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第1章 移动通信基础知识和原理
1.1 GSM基本原理
一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统（OSS），基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）三部分。
    网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连负责无线信息的发送接收，无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。网络管理子系统NMS负责NSS和 BSS系统的维护管理工作。
网络结构：

主要网元及网元主要功能：
MSC/VLR：MSC（Mobile Switching Centre ）移动交换中心是整个网络的核心，协调和控制整个GSM网络中BSS、OSS的各个功能实体，完成用户呼叫的建立、控制、移动性管理、计费等。支持基本电信业务，承载业务和补充业务。支持用户位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能。
VLR（Visitor Location Register）拜访位置寄存器是一个动态的临时数据库，保存当前登录在该MSC控制区的手机用户相关的信息，包括用户识别号码（如手机号、IMSI号码）、可以使用的业务类型、用户的位置信息等
HLR：（Home Location Register）归属位置寄存器存放用户的永久性数据信息，包括用户识别码、可以使用的业务类型、访问能力、用户类别、补充业务等数据。另外，HLR也存储用户所在MSC/VLR的位置信息。
AUC（Authentication Centre）鉴权中心用于GSM系统的安全性管理，存储用户的鉴权信息和加密密钥（KI）、加密算法版本，用于生成：-鉴权IMSI 的数据；-加密移动终端与网络间无线通信信道所需的密钥。
EIR(Equipment Identity Register)设备识别寄存器存储有关移动台设备身分等参数（IMEI）的数据库。可包括三种分类: 白名单，灰名单及黑名单。主要完成对移动设备的识别、监视、闭销等功能，用以保护GSM PLMN免受非法的接入。
SGSN：( Serving GPRS Supporting Node) GPRS服务支持结点为移动终端(MS)提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。在激活GPRS业务时，SGSN建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(MS)的移动性和安全性方面的信息。SGSN的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和SGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。
GGSN：(Gateway GPRS Support Node) GPRS网关支持结点做为网关，负责GPRS网络和外部数据网的连接，提供GPRS与外部数据网之间的传输通路，进行移动用户与外部数据网之间的数据传达工作。作为路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。
网元间接口：

Q3口： OMC－NSS&BSS
多址方式：时分多址（TDMA）与频分多址（FDMA）相结合的方式。还有码分多址(CDMA)。
1.2 话音基本业务与话音增值业务原理：
1.2.1 交换网络介绍：
目前，四川移动的交换网络主要是软交换。软交换体系结构是面向网络融合的新一代多媒体业务整体解决方案，在继承传统交换的基础上实现了对各个业务网络（如PSTN/ISDN、PLMN、IN和Internet等）之间进行互通的突破。它通过优化网络结构不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，使得软交换网络能够继承传统电路交换网中丰富的业务功能，同时可以在全网范围内快速提供传统网络难以提供的新型业务。
下图是软交换网络体系架构图：

图1-3 软交换网络体系架构图
BSC:基站控制器(Base Station Controller)
CMN:呼叫协调节点(Call Mediation Node)
GGSN:网关GPRS支持节点(Gateway GPRS Support Node)
GMSC:移动交换中心网关(Gateway Mobile Switching Center)
HLR:归属位置寄存器(Home Location Register)
HSTP:高级信令转接点(HIGH signal transfer point(local signal transfer point)
LSTP:低级信令转接点(low signal transfer point(local signal transfer point)
MGW:媒体网关（Media Gateway）
MSC:移动交换中心(Mobile Switching Center)
RNC:无线网络控制器(Radio Network Controller)
SCP:业务控制点（Service Control Point）
SGSN:服务GPRS支持节点(Service GPRS Support Node)
SMSC:短消息业务中心（Short Message Service Center）
软交换网络中主要节点功能如下表所示：
名称
功能
CMN
主要完成MSC Server之间的信令链路汇聚和被叫号码分析功能，实现呼叫控制信令（BICC）在MSC Server之间的传递。
HLR
GSM系统的中央数据库，存放着所有归属用户的信息，如用户的有关号码（IMSI和MSISDN）、用户类别、漫游能力、签约业务和补充业务等。此外，HLR还存储着每个归属用户有关的动态数据信息，如用户当前漫游所在的MSC/VLR地址（即位置信息）和分配给用户的补充业务。
HSTP
实现省外信令转接
LSTP
实现省内信令转接
MGW
在该MGW所归属的软交换机的控制下实现媒体格式转换以及MGW两侧通路的承载控制
MSC Server
是UMTS移动通信系统中电路域核心网向分组交换方式演进的核心设备，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、移动性管理、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并向用户提供3GPP R4阶段的电路域核心网所能提供的业务，以及配合智能SCP提供多样化的第三方业务。
SCP
决定呼叫如何处理的智能网要素，它利用TCAP协议提供传输和必要的（低级）应用程序指示
表1.1  软交换网络中各节点功能
1.3 互联网业务原理
GPRS网络介绍：
GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统基础之上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换功能实体，以支持采用分组方式进行的数据传输。
GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统进行的业务扩充，以满足用户利用移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。GPRS网络引入了分组交换和分组传输概念，使GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。图1-1和图1-2从不同的角度上给出了GPRS网络的组成示意。GPRS网络其实是叠加在现有的GSM网络上的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更新；同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现和PSPDN的互联，接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。
R
R
BSS
MSC
PSTN
SS7 Network
EIR
HLR/AUC
SMS-GMSC
Firewall
Firewall
Firewall
Router
Router
Server
Server
SGSN
Inter-PLMN
network
PTM-SC
GGSN
Border
Gateway
GPRS
Backbone
IP based
GPRS
Infrastructure
Data Network
(Internet)
Data Network
X.25
Um
R/S
PCU

