SCDMA无线市话系统组网原理RAPHSCDHA无线市话系统组网原理文/曩慧北京邮电大学【摘要】本文介绍了SCDMA无线市话系统的网络参考模型及其网络构成原理SCDMA无线市话网分为无线接入网部分和核心网部分.无线接入网主要包括基站(BS),基站控制器(BSC)和无线接入网网管系统lRNMS).核心网主要包括本地移动控制中心(LMCC),位置归属寄存器(HLR),短消息中心(SMC)和核心网网管系统(CNMS)等1引言SCDMA无线市话系统是在SCDMA无线本地环路系统的基础上发展起来的一种新兴无线接入技术,在国内电信运营的新格局中,为各地新运营商发展无线市话业务提供了一种有力的手段.SCDMA无线市话系统可以分别工作在1800MHz或400MHz频段,分别称为SWAN1800V和SWAN4OOV系统.一般地,SWAN400V系统应用于人口稀少的农村偏远地区,其覆盖距离远,网络容量要求低.SWAN1800V系统应用于城市人口相对密集区域.通过采用多扇区基站,分布式基站,直放站等手段,可以实现对人口密集和复杂地形环境的高话务量覆盖.在网络建设上,两个系统采用完全相同的组网技术.其网络构成可以划分为无线接入网部分和核心网部分.SCDMA无线接入网部分由基站系统(BS),基站控制器(BSC),无线网络管理系统(RNMS)和终端(UT)设备构成;其核心网部分包括本地移动控制中心(LMCC),位置归属寄存器(HLR),鉴权中心(AUC),短消息中心(SMC),核心网络管理系统(CS)等.本文将从网络参考模型,接入网和核心网组网方式等全面介绍SCDMA无线市话系统的组网原理.2网络参考模型SCDMA无线市话网络参考模型在逻辑上由图1所示的功能实体和相关接口参考点组成.它是一个抽象的平面图,会随着逻辑功能实体在各个物理单元中分布情况不同而有所冒改变.各功能实体可以由通用或特定设备构成,另外在实际组网过程中某些功能可以进行合并,因此使用的设备名称可能与本模型有异,但是系统的结构和原理是相同的.旦lllCLaMsSOlSAcISEISOlLMCC工HLRISAIMM二_r-PSTNISDN,数据链路层地址为Oxeded,此数据链路层用于传输维护通道协议和扩展的呼叫控制协议.BSC通过SA接口将UT的鉴权,登记,切换,漫游和去活消息转发给LMCC.SC/SD接口,定义了LMCC与HLR/AUC之间的接口,它们之间的消息是基于TCP/IP的.SE接口,定义了LMCC与LMCC之间的接口,它们之间的消息是基于扩展的ISUP协议的.SH接口,定义了HLR和AUC之间的接口,当HLR和AUC分设时,他们之间的消息基于TCP/IP;当HLR和AUC合设时,为内部接口.SAi接口,定义了LMCC和PSTN网之间的接口,主要向用户提供话音及电话补充业务.SDi接口,定义了LMCC与ISDN间的接口.SH接口,定义了SMC和SMC之间的接口,它们之间的消息基于扩展的ISUP协议.SN接口,定义了短消息业务中心(SHC)至HLR的接口,它们之间的消息基于TCP/IP.S0接口,定义了短消息业务中心(SMC)至基站控制器BSC问的接口,它们之间的消息基于TCP/IP.SS接口,定义了短消息业务中心(SMC)和短消息外部实体(ESME)间的接口.它们之间的消息基于TCP/IP,用户层消息采用SMPP协议进行通信.SB接口,定义了LMCC与HH之间的接口,一般LMCC与合设,该接口为LMCC与HH分设预留接口.SAc接口,定义了BSC和CDSN之间的接口,它们之间的消息基于TCP/IP,用来承载用户的低速电路型数据业务.S0接口,定义了网络设备对应的运维网管系统和网络节点之间的接口,它包括一组接口.