1、1移動通信網絡根底知識1.1通信網根本概念通信網是由通信端點、連接節點和相應的傳輸鏈路有機地組合起來以實現在兩個或多個通信端點之間提供信息傳輸的通信體系。例如 網、計算機網、因特網等都是目前典型的通信網。通信網由用戶終端設備，交換設備和傳輸設備組成。交換設備間的傳輸設備稱為中繼線路簡稱中繼線，用戶終端設備至交換設備的傳輸設備稱為用戶路線簡稱用戶線。通信網可從不同角度分類：按業務內容可分為電報網、 網、圖像網、數據網等；按地區規?？煞譃檗r村網、市內網、長途網、國際網等；按效勞對象可分為公用網、軍用網、專用網等；按信號形式可分為模擬網、數字網等。1.1.1 熟悉通信網根本概念通信系統就是用信號電信

2、號、光信號等來傳遞信息的系統。通信系統 的構成可 以簡單地概括為一個統一的模型，由信源、發送設備、信道、接收設 備、信宿和噪聲源 6各局部組成，如圖1-1所示。圖1-1通信系統模型1) 信源是指發出信息的信息源。在人與人之間通信的情況下，信源就是指發 出信息的 人；在機器與機器之間通信的情況下，信源就是發出信息的機 器，如計算機等。2) 發送設備就是把信源發出的信息變換成適合于在信道上傳輸的信號的設備。3) 信道是信號傳輸媒介的總稱。不同的信源形式所對應的變換處理方式不同，與之對應的信道形式也不同。傳輸信道的類型有兩種劃分方法：一是 按傳輸媒介可劃分為 無線信道和有線信道；二是按在信道上傳輸信

3、號的形 式可劃分為模擬信道和數字信 道。4) 接受設備是發送設備的逆過程。因為發送設備是把不同形式的信息變換和 處理成適 合在信道上傳輸的信號， 一般情況下，這種信號是不能為信息接 收者所直接接收的， 所以接收設備的功能就是把從信道上接收的信號變換 成信息接收者的信息。5) 信宿是指信息傳送的終點，也就是信息接收者。6) 噪聲源并不是人為實現的實體，但在實際通信系統中是客觀存在的。在模 型中把發 送、傳輸和接收端各局部的干擾噪聲集中地用一個噪聲源來表 示。不同的信息源，不同的變換和處理方式，可以構成不同類型的通信系統。通信的根本形式是在信源和信宿之間建立一個傳輸 (轉移) 信息的通道 ( 信道

4、) ，即傳 輸信道。如果把通信系統模型變成通信網來表示就更簡單了。通信網中有交換點， 交換點能 完成接續任務。用戶終端表示系統模型中的信源和信宿。終端和交換 點之間的各連線表 示系統模型中的信道，也稱為傳輸鏈路。這樣由多個用戶通信系統互連的通信體系構成了通信網。1、移動通信網的開展M.G.馬可尼在固定站與通常 1897 年 被認為是人類移動通信元年。這一年，一艘拖船之間完成了一項無線通信試驗，實現了在英吉利海峽行駛的船只之間保持持續通信。這第一次向世人展示了無線電通信的魅力，由此揭開了世界移動通信歷史的序幕。移動通信的出現，為人們帶來了無線電通信的更大自由和便捷。移動通信已經成為現代社會中不可

5、或缺的生活必需品和通信手段?，F代移動通信技術的 開展始于 20 世紀 20 年代，大致經歷了 6個階段，但真正開展卻開始于 20 世紀 40 年代中期。第 1 階段從 20 世紀 20 年代至 20 世紀 40 年代，為早期開展階段。在此期 間， 首先在短波幾個頻段上開發出專用移動通信系統，其代表是美國底特律市 警察使用的車 載無線電系統。該系統工作頻率為 2MHz ，到 20 世紀 40 年代提 高到 30-40MHZ ?？梢哉J為這個階段是現代移動通信的起步階段， 特點是專用系統開發， 工作頻率較低。第 2階段從 20 世紀 40 年代中期至 20 世紀 60 年代初期。在此期間，公用移 動

6、 通信業務開始問世。1946年，根據美國聯邦通信委員會FCC的方案，貝 爾公司在 圣路易斯城建立了世界上第一個公用汽車 網，稱為“城市系統 。當時使用 3 個 頻道，間隔為120kHz，通信方式為彈工。隨后，前西德1950 、法國1956八 英國 1959等國家相繼研制了公用移動 系統。美 國貝爾實驗室解決了人工交換 系統的接續問題。這一階段的特點是從專用移動 網向公用移動網過渡，接續方式為人工， 移動通信容量小。第 3階段從 20 世紀 60 年代中期至 20 世紀 70 年代中期。在此期間，美國推 出 了改良型移動 系統 Improved Mobile Telephone Service,

7、 IMTS ，使用 150MHz 和 450MHz 頻段，采用大區制、中小容量，實現了無線頻道自動選 擇，并能 夠接續道公用 網。前西德也推出了具有相同技術水平的 B 網?？梢哉f，這一階段 是移動通信系統改良與完善的階段，其特點是采用大區制、中 小容量，使用 450MHz 頻 段，實現了自動選頻與自動接續。第 4 階段從 20 世紀 70年代中期至 20 世紀 80 年代中期。 20 世紀 70 年代，美 國貝爾實驗室提出了蜂窩小區和頻率復用的概念， 現代移動通信開始開展起 來。1978 年， 美國貝爾實驗室開發了先進的數字移動 系統 Advanced Mobile Phone Service

