移動通信網絡及交換技術

1、1 移動通信網絡與交換技術移動通信網絡與交換技術陽光凱訊北京科技有限公司2移動通信網絡概述電話交換及IP交換概述移動交換系統(tǒng)概述 移動通信網絡與交換技術移動通信網絡與交換技術3移動通信網絡概述移動通信網絡概述 通信網是由用戶終端設備、傳輸設備和交換設備組成。它由交換設備完成接續(xù)，使網內任一用戶可與其他用戶通信。 通信的目的是實現信息的傳遞。4通信網的構成通信網的構成終端設備：手機、電話、監(jiān)視器（攝像頭）等傳輸設備：電纜、光纜、微波、衛(wèi)星等交換設備：程控交換、ATM交換、光交換等協(xié)議和準則5按通信業(yè)務分按通信業(yè)務分： 話務通信和非話務通信。非話務通信主要是分組數據業(yè)務、計算機通信、數據庫檢索、電

2、子信箱、電子數據交換、傳真存儲轉發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等。按調制方式分類按調制方式分類:基帶傳輸和頻帶（調制）傳輸。按信號特征分類按信號特征分類:模擬信號還是數字信號按傳輸媒質分類按傳輸媒質分類:有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)按信號復用方式分類按信號復用方式分類:頻分復用、時分復用和碼分復用。通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類6電話網組成電話網組成用戶線用戶線用戶電話機到端局之間的通信線路。一般為模擬線路。用戶小交換機與端局之間也有數字線路，如E1線路。中繼線中繼線交換局之間的通信線路。長途交換局之間有時會通過傳送網組成。交換機交換機完成任意兩個電話用戶的連接。信令網信令網7號公共信道信令系統(tǒng)。信

3、令網是獨立于電話網的支撐網絡。7交換的引入交換的引入終端終端傳輸媒介電信號電信號消息消息 點對點通信系統(tǒng)點對點通信系統(tǒng) 一個電信系統(tǒng)至少應由終端和傳輸媒介組成，如圖所示。8交換的引入交換的引入 當存在多個終端時，人們希望其中任意兩個終端之間都可以進行點對點通信。 由此可見，實現通信必須要有三個要素，即終端、傳輸和交換。9電話交換的基本概念電話交換的基本概念電話交換是電信交換中最基本的一種交換業(yè)務。它是指任何一個主叫用戶的信息，可以通過通信網中的交換節(jié)點發(fā)送給所需的任何一個或多個被叫用戶。當電話用戶分布的區(qū)域較廣時，就需設置多個交換節(jié)點，交換節(jié)點之間用中繼線相連，如圖所示。10交換的基本概念交換

4、的基本概念 采用多個交換節(jié)點采用多個交換節(jié)點 11交換節(jié)點的基本功能交換節(jié)點的基本功能為完成交換接續(xù)，交換節(jié)點必須具備的最基本的功能如下。（1）能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的呼叫信號。 （2）能正確接收和分析從用戶線或中繼線發(fā)來的地址信號。 （3）能按目的地址正確地進行選路以及在中繼線上轉發(fā)信號。 （4）能控制連接的建立。 （5）能按照所收到的釋放信號拆除連接。12 幾種不同的交換類型幾種不同的交換類型陽光凱訊(北京科技有限公司13模擬交換與數字交換模擬交換與數字交換1.模擬交換 以模擬信號為交換對象的交換稱 為模擬交換，傳輸和交換的對象 是模擬信號的交換機是模擬交換 機。2.數字交換

5、 以數字信號為交換對象的交換稱 為數字交換，傳輸和交換的信號是數字信號的交換機是數字交換機。14布控交換與程控交換布控交換與程控交換布控就是布線邏輯控制（Wired Logic Control，WLC），布控交換是利用邏輯電路進行控制的一種交換方式。程控就是存儲程序控制（Stored Program Control，SPC），程控交換是利用計算機軟件進行控制（即存儲程序控制）的一種交換方式。15IPIP交換技術交換技術 IP交換（IP Switch）是Ipsilon公司提出的專門用于在A TM網上傳送IP分組的技術，它克服了Classical IP Over ATM的一些缺陷（ 如在子網之間必