在BSS侧,用来表示N侧的网管系统RNMS(包含网管服务器,统计服务器,环境监控服务器等)与N之间的接口;在核心网内部,表示的是核心网实体,比如LMCC与核心网的网管系统CNMS之间的接口.该接口可以由制造商自行定义和实现.ST接口,定义了HLR和STBC之问的接口,基于TCP/IP,用来传送烧制在用户终端中的用户信息.3SCDMA无线接人网络SCD无线接入网由无线基站,基站控制器和连接基站控制器的无线网络管理系统构成.为了满足复杂环境下的无线信号覆盖要求,系统还可以借助分布式基站系统(DBSSCDMAM0NOGRAPHejE嘲+DBC)和直放站(RPT)系统,为室内,边缘地带,覆盖阴影的补盲覆盖,以及城市繁华地带的高话务密集覆盖提供手段.3.1基本网络结构如图2所示,在SCDMA无线网络部分,无线基站设备(包括分布式基站系统)通过E1传输链路连接到基站控制器,基站控制器再通过E1中继连接核心网设备.另外,基站控制器通过TCP/IP联接无线网络管理系统(RNMS).每个分布式基站由一个分布式基站控制单元和24个分布式基站收发信设备(DBS)构成,BDC和DBS之间可以通过基于双绞线的HDSL或ISDN联接,也可以采用E1传输链路连接.每个基站单元或分布式基站单元占用一个工作频点(500KHz带宽),提供31个业务码道和1个接入码道,支持的登录用户数可达800个.每个BSC最多可以连接96个基站单元,支持用户数可达75000个.uTVTuTUTRP图2$CDMA无线接入网络结构3.2SCDMA无线网络覆盖策略采用智能天线技术的SCDMA无线基站的覆盖半径在城区可达13Km,在郊区开阔地带可达58Km,容易形成宏蜂窝的组网结构.同时,因其较高的频谱利用率和单载波高话务容量的特点,并结合多扇区天线组网方式可以满足大多数城乡地区的组网和覆盖要求.但在城市繁华地区,商场内部,巨大建筑物阴影区域,由于话务量或无线传播环境等限制,很难利用常规的基站达到覆盖要求,因此需要借助直放站和分布式基站来进行补充覆盖.补充覆盖分为两种情况,一种是补盲覆盖;另一种是密集覆盖,即提高覆盖区域的话务容量.对于补盲覆盖,如室内覆盖和建筑物阴影区域的覆盖,既可以采用分布式基站系统,也可以采用直放站实现.采用分布式基站补盲需要20043.-目圈衄具备管线资源,因为BDS和DBC之间是通过线缆通信的,其优点是可以增加系统容量.相反,利用直放站覆盖,则不需要辅助的管线传输资源,但它只是对基站覆盖信号的延伸,不能增加系统容量.因此,具体采用哪种方式,需要根据具体情况来决定.在城市繁华地区,由于人口密度大,常规基站往往不能提供高话务容量的需求.这种情况下,可以利用分布式基站组建微蜂窝或微微蜂窝网,提供高话务密度服务分布式基站的射频收发信机体积小,安装方便.每个分布式基站单元的覆盖半径可以控制在几百米以内的范围.3.3无线网络管理系统(RNMS)无线网络管理系统(RNMS)采用集中网管的方式,一个RNMS可以连接并管理多个BSC及其连接的无线网络设备,如图3所示:;一BSBS图3RNMS和BSC的连接关系RNMS采用c/s结构,它包含设备管理服务器,统计服务器,环境监控服务器和告警服务器等.RNMS的服务器一般设在地区中心机房,而各个服务器对应的客户端则可以通过远程登录到服务器上进行维护,监视操作.例如,分布在各个地市的BSC机房的维护操作人员可以在本地的RNMS客户端上对其所辖的BSC及其连接的基站设备,用户终端设备进行管理,查看本地BSC的统计信息,告警信息等.4SCDMA核心网4.1概述SCDMA无线市话系统的核心网功能主要包括多BSC组网,网际互联,业务提供和运营支撑等.