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1、移动通信基础知识,系统编号方案,GSM网络构成,系统协议,呼叫流程,GPRS简介,目录,移动通信,GSM(Global System for Mobile communication)：全球移动通信系统,GSM是第二代蜂窝移动电话的一个规范，即全数码化的规范。,无线电话系统首要目标是允许移动台，在广阔的地域内（一个国家，甚至一个大洲）能进入电话网。这种服务是在移动台和电话网之间使用无线电通信。根据不同的系统，使用了几个频段：主要有450MHz，900MHz，1800MHz。为了优化服务，必须使移动台和电话网之间的无线通信质量良好，需要发送设备有足够的功率。为了限定这个功率，无线移动网的运营者在
2、地面设置了用以覆盖通信地域的基站BTS（Base Transceiver），使得一个移动台可以与几公里外的基站进行通信联络。移动通信蜂窝网的一个蜂窝小区地域类似自然界蜂窝的一个“蜂室”，该地域内一个移动台能够与“蜂室”中心的基站建立通信。运营者力求用一个接一个的“蜂室”组成蜂窝覆盖。,1979年属于国际电信联盟（ITU）的国际无线电通信委员会（WARC）讨论并签订了一个国际协定，开放900MHz频段用于移动通信。1982年欧洲邮电委员会（CEPT）明确900M频段的具体使用规则（上下行频段、带宽），同时成立了一个研究小组叫移动专门小组（Group Special Mobile），首字母缩写也是
3、GSM。由该小组详细说明1990年欧洲的蜂窝系统。,移动通信,GSM无线界面的主要特性：,GSM网络构成,传输系统,动力系统,GSM网络构成解释,GSM系统由三个子系统组成：操作支持系统OSS、基站系统BSS、网络系统NSS 网络子系统NSS：是整个系统的核心它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS：是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线信息的发送、接收、无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接、传送系统信息和用户信息等。操
4、作支持子系统OSS：负责NSS和BSS系统的维护管理工作。,GSM网络主要网元（1）,移动交换中心（MSC）,MSC是整个交换网络的核心，完成或参与网络子系统NSS的全部功能。对呼叫进行控制，与接续提供计费信息，并协调与控制整个GSM网络中的各个功能实体。,基站收发信台（BTS）,BTS受控于基站控制器BSC，属于基站子系统BSS的无部分，是服务于某小区的无线收发信台设备，实现BTS与移动台（MS）空中接口的功能。BTS主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音数据速率适配以及信道编解码等；载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合；控制单元则用于BTS的操作与维
5、护。,移动台（MS）,MS是用户直接使用完成移动通信的设备，对于数字移动通信来讲已经从一定程度上具备了个人化的特点，即使存有用户私人信息的SIM卡和通信的物理设备实现分离。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。而物理设备可以是手持机、车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成的设备。,基站控制器（BSC）,BSC是基站子系统BSS的控制部分，主要完成接口管理、BTSBSC之间的地面信道管理、无线参数及无线资源管理、测量和统计、切换、支持呼叫控制、操作与维护等功能。,GSM网络主要网元（2）,拜访位置寄存器（VLR）,VLR是服务于其控制区域内移动用户的
6、数据库系统，其存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR控制区后，此VLR将向该移动用户的归属位置寄存器（HLR）获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后，则取消VLR中此用户的数据。VLR通常与MSC合设在一起。,归属位置寄存器（HLR）,HLR是一个存储移动用户数据的静态数据库（包括用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据）；同时也存储移动用户所在VLR区域的有关动态数据。,鉴权中心（AUC）,AUC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数据被窃。,设备识别寄存器（EIR）,EIR存储着移动设备