6、須使用傳統(tǒng)路由器等），提高了在ATM上傳送IP分組的效率， 是目前一種典型的屬于集成模型的技術。16IPIP交換技術交換技術IP交換的工作原理 IP交換的基本概念是流的概念，一個流是從ATM交換機輸入端口輸入的一系列有先后關系的IP包，它將由IP交換機控制器的路由軟件來處理。17IPIP交換技術交換技術 IP交換機輸入端口接收上游節(jié)點輸出的用戶業(yè)務流，IP交換機控制器路由軟件根據用戶業(yè)務流的傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）或用戶數據報協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）分組頭的端口號對業(yè)務流進行分類，IP交換機分類傳輸用

7、戶業(yè)務流。18IPIP交換技術交換技術IPIP交換的優(yōu)點交換的優(yōu)點 IP交換的最大優(yōu)點是對用戶輸入的業(yè)務數據流進行了分類，有針對性地提供不同的交換機制。19IPIP交換技術交換技術 IP交換的缺點交換的缺點 只支持IP，同時它的效率依賴于具體用戶業(yè)務環(huán)境，對于持續(xù)時間短、業(yè)務量小、呈突發(fā)分布的用戶業(yè)務數據流，其效率并沒有得到明顯提高，一臺IP交換機只相當于一臺中等速度的路由器。20移動交換系統(tǒng)移動交換系統(tǒng)1移動交換系統(tǒng)概述2移動交換控制原理3移動交換接口信令21移動通信概述移動通信概述 移動通信是指用戶終端處于可移動情況下，采用無線電技術實現信息傳輸的通信方式。22移動交換系統(tǒng)組成移動交換系統(tǒng)

8、組成系統(tǒng)組成 移動通信系統(tǒng)一般由移動臺（Mobile Station，MS）、 基站（ Base Station，BS）、移動交換中心（ Mobile Switching Center，MSC）和與公用固定通信網相連的中繼線等構成。23移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述1移動臺（MS） 它是移動網的用戶終端設備，其主要功能如下： 能通過無線接入通信網絡，完成各種控制和處理以及提供主叫或被叫通信業(yè)務。 具備與使用者之間的人-機接口，當移動用戶和市話用戶建立呼叫時，移動臺與最近的基站之間確立一個無線信道，并通過MSC與市話用戶通話；同樣，任何兩個移動用戶的通話也必須通過MSC建立。24移動交換系統(tǒng)概

9、述移動交換系統(tǒng)概述2基站（BS） 它負責射頻信號的發(fā)送、接收和無線信號至MSC的接入， 還具有信道分配、信令轉換、無線小區(qū)管理等控制功能，如圖所示為BS的功能結構框圖。25移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述至 MSC交換接口信道分配信道合成收發(fā)裝置共用器信令控制呼叫控制基站控制 BS的功能結構框圖的功能結構框圖26移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述3移動交換中心（MSC） 完成對本MSC控制區(qū)域內的移動用戶進行通信控制與管理，主要包括移動臺各種類型的呼叫接續(xù)控制；通過標準接口與基站（BS）和其他MSC相連， 完成越區(qū)切換、 漫游及計費功能；用戶位置登記與管理；用戶號碼和移動設備號碼的登記與管理；服

10、務類型的控制；對用戶實施鑒權；提供連接維護管理中心的接口，完成無線信道管理功能等。27移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述4與公用固定通信網的連接 移動通信網通過MSC利用有線信道連接 公用固定通信網，主要有三種方式： （1）用戶線接入（2）市話中繼線接入（3）移動電話匯接中心接入28移動交換控制的特征 由于移動用戶隨時隨地運動，甚至在某些移動系統(tǒng)中，移動用戶不通話時發(fā)射機是關閉的，它與交換中心沒有固定的聯系，因此，移動通信的交換技術有著自身的特點：位置登記、波道切換、漫游等。29移動交換控制原理移動交換控制原理一、移動臺初始化 移動通信系統(tǒng)要進行一次正常通話，涉及到位置登記、呼叫處理和越區(qū)切換等