核心网设备包括本地移动控制中心(LMCC),位置归属寄存器(HLR),核心网网络管理系统(CNMS)和短消息中心(SMC)等.一个SCDMA本地网的核心网设备连接关系如图4所示.本地移动控制中心LMCC.LMCC的主要功能包括移动囝一曼J要餐堕理图4SCDMA核心网组网原理用户问的电路交换,用户的部分移动性能管理,SCDMA网络与其它电信网络的互联等,位于BSC与外部网络之间.同时,LMCC还提供对用户的号码分配,局数据管理,用户计费等功能.每个LMCC可以连接多个BSC,多个LMCC之间可以进行网状互联.通过多个LMCC的互联可以组建一个i00万用户规模的本地无线市话网.归属位置存储器HLR.HLR(包含鉴权中心AUC)是无线用户的归属位置寄存器,记录用户的位置归属信息,业务属性,安全数据等,并为用户注册提供鉴权加密算法.HLR分别与短信中心(SMC)和LMCC相连,为移动用户的话音,短信,数据等业务呼叫提供信息.一般地,一个本地网中配置一个HLR,它可以连接多个LMCC,并为多个LMCC之间的归属用户提供虚拟HLR的功能.短消息中心SMC.SCDMA无线市话系统的短信中心负责存储和转发用户的短消息业务.SMC通过TCP/IP连接直接与BSC相连,实现与拜访用户之间的H0和HT短消息收发过程.SMC与HLR连接,从HLR获得用户的路由信息和状态信SCDMA无线市话系统组网原理息.SCD的短信中心之间可以通过扩展的ISUP协议互联,还可以通过短消息网关实现与外网短消息服务的互通.核心网网管系统CNMS.核心网网管系统包括LMCC,HLR和SHC的维护操作系统(OMC),计费系统,话务统计和告警系统等.CNMS系统可以通过前置机与营帐系统(BOSS)连接,支持统一的营帐和集中网管接口.4.2多LMCC异地组网当运营商在多个地区利用多个LMCC组建跨地区的无线市话网络时,可以采用共用HLR和SMC的方式,如图5所示:图5多LMCC异地组网运营商可以分别在A地,B地和C地设立一个LMCC,并将LMCC连接到本地PSTN交换机或网关.同时,只在A地设置一个HLR和SMC,采用VLAN等手段将分布在异地的LMCC和BSCs连接到A地的HLR和SMC上.从而,配置在A地的一个HLR通过逻辑分开的方式管理多个地区的用户数据;配置在A地的一个SMC为多个地区的用户提供短信服务.另外,分布在异地的LMCC之间也可以通过网状互联,实现网内移动用户之间的话路交换在SCDMA网内部进行.4.3SCDMA网管与BOSS系统互联BOSS系统是运营商为各种电信网络建立的一个统一的运营支撑平台,SCDMA无线市话系统作为运营商发展的一个新的运营网络,其运营操作应该纳入到统一的BOSS平台上.因此,必须建立SCDMA系统与BOSS系统之间的通信连接.SCDMA系统的运营支撑功能分为无线接入网部分和核心网部分,分别纳入无线接入网网管系统(RNMS)和核心网网管系统(CNMS),它们分别通过一个前置接口机实现与运SCDMAMONOG营商的统一BOSS系统连接,如图6所示图6SCDMA网管与BOSS系统连接关系4.4用户烧录中心(STBC)组网用户烧录中心(STBC)属于运营支撑系统的一部分,在SCDMA系统中用户开户过程中为用户分配SCDMA无线网络用户标识号(UlD)和用户安全数据(SID).STBC一般与HLR对应配置,并通过TCPIIP与HLR连接.STBC生成的用户数据方面被写入用户设