移动交换技术课件.ppt

1、第第9章章移动交换技术移动交换技术 本章首先介绍移动通信的基本概念、特点本章首先介绍移动通信的基本概念、特点及分类，并对移动通信的发展演变过程进行及分类，并对移动通信的发展演变过程进行概述。概述。然后，以第然后，以第2代数字移动系统代数字移动系统GSM/GPRS为参照，全面地讨论了公用蜂窝移动通信为参照，全面地讨论了公用蜂窝移动通信系统的网络结构、系统组成、编号与识别、系统的网络结构、系统组成、编号与识别、空中接口、呼叫处理、移动性管理、漫游空中接口、呼叫处理、移动性管理、漫游与切换、网络安全、接口及信令技术。与切换、网络安全、接口及信令技术。最后对移动软交换的引入、软交换组网最后对移动软交换

2、的引入、软交换组网结构、网络实体和接口功能，以及移动软结构、网络实体和接口功能，以及移动软交换在交换在3G中的应用与发展进行较全面的介中的应用与发展进行较全面的介绍。绍。移动通信概述移动通信概述9.19.1公用蜂窝移动网公用蜂窝移动网9.29.2移动交换基本技术移动交换基本技术9.39.3接口与信令接口与信令9.49.4移动应用部分移动应用部分9.59.5通用分组无线电业务通用分组无线电业务9.69.6移动软交换技术移动软交换技术9.79.79.1 9.1 移动通信概述移动通信概述 移动通信是指通信的一方或双方在移动中进移动通信是指通信的一方或双方在移动中进行的通信过程，即至少有一方具有可移动

3、性。行的通信过程，即至少有一方具有可移动性。因此，移动通信可以是移动台与移动台之间因此，移动通信可以是移动台与移动台之间的通信，也可以是移动台与固定台之间的通信。的通信，也可以是移动台与固定台之间的通信。移动通信满足了人们无论在何时何地都移动通信满足了人们无论在何时何地都能进行通信的愿望。能进行通信的愿望。因此，因此，20世纪世纪80年代以来，特别是年代以来，特别是90年代年代以后，公用移动通信得到了飞速的发展。以后，公用移动通信得到了飞速的发展。相比固定通信而言，移动通信不仅要提供相比固定通信而言，移动通信不仅要提供与固定通信一样的通信业务，而且由于用户与固定通信一样的通信业务，而且由于用户

4、的移动性，其控制与管理技术要比固定通信的移动性，其控制与管理技术要比固定通信复杂得多。复杂得多。同时，由于移动通信依靠的是无线电，其同时，由于移动通信依靠的是无线电，其传播环境要比固定网中有线介质的复杂，因传播环境要比固定网中有线介质的复杂，因此，移动通信有着与固定通信不同的特点。此，移动通信有着与固定通信不同的特点。1 1移动通信的特点移动通信的特点（1）用户的移动性。）用户的移动性。（2）电波传播条件复杂。）电波传播条件复杂。（3）噪声和干扰严重。）噪声和干扰严重。（4）系统和网络结构复杂。）系统和网络结构复杂。（5）有限的频率资源。）有限的频率资源。2 2移动通信分类移动通信分类（1）寻

5、呼系统。）寻呼系统。（2）无绳电话。）无绳电话。（3）集群移动通信。）集群移动通信。（4）公用移动通信系统。）公用移动通信系统。（5）卫星移动通信。）卫星移动通信。9.2 9.2 公用蜂窝移动网公用蜂窝移动网 9.2.1 网络结构网络结构 为了便于各设备之间的互连互通，为了便于各设备之间的互连互通，ITU-T于于1988年对公用陆地移动通信网（年对公用陆地移动通信网（PLMN，Public Land Mobile Network）的结构、功）的结构、功能和接口及其与公用电话交换网能和接口及其与公用电话交换网PSTN等的等的互通做出了详尽的规定。互通做出了详尽的规定。PLMN的功能结构如图的功能

6、结构如图9-1所示。所示。图图9-1 PLMN的网络功能结构的网络功能结构1 1功能实体功能实体（1）移动台（）移动台（MS，Mobile Station）。）。（2）基站子系统（）基站子系统（BSS，Base Station Sutsstem）。）。（3）移动业务交换中心（）移动业务交换中心（MSC，Mobile Service Switching Center）。）。（4 4）归属位置寄存器（）归属位置寄存器（HLRHLR，Home Home Location RegisterLocation Register）。）。用户信息用户信息 位置信息位置信息 业务信息业务信息（5）拜问位置寄存器

