GSM原理教程

移动通信工程部陶东乐2000年7月GSM原理（续）华为技术2内容提纲GSM系统结构及功能GSM协议及接口GSM网络结构移动识别号码介绍典型移动网路功能华为技术3GSM系统结构与功能华为技术4GSM系统结构与功能BTSBTSBTSBTSBSCMSC/VLRHLR/AUC/EIRPSTNPSPDNISDNOMCUm接口Abis接口A接口MAP接口BSSNSSOSS华为技术5GSM系统结构及功能MSC:移动交换中心BSC:基站控制器SMC:短消息中心HLR:归属位置寄存器BTS:基站收发信台VM:语音邮箱AUC:鉴权中心MS:移动台（手机）OMC:操作维护中心VLR:拜访位置寄存器EIR:设备识别寄存器其他MSC/VLRMAPM900BTSM900BTSSMC&VMOMCGSM900GSM1800M900/M1800BSCPSTNISDNPSPDNTUP,ISUPMAPA接口X.25/局域网X.25/局域网MSHLR/AUC/EIRM900/M1800MSC/VLRM1800BTSM900BTS华为技术6GSM系统结构及功能四大功能子系统组成：•MS•BSS子系统•NSS子系统•OSS子系统华为技术7GSM系统结构及功能•MS功能：无线接口处理•MS类型：手持台、车载台、便携式台•SIM卡：带存储和处理功能的智能卡，实现终端与SIM卡分离，通过SIM卡来识别用户•SIM卡存储：卡号、PIN、PUK、IMSI、LAI、TMSI、Ki、A3、A5、A8华为技术8GSM系统结构及功能•BSS子系统：BSC、BTS两部分•BSS功能：主要是无线资源和无线参数的管理•BSC组成：BIE、TRAU（TCSM）、控制、交换•BTS组成：基带、射频、控制华为技术9GSM系统结构及功能•NSS子系统：MSC、VLR、HLR、AUC、EIR•NSS子系统功能：交换和数据库功能•MSC：交换、接续、查询数据库、互联、提供三大业务、支持移动网路功能华为技术10GSM系统结构及功能•GMSC：与他网相连的MSC，网络结构清晰、便于网间结算•VMSC：用户拜访的MSC，带有VLR•TMSC：汇接本PLMN内各端局MSC的话路华为技术11GSM系统结构及功能VLR拜访位置寄存器：一般与MSC合设，存储其控制范围内已经登记的用户相关数据，是一个动态用户数据库华为技术12GSM系统结构及功能VLR存储的参数●IMSI●MSISDN●MS类别●TMSI●HLR号码●RAND/SRES/Kc●MSRN●切换号码●位置区标识LAI●用户签约数据华为技术13GSM系统结构及功能•HLR归属位置寄存器：存储其控制范围内所有存在用户的相关数据，一个HLR可以控制若干移动交换区域，是一个静态与动态相结合的用户数据库•虚拟HLR：一个HLR物理实体可为不同行政区的GSM网络提供HLR功能，从用户角度来看是相互独立性的HLR设备，能为支持的虚拟HLR数目与每个虚拟HLR的容量和HLR的总容量有关，我司最多可支持100个虚拟HLR华为技术14GSM系统结构及功能HLR中存储的参数●IMSI●MSISDN●MS类别●BC(承载能力)分配●签约限制●ODB业务的控制●VLR号码●漫游限制●RAND/SRES/Kc●呼叫限制口令华为技术15GSM系统结构及功能AUC鉴权中心：安全性管理AUC存储：●IMSI/Ki●鉴权算法A3●加密密钥算法A8●产生随机数RAND●用RAND和Ki由A3算得符号响应SRES●用RAND和Ki由A8算得密钥Kc华为技术16GSM系统结构及功能EIR移动设备识别寄存器：存储IMEI，通过检查白、黑、灰三种清单，来确保网路使用的MS唯一性和安全性，目前国内PLMN没有使用华为技术17GSM系统结构及功能•OSS子系统：主要完成对网路设备进行集中操作和维护、移动用户管理等功能。