第三章-蜂窩移動網(wǎng)絡

第三章蜂窩移動網(wǎng)絡提綱第一代模擬系統(tǒng)第二代數(shù)字系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)全球移動通信系統(tǒng)—GSM通用分組無線業(yè)務—GPRS第一代模擬系統(tǒng)美國AMPS、北歐的NMTFDMA(頻分多址)分配兩個25MHz頻段基站到移動設(shè)備869MHz～894MHz移動設(shè)備到基站824MHz～849MHz每個頻段分為兩部分，供兩個運營商使用信道帶寬30kHz，每個運營商416個信道，21個用于控制，395用于傳送呼叫LSJ_ADDAdvancedMobilePhoneSystem（AMPS）高級移動電話系統(tǒng)。由美國AT&T開發(fā)的最早的蜂窩電話系統(tǒng)標準。工作方式(MTSOMobileTelephoneSwitchingOffice)用戶鍵入被叫號碼，按發(fā)送鍵初始化呼叫MTSO驗證用戶號碼有效性，及用戶是否有權(quán)發(fā)出呼叫MTSO向用戶的蜂窩電話發(fā)布一條消息，告知使用哪個業(yè)務信道發(fā)送和接收MTSO向被叫方發(fā)出振鈴信號當被叫方應答時，MTSO在兩方之間建立一條環(huán)路并初始化計費信息當一方掛機時，MTSO釋放環(huán)路，釋放廣播信道并完成計費信息第一代模擬系統(tǒng)的缺點隨著模擬蜂窩技術(shù)的引入，移動通信的發(fā)展向前邁進了一大步至1990年，模擬蜂窩系統(tǒng)的用戶數(shù)已超過八百萬隨著模擬蜂窩系統(tǒng)的發(fā)展，其弱點也日益突出，頻譜利用率不高，容量有限；制式太多，互不兼容；提供的業(yè)務有限；易被竊聽；…第二代數(shù)字系統(tǒng)第二代移動通信以GSM、CDMA、DAMPS為主。一代與二代的差別數(shù)字業(yè)務信道加密錯誤檢測與糾錯信道接入（每個信道通過TDMA或CDMA可支持多個用戶）GSM接入方式：TDMA基站發(fā)射波段：935~960（MHz）移動站發(fā)射波段：890~915（MHz）信道帶寬：200kHzIS-95接入方式：CDMA基站發(fā)射波段：869~894（MHz）移動站發(fā)射波段：824~849（MHz）信道帶寬：1250kHz第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務，能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網(wǎng)絡相兼容，并以小型便攜式終端在任何時候、任何地點進行任何種類通信的通信系統(tǒng)日益增長的無線業(yè)務需求希望更高質(zhì)量的語音業(yè)務希望引入高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務基本十年一代的移動通訊發(fā)展速度3G技術(shù)體制WCDMA由標準化組織3GPP所制定cdma2000體制是基于IS-95的標準基礎(chǔ)上提出的3G標準，目前其標準化工作由3GPP2來完成TD-SCDMA標準由中國無線通信標準組織CWTS提出，目前已經(jīng)融合到3GPP關(guān)于WCDMA-TDD的相關(guān)規(guī)范中LSJ_ADDTD-SCDMA是英文TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess（時分同步碼分多址）的簡稱，是一種第三代無線通信的技術(shù)標準，也是ITU批準的三個3G標準中的一個，相對于另兩個主要3G標準（CDMA2000）或（WCDMA）它的起步較晚。RTT技術(shù)WCDMAcdma2000-1xTD-SCDMA信道間隔5MHz1.25MHz1.6MHz多址方式單載波直接序列擴頻CDMA多址單載波直接序列擴頻CDMA多址單載波直接序列擴頻時分多址＋同步CDMA多址雙工方式FDDFDDTDD碼片速率3.84Mcps1.2288Mcps1.28Mcps基站同步異步（無GPS）可選同步同步（需GPS）同步（主從同步，需GPS）幀長10ms20ms10ms越區(qū)切換軟切換，頻間切換與GSM間的切換軟切換，頻間切換與IS-95B間的切換接力切換，頻間切換，與GSM間的切換語音編碼自適應多速率可變速率可變速率功率控制內(nèi)環(huán)、外環(huán)控制速率1500Hz開環(huán)、閉環(huán)控制速率800Hz內(nèi)環(huán)、外環(huán)支持可變數(shù)據(jù)速率最高為2.048Mbps1X最高307kbps，1XEV支持2.4Mbps最高為2.048Mbps業(yè)務特性適合于對稱業(yè)務。適合于對稱業(yè)務。支持對稱業(yè)務，支持不對稱業(yè)務具有突出的表現(xiàn)。LSJ_ADD接力切換是一種改進的硬切換技術(shù)，可提高切換成功率，與軟切換比，可以克服切換時對鄰近基站信道資源的占用，能夠使系統(tǒng)容量得以增加。在接力切換過程中，同頻小區(qū)之間的兩個小區(qū)的基站都將接受同一終端的信號，并對其定位，將確定可能切換區(qū)域的定位結(jié)果向RNC報告，完成向目標基站的切換。所以，所謂接力切換是由RNC判定和執(zhí)行，不需要基站發(fā)出切換操作信息。接力切換可以使用在不同載波頻率的TD-SCDMA

