1、1,无线通信网络基本原理及其发展,杨国民,2,主要内容,3G发展历程 GSM网络结构 GSM关键技术 GSM信令及其信令网 GSM信令处理过程 GPRS简介 CDMA简介 3G标准化格局,3,发展历程,4,GSM网络结构,5,GSM关键技术工作频率,PLMN GSM采用900MHZ频段 上行（MS-BS）： 890-915MHZ 下行（BS-MS）：935-960MHZ 频道间隔 相邻两频道间隔为200kHz 每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，承载一个TDMA帧 每个TDMA帧包括8个时隙（TS0-TS7） 每个频道有8个物理信道,6,GSM关键技术时分多址,7,物理信道物理信道是客观
2、存在的，对应某个时隙 逻辑信道逻辑信道是人们为了区分物理信道上的不同信息而定 义的逻辑概念。根据不同的分类方式，可以分成若干种。总体上分为控制信道（CCH）和业务信道（TCH）。,GSM关键技术接口信道,8,GSM关键技术帧结构,GSM帧有4种：TDMA帧、复帧、超帧、超高帧 TDMA帧为基本帧，长度为4.615ms 复帧分为两种：业务复帧和控制复帧 业务复帧 = 26 个TDMA帧控制复帧 = 51 个TDMA帧 超帧超帧 = 26个控制复帧=51个业务复帧 超高帧超高帧 = 2048个超帧,9,TDMA帧,每个时隙传送的信息格式称为突发脉冲序列（Burst） 共有五种Burst： 普通突发
3、脉冲序列（NB） 频率校正突发脉冲序列（FB） 同步突发脉冲序列（SB） 接入突发脉冲序列（AB） 空闲突发脉冲序列（DB）,10,GSM关键技术信令及其信令网,信令是设备之间相互交流的信息，也就是通信网中各种设备之间的一种对话信号，是通信网络的神经系统。目前广泛使用的是No.7信令。 信令网是传送信令的网络，一般由信令点（SP）、信令转接点（STP）和信令链路（SL）三部分组成,11,GSM信令网体系结构,国际信令网由ISTP、ISC组成； 省际移动网由全国各省HSTP点、TMSC(A1/A2/A3/A4)组成； 省内或地区移动网由LSTP点组成； 市内或地市内移动网由MSC/VLR、BSC
4、、HLR组成； 移动网与固定网、联通、CDMA系统的网间信令链路。,12,GSM信令网结构（1）,BSC1,BSCn,MSC1,MSC2,MSCn,LSTP2,HLR1,LSTP1,TMSC1,TMSC2,BTS1,BTS2,BTSn,本地移动网示意图,BTS1,BTS2,BTSn,13,GSM信令网结构（2）,MSC2,MSC1,MSCn,1外省TMSC1,2外省TMSC1,n外省TMSC,TMSC1,移动网话务汇接网示意图,14,GSM信令网结构（3）,MSC1,MSCn,LSTP1,MSC2,HSTP1,HSTP2,HLR1,HLR2,HLRn,LSTP2,MSCm,省内移动网信令汇接网
5、示意图,15,哈尔滨,武汉,南京,福州,广州,沈阳,成都,北京,石家庄,西安,济南,上海,杭州,网状网,哈尔滨,武汉,南京,福州,广州,沈阳,成都,北京,石家庄,西安,济南,上海,杭州,网状网,山西,天津,广西,海南,高级信令转接点,低级信令转接点,GSM信令网结构（4）,16,GSM信令网结构（5）,广州,ISC,TMSC1,上海,ISC,上海,ISTP,广州,ISTP,北京,ISC,广州,广州,ISC,广州,TMSC1-2,北京,TMSC1-2,北京,TMSC2,上海,TMSC3-4,上海,TMSC1-2,上海,ISC,上海,ISTP,广州,ISTP,国际方向,国际方向,国际方向,国际方向
6、,国际方向,北京,ISC,中国电信广州INT1,中国电信北京INT2,中国电信上海INT2,中国电信广州INT2,广州,GD5- GD6,TMSC3-4,中国电信 上海INT2,中国电信 北京INT2,中国电信 广州INT1,中国电信 广州INT2,广州,HSTP2,上海,广州,HSTP1,北京,HSTP1,北京,HSTP2,上海,HSTP2,HSTP1,17,GSM信令网结构（6）,中国电信,中国移动,IP网关,联通本地 固定,联通长途网,联通GSM网,其他运营网,联通,CDMA网,联通各个局之间两两互联,中国联通移动网间信令网示意图,18,GSM协议体系,19,GSM接口协议,物理层,链路
7、层MTP2,网络层MTP3,链路层MTP2,网络层MTP3,SCCP,TCAP,MAP/CAP,SCCP,TCAP,MAP/CAP,MSC,HLR/VLR /MSC/EIR,20,GSM接口协议,物理层,GMSC,HSTP/LSTP,HSTP/LSTP,HLR,21,GSM编号计划,（1）国际移动用户识别码（IMSI）,（2）移动用户ISDN电话号码（MSISDN）,国际移动用户ISDN号码,国内有效移动用户ISDN号码,CC,NDC,SN,22,GSM编号计划,（3）国际移动设备识别码（IMEI） （4）临时移动用户识别码（TMSI） （5）移动用户漫游号码（MSRN） （6）位置区识别码（