图1-1 GPRS网络结构

图1-2 GPRS网络组成

1.4 智能网原理
1.4.1 智能网业务介绍：
智能网是在原有通信网的基础上设置的一层叠加网络，是快速、方便、经济、灵活的生成和实现各种新业务的体系结构。
实际应用中的智能网并没有人们通常所理解的“智能”的含义，它仅仅是一种“业务网”。在智能网上典型应用的业务有：预付费业务（PPS）、虚拟专用网业务（VPMN）、固定IP业务（PPIP）。依托IIP平台的彩铃业务也属于智能网的范畴。
1.4.2 基本原理:
增加集中的业务控制点，将呼叫处理与业务控制分开

传统通信网
交换机完成的功能：

呼叫处理+业务控制
交换机
采用智能网
+
交换机
完成呼叫处理功能

处理功能

处理功能

完成业务控制功能

集中业务控制点

1.5 点对点短信原理
短信主要分为MO发送流程和 MT接收 , 短信的处理由发送方号段归属省的短信中心负责。
手机A向所在位置基站提交短信请求
基站将数据交给上一层的MSC处理
MSC到HLR对手机A进行鉴权
鉴权成功后MSC将短信提交到短信中心
SMSC到HLR对手机B进行鉴权
鉴权成功后SMSC将获得手机B的所在MSC号，并将短信下发到对应的MSC上
MSC将短信交给手机B所在基站下发
BSC将短信下发到手机B上
SMSC
短信下行结束
mo上行
mt下行
附图：点对点短信业务收发流程图

1.6 点对点彩信原理
1、点对点网内彩信业务流程图

接收方的用户状态为mms终端或未知用户
当用户发送彩信时，通过在终端中设置的MMSC URI地址，发起连接请求。 （图1中消息①）
连接请求被发送到发送方当前所在wap网关，wap网关从公网DNS上解析到MMSC URI对应的地址（mms重定向器），继而向重定向器发送HTTP请求，其中包含发送方用户MSISDN， 重定向器返回发送方用户归属mmsc的地址。之后，wap网关将请求包发往发送方归属mmsc。 图1中消息②--⑤）
mmsc收到消息后，首先判断接收方用户的归属mmsc，若接收方用户归属另外一个mmsc2，则把消息转发给该mmsc2。 （图1中消息⑥）。接收方用户归属mmsc将检查接收方的用户状态，若为mms终端或未知用户，则下发push通知。 （图1中消息⑦--⑨）。接收方用户收到此push通知后会发起wap连接，自动连接到mmsc2上提取此条彩信。 （图1中消息⑴--⑷），若接收方用户在10分钟之内未成功提取彩信，则mmsc2将彩信转到接收方用户的梦网邮箱，同时仍然保留消息。梦网邮箱系统收到彩信后，利用邮件到达通知的方式给接收方用户发送短信通知①。（图2中消息⑺--⑾），10分钟之后，接收方用户可以从mmsc2上提取彩信（图1中消息⑴--⑷），同时还可以登录梦网邮箱系统查看彩信 （图2中消息⑴--⑷）。如果在48小时（彩信的有效期）内接收方用户仍然没有到mmsc2提取彩信，则mmsc2将删除彩信，用户只能登录梦网邮箱来查看彩信内容。

超时转梦网相册：若接收方用户在10分钟之内未成功提取彩信，则mmsc2将彩信转到接收方用户的梦网邮箱，同时仍然保留消息。梦网邮箱系统收到彩信后，利用邮件到达通知的方式给接收方用户发送短信通知①。 （图2中消息⑺--⑾）10分钟之后，接收方用户可以从mmsc2上提取彩信（图1中消息⑴--⑷） ，同时还可以登录梦网邮箱系统查看彩信 （图2中消息⑴--⑷）。如果在48小时（彩信的有效期）内接收方用户仍然没有到mmsc2提取彩信，则mmsc2将删除彩信，用户只能登录梦网邮箱来查看彩信内容。
非mms终端：接收方为非mms终端，接收方归属mmsc2收到彩信后，检查接收方的用户状态，若为非mms终端，则直接把彩信发送到接收方用户的梦网邮箱。 （图2中消息⑺）梦网邮箱系统收到彩信后，利用邮件到达通知的方式给接收方用户发送短信通知②。（图2中消息⑻--⑾）接收方用户可登录梦网邮箱接收彩信。 （图2中消息①）

2、梦网彩信业务流程图

当SP发送彩信时，通过在SP中设置的MMSC URI地址，发起连接请求。 （图1中消息1）
消息被发送到与SP相连的彩信中心，如果存在转发然后将消息包发往发送方归属彩信中心。 （图1中消息2--3）接收方用户归属mmsc将检查接收方的用户状态，若为mms终端或未知用户，则下发push通知。 （图1中消息4--6）。接收方用户收到此push通知后会发起wap连接，自动连接到归属彩信中心上提取此条彩信