通信网络技术知识

1移动通信技术浅谈2一、基础概念3通信网组成基础传输网接入网业务网接入网接入网：AN、ADSL、VDSL、PLC、BSC/BTS、RNC/NodeB、WLAN、WIMAX传输网：ATM、SDH、WDM、PDH业务网（基础业务）：GSM、CDMA、PSTN、IP、VOIP增值业务：彩铃，飞信用户驻地网信令网：No7同步网网管网：TMN用户终端用户驻地网用户驻地网用户终端信令网同步网网管网增值业务4•话务量：–话务量是指通信设备被占用的程度–话务量公式为：A=Cxt，C是呼叫次数，单位是个，t是每次呼叫平均占用时长，单位是小时–单位为erl（爱尔兰）。•接通率：接通次数/试呼次数•拥塞率：拥塞次数/试呼次数•忙时话务量–早忙时–晚忙时•BHCA–忙时试呼次数–用于衡量交换机呼叫处理能力•dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）•中继基本概念5基本概念：信令•信令是通信网的神经系统。–在通信网中任意两个用户之间建立接续必须通过相关通信设备内的机件按一定的指令及操作程序动作才可实现，完成和实现这些指令和操作程序控制的各种信令就叫电话网的信令系统•用户线信令•局间信令–交换机和交换机之间的信令，在局间中继线上传输，用来控制呼叫接续和拆线–局间信令可以分为随路信令方式和公共信道信令方式交换设备出局线路设备入局线路设备交换设备记发器设备记发器设备交换设备出局线路设备信号设备控制设备信号设备控制设备入局线路设备交换设备6关于No7信令•SP•STP•DPC和OPC•SPC–国内信令点编码–本地信令点编码•信令链路•信令路由•信令链路集主信号区编码分信号区编码信号点编码888物理层链路层MTP2网络层MTP3SNTSNMTUPISUPSCCPTCAPISUPINAP/CAPMAPBSSAP7HSTPSPA面省内信令网B面HSTPHSTPHSTPHSTPHSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSP全国信令网结构示意图8移动通信技术发展历程AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求/技术驱动宽带业务TD-SCDMA9多址技术PowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMAFrequencyCDMACodeTime10多址技术-SDMA空分多址大大增加系统容量基带数字信号处理为每条信道提供一条赋形天线发射波束11频率•提高频谱利用率是无线通信的核心问题•频率：无线信号的发射频率联通800MCDMA频段是：–移动台：825MHz~835MHz–基站：870MHz~880MHz联通900MGSM的频段是：–移动台：909MHz~915MHz–基站：954MHz~960MHz移动900MGSM的频段是：–移动台：897MHz~909MHz–基站：942MHz~954MHz1800MGSM的频段是：–移动台：1710MHz～1785MHz–基站：1805MHz～1880MHz•频点是给固定频率的编号。–GSM900的频段可以分成125个频点（实际可用124个）。其中1~95属于中国移动、96~124属于中国联通。12小区13频率复用14二、GSM通信技术15GSM移动通信系统结构16终端•移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。•SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，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。17主要设备•MSC–MSC是NSS的核心。–MSC是交换机，在接口上的信道与通向其它MSC或PSTN的信道之间建立交换连接、呼叫控制和计费。具有移动用户呼叫建立和控制、位置更新、切换、数据查询、移动应用、信令连接、用户保护和话音加密等移动功能。•HLR–中央数据库，存着用户所有相关数据，识别号码、访问能力、用户类别、补充业务等。–移动用户是运动的，一旦发出呼叫会出现主叫者不知被叫移动台位于何处，因此，在交换系统中需要建立一些数据库，用来保存MS的踪迹。当一个人购买了一个GSM移动机后，他的订单将被登记在HLR中。HLR中包含用户信息，如补充业务和鉴权参数。–此外，还要有关MS位置的信息，即MS当前停留在哪个MSC区，这一信息将随MS的移动而相应改变。MS要把它的位置信息（经由MSC/VLR）发往它的HLR，这样便提供了能接收呼叫的先决条件。18主要设备•VLR–拜访位置寄存器（VLR）也是一个数据库，是动态数据库，它包含了当前处在本区（MSC区）的全部MS的有关信息。–当某一个MS用户漫游到新的MSC区，与该MSC连接的VLR就向其HLR请求该MS的有关数据。与此同时，其HLR将通知该MS当前正处在哪一MSC区。如果该MS用户想建立呼叫，则VLR将建立该MS用户所必须的全部信息，无需每次都要传送给HLR。•AUC–存贮鉴权算法和密钥，保证各种保密参数的安全性，向HLR提供鉴权参数。•EIR–存贮移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）、确保入网移动设备是入网许可的，不是失窃的和无故障的。19主要设备•基站子系统–BSC（基站控制器）：BaseStationController，具有对一个或多个BTS进行控制的功能，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，是个很强的业务控制点。–BTS（基站收发信台）：BaseTransceiverStation，无线接口设备，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。