无线传输设备维护(无线通信系统网络结构)

东北石油大学无线传输设备维护梁洪卫[e-mail]东北石油大学2.1无线通信系统网络结构2.2系统移动性管理2.3McWill无线集群系统第2讲无线通信系统网络结构东北石油大学移动通信的发展AMPSTACSNMT其它模拟技术GSMCDMAIS95CDMAIS-136PDC需求驱动数字技术语音业务UMTSWCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA第一代80年代模拟第二代90年代数字第三代IMT-20003东北石油大学4东北石油大学移动通信的发展54G是3G+WLAN，能传输高质量图像，传输质量与高清电视不相上下，提供下行100Mbps的下行和50Mbps的上行峰值速率。东北石油大学无线通信系统的网络结构固定电话机市话局固定电话机有线连接无线连接市话网(PSTN)移动网(PLMN)基站(BSS)车载台(MS)手持机(MS)中继线固定电话机市话局固定电话机有线连接无线连接市话网(PSTN)移动网(PLMN)基站(BS)车载台(MS)手持机(MS)基站(BSS)车载台)手持机(MS)基站车载台(MS)手持机(MS)基站(BS)MS(手持机(MS)车载台(MS)手持机(MS)中继线移动业务交换中心(MSC)(BS)固定电话机市话局固定电话机有线连接无线连接市话网(PSTN)移动网(PLMN)基站(BSS)车载台(MS)手持机(MS)中继线固定电话机市话局固定电话机有线连接无线连接市话网(PSTN)移动网(PLMN)基站(BS)车载台(MS)手持机(MS)基站(BSS)车载台)手持机(MS)基站车载台(MS)手持机(MS)基站(BS)MS(手持机(MS)车载台(MS)手持机(MS)中继线移动业务交换中心(MSC)(BS)东北石油大学2.1GSM网络结构和接口网络结构的主要组成部分移动台（MS：MobileStation）基站子系统（BSS：BaseStationSubsystem）网络子系统（NSS：NetworkSwitchingSubsystem）7-7东北石油大学7-8MSMSTEBTSBSCMSCOMCBTSEIRBSCAUCHLRVLRPSTNISDNPDN基站子系统网络子系统移动台东北石油大学1、移动台（ＭＳ）移动用户设备部分，分为移动终端和用户识别卡移动终端就是“机”，完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息的发射和接收等功能。ＳＩＭ卡就是“身份卡”，存有认证用户身份所需要的所有信息，并能执行一些与保密安全有关的重要信息，防止非法用户接入网络，ＳＩＭ卡还存有与网络和用户有关的管理数据，只有插入ＳＩＭ卡后才能接入网络。7-9东北石油大学ＳＩＭ卡产生的初衷：将用户信息从手机中分离开来7-10东北石油大学7-11MSMSTEBTSBSCMSCOMCBTSEIRBSCAUCHLRVLRPSTNISDNPDN基站子系统网络子系统移动台东北石油大学2、基站子系统考虑到无线资源的有效管理，将基站的收发信机的业务承载功能和控制功能分离开来，基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）各司其职。无线传输：负责“采样-量化-编码-交织-调制-解调-去交织……”这些经典的无线通信工作业务控制：眼光要更宏观一些，要着眼于资源的调度和管理以及BTS之间的协调BTS和BSC共同组成了基站子系统（BSS：BaseStationSubsystem）7-12东北石油大学7-13MSMSTEBTSBSCMSCOMCBTSEIRBSCAUCHLRVLRPSTNISDNPDN基站子系统网络子系统移动台东北石油大学（1）移动交换中心（MSC）首要任务是完成话音的接续，即交换功能7-14作为网络的核心，配合其他功能实体完成移动性管理和合法性检验配合ＢＳＣ完成跨ＢＳＣ的切换提供面向系统其他功能实体和面向固定网的接口功能东北石油大学（2）HLR与VLR为了方便用户信息管理，需要有个数据库存储用户资料（如位置信息，业务信息等等），这样就有了寄存器。