【资料名称】：无线网络规划课程讲稿

【资料作者】：AAA

【资料日期】：BBBB

【资料语言】：中文

【资料格式】：PDF

【资料目录和简介】：

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GSM无线网络规划

一、GSM网络结构

1.1、GSM网络结构

如图 1给出 GSM 网络结构。

OMC-S
VLR HLR
AUC
MSC
OMC-R EC IWF XC
MS
BSS
EIR
BTS BSC BTS
BTS
PSTN
BTS
BTS
BTS
BTS
MS

图 1、GSM网络结构

系统总体结构由以下功能单元组成：
OMC(Operation and Maintenance Center，操作维护中心)：操作维护系统中的各功能
实体。依据厂家的实现方式可分为无线子系统的操作维护中心(OMC-R)和交换子系
统的操作维护中心(OMC-S)。
MSC(Mobile ServiceSwitch Center，移动交换中心或移动业务交换中心)：对于位于
它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体。
VLR(Visitor Location Register，拜访位置寄存器)：MSC 为所管辖区域中 MS的呼叫
接续，所需检索信息的数据库。VLR 存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的
号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数。
HLR(Home Location Register，归属位置寄存器)：管理部门用于移动用户管理的数据
库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器注册登记。HLR 主要存储两类信息，有
关用户的参数和有关用户目前所处位置的信息。
AUC(Authentication Center，鉴权中心)：为认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数
(随机数 RAND，符号响应 SRES，密钥 Kc)的功能实体。
EIR(EquipmentIdentificationRegister，设备识别寄存器)：存储有关移动台设备参数
的数据库。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。2
IWF(InterWorking Function，网络互通功能)：提供 GSM 系统和多种格式的公用和私
用数据网络的接口。
BSS(Base Station Subsystem，基站子系统)：包括射频设备和控制设备，提供移动台
和 MSC 之间的连接。
BSC(Base Station Controller，基站控制器)：具有对一个或多个 BTS 进行控制以及相
应呼叫控制的功能，BSC 以及相应的 BTS 组成了 BSS(基站子系统)。BSS 是在一定
的无线覆盖区中，由移动业务交换中心(MSC)控制，与 MS进行通信的系统设备。
BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)：为一个小区服务的无线收发信设备。
EC(Echo Cancellation，回音消除器)：由于系统的时延和二四线转换，系统不可避免
有声学回声。EC 的加入，可消除远端回声。
XC(TransCoder，变码器或码型变换器)：XCDR 被用做编解来自于移动台的信号，使
信号能够在陆地链路中有效的传输。由于它经常放在 MSC 一边，所以，常称为
RXCDR。
MS(Mobile Station，移动台)：它包括移动设备(ME)和用户识别模块(SIM)。根据业务
的状况，移动设备可包括移动终端(MT)，终端适配功能(TAF)和终端设备(TE)等功能
部件。
PSTN(Public Switched Telephone Network，公众交换电话网)：GSM 系统可通过 MSC
实现与多种网络的互通，比如 PSTN。

1.2、网络概述

GSM 系统由一系列功能单元组成，图2 给出一个简单的网络结构图。图中的各个组成部
件表示系统的每一功能单元。在实际的网络构成中，每一功能单元的出现比率不是图中所示
的一次，可多次出现。
各种网络部件的接口都采用标准接口，这
样可以在一个网络中使用不同厂家的设备，比
如可将 Motoro1a 的基站系统 BSS 与 Ericsson
的网络交换系统配合使用。
一般整个系统可分成四个部分：
(1)、移动台 MS(Mobi1e Station)：如手机、
传真机等用户实际所使用的设备。
(2)、基站系统 BSS (Base Station System)：
为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的
部分。
(3)、网络交换系统(Network Switching
System)：由 MSC 及一些相关的数据库组成，
完成电话交换及提供 GSM 系统与 PSTN 的连
接功能等。
(4)、操作与维护系统(0peration and
Maintenance System)：使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。

PSTN
SIM
ME
XCDR
BSC
BTS
MSC
VLR HLR
AUC
EIR
EC IWF
NMC
OMC
网络交换系统 操作与维护系统
移动台
基站系统

