重慶科創(chuàng)學(xué)院第05章移動(dòng)交換系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院授課教案6第五章移動(dòng)交換系統(tǒng)簡(jiǎn)介教學(xué)目標(biāo)：了解移動(dòng)交換系統(tǒng)概述，掌握移動(dòng)交換控制原理，移動(dòng)交換接口信令，移動(dòng) 交換系統(tǒng)概述。教學(xué)重點(diǎn)：1、移動(dòng)交換系統(tǒng)的組成2、移動(dòng)交換控制原理3、移動(dòng)交換接口信令 教學(xué)難點(diǎn)：1. 移動(dòng)交換控制原理2. 移動(dòng)交換接口信令 教學(xué)方法：比較法、講授法教學(xué)時(shí)間：4學(xué)時(shí)教學(xué)過(guò)程：移動(dòng)通信是指用戶終端處于可移動(dòng)情況下，采用無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?.1移動(dòng)交換系統(tǒng)概述5.1.1 系統(tǒng)組成移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)臺(tái)（ Mobile Station，MS ）、基地站（Base Station，BS ）、移動(dòng)交換 中心（Mobile Switching

2、Center，MSC ）和與公用固定通信網(wǎng)相連的中繼線等構(gòu)成。1.移動(dòng)臺(tái)（MS）它是移動(dòng)網(wǎng)的用戶終端設(shè)備，其主要功能如下。 能通過(guò)無(wú)線接入通信網(wǎng)絡(luò)，完成各種控制和處理以及提供主叫或被叫通信業(yè)務(wù)。 具備與使用者之間的人-機(jī)接口，當(dāng)移動(dòng)用戶和市話用戶建立呼叫時(shí)，移動(dòng)臺(tái)與最近的基站之間確立一個(gè)無(wú)線信道，并通過(guò)MSC與市話用戶通話；同樣，任何兩個(gè)移動(dòng)用戶的通話也必須通過(guò)MSC建立。 移動(dòng)用戶終端主要有車載式、手持式和便攜式三種形式。2 .基站（BS）它負(fù)責(zé)射頻信號(hào)的發(fā)送、接收和無(wú)線信號(hào)至MSC的接入，還具有信道分配、信令轉(zhuǎn)換、無(wú)線小區(qū)管理等控制功能，如圖5.2所示為BS的功能結(jié)構(gòu)框圖。交至MSC 換接

3、口信令控制呼叫控制基站控制圖5.2 BS的功能結(jié)構(gòu)框圖3 .移動(dòng)交換中心（MSC）完成對(duì)本MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶進(jìn)行通信控制與管理，主要包括移動(dòng)臺(tái)各種類型的呼 叫接續(xù)控制；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與基站（BS）和其他MSC相連，完成越區(qū)切換、漫游及計(jì)費(fèi)功能;用戶位置登記與管理； 用戶號(hào)碼和移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼的登記與管理；服務(wù)類型的控制； 對(duì)用戶實(shí)施鑒權(quán)；提供連接維護(hù)管理中心的接口，完成無(wú)線信道管理功能等。4 .與公用固定通信網(wǎng)的連接移動(dòng)通信網(wǎng)通過(guò) MSC利用有線信道連接公用固定通信網(wǎng)，主要有三種方式：用戶線接入、 市話中繼線接入和移動(dòng)電話匯接中心接入。(1) 用戶線接入(2) 市話中繼線接入(3) 移動(dòng)電話

4、匯接中心接入5.1.2移動(dòng)交換控制的特征由于移動(dòng)用戶隨時(shí)隨地運(yùn)動(dòng)，甚至在某些移動(dòng)系統(tǒng)中，移動(dòng)用戶不通話時(shí)發(fā)射機(jī)是關(guān)閉的， 它與交換中心沒(méi)有固定的聯(lián)系，因此，移動(dòng)通信的交換技術(shù)有著自身的特點(diǎn)：位置登記、波道切 換、漫游等。5.2移動(dòng)交換控制原理5.2.1 移動(dòng)呼叫處理一、移動(dòng)臺(tái)初始化移動(dòng)通信系統(tǒng)要進(jìn)行一次正常通話，涉及到位置登記、呼叫處理和越區(qū)切換等過(guò)程。通常移動(dòng)通信系統(tǒng)將整個(gè)服務(wù)區(qū)分為許多位置區(qū)，并指定不同的識(shí)別碼， 這些位置區(qū)識(shí)別碼分別由各區(qū)的廣播控制信道廣播。二、呼叫接續(xù)控制1固定網(wǎng)至移動(dòng)臺(tái)的呼叫接續(xù)控制如圖5.5所示，市話用戶撥移動(dòng)用戶號(hào)碼，進(jìn)入移動(dòng)業(yè)務(wù)交換控制中心MSC，經(jīng)MSC識(shí)別M