7、（）拜问位置寄存器（VLR，Visitor Location Register）。）。（6）设备标识寄存器（）设备标识寄存器（EIR，Equipment Identity Register）。）。（7）鉴权中心（）鉴权中心（AC，Authentication Center）。）。（8）操作维护中心（）操作维护中心（OMC，Operation and Maintenance Center）。）。2 2网络接口网络接口（1）Um接口。接口。（2）网络内部接口。）网络内部接口。A接口接口 A-bis接口接口 B接口接口 C接口接口 D接口接口 E接口接口 F接口接口 G接口接口（3）PLMN与其他网

8、络之间的接口。与其他网络之间的接口。3 3区域划分区域划分 由于用户的移动性，位置信息是一个很关由于用户的移动性，位置信息是一个很关键的参数，移动通信系统中区域划分如图键的参数，移动通信系统中区域划分如图9-2所示，按从小到大的顺序，包括下列各组所示，按从小到大的顺序，包括下列各组成区域。成区域。图图9-2 PLMN网络覆盖区域划分网络覆盖区域划分（1）小区。）小区。（2）基站区。）基站区。（3）位置区。）位置区。（4）MSC服务区。服务区。（5）PLMN（公用陆地移动通信网）（公用陆地移动通信网）服务区由一个或多个服务区由一个或多个MSC服务区组服务区组成，每个国家有一个或多个。成，每个国家

9、有一个或多个。9.2.2 9.2.2 编号计划编号计划 在移动通信系统中，由于用户的移动性，在移动通信系统中，由于用户的移动性，需要采用下列需要采用下列4种编号对用户进行识别、跟种编号对用户进行识别、跟踪和管理。踪和管理。1 1移动用户号码簿号码移动用户号码簿号码 移动用户号码簿号码（移动用户号码簿号码（MSDN，Mobile Station Directory Number）指主叫用户呼）指主叫用户呼叫移动用户所拨的号码，其编号方式同叫移动用户所拨的号码，其编号方式同PSTN/ISDN。在在GSM系统中被称为系统中被称为MSISDN，在，在CDMA系统中被称为系统中被称为MDN。MSDN结构

10、为：结构为：MSDN=CC+NDC+SN。2 2国际移动用户识别码国际移动用户识别码 国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（IMSI，International Mobile Subscriber Identity）是网络识别一个移动用户的国际通用号码。是网络识别一个移动用户的国际通用号码。移动用户以此号码发起入网请求或位置移动用户以此号码发起入网请求或位置登记，网络据此查询用户数据。登记，网络据此查询用户数据。此号码也是此号码也是HLR、VLR的主要检索参数。的主要检索参数。3 3国际移动设备识别码国际移动设备识别码国际移动设备识别码（国际移动设备识别码（IMEI，Internationa

11、l Mobile Equipment Identification）是唯一标）是唯一标识移动台设备的号码，又称移动台电子串号。识移动台设备的号码，又称移动台电子串号。该号码由制造厂家永久性地置入移动台，该号码由制造厂家永久性地置入移动台，用户和网络运营部门均不能改变它，其作用户和网络运营部门均不能改变它，其作用是防止有人使用非法的移动台进行呼叫。用是防止有人使用非法的移动台进行呼叫。ITU-T建议建议IMEI的最大长度为的最大长度为15位。位。其中，设备型号占其中，设备型号占6位，制造厂商占位，制造厂商占2位，位，设备序号占设备序号占6位，另有位，另有1位保留。位保留。4 4移动台漫游号码移动

12、台漫游号码 移动台漫游号码（移动台漫游号码（MSRN，Mobile Station Roaming Number）是系统分配给来访用户）是系统分配给来访用户的一个临时号码，供移动交换机进行路由选的一个临时号码，供移动交换机进行路由选择使用。择使用。5 5位置区识别码位置区识别码 位置区识别码位置区识别码LAI由三部分组成：移动国由三部分组成：移动国家码家码MCC移动网号移动网号MNC位置区识别码位置区识别码LAC。9.2.3 9.2.3 移动网的发展演变移动网的发展演变 蜂窝移动通信已经历了第蜂窝移动通信已经历了第1代和第代和第2代系代系统，目前正在向第统，目前正在向第3代系统过渡。代系统过渡

13、。在未来在未来IP宽带网络系统中，移动通信将宽带网络系统中，移动通信将作为一种接入手段融入全球作为一种接入手段融入全球IP系统。系统。9.3 9.3 移动交换基本技术移动交换基本技术 9.3.1 9.3.1 一般呼叫过程一般呼叫过程 移动网呼叫建立过程与固定网具有相似性，移动网呼叫建立过程与固定网具有相似性，其主要区别表现为：一是移动用户发起呼叫其主要区别表现为：一是移动用户发起呼叫时必须先输入号码，确认不需修改后才发送；时必须先输入号码，确认不需修改后才发送；二是在号码发出和呼叫接通之前，移动台二是在号码发出和呼叫接通之前，移动台（MS）与网络之间通过空中接口进行交互）与网络之间通过空中接口