7、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。,GSM网络主要网元接口,A：MSC与BSC之间的接口,ABIS：BSC与BTS之间的接口,BS：ABIS接口的特例用于定义BSC与BTS间距离小于10米时的标准,Um：BTS与MS之间的空中接口,F：MSC/VLR/SSP与EIR之间的接口,E：MSC之间的接口,G：VLR之间的接口,C：MSC与HLR之间的接口,D：D为VLR与HLR之间的接口,L：MSC/VLR/SSP与SCP之间的接口,J：HLR与SCP之间的接口,GSM网络主要接口介绍（
8、1）,A接口,A接口定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）间的通信接口。从系统上来讲，就是移动交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的接口，物理链路采用标准的2.048Mb/s的数字传输链路实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。,ABIS接口,ABIS接口定义了基站子系统（BSS）中基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信标准，用于远端互连方式。而图示中的BS接口是ABIS接口的特例，用于定义基站控制器（BSC）与基站收发信台（BTS）间距离小于10米时的标准。BSC与BTS之间采用标准的2.048Mb/sPCM数字链路来实现。此
9、接口支持所有面向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。,Um接口,Um接口（空中接口）定义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，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信息，移动性管理信息和接续管理信息等。,GSM网络主要接口介绍（2）,C接口,C接口定义为MSC与HLR之间的通信接口。当移动台作被叫时，C接口用于MSC从HLR获得被叫MS的路由信息；当向MS传短消息时，C接口用于短消息移动中心关口MSC从HLR获得MS目前所在的MSC号码。,D接口,D接口定义为VLR与HLR之间的通信接口。该接口用
10、于与交换有关的移动台位置信息及用户管理信息。为保证移动用户在整个服务区内能够建立和接受呼叫，则必须要在VLR与HLR之间交换数据。如VLR需要告知HLR其所属的移动用户当前的位置信息，HLR需要把所有与VLR有关的业务数据发送给VLR。如果VLR区域已经发生改变，HLR还需要删除移动用户在漫游VLR中的位置信息及业务数据；另外，用户对所使用业务的修改请求的实现（如补充业务操作）及运营者对用户数据的修改都要通过D接口交换数据。,E接口,E接口定义为MSC与MSC之间的通信接口。当移动台在一个呼叫进行过程中，从一个移动交换中心控制的区域移动到另一个移动交换中心控制的区域时，为不中断通信需要执行切换
11、过程。E接口正是用于MSC之间交换数据以启动和实现切换操作，同时还可用于传送短消息。,GSM网络主要接口介绍（3）,GSM网络主要接口介绍（4）,时分多址技术,多址技术就是要使众多的客户公用公共信道所采用的一种技术，实现多址的方法基本有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。我国模拟移动通信网TACS就是采取的FDMA技术。CDMA是以不同的代码序列实现通信的，它可重复使用所有小区的频谱，它是目前是最有效的频率复用技术。GSM的多址方式为时分多址TDMA和频分多址FDMA相结合并采用跳频的方式，载波间隔为200K，每个载波有8个基本的物理信道。一个物理信道可以由
12、TDMA的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。它的一个时隙的长度为0.577ms,每个时隙的间隔包含156.25比特GSM的调制方式为GMSK，调制速率为270.833kbit/s。,时分多址技术,TDMA信道的概念 在GSM中的信道可分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙，通常被定义为给定TDMA帧上的固定位置上的时隙（TS）。逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道是通过BTS来影射到不同的物理信道上来传送。逻辑信道又可分为业务信道和控制信道。,业务信道：用于携载语音或用户数据，分为话音业务信道和数据业务信道。控制信道：用于携载信令或同步数据