5、SCMS確認(rèn)后，變換成移動(dòng)用戶的識(shí)別碼。呼叫識(shí)別碼尋呼信息尋呼響應(yīng)尋呼響應(yīng)信道指定發(fā)送檢測(cè)音啟動(dòng)發(fā)射機(jī)/送回鈴音環(huán)回檢測(cè)音通知振鈴振鈴成功應(yīng)答信息斷回鈴音BS選擇空閑信道振鈴信息 相符應(yīng)答 講話調(diào)諧 信道監(jiān)測(cè)通話/來(lái)自市話用戶 呼叫圖5.5市話用戶呼叫移動(dòng)用戶的控制過(guò)程2 .移動(dòng)臺(tái)主呼的呼叫接續(xù)控制移動(dòng)臺(tái)若要建立一個(gè)呼叫，需撥被叫用戶的號(hào)碼，再按“發(fā)送”鍵，移動(dòng)用戶則開(kāi)始啟動(dòng)程 序。(1) 移動(dòng)臺(tái)至固定網(wǎng)的呼叫(2) 移動(dòng)臺(tái)至移動(dòng)臺(tái)的呼叫5.2.2移動(dòng)交換的基本技術(shù)一、漫游技術(shù)移動(dòng)用戶由歸屬交換局(或歸屬局)控制區(qū)進(jìn)入被訪交換局控制區(qū)后，仍能獲得移動(dòng)業(yè)務(wù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能稱為漫游。1.人工漫游兩地

6、運(yùn)營(yíng)部門預(yù)先定有協(xié)議，為對(duì)方預(yù)留一定數(shù)量的漫游號(hào)，用戶漫游前必須提出申請(qǐng)。該方式用于A，B兩地尚未連網(wǎng)的情況。2 半自動(dòng)漫游漫游用戶至訪問(wèn)區(qū)發(fā)起呼叫時(shí)由訪問(wèn)區(qū)人工臺(tái)輔助完成。3 .自動(dòng)漫游這種方式要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)7號(hào)信令網(wǎng)互連，網(wǎng)絡(luò)可自動(dòng)檢索漫游用戶的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)分配漫游號(hào)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何感覺(jué)。二、切換技術(shù)切換是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，它是移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)過(guò)程中為保持與網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接而發(fā)生的波道切換技術(shù)，其含義是指正在通話的MS從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一小區(qū)時(shí)，移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC命令該MS從本小區(qū)的無(wú)線信道轉(zhuǎn)接到另一個(gè)小區(qū)的無(wú)線信道上，以保持通話的連續(xù) 性。三、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)移動(dòng)通信系統(tǒng)（

7、如 GSM系統(tǒng)）在網(wǎng)絡(luò)安全方面提供了較為完備的網(wǎng)絡(luò)安全功能，主要表現(xiàn) 在對(duì)用戶識(shí)別碼的加密，接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)采用了對(duì)用戶鑒權(quán)，以及對(duì)無(wú)線路徑上傳送的用戶通信信息加密。1用戶識(shí)別碼的加密國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（International Mobile Station Identification , IMSI ）是移動(dòng)用戶的特征號(hào)碼，一旦被人截獲，就會(huì)讓他人知道行蹤，甚至被他人冒用賬戶，造成經(jīng)濟(jì)損失。2 .用戶鑒權(quán)用戶鑒權(quán)也稱為用戶認(rèn)證。確認(rèn)移動(dòng)臺(tái)通過(guò)無(wú)線傳送的移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI ）是否是簽約的IMSI，即確認(rèn)用戶的合法身份，防止無(wú)權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)。用戶鑒權(quán)由鑒權(quán)中心（Authority Center

8、 , AC）、位置寄存器（VLR ）和用戶配合完成。3 用戶通信信息的加密信息的加密是指基站和移動(dòng)臺(tái)之間交換的用戶信息和用戶參數(shù)不被截獲或監(jiān)聽(tīng)，用戶信息是否需要加密可在呼叫建立時(shí)由信令指明。5.3移動(dòng)交換接口信令5.3.1無(wú)線接口信令移動(dòng)終端與網(wǎng)絡(luò)之間的接口為無(wú)線接口，是一個(gè)開(kāi)放性的接口，它是保證不同廠家的移動(dòng)臺(tái)與不同廠家的系統(tǒng)設(shè)備之間互通的主要接口。無(wú)線接口自下而上分為三層：物理層（第一層）、數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）和信令層（第三層）。一、物理層（第一層）GSM系統(tǒng)將無(wú)線信道分為兩類：業(yè)務(wù)信道（Traffic CHannel, TCH ）和控制信道（ControlCHannel, CCH ）。1

9、 .廣播信道（BCH ）廣播信道供基站發(fā)送單向廣播信息，使移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)同步。2 .公共控制信道（CCCH）公共控制信道用于系統(tǒng)尋呼和移動(dòng)臺(tái)接入。3 .專用控制信道（DCCH ）和隨路控制信道（ACCH ）用于在網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)臺(tái)間傳送網(wǎng)絡(luò)消息以及無(wú)線設(shè)備間傳送低層信令消息。（1）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH ）（2）慢速隨路控制信道（Slowly Associated Control CHannel , SACCH ）（3）快速隨路控制信道（Fast Associated Control CHannel , FACCH ）二、數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）無(wú)線接口的數(shù)據(jù)鏈路層采用一種類似于D通道鏈路接入?yún)f(xié)議(

