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移动通信网络基础知识培训－－宜宾移动人力资源部移动通信概述移动通信是指通信的双方,至少有一方是处于移动状态下进行信息交换的通信。随着社会发展，人们期望早日实现（5W，即个人通信）的信息交换。•无论任何人(Whoever)•在任何时候(Whenever)•在任何地方(Wherever)•与任何人(Whomever)•进行任何类型(Whatever)移动通信概述(发展历程)第一代模拟移动通信系统主要缺陷：–容量有限–保密性差，容易发生盗码并机–制式不统一，互不兼容，妨碍漫游，限制了服务覆盖面等第二代数字移动通信系统(GSM)•GSM网络：1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标。采用窄带时分多址TDMA规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式。•GSM网络：有900M和1800M两个频段；900M上行(移动台发，基站收）、下行(移动台收，基站发）分别为890～915,935～960；1800M上行、下行分别为1710～1785，1805～1880。双工间隔分别为45M和95M。GSM移动通信系统的优势•能有效地利用无线频率资源，系统容量大•呼叫质量高•能向用户提供话音以外的多种非话业务•制式比较统一，能方便地提供自动漫游业务（包括国际漫游）•易于加密，提供较完善的保密方法（如话音、接入加密等）•数字网要求的功率较低第三代IMT-2000的特点•全球无缝覆盖和漫游•高速传输，提供窄带和宽带多媒体业务•无缝业务传递•支持系统平滑升级和现有系统的演进•适应多种运行环境HLRVLREIRAUCMSCOMCBSCBTSNSSBSSPLMNPSTNISDNPSPDNCDPDNMSISDN综合业务数字网PSTN公众电话交换网PLMN公众陆地移动网PSPDN分组交换公众数据网CSPDN电路交换公众数据网NSS网络交换子系统MSC移动交换中心HLR归属位置寄存器VLR访问位置寄存器AUC鉴权中心EIR设备识别寄存器BSS基站子系统BSC基站控制器BTS基站收发信台OMC操作维护中心MS移动台GSM系统组成结构图二、移动通信系统结构与原理GSM系统组成(四部分)•网络交换子系统(NSS)–移动交换中心(MSC)–归属位置寄存器(HLR)–访问位置寄存器(VLR)–鉴权中心(AUC)–设备识别寄存器(EIR)•基站子系统(BSS)–基站控制器(BSC)–基站收发信台(BTS)•操作维护中心(OMC)•移动台(MS)GSM系统功能MS功能：无线接口处理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GSM系统功能AUC鉴权中心：安全性管理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。二、移动通信系统结构与原理•1、以市话网络为例：•结构：接入部分＋交换部分＋传输部分•2、接入部分：解决用户如何接入交换网络（交换机）•接入部分例子：•固定电话：座机＋电话线；•移动电话：手机＋无线信号（基站）；•ADSL：电脑＋MODEM＋电话线；只有两个用户时，接入部分（话机）直接相连即可满足通话需求如果有多个用户呢？交换机232313723231382323139462188246218834621881接入部分接入部分交换部分为什么需要交换机？二、传统通信系统结构与原理•3、交换部分：解决如何接通电话•主要设备：交换机•交换机作用：把需要通话的用户的电话线接通；•人工交换机：通过人手把主被叫用户的电话线接通；（70－80年代）•程控交换机：相当于大型计算机，用程序代替人手自动把电话线接通；861326808613268186132682成都交换机4621882232313723231384621883宜宾交换机46218812323139接入部分交换部分传输部分二、传统通信系统结构与原理•4、传输部分：解决如何把不同位置的交换机连接起来•传输的简单理解：长途（长距离）线路三、GSM移动通信系统结构与原理•移动通信的两个重要特点（与固话的区别）？三、GSM移动通信系统结构与原理•移动通信的两个重要特点：－－－－无线性与移动性•GSM网络与固话网络结构的重要不同之处，均是为了解决与满足“无线性”和“移动性”交换机接入部分交换部分BSCBTSBTS无线性引起接入部分的网络变化三、GSM移动通信系统结构与原理1、无线性•无线性导致了通信系统中接入部分的改变。•（1）、无绳电话（子母机）的例子：母机提供无线信号与子机进行通信；•（2）、因无线性而出现的GSM网络设备：基站（BTS）与基站控制中心（BSC）;•基站的主要作用：提供无线信号，与手机进行通信；•BSC的作用：管理一定数量的基站；•BTS+BSC的简单理解：子母机的母机＋电话线三、GSM移动通信系统结构与原理•（3）、无线性产生的问题：信号问题•A、信号的强弱问题（覆盖）(多径效应:直反射波叠加)•B、信号的质量问题（互相干扰，类似于：频道过近的收音机电台互相干扰）•－－通话质量同时受信号强度与信号质量影响•（4）、信号问题（无线性）的主要特点：•A、主要影响通话质量•B、局部性、与地理位置有关三、GSM移动通信系统结构与原理•（5）、感性认识：基站与天线图通信塔定向天线全向天线吸顶天线基站室内设备三、GSM移动通信系统结构与原理3、移动性•由于手机的可移动性，导致手机所在位置的不确定性三、GSM移动通信系统结构与原理•（1）、案例分析：•70年代，四川省通信很不普及，没有家庭电话、手机等通信设施，只有各地乡政府才有有线电话。另一方面，各地乡政府都建有广播系统，乡政府可通过广播喇叭在全乡范围进行讲话、通知发布等。