第5章 移动交换技术,（一）本章的基本要求,1.掌握移动通信系统的结构和主要部分的功能 2.掌握移动通信系统的编号计划 3.掌握移动交换信令系统的结构 4.掌握位置登记与更新和MS被叫处理的流程,51移动通信系统的结构和接口,一移动通信系统的基本特性,1.移动用户的移动性，网络必须随时确定用户当前所在的位置区，以完成呼叫、接续等功能 。 2 频率资源的有限性，因此如何提高频率资源的的利用率是发展移动通信要解决的主要问题。,二 移动通信系统的结构,数字蜂窝移动通信网由移动交换子系统（MSS）、基站子系统（BSS）、操作维护中心（OMC）、移动用户设备、中继线路及其传输设备组成。 移动交换子系统（MSS）由移动关口局（GMSC）、移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、用户鉴权中心（AUC）和设备识别寄存器（EIR）、短消息业务中心（SMSC）、移动业务汇接中心（TMSC）及信令转接点（STP）等组成。 基站子系统（BSS）由基站控制器（BSC）和基站收/发信台（BTS）组成。,基站子系统BSS,基站子系统BSS可分为两部分。通过无线接口与移动台相连的基站收发信台（BTS）以及与移动交换中心相连的基站控制器（BSC），BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。 基站收发台(BTS)包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构(如全向、扇形、星状和链状)所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。 BSC是基站系统（BSS）的控制部分，在BSS中起交换作用。 BSC一端可与多个BTS相连，另一端与MSC和操作维护中心OMC相连，BSC面向无线网络，主要负责完成无线网络管理、无线资源管理及无线基站的监视管理，控制移动台和BTS无线连接的建立、接续和拆除等管理，控制完成移动台的定位、切换和寻呼，提供语音编码、码型变换和速率适配等功能，并能完成对基站子系统的操作维护功能。,移动业务交换中心MSC,移动业务交换中心MSC是对位于其所覆盖区内的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与公用电话网PSTN，综合业务数字网ISDN，分组交换网PSPDN及其它移动通信网的接口。 MSC除了完成固定网中交换中心所完成的呼叫控制等功能外，还要完成无线资源的管理，移动性管理等功能。 为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还应能完成入口(GMSC)的功能，即查询移动台位置信息的功能。 MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。,来访位置寄存器VLR,VLR是一个数据库，用来存储所有当前在其管理区域活动的移动台有关数据：IMSI、MSISDN、TMSI、MS登记所在的位置区、补充业务参数、始发CAMEL签约信息O-CSI、终结CAMEL签约信息T-CSI等。 VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，在另一个VLR登记，原VLR将取消该移动用户的数据记录。 VLR通常与MSC合设在同一个物理实体中。,归属位置寄存器HLR,HLR是管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在某个归属位置寄存器注册登记。HLR中主要存储两类信息： 用户的用户数据，包括移动用户识别号码IMSI、MSISDN、基本电信业务签约信息、业务限制（例如限制漫游）和始发CAMEL签约信息O-CSI、终结CAMEL签约信息T-CSI等数据； 用户目前所处位置（当前所在的MSC、VLR地址）的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。,鉴权中心AUC,AUC属于HLR的一个功能单元部分，专门用于GSM系统的安全性管理。 鉴权中心产生移动用户的鉴权三参数组（随机数RAND、符号响应SRES、加密键Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。 通常，HLR、AUC合设于一个物理实体中。,设备识别寄存器EIR,设备识别寄存器EIR存储有关移动台设备参数的数据库。在EIR中存有网中所有移动台设备的识别码IMEI和设备状态标志(白色、灰色、黑色)。 在我国的移动通信系统中，没有设置设备识别寄存器EIR。,短消息中心（SC）,短消息中心提供短消息业务功能。 短消息业务（SHORT MESSAGE SERVICE：SMS）提供在GSM网络中移动用户和移动用户之间发送讯息长度较短的信息。 点对点短消息业务包括移动台MS发起的短消息业务MO/PP及移动台终止的短消息业务MT/PP。点对点短消息的传递与发送由短消息中心SC进行中继。 短消息中心的作用像邮局一样，接收来自各方面的邮件，然后把它们进行分拣，再发给各个用户。短消息中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。,移动通信系统的接口,Um接口：是用户终端设备MS与基站之间的空中无线接口。 Abis接口：基站收发信机BTS与基站控制器BSC之间的接口 A接口：基站控制器BSC与移动交换中心MSC之间的信令接口。 B接口：MSC与来访位置寄存器VLR之间的接口。由于MSC与来访位置寄存器VLR通常设置在同一个物理设备中，该接口一般为内部接口。 C接口：MSC与归属位置寄存器HLR之间的接口 D接口：来访位置寄存器VLR与归属位置寄存器HLR之间的接口。 E接口：不同的移动交换中心MSC之间的接口。 G接口：不同的来访位置寄存器VLR之间的接口。,移动通信系统中位置信息的表示方法,小区是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线所覆盖的区域,基站区是由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域,若干个小区组成一个位置区（LAI） 当移动用户在同一个位置区内移动时不必向系统进行位置更新。当呼叫某个被叫移动台时，只需在其所在的位置区下属的各小区中寻呼。