14、进行交互和协商。和协商。这些操作是机器自动完成的，无需用户这些操作是机器自动完成的，无需用户介入，但有一段时延存在。介入，但有一段时延存在。下面以下面以GSM为例，介绍移动呼叫的一般为例，介绍移动呼叫的一般过程。过程。1移动台初始化移动台初始化2 2附着与分离附着与分离（1）MS开机，网络对其做开机，网络对其做“附着附着”标标记。记。（2）MS关机，网络对其做关机，网络对其做“分离分离”标标记。记。（3）MS呼叫，网络对其做呼叫，网络对其做“忙忙”标记。标记。（4）周期性登记。）周期性登记。3 3MSMS呼叫呼叫PSTNPSTN图图9-3 移动用户至固定用户呼叫流程移动用户至固定用户呼叫流程4

15、 4PSTNPSTN呼叫呼叫MSMS图图9-4 固定用户至移动用户入局呼叫的基本流程固定用户至移动用户入局呼叫的基本流程5 5呼叫释放呼叫释放 在移动网中，为节省无线信道资源，呼在移动网中，为节省无线信道资源，呼叫释放采用互不控制复原方式。叫释放采用互不控制复原方式。通信可由任一用户释放，如移动用户通通信可由任一用户释放，如移动用户通过按挂机键过按挂机键“NO”请求释放。请求释放。这样一个动作由这样一个动作由MS翻译成翻译成“断连断连”消息，消息，MSC收到收到“断连断连”消息后，向对端局发送消息后，向对端局发送拆线或挂机消息，然后释放局间通话电路。拆线或挂机消息，然后释放局间通话电路。但此时

16、信道资源仍未释放，但此时信道资源仍未释放，MSC与与MS之之间的信道资源仍保持着，以便完成诸如收间的信道资源仍保持着，以便完成诸如收费指示等附加操作。费指示等附加操作。当当MSC决定不再需要呼叫时，它发送一决定不再需要呼叫时，它发送一个个“信道释放信道释放”消息给消息给MS，而，而MS也以一也以一个个“释放完成释放完成”消息应答。消息应答。至此，连接才被释放，至此，连接才被释放，MS回到空闲状态。回到空闲状态。9.3.2 9.3.2 自动漫游自动漫游 漫游（漫游（Roaming）是蜂窝移动通信系统的）是蜂窝移动通信系统的一项重要服务功能，它可使不同地区的移一项重要服务功能，它可使不同地区的移动

17、网实现互连。动网实现互连。移动台不但可以在归属服务区中使用，移动台不但可以在归属服务区中使用，也可以在访问服务区使用。也可以在访问服务区使用。具有漫游功能的用户在整个移动网内都可具有漫游功能的用户在整个移动网内都可以自由地呼叫和被呼叫，其使用方法不因位以自由地呼叫和被呼叫，其使用方法不因位置的不同而异。置的不同而异。在移动通信的发展过程中，曾出现过人工在移动通信的发展过程中，曾出现过人工漫游、半自动漫游和自动漫游三种服务形式。漫游、半自动漫游和自动漫游三种服务形式。前两种方式大多用于早期的模拟网。前两种方式大多用于早期的模拟网。数字蜂窝移动网均支持自动漫游方式，这数字蜂窝移动网均支持自动漫游方

18、式，这种方式要求移动网络数据库通过种方式要求移动网络数据库通过No.7信令网信令网进行互连，网络可自动检索漫游用户数据，进行互连，网络可自动检索漫游用户数据，并在呼叫时自动分配漫游号码，而对于移动并在呼叫时自动分配漫游号码，而对于移动用户来说则是无感的。用户来说则是无感的。9.3.3 9.3.3 越区切换越区切换（1）同一）同一MSC业务区内基站之间的切业务区内基站之间的切换，称为换，称为MSC内部切换（内部切换（Intra-MSC）。）。图图9-5 Intra-MSC切换过程切换过程（2）不同）不同MSC业务区基站之间的切业务区基站之间的切换，称为换，称为MSC间切换（间切换（Inter-M

19、SC）。）。9.3.4 9.3.4 网络安全网络安全 GSM数字蜂窝移动系统提供了较完备的数字蜂窝移动系统提供了较完备的安全功能，包括用户识别码（安全功能，包括用户识别码（IMSI）的保）的保密、用户鉴权和信息在无线信道上的加密密、用户鉴权和信息在无线信道上的加密等措施。等措施。1 1IMSIIMSI保密保密 IMSI是唯一识别国际移动用户的识别码，是唯一识别国际移动用户的识别码，如被截获，就会被人知道行踪，甚至被人盗如被截获，就会被人知道行踪，甚至被人盗用，造成经济损失。用，造成经济损失。为此，为此，GSM系统为每个用户提供了一个临系统为每个用户提供了一个临时用户识别码（时用户识别码（TMS

