【电信增值业务学习笔记】2 移动网络基本概念和组网结构

作者：gnuhpc
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1.蜂窝移动通信系统的基本组成

手机--MS (Mobile Station) 
SIM--SIM卡就是“身份卡”，就是IC卡或智能卡。存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关 的重要信息以及与网路和客户有关的管理数据。 
Mobile Equipment --ME就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息 的调制和解调、信息发射和接收。

• MSISDN(MobileStationISDN)：用户标识 【CDMA：MDN】
• IMSI (International Mobile Subscriber Identity), TMSI： SIM标识 【CDMA：MIN】
• IMEI (International Mobile Equipment Identity)： ME标识 【CDMA：ESN】  （试一试你的手机：*#06#）

基站子系统

基站系统 BSS (Base Station System )

• BSC (Base Station Controller )
• BTS (Base Transceiver Stations)

BSS信道

• Traffic channels (TCH) , 业务信道,传送编码后的用户数据和语音
• Signalling channels, 信令信道传送信令和同步信息, 分为

广播控制信道(broadcast control channels, BCCH);

公用控制信道(common control channel,CCCH);

专用控制信道(stand-alone dedicated control channel, SDCCH);

随路控制信道(associated control channel, ACCH)

NSS网络子系统

访问位置寄存器 VLR (Visitor Location Register )

• 保存移动用户的业务信息
• 保存移动用户当前位置信息 --MSRN(Mobile Subscriber Roaming Number )
• 保存的用户标识

TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity ) 
IMSI 
MSISDN

归属位置寄存器 HLR (Home Location Register )

• HLR保存的主要用户标识:IMSI、MSISDN
• HLR保存的主要信息：位置信息，基本通信业务订制信息，业务限制，补充业务，GPRS订制数据，路由信息。

移动交换机 MSC(Mobile-service Switching Center)

• 具有传统ISDN交换机的功能, 局间信令采用ISUP、TUP
• 移动性的处理功能：必要的无线资源的管理、使用MAP/SS7与VLR、HLR交互, 用于进行移动用户的位置注 册、更新、切换等
• 短信功能
• USSD功能

鉴权中心AUC (Authentication Centre )

• 与HLR相连，存储用户的鉴权信息。

设备身份寄存器EIR (Equipment Identity Register )

• 用作处理设备身份信息，中国没有使用，原因是山寨机市场和移动用户市场的相关性。

群呼寄存器GCR(Group Call Register)

• 用于群呼和广播呼叫

2.GSM中的主要标识

3.移动网络基本功能实体间的接口

A接口：MSC-BSS间，BSS管理、呼叫处理、移动性管理。

B接口：MSC和它相关的VLR，每当MSC需要相关MS的数据时，都需要访问VLR。

C接口：HLR和MSC之间，MSC要访问HLR得到相关用户信息。

D接口：HLR和VLR之间，HLR与VLR的信息互动。

E接口：MSC之间，交换初始化信息。

F接口：MSC和EIR之间，使得EIR可以确定从MS中获取IMEI进行验证。

G接口：VLR之间，当MS从一个VLR区域漫游到另一个时，新的VLR就会从老的VLR中获取IMSI和鉴权参数。

H接口：HLR和AUC，HLR接到一个要求验证的请求时，要是没有被请求数据则从AUC中请求相关数据。

I接口：MSC和相关GCR，MSC要发起群呼时从GCR取得分组信息。

4.移动网络信令协议栈

5.移动网络中的物理实体

6.移动网基本呼叫模型-MO呼叫流程（Mobile Original，终端发起呼叫，打出）

GMSC：网关

移动交换中心

7.移动网基本呼叫模型-MT呼叫流程（Mobile Terminated，终端终止呼叫，打入）

7.GPRS网络结构

GGSN: GPRS网络与外网的分界线,GGSN是分组数据网络（PDN，Packet Data Network）和通用移动通信系统（UMTS）之间的网关设备，对内负责Gn网络的传输,对外是一台因特网路由器。GGSN本质是一个功能增强型的路由器，主要增强了在UMTS或GPRS移动通信网络中转发数据包的能力，即GGSN可以将PDN网络的数据包转发到UMTS或GPRS网络中的移动台。GGSN好比一座桥梁，将3G网络与Internet连接在一起，并向用户提供各种分组数据服务。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网与其它GGSN和SGSN相连,它的主要功能有:

