移動通信網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)

移動通信網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)

1第一頁，共51頁。第一頁，共51頁。移動通信網(wǎng)絡(luò)概述通信網(wǎng)是由用戶終端設(shè)備、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備組成。它由交換設(shè)備完成接續(xù)，使網(wǎng)內(nèi)任一用戶可與其他用戶通信。通信的目的是實現(xiàn)信息的傳遞。2第二頁，共51頁。第二頁，共51頁。通信網(wǎng)的構(gòu)成終端設(shè)備：手機(jī)、電話、監(jiān)視器（攝像頭）等傳輸設(shè)備：電纜、光纜、微波、衛(wèi)星等交換設(shè)備：程控交換、ATM交換、光交換等協(xié)議和準(zhǔn)則3第三頁，共51頁。第三頁，共51頁。按通信業(yè)務(wù)分：話務(wù)通信和非話務(wù)通信。非話務(wù)通信主要是分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計算機(jī)通信、數(shù)據(jù)庫檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等。按調(diào)制方式分類:基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸。按信號特征分類:模擬信號還是數(shù)字信號按傳輸媒質(zhì)分類:有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)按信號復(fù)用方式分類:頻分復(fù)用、時分復(fù)用和碼分復(fù)用。通信系統(tǒng)分類4第四頁，共51頁。第四頁，共51頁。電話網(wǎng)組成用戶線——用戶電話機(jī)到端局之間的通信線路。一般為模擬線路。用戶小交換機(jī)與端局之間也有數(shù)字線路，如E1線路。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(wǎng)組成。交換機(jī)——完成任意兩個電話用戶的連接。信令網(wǎng)——7號公共信道信令系統(tǒng)。信令網(wǎng)是獨(dú)立于電話網(wǎng)的支撐網(wǎng)絡(luò)。5第五頁，共51頁。第五頁，共51頁。交換的引入

點對點通信系統(tǒng)

一個電信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖所示。6第六頁，共51頁。第六頁，共51頁。交換的引入當(dāng)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(jìn)行點對點通信。由此可見，實現(xiàn)通信必須要有三個要素，即終端、傳輸和交換。7第七頁，共51頁。第七頁，共51頁。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(wù)。它是指任何一個主叫用戶的信息，可以通過通信網(wǎng)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(dāng)電話用戶分布的區(qū)域較廣時，就需設(shè)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。8第八頁，共51頁。第八頁，共51頁。交換的基本概念采用多個交換節(jié)點9第九頁，共51頁。第九頁，共51頁。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(jìn)行選路以及在中繼線上轉(zhuǎn)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。10第十頁，共51頁。第十頁，共51頁。幾種不同的交換類型

陽光凱訊(北京科技有限公司11第十一頁，共51頁。第十一頁，共51頁。模擬交換與數(shù)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(jī)是模擬交換機(jī)。2.數(shù)字交換

以數(shù)字信號為交換對象的交換稱為數(shù)字交換，傳輸和交換的信號是數(shù)字信號的交換機(jī)是數(shù)字交換機(jī)。12第十二頁，共51頁。第十二頁，共51頁。布控交換與程控交換布控就是布線邏輯控制（WiredLogicControl，WLC），布控交換是利用邏輯電路進(jìn)行控制的一種交換方式。程控就是存儲程序控制（StoredProgramControl，SPC），程控交換是利用計算機(jī)軟件進(jìn)行控制（即存儲程序控制）的一種交換方式。13第十三頁，共51頁。第十三頁，共51頁。IP交換技術(shù)

IP交換（IPSwitch）是Ipsilon公司提出的專門用于在ATM網(wǎng)上傳送IP分組的技術(shù)，它克服了ClassicalIPOverATM的一些缺陷（如在子網(wǎng)之間必須使用傳統(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(shù)。14第十四頁，共51頁。第十四頁，共51頁。IP交換技術(shù)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(jī)輸入端口輸入的一系列有先后關(guān)系的IP包，它將由IP交換機(jī)控制器的路由軟件來處理。15第十五頁，共51頁。第十五頁，共51頁。IP交換技術(shù)

IP交換機(jī)輸入端口接收上游節(jié)點輸出的用戶業(yè)務(wù)流，IP交換機(jī)控制器路由軟件根據(jù)用戶業(yè)務(wù)流的傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol，TCP）或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）分組頭的端口號對業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，IP交換機(jī)分類傳輸用戶業(yè)務(wù)流。16第十六頁，共51頁。第十六頁，共51頁。IP交換技術(shù)IP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(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行了分類，有針對性地提供不同的交換機(jī)制。17第十七頁，共51頁。第十七頁，共51頁。IP交換技術(shù)

IP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(wù)環(huán)境，對于持續(xù)時間短、業(yè)務(wù)量小、呈突發(fā)分布的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，其效率并沒有得到明顯提高，一臺IP交換機(jī)只相當(dāng)于一臺中等速度的路由器。18第十八頁，共51頁。第十八頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)