8、,AMPS ), 這是第一種真正意義上的具有隨時隨地通信的大 容量的蜂窩移動通信系統。其 他工業化國家也相繼開發出蜂窩式公用移動通信 網。日本于 1979 年推出 800MHz 汽車 系統 ( HAMTS ), 在東京、大阪、神 戶等地投入商用。前西德于 1984 年完成 C 網， 頻段為 450MHz 。英國在 1985 年開發出全地址通信系統 ( Total Access Communication System, TACS ，首先在 倫敦投入使用，以后覆蓋了全國，頻段為 900MHz 。法國開發 出 450 系統。力卩 拿大推出 450MHz 移動 系統 ( Mobile Teleph

9、one System, MTS ) 。 瑞典等北 歐四國于 1980 年開發出 NMT-450 ( Nordic Mobile Teleph one, NMT ，移動 通信 網，并投入使用，頻段 為 450MHz 。這些系統都是雙工的基于頻分多址( Frequency Division Multiple Access, FDMA) 的模擬制式系統，被稱為第一代 蜂窩移動通信系統。這一階段的特點是蜂窩狀移動通信網絡結構成為實用系 統，并在世界各 地迅速開展。移動通信大開展的原因，除了用戶要求迅猛增這 一主要推動力之外，還有 技術進展所提供的條件。首先，微電子技術在這一時 期得到長足開展，使得通信

10、設備的 小型化、微型化有了可能性，各種輕便電臺 被不斷地推出。其次，提出并形成了移動通 信新體制。隨著用戶數量增加， 大 區制所能提供的容量很快飽和， 這就必須探索新體制。 在這方面最重要的突破 是貝爾實驗室在 20 世紀 70 年代提出的蜂窩網的概念。 蜂窩網， 即所謂小區 制，由于實現了頻率再用，大大提高了系統容量?？梢哉f，蜂窩概念真正解 決 了公用移動通信系統要求容量大與頻率資源有限的矛盾。第三方面進展是隨著 大規 模集成電路的開展而出現的微處理器技術日趨成熟以及計算機技術的迅猛 開展，從而為 大型通信網的管理與控制提供了技術手段的保證。第 5 階段從 20 世紀 80 年代中期至 20

11、 世紀 90 年代后期。 20 世紀 80 年代中 期， 隨著日益增長的業務需求，推出了數字移動通信系統。第一個數字蜂窩標 準 GSM ( Globle Standard for Mobile Communications ) 是 基 于 時 分 多 址 ( TDMA ) 方式，于 1992 年由歐洲提出。美國提出了兩個數字標準，分別為基 于 TDMA 的 IS-95 和基于窄帶DS-CDMA的IS-95。日本第一個數字蜂窩系統是 個人數字蜂窩(PDC )系 統，于 1994 年投入運行。在這些數字移動通信系統 中，應用最廣泛、影響最大的是采用 TDMA 技術的 GSM 系統和采用 CDMA

12、技 術的 IS-95 系統。從此移動通信跨入了第 二代數字移動通信系統。第 6 階段從 20 世紀 90 年代后期至今。 20 世紀 90 年代后期，移動通信業務 和 移動通信用戶呈高速增長趨勢。隨著全球經濟一體化和社會信息化的進展， 在移動通信 中多媒體業務和 IP 業務的比例告訴增長，這使得第二代通信系統在 系統容量和業務種 類上逐漸趨于飽和，很難滿足個人通信的要求。為了適應用 戶對不同業務，如會議、多 媒體、數據接入、 Internet 等的要求，移動通信的發 展創造了技術條件。市場和技術的 雙重驅動，為第三代移動通信系統的開展奠 定了根底。20 世紀 90 年代末開始時第三代 3G 移

13、動通信技術開展和應用階段。 1999 年 11 月 5 日，在芬蘭赫爾辛基召開的 ITU GU8/1 第 1 8 次會議上最終確定 了 3 類共 5 種 技術標準作為第三代移動通信的根底， 其中 WCDMA 、 COMA2000 和 TD-SCDMA 是 3G 的主流標準，國際電信聯盟在 2000 年 5 月批 準了針對 3G 網絡的 IMT-2000 無 線接口的 5 種技術標準。隨著信息社會對無線 Internet 業務需求的日益增長，第三代移動通信系統2Mbit/s 的最高傳輸速率已遠遠不能滿足需求，第三代移動通信系統正逐步采用 各種速 率增強型技術。 CDMA200lx 系統增強數據速

14、率的下一個開展階段稱為 CDMA2000lxEV ， 其中 EV 是 Evolution 演進的縮寫，意指在 CDMA2000lx 根底上的演進系統。新的系 統不僅要和原有系統保持后向兼容，而且要能夠提 供更大的容量，更佳的性能，滿足高 速分組數據業務和語音業務的需求。 CDMA2000lxEV 又分為兩個階段： CDMA2000lxEV-DO 和 CDMA2000lxEV- DV 。 WCDMA 和 TD-SCDMA 系統增強數 據速率技術為 HSDPA/HSUPA ，HSDPA/HSUPA 統稱HSPA, HSPA+是在HSPA根底上的演進。3G無線系統高 速解 決方案需要數據傳輸具有非對