20、I）。）。该编码在用户入网时由该编码在用户入网时由VLR分配，和分配，和IMSI一起存在一起存在VLR，在，在MS访问期间有效。访问期间有效。MS起呼、位置更新或向网络发送报告时将起呼、位置更新或向网络发送报告时将使用该编码，网络对使用该编码，网络对MS进行寻呼时也使用该进行寻呼时也使用该编码。编码。如果如果MS进入一个新的进入一个新的VLR服务区，需要进服务区，需要进行如图行如图9-6所示的位置更新。所示的位置更新。新的新的VLR首先根据更新请求消息中的首先根据更新请求消息中的TMSI及及LAI判定判定MS原来所在的原来所在的VLR，即，即PVLR，然后向然后向PVLR索取该索取该MS的的I

21、MSI，再根据，再根据IMSI向向HLR发起位置更新，请求发起位置更新，请求MS的有关的有关数据。数据。与此同时，与此同时，PVLR将收回原先分配的将收回原先分配的TMSI，由由VLR重新给重新给MS分配新的分配新的TMSI。由此可知，由此可知，IMSI不在空口上传送，取而代不在空口上传送，取而代之的是之的是TMSI，而，而TMSI是动态变化的，降低是动态变化的，降低了了IMSI被截获的可能，使被截获的可能，使IMSI得到了保护。得到了保护。图图9-6 基于基于TMSI的位置更新过程的位置更新过程2 2用户鉴权用户鉴权 用户鉴权（用户鉴权（Authentication）也称为用户）也称为用户认

22、证，其目的是以一种可靠的方法确认用认证，其目的是以一种可靠的方法确认用户的合法身份。户的合法身份。它不依赖于它不依赖于IMSI、MSISDN或或IMEI，这，这是是GSM区别于其他系统的一个特色。区别于其他系统的一个特色。用户鉴权由鉴权中心（用户鉴权由鉴权中心（AC）、）、VLR和用和用户协同完成，其鉴权原理如图户协同完成，其鉴权原理如图9-7所示。所示。当当MS起呼或进行位置更新时，起呼或进行位置更新时，VLR向该向该MS发送一个随机数（发送一个随机数（Rand）；用户的）；用户的SIM卡以随机数和鉴权键（卡以随机数和鉴权键（Ki）为输入参）为输入参数运行鉴权算法数运行鉴权算法A3，得到输出

23、结果，称为，得到输出结果，称为符号响应（符号响应（SRES），回送），回送VLR。SRES就是一种数字签名，就是一种数字签名，VLR将此结果将此结果和早已算好并暂存在存储器中的结果进行和早已算好并暂存在存储器中的结果进行比较，如果两者相符，表示鉴权成功。比较，如果两者相符，表示鉴权成功。图图9-7 用户鉴权原理用户鉴权原理3 3数据加密数据加密数据加密（数据加密（Encryption）用于信令和用户）用于信令和用户信息在空口的保密传送，用户信息是否需信息在空口的保密传送，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时进行指示。要加密可在呼叫建立时进行指示。数字通信系统加密有许多成熟的算法，数字通信系统加密

24、有许多成熟的算法，GSM采用可逆算法采用可逆算法A5进行加密，即发送端用进行加密，即发送端用A5算法算法加密，接收端也用加密，接收端也用A5算法进行解密。算法进行解密。为了提高加密性能，为了提高加密性能，GSM系统加密时对每个系统加密时对每个用户提供一个特定的密钥用户提供一个特定的密钥Kc。如图如图9-8所示，在鉴权过程中，当计算所示，在鉴权过程中，当计算SRES时，同时利用时，同时利用A8算法计算出密钥算法计算出密钥Kc，并在，并在BTS和和MSC中均暂存中均暂存Kc。图图9-8 加密过程加密过程4 4移动台识别移动台识别图图9-9 设备识别过程设备识别过程9.4 9.4 接口与信令接口与信

25、令 接口与信令是移动网联网的关键，要实现接口与信令是移动网联网的关键，要实现全球漫游，各移动网必须遵从统一的信令规全球漫游，各移动网必须遵从统一的信令规范，并采用统一的无线传输技术。范，并采用统一的无线传输技术。GSM系统设计的一个重要出发点是支持全系统设计的一个重要出发点是支持全球漫游和多厂商环境，因此定义了完备的信球漫游和多厂商环境，因此定义了完备的信令协议。令协议。其接口规范和信令协议结构对第其接口规范和信令协议结构对第3代移动代移动通信系统的标准化具有很大的影响。通信系统的标准化具有很大的影响。本节主要介绍本节主要介绍GSM系统移动交换信令。系统移动交换信令。GSM交换信令主要包括空中