可分为OMC-R、OMC-S•我司OMC系统：OMC-SERVER、OMC操作终端、联网设备（ROUTER、HUB等）华为技术18GSM接口与协议华为技术19GSM接口与协议E接口MSCVLRB接口HLR/AUCD接口EIRVLRMSCG接口F接口C接口BTSBSCAbis接口A接口MSUm接口华为技术20GSM接口与协议华为技术21GSM接口与协议•L3消息包括3个子层：RR、MM、CM•RR：无线资源管理消息（MSBSC）--信道请求、立即指配、切换、功率控制等•MM：移动管理消息（MSMSC）--鉴权、位置更新、CM业务请求、TMSI再分配、识别请求、加密等•CM：通信管理消息（MSMSC）--提醒、建立、呼叫进行、呼叫证实、连接、连接证实、断连、释放、释放完成、启动DTMF等华为技术22GSM接口与协议OSIITU-TNo.7信令系统用户信令连接控制部分SCCP事务处理能力应用部分TCAP中间服务部分ISP基站应用部分.BSSAPISDN用户部分.ISUP消息传递部分测试用户部分.MTUP电话用户部分.TUP操作维护应用部分OMAP(MRVTSRVT)移动应用部分MAP智能网应用部分INAP应用层表示层对话层传输层网络层链路层物理层消息传递部分MTP第3级MTP-3消息传递部分MTP第2级MTP-2消息传递部分MTP第1级MTP-1网络服务部分NSP华为技术23GSM网络结构华为技术24GSM网络结构TMSC1TMSC2MSCTMSC1MSC国际局华为技术25GSM网络结构演变汇接中心31汇接中心3汇接中心1汇接中心1汇接中心4汇接中心6汇接中心531个省市汇接中心TMSC2MSCMSC…近期网络结构演变（2003年）华为技术26GSM网络结构演变汇接中心31汇接中心3汇接中心1汇接中心1汇接中心4汇接中心6汇接中心531个省市汇接中心MSCMSC…远期网络结构演变（2005年）华为技术27GSM网络结构•目前中国移动PLMN通信网采用2级、3级混合网络结构•TMSC1：一级汇接中心，8大区结构正逐渐改变•TMSC2：二级汇接中心，一般各省内设置2-4个，用于汇接省内话务•MSC：移动端局•TMSC1和TMSC2趋于合并，演变为2级网华为技术28业务量较大采用三级结构TMSC2TMSC2MSCTMSC1TMSC1MSCMSC移动本地网华为技术29业务量很小采用三级结构TMSC2MSC所属大区TMSC1TMSC1TMSC2MSC本省华为技术30省际、省内双平面分别汇接TMSC1TMSC1TMSC2TMSC2MSCMSCMSC华为技术31业务量适中采用二级结构TMSC1/TMSC2TMSC1/TMSC2MSCMSCMSC移动本地网华为技术32GSM网络结构辽宁省GSM网的1998年网络组织图沈阳TMSC1-1沈阳TMSC2锦州TMSC2鞍山TMSC2大连TMSC2沈阳TMSC1-2抚顺MSC/HLR沈阳MSC1-5葫芦PSTN葫芦PSTN葫芦PSTN葫芦PSTN葫芦PSTN葫芦PSTN葫芦PSTN丹东MSC/HLR大连MSC1-4辽阳MSC/HLR鞍山MSC1-2营口MSC/HLR本溪MSC/HLR铁岭PSTN抚顺PSTN盘锦PSTN锦州PSTN阜新PSTN葫芦岛PSTN沈阳PSTN丹东PSTN辽阳PSTN鞍山PSTN营口PSTN本溪PSTN大连PSTN沈阳GMSC1沈阳GMSC2锦州MSC铁岭MSC/HLR盘锦MSC/HLR阜新MSC/HLR葫芦岛MSC/HLR至其它省、市的一级、二级移动业务汇接中心至其它省、市的一级、二级移动业务汇接中心华为技术33GSM本地网一般结构移动业务本地网移动业务本地网示意图设：有3个MSCPSTN长途网本地网MSCMSBTSBSCDC2TmDC2DC1LSMSCMSBTSBSCTMSC2MSCMSBTSBSC华为技术34GSM网络结构全国划分为若干个移动业务本地网，原则上移动业务本地网与PSTN扩大的C3本地网相一致，设立若干个MSC，其本地网结构可依据话务量进行组建华为技术35本地网未建MSCGW/GMSCTmHLRTMSCBSSTSGWGWTSPLMN长途网A本地网B本地网华为技术36MSC数量较少LSTmLSGWGWTSINTSGW/GMSC3GW/GMSC1GW/GMSC2TMSC华为技术37中等规模的移动本地网PSTN本地PLMNPLMN长途网LSTmLSGWGWTSINTSGW/MSC3...