移动通信概述[1]课件.ppt
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1、移动通信概述移动通信概述2022-12-1移动通信概述1提纲提纲2移动通信工作方式移动通信工作方式1移动通信基本概念移动通信基本概念3 移动通信系统分类移动通信系统分类移动通信概述1基本概念基本概念个人通信个人通信1、目标:实现5WWhoever任何人Whenever任何时候Wherever任何地方Whomever 任何人Whatever任何方式2、组成固定通信网(有线网)移动通信网(无线网)移动通信概述1基本概念基本概念移动通信移动通信移动通信的定义移动通信就是指移动体之间、移动体与固定体之间的通信。指通信双方或至少有一方处于运动中运动中进行信息传输和交换的通信方式。例如包括移动台(汽车、火
2、车、飞机、船舰等移动体上)与固定台之间通信,移动台与移动台之间,人与活动中的人或人与移动台之间的通信。移动通信概述1移动通信技术特点移动通信技术特点n 电波传播环境复杂电波传播环境复杂 频率范围:频率范围:短波(短波(RF RF 3 330MHz30MHz )甚高频(甚高频(VHFVHF,3030300MHz300MHz)和特高频(和特高频(UHFUHF,3003003000MHz3000MHz)内)内 ,有利用更高,有利用更高 频段的趋势。频段的趋势。多径传输:多径传输:直射直射 反射反射 散射散射:由传播介质的不均匀性 引起的光线或电波向 四周射去的现象开放环境开放环境移动通信概述1n 易
3、受干扰易受干扰 系统(设备)内系统(设备)内/间干扰:间干扰:共道干扰、邻道干扰、共道干扰、邻道干扰、互调干扰、多址干扰,以及近地无用强信号压制远地有互调干扰、多址干扰,以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象等用弱信号的现象等。自然环境干扰自然环境干扰:天气、气候、天文异动、自然灾害等:天气、气候、天文异动、自然灾害等 工业(电器)干扰工业(电器)干扰:城市噪声、电机点火、电器开:城市噪声、电机点火、电器开关等。关等。人为干扰人为干扰:恶意干扰:恶意干扰移动通信技术特点移动通信技术特点移动通信概述1n 频谱资源稀缺频谱资源稀缺n欧洲欧洲3G3G运营频段曾拍出运营频段曾拍出30003000亿
4、欧元天价亿欧元天价n 移动设备要求高移动设备要求高l低功耗低功耗l便携灵活便携灵活l低成本(复杂度)低成本(复杂度)l低辐射低辐射l高性能(业务能力强)高性能(业务能力强)移动通信技术特点移动通信技术特点移动通信概述1n 系统复杂系统复杂:以以3GPP R43GPP R4网络结构为例网络结构为例Co-operatingNetworksUser EquipmentRadio Access NetworkCore NetworkNote:Not all interfaces areshown and namedBSCBTSBTSUmAbisBSSFHLRHLRDCEIRAUCEAGMSCGMSCG
5、fGnSGSNSGSNGbGrGnSGSNSGSNGGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/MSC/VLRVLRGHGpIuPSRNCNode BUuIurIubRNCNode BIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-ME i/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/MSC/VLRVLRSCFSCFMESIM-ME i/fSIMMS移动通信技术特点移动通信技术特点移动通信概述1MSCeMSCeMGWMGWHLR/ACHLR/ACSMCSMCAAAAAAHAHAPDSNPD
6、SNInternetInternetMGWMGWPSTN/GSM/PSTN/GSM/WCDMAWCDMAA10A10A11A11yyyyC/DC/DN NQ QBTSBTS39/xx39/xx39/xx39/xxAi/DiAi/DizzzzGMSCeGMSCeCSCSPSPSC/DC/DBSSBSSNSSNSSMSCe:移动软交换中心 AAA:鉴权、授权和计费BSS:基站子系统VLR:拜访位置寄存器SMC:短消息中心NSS:网络子系统MGW:媒体网关 PDSN:分组数据业务结点PS:分组交换域GMSC:关口移动交换中心 HA:归属代理,是PDSN系统和Internet的接口CS:电路交换域HL