13、，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。,广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，前一个是单向上行信道，后者是单向下行信道。专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH,时分多址技术,广播信道 频率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）广播控制信道（BCCH）,公共控制信道 寻呼信道（PCH）接入许可信道（AGCH）小区广播控制信道（CBCH）随机接入信道（RACH）,专用控制信道 独立专用控制信道（SDCCH）慢速随路控
14、制信道（SACCH）快速随路控制信道（FACCH）,系统编号方案,GSM网络构成,系统协议,呼叫流程,GPRS简介,目录,GSM网络系统编号概述,工作中经常涉及的几类系统编号,国际移动用户识别码（IMSI）,临时移动用户识别码（TMSI）,国际移动设备识别码（IMEI）,移动台国际识别号码（MSISDN）,位置区识别码（LAI）,全球小区识别（GCI）,基站识别色码（BSIC）,移动台漫游号码（MSRN）,GSM网络系统编号详述（1）,国际移动用户识别码（IMSI）,IMSI是在PLMN中，唯一识别一个移动用户的号码，此号码在GSM系统所有服务区中都是有效的。在呼叫建立与位置更新时，需要用到I
15、MSI，IMSI保存在HLR、VLR和SIM卡中。IMSI组成如图所示它的总长不超过15位数字采用十进制编码。,MCC：移动国家码，由3位数组成，唯一地识别移动用户所属的国家中国的MCC规定为460。MNC：移动网号，最多由2位数组成，识别移动用户所归属的移动通信网。MSIN：移动用户识别码，唯一地识别某一移动通信网中的移动用户。NMSI：国家移动用户识别码，由MNC和MSIN组成。,临时移动用户识别码（TMSI）,给移动用户分配TMSI，主要考虑到移动用户的安全性，凡是在空中接口传递的IMSI都用TMSI代替。VLR可给来访的每一用户分配一个唯一的TMSI，在每次鉴权后分配。只在某一VLR管
16、辖区内有效，当用户离开此VLR服务区后，释放此号码。在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI。其总长不超过4个字节。,GSM网络系统编号详述（2）,国际移动设备识别码（IMEI）,IMEI唯一地识别一个移动台设备组成如图：,TAC：型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。FAC：最后装配码，表示生产厂或最后装配所在地，由厂家自行编码。SNR：序号码，这个数字的独立序号唯一地识别每个TAC和FAC的每个设备SP：备用,移动台国际识别号码（MSISDN）,MSISDN是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码组成如图：,CC：国家码即移动台登记注册的国家码中国为86NDC：国内目的码即网络接入号每个PLMN可
17、以分配多个NDCSN：移动用户号码由NDC和SN确定的国内有效MSISDN号码由各个国家运营部门自己决定,移动台漫游号码（MSRN）,当呼叫一个移动用户的时候，为使网络进行路由选择，VLR临时分配给移动用户的一个号码。在每次移动台有来话呼叫时，根据HLR的请求临时由VLR分配一个MSRN，此号码只在某一范围比如90秒内有效。,GSM网络系统编号详述（3）,全球小区识别（GCI）,GCI是在所有GSM PLMN中作为小区的唯一标识，是在LAI的基础上再加上小区识别CI组成。CI为两字节长度的16进制编码。,位置区识别码（LAI）,在检测位置更新和切换的需求时，要使用位置区识别LAI，如图：,MC
18、C：移动国家码，与IMSI中的MCC相同。MNC：移动网号，与IMSI中的MNC相同。LAC：位置区码，用于识别移动通信网中的一个位置区。最多为2个字节长度的16进制编码，全部为0的编码不用于表示某个位置区。LAC可由各运营部门自定。,基站识别色码（BSIC）,BSIC用于采用相同载频的、相邻的、不同的基站收发信台（BTS）的识别，特别用于识别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS。BSIC为一个6比特编码组成如图：,NCC：网络色码，用来唯一识别相邻国家不同的PLMN。BCC：基站色码，用来唯一识别采用相同载频的相邻BTS。,GSM网络系统编号应用,LAIBSICCGI,LAI、CGI
19、IMSI、TMSI,LAI、CGIIMSI、TMSIMSISDN、MSRN,LAI、CGIIMSI、TMSIMSISDNMSRN,系统编号方案,GSM网络构成,系统协议,呼叫流程,GPRS简介,目录,系统协议概述,协议是GSM各功能实体间的共同“语言”。通过各个接口相互传递有关的消息。为完成GSM通信和管理功能建立起有效的信息传输通道。GSM系统NSS部分局间的移动信令的交互和话音传送是以七号信令为支撑平台。其中：移动信令的支持是由MTP（消息传递部分）、SCCP（信令连接控制部分）、TCAP（事物处理部分）来完成。在此基础上通过MAP信令来完成移动数据的传送和转接；而话音的控制仍是由MTP（