8、LAI） （7）全球小区识别码（CGI） （8）基站识别码（BSIC） （9） MSC/VLR号码 （10） HLR号码 （11）切换号码,23,GSM中SCCP的使用,在GSM中，SCCP主要提供寻址功能。 （1） 同一PLMN寻址SSN表示语=1（总是包括SSN）（2） 不同PLMN间寻址 （a）目的地地址（被叫用户地址）SSN表示语=1（总是包括SSN）全局名表示语=0100（全局名包括翻译类型、编号计划、编码设计和地 址表示语性能）翻译类型字段编码为“00000000”（不用）路由表示语=0（对全局码的路由） （b）源地址（主叫用户地址）SSN表示语=1（总是包括SSN）信号点编码表示
9、语=0全局名表示语=0100（全局码包括翻译类型、编号计划、编码设计和地址表示语性能）GT码编码方案为E.164;,24,GSM中MAP的使用,MAP主要提供的业务有：位置管理业务(更新位置、删除位置、清除MS（V2）、发标识 （V2）切换业务（进行切换（V1）、准备切换（V2）、发结束信号、处理接入信令、前 转接入信令、进行后续切换（V1）、准备后 续切换（V2）鉴权管理业务（发参数（V1）、发鉴权信息（V2）国际移动设备识别管理业务（检验IMEI）用户管理业务（插入用户数据、取消用户数据）故障恢复业务（复位、前转检验SS指示、恢复数据（V2）,25,GSM中MAP的使用,用户跟踪业务(激活
10、跟踪方式、去活跟踪方式、跟踪用户激活(V1)） 其他操作与维护业务 （标注内部切换(V1) 、发IMSI(V2) ）呼叫处理业务（提供漫游号码、发路由信息）与补充业务相关的业务（登记SS、取消SS、激活SS、去活SS、询 问SS、处理非结构化SS数据（V1）、处理非结构化SS请求（V2）、非结构化SS请求（V2）、非结构化SS通知（V2）、登记口令、获得口令、开始用户活动（V1）) 短消息业务管理业务(为SM发路由信息、前转SM、报告SM传递状态、标注用户出现（V1）、不带结果提醒业务中心（V2）、通知业务中心（V2）、提醒业务中心（V2）、为SM做好准备),26,GSM信令处理过程位置更新,
11、27,GSM信令处理过程切换过程(V1),MSC/VLR-A,MSC/VLR-B,进行切换（V1）,进行切换证实（V1）,IAI,ACM,处理接入信令,ANC,发结束信令,前转接入信令,处理接入信令,CLF,RLG,发结束信令证实,28,GSM信令处理过程切换过程(V2),MSC/VLR-A,MSC/VLR-B,准备切换（V2）,准备切换证实（V2）,IAI,ACM,处理接入信令,ANC,发结束信令,前转接入信令,处理接入信令,CLF,RLG,发结束信令证实,29,GSM信令处理过程后续切换过程(V2),MSC/VLR-A,MSC/VLR-B,准备后续切换（V2）,准备切换（V2）,IAI,A
12、CM,处理接入信令,ANC,发结束信令,前转接入信令,处理接入信令,CLF,RLG,发结束信令证实,MSC/VLR-C,准备切换证实（V2）,后续切换证实（V2）,CLF,RLG,30,GSM信令处理补充业务SS处理过程,MSC/VLR-B,HLR-A,MS,BSS,登记SS,登记SS证实,插入用户数据证实,插入用户数据,删除SS,删除SS证实,插入用户数据证实,插入用户数据,31,GSM信令处理短消息业务发送过程,MSC/VLR-B,报告短消息发送状态,短消息准备好,提醒业务中心,SMS G/IWMSC-A,发短消息路由信息,发短消息路由信息证实,前转短消息,缺席用户,MS,BSS,HLR-
13、A,SC,报告短消息发送状态证实,短消息准备好证实,提醒业务中心证实,发短消息路由信息,发短消息路由信息证实,MS关机,MS开机,前转短消息,前转短消息证实,32,GSM的演进,10 k,100 k,64 k,1 M,2 M,1 k,98,99,00,01,02,时间,速率bps,9.6,SMS,电路型,分组型,话音,33,GPRS 通用分组无线服务 (General Packet Radio Service ),34,GPRS业务特性,GPRS突破了现有GSM数据业务最高速率仅9.6Kb/s的限制，数据速率最高可至170Kb/s。它允许用户以端到端的分组传送模式发送和接收数据，不需要使用电路
14、交换模式下的任何网络资源，从而可以自主经营，并且最适合突发数据的业务特性。GPRS提供两个MS之间或MS与GPRS终端或外部PDN终端之间的数据传送能力。它提供两类业务：（1） Point-To-Point(PTP) 包括面向无连接业务和面向连接业务。（2）Point-To-Multipoint(PTM)包括多播业务（PTM-M）和组呼业务（PTM-G）。,35,GPRS系统结构,36,GPRS特有节点,（1）GPRS业务支持节点（SGSN-ServingGPRS Support Node)SGSN负责将分组发送到其服务区内的MS。协议数据单元PDU在源GSN被封装，由目的GSN拆包，在GSN