15、稱性、峰值速率高、激活時間短等特點，能 夠更加有效利 用無線頻譜資源 , 增加系統的數據吞吐量。近年來,在傳統蜂窩移動通信技術高速開展的同時 ,寬帶無線接入技術 ( 移動WiMAX )也開始提供移動功能 ,試圖搶占移動通信的局部市場。為了 保證 3G 移動通信 的持續競爭力 ,移動通信業界提出了新的市場要求 ,要求進一步加強 3G 技術,提供更強 大的數據業務能力 ,向用戶提供更好的效勞 ,同時具有與其他技術進行競爭的實力。因此， 3GPP 和 3GPP2 相應啟動了 3G 技術 長期演進 (Lo ng Term Evolutio n, LTE )和空中接口演進 (Air In terface

16、 Evoluti on, AIE )。 2007 年 2月， 3GPP2 鑒于新的標準與 CDMA2000lxEV-DO 有較大差異，將新的空中 接口標準命名為超移動寬帶 ( Ultra Mobile Broadband, UMB )，并于 2007 年 4 月正式 公布。2003 年后， WP8F 開始 E3G 和 B3G 頻率需求和候選頻段的工作，在 2005 年 10月18日結束的ITU-R WP8F第17次會議上，ITU給出了超3G技術的一個正式 的名 稱 IMT-Advaneed。按照ITU的定義：IMT-2000技術和IMT- Adva need 技術擁有一個 共同的前綴“ IMT

17、 ，表示移動通信；當前的 WCDMA，CDMA-2000， TD-SCDMA 及其增強型技術統稱為 IMT-2000 技術；未來新的空中接口技術，叫做 IMT-Advaneed 技術。根據國際電聯(ITU)的工 作方案，在2021年年初將開始公布征集下一代通信技 術 IMT-Advaneed 標準，并開始對候選技術和系統作出評估，最終選定相關技術作為 4G 標準。1.1.2 (掌握)第二代移動通信網GSM 數字移動通信系統是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標準化 委員會 設計出來的，它是在蜂窩系統的根底上開展而成。GSM 數字移動通信系統史源于歐洲。早在 1982 年，歐洲已有幾大模擬蜂窩

18、 移動 系統在運營，例如北歐多國的 NMT (北歐移動 )和英國的 TACS (全接 入通信系 統)，西歐其它各國也提供移動業務。當時這些系統是國內系統，不 可能在國外使用。 為了方便全歐洲統一使用移動 ，需要一種公共的系統， 1982 年北歐國家向 CEPT歐洲郵電行政大會提交了一份建議書，要求制定 900MHz 頻段的公共歐洲電信業務 標準。在這次大會上就成立了一個在歐洲電信 標準學會 ETSI 技術委員會下的“移動 特別小組 Group Special Mobile 簡稱“ GSM ，來制定有關的標準和建議書。1991 年在歐洲開通了第一個系統，同時 MoU 組織為該系統設計和注冊了市

19、場商 標，將 GSM 更名為“全球移動通信系統 Global System for Mobile Communications 。從此移動通信的開展跨入了第二代數字移動通信系統。同 年，移 動特別小組還完成了制定 1800MHz 頻段的公共歐洲電信業務的標準，名 為 DCS1800 系統。該系統與 GSM900 具有同樣的根本功能特性，因而該標準只占 GSM 建議的很小 一局部，僅將 GSM90 和 DCS1800 之間的差異加以描述，絕大部 分二者是通用的， GSM900 口 DCS180C 兩個系統均可通稱為 GSMS 統。相比于第一代移動通信系統，第二代移動通信系統 2G 具有如下特點：

20、1業務范圍擴大，除提供話音業務外還提供數據、圖像等多種非話業務。2抗干擾性強，通信的平安保密性好。3提高了網絡管理和控制的有效性和靈活性，易于實現國際漫游。4設備本錢降低，可以提高系統容量。5頻譜利用率高，可以提高系統容量。一個完整的蜂窩移動通信系統主要由網絡子系統 Network Subsystem, NSS 、基 站子系統 Bass Station Subsystem, BSS 、網管系統 Network Man age System, NMS 和移動臺 Mobile Statio n , MS 四大子系統組成。GSM 系統的典型結構如下圖。由圖可見， GSM 系統由假設干個子系統或功能

21、實 體組成。其中基站子系統 BSS 在移動臺 MS 和網絡子系統 NSS 之間 提供和管理傳 輸通路，特別是包括了 MS與GSM系統的功能實體之間的無線接口 管理。NSS必須管理通信業務，保證MS與相關的公用通信網或與其他 MS之間建立通信，也就是說NSS 不直接與MS互通，BSS也不直接與公用通信網互通。 MS BSS和NSS組成GSM系 統的實體局部。網管系統那么提供應運營部門一種手 段來控制和維護這些實際運行局部。移動臺就是移動客戶設備局部，即配有 SIM卡的終端設備，如 登。它 由兩部 分組成，移動終端MS和客戶識別卡SIM 。移動終端完成話音編碼、 信道編碼、 信息加密、信息的調制和

22、解調、信息發射和接收。SIM卡存有認證客戶身份所需的所有信息，并能執行一些與平安保密有關的重要信息，以防止 非法客戶進入網路。SIM卡 還存儲與網路和客戶有關的管理數據，只有插入SIM后移動終端才能接入進網緊急呼叫除外，但 SIM卡本身不是代金卡。面將看重介紹基站子系統、網絡子系統和網管系統這三局部；操咋支持系統cssMS:移動臺BTS:基站收發信機BSC :基站中心OMC:操作維護中心MSC :移動業務交換中心VLR :訪問位置存放器AuC :鑒權中心PSTN :公共交換 網ISDN :綜合業務數字網HLR:歸屬位置存放器ELR:設備識別存放器PDN :公共數據網圖1-2 GSM系統結構1、

