移动通信系统-交换网络知识

1移动通信系统——交换网络设计知识一、提纲1、相关的基础知识：1)交换网络基础2)信令3)同步4)网络接口5)编号计划6)接续路由7)支撑的业务8)计费9)网管2、施工图设计阶段的勘察要点；二、相关基础知识1、交换网络基础（1）移动通信系统的构成：GSM移动通信系统主要由交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS）三部分组成，如下图所示：其中，NSS交换网络子系统主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全管理所需的数据库功能。构成NSS的主要实体包括MSC（移动交换机）、HLR（归属位置寄存器）、VLR（拜访位置寄存器）、AUC2（鉴权中心）和EIR（设备标识寄存器）。MSC：是NSS的核心，是对它所覆盖区域内的MS进行控制和完成话路交换的功能实体，其移动电话子系统MTS提供专有移动功能。MSC从HLR、VLR、AUC中调取相应数据，并根据需要对相应数据加以修改。MSC实现的功能包括呼叫处理（连接、号码存储、回声控制等功能）、安全保密（鉴权、用TMSI保护IMSI、客户信息加密）、BSC和MSC间的信道管理、数据通信、IMEI的管理、移动性管理、无线资源管理、DTMF（双音多频）信号转换及排队管理等功能。具有查询位置和转接功能的交换机称为入口交换机（GMSC），GMSC是与PSTN和其他NSS互连的接口，是其他网络呼叫本区域内移动用户（包括漫游来用户）固定入口点。VLR：访问用户位置寄存器，是服务于器控制区内移动用户的，存储着进入该区域内移动用户的相关信息。VLR从相对应的HLR获取必要的数据，为已登记的移动用户建立呼叫接续的必要条件。VLR是动态的数据库。VLR存储的用户数据信息如下表所示：VLR中存储的参数参数参数类别参数参数类别IMSI永久承载业务的提供永久MSISDN永久电信业务的提供永久TMSI临时补充业务的提供永久MS类别永久前转号码临时HLR号码临时登记状态临时MSRN临时激活状态临时切换号码临时IMSI分离标志临时RAND/SREC/Kc临时接入优先等级永久位置区识别临时无应答定时器临时扰码键序号临时无线证实指示临时HLR证实指示临时VLR与MSC之间的传送数据量较大，因此VLR与MSC总是实现功能综合，形成MSC/VLR的物理实体。HLR：归属用户位置寄存器，是GSM系统的中心数据库，存储HLR控制区内所有的移动用户数据。供MSC和VLR查询。相对于VLR，HLR是静态的数据库。HLR能够完成客户数据存储、检索、配合VLR完成MSRN提供和位置登记、配合AUC完成鉴权等。HLR存储的用户数据信息如下表所示：3HLR中存储的参数参数参数类别参数参数类别IMSI永久承载业务的提供永久MSISDN永久电信业务的提供永久漫游限制临时补充业务的提供永久MS类别永久前转号码临时VLR号码临时登记状态临时BC(承载能力)分配永久激活状态临时签约限制永久检查补充业务标志临时RAND/SREC/Kc临时接入优先等级永久呼叫限制口令临时无应答计时器临时限制类业务的控制永久AUC：鉴权中心，其作用是存储每个用户的IMSI/KI（鉴权键）和A3、A8算法，为HLR产生并传送三参数组，用加密。如下图所示：SRES：符号响应KC：密钥AUC与HLR也合设。EIR：移动终端设备识别寄存器，其作用是以黑表、白表、灰表存储不同的IMEI，用以应付终端设备遭窃、故障、未被认可等情况。EIR一般与MSC合设，目前我国大部分省份没有建设。也有将OMC归入NSS系统的。BSC（基站控制器）属于基站子系统BSS，实现对BSS的控制作用，如接口互连、地面信道管理和交换等；但在工程设计中通常将BSC纳入交换部分。（2）PLMN的网络结构：全国移动GSM话路网网络结构为二/三级混合网结构。采用三级网结构的省由一级汇接中心（TMSC1）、二级汇接中心（TMSC2）和移动端局（MSC）组成；采用二级网结构的省则由一级汇接中心兼作二级汇接中心（TMSC1/TMSC2）和移动端局（MSC）组成。