移动通信网络基础知识(共32页)322.pdf

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1、1 移动通信(tng xn)网络基础知识 1.1 通信网基本概念 通信网是由通信端点、连接节点和相应的传输链路有机地组合(zh)起来以实现在两个或多个通信端点之间提供信息传输的通信体系。例如电话网、计算机网、因特网等都是目前典型的通信网。通信网由用户终端设备，交换设备和传输设备组成。交换设备间的传输设备称为中继线路(简称(jinchng)中继线)，用户终端设备至交换设备的传输设备称为用户路线(简称用户线)。通信网可从不同角度分类(fn li)：按业务内容可分为电报网、电话网、图像网、数据网等；按地区规模可分为农村网、市内网、长途网、国际网等；按服务对象可分为公用网、军用网、专用网等；按信号形式

2、可分为模拟网、数字网等。1.1.1（熟悉）通信网基本概念 通信系统就是用信号（电信号、光信号等）来传递信息的系统。通信系统的构成可以简单地概括为一个统一的模型，由信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声源 6各部分组成，如图 1-1 所示。图 1-1 通信系统模型 1)信源是指发出(fch)信息的信息源。在人与人之间通信的情况下，信源就是指发出信息的人；在机器与机器之间通信的情况下，信源就是发出信息的机器，如计算机等。2)发送设备就是把信源发出(fch)的信息变换成适合于在信道上传输的信号的设备。3)信道是信号传输媒介的总称。不同的信源形式所对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也不同。

3、传输信道的类型有两种划分方法：一是按传输媒介可划分为无线信道和有线信道；二是按在信道上传输信号的形式可划分为模拟(mn)信道和数字信道。4)接受设备是发送设备的逆过程。因为发送设备是把不同形式的信息变换和处理成适合在信道上传输的信号，一般情况下，这种信号是不能为信息接收者所直接(zhji)接收的，所以接收设备的功能就是把从信道上接收的信号变换成信息接收者的信息。5)信宿是指信息传送的终点，也就是信息接收者。6)噪声源并不是人为实现的实体，但在实际通信系统中是客观存在的。在模型中把发送、传输和接收端各部分的干扰噪声集中地用一个噪声源来表示。不同的信息源，不同的变换和处理方式，可以构成不同类型的通

4、信系统。通信的基本形式是在信源和信宿之间建立一个传输（转移）信息的通道（信道），即传输信道。如果把通信系统模型变成通信网来表示就更简单了。通信网中有交换点，交换点能完成接续任务。用户终端表示系统模型中的信源和信宿。终端和交换点之间的各连线表示系统模型中的信道，也称为传输链路。这样由多个用户通信系统(xtng)互连的通信体系构成了通信网。1、移动(ydng)通信网的发展 通常 1897年 被认为是人类移动通信元年。这一年，M.G.马可尼在固定站与一艘拖船之间完成了一项无线通信试验，实现了在英吉利海峡行驶的船只之间保持(boch)持续通信。这第一次向世人展示了无线电通信的魅力，由此揭开了世界移动通

5、信历史的序幕。移动通信的出现，为人们带来了无线电通信的更大自由(zyu)和便捷。移动通信已经成为现代社会中不可或缺的生活必需品和通信手段。现代移动通信技术的发展始于 20 世纪 20年代，大致经历了 6 个阶段，但真正发展却开始于20世纪 40年代中期。第 1 阶段从 20 世纪 20年代至 20世纪 40年代，为早期发展阶段。在此期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为 2MHz，到 20世纪 40年代提高到 30-40MHz。可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。第 2 阶段从 2

6、0 世纪 40年代中期至 20世纪 60年代初期。在此期间，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会（FCC）的计划，贝尔公司在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用 3 个频道，间隔为 120kHz，通信方式为弹工。随后，前西德（1950）、法国(1956)、英国（1959）等国家相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室解决了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，移动通信容量小。第 3 阶段从 20 世纪 60 年代中期至 20 世纪 70 年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（

