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1、第9章移动交换技术,本章首先介绍移动通信的基本概念、特点及分类，并对移动通信的发展演变过程进行概述。,然后，以第2代数字移动系统GSM/GPRS为参照，全面地讨论了公用蜂窝移动通信系统的网络结构、系统组成、编号与识别、空中接口、呼叫处理、移动性管理、漫游与切换、网络安全、接口及信令技术。,最后对移动软交换的引入、软交换组网结构、网络实体和接口功能，以及移动软交换在3G中的应用与发展进行较全面的介绍。,9.1 移动通信概述,移动通信是指通信的一方或双方在移动中进行的通信过程，即至少有一方具有可移动性。因此，移动通信可以是移动台与移动台之间的通信，也可以是移动台与固定台之间的通信。,移动通信满足了
2、人们无论在何时何地都能进行通信的愿望。因此，20世纪80年代以来，特别是90年代以后，公用移动通信得到了飞速的发展。,相比固定通信而言，移动通信不仅要提供与固定通信一样的通信业务，而且由于用户的移动性，其控制与管理技术要比固定通信复杂得多。,同时，由于移动通信依靠的是无线电，其传播环境要比固定网中有线介质的复杂，因此，移动通信有着与固定通信不同的特点。,1移动通信的特点,（1）用户的移动性。（2）电波传播条件复杂。（3）噪声和干扰严重。（4）系统和网络结构复杂。（5）有限的频率资源。,2移动通信分类,（1）寻呼系统。（2）无绳电话。（3）集群移动通信。（4）公用移动通信系统。（5）卫星移动通信
3、。,9.2 公用蜂窝移动网,9.2.1 网络结构 为了便于各设备之间的互连互通，ITU-T于1988年对公用陆地移动通信网（PLMN，Public Land Mobile Network）的结构、功能和接口及其与公用电话交换网PSTN等的互通做出了详尽的规定。PLMN的功能结构如图9-1所示。,图9-1 PLMN的网络功能结构,1功能实体,（1）移动台（MS，Mobile Station）。（2）基站子系统（BSS，Base Station Sutsstem）。（3）移动业务交换中心（MSC，Mobile Service Switching Center）。,（4）归属位置寄存器（HLR，Ho
4、me Location Register）。,用户信息 位置信息 业务信息,（5）拜问位置寄存器（VLR，Visitor Location Register）。（6）设备标识寄存器（EIR，Equipment Identity Register）。,（7）鉴权中心（AC，Authentication Center）。（8）操作维护中心（OMC，Operation and Maintenance Center）。,2网络接口,（1）Um接口。（2）网络内部接口。A接口 A-bis接口 B接口,C接口 D接口 E接口 F接口 G接口,（3）PLMN与其他网络之间的接口。,3区域划分,由于用户的移动
5、性，位置信息是一个很关键的参数，移动通信系统中区域划分如图9-2所示，按从小到大的顺序，包括下列各组成区域。,图9-2 PLMN网络覆盖区域划分,（1）小区。（2）基站区。（3）位置区。（4）MSC服务区。（5）PLMN（公用陆地移动通信网）服务区由一个或多个MSC服务区组成，每个国家有一个或多个。,9.2.2 编号计划,在移动通信系统中，由于用户的移动性，需要采用下列4种编号对用户进行识别、跟踪和管理。,1移动用户号码簿号码,移动用户号码簿号码（MSDN，Mobile Station Directory Number）指主叫用户呼叫移动用户所拨的号码，其编号方式同PSTN/ISDN。,在GS