一级移动业务汇接中心之间网状网相连；建有二级汇接中心的省与相应的一级汇接中心相连，二级汇接中心之间网状网相连；各移动端局与省内一级/二级汇接中心相连。。RANDSRESA3RANDKCA8KIKIRAND三参数组4GSM网络目前没有国际出口局，需要通过电信公网的国际出口局接续国际呼叫。省内GSM/PLMN的网络结构如下图所示：具体以内蒙古移动通信网络的5期现状为例。（3）MSC的设置：GSM数字移动通信网在划分交换区、设置交换局时应遵循以下原则：移动交换局、HLR应设置在传输中心节点的位置上，确保安全可靠的连接。充分考虑网络现状和远期规划，充分利用交换设备资源。在满足技术条件的前提下，要充分利用现有的线路、电源、机房等设施，方便维护，减少投资。在用户量较高的地区，可以设置多个端局；在用户量较低的地区，可以几个地区合设1个端局，如内蒙古移动的阿拉善盟即是与乌海合用1个MSC。与其他网络的互连，在本地网设置关口局，可以根据业务量的大小单独设置关口局或关口局/端局合设。在选择设备型号时，应遵循以下原则：选用符合国际标准和我国移动通信技术体制的系统和设备。选用国内外已经大量使用，技术成熟的系统和设备。本着先进性、统一性、合理性的原则，选则性能价格比高的系统和设备。要考虑发展的潜力和承担非话业务的能力。要考虑设备供应商的技术水平和维修能力，以保证使用后能长期维持系统的良好工作状态。交换设备应支持24位七号信令，并能提供14/24位转换的功能。移动通信交换系统应能与不同厂家的基站系统相配合。MSC设备的性能指标主要指用户容量。用户容量由主控中央处理器决定，同时与单机话务量、单用户忙时试呼次数、信令点的设置、关口局的设置和智能网用户的比例等因素有关。TMSC1/TMSC2/VLRTMSC2/VLRTMSC2/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRHLRHLRHLR5BSC设备的性能指标的确定与MSC的基本类似。（4）HLR的设置：鉴于HLR/AUC在GSM系统中的重要性，HLR的设置应遵循以下原则：HLR应设置在传输中心节点位置上，以便于信令传输。HLR存储移动用户的各种信息，应保证其安全可靠性。受HLR容量的限制，远期发展需要增加HLR时，应保证用户数据不至于有较大的调整。近期HLR的设置应充分考虑后续工程的实施，并容易向后续工程过渡。一般1个本地网业务区设置1个HLR，在用户容量较大时，可以设置多个HLR，也可以1个HLR负责多个地区，这时HLR实际上作为多个逻辑的HLR使用。比如通辽移动网的HLR同时负责乌兰浩特的用户数据。1个HLR可以连接到多个MSC，同样1个MSC可以连接到多个HLR。（5）互连互通的问题：中国移动GSM网与中国电信、中国联通等相关网络的互连互通应以平等接入、经济合理、安全便捷为基本前提进行协商。如果海拉尔电信已建好关口局，则可直接与之相连，如果没有建好关口局，根据信息产业部[2001]9号关于发布《公用电信网间互联管理规定》的通知，则采用通过互联点的互联方式。与中国联通相连通过联通设在电信侧的接口局互联。网络互连应从两个层面上理解，从表面上是与不同的运营商实现互连互通，实际上是实现不同运营网络的互连互通。比如：目前中国移动的GSM网络在移动本地网要设置单独或混合的关口局，关口局需要和电信的PSTN/ISDN网络连接，同时还需要和联通的GSM网络、CDMA网络互连，将来还要与移动公司自己的CDMA网络互连。（联通的CDMA网络也可以通过其GSM的关口局与其他网络系统互连）。（6）话务量计算及中继电路：话务量计算是交换网络设计核心和重要依据。对于移动网络首先要确定正确的话务模型。根据呼叫的类型有：网内MS网内MS网外用户网内MS网内MS网外用户6注意：MS之间的呼叫接续与MS对网外用户作为主、被叫的呼叫接续是分开的。因为MS之间的呼叫接续占用2个信道。