),GSM 网 内 呼 叫 建 立 所 涉 及 的 组 件,GMSC,GSM 网,MSISDN,PSTN,MSC,寻呼,BTS,MSC,
15、位置区,MSC/VLR 区 被 分 成 称 为 位 置 区的 小 区 域 。 用 户 可 以 在 这 个 区 域 范 围 内 移 动 ， 而 不 需 要 做 出 一 般 的 位 置 更 新 。 LA 的 最 大 尺 寸 可 以 是 一 个 MSC 区 ， 最 小 尺 寸 也 可 以 是 一 小 区 。 寻 呼 是 在 用 户 当 前 所 处 的 LA 中 的 所 有 小 区 中 进 行 的 。 LAI = MCC + MNC + LACLAI = 位 置 区 识 别 码 MCC = 移 动 台 国 家 代 码 MNC = 移 动 网 代 码 LAC = 位 置 区 代 码 LAC 四位十六机制
16、,LA 1,LA 5,LA 4,LA 3,LA 2,寻 呼 应答,在移动通信网中，用户可以到处移动，在这样的情况下，如何保持连接呢？在切换功能的帮助下，保持移动用户的话务连接成为可能的。以下我们引入切换的概念。,切换,A,B,切换的概念,当用户在通话时从一个小区覆盖的区域移动到另一个小区时，建立与目标小区的新连接，释放与源小区的连接。,由于通信原因引起的切换 当小区的容量接近最大值时，小区边缘的移动台可 能被切换到通信负荷较低的相邻小区。MSC作出开始切换的决定由于信号质量和强度引起的切换 当一个移动用户在通话过程中移动时，他可能从一个小区移动到另一个小区 移动台被切换到新的小区 由BSC控制
17、当前小区作出切换的决定，执行切换,执行切换的两个原因,GSM网络的计 费,计费原因,安 装 费 用,业 务 租 赁 费,网 络 使 用 费,影 响 呼 叫 价 格 的 因 素,基 本 业 务 的 类 型 呼 叫 的 持 续 时 间 呼 叫 的 时 间 呼 叫 的 目 的 地 呼 叫 的 起 始 地 网 络 的 使 用 补 充 业 务 类 型 无 线 资 源 的 使 用 漫 游 行 程,计 费 数 据 的 传 送,计 费 记 录 被 存 在 收 集 它 们 的 MSC 中 当 收 集 到 足 够 的 计 费 记 录 时 ， 它 们 被 打 包 传 送 至 计 费 中 心 计 费 中 心 在 计
18、费 记 录 包 含 的 信 息 的 基 础 上 负 责 为 每 一 用 户 产 生 帐 单,计费的几个概念,记费：所有与计费有关的事件的收集过程。 结帐：计费中心依据MSC传过来的计费事件，按规定费率进行计算，最终生成用户帐单。 结算：当一次呼叫可能使用到多个运营商的设备资源，运营商之间通过协商达成一种认可的网间计费协议来对用户进行收费。,常见网络现象,1、边界漫游 2、开机收到手机呼 3、无法接通 ,GSM向第三代移动通信发展,3G发展,1、第三代移动通信的提出 IMT-2000是第三代移动通信系统（3G）的统称 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITU）1985年提 出，考虑到该系统将
19、于2000年左右进入商用市场，工作的频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故于1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000） 2、第三代移动通信系统的主要特征有哪些？ 全球普及和全球无缝漫游的系统 具有支持多媒体的能力 便于从2G平滑过渡、演进 高频谱效率 高服务质量 低成本、高保密性,数字技术IMT-2000 (ITU)UMTS (WCDMA, TD-SCDMA), CDMA 2000,第二代,1990,2000,第一代,第三代,数字技术例如: GSM, CDMA (IS-95),模拟技术例如: NMT, TACS, AMPS, R2000,移动通信技术的演进,多址技术,多址技术： 时分多址 频分多址 码分多址,FDMA 就是从若干信道频率中为一个用户指定一个信道,频分多址-FDMA,时 分 多 址 (TDMA) 技 术 原 理,可视电话 手机电视 在线游戏 在线监控 视频会议 在线点播 高速下载 定位服务 移动支付 . . . . . .,利用第三代移动电话，不仅可以随时随地观看足球比赛，而且还可以进行视频点播，网络游戏，高速下载 真正让你畅享移动网上新生活！,3G带给我们什么,谢谢大家,
