移动通信网络拓扑结构.ppt

1、移动通信网络拓扑结构,GSM网络组成,移动台 MS（Mobile Station）如手机、传真机等用户实际所使用的设备。 基站系统 BSS（Base Station System）为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。 网络交换系统（Network Switching System）由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。 操作与维护系统（Operation and Maintenance System）使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。,GSM网络结构图,操作与维护系统,NMC,OMC,网络交换系统,EC,MSC,EIR,VLR,AU

2、C,HLR,基站 系统,BTS,BSC,PSTN,MS,MS,MS,GSM网络各部分简介,操作与维护系统 操作与维护子系统提供了远程管理GSM网络的功能。 这一部分在GSM规范中没有严格规定，各厂家的操作维护系统也不相同。操作维护系统一般包括两部分： 网络管理中心NMC（Network Management Centre）网络管理中心NMC用来管理整个PLMN。NMC处于网络结构中的顶部，能提供全球网络管理功能。 操作与维护中心OMC（Operation and Maintenance Centre）操作与维护中心OMC是用来对蜂窝网络作日常管理的集中化设备，并能为远期网络工程和规划提供数据库

3、及工具。一个OMC管理PLMN的一部分区域，提供局域化网络管理。 操作与维护中心OMC（Operation and Maintenance Centre）OMC用于集中监控其他网络实体（如基站、交换机、数据库等）以及监视网络服务质量。 有两种类型的OMC： OMC（R）指控制基站系统的OMC。 OMC（S）指控制网络交换系统的OMC。,GSM网络各部分简介,网络交换系统 网络交换系统完成GSM网络主要的交换功能，另外还包括用于移动性管理和存储用户数据的数据库。网络交换系统的主要功能是管理GSM网络与其它电信网络之间的通信。 网络交换系统主要由以下部分组成： 移动业务交换中心MSC（Mobile

4、 Service Switching Center） 归属位置寄存器HLR（Home Location Register） 访问位置寄存器VLR（Visitor Location Register） 设备识别寄存器EIR（Equipment Identity Register） 鉴权中心AUC（Authentication Center） 网络互通功能IWF（Interworking Function） 回声消除器EC（Echo Canceller）,GSM网络各部分简介,网络交换系统 移动业务交换中心MSC（Mobile Service Switching Center） GSM系统中MSC

5、的主要作用是为呼叫建立连接，与所有电话交换机的功能一样。 另外由于GSM系统的一些复杂的控制与安全特性，以及给用户提供的多种服务使得MSC必须还能完成许多其它功能。 根据MSC在网络中所在的位置，相应也应能完成一些其它不同的功能。比如MSC不仅连接BSS，还连接PSTN时，该MSC还应能完成网关（Gateway）局的功能，一般称之为GMSC（Gateway MSC）。在这个位置，MSC将为所有做主叫和做被叫的MS提供交换功能。 每个MSC只给一定地理范围内的移动用户提供服务，所以一个GSM网络一般需要多个MSC。一般一个百万人口左右的地级市需要一个MSC。,GSM网络各部分简介,MSC的主要功

6、能有： 呼叫处理（Call Processing）包括控制数据/话音呼叫建立，控制BSS间或MSC间的切换，以及移动性管理（如用户身份鉴权和位置更新登记）。 操作与维护（Operation and Maintenance Support）包括数据库管理，话务统计和提供人机接口MMI（Man Machine Interface）。 网络互通（Internetwork Interworking）管理GSM网络与PSTN网络之间的接口。 计费（Billing）收集计费数据。,GSM网络各部分简介,归属位置寄存器HLR（Home Location Register） HLR是用来存储移动用户数据的数据

7、库。 移动用户数据包括各种识别号和地址等信息，这些信息是当该移动用户加入到系统时，由网络管理员录入到数据库中去的。 移动用户身份识别号（IMSI和MSISDN） 当前移动用户所在的VLR(移动用户当前位置) 移动用户具有的补充业务 补充业务信息(如:当前呼叫前转的前转号码) 移动用户状态(已登记,Registered 或未登记,deregistered) 鉴权密键(Authentication Key)和鉴权(AUC)功能 移动用户漫游号MSRN(Mobile Subscriber Roaming Number),GSM网络各部分简介,访问位置寄存器VLR（Visitor Location R

8、egister） VLR中所存储的数据大多是HLR中数据的一份拷贝。当移动台在某个VLR所管辖的范围内处于“激活”（active）状态时，才会在该VLR中暂时存有数据。所以VLR中所存的是在该VLR覆盖范围内所有激活的移动用户的数据，这些数据与HLR中的数据相比要更精确一些。 VLR相当于为本VLR覆盖范围内的移动用户提供了一个本地数据库，因为这些用户不一定都处在其“归属”系统，所以这样使得系统不必频繁的访问其HLR，而访问HLR是很费时的。 VLR中另外所存的信息如下所示： 移动台状态（忙/闲/无应答等） 位置区识别号LAI（Location Area Identity） 临时移动用户识别号