考虑到漫游，为了方便提取用户信息，不过多占用系统资源，寄存器又分为了原籍位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。当用户办卡时，运营商把用户资料输入HLR；当用户漫游到别的城市时，漫游地的VLR把用户资料从HLR复制过来，用户就可以继续享有运营商的服务了。7-15东北石油大学（3）EIR为了防止非法移动台的使用，需要有个数据库来存储有关移动台设备的参数，完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，这就是设备识别寄存器（EIR）。7-16东北石油大学（4）AuC为了方便安全性管理，确定用户的身份和对呼叫进行加密，这样就有了鉴权中心（AuC），由于是针对用户的，所以它是属于HLR的一个功能单元。7-17东北石油大学（5）OMC为了方便对整个ＧＳＭ网络进行管理和监控，又产生了操作维护中心（ＯＭＣ），通过它实现对ＧＳＭ网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。7-18网络子系统基站子系统移动台操作维护中心东北石油大学为了各厂家的设备可以通用，ＧＳＭ网络中各组成部分的连接都必须严格地符合接口标准，采用同样的分层协议。7-19东北石油大学东北石油大学LTE网络结构网络结构扁平化与传统网络互通E-UTRAN只有一种节点网元—E-NodeB全IP媒体面控制面分离RNC+NodeB=eNodeB网络扁平化使得系统延时减少，从而改善用户体验，可开展更多业务网元数目减少，使得网络部署更为简单，网络的维护更加容易取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定性东北石油大学LTE网络结构——各网元功能E-NodeBMME移动性管理实体ServingGW服务网关PDNGW公共数据网具有现3GPPNodeB全部和RNC大部分功能，包括：物理层功能MAC、RLC、PDCP功能RRC功能资源调度和无线资源管理无线接入控制移动性管理NAS信令以及安全性功能3GPP接入网络移动性导致的CN节点间信令空闲模式下UE跟踪和可达性漫游鉴权承载管理功能（包括专用承载的建立）支持UE的移动性切换用户面数据的功能E-UTRAN空闲模式下行分组数据缓存和寻呼支持数据包路由和转发上下行传输层数据包标记基于用户的包过滤合法监听IP地址分配上下行传输层数据包标记DHCPv4和DHCPv6（client、relay、server）东北石油大学2.1无线通信系统网络结构2.2系统移动性管理2.3McWill无线集群系统第2讲无线通信系统网络结构东北石油大学2.2系统的移动性管理通信网络最基本的任务：建立始呼与被呼之间的连接识别被呼用户定位用户所在位置建立网络到用户的路由连接通话过程中维持连接通话结束，拆除连接在此过程中的有哪些问题需要解决？东北石油大学在移动通信网中，建立一个呼叫连接需要解决三个问题用户所在的位置用户识别用户所需提供的服务东北石油大学基站如何找手机？“动中通”？东北石油大学一、位置更新位置更新与“打电话报平安”你在外面晃悠，家里希望有事的时候能够找到你，所以你最好到了一个新的地方就给家里打电话，同样，手机到了一个新地方也要报告给基站，这就是“正常位置更新”。问题：怎么划分“新地方”？怎么知道到了“新地方”？东北石油大学一、位置更新怎样划分“新地方”？位置区的概念位置区是随着蜂窝通信的发展而产生的，在模拟通信时代是没什么位置区的概念的，一个MSC包打天下。如果要寻找一台“大哥大”，那么就在该MSC下所有的基站下发寻呼消息来找该手机。问题：系统负荷大解决：划分位置区，分片寻呼东北石油大学一、位置更新移动通信网―若干服务区―若干MSC区―若干位置区―若干基站小区东北石油大学一、位置更新位置更新与“打电话报平安”手机通过侦听广播消息得知自己所在的位置区，如果位置区发生了变化，则主动联系无线网络，上报自己所在的位置。终端主动报告位置变更问题：位置更新信息存哪儿？