15、之间，GPRS核心网采用IP协议来传输PDU，整个过程称为隧道（Tunneling)进程。 （2）GPRS网关支持节点（GGSN-GatewayGPRS SupportNode)GGSN是GPRS网与外部PDN的逻辑接口，它负责将PDU通过隧道进程传送到为MS服务的当前SGSN。GGSN还包括PTM业务中心（PTM-SC）处理PTM业务的功能。,37,GPRS协议结构,38,CDMA 码分多址 (Code Division Multiple Addressing),2019/4/12,多载波与直接扩频,CDMA2000-3X,CDMA2000-1X,WCDMA,40,CDMA网络参考模型,41
16、,CDMA的演进,10 k,100 k,64 k,1 M,2 M,1 k,98,99,00,01,02,时间,速率bps,SMS,话音,9.6,电路型,分组型,IS-95A,IS-95B,115.2 /64,42,第三代移动通信标准化格局,ITU,CWTS,43,国际3G标准化格局,ITU ITU-R WP8F：无线频谱、技术、业务等 超3G(System Beyond IMT-2000)远景及后续业务、频谱和技术等相关研究 WRC-00确认频谱的规划； 3G技术规范建议M.1457(RSPC)更新，2002年5月完成第一更新版本，主要增加了3G增强性技术； ITU-T SSG核心网 超3G核
17、心网远景 IP 核心网融合 3GPP 制定基于GSM/GPRS核心网、全IP核心网，无线技术为WCDMA、CDMA TDD和EDGE的技术规范； 3GPP2 制定基于ANSI-41核心网、全IP核心网，无线技术为cdma2000的技术规范,44,目前3G技术和标准化特点,第一阶段标准已经基本完善、稳定 特点：新的无线技术，基于二代的核心网络 技术版本：3GPP的R99版本，3GPP2的Release 0、A、IOS4.X； 第二阶段近期不会稳定 特点：无线技术增强，支持高速分组数据业务；核心网向全IP发展； 技术版本：3GPP R5及以后版本，3GPP2 1xEV-DO和1xEV-DV。 “超
18、3G”的愿景(vision)在ITU取得较大进展注：超3G(Systems Beyond IMT-2000，或称Beyond 3G，有人称4G),45,第一阶段的标准基本完善,3GPP Release 99(R99) 1999年12月完成: 2001年6月份版本开始已经基本稳定，目前的更新量逐渐减少，支持主要功能部分已经稳定。 Iu、Iub、Iur接口均采用ATM传输 核心网基于演进的GSM MSC(MAP协议)和GPRS GTP协议 3GPP Release 4- 2001年3月完成 完成TD-SCDMA标准化 启动部分全IP内容，电路交换域(CS)将承载与控制分离,采用了基于软交换的NGN
19、结构 3GPP2 Release 0、IOS4.X、ANSI-41E等 无线接口，cdma2000-1X Release 0：1999年底完成，支持153.6kbps Release A： 支持307.2kbps ，2001年底完成； A接口(IOS)增加A8、A9、A10、A11已支持分组数据业务，采用ATM/IP传输 增加分组交换节点(PDSN)/HA等； 电路域采用基于二代网络的ANSI-41E，分组域采用简单IP和移动IP协议,46,第二阶段的标准化(1/2),增强型无线接口技术 3GPP2 cdma2000 1XEV 1XEV/DO(高速数据)，可支持650kbps/2.4Mbps，
20、2000年10月份完成，2001年12月完成一个更新版本； 1XEV/DV(数据和语音)： Phase I(Release C)，支持3.1Mbps数据速率，2002年5月完成标准 Phase II(Release D)，2003年夏天完成. 3GPP HSDPA(高速下行分组接入) 支持最高达8-10Mbps的下行数据速率，2002年6月在Release 5完成标准化 R6 的MIMO，目标达到20Mbps的下行数据速率。,47,第二阶段的标准化(2/2),网络向IP方向演进 3GPP R5、R6版本： 核心网(CN)：包括电路域(CS)、分组域(PS)和IP多媒体子系统(IMS)，IMS第一阶段(R5)的标准已经完成； 无线接入网(RAN):正在讨论中。 3GPP2：全IP网络结构模型(NAM)、IOS等 CN:包括IP多媒体域(MMD)和传统MS域(LMSD) 。计划2002年发布第一个多媒体域(MMD)技术规范，基于3GPP R5 ; RAN:1xEV-DO IOS、IOS4.3(支持部分1xEV-DV)、IOS5.0(1xEV-DV) 3GPP和3GPP2正在探讨IP CN融合问题 2002年4月在OHG的发起下，在多伦多召开了第一次融合会议 IP完善的标准化估计在2003年左右完成,48,标准大战,49,标准大战,50,谢谢！,
