蜂窝无线通信系统简介
二、蜂窝无线通信系统简介
CDMA1X网络结构 在原有的话音电路交换基础 上增加了相应的分组业务处 理单元 IS95A标准(还属于 2G技术),随即升级为 CDMA1X(2.5G), CDMA1X实际应该属于2.75G 的网络,除了在数据传输速 率上达不到3G的要求电路域 和分组域之间只是在BSC有 接口电路域和分组域结构清 晰,网络结构简单
在ITU的建议里,主要提供的业务有 语音业务;典型的对称业务,上,下行链路的信息速率都是16Kbit/s,属 于电路交换。 短消息;数据速率为14Kbit/s,属于分组交换。 交换数据;属于电路交换业务,上,下行数据速率都是64Kbit/s。 非对称多媒体业务;分为中速和高速两种,中速上行64 Kbit/s,下行 384 Kbit/s;高速上行2M Kbit/s,下行128 Kbit/s。 交互式多媒体业务;上下行数据流量相等。用于音频,视频应用传输, 电路交换,128 Kbit/s。 IMT-2000的主要含义为,工作在2000MHz频段上,能够承载的数据传 输速率在2Mbit/s。
对于第二代移动通信系统来说,无论是从GSM到GPRS网络的 升级,还是新建立的CDMA1X网络,根本的目地都是为2G网络 逐步过渡到第三代移动通信系统做准备。
第三代移动通信系统很早被提出,其原始驱动力来源于人们对数据业务服务 能力的需求,最主要的是特征是带宽和无线信号传输质量。而传统的2G技术 不能满足高带宽数据业务传输的需求,因此世界上普遍开展了关于第三代移 动通信系统的研究。 80年代后期,ITU提出要建立一种在世界范围内具有一致的频谱和无线接口标 准的新一代移动通信系统。ITU将该系统的标准定义为IMT-2000。虽然,IMT2000仍然是一个蜂窝式网络,但它目的是将各种不同的服务覆盖区—宏小区, 微小区和微微小区地面蜂窝系统,无线接入系统以及卫星通信系统都综合在 一起,从而能够实现真正的全球漫游和全球服务。 同时IMT-2000将为多种业务的融合和分配提供一个平台,无论他们是移动业 务还是固定业务,语音或是数据业务,电信服务还是计算机应用服务。
MS:移动台,用户的移动终端。 BSS:基站子系统,包括一个基站控制器BSC和多个基站收发台BTS。其 中BTS负责与移动台通过空中接口进行通信;BSC负责控制一个或多个 BTS。 MSC:移动交换中心,负责一个或多个BSS。完成对MS的移动性管理和 业务以及与PSTN的交换。 HLR,VLR:分别负责记录在本地注册的用户信息和漫游到本地的外地用 户信息。MSC通过这两个数据库来实现对用户移动性的管理和对用户 业务的正确交换。 EIR,AUC:移动设备和用户认证中心,负责对用户权限的管理。 显而易见,GSM无线网络的核心为MSC,并由MSC、VLR和HLR共同完 成语音通话电路交换业务的移动台接入和移动性管理。
相对于二代的GSM网络,GPRS网络对多个组成部分做了功能的调整, 新增的功能模块主要包括: (1) 移动台(MS) 必须是GPRS或GPRS/GSM双模移动台。因为原有 的GSM网络只作为语音通话来用;将GSM升级到GPRS网络后,GPRS 网络内的MS具备传输语音的电路交换以及传输数据的分组交换两种方式, 因此功能与用途更加多样化。 (2)将原有的GSM基站(BSS)子系统作了相应的软硬件扩展。由于基 站收发台BTS仍只与基 站控制器BSC连接,没有增加新的硬件接口,仅 在BTS上增加了软件单元(CCU),GSM网络原有的BTS能同时用于GPRS 网络。BSC仍然同时连接许多BTS,为增设数据分组的处理能力,BSC 不仅需要软件升级,还要增加与SGSN连接的新的分组控制单元 (PCU) 硬件接口。 