图 2、GSM系统网络构成3
1.3、网络部件

1、移动台 MS

移动台是用户设备，它可以是车载型。便携型和手持型三种。它的物理设备和移动用户
是完全独立的。包括两部分：移动设备 ME 和用户识别模块 SIM，也称为 SIM 卡即智能卡。

(1)、ME
移动设备 ME 是用户所使用的硬件设备，用来接入到系统，每部移动设备都有一个唯一
的对应于它的永久性识别号，该识别号称为国际移动设备识别号 IMEI (InternationalMobile
Equipment Identity)。
对于不同类型的移动台，其最大输出功率也不同。
移动台必须有一个特定的标志供网络识别，该标志称为级别标志(Classmark)，移动台在
发送初始化消息时发送此标志。
级别标志 Classmark 中包含以下信息：
版本级别：指示该移动台是一期(Phase1)或二期(Phase2)的移动台。
最大发射功率：该移动台的最大发射功率，在切换及功率控制时会用到，用移动台功
率级别号表示。
发射功率等级
功率级功率输出
120 瓦特(已不用)
28 瓦特
35 瓦特
42 瓦特
50.8 瓦特
加密算法：指示移动台使用的是哪种加密算法，目前在一期 GSM 中只有一种算法
(A5)，但二期(Phase2)GSM 规范规定了多种算法(A5/0-A5/7)。
频率范围：指示该移动台收发信号所能使用的频段。不是所有的移动台都支持扩展频
段。
短消息功能：指示该移动台是否可以接收短消息。

(2)、SIM 卡
SIM 卡插入到移动设备中，用来识别移动用户的身份，存有一些该用户能获得什么服务
信息及一些其他的信息。SIM 卡中存有移动用户身份识别号，称为国际移动用户识别号
IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。如果移动设备内没有插 SIM 卡，只能用来做紧
急呼叫。将移动设备识别号与移动用户身份识别号分开后，系统就可以根据移动用户来计费，
而不是根据移动设备来计费了。
SIM 卡中包含的信息有：
国际移动用户身份识别号 IMSI：IMSI (International Mobile Subscriber Identity)用来识
别移动用户，仅在初始化时才在空中发送。4
临时移动用户身份识别号 TMSI：TMSI (Temporary Mobile SubscriberIdentity)用来临
时性的识别移动用户，该号码会周期性的改变，防止有人从空中截获该号码后盗话。
位置区识别号 LAI (Location Area Identity)：指示移动用户当前所在的位置区。
用户身份鉴权密键 Ki (Subscriber Authentication Key)：在用户身份鉴权时使用。
移动台国际ISDN号码MSISDN(Mobi1e Station Internationa1 Service Digital Network)：
是移动台的电话号码，含有国家码，国内码，及移动用户号码。
SIM 卡中的信息在 SIM 卡发行之后大多是不可读的(如 M)或不可改的，(如 IMSI)。另
外有一些信息，如 LA1，会不停的改变，以反映移动台当前所在的位置。
SIM 卡以及系统高度的固有安全性，能有效的防止盗话。SIM 卡是很难复制的，而且
还可以给 SIM 卡加一个类似信用卡密码的个人密码，即 PIN 码(PersonalIdentity
Number Passwod)，防止有人盗用。
SIM 卡还存有一些其它信息，如计费信息，对这些信息用户可以直接通过手机按键功
能查看。
SIM 卡另外还执行鉴权算法。

2、基站子系统(BSS)

基站子系统包括：射频设备和控制设备，提供移动
台和 MSC 之间的连接，如图 3 所示。主要包括：
BTS(基站收发信台)：BTS 是 GSM 网络中由于和
移动台通信的部分。包含了射频部分(如天线等)，
为各个小区提供空中接口。
BSC(基站控制器)：BSC 直接与 MSC 相连。是
BSS 中的控制部分。BSC 可以控制一个或多个
BTS，BSC 可控制的最大 BTS 数，与 BSC 的软
件有密切关系。此外，BSC 也可不通过 MSC 进
行 INTERNAL 的切换。
XCDR(编解码器)： XCDR 被用做编解来自与移动
台的信号，使信号能够在陆地链路中有效的传输。
由于它经常放在 MSC 一边，所以，常称为 RXCDR。