6、M系统中被称为MSISDN，在CDMA系统中被称为MDN。MSDN结构为：MSDN=CC+NDC+SN。,2国际移动用户识别码,国际移动用户识别码（IMSI，International Mobile Subscriber Identity）是网络识别一个移动用户的国际通用号码。移动用户以此号码发起入网请求或位置登记，网络据此查询用户数据。此号码也是HLR、VLR的主要检索参数。,3国际移动设备识别码,国际移动设备识别码（IMEI，International Mobile Equipment Identification）是唯一标识移动台设备的号码，又称移动台电子串号。,该号码由制造厂家永久性地
7、置入移动台，用户和网络运营部门均不能改变它，其作用是防止有人使用非法的移动台进行呼叫。,ITU-T建议IMEI的最大长度为15位。其中，设备型号占6位，制造厂商占2位，设备序号占6位，另有1位保留。,4移动台漫游号码,移动台漫游号码（MSRN，Mobile Station Roaming Number）是系统分配给来访用户的一个临时号码，供移动交换机进行路由选择使用。,5位置区识别码,位置区识别码LAI由三部分组成：移动国家码MCC移动网号MNC位置区识别码LAC。,9.2.3 移动网的发展演变,蜂窝移动通信已经历了第1代和第2代系统，目前正在向第3代系统过渡。在未来IP宽带网络系统中，移动通
8、信将作为一种接入手段融入全球IP系统。,9.3 移动交换基本技术,9.3.1 一般呼叫过程 移动网呼叫建立过程与固定网具有相似性，其主要区别表现为：一是移动用户发起呼叫时必须先输入号码，确认不需修改后才发送；二是在号码发出和呼叫接通之前，移动台（MS）与网络之间通过空中接口进行交互和协商。,这些操作是机器自动完成的，无需用户介入，但有一段时延存在。下面以GSM为例，介绍移动呼叫的一般过程。,1移动台初始化,2附着与分离,（1）MS开机，网络对其做“附着”标记。（2）MS关机，网络对其做“分离”标记。（3）MS呼叫，网络对其做“忙”标记。（4）周期性登记。,3MS呼叫PSTN,图9-3 移动用户
9、至固定用户呼叫流程,4PSTN呼叫MS,图9-4 固定用户至移动用户入局呼叫的基本流程,5呼叫释放,在移动网中，为节省无线信道资源，呼叫释放采用互不控制复原方式。通信可由任一用户释放，如移动用户通过按挂机键“NO”请求释放。,这样一个动作由MS翻译成“断连”消息，MSC收到“断连”消息后，向对端局发送拆线或挂机消息，然后释放局间通话电路。,但此时信道资源仍未释放，MSC与MS之间的信道资源仍保持着，以便完成诸如收费指示等附加操作。,当MSC决定不再需要呼叫时，它发送一个“信道释放”消息给MS，而MS也以一个“释放完成”消息应答。至此，连接才被释放，MS回到空闲状态。,9.3.2 自动漫游,漫游
10、（Roaming）是蜂窝移动通信系统的一项重要服务功能，它可使不同地区的移动网实现互连。移动台不但可以在归属服务区中使用，也可以在访问服务区使用。,具有漫游功能的用户在整个移动网内都可以自由地呼叫和被呼叫，其使用方法不因位置的不同而异。在移动通信的发展过程中，曾出现过人工漫游、半自动漫游和自动漫游三种服务形式。,前两种方式大多用于早期的模拟网。数字蜂窝移动网均支持自动漫游方式，这种方式要求移动网络数据库通过No.7信令网进行互连，网络可自动检索漫游用户数据，并在呼叫时自动分配漫游号码，而对于移动用户来说则是无感的。,9.3.3 越区切换,（1）同一MSC业务区内基站之间的切换，称为MSC内部切