在GPRS网络中,MS发出的无线信号为数据或语音两种方式,此时由 BTS负责识别信号的数据 形态:若仅为语音信息,则由BSC将数据传输 到MSC(他扮演着语音交换机的角色);若含有数据信息,则由BSC中的 PCU新接口,从话音业务中分离出数据业务,并将数据传输到SGSN,以 控制无线信道的分配。 (3)对于交换子系统(SS) (如HLR,VLR,MSC等),在原有的设备中 加入支持GPRS网络的软件。 (4)在核心网络引入SGSN(Serving GPRS Support Node,GPRS业 务支持节点)和GGSN( Gataway GPRS Support Node,GPRS网关支持 节点)两个新的网络设备节点,进而在以语音业务为主的基础上增加了数 据业务。
二、蜂窝无线通信系统简介
蜂窝无线网络由于其成熟的组网技术,良好的覆盖能力以及合理的 建网成本得到了最大范围的应用。目前的GSM/GPRS,CDMA1X,以及未 来的WCDMA,CDMA2000和TDS-CDMA都属于蜂窝无线网络的范畴。 第一代移动通信技术简介 1990年前。第一代移动通信系统的特点是 :采用频分多址FDMA,模 拟调制和解调,频率资源利用率低,系统容量低,干扰严重,通信 质量差(串话,声音不清晰,噪音大),终端设备庞大。 第二代GSM、GPRS系统结构和功能简介 蜂窝移动通信系统 。CDMA(码分多址)其市场基本是在美国。欧 洲的第二代移动通信系统采用的是TDMA(时分多址)标准,后来就 发展成今天的GSM网络。
在标识GPRS设备中,如手机MS的标识除了在GSM中使用的IMSI、 MSISDN等号码外,还需要分配IP地址。
网元设备SGSN、GGSN的标识既有7号信令地址,又有数据GGSN的IP地 址,GSN(SGSN或GGSN)之间的通信采用IP,而GSN与MSC、HLR等实 体的通信采用 7号信令地址。
二、蜂窝无线通信系统简介
GSM网络
VLR (访问位置寄存器)
AUC(鉴权中心) HLR(归属位置寄存器)
EIR(移动设备识别 号寄存器)
MSC(移动交换中心)
GMSC(网关移动交换中心)
BSC(基站控制器)
BSC(基站控制器)
BTS(基站收发台)
BTS(基站收发台)
PLMN/PSTN
MS(移动终端) MS(移动终端)
在GPRS系统中,有两个重要的数据库记录信息。一是用户移动性管理上下 文,用于管理移动用户的位置信息,另一是用户的PDP上下文(分组数据协 议上下文),用于管理从手机MS到网关GGSN及到ISP(Internet服务提供商) 之间的数据路由信息。
当 MS访问 GPRS内部网络或外部PDN/Internet网络时, MS向SGSN发激 活PDP上下文请求消息,MS可以与运营商签约选择固定服务的GGSN。或 根据APN选择规则,由 SGSN选择服务的GGSN,SGSN再向GGSN发建立 PDP上下文请求消息。GGSN分配MS一个IP地址(静态或动态、公用或私 有),在建立PDP上下文过程中,需要对用户的身份,需要的服务质量进 行鉴权和论证,在成功地建立和激活PDP上下文后,MS, SGSM和 GGSN 都存储了用户的PDP上下文信息。有了用户的位置信息和数据的路由信息, MS就可以访问该网络的资源。 用户通过 GPRS网络接入到互联网、企业内部网或ISP时,需要对用户 的身份、服务质量进行鉴权和数据加密等过程,用户 MS的动态IP地址的分 配可以分别由运营商、企业网或ISP等实现,因此GPRS用户的接入方式 有透明接入和非透明接入两种方式。 如果用户的 IP地址是运营商分配的公有地址(动态或静态),则 GGSN不参与用户的论证和鉴权过程用户可以通过 GGSN透明地接入到 GPRS内部网络或互联网络,这种方式称为透明方式。 非透明方式主要是用户通过GPRS网络接入到企业网络或ISP的情形。 用户 MS的IP地址是由企业网络或ISP分配的私有地址(动态或静态),用 户访问该企业网络或ISP时 ,GGSN需要企业网络或ISP中的专用服务器对 该用户进行鉴权。