9、TMSI（Temporary Mobile Subscriber Identity） 移动台漫游号MSISDN （Mobile Subscriber Roaming Number）,GSM网络各部分简介,设备识别寄存器EIR（Equipment Identity Register） EIR是一个用来鉴别国际移动设备识别号IMEI（International Mobile Equipment Identity）的集中化数据库。 该数据库仅仅针对移动设备，而并不针对使用该移动设备的移动用户。 EIR根据不同情况，将IMEI放到不同的列表（或称为名单）中： 白名单 存放的是已分配给合法移动设备的IM

10、EI号。 黑名单 存放的是已挂失或因其它原因而被拒绝服务的移动设备的IMEI号。 灰名单 存放有一些故障，但还不至于上黑名单的移动设备的IMEI号。 EIR数据库由MSC对它进行远程访问，也可由其它PLMN中的MSC访问。与HLR相似，一个PLMN网络中可能不止一个EIR，每个EIR管理一部分IMEI。MSC内有翻译功能，即给定一个IMEI，可以翻译得到该IMEI所在的EIR地址。,GSM网络各部分简介,鉴权中心AUC（Authentication Centre） AUC是一个处理系统，完成“鉴权”功能。 AUC一般与HLR做在一起，因为AUC需要经常性的访问HLR中移动用户数据。AUC/HL

11、R可能与MSC在一起，也可能不在一起。 一般当移动用户在系统中做“初始化”（Initializes）时，需要做鉴权处理。 鉴权处理过程在讨论鉴权处理过程时，我们假定VLR已经获得所有执行鉴权处理所需的信息（比如Kc,SRES和RAND）。如果没有，VLR会向HLR/AUC请求这些信息。 三个数储存在VLR中。 VLR将RAND经MSC和BSS发送到MS（未加密）。 MS将收到的RAND和存在SIM卡中的参数Ki一起经过A3和A8算法，算得SRES和Kc的值。 MS将SRES传送到VLR（未加密） VLR将其所存的SRES值与从MS收到的SRES值比较，如果相等，则鉴权成功。 如果要使用加密，所

12、分配的三个数中的Kc须传到BTS。 移动台从RAND、A8算法和SIM中的Ki算得Kc。 利用Kc、A5和GSM巨帧号，对MS和BSS间的空中接口加密。,GSM网络各部分简介,网络互通功能IWF（Interworking Function） IWF使GSM系统具有与其它公用或专用数据网络接口的功能。 IWF的基本功能如下： 速率转换 协议适配 有的系统可能需要更多的IWF功能，这取决于所连的网络。 IWF可能需要配“Modem Bank”（Modem架），比如：GSM数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）与陆地DTE之间通过模拟调制解调器（Modem）交换数据时，

13、要用到Modem Bank。,GSM网络各部分简介,回声消除器EC（Echo Canceller） PSTN与MSC之间所有的话音电路都需要加回声消除器，由于GSM系统的内在时延，使得到PSTN之间并不长的电路连接都会有不可忍受的回声。 GSM系统引入的时延（由于呼叫处理、话音编、解码累积的时延）大约是180ms（180毫秒）。本来180ms的时延对移动用户来说是不明显的，但由于市话的标准电话线是2线制，所以需要用到2/4线转换器来完成转换，正由于使用了2/4线转换器，所以引起了回声，但市话用户不受影响。 正常PSTN市话到市话的呼叫回声并不明显，因为时延比较短，用户无法区分是回声还是“侧音”

14、，但GSM系统中时延较长，如果没有使用EC，回声将会很明显，严重干扰通话，分散注意力，使移动用户无法忍受。 标准EC能消除在话音电路2/4线转换处产生的68ms以上的回声。,GSM网络各部分简介,操作与维护系统操作与维护子系统提供了远程管理GSM网络的功能。这一部分在GSM规范中没有严格规定，各厂家的操作维护系统也不相同。操作维护系统一般包括两部分： 网络管理中心NMC（Network Management Centre）网络管理中心NMC用来管理整个PLMN。NMC处于网络结构中的顶部，能提供全球网络管理功能。 操作与维护中心OMC（Operation and Maintenance Cen

15、tre）操作与维护中心OMC是用来对蜂窝网络作日常管理的集中化设备，并能为远期网络工程和规划提供数据库及工具。一个OMC管理PLMN的一部分区域，提供局域化网络管理。,GSM网络各部分简介,网络管理中心NMC（Network Management Centre） 网络管理中心OMC提供GSM系统全网的管理功能。 NMC位于OMC之上，完成网络级操作与维护功能。 NMC是网络管理系统结构中处于最高位置的一个逻辑设备。 NMC能从更高的角度看待网络结点和网络互连通信设备。从另一个方面来讲，OMC的功能是过滤从网络设备到NMC的信息，使NMC能专注于国际网络协调功能。另外，NMC也能协调与其它网络之间的互联关系，比如PSTN。 因为OMC可看作是NMC和网络设备之间的过渡点，所以没有装OMC时，NMC可以代替OMC完成局域网络管理功能，在OMC上能提供的操作管理功能在NMC上也能提供。 NMC的功能 监视网络节点。 监视GSM网络元素统计数据。 监视OMC区域，并为OMC工作人员提供信息。 将某个OMC区域的统计数据信息传到另一个OMC，可解决一些故障。 有利于整网的长期规划。,谢谢大家！,