,一个MSC业务区是由一个MSC所管辖的所有小区共同覆盖的区域，由一个或几个位置区组成,一个运营商的所有MSC业务区组成的区域,GSM服务区由全球各个国家的PLMN网路所组成,移动用户的ISDN号码(MSISDN),MSISDN是主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动用户时所需拨的号码。 移动用户的ISDN 号码由两部分组成：国家号码国内有效移动用户电话号码。我国的国家号码为86，国内有效电话号码为一个十一位数字的等长号码，其结构为： N1N2N3H0H1H2H3ABCD 其中N1N2N3为数字蜂窝移动业务接入号，目前中国移动GSM移动通信网的业务接入号为135139，中国联通GSM移动通信网的业务接入号为130132，中国联通CDMA移动通信网的业务接入号为133。 H0H1H2H3是HLR 识别码，H0H1H2全国统一分配，H3省内分配。 ABCD为每个HLR中移动用户的号码,国际移动用户识别码IMSI,国际移动用户识别码（IMSI）是在数字公用陆地蜂窝移动通信网中，唯一的识别一个移动用户的号码，为一个15位数字的号码，结构为： 移动国家号MCC移动网号移动用户识别码MSIN 国际移动用户识别码（IMSI）由移动用户国家号码MCC，移动用户所归属PLMN的网号MNC，移动用户识别号码MSIN三部分组成，总长度为15位。 移动国家号码MCC，由3位数字组成，唯一地表示移动用户所属的国家，我国的移动用户国家号码为460。 移动网号MNC，用来识别移动用户归属的移动网，中国移动900/1800MHz TDMA 数字公用蜂窝移动通信网号为00，中国联通900/1800MHz TDMA 数字公用蜂窝移动通信网号为01，中国联通CDMA移动通信网号为03。 移动用户识别号码是一个十一位数字的等长号码，可由各运营商自行确定编号原则,但移动用户识别号码的前四位与H0H1H2H3之间应有一定的对应关系。,移动用户漫游号码MSRN,移动用户漫游号码MSRN是当呼叫一个移动用户时，为使网络进行路由再选择，VLR临时分配给移动用户的一个号码，结构为13SM0M1M2M3ABC。 M0M1M2M3的数值与H0H1H2H3相同 ABC为各移动局中临时分配给移动用户的号码。 MSRN是在一次接续中临时分配给漫游用户的，供入口MSC选择路由用，一旦接续完毕即释放该号码，以便分配给其他的呼叫使用。该号码对用户是透明的。,临时移动用户识别码TMSI,为了对IMSI保密，VLR可给来访移动用户分配一个唯一的TMSI号码，它仅在本地使用，为一个4字节的BCD编码。由各个VLR自行分配。,位置区识别码LAI,位置区由若干个基站区组成，当移动台在同一位置区内时可不必向系统进行强迫位置登记。当呼叫某一移动用户时，只需在该移动台当前所在的位置区下属的各小区中寻呼即可。 位置区识别码LAI由三部分组成： 移动国家号MCC移动网号MNCLAC 其中MCC、MNC与国际移动用户识别码（IMSI）中的编码相同，LAC为2字节16进制的BCD码，表示为L1L2L3L4。其中L1L2全国统一分配，L1L2L3L4全为0的编号不用。L3L4由各省分配。,MSC/VLR 号码,用于在七号信令消息中识别MSC/VLR的号码 规定为13S M0 M1M2M3，其中M0M1M2M3的数值与H0H1H2H3相同。,HLR号码,在7信号消息中用来对HLR寻址的号码， HLR的号码规定为13S H0H1H2H30000。,切换号码HON,当进行移动局间切换时，为选择路由，由目标MSC(即切换要转到的MSC)临时分配给移动用户的一个号码。 切换号码HON 的结构与漫游号码MSRN 的结构类似。,移动交换信令系统的结构,UM接口,A-BIS接口,A接口,Um接口协议分层结构,第一层是物理层，该层为无线接口最低层，物理层提供无线链路的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，包括业务信道TCH和控制信道，业务信道TCH主要用于传送编码语音和数据，控制信道主要传送用于电路交换的信令信息及移动管理和接入管理的信令信息。,第二层是信令链路层，该层为MS和BTS之间提供了可靠的专用数据链路，基于ISDN的D信道链路接入协议（LAPD），同时也加入了一些移动应用方面的GSM特有的协议，一般称为LAPDm协议。,第三层是应用层，该层主要负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程的信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。它包括了CM、MM、RR三个子层，CM子层可完成呼叫控制（CC）、补充业务管理（SS）和短消息业务管理（SMS）等功能，MM子层主要完成位置更新、鉴权和TMSI的再分配，RR子层完成专用无线信道连接的建立、操作和释放。,无线接口中的信道,无线接口中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道是一个时隙（TS），而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的，这些逻辑信道映射到物理信道上传送。 从BTS到MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。 逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制信道。 1、业务信道（TCH）用于传送编码后的话音或数据信息。 2、控制信道（CCH）可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。,广播信道（BCH）,广播信道分为频率校正信道、同步信道、广播控制信道。这三种信道都是下行信道，可完成点对多点的信息传输。它用于向移动台广播不同的信息，包括移动台在系统中登记所必要的信息。 频率校正信道（FCCH）用于向移动台传送频率校正信号，使移动台能调谐到相应的频率上。 同步信道 （SCH）向移动台传送帧同步和基站识别码（BSIC）。 广播控制信道（BCCH）向移动台传送小区的通用用消息，包括位置区识别码，小区内允许的最大输出功率，相邻小区的BCCH载频等信息。,公共控制信道（CCCH）,公共控制信道包括寻呼信道、随机接入信道、允许接