7、R:归属位置寄存器PSTN:公用电话交换网BSC/PCFBSC/PCFBTSBTSA1A1A2A2BSC/PCFBSC/PCFn 系统复杂系统复杂:3G3G实际实际网络架构网络架构移动通信技术特点移动通信技术特点移动通信概述1LTE LTE 网络构架网络构架移动通信概述1LTELTE全网架构全网架构移动通信概述1移动通信基本组网设备(一)移动通信基本组网设备(一)基本组网设备基本组网设备MSMS:Mobile StationMobile Station,移动台,手机、固定台或数据卡。,移动台,手机、固定台或数据卡。便携机便携机数据卡数据卡手机手机固定台固定台移动通信概述1移动通信基本组网设备(
8、二)移动通信基本组网设备(二)基本组网设备基本组网设备BTSBTS:Base Station Transceiver Base Station Transceiver,基站,主要完成无线信,基站,主要完成无线信号的收发功能,实现系统和移动台之间的通信。号的收发功能,实现系统和移动台之间的通信。36013601小基站小基站36063606基站基站防雷保护器防雷保护器主馈线主馈线走线架走线架板状天板状天线线抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈室内超柔馈线线基站主设备基站主设备天馈系统天馈系统移动通信概述1移动通信基本组网设备(三)移动通信基本组网设备(三)基本组网设备基本组网设备BSCBSC:Bas
9、e Station ControllerBase Station Controller,基站控制器,完成呼叫处理、移动性管理,基站控制器,完成呼叫处理、移动性管理(例如:登记)、切换、功率控制、无线资源管理等功能。(例如:登记)、切换、功率控制、无线资源管理等功能。移动通信概述1移动通信基本组网设备(四)移动通信基本组网设备(四)基本组网设备基本组网设备MSCMSC:Mobile Switching CenterMobile Switching Center,移动交换中心,主要负责呼叫的处理、,移动交换中心,主要负责呼叫的处理、用户移动性管理(例如:漫游)。用户移动性管理(例如:漫游)。VLR
10、VLR:Visitor Location RegisterVisitor Location Register,拜访位置寄存器,一般与,拜访位置寄存器,一般与MSCMSC合设,在处合设,在处理用户呼叫时,理用户呼叫时,MSCMSC从从VLRVLR获取用户信息,如:位置信息、业务能力等。获取用户信息,如:位置信息、业务能力等。移动通信概述1移动通信基本组网设备(五)移动通信基本组网设备(五)基本组网设备基本组网设备HLRHLR:Home Location RegisterHome Location Register,归属位置寄存器,保存用户信息,包括永,归属位置寄存器,保存用户信息,包括永久信息和
11、临时状态信息,如:久信息和临时状态信息,如:ESNESN、MDNMDN、签约的业务信息、当前位置、状、签约的业务信息、当前位置、状态信息等),一个态信息等),一个HLRHLR对应多个对应多个VLRVLR。移动通信概述1移动通信基本组网设备(六)移动通信基本组网设备(六)网络互连设备网络互连设备GMSCGMSC:Gateway MSCGateway MSC,网关,网关MSCMSC,PLMNPLMN和和PSTNPSTN的接口设备。的接口设备。TMSCTMSC:Trunk MSCTrunk MSC,中继,中继MSCMSC,多个,多个PLMNPLMN间通过间通过TMSCTMSC互连。互连。移动通信概述
12、1移动通信基本组网设备(七)移动通信基本组网设备(七)数据业务设备数据业务设备PCFPCF:Packet Control FunctionPacket Control Function,分组控制功能,无线接入网与,分组控制功能,无线接入网与PDSNPDSN之间之间的数据报传递。的数据报传递。PDSNPDSN:Packet Data Serving NodePacket Data Serving Node,分组数据服务节点,是无线网和数据,分组数据服务节点,是无线网和数据网之间的网关设备,实现了无线网络与分组数据网络之间的数据传递。主要功网之间的网关设备,实现了无线网络与分组数据网络之间的数据传
13、递。主要功能包括用户数据的路由,用户数据会话的建立、保持、释放等。能包括用户数据的路由,用户数据会话的建立、保持、释放等。AAAAAA:负责数据业务的鉴权、授权和计费功能。:负责数据业务的鉴权、授权和计费功能。AN-AAAAN-AAA:专门用于:专门用于EVDOEVDO终端的接入鉴权。终端的接入鉴权。PDSNPDSN机柜机柜PDSNPDSN机框机框AAA/AN-AAA/AN-AAAAAA移动通信概述1SGSN(服务(服务GPRS支持节点)支持节点)nSGSNSGSN(服务(服务GPRSGPRS支持节点)是支持节点)是PSPS域功能节点,它通过域功能节点,它通过Iu_PSIu_PS接口与接口与R