7、Improved Mobile Telephone Service,IMTS），使用 150MHz 和 450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动(zdng)选择，并能够接续道公用电话网。前西德也推出了具有相同技术水平的 B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用 450MHz 频段，实现了自动选频与自动接续。第 4 阶段从 20 世纪 70 年代中期至 20 世纪 80 年代中期。20 世纪 70 年代，美国贝尔实验室提出(t ch)了蜂窝小区和频率复用的概念，现代移动通信开始发展起来。1978 年，美国贝尔实验室开发了先进的数字

8、移动电话系统（Advanced Mobile Phone Service,AMPS），这是第一种真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。其他工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于 1979年推出 800MHz 汽车电话系统（HAMTS），在东京、大阪、神户等地投入商用。前西德于 1984 年完成 C 网，频段为450MHz。英国在 1985 年开发出全地址通信系统（Total Access Communication System,TACS），首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为 900MHz。法国开发出 450 系统。加拿大推出 450MHz 移动电话系统（

9、Mobile Telephone System，MTS）。瑞典等北欧四国于 1980 年开发出 NMT-450（Nordic Mobile Telephone,NMT）移动通信网，并投入使用，频段 为 450MHz。这些系统都是双工的基于频分多址（Frequency Division Multiple Access,FDMA）的模拟制式系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网络结构成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增这一主要推动力之外，还有技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，使得通信设备的小型化、微型

10、化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔实验室在 20世纪 70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段的保证。第 5 阶段从 20 世纪 80 年代中期至 20 世纪 90 年代后期。20 世纪 80年代中期，随着日

11、益增长的业务需求，推出了数字移动通信系统。第一个数字蜂窝标准 GSM（Globle Standard for Mobile Communications）是基于时分多址（TDMA）方式，于 1992 年由欧洲提出。美国提出了两个数字标准，分别为基于 TDMA的 IS-95 和基于窄带 DS-CDMA的 IS-95。日本第一个数字蜂窝系统是个人数字蜂窝（PDC）系统，于 1994年投入运行。在这些数字移动通信系统中，应用(yngyng)最广泛、影响最大的是采用 TDMA技术的 GSM 系统和采用 CDMA技术的 IS-95 系统。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。第 6 阶段从 20 世

12、纪 90 年代后期至今。20 世纪 90 年代后期，移动(ydng)通信业务和移动通信用户呈高速增长趋势。随着全球经济一体化和社会信息化的进展，在移动通信中多媒体业务和 IP 业务的比例告诉增长，这使得第二代通信系统在系统容量和业务种类上逐渐趋于饱和，很难满足个人通信的要求。为了适应用户对不同业务，如会议、多媒体、数据接入、Internet 等的要求，移动通信的发展创造了技术条件。市场和技术的双重驱动，为第三代移动通信系统的发展奠定了基础。20世纪 90年代(nindi)末开始时第三代（3G）移动通信技术发展和应用(yngyng)阶段。1999 年 11月 5日，在芬兰赫尔辛基召开的 ITU

13、GU8/1 第 18次会议上最终确定了 3类共 5 种技术标准作为(zuwi)第三代移动通信的基础，其中 WCDMA、COMA2000和 TD-SCDMA 是 3G的主流(zhli)标准，国际电信联盟在 2000 年 5 月批准了针对 3G网络的 IMT-2000无线接口的 5 种技术标准。随着信息社会对无线 Internet 业务需求的日益增长，第三代移动通信系统2Mbit/s 的最高传输速率已远远不能满足需求，第三代移动通信系统正逐步采用各种速率增强型技术。CDMA200lx 系统增强数据速率的下一个发展阶段称为 CDMA2000lxEV，其中 EV是 Evolution（演进）的缩写，意

14、指在CDMA2000lx 基础上的演进系统。新的系统不仅要和原有系统保持后向兼容，而且要能够提供更大的容量，更佳的性能，满足高速分组数据业务和语音业务的需求。CDMA2000lxEV 又分为两个阶段：CDMA2000lxEV-DO 和CDMA2000lxEV-DV。WCDMA和 TD-SCDMA系统增强数据速率技术为HSDPA/HSUPA，HSDPA/HSUPA 统称 HSPA，HSPA+是在 HSPA基础上的演进。3G无线系统高速解决方案需要数据传输具有非对称性、峰值速率高、激活时间短等特点，能够更加有效利用无线频谱资源，增加系统的数据吞吐量。近年来，在传统蜂窝移动通信技术高速发展的同时，宽