考虑网内用户漫游因素、不同呼叫的本地长途百分比。从而可以得到各个方向的话务量。网外用户根据实际情况划分，从而分别计算对不同网络的话务流量。（结合辽宁沈阳的移动话务量计算话务量计算的过程。）根据计算出的各局间话务量及局间呼损率，查巴尔姆表可得到中继电路数，在换算到2M口（30话路/2M口）2、信令网1)信令连接方式的解释：分为直联方式、非直联方式和准直联方式。直联方式：信令链路与话路完全平行，信令消息沿两信令点之间的直达链路传送；非直联方式：信令消息沿两条或多条链路随机地传送；准直联方式：一种特殊的非直联方式，信令消息有两条或多条链路传送，但对于确定的信令消息，其路由是预先确定的。相应的就有正常路由和迂回路由（按信令转接次数分为第一迂回路由、第二迂回路由等）。2)全国移动信令网结构：中国移动建有自己的信令网。对应于话路网络结构，全国移动GSM信令网网络结构为二/三级混合网结构，采用三级网结构的省由高级信令转接点（HSTP）、低级信令转接点（LSTP）和信令点（SP）组成；采用二级网结构的省由高级信令转接点与低级信令转接点合一（HSTP/LSTP）和信令点（SP）组成。各业务区每个MSC/VLR、HLR/AUC、VMS/SMC、SCP、BSC、EIR均设置信令点（SP）。HSTP分A、B平面，A平面和B平面内各HSTP将逐步实现网状网相连，A平面和B平面间成对的HSTP相连。未设置HSTP的省市LSTP与所归属的HSTP相连，各SP与本省HSTP/LSTP或者LSTP相连。信令业务量较大的两个SP之间，可以设置直联信令链路。73)信令点编码：国际信令网信令点编码采用14位，编号容量为214，采用如下表所示的编号格式：每个国家分配1个SANC，8个ISPC。我国国内信令网信令点编码采用24位编码，7号信令网国际出口局负责管理国际信令网信令点与国内信令网信令点编号号码的变换。中国移动信令网中每一个STP和SP点均分配一个信令点编码，即MSC/VLR、HLR/AUC、EIR、SMC、VMS、BSC均分配一个信令点编码，HLR、EIR、SMC、VMS均采用24位编码方案，BSC采用14位信令点编码，MSC/VLR具有14位和24位信令点编码兼容功能。I.24位信令点编码中国移动GSM信令网24位信令点编码由主信令区、分信令区和信令点三部分组成，编码格式如下：主信令区原则上以省、自治区和直辖市为单位进行编排；分信令区是从公网NO.7信令网分信令区编码中启用的编码FF（255）和FE（254），FF为主用，FE为备用；信令点编码按高五低三比特位使用原则，详见下表。信令点编码高五比特位的使用规则高五比特分类容量00000一级汇接局每省8个0000100010二级汇接局每省16个00011~11111本地网区域每省29×8个主信令区分信令区信令点8bit8bit8bitNMLKJIHGFEDCBA世界编号大区（洲）识别国家或地区网识别信令点识别国际信令点编码格式信令区网编码（SANC）国际信令点编码（ISPC）8（29=25-3）信令点编码低三比特位的使用规则低三比特分类容量000HLR/AUC1/地区、市001~110MSC/VLR，SC（短信中心）6/地区、市111EIR1/地区、市II.14位信令点编码14位信令点编码也由主信令区、分信令区和信令点三部分组成，编码格式如下：主信令区分配到各省、自治区和直辖市；分信令区和信令点同24位信令点高五低三比特位使用原则进行信令点编码，详见表3.14和表3.15。分信令区编码分配表3.14分信令区分类容量00000一级汇接局每省16个00001二级汇接局每省16个00010~11111本地网区域每省30×16个（29=25-2）信令点编码分配表3.15信令点编码分类容量0000HLR/AUC1（每分信令区）0001EIR1（每分信令区）0010~0101MSCBC4（每分信令区）主信令区分信令区信令点5bit5bit4bit90110~1111BSC10（每分信令区）以内蒙古移动GSM通信网各网络单