26、接口信令、交换信令主要包括空中接口信令、基站接入信令。基站接入信令。核心网络接口及其信令在核心网络接口及其信令在9.5节介绍。节介绍。9.4.1 9.4.1 空中接口信令空中接口信令 GSM空中接口继承了空中接口继承了ISDN用户用户/网络接口网络接口概念模型，其控制平面包括物理层、数据概念模型，其控制平面包括物理层、数据链路层和信令层三层协议结构。链路层和信令层三层协议结构。1物理层物理层2数据链路层数据链路层图图9-10 LAPDm帧格式帧格式3 3信令层信令层 信令层即第三层，是收、发和处理信令消息信令层即第三层，是收、发和处理信令消息的实体，其主要功能是传送控制和管理信息。的实体，其主

27、要功能是传送控制和管理信息。它包括三个功能子层。它包括三个功能子层。（1）无线资源管理（）无线资源管理（RR），其作），其作用是对无线信道进行分配、释放、用是对无线信道进行分配、释放、切换、性能监视和控制，切换、性能监视和控制，GSM共定共定义了义了8个信令过程。个信令过程。（2）移动性管理（）移动性管理（MM），定义移），定义移动用户位置更新、鉴权、周期更新、动用户位置更新、鉴权、周期更新、开机接入（附着）、关机退出（分开机接入（附着）、关机退出（分离）、离）、TMSI重新分配和设备识别等重新分配和设备识别等7个信令过程。个信令过程。（3）连接管理（）连接管理（CM），负责呼叫控制，），负责

28、呼叫控制，包括补充业务和短消息业务的控制。包括补充业务和短消息业务的控制。由于有由于有MM功能子层的屏蔽，功能子层的屏蔽，CM子层已子层已感觉不到用户的移动性。感觉不到用户的移动性。其控制机理继承了其控制机理继承了ISDN的的UNI原理，包原理，包括去话建立、来话建立、呼叫中改变传输括去话建立、来话建立、呼叫中改变传输模式、模式、MM连接中断后呼叫重建和连接中断后呼叫重建和DTMF传送等传送等5个信令过程。个信令过程。图图9-11 空中接口第三层信令消息结构空中接口第三层信令消息结构 图图9-12 呼叫建立信令过程呼叫建立信令过程9.4.2 9.4.2 基站接入接口基站接入接口图图9-13 基

29、站系统结构与接口基站系统结构与接口1 1A-bisA-bis接口信令接口信令图图9-14 A-bis接口信令消息结构接口信令消息结构2 2A A接口信令接口信令图图9-15 A接口信令分层结构接口信令分层结构图图9-16 GSM系统无线接入侧信令协议模型系统无线接入侧信令协议模型9.5 9.5 移动应用部分移动应用部分 GSM核心网接口包括核心网接口包括BG。接口上层信令为移动应用部分（接口上层信令为移动应用部分（MAP），），MAP是基于是基于No.7信令系统的应用层协议，信令系统的应用层协议，由由SCCP和和TCAP支持。支持。其主要功能是支持其主要功能是支持MS移动性管理、漫游、移动性管

30、理、漫游、切换和网络安全。切换和网络安全。为实现全球网络互联，为实现全球网络互联，GSM系统需要在系统需要在MSC和和HLR/AUC、VLR和和EIR等网络部等网络部件之间频繁地交换数据和指令，这些信息件之间频繁地交换数据和指令，这些信息都与电路无关，因此最适合采用都与电路无关，因此最适合采用No.7信令信令方式传送。方式传送。MSC与与MSC之间及之间及MSC与与PSTN/ISDN之间关之间关于话路接续的信令则采用于话路接续的信令则采用No.7信令的信令的TUP/ISUP协议。协议。MAP是应用层协议，它必须在是应用层协议，它必须在SCCP和和TCAP的支持下才能完成相关工作，因此，下面首先

31、的支持下才能完成相关工作，因此，下面首先结合信令知识和结合信令知识和GSM系统的控制需要简要介绍系统的控制需要简要介绍MAP使用使用SCCP和和TCAP的情况。的情况。1 1SCCPSCCP的使用的使用 在在GSM移动应用中，移动应用中，MAP仅使用仅使用SCCP的无连接协议类别的无连接协议类别0或或1，MSC/VLR、EIR、HLR/AUC在信令网中寻址时采用下列两在信令网中寻址时采用下列两种方式。种方式。（1）国内业务采用）国内业务采用GT、SPC、SSN（2）国际业务采用）国际业务采用GT。2 2TCAPTCAP的使用的使用 MAP使用使用TCAP提供的服务，作为提供的服务，作为TCAP