10、Link Access Protocol ofD-channel，LAPD)，為了與LAPD相區(qū)別加上“ m”腳標(biāo)(表示移動(dòng)的意思)，稱為L(zhǎng)APDm。三、信令層(第三層)無(wú)線接口第三層是收發(fā)和處理信令消息的實(shí)體，由無(wú)線資源管理來(lái)建立、改變和釋放無(wú)線信道，包括三個(gè)功能子層：無(wú)線資源管理 (Radio Resource management, RR)、移動(dòng)性管理(MobileMan ageme nt，MM )和連接管理(Conn ection Ma nageme nt，CM )。5.3.2基站接入信令在GSM系統(tǒng)中，基站子系統(tǒng)(Base Station Subsystem，BSS)可分為兩部分，即

11、基站收發(fā)信 臺(tái)(Base Transceiver Station，BTS)和基站控制器(Base Station Controller， BSC)。一、A-bis接口信令A(yù)-bis接口信令分為三層結(jié)構(gòu)。第二層采用D通道鏈路接入?yún)f(xié)議(LAPD )，第三層有三個(gè)實(shí)體：業(yè)務(wù)管理過(guò)程、網(wǎng)絡(luò)管理過(guò)程和第二層管理過(guò)程，分別對(duì)應(yīng)于業(yè)務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識(shí)(Service AccessPoint Identification，SAPI)取值 0，62 和 63。二、A接口信令A(yù)接口信令采用7號(hào)信令作為消息傳送協(xié)議。GSM規(guī)范將A接口信令歸為三層結(jié)構(gòu)，即物理層、鏈路層和應(yīng)用層。5.3.3網(wǎng)絡(luò)接口信令1 . MAP 接口如

12、圖5.15所示，移動(dòng)交換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口主要有BG六種接口。圖5.15網(wǎng)絡(luò)接口示意圖(1) B 接口移動(dòng)交換中心(MSC )與訪問(wèn)位置寄存器(VLR )之間的接口。(2) C 接口移動(dòng)交換中心(MSC )與歸屬位置寄存器/認(rèn)證中心(HLR/AUC )之間的接口。(3) D 接口歸屬位置寄存器(HLR )與訪問(wèn)位置寄存器(VLR )之間的接口。(4) E 接口移動(dòng)交換中心(MSC )之間的接口。(5) F 接口移動(dòng)交換中心(MSC )與設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)之間的接口。(6) G 接口訪問(wèn)位置寄存器(VLR )之間的接口。2 . MAP接口的主要程序(1) 位置登記和刪除這是在HLR和VLR之間

13、傳送的程序，是 MAP規(guī)程中最重要的一部分，這一程序主要用于 位置信息的更新。(2) 補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理包括激活、去激活、登記、取消、使用和詢問(wèn)，這些處理為用戶提供了方便。（3）呼叫建立期間用戶參數(shù)的檢索呼叫建立期間對(duì)用戶參數(shù)的檢索主要包括下述三種情況。直接信息檢索：移動(dòng)交換中心（MSC ）由VLR直接獲得所需參數(shù)。 間接信息檢索：VLR需先向HLR獲取部分或全部用戶參數(shù)；例如，始發(fā)呼叫的 MSC通過(guò)這一程序向被叫移動(dòng)臺(tái)歸屬的 HLR詢問(wèn)路由信息，HLR在該用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)中找到用戶的位置 （VLR 號(hào)碼）后，再向用戶所在 VLR索取臨時(shí)漫游號(hào)碼，并將得到的這一號(hào)碼回送給始呼的MSC,MSC根據(jù)這個(gè)臨時(shí)號(hào)碼建立話音通路，完成了交換接續(xù)。 路由信息檢索：PSTN/ISDN用戶呼叫移動(dòng)臺(tái)時(shí)，網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC ）向歸屬位置寄存器（HLR） 請(qǐng)求漫游號(hào)。（4）切換切換是MSC之間的傳送程序，主要用于移動(dòng)臺(tái)在兩個(gè) MSC之間進(jìn)行切換號(hào)碼等信令過(guò)程。（5）用戶管理用戶管理包括用戶位置信息管理和用戶參數(shù)管理，有兩方面的內(nèi)容。（6）位置存儲(chǔ)器的故障恢復(fù)VLR故障恢復(fù)進(jìn)行重啟動(dòng)后，將所有的移動(dòng)臺(tái)（ MS）標(biāo)上"恢復(fù)”標(biāo)記，表示數(shù)據(jù)尚待核 實(shí)。（7）用戶鑒權(quán)用戶鑒權(quán)主