23、基站子系統基站子系統BSS是在一定的無線覆蓋區中由移動交換中心 MSC控制，與移動臺MS進行通信的系統設備，它主要負責完成無線發送接收和無線資源管理等功能BSS 功能實體可分為基站控制器 Base Station Controler, BSC 和基站收發信臺 BaseTransceiver Station , BTS 。一 般情況下，基站子系統 BSS 就是包含了 GSM 數 字移動通信系統中無線通信局部 的所有根底設施，他一端通過無線接口直接與移動臺實 現通信連接，另一端又 連接到網絡端得交換機，為移動臺 MS 和交換子系統提供傳輸 通路。 GSM 規 范規定，一個基站子系統是指一個 BSC

24、 以及由它所管轄的所有 BTS 基站控制器BSC :基站控制器 BSC 是基站收發臺和移動交換中心之間的連接點，也為基站 收發臺 BTS 和移動交換中心 MSC 之間交換信息提供接口。BSC 也是具有 重要計算能力的小型交換機，它把局部網絡數據聚集后傳送到移動交換中心 MSC 。一個基站控制器 BSC 具有對一個或多個 BTS 進行監視和控制的功能，它 主要負 責無線網路資源的管理、小區配置數據管理、功率控制、定位和切換 等。 BSC !過 BTS 和 MS 的遠程命令對無線電接口進行管理，主要有無線信道安 排和釋放、切換的安排。 BSC 通過脈沖編碼調制 PCM 傳輸網向下連接一系列 BTS

25、 般可以管理多大十幾個 BTS，向上連接移動交換中心MSC。BTS-BSC鏈路是類似于綜合業務數據網ISDN 通道， 即 LAPD Link Access Protocol on the D channel 。一個 BSC 及它相應的 BTS 看成是基站子系統 BSS。 基站收發信機 BTS基站收發信機 BTS 在網絡固定局部和無線局部之間提供中繼，移動用戶 通過空中 接口與 BTS 相連。它完全由 BSC 控制，主要負責無線傳輸，完成無線 與有線的轉換、 無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。除此之外，還要完成 必要的無線測試，以便檢 測通信是否正常進行。當然檢測并不是由BTS 直接進行的，而

26、是發送到 BSC 進行。 BSC 最終與 BSC 一起管理著數據鏈路層，以便在 移動 臺和基站子系統間交換信令，保證語音傳輸的可靠性遵循 D 信道鏈路接 入協議LAPD一個 BTS 由無線收發信機及多塊用于無線電接口的信號處理模塊組成。 在 朝 BSC側，BTS區分與移動臺有關的話音和控制信令， 并通過各自信道傳給BSC在朝MS側， BTS 將信令和語音合在一個載波上。BTS 位置通常在小區中心。BTS的發射功率決定小區的尺寸。一個典型的 BTS通常具有1到24個收發 信機TRX，每個TRX代表一個單獨的RF信道。BTS 最大容量典型值是 16 個載頻實際上從未到達。這就是說，它能夠同 時支撐

27、 上百個通信。在農村用戶比擬分散的區域，BTS 可能減少到一個載頻，能支持 7個同時通信的用戶 。在城市等用戶密集區域，一般BTS 有 2 到 4個載頻，可支持 14-28 個用戶 。每個 BTS 約覆蓋一平方千米的面積?；镜母鞣N配置與應用有關， 一些基站是在野外使用， 必須考慮到環境和 機械強度， 如一年的天氣變化等等。另一些是在室內使用的，審美更為重要。 室內使用的一個重要 因數是尺寸要小?；究稍O置成扇形或全向。一個BTS 可控制一個扇區或多個扇區。另外需要的設備有供電系統及一旦掉電用的后備電 源。2、交換子系統交換子系統 NSS 主要完成交換功能和客戶數據與移動性管理、平安性管理所需

28、的數據庫功能。NSS由一系列功能實體如移動業務交換中心 MSC、訪問位置 存放器VLR、歸屬位置存放器HLR、設備識別存放器EIR、鑒權中心AUC等 所構成，各功能實體介紹如下： 移動交換中心 MSC ：移動交換中心Mobile Service Switching Centre ， MSC 是 GSM 系統的核心，是對位于它所覆蓋區域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實 體，也是移 動通信系統與其它公用通信網之間的接口。它主要由交換機及支持 呼叫建立所需的幾個 數據庫組成。 它提供最根本的交換功能， 完成移動用戶尋 呼接入、信道分配、 呼叫接續、 話務量控制、計費、基站管理等功能，還完成

29、BSS MSC 之間的切換和輔助性的無線資 源管理、移動性管理等，并提供面向其 他功能實體和通信網的接口功能。它還是 GSM 網和 PSTN 之間的接口。 MSC 完成 由 MSC 負責區域的移動用戶所有的交換和信令功 能。一個 MSC 可以連接數個 BSC 除了支持 BSC 之外 ,MSC 還處理 BSC/MSC 內部 的 切換及相互之間的呼叫，它通常是一臺相當大的交換機。數字移動通信系統與其他網絡互聯時，通過入口 MSC 即 GMS( Gateway MS) GMS 是其他網絡呼叫移動用戶進入數字移動通信系統的入口點。 GMS 具 有從 HLR 得到用戶當前位置信息的功能，也具有根據查詢得