32、的用户，的用户，MAP的通信部分由一组应用服务的通信部分由一组应用服务单元（单元（ASE）构成，这组应用服务单元由）构成，这组应用服务单元由操作、差错和一些任选参数组成，该应用操作、差错和一些任选参数组成，该应用服务由应用进程调用并通过成分子层传送服务由应用进程调用并通过成分子层传送至对等实体。至对等实体。图图9-17表示了系统表示了系统1与系统与系统2中中MAP应用应用实体之间进行通信的逻辑流和实际信息流。实体之间进行通信的逻辑流和实际信息流。图图9-17 MAP应用实体之间消息传递应用实体之间消息传递9.5.1 MS9.5.1 MS位置更新信令流程位置更新信令流程 位置更新包括位置登记与删

33、除，位置更位置更新包括位置登记与删除，位置更新是支持移动用户实现自动漫游的信令过新是支持移动用户实现自动漫游的信令过程。程。所谓位置登记就是所谓位置登记就是MS通过控制信道向通过控制信道向MSC报告其当前位置。报告其当前位置。如果如果MS从一个从一个MSC/VLR管辖区域进入管辖区域进入另一个另一个MSC/VLR管辖区域，就要向归属管辖区域，就要向归属HLR报告，使报告，使HLR能随时跟踪能随时跟踪MS的当前的当前位置，从而便于实现对漫游用户的接续。位置，从而便于实现对漫游用户的接续。位置登记过程涉及位置登记过程涉及B接口和接口和D接口，由于接口，由于MSC与与VLR一般处于一个物理实体中，一

34、般处于一个物理实体中，MSC与与VLR之间的接口实际为设备内部接口。之间的接口实际为设备内部接口。所以，下面主要讨论所以，下面主要讨论MSC/VLR与与HLR之间之间的位置登记与删除过程。的位置登记与删除过程。1 1基于基于IMSIIMSI的位置更新的位置更新图图9-18 仅涉及仅涉及VLR与与HLR的位置更新的位置更新2 2基于基于TMSITMSI的位置更新的位置更新图图9-19 当当MS用前一个用前一个VLR分配的分配的TMSI标识自己的位置更新标识自己的位置更新9.5.2 MS9.5.2 MS始发的呼叫流程始发的呼叫流程图图9-20 MS发起呼叫的信令流程发起呼叫的信令流程9.5.3 M

35、S9.5.3 MS终结的呼叫流程终结的呼叫流程图图9-21 MS终结呼叫的信令流程终结呼叫的信令流程9.5.4 9.5.4 短消息业务信令流程短消息业务信令流程 GSM系统支持系统支持MS起始和终结的点到点短起始和终结的点到点短消息业务。消息业务。短消息的发送既可以在短消息的发送既可以在MS处于通信状态处于通信状态进行，也可以在空闲状态下进行。进行，也可以在空闲状态下进行。当短消息在控制信道内传送时，信息量当短消息在控制信道内传送时，信息量限制为限制为140个字节。个字节。短消息的存储和前转是由短消息中心短消息的存储和前转是由短消息中心（SMC）完成的。）完成的。PSTN用户可通过固定网、用户

36、可通过固定网、MS通过移动通过移动网将短信息传送至网将短信息传送至SMC，由，由SMC通过移动通过移动网将消息发送至指定的网将消息发送至指定的MS。1 1短信业务网络结构短信业务网络结构图图9-22 移动网短消息业务网络结构移动网短消息业务网络结构2MS发送短消息发送短消息3MS接收短消息接收短消息图图9-23 始发短消息信令流程始发短消息信令流程图图9-24 短消息终结信令流程短消息终结信令流程9.5.5 越区频道切换信令流程越区频道切换信令流程图图9-25 越区频道切换信令流程越区频道切换信令流程9.6 9.6 通用分组无线电业务通用分组无线电业务 GSM系统采用电路交换，主要提供话音系统

37、采用电路交换，主要提供话音业务，而业务，而Internet采用分组交换，提供丰富采用分组交换，提供丰富的信息服务。的信息服务。制定制定GPRS标准的目的，就是要在标准的目的，就是要在GSM系系统中引入分组交换和传输能力，支持移动统中引入分组交换和传输能力，支持移动用户利用分组终端接入用户利用分组终端接入Internet或其他分组或其他分组数据网的应用需求。数据网的应用需求。GPRS是是GSM Phase2+阶段规定实现的内阶段规定实现的内容之一，是容之一，是GSM向向3G系统演进的第一步。系统演进的第一步。在通信速率方面，在通信速率方面，GSM电路型数据业务电路型数据业务（CSD）只能提供）只