基站之間，甚至能夠使用在

TD-SCDMA系統(tǒng)與其它移動通信系統(tǒng)（如GSM，CDMAIS－95等）的基站之間

LSJ_ADDRNC（RNC，RadioNetworkController）,即無線網(wǎng)絡控制器是新興3G網(wǎng)絡的一個關(guān)鍵網(wǎng)元。它是接入網(wǎng)的組成部分，用于提供移動性管理、呼叫處理、鏈接管理和切換機制。全球移動通信系統(tǒng)—GSM

BGSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

BTS

BSCMSC/VLR

BTS

SMSGMSC/IWMSC

BSCMSC/VLR

BTSC/DABis

AF

E,GMSgsmSCFJLPSTN/ISDN/PLMNEIRHLR/AUCUmLSJ_ADDBaseTransceiverStationBaseStationControllerSMS是一種存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務。也就是說，短消息并不是直接從發(fā)送人發(fā)送到接收人，而始終通過SMS中心進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果接收人處于未連接狀態(tài)（可能電話已關(guān)閉），則消息將在接收人再次連接時發(fā)送。LSJ_ADDGMSC(GatewayMobileSwitchingCenter)GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)MS用戶使用的設(shè)備類型：手機、車載臺、便攜臺通過無線接口接入GSM系統(tǒng)；提供與使用者間的接口用戶識別模塊SIM：包含所有與用戶有關(guān)的信息和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息處理異常的緊急呼叫時（如119、110、120、122等），可以不插入SIM卡GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)基站子系統(tǒng)（BSS）：通過無線發(fā)送和接受信息，負責提供和管理移動臺與網(wǎng)絡和交換子系統(tǒng)間的傳輸路徑。BSC：管理設(shè)備，控制BTS，負責所有的無線接口管理控制和處理，主要是無線信道的分配、釋放、切換處理及功率控制。