20、消息传递部分），TUP（电话用户部分）或Isup（ISDN）用户部分的信令控制来完成。,协议的基本概念,在整个七号信令的多功能的强大支撑下，GSM系统才能够完成其特有的移动通讯功能。,系统协议结构,GSM系统各接口采用的分层协议结构同时考虑到了与ISDN的互通。符合开放系统互连(OSI)参考模型。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议，每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它自己特定的服务。,系统协议结构概述,(1)信号层1（也称为物理层）这是无线接口的最低部分，提供传送比特流所需的物理链路，为高层提供各种不同功能的逻辑信道。包括业务信道和逻辑信道，每个逻辑信道有它自己
21、的逻辑接入点。(2)信号层2主要目的为建立移动台和基站间可靠的专用数据链路，L2协议基于ISDN的D信道接入协议（LAP-D），但作了改动，因而在Um接口中的L2协议称为LAPDm。(3)信号层3主要传送控制和管理信息。L3包括三个基本子层：无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM）。其中接续管理（CM）层中含有多个呼叫控制（CC）单元，提供并行呼叫处理；在CM子层中还有补充业务（SS）单元和短消息业务管理（SMS）单元用于支持补充业务和短消息业务。,A接口协议分层,基站要自行控制或在MSC的控制下实现对蜂窝的管理这一无线功能，无线资源管理子层（RR）即是定义此功能的，无线资源
22、管理子层（RR）消息在BSS中进行处理和传递映，射成BSS移动应用部分（BSSMAP）的消息在A接口中传递。子层移动性管理和接续管理都至MSC终止，MM和CM消息在A接口中是采用直接转移应用部分（DTAP）传递，基站子系统（BSS）则透明传递MM和CM消息。,MSC七号协议的分层结构,系统编号方案,GSM网络构成,系统协议,呼叫流程,GPRS简介,目录,常见呼叫流程,鉴权流程位置更新流程切换流程移动用户呼叫移动用户主叫侧接续流程移动用户呼叫移动用户被叫侧接续流程移动用户呼叫移动用户挂机过程固定用户呼叫移动用户接续流程固定用户呼叫移动用户挂机过程,为什么要了解呼叫流程？,几类常用呼叫流程,异常通
23、话分析，如掉话。异常接续分析，如无法接听。客户投诉处理，如无法漫游。客户投诉处理，如附着失败。,呼叫流程涉及因素：网元、信令流向、信令消息等。,呼叫常用概念,呼叫流程举例,位置更新流程,网元,流向,消息,系统编号方案,GSM网络构成,系统协议,呼叫流程,GPRS简介,目录,Gb,GPRS网络构成,BTS,BSC,HLR/AUC,PDCH,Abis,GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交
24、换系统。,原有网络结构保持不变，只是在BSS部分增加了分组控制单元（PCU），新建一个分组网络。分组网络中有两种GPRS节点GPRS服务节点(SGSN)和 GPRS关口节点(GGSN)。SGSN主要负责GPRS用户移动性管理、用户的接入、短消息的收发、分组数据的转发，GGSN主要负责通过Gi接口转发用户数据到其它数据网上。,GPRS常用概念,1、GPRS手机的三种类型：A类：GPRS和GSM电路业务可同时工作 B类：可附着GPRS和GSM电路型业务，但两者不能同时工作C类：只能附着GPRS业务 目前：绝大多数为B类手机 2、GPRS信道编码方案 四种编码CS-1、CS-2、CS-3、CS-4，
25、对应的速率为9.05/13.4/15.6/21.4k bit/s。CS-1、CS-2在能够保证实现小区的100%和90%覆盖时，能够满足同频道干扰C/I大于等于9dB的要求。CS-3、CS-4苏率较高，但是通过减少和取消纠错比特换取数据速率的提高，对无线环境要求较高。由于Abis接口一般是16k bit/s的子信道，目前不能支持CS3/CS4两种编码方式，GPRS无线信道的信令采用CS1方式，数据业务信道可以根据不同的干扰情况灵活地采用CS1和CS2方式。3、移动性管理（MM）三种状态：GPRS空闲状态、GPRS守候状态、GPRS就绪状态 GPRS空闲状态：用户没有附着GPRS移动性管理，此时
26、移动台可以执行PLMN选择、GPRS小区选择和重新选择过程，但不能接收和发送数据，也不能寻呼用户。GPRS守候状态：用户与GPRS移动性管理建立连接，移动台和SGSN已经为用户的IMSI建立MM移动场景，但此时还不能接收和发送数据。GPRS就绪状态：用户可以发送和接收数据。,GPRS终端连接到网络需要两个阶段,连接到GPRS网络（GPRS附着）：GPRS终端上电后，向网络发送附着消息。SGSN从HLR收集用户数据，对用户进行鉴权，然后与终端附着。连接到IP网络（PDP移动场景激活）：GPRS终端附着后，向网络请求一个IP地址，用来向终端路由数据。,3G简介,目录,3G简介,3G简介,3G简介,3G简介,3G简介,3G简介,