30、到的信息選擇到移 動用戶 路由的功能。 GMSCI 有與固定網和其他 NSS 實體互通的接口，及我們通 常所說的關口 局。 歸屬位置存放器 ( HLR) ：歸屬位置存放器 ( Home Location Register, HLR ) 是一個靜態數據庫，是GSM 系統的中央數據庫，用來儲存本地用戶的數據信息。另一方面， HLR 也是一 個定位數據庫，它為每一個用戶存儲著訪問位置存放器 ( Visitor Location Register, VLR ) 的數據，甚至用戶在接入外國 PLMN 網時的有關數據。這種定 位是通 過跨網 發射的信息來實現的。每個移動用戶都應在其歸屬位置存放器(HLR注

31、冊登記。從邏輯上講 ，每個移動網有一個 HLR HLR 所存儲的用戶信息分為兩類：一 類是 一些永久性的信息，例如用戶類別，業務限制 , 電信業務，承載業務，補充 業務，用戶 的 IMSI 碼，以及用戶的保密參數等。另一類是有關用戶當前位置的 臨時性信息，例如 移動臺漫游號碼 (MSRN 等，用于建立至移動臺的呼叫路由。存儲在 HLR 的數據由授權維護人員設置。(1) 用戶數據的存儲HLR 必須存儲其歸屬用戶的有關數據。 HLR 還必須存儲由運營者選擇的不同 用戶提供的業務數據，并能隨著業務的開展，增改相應存儲內容(2) 用戶數據的檢索任何時候當 VLR 請求(例如登記時 )，HLR 應能依據

32、要求向 VLR 提供有關的 用戶數據。當某些用戶數據有變化時 ( 例如簽約的變化，效勞工程清單的變 化),HLR要能夠將這些數據信息通知 VLF。(3) 提供移動臺漫游號碼 ( MSR)NMSRN 是在 MS 進行位置更新時，由當地的 VLR 負責產生。 MS 被叫時， HLR 應能 根據 GMSCC 關口 MSC 或始發 MSC 的請求，將 MSRI 發往請求的 MSC 請求 的 MSC 從而得到 MS 目前所在的 MSC 和 LA 區域。(4) 鑒權HLR 應能支持用戶的鑒權操作。(5) 登記HLR 應能配合 VLR 完成登記功能和向前一個 VLR 發起取消登記功能。(6) 移動臺去話當

33、HLR 接收到 VLR 發來的移動臺去話通知后， HLR 應能設置此移動臺為去 話狀態。(7) HLR 的恢復應能周期性拷貝 HLR 中的數據 (一般在 24 小時內) ，拷貝可存儲在磁盤或 磁帶中。 當 HLR 重新啟動后，在前一次拷貝的根底上，執行HLR 恢復程序，盡量得到正確的移動用戶位置與補充業務有關的信息。為防止錯誤數據的擴散， HLR 應通 知相關的 VLR 使 VLR 刪除與 HLR 有關的數據，同時 HLR 應能夠撤消 MS 的登記，等 待 MS 的重新登記。HLR 能管理幾十萬配置 HLR 可以是獨立的，也可以是內置的。前者，一臺 用戶，它本身就是一臺專用設備。后者被裝配在

34、MSC 中，用戶數據也存儲在MSC 中，在存取時享有優先權，信令的交換也降至最低限度。不管上述哪種情 況，都給每一用戶接有單一的 HLR 以便獨立提供某用戶對定位的需要，使網 絡從 MSISDNt 碼或 IMSI 身份碼來檢索 HLR 訪問位置存放器 ( VLR) ：訪問位置存放器 ( Vistor Location Register, VLR ) 是一個數據庫，存儲 著本地區動 態用戶的數據，例如客戶的號碼，所處位置區域的識別，向客戶提 供的效勞等參數。 VLR 通常為一個 MSC 控制區效勞，也可以為幾個相鄰的 MSC 控制區效勞，但一般來說， VLR 都只與一個 MSC 相連。VLR 存

35、儲的數據與 HLR 的數據相似，永久性數據與 HLR 中的相同 ， 臨時性數 據 略有所不同，但是它僅存儲在搜索區內的移動用戶數據，可以看成分布的HLR 新加了臨時移動用戶身份 ( Temporary Mobile Subscriber Identity,TMSD。VLR具有的定位信息比HLR更確切。當漫游用戶進入某個 MSC區域時， 必 須向該MSC相關的VLR登記，并被分配一個移動用戶漫游號(MSRN,在VLR中建立該 用戶的有關信息，其中包括臨時移動用戶識別碼 (TMSD、移動用戶漫游號(MSRN,所在位置區的標志以及向用戶提供的效勞等參數，這些信息是從相應的HLR 中傳遞過來。 MSC

36、 在處理入網出網呼叫時需要查詢 VLR 中的有關信 息。一個 VLR 可以負責一個或假設干個 MSC 區域。(1) 用戶數據的存儲VLR 必須存儲其歸屬用戶的有關數據。VLR 還必須存儲由運營者選擇的不同用戶提供的業務數據，并能隨著業務的開展，增改相應存儲內容。(2) 用戶數據的檢索當呼叫建立時，根據 MSC 勺請求， VLR 應能夠依據 TMSI, MSRN 向 MSC 提供用戶的信息。通常在移動臺呼叫時，依據 TMS ；移動臺被叫時 , 依據 MSRN(3) 登記當移動用戶出現在一個新的位置區域或從移動臺收到登記、呼叫建立、補 充業務操作消息后，假設需要那么應能向 HLR 發出登記通知。