11、换（Intra-MSC）。,图9-5 Intra-MSC切换过程,（2）不同MSC业务区基站之间的切换，称为MSC间切换（Inter-MSC）。,9.3.4 网络安全,GSM数字蜂窝移动系统提供了较完备的安全功能，包括用户识别码（IMSI）的保密、用户鉴权和信息在无线信道上的加密等措施。,1IMSI保密,IMSI是唯一识别国际移动用户的识别码，如被截获，就会被人知道行踪，甚至被人盗用，造成经济损失。为此，GSM系统为每个用户提供了一个临时用户识别码（TMSI）。,该编码在用户入网时由VLR分配，和IMSI一起存在VLR，在MS访问期间有效。MS起呼、位置更新或向网络发送报告时将使用该编码，网络
12、对MS进行寻呼时也使用该编码。,如果MS进入一个新的VLR服务区，需要进行如图9-6所示的位置更新。新的VLR首先根据更新请求消息中的TMSI及LAI判定MS原来所在的VLR，即PVLR，然后向PVLR索取该MS的IMSI，再根据IMSI向HLR发起位置更新，请求MS的有关数据。,与此同时，PVLR将收回原先分配的TMSI，由VLR重新给MS分配新的TMSI。由此可知，IMSI不在空口上传送，取而代之的是TMSI，而TMSI是动态变化的，降低了IMSI被截获的可能，使IMSI得到了保护。,图9-6 基于TMSI的位置更新过程,2用户鉴权,用户鉴权（Authentication）也称为用户认证，
13、其目的是以一种可靠的方法确认用户的合法身份。它不依赖于IMSI、MSISDN或IMEI，这是GSM区别于其他系统的一个特色。,用户鉴权由鉴权中心（AC）、VLR和用户协同完成，其鉴权原理如图9-7所示。当MS起呼或进行位置更新时，VLR向该MS发送一个随机数（Rand）；用户的SIM卡以随机数和鉴权键（Ki）为输入参数运行鉴权算法A3，得到输出结果，称为符号响应（SRES），回送VLR。,SRES就是一种数字签名，VLR将此结果和早已算好并暂存在存储器中的结果进行比较，如果两者相符，表示鉴权成功。,图9-7 用户鉴权原理,3数据加密,数据加密（Encryption）用于信令和用户信息在空口的保
14、密传送，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时进行指示。,数字通信系统加密有许多成熟的算法，GSM采用可逆算法A5进行加密，即发送端用A5算法加密，接收端也用A5算法进行解密。,为了提高加密性能，GSM系统加密时对每个用户提供一个特定的密钥Kc。如图9-8所示，在鉴权过程中，当计算SRES时，同时利用A8算法计算出密钥Kc，并在BTS和MSC中均暂存Kc。,图9-8 加密过程,4移动台识别,图9-9 设备识别过程,9.4 接口与信令,接口与信令是移动网联网的关键，要实现全球漫游，各移动网必须遵从统一的信令规范，并采用统一的无线传输技术。GSM系统设计的一个重要出发点是支持全球漫游和多厂商环境，因此
15、定义了完备的信令协议。,其接口规范和信令协议结构对第3代移动通信系统的标准化具有很大的影响。本节主要介绍GSM系统移动交换信令。,GSM交换信令主要包括空中接口信令、基站接入信令。核心网络接口及其信令在9.5节介绍。,9.4.1 空中接口信令,GSM空中接口继承了ISDN用户/网络接口概念模型，其控制平面包括物理层、数据链路层和信令层三层协议结构。1物理层2数据链路层,图9-10 LAPDm帧格式,3信令层,信令层即第三层，是收、发和处理信令消息的实体，其主要功能是传送控制和管理信息。它包括三个功能子层。,（1）无线资源管理（RR），其作用是对无线信道进行分配、释放、切换、性能监视和控制，GS