11、過程。通常移動通信系統(tǒng)將整個服務區(qū)分為許多位置區(qū)，并指定不同的識別碼，這些位置區(qū)識別碼分別由各區(qū)的廣播控制信道廣播。30移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述二、呼叫接續(xù)控制1固定網至移動臺的呼叫接續(xù)控制 如圖所示，市話用戶撥移動用戶號碼，進入移動業(yè)務交換控制中心MSC， 經MSC識別確認后，變換成移動用戶的識別碼。31來自市話用戶呼叫呼叫識別碼MSCMSBS尋呼信息尋呼響應尋呼響應選擇空閑信道信道指定發(fā)送檢測音環(huán)回檢測音啟動發(fā)射機送回鈴音通知振鈴振鈴成功應答信息斷回鈴音監(jiān)測通話振鈴調諧信道信息相符應答講話32移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述2移動臺主呼的呼叫接續(xù)控制 移動臺若要建立一個呼叫，需撥被

12、叫用戶的號碼，再按“發(fā)送”鍵，移動用戶則開始啟動程序。（1）移動臺至固定網的呼叫（2）移動臺至移動臺的呼叫33移動交換的基本技術一、漫游技術 移動用戶由歸屬交換局（或歸屬局）控制區(qū)進入被訪交換局控制區(qū)后，仍能獲得移動業(yè)務服務的網絡功能稱為漫游。 1人工漫游 兩地運營部門預先定有協(xié)議，為對方預留一定數量的漫游號，用戶漫游前必須提出申請。該方式用于A，B兩地尚未連網的情況。34移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述2半自動漫游 漫游用戶至訪問區(qū)發(fā)起呼叫時由訪問區(qū)人工臺輔助完成。3自動漫游 這種方式要求網絡數據庫通過7號信令網互連，網絡可自動檢索漫游用戶的數據，并自動分配漫游號，對于用戶來說沒有任何感覺。

13、35移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述二、切換技術 切換是移動通信系統(tǒng)的一項重要功能，它是移動臺在移動過程中為保持與網絡的持續(xù)連接而發(fā)生的波道切換技術，其含義是指正在通話的MS從一個小區(qū)移動到另一小區(qū)時，移動業(yè)務交換中心MSC命令該MS從本小區(qū)的無線信道轉接到另一個小區(qū)的無線信道上，以保持通話的連續(xù)性。36移動交換系統(tǒng)概述移動交換系統(tǒng)概述三、網絡安全技術 移動通信系統(tǒng)（如GSM系統(tǒng)）在網絡安全方面提供了較為完備的網絡安全功能，主要表現在對用戶識別碼的加密，接入網絡時采用了對用戶鑒權，以及對無線路徑上傳送的用戶通信信息加密。37用戶安全技術用戶安全技術1用戶識別碼的加密 國際移動用戶識別碼（Int

14、ernational Mobile Station Identification,IMSI）是移動用戶的特征號碼，一旦被人截獲，就會讓他人知道行蹤，甚至被他人冒用賬戶，造成經濟損失。38用戶安全技術用戶安全技術2用戶鑒權 用戶鑒權也稱為用戶認證。確認移動臺通過無線傳送的移動用戶識別（IMSI）是否是簽約的IMSI，即確認用戶的合法身份，防止無權用戶接入網絡。 用戶鑒權由鑒權中心（Authority Center，AC）、位置寄存器（VLR）和用戶 配合完成。39用戶安全技術用戶安全技術3用戶通信信息的加密 信息的加密是指基站和移動臺之間交換的用戶信息和用戶參數不被截獲或監(jiān)聽，用戶信息是否需要加