37、VLR 應能完成登記、 取消登 記的功能，并能向 HLR 檢索用戶的信息。 根據 HLR 的請求或當用戶在 24 小時內沒有在 MSC/VLF 區域中出現時， VLR 應能刪除該用戶的有關信息。(4) 移動臺去話當 VLR 收到 MSC 發來的移動臺去話通知后， VLR 應能刪除此用戶的數據， 并能 通知相應的 HLR 。(5) 鑒權VLR 應能向鑒權中心 (AuC 索取并存儲鑒權參數。 VLR 通過 MSC 要求移動 臺進行鑒 權，并比擬從移動臺返回的和自己存儲的鑒權參數。當比擬不一致 時，拒絕移動臺的業 務請求，同時予以告警。(6) 提供 MSRN當 MS 在位置更新時，當地的 VLR 應

38、能夠根據 HLR 請求，要求 MSC 分配 MSRN 并將 MSRI 發往請求的 HLR 即支持每次 MS 被呼時進行的 MSR 分配。(7) VLR 的恢復當 VLR 發生數據錯誤時， VLR 應能夠通知相應的 HLR 刪除與其相應的數 據。在 VLR 和 MSC 之間，標準所提出的設備上的差異很少引起人們的注意。通 常情況 下，制造商把 VLR 與 MSC 集成到一起，這樣可以盡量防止 MSC 與 VLR 之 間頻繁傳 遞信令所帶來的接續時間。 MSC/VLR 可共同管理十萬以上的用戶，每 用戶平均話務量 約為 0.025Erl 。 鑒權中心 AuC 鑒權中心 Authentication

39、 Centre, AuC 是用于產生為確定移動客戶的 身份和對 呼叫保密所需鑒權、加密的三個參數隨機號碼 RAND 符合響應 SRES 密鑰 Kc 的功能實體。 AuC 對任何試圖入網的用戶進行身份認證，只有 合法用 戶才能接入網中并得到效勞。它給每一個在相關 HLR 登記的移動用戶安 排了一個識別字 , 該識別字用來產生用于鑒別移動用戶身份的數據及用來產生用 于對移 動臺與網絡之間無線信道加密的另一個密鑰。 AuC 是一個受嚴格保護的 數據庫，它屬于 HLR 的一個功能單元局部，與 HLR 同集成在一個設備中。然 而，從 功能角度而言，他們不是一個子系統。 設備識別存放器 EIR ：設備識別

40、存放器 Equipment Identification Register , EIR是存儲有關移動臺設備參數 的 數據庫 。 它存儲 著移動設備 的國際 移動設備識 別碼 IMEI ， 通過檢查白名單、黑名單或灰名單這 3 種表格，在這些表格中分別列 出了準許使用的、 出現故障需監視的、失竊不準使用的移動設備的 IMEI 識別 碼，使得運營部門對于不管 是失竊還是由于技術故障或誤操作而危及網絡正常 運行的 MS 設備，都能采用即時的防 范措施，以確保網絡所使用的移動設備的唯 一性和平安性。3、網管系統網管系統即通常所說的操作與維護子系統 OSS ,操作與維護子系統是操作 人員 與系統設備之間

41、的中介，它實現了系統的集中操作與維護，完成包括移動 用戶管理、移 動設備管理及網絡操作維護等功能。它的一側與設備相連， 但并 不包括 BTS 因為在 GSM 技術標準中明確提出，對 BTS 的操作維護是經過 BSC 進行管理，另一側是作 為人機接口的計算機工作站。1網絡管理管理功能網絡管理 Network Management 包括所有的網絡運行和功能的管理，它存儲與控制運行管理和資源使用，從而為用戶提供一定質量水平的效勞。具體如下 商務管理用戶登記、終端、賬單、統計等。 平安管理非法入侵檢測、授權等級等 。 運營和性能管理通話質量和話務質量監測、網絡承載的變化、維護移動監測等。 系統控制軟件

42、水平、新設備和新功能的引入等 維護故障檢測、設備測試等。GSM網的管理系統近似于電信網管Telecomm ni catio ns Man ageme ntNetwork, TMN 概念，其目標是合理組織運行和維護，規定有效的技術條件以及效勞質量。在M.30建議中，TMN既念已通過ITU標準化。2網管TMN結構最初，通信網的管理是在每個設備上獨立實現的，主機與終端都是簡單直連，其功能與主機的結構密切相關。這種管理平臺在GSM網中也是可行的。但 是，此時終端不再僅僅是固定的，而且可以間接地通過數據網例如 X.25網接向主機。當前網絡的復雜性必然導致出現復雜的管理網絡，這些管理網絡描述被管 理網絡的

43、狀態、設備圖形、承載等。由于管理應是獨立于設備的，在網絡設備BTS BSC MSC HLR ?和操作體統間必須有集成媒體設備，目的是用標準的形式來描述網絡的不同的單元，并且通過標準協議與操作系統繪畫。通過媒體設備所組織的操作系統、通信網和傳輸系統的管理網絡，即TMN如圖所示。11zomputer幵發系統 1媒體設備1 亠(2 數據網-computer1 / 圖1-3 TMN結構圖3) OMC 禾口 NMC在GSM網絡中所用的設備是多種多樣的，主設備收發信機、交換機和數據庫的供貨商也很多，它們推薦相應的結構和等級。GSM標準(GSM 12.00 )推薦了以下兩種平臺： OMC (Operatio

