南邮《交换技术基础》CH6

第六章移动交换南京邮电大学通信与信息工程学院网络工程与技术系2020年2月10日星期一NUPT-PYF2主要内容移动通信系统基本概念移动交换基本技术移动交换信令移动交换系统2020年2月10日星期一NUPT-PYF36.1移动通信系统基本概念移动通信简介PLMN结构波道指配和信道划分编号计划GSM系统的业务功能语音编码2020年2月10日星期一NUPT-PYF4移动通信简介移动通信？–指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信。–泛指用户接入采用无线技术的各种通信系统，它包括陆地移动通信系统、卫星移动通信系统、集群调度通信系统、无绳电话系统、无线寻呼系统、地下移动通信系统等。基于蜂窝技术的陆地公用移动通信系统（PLMN）本章2020年2月10日星期一NUPT-PYF5移动通信简介陆地公用移动通信系统分类？PLMN：PublicLandMobileNetwork•按照话音信号采用模拟还是数字方式传送–模拟移动通信系统–数字移动通信系统•按照用户接入的多址方式–频分多址（FDMA）系统–时分多址（TDMA）系统–码分多址（CDMA）系统本章TDMA方式全球移动通信系统GSM-GlobalSystemforMobileCommunication2020年2月10日星期一NUPT-PYF6移动通信简介移动通信技术的发展？3个主要阶段：–第一代（1G）•模拟通信系统，主要采用FDMA技术；–第二代（2G）•数字通信系统，主要采用TDMA（如GSM）和CDMA（如IS-95）技术；–第三代（3G）•主要采用CDMA（如CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA）技术，比2G可以提供更宽的频带，不仅传输话音，还能传输高速数据。2020年2月10日星期一NUPT-PYF7问题•本章涉及？第二代（2G）GSM2020年2月10日星期一NUPT-PYF8PLMN结构VLRVLRHLRMSCMSCACEIRBSMSOMCUmABEFCDGPSTNISDNPSPDNPLMN的功能结构接口功能单元2020年2月10日星期一NUPT-PYF9PLMN结构－网络功能单元•是移动网的用户终端设备。•由SIM卡与物理设备组成，二者是分离的•负责射频信号的发送和接收以及无线信号至MSC的接入，在某些系统中还可以有信道分配、蜂窝小区管理等控制功能。•一般，一个基站控制一个或数个蜂窝小区（cell）。MobileStationBaseStation移动台（MS）基站（BS）2020年2月10日星期一NUPT-PYF10PLMN结构－网络功能单元•完成移动呼叫接续、过区切换控制、无线信道管理等功能，同时也是PLMN与PSTN、公共数据网（PDN）、ISDN等陆地固定网的接口设备。•VMSC/TMSC/GMSC•MSC可从HLR、VLR和AC处获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。•MSC可提供电信业务、承载业务、补充业务。MobileSwitchingCenter移动交换中心（MSC）2020年2月10日星期一NUPT-PYF11PLMN结构－网络功能单元•“原藉”－移动用户开户登记的电话局所属区域。•HLR存储在该地区开户的所有移动用户的用户数据(用户号码、移动台类型和参数、用户业务权限等)、位置信息、路由选择信息等。•移动用户的计费信息也由HLR集中管理。原藉位置登记器（HLR）HomeLocationRegister2020年2月10日星期一NUPT-PYF12PLMN结构－网络功能单元•存储进入本地区的所有访问用户的相关数据。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。•这些数据都是呼叫处理的必备数据，取自于访问用户的HLR。•访问用户通常称为“漫游用户”。访问用户位置登记器（VLR）VisitorLocationRegister2020年2月10日星期一NUPT-PYF13PLMN结构－网络功能单元•存储移动用户合法性检验的专用数据和算法。•存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃。•只在数字移动通信系统中使用，通常与HLR位于一起。鉴权中心（AC）AuthenticationCenter2020年2月10日星期一NUPT-PYF14PLMN结构－网络功能单元•记录移动台设备号及其使用合法性等信息，供系统鉴别管理使用。•存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。设备标识登记器（EIR）EquipmentIdentityRegister用于网络的管理和维护网络操作维护中心（OMC）OperationandMaintenanceCenter2020年2月10日星期一NUPT-PYF15PLMN结构－接口VLRVLRHLRMSCMSCACEIRBSMSOMCUmABEFCDGPSTNISDNPSPDNPLMN的功能结构2020年2月10日星期一NUPT-PYF16PLMN结构－网络接口•Um接口：MS--BS–无线接口，又称空中接口，该接口采用的技术决定了移动通信系统的制式。–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。–传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。•A接口：BS--MSC–无线接入接口。–其物理链接通过采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路来实现。–该接口传送有关移动呼叫处理、基站管理、移动台管理、信道管理等信息，并与Um接口互通，在MSC和MS之间互传信息。2020年2月10日星期一NUPT-PYF17网络接口•B接口：MSC---VLR–MSC通过该接口向VLR传送漫游用户位置信息，并在呼叫建立时向VLR查询漫游用户的有关数据。