38、能提供9.6kbit/s的传输速率，的传输速率，因而限制了移动数据业务的开展。因而限制了移动数据业务的开展。而而GPRS可同时采用可同时采用8个信道进行数据传个信道进行数据传输，如采用输，如采用CS-2编码方式最高速度可达编码方式最高速度可达115kbit/s，采用，采用CS-3、CS-4编码后理论速编码后理论速率可达率可达171kbit/s。后来发展的增强型数据速率后来发展的增强型数据速率GSM演进技演进技术（术（EDGE，Enhanced Data rate for GSM Evolution）进一步提高了）进一步提高了GPRS信道的编信道的编码效率，速度可达码效率，速度可达384kbit

39、/s以上。以上。正是由于正是由于GPRS的引入，使得一些原本在的引入，使得一些原本在GSM系统不能实现的应用成为可能，这些系统不能实现的应用成为可能，这些新应用得以实现的关键就在于新应用得以实现的关键就在于GPRS网络能网络能与各种与各种LAN、WAN及及Internet互连。互连。同时，同时，GPRS可使可使GSM向向3G过渡更为平滑，过渡更为平滑，保护运营商的投资。保护运营商的投资。9.6.1 GPRS9.6.1 GPRS网络架构网络架构 GPRS网络是在网络是在GSM的基础上发展起来的的基础上发展起来的移动数据分组网，移动数据分组网，GPRS网络包括两个部分：网络包括两个部分：无线接入网

40、和核心网。无线接入网和核心网。无线接入网在移动台与基站子系统之间传无线接入网在移动台与基站子系统之间传输数据；核心网在基站子系统和外部数据网输数据；核心网在基站子系统和外部数据网边缘路由器之间传输数据。边缘路由器之间传输数据。GPRS的基本功能就是在移动台和外部数据的基本功能就是在移动台和外部数据通信网之间传输分组业务。通信网之间传输分组业务。1 1GPRSGPRS网络结构网络结构图图9-26 GPRS网络结构网络结构（1）终端设备（）终端设备（TE，Terminal Equipment）。）。（2）移动终端（）移动终端（MT，Mobile Terminal）。）。（3）移动台（）移动台（MS

41、，Mobile Station）。）。A类类 B 类类 C 类类（4）分组控制单元（）分组控制单元（PCU，Packet Control Unit）。）。（5 5）SGSNSGSN及其接口。及其接口。Gb接口接口 Gn接口接口 Gp接口接口 Gs接口接口 Gr接口接口 Gd接口接口 Gf 接口接口（6 6）GGSNGGSN及其接口。及其接口。GGSN与其他功能实体的接口除了上面介与其他功能实体的接口除了上面介绍的绍的Gn、Gp外，还有与外部数据网及外，还有与外部数据网及GSM电路域的接口。电路域的接口。Gi接口接口 Gc接口接口 2GPRS协议体系协议体系图图9-27 GPRS网络协议结构网络

42、协议结构（1）子网相关汇聚协议（）子网相关汇聚协议（SNDCP）（2）逻辑链路控制（）逻辑链路控制（LLC）协议）协议（3）无线链路控制）无线链路控制/媒体接入控制媒体接入控制（RLC/MAC）协议）协议（4）基站子系统）基站子系统GPRS应用协议应用协议（BSSGP）（5）网络服务（）网络服务（NS）协议）协议（6）隧道协议（）隧道协议（GTP）9.6.2 GPRS9.6.2 GPRS网络业务网络业务1承载业务承载业务 GPRS 标准定义了两种不同类型的数据承标准定义了两种不同类型的数据承载业务：载业务：PTP（Point To Point，点到点）数，点到点）数据业务和据业务和PTM（Po

43、int To Multipoint，点到，点到多点）数据业务。多点）数据业务。（1 1）PTPPTP数据业务数据业务 GPRS提供的点对点数据又可细分为两类：提供的点对点数据又可细分为两类：点到点无连接业务（点到点无连接业务（PTP-CLNS，Point to point-Connectionless service）点到点面向连接业务（点到点面向连接业务（PTP-CONS，Point to point-Connection-oriented service）（2 2）PTMPTM数据业务数据业务 点对多点数据业务是将同一信息传送给多点对多点数据业务是将同一信息传送给多个用户的一类业务，能够提

44、供一个用户给多个用户的一类业务，能够提供一个用户给多个用户传输数据的能力。个用户传输数据的能力。它又分为如下三类：它又分为如下三类：点对多点多播（点对多点多播（PTM-M）业务。）业务。点对多点组呼（点对多点组呼（PTM-G）业务。）业务。IP多点广播（多点广播（IP-M）业务）业务 2 2短信业务短信业务 附着附着GPRS网络的移动台，可以通过网络的移动台，可以通过GPRS无线信道传送和接收短消息。无线信道传送和接收短消息。利用利用GPRS的分组信道来传送短消息，效的分组信道来传送短消息，效率会更高，容量会更大。率会更高，容量会更大。9.6.3 9.6.3 移动与会话管理移动与会话管理（1）