16、M共定义了8个信令过程。,（2）移动性管理（MM），定义移动用户位置更新、鉴权、周期更新、开机接入（附着）、关机退出（分离）、TMSI重新分配和设备识别等7个信令过程。,（3）连接管理（CM），负责呼叫控制，包括补充业务和短消息业务的控制。,由于有MM功能子层的屏蔽，CM子层已感觉不到用户的移动性。其控制机理继承了ISDN的UNI原理，包括去话建立、来话建立、呼叫中改变传输模式、MM连接中断后呼叫重建和DTMF传送等5个信令过程。,图9-11 空中接口第三层信令消息结构,图9-12 呼叫建立信令过程,9.4.2 基站接入接口,图9-13 基站系统结构与接口,1A-bis接口信令,图9-14 A
17、-bis接口信令消息结构,2A接口信令,图9-15 A接口信令分层结构,图9-16 GSM系统无线接入侧信令协议模型,9.5 移动应用部分,GSM核心网接口包括BG。接口上层信令为移动应用部分（MAP），MAP是基于No.7信令系统的应用层协议，由SCCP和TCAP支持。其主要功能是支持MS移动性管理、漫游、切换和网络安全。,为实现全球网络互联，GSM系统需要在MSC和HLR/AUC、VLR和EIR等网络部件之间频繁地交换数据和指令，这些信息都与电路无关，因此最适合采用No.7信令方式传送。,MSC与MSC之间及MSC与PSTN/ISDN之间关于话路接续的信令则采用No.7信令的TUP/ISU
18、P协议。MAP是应用层协议，它必须在SCCP和TCAP的支持下才能完成相关工作，因此，下面首先结合信令知识和GSM系统的控制需要简要介绍MAP使用SCCP和TCAP的情况。,1SCCP的使用,在GSM移动应用中，MAP仅使用SCCP的无连接协议类别0或1，MSC/VLR、EIR、HLR/AUC在信令网中寻址时采用下列两种方式。（1）国内业务采用GT、SPC、SSN（2）国际业务采用GT。,2TCAP的使用,MAP使用TCAP提供的服务，作为TCAP的用户，MAP的通信部分由一组应用服务单元（ASE）构成，这组应用服务单元由操作、差错和一些任选参数组成，该应用服务由应用进程调用并通过成分子层传送
19、至对等实体。,图9-17表示了系统1与系统2中MAP应用实体之间进行通信的逻辑流和实际信息流。,图9-17 MAP应用实体之间消息传递,9.5.1 MS位置更新信令流程,位置更新包括位置登记与删除，位置更新是支持移动用户实现自动漫游的信令过程。所谓位置登记就是MS通过控制信道向MSC报告其当前位置。,如果MS从一个MSC/VLR管辖区域进入另一个MSC/VLR管辖区域，就要向归属HLR报告，使HLR能随时跟踪MS的当前位置，从而便于实现对漫游用户的接续。,位置登记过程涉及B接口和D接口，由于MSC与VLR一般处于一个物理实体中，MSC与VLR之间的接口实际为设备内部接口。所以，下面主要讨论MS
20、C/VLR与HLR之间的位置登记与删除过程。,1基于IMSI的位置更新,图9-18 仅涉及VLR与HLR的位置更新,2基于TMSI的位置更新,图9-19 当MS用前一个VLR分配的TMSI标识自己的位置更新,9.5.2 MS始发的呼叫流程,图9-20 MS发起呼叫的信令流程,9.5.3 MS终结的呼叫流程,图9-21 MS终结呼叫的信令流程,9.5.4 短消息业务信令流程,GSM系统支持MS起始和终结的点到点短消息业务。短消息的发送既可以在MS处于通信状态进行，也可以在空闲状态下进行。,当短消息在控制信道内传送时，信息量限制为140个字节。短消息的存储和前转是由短消息中心（SMC）完成的。,P
21、STN用户可通过固定网、MS通过移动网将短信息传送至SMC，由SMC通过移动网将消息发送至指定的MS。,1短信业务网络结构,图9-22 移动网短消息业务网络结构,2MS发送短消息3MS接收短消息,图9-23 始发短消息信令流程,图9-24 短消息终结信令流程,9.5.5 越区频道切换信令流程,图9-25 越区频道切换信令流程,9.6 通用分组无线电业务,GSM系统采用电路交换，主要提供话音业务，而Internet采用分组交换，提供丰富的信息服务。制定GPRS标准的目的，就是要在GSM系统中引入分组交换和传输能力，支持移动用户利用分组终端接入Internet或其他分组数据网的应用需求。,GPRS