(仅去话)GW/GMSCTMSCGW/GMSC2华为技术38规模较大的移动本地网TMSC1(或TMSC2)GW/MSC1GW/MSC2GW/MSC...GW/MSCnGW/GMSC/MTmGW/GMSC/MTmPSTNGWsTSTmLSINTSPLMN长途网PLMN本地网PSTN华为技术39超大规模的移动本地网GW/GMSC1'/MTmGW/GMSC1/MTmLSTmLSGWGWTSINTSGW/GMSC2/MTmGWGMSC2'/MTmGW/MSCMSCGW/MSCMSCMSCMSC移动汇接区1移动汇接区2华为技术40GSM话路网和信令网关系信令网数字移动通信网BTSBTSAUCEIRMSC/VLRHLR/AUCMSC/VLR/EIRHLRBSCBSCSMCSMCBTSBTSBTSBTSBTSDC2DC1DC1TMSC1TMSC2TMSC1DC2DC1DC1TMSC1TMSC2TMSC1TmTmSPLSTP2HSTPHSTPLSTP2HSTPHSTPHSTPLSTPHSTPHSTPLSTPHSTPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSP华为技术41GSM与PSTN互联移动电话网TmDC2DC1LSMSCMSBTSBSCTMSC2本地网主环PSTN长途网本地网TMSC1网状相连网状相连TMSC1MSCMSBTSBSCTMSC2本地网主环TmDC2PSTNHSTPHSTPLSTPSPLSTPLSTPHSTPHSTPLSTPLSTPSPSPSPDC1LS华为技术42GSM与PSTN网的互联•在本地网级进行互联•网络结构清晰、便于网间结算，双方应设立接口局•与PSTN侧的LS、Tm、高等级TS局互联•优先采用7号信令•路由接续遵循就近入网原则华为技术43GSM与PSPDN通过PSTN互联DTEMTBSSMSCPSTNPSPDNX.25X.32X.25分组型数据终端互通配置示意图华为技术44GSM与PSPDN通过PSTN互联DTEMTBSSMSCPSTNPADPSPDNX.25X.28X.25非分组型数据终端互通配置示意图华为技术45GSM与CHINANET互联（1）DTEMTBSSMSCPSTN接入CHINANET设备模拟用户线路DTEMTBSSMSCPSTN接入CHINANET设备E1华为技术46GSM与CHINANET互联（2）DTEMTBSSMSC专用设备CHINANET华为技术47移动识别号码介绍华为技术48移动区域定义小区基站区位置区MSC区PLMN区服务区签约服务区？华为技术49移动识别号码介绍•IMSI、TMSI、LMSI•MSISDN•MSC/VLR号码、HLR号码•MSRN/HON•LAI、CGI、BSIC•RSZI•IMEI•短消息中心号码华为技术50IMSI-国际移动用户识别码Notmorethan15digits3digits2digitsIMSIMCCMNCMSINNMSI华为技术51IMSI-国际移动用户识别码•UpdateLocation、PurgeMs、SendAuthencationinformation使用IMSI寻址•举例：当一个中国移动用户的MSISDN号码为13SH0H1H2H3ABCD时•(1)当H0等于0时，46000H1H2H3SXXXXXX其中：S为9、8、7、6或5，与MSISDN号码中的S位相同，H1H2H3与MSISDN号码中的H1H2H3相同。•(2)当H0不等于0时，46000H1H2H3RH0XXXXX其中：R为4、3、2、1或0华为技术52TMSI-临时移动用户识别码•提高安全性，由VLR分配•四个字节，不能全为1•举例：449E003A华为技术53LMSI-本地移动