15、带无线接入技术（移动 WiMAX）也开始提供移动功能，试图抢占移动通信的部分市场。为了保证 3G移动通信的持续竞争力，移动通信业界提出了新的市场要求，要求进一步加强 3G技术，提供更强大的数据业务能力，向用户提供更好的服务，同时具有与其他技术进行竞争的实力。因此，3GPP 和 3GPP2 相应启动了 3G 技术长期演进（Long Term Evolution,LTE）和空中接口演进（Air Interface Evolution,AIE）。2007 年 2月，3GPP2 鉴于新的标准与 CDMA2000lxEV-DO有较大差别，将新的空中接口标准命名为超移动宽带（Ultra Mobile Br

16、oadband,UMB），并于 2007 年 4 月正式颁布。2003 年后，WP8F开始(kish)E3G和 B3G 频率(pnl)需求和候选频段的工作，在 2005年 10月 18日结束(jish)的 ITU-R WP8F第 17次会议(huy)上，ITU给出了超 3G 技术的一个正式的名称 IMT-Advanced。按照 ITU 的定义：IMT-2000技术和 IMT-Advanced技术拥有一个共同的前缀“IMT”，表示移动通信；当前的 WCDMA，CDMA-2000，TD-SCDMA及其增强型技术统称为IMT-2000技术；未来新的空中接口技术，叫做 IMT-Advanced 技术。

17、根据国际电联（ITU）的工作计划，在 2008年年初将开始公布征集下一代通信技术IMT-Advanced 标准，并开始对候选技术和系统作出评估，最终选定相关技术作为 4G标准。1.1.2（掌握）第二代移动通信网 GSM 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。GSM 数字移动通信系统史源于欧洲。早在1982 年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧多国的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统，不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一

18、种公共的系统，1982 年北欧国家向 CEPT（欧洲邮电行政大会）提交了一份建议书，要求制定900MHz 频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组（Group Special Mobile）简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。1991 年在欧洲开通了第一个系统，同时MoU 组织为该系统设计(shj)和注册了市场商标，将 GSM 更名为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile Communications）。从此移动(ydng)通信的发展(fzhn)跨入了第二代数字移动通信(tng xn)系

19、统。同年，移动特别小组还完成了制定1800MHz 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCS1800 系统。该系统与GSM900 具有同样的基本功能特性，因而该规范只占GSM 建议的很小一部分，仅将 GSM900 和 DCS1800 之间的差别加以描述，绝大部分二者是通用的，GSM900和 DCS1800 两个系统均可通称为 GSM 系统。相比于第一代移动通信系统，第二代移动通信系统（2G）具有如下特点：1)业务范围扩大，除提供话音业务外还提供数据、图像等多种非话业务。2)抗干扰性强，通信的安全保密性好。3)提高了网络管理和控制的有效性和灵活性，易于实现国际漫游。4)设备成本降低，可以提高系统容

20、量。5)频谱利用率高，可以提高系统容量。一个完整的蜂窝移动通信系统主要由网络子系统（Network Subsystem,NSS）、基站子系统（Bass Station Subsystem,BSS）、网管系统（Network Manage System,NMS）和移动台（Mobile Station，MS）四大子系统组成。GSM 系统的典型结构如图所示。由图可见，GSM 系统由若干个子系统或功能实体组成。其中基站子系统（BSS）在移动台（MS）和网络子系统（NSS）之间提供和管理传输通路，特别是包括了 MS 与 GSM 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，保证 MS 与相