22、是GSM Phase2+阶段规定实现的内容之一，是GSM向3G系统演进的第一步。在通信速率方面，GSM电路型数据业务（CSD）只能提供9.6kbit/s的传输速率，因而限制了移动数据业务的开展。,而GPRS可同时采用8个信道进行数据传输，如采用CS-2编码方式最高速度可达115kbit/s，采用CS-3、CS-4编码后理论速率可达171kbit/s。,后来发展的增强型数据速率GSM演进技术（EDGE，Enhanced Data rate for GSM Evolution）进一步提高了GPRS信道的编码效率，速度可达384kbit/s以上。,正是由于GPRS的引入，使得一些原本在GSM系统不能
23、实现的应用成为可能，这些新应用得以实现的关键就在于GPRS网络能与各种LAN、WAN及Internet互连。同时，GPRS可使GSM向3G过渡更为平滑，保护运营商的投资。,9.6.1 GPRS网络架构,GPRS网络是在GSM的基础上发展起来的移动数据分组网，GPRS网络包括两个部分：无线接入网和核心网。,无线接入网在移动台与基站子系统之间传输数据；核心网在基站子系统和外部数据网边缘路由器之间传输数据。GPRS的基本功能就是在移动台和外部数据通信网之间传输分组业务。,1GPRS网络结构,图9-26 GPRS网络结构,（1）终端设备（TE，Terminal Equipment）。（2）移动终端（M
24、T，Mobile Terminal）。,（3）移动台（MS，Mobile Station）。A类 B 类 C 类,（4）分组控制单元（PCU，Packet Control Unit）。,（5）SGSN及其接口。,Gb接口 Gn接口 Gp接口 Gs接口 Gr接口 Gd接口 Gf 接口,（6）GGSN及其接口。,GGSN与其他功能实体的接口除了上面介绍的Gn、Gp外，还有与外部数据网及GSM电路域的接口。Gi接口 Gc接口,2GPRS协议体系,图9-27 GPRS网络协议结构,（1）子网相关汇聚协议（SNDCP）（2）逻辑链路控制（LLC）协议（3）无线链路控制/媒体接入控制（RLC/MAC）协议
25、,（4）基站子系统GPRS应用协议（BSSGP）（5）网络服务（NS）协议（6）隧道协议（GTP）,9.6.2 GPRS网络业务,1承载业务 GPRS 标准定义了两种不同类型的数据承载业务：PTP（Point To Point，点到点）数据业务和PTM（Point To Multipoint，点到多点）数据业务。,（1）PTP数据业务,GPRS提供的点对点数据又可细分为两类：点到点无连接业务（PTP-CLNS，Point to point-Connectionless service）点到点面向连接业务（PTP-CONS，Point to point-Connection-oriented s
26、ervice）,（2）PTM数据业务,点对多点数据业务是将同一信息传送给多个用户的一类业务，能够提供一个用户给多个用户传输数据的能力。,它又分为如下三类：点对多点多播（PTM-M）业务。点对多点组呼（PTM-G）业务。IP多点广播（IP-M）业务,2短信业务,附着GPRS网络的移动台，可以通过GPRS无线信道传送和接收短消息。利用GPRS的分组信道来传送短消息，效率会更高，容量会更大。,9.6.3 移动与会话管理,（1）路由区（RA）（2）GPRS位置区管理（3）GPRS附着与分离（4）PDP 上下文（PDP Context）,1GPRS移动性管理,（1）空闲状态（2）守候状态（3）就绪状态,
