第七章 GSM系统的结构.ppt

1,第七章 GSM系统的结构,移动通信,电子工程系 李明,2,一、概述 公众陆地移动网PLMN：由运营商管理的、向公众提供移动通信服务的网络。 GSM900/DCS1800是一个PLMN。 GSM：全球移动通信系统，Global System for Mobile communications DCS：数字通信系统，Digital Communication System,移动通信,电子工程系 李明,3,GSM提供的业务 电信业务：电话、短消息等 承载业务：数据交换等 补充业务：来电显示、呼叫转移、多方通话等,移动通信,电子工程系 李明,4,空中接口(Air Interface) 公共逻辑信道：由多个移动台共享的信道。 专用逻辑信道：只为一个移动台提供资源的信道。,移动通信,电子工程系 李明,6,巡游管理(Itineracy Management) 位置登记 越区切换,移动通信,电子工程系 李明,7,漫游(Roaming) 保证用户在不同网络中的通话不中断。,移动通信,电子工程系 李明,8,二、分系统组成 移动台MS (Mobile Station) 唯一的国际移动设备识别码IMEI (International Mobile Equipment Identity) .形式：车载式和便携式 .功能：能通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信功能外，还必须具备与使用者之间的人机接口或与其它终端设备相连接的适配装置。 .最小的发射功率：在GSM中，一般为3mW(5dBm)；在DCS中，一般为1mW(0dBm)。,移动通信,电子工程系 李明,10,SIM (Subscriber Identity Module)卡 记录了用户的所有特征和使用环境，如卡的密码、缩位拨号、最后的呼叫号码、最后连接的网络等。,移动通信,电子工程系 李明,11,基站子系统BSS (Base Station Subsystem) 一方面，通过空中接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理；另一方面，基站子系统和网络子系统NSS中的移动交换中心MSC (Mobile Switching Center)相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。,移动通信,电子工程系 李明,12,.基站收发信机BTS (Base Transceiver Station) 由一组被称为TRX的智能发送机和接收机组成。 功能： 最基本的：调制/解调、均衡、纠错编码 物理层：TDMA复用、慢跳频、加密 数据链路层：手机和设施间的信令交换(LAPDm)，还管理和BSC间的链路以保证会话的稳定性 (LAPD)。,移动通信,电子工程系 李明,14,.基站控制器BSC (Base Station Control) 主要功能：管理无线资源、信道的分配、根据BTS的测量结果来控制移动台或BTS的发射功率、决定是否执行切换 (handover)。 BSC和BTS以及MSC通过一至数条PCM链路相连。BTS和BSC间的链路类似于ISDN；BSC和MSC间的链路使用了7号信令不同层的功能。 BSC的话务容量一般为100到900 Erlang。,图 BSS子系统在GSM网络中的位置,移动通信,电子工程系 李明,16,.BSS子系统的结构 分为三层：物理层、数据链路层和网络层。,移动通信,电子工程系 李明,17,物理层 定义了发送/接收信息的所有方法。在Abis接口上发生的是数字传输，一般是64kbit/s，采用了ITU的G.703、G.705、G.732电信标准。在空中接口上，还完成纠错编码、逻辑信道复用和进行一些无线指标的测量。,移动通信,电子工程系 李明,18,数据链路层 通过协议和ARQ (Automatic Repeat reQuest)机制，保证两个终端间数据传输的可靠性。 在BTS和BSC间使用的是LAPD (Link Access Protocol on the D channel)协议。 在MS和BTS间使用的是LAPDm (Link Access Protocol on the Dm channel)协议。,移动通信,电子工程系 李明,19,网络层 在移动台要进行通信时，建立、维持和释放交换电路。 分为三个子层 无线资源管理RR (Radio Resource)：主要存在于MS和BSC中。它管理的是无线资源，包括不同逻辑信道的建立、维持和释放。在移动台中，主要是用来选择小区、在物理层测量的结果基础上监听信标信道。,移动通信,电子工程系 李明,20,移动性管理MM (Mobility Management)：负责移动台的位置信息、鉴权和TMSI的分配。 连接管理CM (Connection Management)包括三个实体：呼叫控制CC (Call Control)管理和最终目标的电路链接、短消息服务SMS (Short Message Service)负责短消息的收发、补充业务SS (Supplementary Services)管理附加业务。,图 BSS的层结构,RR'：负责MS-BTS间的加密 接口A：SS7协议栈 接口Abis：ISDN接口,移动通信,电子工程系 李明,22,网络子系统NSS (Network Subsystem) .