•现在宜宾公安局有10个犯人（编号为：083101、083202、……083110）即将出狱，他们出狱后，可以在四川范围自由活动。但省公安局有要求，公安局长必须不定期与出狱犯人联系交谈，跟进思想情况。•如果你是公安局长，你有什么处理办法？•假设不同犯人在出狱后有不同的行为限制要求，例如，有些只能当农民、有些只能当工人等，如何有效的进行限制？三、GSM移动通信系统结构与原理（1）、案例分析－－解决办法•A、建立归属地资料数据库•在宜宾政府（归属地）建立犯人资料数据库•B、位置登记•犯人每到一个地方，均与当地乡政府联系，并向归属地报告；归属地进行资料数据更新，并把相关资料告诉当地乡政府；•C、位置查询与广播（寻呼）•在归属地进行位置查询、在登记地进行广播寻找三、GSM移动通信系统结构与原理•（2）、解决移动性的GSM网络设备――HLR（归属位置寄存器）•HLR的两大作用：•保存归属用户的登记位置；•保存所有归属用户的数据、资料；•――用户的绝大部分功能均以HLR中数据为准MSC交换机传输网HLRBSCMSCBSC（3）、MSC的概念：具备移动性能管理的交换机移动性引起交换部分的网络变化BSC宜宾MSCHLR成都MSC/VLRBSC传输网13708290001IMSI……….HLR4600001XXX-----北京4600002XXX…..成都46000225XXX…..宜宾位置登记过程（以下是宜宾的用户去成都后的位置登记过程）MSISDN…登记位置13902560005-----北京13902800001…..顺德13702820002…..番禺⑵根据IMSI判断用户的归属HLR⑷进行位置登记并查找相关信息（5）HLR将该号码的相关信息发送至成都MSCMSISDN…登记位置13902560005-----北京13708290001…..成都IMSI－－－460002251234001MSISDN－－－13908290001国际长途－－－开通来电显示－－－开通……三、GSM移动通信系统结构与原理•（4）、位置登记过程•A、用户每到达一个新的位置（MSC），均自动向该MSC报告；•B、MSC根据用户的IMSI，可分析得知用户的归属HLR；•C、MSC向用户归属HLR报告用户的登记位置，并查询用户功能；•D、HLR登记用户所在位置，并把用户数据（号码、功能等）通知MSC；•E、MSC保存用户数据，以此判断用户允许使用哪些功能。三、GSM移动通信系统结构与原理•（5）、移动用户作主叫过程•A、用户把呼叫申请、主被叫号码送到MSC；•B、MSC根据之前保存的用户数据，判断是否允许用户的呼叫；•C、MSC把电话接通；移动用户被叫过程(北京用户呼叫宜宾的用户，宜宾的用户在成都漫游做被叫的流程)BSC北京MSC宜宾HLR成都MSCBSC13708290001（4）向被叫MSC发送信令号段－－归属HLR1370829－－宜宾1390100－－北京1390222－－成都（7〕建立通话宜宾MSC(2)分析被叫号码属于那个HLRMSISDN…登记位置13902560005-----北京13702340001…..宜宾13708290001…..成都三、GSM移动通信系统结构与原理•（6）、移动用户作被叫•A、主叫交换机根据被叫号码，分析得到被叫归属HLR；•B、主叫交换机到被叫归属HLR查询被叫用户所在MSC（登记位置）并把信息传给主叫MSC；•C、主叫交换机把通话接通到被叫MSC（用户所在MSC）；•D、被叫MSC寻呼（广播）被叫用户（通过BSC、基站）；•E、被叫用户回应寻呼；•F、通话建立•总结：凡是呼叫移动用户，一定要到其归属HLR进行位置查询！三、GSM移动通信系统结构与原理•4、用户功能与业务受理•（1）、HLR的作用之一：保存所有归属用户的数据、资料；•――用户的绝大部分功能均以HLR中数据为准；三、GSM移动通信系统结构与原理•（2）、业务功能受理•业务功能受理主要包括两部分工作：用户功能改变与费用扣收•A、业务前台、业务网站（包括12530、动感地带等）通过BOSS向HLR增删、修改用户数据，从而改变用户功能。•B、业务平台通过BOSS或SCP实现费用扣收•C、用户功能列举：来电显示、漫游范围、呼入呼出限制（停机、半停）、呼叫转移、短信功能、数据业务功能、呼叫等待、会议电话、GPRS功能、彩铃功能等等三、GSM移动通信系统结构与原理•HLR、BOSS、其他业务平台的关系BOSS12530彩铃网站华为智能网HLR动感地带网站业务前台、业务网站（包括12530、动感地带等）通过BOSS向HLR增删、修改用户数据，从而改变用户功能五、短信•1、网络结构图MSCHLRBSCMSCBSC短信中心五、短信•2、短信中心•（1）、短信中心的作用：类似于邮局――保存归属用户发来的短信，并把短信转发到被叫用户――储存&转发功能；•（2）、短信中心号码的作用：•A、用户根据手机设置、指定归属短信中心；•B、网络根据用户设定的短信中心号码，判断用户归属的短信中心；•――――无论用户身在何方，发出的短信一定会跨越千山万水，发到主叫用户归属的短信中心！五、短信•3、短信发送、接收过程主叫用户归属短信中心1、发送短信2、存储短信3、下发短信是不是觉得很简单？五、短信•（1）、发送过程•A、手机把短信发到所在MSC；•B、MSC分析短信中所附带的短信中心号码，判断用户归属的短信中心；•C、MSC把短信转发到用户归属的短信中心；•D、短信中心存储短信、并通知发送用户；五、短信－－发送过程(宜宾的用户在成都发送短信的过程)MSCHLRBSC成都MSCBSC宜宾短信中心1、发送短信2、判断归属短信中心短信中心号码…归属地＋8613800280500-----广州＋8613800100500…..北京＋8613800831500-----宜宾3、发送短信五、短信•（2）、下发（接收）过程•下发（接收）过程与移动用户作被叫过程类似