20直放站21室内分布系统•利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖22HLRMSCBSC基站LSTPLSTPMSC基站BSCHSTPTMSC1HSTPMSCBSC基站TMSC1TMSC2GMSC小区小区小区Um空间接口省际汇接PSTN固定网PLMN其他PLMN网TMSC2信令信令话音信令省内汇接移动通信网络结构图23GSM系统主要接口MSBTSBSCMSCBSCBS接口BTSUm接口Abis接口A接口•GSM系统的主要接口包括A接口、Abis接口和Um接口•A接口：移动业务交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路来实现•Abis口：基站子系统的两个功能实体基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC之间的远端互连方式，物理链接通过采用标准的2.048Mb/s或64kbit/sPCM数字传输链路来实现•Um接口（空中接口）：为移动台与基站收发信台（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，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。24信道逻辑信道控制信道CCH公共控制信道CCCH专用控制信道DCCH业务信道TCH独立专用控制信道SDCCH随路控制信道ACCH广播控制信道BCCH下行线上行线FCCH(BCCH1)SCH(BCCH2)BCCH(BCCH3)PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行线下行/上行线25典型的呼叫过程26主叫：无线接入阶段和鉴权阶段信道请求(CHAN-REQ)AMSBSSMSCVLR鉴权响应CM业务接受加密模式命令加密模式完成（CIPMODCOM）加密模式命令（CIPMODCMD）CM-业务接受（CM-SERV-ACC）鉴权响应（AUTH－RES）AUmBSSAPAMAPBHLRMAPDBSSAPAAUCBBSSBMSUm启动加密（START-CIP）接受接入请求（ACPACCESREQ）收到响应，VLR核对鉴权响应，如相符，继续处理，否则，拒绝该用户业务请求业务请求（CM-SERV-REQ）鉴权请求鉴权请求（AUTH－REQ）CM-业务请求（CONN-REQ）CON-CONF(接续确认)CC处理接入请求（PROCACCESREQ）启动鉴权鉴权参数请求AUT-INFO-REQAUT-INFO-PROY立即分配(IMMED-ASSIGN)鉴权参数响应鉴权响应（AUTH－RES）加密模式完成27主叫：TCH指配阶段、取被叫漫游号码阶段BSSAPAMAPBMAPDAMSBSSMSCVLR建立呼叫（SETUP）指配请求（ASSIGN-REQ）指配完成指配完成（ASSIGN-COMP）指配请求（ASSIGN-REQ呼叫继续（CALLPROC）建立呼叫（SETUP）AUmHLR被叫所在VLR为去话发送信息（S.F.O.C）完成呼叫(回主叫用户数据COMCALL）路由信息回送（RoutingInfotmationResp)路由信息请求（SendRoutingInformation）提供漫游号码（ProvideMSRNReq）回送漫游号码（PROVMSRNResp）呼叫继续（CALLPROC）IAI(IAM)MSC28被叫：接入阶段、鉴权阶段MS-ABSS-AMSC-AAUCHLRBSS-BMSC-BVLR-AUmABDUmVLR-BABMS-B连接证实（Con-Confirm）启动鉴权接入请求接受（AcceptAccessReq)寻呼响应（PagingResponse）寻呼（Paging)处理接入请求（ProcAccesReq)寻呼命令（Paging）为来话发送信息（S.F.I.C）鉴权请求鉴权请求鉴权响应鉴权响应鉴权响应鉴权响应IAI(IAM)完成呼叫29被叫TCH指配阶段、通话阶段MS-ABSS-AMSC-AAUCHLRBSS-BMSC-BVLR-AUmABDUmVLR-BABMS-B被叫摘机提醒(ALERT)连接请求CONNACK连接证实地址全消息(ACM)应答消息(ANC)通话CONNACK连接证实CONN连接ALEAT提醒ASSCOM指配完成ASSREQ指配请求CALLCONF呼叫证实SETUP呼叫建立(回送用户信息)COMCALL完成呼叫30开机/关机•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MS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。31位置更新•正常位置更新•周期位置更新•IMSI附着/分离取消位置(IMSI)2、更新位置区鉴权成功后重新分配TMSI,存储新位置区LAI和CKSN(IMSI用户数据)8、插入用户数据8、位置更新接受(HLR号)MAPDVLR1、位置更新请求（L3消息）MS存储TMSInLAIn6、鉴权响应5、10、13、加密模式完成BSSMSUm5、6、10、加密模式命令（KC）14、位置更新接受13、18、清除完成17、清除（释放资源）MSCBSSAPAHLR/AC(CKSN，IMSI,LAIO,LAIn)14、15、TMSI再分配完成15、TMSI再分配完成证实TMSIn，LAIn11、前传新TMSI12、位置更新接受10、启动加密(KC)6、SRES6、鉴权启动(CKSN，R)MAPB3、鉴权参数请求(IMSI)来访IMSI4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S，R)7、更新位置(IMSI,VLR号,LMSI,LAIn)插入用户数据证实VLR存储TMSI取消位置证实(IMSI)(允许漫游