27、图9-28 GPRS移动台的移动性管理状态,2GPRS的会话管理,9.6.4 GPRS信令流程,MS要使用GPRS业务，必须首先附着到GPRS网上，目的是向GPRS网络报告自己所在的位置，其功能类似于电路域中的位置更新。附着到GPRS网后（即建立逻辑连接后），MS才可以收、发分组数据。,MS可与一个或多个分组数据协议（PDP）地址进行交互，不同的交互过程可以同时执行，每个数据交互就存在一个PDP上下文。下面介绍几个典型的GPRS信令流程。,1GPRS附着信令流程,图9-29 MS附着GPRS网络的信令流程,2GPRS分离信令流程,图9-30 MS分离GPRS网络的信令流程,3MS激活PDP上下
28、文信令流程,图9-31 MS激活PDP上下文的信令流程,4网络激活PDP上下文信令流程,图9-32 网络激活PDP上下文信令流程,9.6.5 GPRS业务流程示例,GPRS业务流程主要是由移动性管理（MM）和会话管理（SM）控制规程配合实现的。GPRS业务流程将视移动性管理状态、PDP状态以及相关参数的不同而异。下面给出两个典型的业务流程。,1MS发起的分组数据业务,图9-33 MS发起的分组数据业务流程,2网络侧发起分组数据业务,图9-34 网络侧发起分组数据业务流程,9.7 移动软交换技术,9.7.1 基本概念 早在20世纪90年代末，通信界就提出了在系统中引入移动服务器（即软交换）的设想
29、，3GPP在制定WCDMA R4规范时，正式把软交换概念引入移动核心网。,移动软交换主要是对移动交换网进行改造，其核心是实现控制平面与用户平面的分离。,在移动软交换网中，传统的MSC被分割成MSC服务器（MSC-Server）和媒体网关（MGW），将所有的控制功能集中在MSC-Server中，并通过标准的媒体网关控制协议实现对媒体网关的控制和管理；将所有的交换功能分散在各MGW中实现。,MSC-Server完成呼叫控制、业务提供、资源管理、协议处理、路由、鉴权、计费和操作维护等功能，并基于标准化的业务接口，向用户提供移动语音、数据及多样化的第三方业务。,移动软交换符合移动通信网全IP发展的趋势
30、，同时兼顾了原有TDM业务的承载需要。,采用IP分组承载的移动软交换组网灵活、结构清晰，业务功能丰富，网络建设和管理成本低，并可以实现向下一代网络的平滑演进。软交换技术的优势使它既可用于2G组网，也可用于3G组网。,1移动软交换与传统移动交换的区别,（1）传统移动网采用电路交换技术，每个话路对应一个物理连接，而软交换可将多个话路的虚连接同时映射到一个物理连接。,（2）传统移动交换将控制和交换功能集中于MSC，而移动软交换将控制与交换功能分离，控制集中在MSC-Server，交换功能则分布于媒体网关MGW。,（3）传统移动交换网基于TDM技术，而移动软交换则基于IP分组技术。,利用软交换的分层体
31、系结构，话音业务和GPRS数据可以共用一个核心网，便于降低运营和维护成本。,2移动软交换与固网软交换的比较,移动软交换与固网软交换在体系结构、承载方式和业务架构等方面基本保持一致，移动软交换网也分为业务层、控制层、传送层和接入层，实现了业务与控制分离、呼叫与承载分离。,但由于移动通信的特点，移动软交换与固网软交换相比较具有一些独特之处。,其最大区别在于接入层面，由于移动软交换以无线接入为基础，需要提供控制无线接入网（RAN）和管理移动用户的必要功能，移动软交换的控制和协议更为复杂。,在核心控制层上，移动软交换除了要实现固网的呼叫控制功能外，还要实现由于用户移动而带来的位置管理、漫游和切换等功能