21、关的公用通信网或与其他 MS 之间建立通信，也就是说 NSS 不直接与 MS 互通，BSS 也不直接与公用通信网互通。MS、BSS 和 NSS 组成 GSM 系统的实体部分。网管系统则提供给运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。移动台就是移动客户设备(shbi)部分，即配有 SIM 卡的终端设备，如手机(shu j)登。它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射(fsh)和接收。SIM 卡存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM 卡还存储与网路和

22、客户有关的管理数据，只有插入 SIM 后移动终端(zhn dun)才能接入进网（紧急呼叫除外），但 SIM 卡本身不是代金卡。下面将着重介绍基站子系统、网络子系统和网管系统这三部分。图 1-2 GSM 系统结构 1、基站子系统 基站子系统（BSS）是在一定的无线覆盖区中由移动交换中心（MSC）控制，与移动台（MS）进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。BSS 功能实体可分为基站控制器（Base Station Controler,BSC）和基站收发信台（Base Transceiver Station,BTS）。一般情况下，基站子系统(BSS)就是包含了 GSM

23、数字移动通信系统中无线通信部分的所有基础设施，他一端通过无线接口直接与移动台实现通信连接，另一端又连接到网络端得交换机，为移动台（MS）和交换子系统提供传输通路。GSM规范规定，一个基站子系统是指一个 BSC 以及由它所管辖的所有 BTS。MS:移动台 BTS:基站收发信机 BSC：基站中心 OMC:操作维护中心 MSC：移动业务交换中心 HLR:归属位置寄存器 VLR：访问位置寄存器 AuC：鉴权中心 ELR:设备识别寄存器 基站控制器（BSC）：基站控制器（BSC）是基站收发(shuf)台和移动交换(jiohun)中心之间的连接点，也为基站收发台（BTS）和移动交换中心（MSC）之间交换信

24、息(xnx)提供接口。BSC也是具有重要计算能力的小型交换机，它把局部网络数据(shj)汇集后传送到移动交换中心（MSC）。一个基站控制器（BSC）具有对一个或多个BTS进行监视和控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等。BSC通过 BTS和 MS 的远程命令对无线电接口进行管理，主要有无线信道安排和释放、切换的安排。BSC通过脉冲编码调制（PCM）传输网向下连接一系列BTS（一般可以管理多大十几个BTS），向上连接移动交换中心（MSC）。BTS-BSC链路是类似于综合业务数据网（ISDN）通道，即LAPD（Link Access Protocol o

25、n the D channel）。一个BSC及它相应的BTS看成是基站子系统（BSS）。基站收发信机（BTS）基站收发信机（BTS）在网络固定部分和无线部分之间提供中继，移动用户通过空中接口与 BTS 相连。它完全由 BSC 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。除此之外，还要完成必要的无线测试，以便检测通信是否正常进行。当然检测并不是由BTS 直接进行的，而是发送到 BSC 进行。BSC 最终与 BSC 一起管理着数据链路层，以便在移动台和基站子系统间交换信令，保证语音传输的可靠性（遵循D 信道链路接入协议 LAPD）。一个 BTS 由无线收发信机

26、及多块用于无线电接口的信号处理模块组成。在朝 BSC 侧，BTS 区分与移动台有关的话音(huyn)和控制信令，并通过各自信道传给 BSC。在朝 MS 侧，BTS 将信令和语音合在一个载波上。BTS 位置通常在小区中心。BTS 的发射功率决定小区的尺寸。一个典型的 BTS 通常具有 1 到24 个收发信机（TRX），每个 TRX 代表一个单独的 RF 信道。BTS 最大容量典型值是 16 个载频（实际上从未达到）。这就是说，它能够同时支撑(zh chng)上百个通信。在农村用户比较分散的区域，BTS 可能减少到一个载频，能支持 7 个同时通信的用户手机。在城市等用户密集区域，一般BTS 有 2

27、 到 4 个载频，可支持 14-28 个用户手机。每个 BTS 约覆盖一平方千米的面积。基站的各种配置与应用有关，一些基站是在野外使用，必须考虑到环境和机械强度，如一年的天气变化等等。另一些是在室内使用的，审美更为重要。室内使用的一个重要因数是尺寸要小。基站可设置(shzh)成扇形或全向。一个 BTS 可控制一个扇区或多个扇区。另外需要的设备有供电系统及一旦掉电用的后备电源。2、交换(jiohun)子系统 交换子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。NSS 由一系列功能实体如移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR

28、）、设备识别寄存器（EIR）、鉴权中心（AUC）等所构成，各功能实体介绍如下：移动交换中心（MSC）：移动交换中心（Mobile Service Switching Centre，MSC）是 GSM 系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它主要由交换机及支持呼叫建立所需的几个数据库组成。它提供最基本的交换功能，完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，还完成BSS、MSC 之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等，并提供面向其他功能实体和通信网的接口功能。它还是 GSM 网

29、和 PSTN 之间的接口。MSC 完成由 MSC 负责区域的移动用户所有的交换和信令功能。一个 MSC 可以连接数个 BSC。除了支持 BSC 之外,MSC 还处理 BSC/MSC 内部(nib)的切换及相互之间的呼叫，它通常是一台相当大的交换机。数字移动通信系统与其他网络互联时，通过入口 MSC，即 GMSC（Gateway MSC），GMSC 是其他网络呼叫移动用户进入数字移动通信系统的入口点。GMSC具有从 HLR 得到用户当前位置信息(xnx)的功能，也具有根据查询得到的信息选择到移动用户路由的功能。GMSC 具有与固定网和其他 NSS 实体互通的接口，及我们通常所说的关口局。归属(g

30、ush)位置寄存器（HLR）：归属位置寄存器（Home Location Register,HLR）是一个静态数据库，是 GSM 系统的中央数据库，用来储存本地用户的数据信息(xnx)。另一方面，HLR 也是一个定位数据库，它为每一个用户存储着访问位置寄存器（Visitor Location Register,VLR）的数据，甚至用户在接入外国PLMN 网时的有关数据。这种定位是通过跨网手机发射的信息来实现的。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记。从逻辑上讲,每个移动网有一个HLR。HLR 所存储的用户信息分为两类：一类是一些永久性的信息，例如用户类别，业务限制,电信业务，承载

31、业务，补充业务，用户的IMSI 码，以及用户的保密参数等。另一类是有关用户当前位置的临时性信息，例如移动台漫游号码（MSRN）等，用于建立至移动台的呼叫路由。存储在HLR 的数据由授权维护人员设置。(1)用户(yngh)数据的存储 HLR 必须存储其归属用户的有关数据。HLR 还必须存储由运营者选择的不同用户提供的业务数据，并能随着业务的发展，增改相应(xingyng)存储内容。(2)用户数据(shj)的检索 任何时候当 VLR 请求（例如登记时），HLR 应能依据要求向 VLR 提供有关的用户数据。当某些用户数据有变化时（例如签约的变化，服务项目清单的变化），HLR 要能够将这些数据信息(x

32、nx)通知 VLR。(3)提供移动台漫游号码（MSRN）MSRN 是在 MS 进行位置更新时，由当地的 VLR 负责产生。MS 被叫时，HLR应能根据 GMSC（关口 MSC）或始发 MSC 的请求，将 MSRN 发往请求的 MSC。请求的 MSC 从而得到 MS 目前所在的 MSC 和 LA 区域。(4)鉴权 HLR 应能支持用户的鉴权操作。(5)登记 HLR 应能配合 VLR 完成登记功能和向前一个 VLR 发起取消登记功能。(6)移动台去话 当 HLR 接收到 VLR 发来的移动台去话通知(tngzh)后，HLR 应能设置此移动台为去话状态。(7)HLR 的恢复(huf)应能周期性拷贝

33、HLR 中的数据（一般在 24 小时内），拷贝可存储在磁盘或磁带中。当 HLR 重新启动后，在前一次拷贝的基础上，执行 HLR 恢复程序，尽量得到正确的移动用户位置与补充业务有关的信息。为避免(bmin)错误数据的扩散，HLR 应通知相关的 VLR，使 VLR 删除与 HLR 有关的数据，同时 HLR 应能够撤消 MS 的登记，等待 MS 的重新登记。配置 HLR 可以是独立的，也可以是内置的。前者，一台 HLR 能管理几十万用户，它本身就是一台专用设备。后者被装配在 MSC 中，用户数据(shj)也存储在 MSC 中，在存取时享有优先权，信令的交换也降至最低限度。不管上述哪种情况，都给每一用