可以看出,无线网络的核心已经由MSC变成了SGSN,而MSC, VLR和HLR只是负责传统电路交换业务的移动台接入和移动性管 理;而核心网络本身已经是在IP的基础上,通过GGSN接入 Internet和其他的网络。GPRS网络结构中还引入了下列新的网络 接口: Gn,GSN主干网接口,用于各种GSN之间 Gb,BSS和SGSN之间的接口。 Gr,SGSN和HLR之间的接口。 Gp,不同的GPRS网络(不同的PLMN)之间的接口。 Gs,SGSN和MSC之间的接口。 在GPRS网络中,基站子系统与 SGSN设备之间的连接一般通过 帧中继(或ATM)连接,SGSN与 GGSN设备之间通过IP网络连接。
二、蜂窝无线通信系统简介
GPRS网络
移动台(MS) GPRS或 GPRS/GSM双模移动台 GSM基站(BSS)子系统作了 相应的软硬件扩展 在核心网络引入SGSN(和 GGSN两个新的网络设备节 点, SGSN、GGSN的标识既有7 号信令地址,又有数据 GGSN的IP地址,GSN(SGSN 或GGSN)之间的通信采用 IP,而GSN与MSC、HLR等实 体的通信采用 7号信令地 址
从网络结构上看,CDMA20001X电路域和分组域结构清晰,网络结 构简单。易于维护和规划。CDMA的电路域和分组域之间只是在BSC 有接口,其它地方没有任何关联。 同时,在CDMA1X网络中实际上已经支持MobileIP,通过支持路由优 化,可以实现用户的业务数据直接从对端发到用户的拜访地,不用经 过用户的归属地,从而避免了迂回路由的存在,并增强了鉴权功能。 而GPRS不支持mobile IP功能。CDMA1x易于向IPv6发展,并最终升 级到以后的全IP,由于其协议来自IETF,有利于实现有线网络和无线 网络的结合,充分利用有线网络的业务特性。 最重要的一点,GPRS属于TDMA时分系统,而CDMA1X是码分系统, 因此在未来到第三代的过渡中,GPRS网络的无线接入设备将全部更 新,而CDMA1X网络只需进行相应的软件升级。 相对于GPRS网络来说,CDMA1X网络技术本身无论从数据传输速率 还是从未来升级的可行性,以及技术的先进性上都要略胜于GPRS网 络。但由于联通公司在网络规划、覆盖以及市场营销策略上的原因, CDMA1X网络并没有如预期的迅速盈利。
PCF的功能:主要负责与BSC、MSC配合将分组数据用户接入到分组交 换核心网PDSN上。 PSDN的功能:用来连接无线网络和分组数据网的接入网关,为移动 Internet/Intranet用户提供分组数据接入服务。除了使点到点协议(PPP)封 装的IP包能在无线网络和IP网络间正确传输外,PDSN还与其他各种接入 服务商的IP分组网络连接,从而为终端用户提供诸如互联网接入、电子商 务、WAP应用等多种业务。 AAA服务器的功能:用户注册信息的认证,即通过验证一些预先登记的信 息进行用户身份认证;数据业务的授权,即决定是否授权移动用户访问特 定的网络资源;计费信息的处理,即搜集资源使用信息,进行计费、审计、 成本分配或趋势分析等。此外,它还须实现与PDSN、HA(MIP归属代理) 及其它AAA服务器的交互功能,向移动用户提供分组数据业务。 本地代理HA的功能:只有使用“移动IP”时才需要HA。作为一个独立的网 络单元,HA用来完成对移动IP和代理移动IP用户的移动性管理功能。HA 通过移动终端登记来定位移动用户,同时把分组数据转发到用户当前所登 记的FA外地代理(位于PDSN内)。HA同时支持动态的IP地址分配和反向隧 道。平台用来提供无线数据业务。