32、。在业务层面，移动网和固定网都支持标准化、开放的业务接口，与网络结构无关。,9.7.2 网络结构,移动软交换网络基本结构如图9-35所示，核心网电路域主要由MSC-Server、GMSC-Server和MGW组成，承载方式可以使用不同的传送层，如IP、ATM或TDM，目前主要采用IP承载。,（1）MSC-Server,图9-35 移动软交换网络结构,（2）GMSC-Server。（3）MGW。（4）T-SGW。（5）Mc接口。,（6）Nc接口。（7）Nb接口。（8）MSC-Server与应用/业务层的接口。,9.7.3 向3G核心网演进,13G的基本概念及标准化,图9-36 IMT-2000地
33、面无线接口标准,（1）WCDMA（2）cdma2000（3）TD-SCDMA,2基于GSM核心网的演进,3GPP主要制定基于GSM MAP的核心网，以WCDMA和TD-SCDMA为无线接口标准。3GPP标准的制定是分阶段的，包括R99、R4、R5、R6、R7、R8等版本。,R99版本的核心网基于演进的GSM MSC和GPRS GSN，电路交换与分组交换节点逻辑上是分开的；而无线接入网（RAN）则是全新的，网络结构如图9-37所示。,图9-37 基于GSM核心网演进的第3代移动系统,R4版本最为突出的改变是在核心网的电路域实现了承载和控制的分离，引入了软交换的概念。R5引入了IP多媒体子系统（I
34、MS），R6、R7、R8等主要是业务功能的增强和完善，而网络结构与R5基本相同。,图9-38 3GPP无线接入网UTRAN结构示意图,3基于ANSI-41核心网演进,图9-39 基于ANSI-41演进的3G核心网,9.7.4 全IP核心网的发展,目前，主流的3G制式包括WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三种。,WCDMA和TD-SCDMA具有相同的核心网，3GPP制定的核心网标准成熟度高，应用广泛，其核心网的网络结构和演进代表了3G的发展方向，因此，下面主要以WCDMA/TD-SCDMA核心网为例介绍移动核心网的发展。,从电路交换核心网向全IP核心网过渡的过程中，3GPP制定的R9
35、9、R4和R5版本各有特色。,R99向下兼容GSM和GPRS；R4电路域基于承载与控制分离的思想采用移动软交换技术，并实现了核心网电路域的IP化传输；R5则是从无线网络到核心网都采用IP传输，并增加了IP多媒体与系统，从而提供端到端的IP多媒体服务。,1R99版本2R4版本,图9-40 3GPP R4版本网络结构,3R5版本,图9-41 3GPP R5版本网络结构,图9-42 3GPP R5 IMS网络结构,4R6及后续版本,本 章 小 结,本章首先介绍移动通信的基本概念、特点及分类，并对移动通信的发展演变过程进行了概述。,然后，以第2代数字移动通信系统GSM为参照，全面讨论了公用蜂窝系统的网
36、络结构、功能实体、编号与识别、呼叫过程、移动性管理、漫游与切换、网络安全、接口与信令等经典原理与技术。,GPRS在移动Internet的发展过程中起着十分重要的作用，因此，本章也对其产生背景、组网结构及工作原理进行了介绍，同时对GPRS业务、移动与会话管理及其信令流程进行了描述。,最后对移动软交换的基本概念、组网结构以及软交换技术在新一代宽带移动通信系统中的应用进行了系统阐述。章末对基于IMS的固移融合技术的发展进行了展望。,与固网交换机相比较，移动交换机的呼叫处理具有突出的特点。由于用户位置经常变动，系统为了找到用户，对用户数据采用集中管理方式。,移动用户必须将位置变化情况实时地报告给系统，