34、户接有单一的 HLR，以便独立提供某用户对定位的需要，使网络从 MSISDN 号码或 IMSI 身份码来检索 HLR。访问位置寄存器（VLR）：访问位置寄存器（Vistor Location Register,VLR）是一个数据库，存储着本地区动态用户的数据，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。VLR 通常为一个 MSC 控制区服务，也可以为几个相邻的MSC 控制区服务，但一般来说，VLR 都只与一个 MSC 相连。VLR 存储的数据与 HLR 的数据相似，永久性数据与HLR 中的相同,临时性数据略有所不同，但是它仅存储在搜索区内的移动用户数据，可以看成分布的HLR，新

35、加了临时移动用户身份（Temporary Mobile Subscriber Identity,TMSI）。VLR 具有的定位信息比HLR 更确切。当漫游用户进入某个MSC 区域时，必须向该MSC 相关的 VLR 登记，并被分配一个移动用户漫游号（MSRN），在 VLR 中建立该用户的有关信息，其中包括临时移动用户识别码（TMSI）、移动用户漫游号（MSRN），所在位置区的标志以及向用户提供的服务等参数，这些信息是从相应的HLR 中传递过来。MSC 在处理入网出网呼叫时需要查询VLR中的有关信息。一个VLR 可以负责一个或若干个MSC 区域。(1)用户数据(shj)的存储 VLR 必须存储其归

36、属用户的有关数据。VLR 还必须存储由运营者选择的不同用户提供的业务数据，并能随着(su zhe)业务的发展，增改相应存储内容。(2)用户数据(shj)的检索 当呼叫建立时，根据 MSC 的请求(qngqi)，VLR 应能够依据 TMSI，MSRN向 MSC 提供用户的信息。通常在移动台呼叫时，依据 TMSI；移动台被叫时,依据 MSRN。(3)登记 当移动用户出现在一个新的位置区域或从移动台收到登记、呼叫建立、补充业务操作消息后，若需要则应能向 HLR 发出登记通知。VLR 应能完成登记、取消登记的功能，并能向 HLR 检索用户的信息。根据 HLR 的请求或当用户在 24小时内没有在 MSC

37、/VLR 区域中出现时，VLR 应能删除该用户的有关信息。(4)移动台去话 当 VLR 收到 MSC 发来的移动台去话通知后，VLR 应能删除此用户的数据，并能通知相应的 HLR。(5)鉴权 VLR 应能向鉴权中心（AuC）索取并存储鉴权参数。VLR 通过 MSC 要求移动台进行鉴权，并比较从移动台返回的和自己存储的鉴权参数。当比较不一致时，拒绝移动台的业务请求(qngqi)，同时予以告警。(6)提供(tgng)MSRN 当 MS 在位置(wi zhi)更新时，当地的 VLR 应能够根据 HLR 请求，要求MSC 分配 MSRN，并将 MSRN 发往请求的 HLR，即支持每次 MS 被呼时进行

38、的 MSRN分配。(7)VLR 的恢复(huf)当 VLR 发生数据错误时，VLR 应能够通知相应的 HLR，删除与其相应的数据。在 VLR 和 MSC 之间，规范所提出的设备上的差别很少引起人们的注意。通常情况下，制造商把 VLR 与 MSC 集成到一起，这样可以尽量避免 MSC 与 VLR 之间频繁传递信令所带来的接续时间。MSC/VLR 可共同管理十万以上的用户，每用户平均话务量约为 0.025Erl。鉴权中心（AuC）：鉴权中心（Authentication Centre,AuC）是用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三个参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密