44、n and Maintenance Center )，操作維護中心 NMC (Network manage Center )，網絡管理中心這些專門用于操作維護的設備被稱為操作維護中心OMC GSM系統的每個組成局部都可以以通過特有的網絡連接至OMC從而實現集中維護。OMC由兩個功能單元構成。OMC-R操作維護中心一系統局部)用于MSC HLR VLR等交換子 系統各功能 單元的維護與操作。OMC-R操作維護中心一無線局部)用于實現整 個BSS系統的操作 與維護，它一般是通過 SUN工作站在BSS上的應用來實現。0M (也可以作為進入更高一層管理網絡的關口設備網絡管理中心(NMC是一個用于管理網

45、絡資源，如 MSC位置注冊和基站等 的運 轉中心。進行網絡配置管理與用戶管理、日常運行數據的收集與統計、路由選擇管理、網路監測、故障告警與網路狀態顯示、根據交換機提供的計費信息完成計費管理等。NMC通過一個控制中心對全網進行管理，而 OMC監管本地設備。例如，多個0M監管不同地區的BSC和盯S群，另外一些0M 還將監管MSC和VLR例 外事件也 被傳送到OMC由它進行篩選處理。大量的事件那么被送至 NMC OMC和NMC之間的界 線還未確定，在標準中管理功能仍包含兩者的功能。NM 般對應于TMN開發系統和各種0M 保障媒體功能。4、GSM的接口 ：無線接口、Abis接口、A接口、Asub接口G

46、SM系統的接口有無線接口 Um接口、Abis接口、A接口、Asub接口 等， 如下圖，其中Um接口、Abis接口、A接口為主要接口，這三個幾口標準 使得電信運 營部門能夠把不同設備納入同一個GSMA字通信網中。Abi 孝口IiUm接口圖1-4 GSM接口結構圖1無線接口 UmUm接口鏈路層采用無線接口 Um接口定義為移動臺與基站收發信機BTS之間的通信接 口，用 于移動臺與GSM系統的固定局部之間的互通，物理鏈路是無線鏈路。此 接口傳遞的信 息主要包括無線資源管理、移動性管理和接續管理等。物理層采 用無線射頻接口和GMS 調制方式，空中接口數字速率為 270.883kbit/s，物理 信道為T

47、DMA言道，并通過各種 邏輯信道完成消息的傳送LAPDm吉構；Um接口層的信號層3需要實現CM MM RR三個層的功能2Abit 接口Abit 接口定義了基站子系統 BSS 中基站控制器 BSC 和基站收發信機BTS 之間的通信標準，用于遠端互連方式。 Abit 接口物理層采用標準的 2.048Mbit/s PCM 數字鏈路，符合 CCITT G.703 標準；數據鏈路層采用 LAPD 鏈 路協 議。此接口支持所有向用戶提供的效勞，并支持對BTS 無線設備的控制和無線頻率的分配。Abit 接口的信號層三為 BTS 管理功能， BTS 管理的對象分為四類：無線鏈 路層管 理RLM，專用信道管理D

48、CM，控制信道管理CCM，收發信機管理 TRXM。RLM 負責無線通路數據鏈路層的建立和釋放以及透明消息的轉發。DCM 負責無線業務信道和控制信息的激活、釋放、性能參數和操作方式控制以 及測量 報告等。 CCM 負責不透明消息轉發及公共控制信道的負荷控制。TRXM 負責收發信機流量控制和狀態報告等。Abit 的最上層是透明傳送移動用戶和移動業務交換中心 MSC 之間的 CM 和 MM言息3A 接口局部A接口定義為網絡子系統NSS與基站子系統BSS之間的通信接口。從 系統上 來講，就是移動業務交換中心 MSC 與基站控制中心 BSC 之間的接 口。物理鏈路采 用標準的 2.048Mbit/s 的

49、數字傳輸鏈路實現。此接口傳遞的消 息包括移動臺管理、基站 管理、移動性管理、接續管理等。 A 接口采用 7 號信令 做為消息傳送協議，嚴格的說 有四層：物理層MTP-1，64kbit/s鏈路，鏈路層MTP-2，網絡層MTP-3+SCQP 和應用層CM MM BSSMAP如下圖。 但A接口只使用到及其有限的網絡層功能， 所以我們也可以認為它有三層， 應 用層作為信令的第三層。 MTP2/3+SCC 作為第二層， 負責消息的可靠傳送。A接口的應用層位于基站子系統應用局部。它由兩局部構成：直接傳遞應用DTAP，基站子系統應用管理局部BSSMAP，它們表示GSMfc A接口上的特定 用戶層信令協議。為

50、了識別消息是 DTAP 還是 BSSMAP 中間還加了一 個功能分配子層， 用來做消息的分配。 BSSMAPBSSMA 包含了 BSC 和 MSC 之間傳遞的且實際由 BSC 處理的所有消息。一般 包 括了 RR 消息和控制任務的消息。 DTAPDTAP包含了 NSS和MS之間的CM和MM的所有的消息。BSS那么透明的傳送CM 和 MM 的消息，保證了層 3 各子層協議在各接口之間的互通。 4 Asub 接口TRAL是用來進行速率適配和碼型轉換的單元，它與 BSC和MSC!連接。位 于 TRAUffi MSC 之間的接口就是 A 接口，而 Asub 接口就是位于 TRAU 與 BSC 之間 的