BTS：是傳輸設(shè)備，包括無線發(fā)射和接收設(shè)備、天線及所有無線接口特有的信號處理設(shè)備（基帶、載頻、控制、天饋單元）。GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡和交換子系統(tǒng)（NSS）：GSM系統(tǒng)的交換功能，管理GSM用戶之間和其他電信網(wǎng)絡用戶之間的通信，以及對用戶數(shù)據(jù)、移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。移動業(yè)務交換中心（MSC-MobileSwitchCenter）訪問位置寄存器（VLR-VisitedLocationRegister）歸屬位置寄存器（HLR-HomeLocationRegister）鑒權(quán)中心（AC-AutheticationCentre）設(shè)備標識寄存器（EIR-EquipmentIdentifyRegister）操作維護中心（OMC）GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)MSC是網(wǎng)絡的核心完成系統(tǒng)的電話交換功能呼叫建立、控制、終止；選路；業(yè)務的提供；計費處理；區(qū)內(nèi)切換；功能實體間及網(wǎng)絡間接口；公共信令等從HLR、VLR、AUC中獲取位置登記和呼叫請求所需的數(shù)據(jù)提供移動性能和其他網(wǎng)絡功能HLR：歸屬位置寄存器是GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它存儲著固定區(qū)域內(nèi)歸屬所有移動用戶的信息存儲信息用戶信息：用戶的入網(wǎng)信息，注冊的有關(guān)業(yè)務信息等；位置信息分配給移動用戶的兩個號碼：IMSI、MSISDN靜態(tài)數(shù)據(jù)庫GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)VLR：負責存儲MSC管轄區(qū)域范圍內(nèi)已登記的移動用戶的相關(guān)信息（例如用戶號碼，所處位置區(qū)的識別，向用戶提供的服務等參數(shù)）動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫通常VLR與MSC合設(shè)于一個物理實體AC：用于GSM系統(tǒng)的安全性管理，對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)和信號信息進行保密，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)，并保證通過無線接口的移動用戶信息的安全。

AC一般與HLR一起實現(xiàn)，存儲鑒權(quán)信息和加密密鑰。EIR：防止非法使用偷竊的、有故障的或未經(jīng)許可的移動設(shè)備存儲信息：移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼（IMEI）OMC:(Operations&MaintenanceCenter)用于對GSM系統(tǒng)中MS、BSC和MSC工作情況進行監(jiān)控和維護GSM移動通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)GSM的無線覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)編號移動用戶的ISDN號碼MSISDN主叫用戶為呼叫GSM用戶所需的撥叫號碼號碼結(jié)構(gòu)國家碼CC：我國為86國內(nèi)有效ISDN號：移動業(yè)務接入號NDC（N1N2N3