15、密可在呼叫建立時由信令指明。40軟交換技術軟交換技術四、軟交換技術 軟交換是一種功能實體，為下一代網絡（Next Generation Network，NGN）提供具有實時性要求的業(yè)務呼叫控制和連接控制功能，是下一代網絡呼叫與控制的核心。簡單地看，軟交換是實現傳統(tǒng)程控交換機的“呼叫控制”功能的實體，但傳統(tǒng)的“呼叫控制”功能是和業(yè)務結合在一起的，不同的業(yè)務所需要的呼叫控制功能不同；而軟交換則是與業(yè)務無關的，這要求軟交換提供的呼叫控制功能是各種業(yè)務的基本呼叫控制。41軟交換技術軟交換技術 軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分離出來，通過服務器或網元上的軟件實現基本呼叫控制功能

16、，包含呼叫選路、管理控制、連接控制（建立會話、拆除會話）、信令互通（如從SS7到IP）等。42軟交換技術軟交換技術軟交換的功能 軟交換可以提供Internet業(yè)務卸載的功能，就是把撥號業(yè)務在進入5類交換機之前直接交換到SIP網絡或Internet網上，而話音業(yè)務不受影響，繼續(xù)向下傳送。軟交換的好處（1）與電路交換機相比，軟交換成本低。43軟交換技術軟交換技術（2）可以靈活選擇軟交換的配置模式，功能塊可以分 布在整個網絡中，也可集中起來，以適合不同的網絡需求。（3）軟交換采用開放式標準接口，易于和不同網關、交換機、網絡節(jié)點通信，具有很好的兼容性、互操作性和互通性。（4）利用軟交換進行建網，不僅成

17、本低，而且能夠很方便地用軟交換轉移，處理那些對5類交換機來說太復雜的業(yè)務；還可以很方便地進行大規(guī)模網絡升級，運營者可以把新型業(yè)務下載到數據網絡上，只把話音業(yè)務在傳統(tǒng)交換機上傳輸。44軟交換技術軟交換技術基于軟交換的網絡特征 以軟交換為核心的網絡具有三大特征：一是采用開放的網絡構架體系，將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離成為獨立的網絡部件，各個部件可以按相應的功能劃分各自獨立發(fā)展；45軟交換技術軟交換技術 部件間的協(xié)議接口基于相應的標準；部件化使得原有的電信網絡逐步走向開放，用戶可以根據業(yè)務的需要自由組合各部分的功能產品來組建網絡；部件間協(xié)議接口的標準化可以實現各種異構網的互通。二是基于業(yè)務驅動的網絡，

18、其功能特點是：業(yè)務與呼叫控制分離，呼叫與承載分離；分離的目標是使業(yè)務真正獨立于網絡，靈活有效地實現業(yè)務的提供；46軟交換技術軟交換技術 用戶可以自行配置和定義自己的業(yè)務特征，不必關心承載業(yè)務的網絡形式以及終端類型，使得業(yè)務和應用的提供有較大的靈活性。三是基于統(tǒng)一協(xié)議的和基于分組的網絡，因為現有的信息網絡，無論是電信網、計算機網和有線電視網不可能以其中某一網絡為基礎平臺來生長信息基礎設施 ， 但是近幾年隨著IP的發(fā)展，才使人們真正認識到電信網絡、計算機網絡及有線電視網絡將最終匯集到統(tǒng)一的IP網絡，即人們通常所說的“三網”融合大趨勢。47軟交換協(xié)議軟交換協(xié)議 軟交換的實現過程主要就是通過網關發(fā)出信令，控制話音/數據業(yè)務通路。 有關軟交換的標準協(xié)議是網絡融合的關鍵?，F 在的標準工作主要涉及：互操作性；媒體控制 協(xié)議（如MGCP，H.248），軟交換機之間的通信（如SIP），擴展業(yè)務平臺的協(xié)議和API；符合國際電話連接標準；安全標準；利用軟交換傳送高級業(yè)務等方面。相