39、钥 Kc）的功能实体。AuC 对任何试图入网的用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。它给每一个在相关HLR 登记的移动用户安排了一个识别字,该识别字用来产生用于鉴别移动用户身份的数据及用来产生用于对移动台与网络之间无线信道加密的另一个密钥。AuC 是一个受严格保护的数据库，它属于 HLR 的一个功能单元部分，与 HLR 一同集成在一个设备中。然而，从功能角度而言，他们不是一个子系统。设备(shbi)识别寄存器（EIR）：设备识别寄存器（Equipment Identification Register,EIR）是存储有关移动台设备参数的数据库。它存储着移动设备的国际移动设备识别

40、码（IMEI），通过检查白名单、黑名单或灰名单这3 种表格，在这些表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI 识别码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术(jsh)故障或误操作而危及网络正常运行的 MS 设备，都能采用即时的防范措施，以确保网络所使用的移动设备的唯一性和安全性。3、网管系统(xtng)网管系统即通常所说的操作与维护子系统（0SS),操作与维护子系统是操作人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作与维护，完成包括移动(ydng)用户管理、移动设备管理及网络操作维护等功能。它的一侧与设备相连，（但并不包括 BTS，因为在 GSM 技术规范

41、中明确提出，对 BTS 的操作维护是经过 BSC 进行管理），另一侧是作为人机接口的计算机工作站。1)网络管理 网络管理（Network Management）包括所有的网络运行和功能的管理，它存储与控制运行管理和资源使用，从而为用户提供一定质量水平的服务。具体管理功能如下。商务管理（用户登记、终端、账单、统计等）。安全管理（非法入侵检测、授权等级等）。运营和性能管理（通话质量和话务质量监测、网络承载的变化、维护移动监测等）。系统控制（软件水平、新设备和新功能的引入等）维护（故障检测、设备测试等）。GSM 网的管理系统近似于电信网管（Telecommnications Management N

42、etwork,TMN）概念，其目标是合理组织(zzh)运行和维护，规定有效的技术条件以及服务质量。在 M.30 建议中，TMN 概念已通过 ITU 规范化。2)网管 TMN 结构(jigu)最初，通信网的管理是在每个设备上独立实现的，主机与终端都是简单直连，其功能与主机的结构密切相关。这种管理平台在 GSM 网中也是可行的。但是，此时终端不再仅仅(jnjn)是固定的，而且可以间接地通过数据网（例如X.25 网）接向主机。当前网络的复杂性必然导致出现复杂的管理网络，这些管理网络描述被管理网络的状态(zhungti)、设备图形、承载等。由于管理应是独立于设备的，在网络设备（BTS、BSC、MSC、

43、HLR）和操作体统间必须有集成媒体设备，目的是用标准的形式来描述网络的不同的单元，并且通过标准协议与操作系统绘画。通过媒体设备所组织的操作系统、通信网和传输系统的管理网络，即 TMN 如图所示。图 1-3 TMN 结构图 3)OMC 和 NMC 在 GSM 网络中所用的设备是多种多样的，主设备收发信机(shu f xn j)、交换机和数据库的供货商也很多，它们推荐相应的结构和等级。GSM 规范（GSM 12.00）推荐了以下两种平台：OMC(Operation and Maintenance Center），操作(cozu)维护中心 NMC(Network manage Center），网络管

44、理中心(zhngxn)这些专门用于操作维护的设备被称为操作维护中心 OMC。GSM 系统(xtng)的每个组成部分都可以以通过特有的网络连接至 OMC，从而实现集中维护。OMC由两个功能单元构成。OMC-R（操作维护中心系统部分）用于 MSC、HLR、VLR等交换子系统各功能单元的维护与操作。OMC-R（操作维护中心无线部分）用于实现整个 BSS 系统的操作与维护，它一般是通过 SUN 工作站在 BSS 上的应用来实现。OMC 也可以作为进入更高一层管理网络的关口设备。网络管理中心(zhngxn)(NMC)是一个用于管理网络(wnglu)资源，如MSC，位置注册和基站等的运转中心。进行网络配置

