CME20概述第二章.docx
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CME20概述第二章
GSM网络结构
———第二章———
本章概括介绍了网络结构,系统组成及相关术语。
目标:
通过本章介绍,应了解:
●GSM网络组成部分
●GSM使用的频率范围
●GSM网络中移动终端常用术语
本页空白
第二章GSM网络结构
目录
标题页码
GSM网络结构1
GSM网络组成:
3
交换系统组成5
无线系统7
网络监控中心7
移动终端8
GSM区域划分9
小区(CELL)9
位置区(LA)9
公众移动陆地网(PLMN)10
GSM频段13
GSM90013
GSM180013
GSM190013
关键术语14
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GSM网络组成:
根据GSM网络中各单元的功能不同,我们将网络分成两部分:
●交换系统
●基站系统
另外,所有对网络的维护操作管理是通过网管设备来完成的。
图2-1系统结构图
AUC鉴权中心
BSC基站控制器
BTS无线基站
EIR设备识别寄存器
HLR归属位置寄存器
MS移动台
MSC移动交换中心
NMC网络管理中心
OMC操作维护中心
VLR拜访位置寄存器
交换系统执行现与呼叫和用户相关的一些功能,它包括以下功能单元:
●移动交换中心(MSC)
●归属位置寄存器(HLR)
●拜访位置寄存器(VLR)
●鉴权中心(AUC)
●设备识别寄存器皿(EIR)
无线系统执行与无线相关的一些功能。
它包括以下功能单元:
●基站控制器(BSC)
●无线基站(BTS)
操作维护中心执行所有的操作维护任务,例如网络话务监测,处理系统告警等等。
它和无线系统,交换系统分别相联,但它并不隶属于两者。
交换系统组成
移动交换中心(MSC)
在交换网络中,它提供与电话交换相关的功能。
同时它管理和控制与其它通信网间的呼叫,诸如公众电话网(PSTN),智能业务网(ISDN),公众数据网,单位小交换机和其它的移动通信网等。
关口功能
关口功能指移动交换中心(MSC)与HLR进行的信息交换,以便于正确地为被叫移动用户分配路由。
承担此查询任务的交换机称为关口交换机GMSC。
例如,一个市话用户呼叫移动电话,它首先接入关口移动交换机。
移动电话呼叫移动电话情况类似。
网络中的任何一个MSC,只要加入相应的软件,它都可以承担为GMSC。
归属位置寄存器(HLR)
它是一个大型的的数据库,它永久保存归属地用户的信息,直至此用户被删除。
用户信息包括:
●用户识别信息
●用户位置信息
●用户鉴权信息
●用户补充业务信息
HLR可以做为一个独立的数据库存在,也可以做为MSC的一个节点。
如果用户数量超过了HLR的容量,可以增加HLR,也可以对HLR扩容。
拜访位置寄存器(VLR)
VLR和HLR一样,也是一个数据库,不同的是它提供的是一个临时性的寄存器,包涵了MSC服务范围内的所有移动用户的信息。
它的信息内容是用户所属HLR中信息内容的拷贝。
一个MSC必然与一个VLR相随,当用户漫游到新的MSC服务区时,与此MSC相联的VLR就会向用户归属位置寄存器请求发送用户数据,以便在新的MSC中提供相应的服务。
HLR将用户信息拷贝到新的VLR中,以完成用户位置更新。
鉴权中心(AUC)
AUC主要功能是对用户合法性进行检查,以保护运营商和合法用户的权利。
AUC也是一个数据库,它与HLR相联。
为其提供必需的鉴权参数和加密算法。
设备识别寄存器(EIR)
它是一个数据库,主要存储了移动电话的一些信息,防止被盗手机和未经相关部门鉴定的手机进入移动网络。
它在网络中是可选设备,通常运营商并不购买。
无线系统
基站控制器(BSC)
在GSM网络中,BSC管理所有与无线相关的的功能。
诸如,小区切换,信道分配,小区数据管理,小区选择等。
基站(BTS)
基站控制对手机的无线接口。
基站包括天线,无线收发信机等。
一个BSC可以控制多个BTS。
网络监控中心
操作维护中心(OMC)
OMC是一个微机化的监测中心,它通过V.25数据电路与网络中的其它网元相连,如MSC,BSC。
可以依据网络的大小,设立一个或几个操作维护中心。
在操作维护中心,维护人员可以实时的观察设备运行情况,及时处理设备出现的异常现象。
网络管理中心(NMC)
网络管理中心是执行对网络的集中化控制。
在一个网络中,只有一个网管中心,它管理操作维护中心OMC。
这样的分层结构有助于人才的充分利用。
网管中心人员,可以对一些共性问题和长期问题进行研究解决,而分布在各地的OMC人员可以研究一些实时性问题,并解决一些局域性问题。
当然在一个实际的网络中,OMC和NMC可以合二为一,也可以分别设置。
移动终端
MS做为用户与网络进行联系的终端工具,它的主要作用是拨打和接听电话。
各厂家设计外型和功能各不相同的手机来适应不同的市场需求。
通常我们对手机分类,是依据它输出功率的大小。
因为手机功率直接关系着手机接收信号的灵敏度和发送信号的能力。
例如车载电话的使用范围远大于手持式移动电话。
图2-2不同移动电话使用范围比较图
与其它电话不同,GSM电话是由彼此分离的两部分组成:
●终端部分
●智能卡部分
智能卡在专业上我们称为“用户识别模块”(SIM),它存储了每一个用户号码的信息,使用时可以插入移动终端。
两部分各自独立,可以让用户在使用时更加方便。
如果用户的SIM损坏或遗失,他并不需要重新购买移动终端,只让复制一张SIM就可以了,减少了用户的损失。
GSM区域划分
因为移动网络与其它网络不同,用户位置十分不固定,为了正确找到被叫所在位置,必须对GSM服务区域进行划分,以便于对用户位置的进行判定和监视。
小区(CELL)
小区是GSM网络中的最小组成元素。
一付收发天线所覆盖的区域称为一个小区。
我们使用“小区全球识别码”(CGI)来完成对不同小区的区分的。
一个全国覆盖较好的网络是由许多许多小区组成的。
图2-3小区示意图
位置区(LA)
LA由一组小区组成。
在网络中,用户登记位置是由他所在基站隶属的“LA”来决定的,用户的“LA”信息存储在“VLR”中。
如果用户从小区A漫游至小区B,AB小区隶属相同的LA,用户在“VLR”中的位置不变,如果AB隶属不同的LA,那么系统必须更新“VLR”中的位置信息。
当移动用户做被叫时,所有隶属被叫用户所在“LA”的小区,全部发送寻呼信息。
MSC服务区域
MSC服务区域是指在网络中由一个MSC控制的基站所覆盖的地理区域辖区,它是由一个或多个LA组成的。
为了正确的找到被叫移动用户,系统必须知道用户的MSC地址。
MSC的地址信息记录在HLR用户数据中。
图2-4MSC服务区域示意图
公众移动陆地网(PLMN)
隶属于一个网络运营商的所有小区组成的服务区域叫作公众移动陆地网,它可为用户提供各种移动电话业务。
在一个国家中,可以存在多个PLMN服务区,但每一个服务区只属于一个运营商。
目前中国有移动和联通两个服务网络。
GSM服务区
GSM服务区是指可以为GSM移动用户提供移动业务的所有区域。
不同的网络运营商彼此签署漫游协议后,一个PLMN的用户便可以在另一个PLMNK中使用。
由于中国移动公司已经和世界许多国家订立协议,所有对移动用户而言,GSM服务区是全球性的。
当用户从一个运营商的服务区进入另一个运营商的服务区时,称为国际漫游。
图2-5GSM服务区示意图
下面图例从不同观点对同一网络分析:
●从硬件角度出发,可用图2-6表示
●从软件角度出发,可用图2-7表示
图2-6网络结构图
图2-7网络结构图
GSM频段
GSM用户迅速增加,目前共有三种频段在使用:
900MHZ,1800MHZ,1900MHZ。
图2-8GSM频段示意图
GSM900
此频段是GSM系统应用最早和最广的一个频段。
在一些国家,为了扩大网络的容量,启用了扩展频段(E-GSM),原来的频段被称为P-GSM。
GSM1800
在1990年,为了增加移动网络运营商间的竞争,英国在GSM网络中最早启用了1800MHZ频段。
初期它被命名为“DCS1800”,1997年,被改名为“GSM1800”。
从900MHZ到1800MHZ,频率资源的开发和扩展,吸引了更多的运营商加入移动网络的竞争,从而使网络和用户的服务质量不断提高。
GSM1900
1995年,美国提出了“个人通信服务”(PCS)的概念,即建立人与人之间的通信,而不仅仅是手机至手机的服务。
1900MHZ被批准为PCS频段。
在北美,由于900MHZ频段在已经分配其它用途,GSM900移动网络不再建立,所以GSM1900被认为是一个绝好的填补空缺的机会。
GSM1900与GSM900最大不同,是前者支持ANSI信令。
关键术语
在移动系统发展过程中,有许多描述呼叫类型和手机状态的词汇。
主要词语汇总如下:
手机状态有三种:
●空闲状态:
即手机开机但没有进行通话
●激活状态:
即手机开机并正在进行通话或正在建立通话过程中
●关机状态:
即手机电源未开
下表给出了各种术语的描述
模式
术语
描述
空闲模式
激活模式
登记
漫游
国际漫游
位置更新
寻呼
切换
用户通知网络,手机已经开机
用户在不同的小区内活动称为漫游
用户使用其它网络运营商的提供的服务区称为国际漫游。
用户只能在有互联协议的网络中漫游
用户在不同的LA中漫游,它必须通知系统自己所处LA的变化情况,这种位置的变化称为位置更新
在网络中,通过信令信道发布一定的信息来与某个特定的被叫用户进行联系,这种过程称为寻呼
指用户在通话过程中,控制移动电话从一个小区到另一个小区的移动
用户登记和漫游
用户关掉手机电源,经过一段时间(一般为24小时),VLR便删除此用户的登记信息。
当用户重新开机时,它首先扫描所有的控制信道,并记录下所测信道的信号强度。
手机比较所有测到的控制信道信号强度,然后手机锁定在信号最强的控制信道上。
手机开机时,用户必须登记,即通知网络将其在交换机中的状态置为“空闲”。
如果用户登记的位置与SIM中存储的位置信息不一致时,手机还要做位置更新。
手机正常开机并处于空闲模式时,手机仍然扫描控制信道,以保证其稳定地占用最强的控制信道。
如果占用的最新的控制信道属于另一个LA,手机要立刻通知新的网络来完成位置更新。
图2-8漫游示意图
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