移動交換系統(tǒng)概述移動交換控制原理移動交換接口信令19第十九頁，共51頁。第十九頁，共51頁。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(shù)實現(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?0第二十頁，共51頁。第二十頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成

移動通信系統(tǒng)一般由移動臺（MobileStation，MS）、基站（BaseStation，BS）、移動交換中心（MobileSwitchingCenter，MSC）和與公用固定通信網(wǎng)相連的中繼線等構(gòu)成。21第二十一頁，共51頁。第二十一頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

1．移動臺（MS）

它是移動網(wǎng)的用戶終端設(shè)備，其主要功能如下： ①能通過無線接入通信網(wǎng)絡(luò)，完成各種控制和處理以及提供主叫或被叫通信業(yè)務(wù)。 ②具備與使用者之間的人-機(jī)接口，當(dāng)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。22第二十二頁，共51頁。第二十二頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

2．基站（BS）

它負(fù)責(zé)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(zhuǎn)換、無線小區(qū)管理等控制功能，如圖所示為BS的功能結(jié)構(gòu)框圖。23第二十三頁，共51頁。第二十三頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

BS的功能結(jié)構(gòu)框圖24第二十四頁，共51頁。第二十四頁，共51頁。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(nèi)的移動用戶進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)接口與基站（BS）和其他MSC相連，完成越區(qū)切換、漫游及計費(fèi)功能；用戶位置登記與管理；用戶號碼和移動設(shè)備號碼的登記與管理；服務(wù)類型的控制；對用戶實施鑒權(quán)；提供連接維護(hù)管理中心的接口，完成無線信道管理功能等。25第二十五頁，共51頁。第二十五頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

4．與公用固定通信網(wǎng)的連接

移動通信網(wǎng)通過MSC利用有線信道連接 公用固定通信網(wǎng)，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26第二十六頁，共51頁。第二十六頁，共51頁。移動交換控制的特征由于移動用戶隨時隨地運(yùn)動，甚至在某些移動系統(tǒng)中，移動用戶不通話時發(fā)射機(jī)是關(guān)閉的，它與交換中心沒有固定的聯(lián)系，因此，移動通信的交換技術(shù)有著自身的特點：位置登記、波道切換、漫游等。27第二十七頁，共51頁。第二十七頁，共51頁。移動交換控制原理

一、移動臺初始化

移動通信系統(tǒng)要進(jìn)行一次正常通話，涉及到位置登記、呼叫處理和越區(qū)切換等過程。通常移動通信系統(tǒng)將整個服務(wù)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。28第二十八頁，共51頁。第二十八頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

二、呼叫接續(xù)控制1．固定網(wǎng)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(jìn)入移動業(yè)務(wù)交換控制中心MSC，經(jīng)MSC識別確認(rèn)后，變換成移動用戶的識別碼。29第二十九頁，共51頁。第二十九頁，共51頁。30第三十頁，共51頁。第三十頁，共51頁。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(wǎng)的呼叫（2）移動臺至移動臺的呼叫31第三十一頁，共51頁。第三十一頁，共51頁。移動交換的基本技術(shù)

一、漫游技術(shù)

移動用戶由歸屬交換局（或歸屬局）控制區(qū)進(jìn)入被訪交換局控制區(qū)后，仍能獲得移動業(yè)務(wù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能稱為漫游。1．人工漫游 兩地運(yùn)營部門預(yù)先定有協(xié)議，為對方預(yù)留一定數(shù)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(wǎng)的情況。32第三十二頁，共51頁。第三十二頁，共51頁。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(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫通過7號信令網(wǎng)互 連，網(wǎng)絡(luò)可自動檢索漫游用戶的數(shù)據(jù)，并自動 分配漫游號，對于用戶來說沒有任何感覺。33第三十三頁，共51頁。第三十三頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

二、切換技術(shù) 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(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接而發(fā)生的波道切換技術(shù)，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(wù)交換中心MSC命令該MS從本小區(qū)的無線信道轉(zhuǎn)接到另一個小區(qū)的無線信道上，以保持通話的連續(xù)性。34第三十四頁，共51頁。第三十四頁，共51頁。移動交換系統(tǒng)概述

三、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

移動通信系統(tǒng)（如GSM系統(tǒng)）在網(wǎng)絡(luò)安全方面提供了較為完備的網(wǎng)絡(luò)安全功能，主要表現(xiàn)在對用戶識別碼的加密，接入網(wǎng)絡(luò)時采用了對用戶鑒權(quán)，以及對無線路徑上傳送的用戶通信信息加密。35第三十五頁，共51頁。第三十五頁，共51頁。用戶安全技術(shù)1．用戶識別碼的加密