45、管理与用户管理、日常运行数据的收集与统计、路由选择(xunz)管理、网路监测、故障告警与网路状态显示、根据交换机提供的计费信息完成计费管理等。NMC 通过(tnggu)一个控制中心对全网进行管理，而 OMC 监管本地设备。例如，多个 OMC 监管不同地区的 BSC 和 BTS 群，另外一些 OMC 还将监管 MSC 和VLR，例外事件也被传送到 OMC，由它进行筛选处理。大量的事件则被送至NMC。OMC 和 NMC 之间的界线还未确定，在规范中管理功能仍包含两者的功能。NMC 一般对应于 TMN 开发系统和各种 OMC 保障媒体功能。4、GSM 的接口：无线接口、Abis 接口、A接口、Asu

46、b接口 GSM 系统的接口有无线接口（Um 接口）、Abis 接口、A 接口、Asub 接口等，如图所示，其中 Um 接口、Abis 接口、A 接口为主要接口，这三个几口标准使得电信运营部门能够把不同设备纳入同一个 GSM 数字通信网中。图 1-4 GSM 接口(ji ku)结构(jigu)图（1）无线接口(ji ku)（Um）无线接口（Um 接口）定义为移动台与基站收发信机（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM 系统的固定部分之间的互通，物理链路是无线链路。此接口传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。物理层采用无线射频接口和GMSK 调制(tiozh)方式，空中接口数

47、字速率为270.883kbit/s，物理信道为 TDMA 信道，并通过各种逻辑信道完成消息的传送。Um 接口链路层采用LAPDm 结构；Um 接口层的信号层3需要实现 CM、MM、RR三个层的功能。（2）Abit 接口 Abit 接口定义了基站子系统（BSS）中基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS）之间的通信标准，用于远端互连方式。Abit 接口物理层采用标准的2.048Mbit/s PCM 数字链路，符合 CCITT G.703标准；数据链路层采用 LAPD 链路协议。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对 BTS 无线设备的控制和无线频率的分配。Abit 接口的信号层三为 BTS

48、管理功能，BTS 管理的对象分为四类：无线链路层管理（RLM），专用信道管理（DCM），控制信道管理（CCM），收发信机管理（TRXM）。RLM 负责无线通路数据链路层的建立和释放以及透明消息的转发。DCM 负责无线业务信道和控制信息的激活、释放、性能参数和操作方式控制以及测量报告等。CCM 负责不透明消息转发及公共控制信道的负荷控制。TRXM 负责收发信机流量控制和状态报告等。Abit 的最上层是透明传送移动用户和移动业务交换中心（MSC）之间的 CM和 MM 信息。（3）A 接口 A 接口定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口。从系统上来讲，就是(jish)移动业务

49、交换中心（MSC）与基站控制中心（BSC）之间的接口。物理链路采用标准的2.048Mbit/s 的数字传输链路实现。此接口传递的消息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。A接口采用7号信令做为消息传送协议，严格的说有四层：物理层（MTP-1，64kbit/s 链路），链路层（MTP-2），网络层（MTP-3+SCCP）和应用层（CM、MM、BSSMAP），如图所示。但 A 接口只使用到及其有限的网络层功能，所以我们也可以认为它有三层，应用层作为信令的第三层。MTP2/3+SCCP 作为第二层，负责消息的可靠传送。A 接口的应用层位于(wiy)基站子系统应用部分。它由两部分构成：直接

50、传递应用部分（DTAP），基站子系统应用管理部分（BSSMAP）)，它们表示 GSM在 A 接口上的特定用户层信令协议。为了识别消息是 DTAP 还是 BSSMAP，中间还加了一个功能分配子层，用来做消息的分配。BSSMAP BSSMAP 包含了 BSC 和 MSC 之间传递的且实际由 BSC 处理的所有消息(xio xi)。一般包括了 RR 消息和控制任务的消息。DTAP DTAP 包含了 NSS 和 MS 之间的 CM 和 MM 的所有的消息。BSS 则透明的传送(chun sn)CM 和 MM 的消息，保证了层3各子层协议在各接口之间的互通。（4）Asub 接口 TRAU 是用来进行速率