归属位置寄存器HLR Home Location Register，管理一个给定PLMN用户的静态数据库，它还记录了每个用户的：,移动通信,电子工程系 李明,23,国际移动用户识别码IMSI (International Mobile Subscriber Identity)，网络通过这个号码和用户联系，该号码是不对外的。 用户使用的MSISDN (Mobile Station ISDN Number)号码，该号码是对外的。 用户的某些特征 (允许使用的补充业务、允许打国际长途与否等)。 为每个用户记录了访问过的访问用户位置寄存器VLR (Visitor Location Register)号码。,移动通信,电子工程系 李明,25,HLR的布置方式 集中式：被安装在一台特殊的机器上，一个HLR可以管理数十万用户。 分布式：被集成到MSC中，这时用户的数据被储存在和他经常联系的MSC中。 用户的资料只储存在一个HLR中，网络通过MSISDN和用户的IMSI来确定HLR。,移动通信,电子工程系 李明,26,.MSC和VLR功能 MSC实质上是移动服务的交换中心，负责管理移动台和其他的MSC联系、短消息的传送、必要时参与切换的执行、验证访问用户的特征 (在用户主叫时)、转发位置信息等。 有时，又称为GMSC (Gateway MSC)，被用于固定电话用户呼叫移动用户。,移动通信,电子工程系 李明,27,VLR是一个动态数据库，记录某个地区中出现的用户资料。这些资料是从该移动用户的归属位置寄存器HLR获取并暂时保存，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则该用户的数据就会被删除。 VLR中还保存了移动用户的TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) ，并且在VLR中的与用户地理区域位置相关的信息比HLR中更准确。,移动通信,电子工程系 李明,28,.NSS子系统的结构 MTP (Message Transfer Part)：包含了7号信令系统SS7 (Signaling System 7)中低3层的所有协议，这些协议允许布置一个专门用于信令的、基于数据流的国家电话网络。 SCCP (Signalling Connection Control Part)：SS7的一个协议，主要用来管理信令网之间的互相连接并且提供一个有/无连接的服务。利用该协议可以布置一个全世界的信令网。 基于SS7、位于NSS和BSS间的A接口，包含了MTP和SCCP协议，使用连接的方式。,移动通信,电子工程系 李明,29,TCAP (Transaction Capabilities Application Part)：SS7的一个协议，负责将一个事务分割成连续的操作元素。和SCCP一起管理国际漫游，使用在MSC/VLRHLR间以及MSC/VLRMSC/VLR间。 ISUP (ISDN User Part)：SS7中处理电话应用的协议。打电话时，ISUP负责管理典型的电话消息交换。 MAP (Mobile Application Part)：基于SS7之上的应用协议，负责管理NSS设备间的对话和巡游。,移动通信,电子工程系 李明,30,BSSAP (BSS Application Part)对BSCMSC间的消息进行管理。 MM和CM对漫游、MS和MSC之间连接进行管理。 所有的信令交换发生在NSS内部，是通过SS7完成的。,移动通信,电子工程系 李明,32,操作子系统OSS (Operation Subsystem) 记录和控制网络性能的各种事件，在提供一定服务质量的前提下保证用户资源的使用。,移动通信,电子工程系 李明,33,.网络管理 商业上：用户开通、终端、计费等 安全方面的管理：检测非法入侵等 开发和管理话务：观察话务量和话务质量、监控移动台等 管理网络的配置：植入软件、加入新设备和添加新的网络功能等 维护：监控网络中出现的问题、设备测试等,移动通信,电子工程系 李明,34,GSM的管理系统类似于国际电信联盟ITU (International Telecommunication Union)标准化了的M.30中的TMN (Telecommunications Management Network)。,移动通信,电子工程系 李明,35,.TMN结构 由操作系统、数据网、中间设备等组成。,移动通信,电子工程系 李明,37,.设备身份寄存器EIR的功能 Equipment Identity Register，一个储存有终端号IMEI (International Mobile Subscriber Identity)的数据库，它用来验证某个终端是否有权使用网络资源。 EIR中有白名单 (允许使用的)、黑名单 (禁止使用)的和灰名单 (可疑的，不确定是否禁止使用的)。,移动通信,电子工程系 李明,38,.鉴权中心AUC的功能 AUthentication Center，储存了验证每个用户可以请求的服务权利和对通信进行加密的密钥。一般来说，一个HLR有一个AUC。,移动通信,电子工程系 李明,39,.OMC和NMC Operations and Maintenance Center，负责设备的局部监护 Network Management Center，通过中央控制来管理整个网络,移动通信,电子工程系 李明,41,小结 了解GSM网络提供的基本特性和操作子系统OSS的功能，熟悉GSM网络中的各个接口以及它们各自的作用，掌握BSS子系统和NSS子系统以及它们各自的结构。,