）：13S

（S=9～4屬于中國移動；S=0～3屬于中國聯(lián)通）HLR識別號：H0H1H2H3移動用戶號：ABCD編號國際移動用戶識別碼IMSI用于在國際上唯一識別移動用戶結(jié)構(gòu)（15位）：如圖所示我國MCC為460MNC的值中國移動為00、中國聯(lián)通為01編號臨時移動用戶識別碼TMSI為了對IMSI保密，IMSI僅在空中傳送一次，便由VLR給來訪移動用戶分配一個惟一的TMSI號碼替代僅在本地有效，當用戶離開此VLR服務區(qū)后釋放由VLR臨時分配移動用戶漫游號碼MSRN用于在呼叫時為移動用戶選路VLR臨時分配，接續(xù)完成后即釋放在被訪VLR區(qū)域內(nèi)是惟一有效的編號國際移動設(shè)備識別碼IMEI用于在國際上惟一地識別一個移動設(shè)備結(jié)構(gòu)（15位）：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)TAC為型號批準碼，由歐洲型號中心分配；FAC為工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及裝配地；SNR為序號碼，由廠家分配；SP為備用IMEI可在待機狀態(tài)下按“*#06#”讀取讀取的IMEI碼與手機后蓋板上的條碼標簽、外包裝上的條碼標簽應一致GSM移動通信系統(tǒng)的接口Abis接口：BSC與BTS的接口A接口：BSC與MSC的接口，底層承載為七號信令的MTP、SCCP，上層協(xié)議為BSSAP。B接口：MSC與VLR的接口，一般為內(nèi)部接口。C接口：MSC與HLR的接口，D接口：VLR與HLR的接口E接口：MSC之間的接口F接口：MSC與EIR的接口H接口：HLR與AC的接口，一般為內(nèi)部接口。J接口：HLR與gsmSCF的接口L接口：MSC與gsmSCF的接口G接口：VLR之間的接口其中，C、D、E、F、G、J接口底層承載為七號信令的MTP、SCCP、TCAP，上層協(xié)議為MAP。L接口上層協(xié)議為CAP。GSM系統(tǒng)的主要接口網(wǎng)絡子系統(tǒng)內(nèi)部接口GSM系統(tǒng)的信令協(xié)議體系MSBTSBSCMSCCMMMRRLAPDm物理層第1層第2層第3層RRBTSMLAPD物理層物理層LAPDmRRBTSMLAPD物理層SCCPMTPBSSAPBSSAPMMCMSCCPMTPA-bis接口A接口Um接口物理層物理層基本工作原理—位置登記流程MSMSCVLR（新）HLRVLR（原）位置登記請求位置更新請求插入用戶數(shù)據(jù)響應插入用戶數(shù)據(jù)請求位置刪除響應位置更新確認確認位置登記請求位置更新請求位置更新確認位置刪除請求MSBSMSC/VLR信道請求立即分配業(yè)務請求鑒權(quán)“鑒權(quán)”響應加密加密完成“呼叫開始”指令“信道指配”指令與固定用戶接續(xù)回鈴音連接建立呼叫請求“信道指配”完成基本工作原理—移動用戶呼叫固定用戶的接續(xù)過程GMSCHLRMSC/VLRBSMS固定用戶撥號查詢路由信息查詢路由信息響應撥號信息尋呼請求尋呼響應加密呼叫建立呼叫證實信道指配回鈴音連接完成撥號應答連接連接確認提供漫游號碼請求提供漫游號碼響應信道指配完成鑒權(quán)鑒權(quán)響應基本工作原理—固定用戶呼叫移動用戶的接續(xù)過程DCS1800和PCS1900DCS1800基于GSM發(fā)展而來，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與GSM相同DCS1800容量高，提供374個無線信道，而GSM900只能提供124個信道DCS1800發(fā)送功率低PCS1900是針對北美市場在GSM基礎(chǔ)上配置，與DCS1800主要區(qū)別是使用了增強的全速率語音編解碼器我國GSM網(wǎng)絡我國GSM移動網(wǎng)絡的通信頻段900Mhz與1800MhzGSM900Mhz頻段：890～915Mhz上行，935～960Mhz下行DCS1800Mhz頻段：1710～1785Mhz上行，1805～1880Mhz下行相鄰兩個頻點間隔為200Khz每個頻點此阿用TDMA，分為8個時隙（全速率信道）或16半速率信道中國移動905～909Mhz上行，950～954Mhz下行中國聯(lián)通909～915Mhz上行，954～960Mhz下行目前只有中國移動申請GSM1800Mhz網(wǎng)絡通用分組無線業(yè)務—GPRSGPRSGeneralPacketRadioService（通用分組無線業(yè)務）：它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念發(fā)展出的一套無線傳輸方式。GPRS作為GSM向第三代移動通信（3G）的過渡技術(shù)，由英國BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+(1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。通俗地講，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的科技，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通過GPRS可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務，包括收發(fā)E-mail、進行Internet瀏覽等。

GPRS與GSM是一種基于GSM的新的傳輸服務；大大加強和簡化對分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（如Internet）的無線接入能力。數(shù)據(jù)層面GPRS對數(shù)據(jù)通道進行專門設(shè)計信令層面增加了數(shù)據(jù)通道管理的信令協(xié)議移動用戶必須首先在GPRS移動網(wǎng)上注冊GPRS附著GPRS分離GPRS分離可由用戶或網(wǎng)絡執(zhí)行在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標準、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。構(gòu)成GPRS系統(tǒng)的方法是：在GSM系統(tǒng)中引入3個主要組件GPRS業(yè)務支持結(jié)點(SGSN,ServingGPRSSupportingNode)GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(GGSN,GatewayGPRSSupportNode)分組控制單元(PCU)對GSM的相關(guān)部件進行軟件升級現(xiàn)有的GSM移動臺(MS)，不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS標準進行改造(包括硬件和軟件)才可以用于GPRS系統(tǒng)。GPRS定義了3類MS：A類可同時工作于GPRS和GSMB類可在GPRS和GSM之間自動切換工作C類可在GPRS和GSM之間人工切換工作

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