14、ANRAN相连,通过相连,通过Gn/GpGn/Gp接口与接口与GGSNGGSN相连,通过相连,通过GrGr接口与接口与HLR/AUCHLR/AUC相连,通过相连,通过GsGs接口与接口与MSC/VLRMSC/VLR,通过,通过CAPCAP接口与接口与SCPSCP相连,通过相连,通过GdGd接口与接口与SMCSMC相连,通过相连,通过GaGa接口与接口与CGCG相连,通过相连,通过Gn/GpGn/Gp接口与接口与SGSNSGSN相连。相连。nSGSNSGSN的主要功能是提供的主要功能是提供PSPS域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密等功能。域的路由转发、移动性管理、会话管理、鉴权和加密
15、等功能。移动通信概述1 功能功能 GTP GTP 隧道隧道;移动性和分组呼叫管理移动性和分组呼叫管理 终结终结 Iu-ps,Gn,Gp,Gr,Ga Iu-ps,Gn,Gp,Gr,Ga 接口接口 CAMEL Phase 3 PSCAMEL Phase 3 PS域预付费服务域预付费服务 服务质量服务质量(QoS)(QoS)协商协商 高性能高性能 40Gbps 40Gbps 内部分组交换内部分组交换 (将来(将来70 Gbps)70 Gbps)灵活的接口配置灵活的接口配置(FE(FE、GEGE、PoSPoS、ATMATM等等)支持支持900K900K负载用户负载用户 SGSN设备设备SGSN移动通信
16、概述1GGSN(网关(网关GPRS支持节点)支持节点)nGGSNGGSN(网关(网关GPRSGPRS支持节点)是支持节点)是PSPS域功能节点,通过域功能节点,通过Gn/GpGn/Gp接口与接口与SGSNSGSN相连,通过相连,通过GiGi接口接口与外部数据网络(与外部数据网络(Internet/IntranetInternet/Intranet)相连。)相连。GGSNGGSN提供数据包在移动网和外部数据网提供数据包在移动网和外部数据网之间的路由和封装。之间的路由和封装。nGGSNGGSN主要功能是同外部主要功能是同外部IPIP分组网络的接口功能,分组网络的接口功能,GGSNGGSN需要提供需
17、要提供UEUE接入外部分组网络的关接入外部分组网络的关口功能,从外部网的观点来看,口功能,从外部网的观点来看,GGSNGGSN就好象是可寻址移动网络中所有用户就好象是可寻址移动网络中所有用户IPIP的路由器,的路由器,需要同外部网络交换路由信息。需要同外部网络交换路由信息。移动通信概述1n功能功能n支持支持GnGn接口的接口的GTP(v0/v1)GTP(v0/v1)隧道协议隧道协议n在在GiGi接口支持众多接口支持众多IETFIETF协议协议n路由协议路由协议:RIP,OSPF,BGP4:RIP,OSPF,BGP4n隧道协议隧道协议:L2TP and IPSec(DES/3DES):L2TP
18、and IPSec(DES/3DES)n通过通过RADIUSRADIUS提供用户鉴权提供用户鉴权n计费计费nGaGa接口到计费网关接口到计费网关n热计费热计费 n高容量高容量n1 1百万百万GTPGTP隧道隧道 875kpps 875kpps吞吐量吞吐量GGSN设备设备GGSN 移动通信概述1移动通信基本组网设备(八)移动通信基本组网设备(八)-LTE-LTEeNBMMEServing GWPDN GW无线资源管理IP头压缩和用户数据流加密UE附着时的MME选择用户面数据向S-GW的路由寻呼消息和广播信息的调度和发送移动性测量和测量报告的配置NAS信令处理NAS信令的安全保护3GPP内不同节点
19、之间的移动性管理空闲移动终端的跟空闲移动终端的跟踪和可达踪和可达TA List管理PDN GW和Serving GW选择MME和SGSN的选择合法监听漫游控制安全认证承载管理eNodeB之间的切换的本地锚点E-UTRAN空闲模式下数据缓存以及触发网络侧Service Request流程合法监听数据包路由和转发上下行传输层数据包标记基于用户和QCI力度的统计(用于运营商间计费)基于用户、PDN和QCI力度的上行和下行的计费基于用户的包过滤合法监听IPIP地址分配地址分配上下行传输层数据包标记PCCnon-GBR的基于AMBR的下行速率控制GBR的基于MBR的下行速率控制DHCPv4和DHCPv6
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