•C接口：MSC---HLR–MSC通过该接口向HLR查询被叫移动台的选路信息，以便确定呼叫路由，并在呼叫结束时向HLR发送计费信息。•D接口：VLR---HLR–该接口主要用于登记器之间传送移动台的用户数据、位置信息和选路信息。2020年2月10日星期一NUPT-PYF18网络接口•E接口：MSC---MSC–该接口主要用于越局切换。–当移动台在通信过程中由某一MSC业务区进入另一MSC业务区时，两个MSC需要通过该接口交换信息，由另一MSC接管该移动台的通信控制，使移动台通信不中断。•F接口：MSC---EIR–MSC通过该接口向EIR查询发呼移动台设备的合法性。•G接口：VLR---VLR–当移动台由某一VLR管辖区进入另一VLR管辖区时，新老VLR通过该接口交换必要的信息。•MSC与PSTN/ISDN的接口：–利用PSTN/ISDN的NNI信令建立网间话路连接。–TUP/ISUP2020年2月10日星期一NUPT-PYF19网络单元的物理实现MSC、HLR和VLR在实际网络中的物理实现方式可有三种：1.综合式：•MSC、HLR、VLR位于同一物理设备中，即移动交换机兼具位置登记器的功能。这时，移动交换机之间的信令链路中传送C、D、E、G接口的信息，B接口及MSC与本局HLR的C接口成为交换机的内部接口。在移动网发展初期阶段可采用这种方式。2.部分分离式：•MSC和VLR位于同一物理设备中，HLR为单独的物理设备。•B接口为内部接口，C/D接口合一。3.完全分离式：•MSC、HLR、VLR均为独立的物理实体。这时，HLR、VLR为独立的网络数据库，控制移动业务的处理，MSC则完成单纯的话路接续任务。•这一结构和第七章介绍的智能网结构完全一致。其中，HLR、VLR相当于SCP(业务控制点)，MSC相当于SSP(业务交换点)，它们之间通过七号信令交换信息。2020年2月10日星期一NUPT-PYF20网络区域划分系统区服务区公用移动网移动交换业务区位置区基站区小区CellBSLAIMSC江苏移动中国移动GSM2020年2月10日星期一NUPT-PYF21网络区域划分•蜂窝小区：Cell–为PLMN的最小空间单元。–每个小区分配一组信道。–小区半径按需要划定，一般为1km至几十km范围。–半径在1km以下的称为微小区，还有更小的微微小区。–小区越小，频率重用距离越小，频谱利用率就越高，但是系统设备投资也越高，且移动用户通信中的过区切换也越频繁。2020年2月10日星期一NUPT-PYF22网络区域划分•基站区：–一个基站管辖的区域。–如果采用全向天线，则一个基站区仅含一个小区，基站位于小区中央。–如果采用扇形天线，则一个基站区包含数个小区，基站位于这些小区的公共顶点上。2020年2月10日星期一NUPT-PYF23网络区域划分•位置区：–可由若干个基站区组成。–移动台在同一位置区（LAI）内移动可不必进行位置登记。–移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。–位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。–为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。2020年2月10日星期一NUPT-PYF24网络区域划分•移动交换业务区：–一个MSC管辖的区域。–一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。•公用移动网区：–是由一个公用陆地移动通信网(PLMN）提供通信业务的地理区域。江苏移动–一个公用移动网通常包含多个业务区。2020年2月10日星期一NUPT-PYF25网络区域划分•服务区：–由若干个互相联网的PLMN覆盖区组成的区域。在此区域内，移动用户可以自动漫游。中国移动•系统区：–指的是同一制式的移动通信系统的覆盖区，在此区域中Um接口技术完全相同。2020年2月10日星期一NUPT-PYF26GSM组网方式我国GSM数字移动通信网划分为三级：–移动业务本地网–省内网–全国网移动业务本地网的范围原则上与本地固定电话网的范围一致；省内网由省内多个移动业务本地网组成；全国网则由各省网组成。MSCBSCTMSC2TMSC1MSCBSCTMSC2TMSC1HSTPHSTPLSTPLSTPSPSP网状相连2020年2月10日星期一NUPT-PYF27GSM组网方式－省内网•省内可根据话务流量、流向分等级成对设置：–一级汇接中心（TMSC1）•负责转接省际话务–二级汇接中心（TMSC2）•负责转接省内不同本地网间的话务•各省会城市设置成对的TMSC1，各省分别设置TMSC2，TMSC1之间网状网连接，各TMSC1与所属TMSC2之间设置低损耗直达路由。•随着光纤的大量敷设，有可能将TMSC1与TMSC2逐步合并为TMSC，届时我国GSMPLMN将演变为二级网。2020年2月10日星期一NUPT-PYF28GSM组网方式－本地网•在一个本地网内，根据用户发展情况可设一个或若干个MSC，也可以几个本地网合设一个MSC。•一个本地网有多个MSC且数量较少时，MSC间可采用网状相连的方式；•当MSC数量较多时，可设置汇接MSC（TMSC）并在部分话务量较大的局间设置直达中继。移动业务本地网MSCMSBTSBSCMSCMSBTSBSCMSCMSBTSBSC2020年2月10日星期一NUPT-PYF29GSM组网方式－GMSC•为了实现与其它通信网的互通，组网时还设置了网关MSC（GMSC），负责转接PSTN、ISDN等与GSM移动网间的话务。GWTmTSPSTN本地PLMNPLMN长途网移动本地网方式一——中小规模组网LSLSGWGWGW/MSC3GW/MSC1GW/MSC2TMSCGWGW/MSC1GW/MSC2GW/MSC3PSTN本地PLMN2020年2月10日星期一NUPT-PYF30波道指配和信道划分•波道：是具有一定频带宽度的无线传输通道。•移动通信系统都是按固定的工作频段设计的。•公用移动网大多采用800MHZ和900MHZ频段，少数采用450MHZ频段，欧洲的DCS数字系统采用1800MHZ频段，第三代移动通信系统采用2000MHZ频段。•每个系统在其工作频段中划分若干波