45、路由区（）路由区（RA）（2）GPRS位置区管理位置区管理（3）GPRS附着与分离附着与分离（4）PDP 上下文（上下文（PDP Context）1 1GPRSGPRS移动性管理移动性管理（1）空闲状态）空闲状态（2）守候状态）守候状态（3）就绪状态）就绪状态图图9-28 GPRS移动台的移动性管理状态移动台的移动性管理状态2 2GPRSGPRS的会话管理的会话管理9.6.4 GPRS9.6.4 GPRS信令流程信令流程 MS要使用要使用GPRS业务，必须首先附着到业务，必须首先附着到GPRS网上，目的是向网上，目的是向GPRS网络报告自己所网络报告自己所在的位置，其功能类似于电路域中的位置更

46、在的位置，其功能类似于电路域中的位置更新。新。附着到附着到GPRS网后（即建立逻辑连接后），网后（即建立逻辑连接后），MS才可以收、发分组数据。才可以收、发分组数据。MS可与一个或多个分组数据协议（可与一个或多个分组数据协议（PDP）地址进行交互，不同的交互过程可以同时执地址进行交互，不同的交互过程可以同时执行，每个数据交互就存在一个行，每个数据交互就存在一个PDP上下文。上下文。下面介绍几个典型的下面介绍几个典型的GPRS信令流程。信令流程。1 1GPRSGPRS附着信令流程附着信令流程图图9-29 MS附着附着GPRS网络的信令流程网络的信令流程2 2GPRSGPRS分离信令流程分离信令流

47、程图图9-30 MS分离分离GPRS网络的信令流程网络的信令流程3 3MSMS激活激活PDPPDP上下文信令流程上下文信令流程图图9-31 MS激活激活PDP上下文的信令流程上下文的信令流程4 4网络激活网络激活PDPPDP上下文信令流程上下文信令流程图图9-32 网络激活网络激活PDP上下文信令流程上下文信令流程9.6.5 GPRS9.6.5 GPRS业务流程示例业务流程示例 GPRS业务流程主要是由移动性管理（业务流程主要是由移动性管理（MM）和会话管理（和会话管理（SM）控制规程配合实现的。）控制规程配合实现的。GPRS业务流程将视移动性管理状态、业务流程将视移动性管理状态、PDP状态以

48、及相关参数的不同而异。状态以及相关参数的不同而异。下面给出两个典型的业务流程。下面给出两个典型的业务流程。1 1MSMS发起的分组数据业务发起的分组数据业务图图9-33 MS发起的分组数据业务流程发起的分组数据业务流程图图9-34 网络侧发起分组数据业务流程网络侧发起分组数据业务流程9.7 9.7 移动软交换技术移动软交换技术 9.7.1 基本概念基本概念 早在早在20世纪世纪90年代末，通信界就提出了在年代末，通信界就提出了在系统中引入移动服务器（即软交换）的设想，系统中引入移动服务器（即软交换）的设想，3GPP在制定在制定WCDMA R4规范时，正式把软规范时，正式把软交换概念引入移动核心

49、网。交换概念引入移动核心网。移动软交换主要是对移动交换网进行改移动软交换主要是对移动交换网进行改造，其核心是实现控制平面与用户平面的造，其核心是实现控制平面与用户平面的分离。分离。在移动软交换网中，传统的在移动软交换网中，传统的MSC被分割被分割成成MSC服务器（服务器（MSC-Server）和媒体网关）和媒体网关（MGW），将所有的控制功能集中在），将所有的控制功能集中在MSC-Server中，并通过标准的媒体网关控中，并通过标准的媒体网关控制协议实现对媒体网关的控制和管理；将制协议实现对媒体网关的控制和管理；将所有的交换功能分散在各所有的交换功能分散在各MGW中实现。中实现。MSC-Ser

50、ver完成呼叫控制、业务提供、完成呼叫控制、业务提供、资源管理、协议处理、路由、鉴权、计费资源管理、协议处理、路由、鉴权、计费和操作维护等功能，并基于标准化的业务和操作维护等功能，并基于标准化的业务接口，向用户提供移动语音、数据及多样接口，向用户提供移动语音、数据及多样化的第三方业务。化的第三方业务。移动软交换符合移动通信网全移动软交换符合移动通信网全IP发展的发展的趋势，同时兼顾了原有趋势，同时兼顾了原有TDM业务的承载需业务的承载需要。要。采用采用IP分组承载的移动软交换组网灵活、分组承载的移动软交换组网灵活、结构清晰，业务功能丰富，网络建设和管结构清晰，业务功能丰富，网络建设和管理成本低