國際移動用戶識別碼（International MobileStationIdentification,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(jīng)濟(jì)損失。36第三十六頁，共51頁。第三十六頁，共51頁。用戶安全技術(shù)2．用戶鑒權(quán)

用戶鑒權(quán)也稱為用戶認(rèn)證。確認(rèn)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(rèn)用戶的合法身份，防止無 權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)。 用戶鑒權(quán)由鑒權(quán)中心（AuthorityCenter， AC）、位置寄存器（VLR）和用戶 配合完成。37第三十七頁，共51頁。第三十七頁，共51頁。用戶安全技術(shù)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(shù)不被截獲或監(jiān)聽，用戶信息是 否需要加密可在呼叫建立時由信令指明。38第三十八頁，共51頁。第三十八頁，共51頁。軟交換技術(shù)四、軟交換技術(shù)

軟交換是一種功能實體，為下一代網(wǎng)絡(luò)（NextGenerationNetwork，NGN）提供具有實時性要求的業(yè)務(wù)呼叫控制和連接控制功能，是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心。簡單地看，軟交換是實現(xiàn)傳統(tǒng)程控交換機(jī)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(wù)結(jié)合在一起的，不同的業(yè)務(wù)所需要的呼叫控制功能不同；而軟交換則是與業(yè)務(wù)無關(guān)的，這要求軟交換提供的呼叫控制功能是各種業(yè)務(wù)的基本呼叫控制。39第三十九頁，共51頁。第三十九頁，共51頁。軟交換技術(shù)

軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出來，通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，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。40第四十頁，共51頁。第四十頁，共51頁。軟交換技術(shù)軟交換的功能

軟交換可以提供Internet業(yè)務(wù)卸載的功能，就是把撥號業(yè)務(wù)在進(jìn)入5類交換機(jī)之前直接交換到SIP網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)上，而話音業(yè)務(wù)不受影響，繼續(xù)向下傳送。軟交換的好處

（1）與電路交換機(jī)相比，軟交換成本低。41第四十一頁，共51頁。第四十一頁，共51頁。軟交換技術(shù)（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(wǎng)絡(luò)中，也可集中起來，以適合不同的網(wǎng)絡(luò)需求。（3）軟交換采用開放式標(biāo)準(zhǔn)接口，易于和不同網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行建網(wǎng)，不僅成本低，而且能夠很方便地用軟交換轉(zhuǎn)移，處理那些對5類交換機(jī)來說太復(fù)雜的業(yè)務(wù)；還可以很方便地進(jìn)行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)升級，運(yùn)營者可以把新型業(yè)務(wù)下載到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上，只把話音業(yè)務(wù)在傳統(tǒng)交換機(jī)上傳輸。42第四十二頁，共51頁。第四十二頁，共51頁。軟交換技術(shù)基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)特征

以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)具有三大特征：一是采用開放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系，將傳統(tǒng)交換機(jī)的功能模塊分離成為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件，各個部件可以按相應(yīng)的功能劃分各自獨(dú)立發(fā)展；43第四十三頁，共51頁。第四十三頁，共51頁。軟交換技術(shù)

部件間的協(xié)議接口基于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；部件化使得原有的電信網(wǎng)絡(luò)逐步走向開放，用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要自由組合各部分的功能產(chǎn)品來組建網(wǎng)絡(luò)；部件間協(xié)議接口的標(biāo)準(zhǔn)化可以實現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)的互通。二是基于業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)，其功能特點是：業(yè)務(wù)與呼叫控制分離，呼叫與承載分離；分離的目標(biāo)是使業(yè)務(wù)真正獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，靈活有效地實現(xiàn)業(yè)務(wù)的提供；44第四十四頁，共51頁。第四十四頁，共51頁。軟交換技術(shù)

用戶可以自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)形式以及終端類型，使得業(yè)務(wù)和應(yīng)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(wǎng)絡(luò)，因為現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)，無論是電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)不可能以其中某一網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)平臺來生長信息基礎(chǔ)設(shè)施，但是近幾年隨著IP的發(fā)展，才使人們真正認(rèn)識到電信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及有線電視網(wǎng)絡(luò)將最終匯集到統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)，即人們通常所說的“三網(wǎng)”融合大趨勢。45第四十五頁，共51頁。第四十五頁，共51頁。軟交換協(xié)議

軟交換的實現(xiàn)過程主要就是通過網(wǎng)關(guān)發(fā)出信令，控制話音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通路。 有關(guān)軟交換的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵。現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)之間的通信（如SIP），擴(kuò)展業(yè)務(wù)平臺的協(xié)議和API；符合國際電話連接標(biāo)準(zhǔn)；安全標(biāo)準(zhǔn)；利用軟交換傳送高級業(yè)務(wù)等方面。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有H.323，MGCP及SIP等。46第四十六頁，共51頁。第四十六頁，共51頁。軟