51、 接口，在該接口上有話音和控制信道。在 Asub 接口上采用子復用話音信道的 方式，以 及4路14Kb/s的信道合并到1路64Kb/s的信道上。Asub接口采用了標 準的2Mb/s的 PCM 傳輸方式。1.1.3 掌握 第三代移動通信系統1 、第三代移動通信系統的關鍵技術第三代移動通信標準中的主要技術使得第三代移動通信系統產生天翻地覆 的變化， 其原因在于第三代移動通信中所采用的多種高新技術，這些高新技術 是第三代移動通信 系統的精髓，也是制訂第三代移動通信系統標準的根底，了 解這些技術便于熟悉和掌握 第三代移動通信系統的根本內容。下面我們就專門 介紹幾項應用于第三代移動通信系統 中的技術。(

52、1) TD-SCDM 技術TD-SCDMA 是中國唯一提交的關于第三代移動通信的標準技術，它使用了第二代和第三代移動通信中的所有接入技術，包括 TDMACDMA 和 SDMA 其中最 關鍵的創新局部是 SDMA SDMA 可以在時域 /頻域之外用來增加容量和改善性 能， SDMA 的關鍵技術就是利用多天線對空間參數進行估計，對下行鏈路的信 號進行空間合 成。另外，將 CDMAf SDMA 技術結合起來也起到了相互補充的作 用，尤其是當幾個移 動用戶靠得很近并使得 SDMA 無法分出時， CDMA 就可以很 輕松地起到別離作用了，而 SDMA 本身又可以使相互干擾的 CDMA ffl 戶降至最

53、小。 SDMA 技術的另一重要作用是可以大致估算出每個用戶的距離和方位，可應 用于第三代 移動通信用戶的定位，并能為越區切換提供參考信息。總的來講， TD-SCDM 有價格便 宜、容量較高和性能優良等諸多優點。 2 智能天線技術智能天線技術是中國標準 TD-SDM 外的重要技術之一，是基于自適應天線 原理的 一種適合于第三代移動通信系統的新技術。它結合了自適應天線技術的 優點，利用天線 陣列的波束匯成和指向，產生多個獨立的波束，可以自適應地 調整其方向圖以跟蹤信號 的變化，同時可對干擾方向調零以減少甚至抵消干擾 信號，增加系統的容量和頻譜效率。 智能天線的特點是能夠以較低的代價換得 天線覆蓋范

54、圍、系統容量、業務質量、抗阻塞 和抗掉話等性能的提高。智能天 線在干擾和噪聲環境下，通過其自身的反應控制系統改 變輻射單元的輻射方向 圖、頻率響應及其他參數，使接收機輸出端有最大的信噪比。3 WA 技術WAP Wireless Application Protocol，無線應用協議已經成為數字移動 和其他無線終端上無線信息和 效勞的實際世界標準。 WAP 可提供相 關效勞和信息，提供其他用戶進行連接時的平安、迅速、靈敏和在線的交互方 式。 WAP 主留在因特網上的 TCP/IP 環境和蜂窩傳輸環境之間，但是獨立于所使 用的傳輸機制， 可用于通過移動 或其他無線終端來訪問和顯示多種形式的 無線信

55、息。 WAP 標準既 利用了現有技術標準中適應于無線通信環境的局部，又 在此根底上進行了新的擴展。由 于 WAP 技術位于 GSM 網絡和因特網之間，一端 連接現有的 GSM 網絡，一端連接因 特網。因此，只要用戶具有支持 WAP 協議的 媒體 ，就可以進入互聯網，實現一體 化的信息傳送。而廠商使用該協議， 那么可以開發出無線 接 口獨立 、 設備獨 立和完 全可 以交互 操作的手持 設備 In ternet 接入方案，從而使得廠商的 WAP 方案能最大 限度地利用用戶對 Web 服 務器、 Web 開發工具、 Web 編程和 Web 應用的既有投資， 保護用戶現有利益。同 時也解決了無線環境

56、所帶來的有關新問題。目前，全球各大移動 制造商， 包括諾基亞、愛立信、摩托羅拉和阿爾卡特在內，都已保證提供支持WAP 的無 線設備。 4 快速無線 IP 技術快速無線 IP Wireless IP ，無線互聯網技術將是未來移動通信開展的 重點，寬 頻帶多媒體業務是最終用戶的根本要求。根據 ITM-2000 的根本要求， 第三代移動通信 系統可以提供較高的傳輸速度本地區 2Mb/s ， 移動144Kb/s ?，F代的移動設備越來越多了 、筆記本電腦、 PDA 等，剩下的 好似就是網絡是否可以移動，無線 IP 技術與第三代移動通信技術結合將會實現 這個愿 望。由于無線 IP 主機在通信期間需要在網絡

57、上移動，其 IP 地址就有可 能經常變化， 傳統的有線 IP 技術將導致通信中斷，但第三代移動通信技術因為 利用了蜂窩移動 呼叫原理，完全可以使移動節點采用并保持固定不變的 IP 地址，一次登錄即可實現在任 意位置上或在移動中保持與 IP 主機的單一鏈路層 連接，完成移動中的數據通信。 5 軟件無線電技術在不同工作頻率、不同調制方式、不同多址方式等多種標準共存的第三代 移動通 信系統中，軟件無線電技術是一種最有希望解決這些問題的技術之一。 軟件無線電技術 可將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線，即將 AD 轉換器 盡量靠近 RF 射頻前端，利用 DSP 的強大處理能力和軟件的靈活性實現信道分 離、調 制解調、信道編碼譯