37、移动用户接入和呼叫通过无线信道完成，但移动用户并不固定占用业务信道和信令信道，而是在通信时由系统按需分配。,当移动用户为被叫时，始发移动交换机要向被叫用户归属HLR查询用户当前位置，再由被叫用户归属的HLR向被叫当前拜访的VLR要求为本次呼叫分配漫游号码，始发移动交换机通过漫游号码进行路由和接续。,移动交换机在用户进入通信后继续监视信道质量，并按需进行信道切换以保证通信的连续性。,移动通信网与固定通信网的最大区别在于用户的移动性、网络控制和资源管理的复杂性，因此，移动通信网必须解决移动性管理、漫游、切换和网络安全与加密等问题。,公用移动通信网基于蜂窝理论，以解决频率资源有限和系统容量的矛盾。空
38、中接口是用户接入网络的开放接口，是众多移动用户的共享信道。,了解移动通信信道类型对理解空中接口资源控制、位置更新、接入、鉴权、漫游切换等控制过程十分重要。,交换的目的是按需实现任意用户间呼叫通路的建立和管理，合理分配网络资源，并对呼叫进行计费，以实现网络资源的有效利用，因此寻址和选路是移动交换网络实现呼叫和接续控制的基础。,GSM移动网络的编号计划涉及诸多号码和标识，以使移动网络顺利地完成呼叫接续、移动性管理等相关控制。,本章以基本呼叫过程为主线，介绍移动呼叫处理、漫游、切换和网络安全等基本技术，并对GSM/GPRS系统的实现技术进行了阐述，使读者系统地理解移动交换的本质所在。,第2代移动通信
39、系统空中接口继承了ISDN用户/网络接口概念，在控制平面包括物理层、数据链路层和信令层三层协议结构。,在网络内部采用No.7信令传递呼叫和移动性管理等控制信息，并实现与其他网络的互连互通。对移动通信接口和信令协议的理解是掌握移动交换技术的关键。,发展第3代移动通信的目的是为了提供移动多媒体业务，同时为了扩展频率资源、提高频谱利用率和扩大容量，以及提供全球漫游。,3G强调从2G的平滑演进，先在2G已有的基础设施上过渡到2.5G（如GPRS、CDMA 1x等），然后再发展3G乃至4G系统。从技术发展、业务互通、运营和建网成本等方面综合考虑，未来的移动,通信网将是宽带的、支持多媒体业务的基于全IP的
40、网络。全IP移动网络将和固定宽带网公用一个IP核心网，这是一个统一的IP核心网，可以支持话音、数据和视频等综合的多媒体业务。,只需要建设移动无线接入网和解决移动IP的地址、路由、服务质量等问题，就可以提供移动无线Internet业务。由于采用统一的IP核心网，建设和运营成本将远远低于独立建设的系统。,移动软交换的核心是实现控制平面与用户平面的分离。在移动软交换系统中，传统的MSC被分割成MSC服务器（MSC-Server）和媒体网关（MGW），将所有的控制功能集中在MSC-Server中，并通过标准化的媒体网关控制协议实现对媒体网关的控制和管理；将所有的交换功能分散在各MGW中实现。,MSC-
41、Server完成呼叫控制、业务提供、资源管理、协议处理、路由、鉴权、计费和操作维护等功能，并基于标准化的业务接口，向用户提供移动语音、数据及多样化的第三方业务。移动软交换符合移动通信网全IP发展的趋势，同时兼顾了原有TDM业务的承载需要。,采用IP分组承载的移动软交换组网灵活、结构清晰，业务功能丰富，网络建设和管理成本低，并可以实现向下一代网络的平滑演进。软交换技术的优势使它既可用于2G组网，也可用于3G组网。,超3G是由ITU定义的，意为超越3G（B3G，Beyond 3G）的系统，目前被称为第四代移动通信（4G）实际上是指ITU提出的超3G系统。,4G的概念涵盖了现有的3G、3G增强型技术，以及新定义的两部分新能力，即新的移动接入和新的游牧/本地接入系统，前者一般是指蜂窝移动通信系统，后者一般由固定无线接入/无线局域网（WLAN）演变而来。,4G的概念还强调不同系统之间的互通和关联，包括3G、4G系统与其他无线系统之间的协同等。,