1)网络接入控制功能 
GGSN具有网络控制的信息屏蔽功能,可以选择哪些分组能够进入GPRS网络,以便保证GPRS网络的安全;GGSN具有计费信息收集功能,能够收集每个MS实用外部数据网和GPRS网络资源相关的计费信息G_CDR。 
2)维护路由表,实现路由选择和分组的转发功能 
3)用户数据管理,实现对分组数据的过滤 
GGSN能够存储、修改及删除用户数据,实现对用户分组数据的过滤。 
4)移动性管理功能 
GGSN能够配合SGSN实现移动性管理的功能,主要是MS在不同的SGSN登录时的位置管理功能。 
5)其他功能 
GGSN具有为MS动态分配IP地址的功能,或则可以通过接入DHCP(动态主机配置协议)服务器来实现动态分配IP的地址的功能;GGSN具有接入RADIUS(远端授权拨入用户服务)服务器等实现用户认证功能。

SGSN(Serving GPRS Suport Node):SGSN是当前正在为MS提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。主要作用是记录移动台的当前位置信息,并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。在激活GPRS业务时,SGSN负责与MS建立移动性和安全保密性的有关信息。在PDP信息被激活时,SGSN负责与GGSN建立路由的PDP信息。SGSN是3G分组域核心网络设备，主要实现移动性管理、会话管理、分组数据包的路由与转发、计费、短消息、合法监听和 QoS管理等功能。SGSN设备具备相当大的处理能力，网络交换容量达20Gb/s以上，可同时支持上百万的用户附着。作为分组业务处理中心，SGSN在整个网络中起着至关重要的作用。

SGSN 与GGSN的功能既可以由一个物理节点全部实现,也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都应有IP路由功能,并能与IP路由器相连。当SGSN与 GGSN位于不同的PLMN时,通过Gp接口互联。Gp接口具有Gn接口的全部功能以及PLMN之间相互通信所需的安全功能。通过Gs接口,SGSN可以向MSC/VLR传送MS的位置信息,并能收听来自MSC/VLR的寻呼请求。 
SGSN作为GPRS/WCDMA核心网分组域设备重要组成部分,完成分组数据包的路由转发,移动性管理,会话管理,逻辑链路管理,鉴权和加密,话单产生和输出等功能。

目前中国移动的网络中为国际业务提供GPRS支持的GGSN有两个，分别在广州和北京。涉及到国际漫游的时候，通常是使用漫游地的SGSN和归属地的GGSN来实现的，其他国家也一样。GGSN就相当与一个大路由器，SGSN就是合理理解成为数据网络中的MSC。

CG- 计费网关

CG主要完成从各GSN(包括SGSN 和GGSN)的话单收集合并预处理工作并完成同计费中心之间的通信接口。在GSM原有网络中并没有这样一个设备，而GPRS用户一次上网过程的话单会 从多个网元实体中产生而且每个网元设备中都会产生多张话单 从多个网元实体中产生而且每一个网元设备中都会产生多张话单。CG可以在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理，以减少计费中心的 负担；同时SGSN、GGSN这样的网元设备也不需要实现同计费中心的接口功能。

PCU- 分组控制单元

PCU是在BSS侧增加的一个处理单元，主要完成BSS侧的分组业务处理和分组 无线信道资源的管理， PCU通过Gb接口与SGSN连接。

GPRS业务流程-例：MS发起数据业务

作者：gnuhpc
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