东北石油大学一、位置更新位置更新与“打电话报平安”无线网络收到手机发来的位置变更消息后，就把它记载在数据库中，这个数据库称为位置寄存器。无线网络收到对该手机的被叫请求后，就首先查找位置寄存器，确定手机当前所处的位置区，再将被叫的请求发送到该位置区的基站，由这些基站对手机进行寻呼。位置区下面管理多少个小区（基站）？东北石油大学一、位置更新两个位置寄存器------原籍位置寄存器（HLR）访问位置寄存器（VLR）原籍位置寄存器（HLR）：负责移动台数据库管理用户参数信息：向用户提供的服务，用户的各种号码，识别码，用户的保密参数；用户位置信息：移动漫游号码，VLR地址，呼叫路由。东北石油大学一、位置更新访问位置寄存器（VLR）：存储用户位置信息的动态数据库，往往和MSC合并在一个设备实体中漫游用户必须向与漫游地点MSC相关的VLR登记。向漫游用户分配移动用户漫游号码，并通知该用户的HLR。已经有了HLR还要VLR干什么呢？东北石油大学一、位置更新两个位置寄存器------原籍位置寄存器（HLR）访问位置寄存器（VLR）用户资料信息很多，在其它位置区时，如果每次呼叫都要去注册地所在的HLR中把用户资料弄过来，太麻烦，因此有了VLR，用户由一个位置区进入另外一个时，从HLR中下载新的数据到VLR中，并删除前一个VLR的信息。可以将VLR理解为HLR的本地缓存东北石油大学不同MSC/VLR不同位置区的位置更新小区1小区3小区2小区4位置区1位置区2BSCBSCMSCVLRMSCVLRHLR(1)MS向MSC发送“位置更新请求”(1)(2)(2)MSC向客户的HLR发送“位置更新请求”(3)HLR回送“位置更新接受”(3)(4)(4)MSC对VLR中该客户的IMSI作标记，并向MS回送“位置更新证实”(5)(5)HLR通知原来的MSC删除VLR中有关该MS的客户数据东北石油大学一、位置更新位置更新与“打电话报平安”你在外面晃悠，就算地方没有变，但是隔段时间也要给家里打电话，免得家里担忧，同样，手机也要周期性向系统汇报所在位置，这叫“周期性位置”。东北石油大学一、位置更新位置更新与“打电话报平安”手机周期性向系统汇报所在位置。逾时未报的，就把它当成了“网络不可及”，直到收到它的下一次位置更新再改变状态。周期性更新（图示为30分钟后）特殊事件：手机没电，没信号，下电池，关机东北石油大学一、位置更新新问题：手机关机问题？“周期性汇报”无法有效解决手机关机问题！解决思路：开关机的时候都通知网络一声。关机时，用户向网络发送“分离处理请求”，这一信息存在VLR上（不发送给HLR）。开机时，如果通过接收系统消息发现开机时的位置区标识已经发生了改变，那么就执行正常的位置更新，如果位置区没有发生改变，就向网络发送一个“附着”消息，告诉网络我又回来了，可以呼我了。东北石油大学一、位置更新若A客户为北京固定网某客户，B客户为上海数字移动某客户，B客户已漫游到广州，A客户呼叫B客户流程如下：（5）VLR把分配给被叫客户的MSRN号码回送给HLR，由HLR发送给GMSCMSCHLRVLR广州GMSC北京PSTN（1）A客户拨打B客户，拨MSISDN(0139H0HlH2H3ABCD)号码（1）（2）本地交换机根据A客户所拨号码(139)可以与GSM网的GMSC间建立链路，并将B客户号码传送给GMSC（2）（3）GMSC根据H0HlH2H3ABCD，向B客户的HLR发MSISDN号码，询问B客户漫游号码(MSRN)（3）（4）HLR将B客户MSISDN号码转换为客户识别码(IMSI)，查询B客户目前所在的业务区MSC，向该区VLR发被叫的IMSI，请求VLR分配给被叫客户一个漫游号码MSRN（4）（5）（6）GMSC有了MSRN，就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC(北京-广州)（6）（7）VLR查出被叫客户的位置区识别码(LAI)之后，MSC将寻呼消息发送给位置区内所有的BTS，由这些BTS在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼（8）守候的空闲MS接收到此寻呼消息，识别出其IMSI