3、网络交换子系统(NSS)

网络交换系统包含了 GSM 网络的主要交换
功能，它同时也包括用户数据和移动网管理所需
的数据库，其主要的功能是管理 GSM 网络和其
余通信网络之间的通信，如图 4 所示。主要包括：
移动交换机 MSC：在 GSM 系统中， MSC
能完成呼叫交换以及其他交换设备一样
的功能(计费，操作和维护，中继接口等)。
同时，MSC作为网关交换机 GMSC提供
BTS BTS BTS
BTS
XCDR
BSC
基站系统

图 3、基站子系统
BSS
PSTN
操作与维护系统
VLR
IWF
网络交换系统
EC
HLR
AUC
EIR
MSC

图 4、网络交换子系统5
PSTN 和 BSS之间的接口。
归属位置寄存器 HLR：HLR 是为用户单元提供参数的参考数据库，每一个用户单元
唯一属于一个 HLR，用户通过 IMSI(国际移动用户身份识别码)或者 MSISDN(移动台
国际 ISDN号码)接入到 HLR 中，HLR主要包括用户单元的 IMSI、MSISDN。当前在
VLR 中的信息。补充业务信息。用户状态。鉴权键 Ki、用户漫游识别号 MSRN 等。
拜访位置寄存器 VLR：VLR 包含当前本区域所有用户单元的参数的数据库。它包含
有从 HLR 拷贝来的有关这些用户单元的数据。如：用户状态。 MSRN等；也包括 LAI、
TMSI 等。
鉴权中心 AUC：AUC 是一个进程系统，它执行鉴权功能。AUC 通常和 HLR 结合在
一起，在鉴权是和用户单元中的 SIM 卡共同完成鉴权功能。
网络互连功能 IWF：IWF 提供 GSM 系统和多种格式的公用和私用数据网络的接口。
它完成速率适配和协议转换功能。
回音消除器 EC：由于系统的时延和二四线转换，系统不可避免有声学回声。EC 的加
入，可消除远端回声。

4、操作维护子系统(OMS)

操作和维护子系统可以对整个 GSM 网络进
行远程控制，如图 5 所示。它包括两部分：
网络管理中心 NMC：NMC 是全网管理
的最高层，每一个网络只有一个，目前，
我国没有设此项。
操作维护中心 OMC：OMC 具有软件和
数据库的管理、统计数据的收集、事件/
告警的管理等功能。每一个网络可有多
个 OMC。目前，OMC 有无线子系统的
操作维护中心(OMC-R)和交换子系统的
操作维护中心(OMC-S)两种，如 Ericsson
的交换机和 BSS 共用一个 OMC-S。
MOTOROLA 只有 0MC-R，用于对 BSS
系统的管理等。

二、无线网络规划

2.1、优秀无线网的标准

满足所需的容量：对蜂窝移动通信系统，通信容量可以用单位小区可用信道数
(channel/cell)、单位小区爱尔兰数(Erl./cell)、每平方公里用户数(用户数/km2
)等来描述。
实际上，这些表示方法之间可以相互转换；
覆盖区域范围：首先要覆盖用户最多的地方，然后考虑覆盖范围，越大越好，范围越
OMC
OMC
OMC
NMC
SEGION 2
SEGION 1
SEGION 3

图 5、操作和维护子系统6
大越能吸引用户；
质量指标：覆盖概率 90%，话音质量 4 级，信道阻塞率 2~5%，掉话率 2%。

1、通信概率

定义：是指移动台在无线覆盖区边缘(或区内)进行满意通话的成功概率，包括时间概率
和地点概率。
规定：我国移动通信技术体制对公众网通信概率明确规定为：覆盖区边缘界面处的无线
信道通信概率不低于 90%，边远郊区的边缘处可根据实际情况适当降低到不低于 50%(信噪比
dB29 
)。

2、话音质量

与通信概率关系：与通信概率一样也是移动通信系统性能好坏的一项重要指标，并且两
者之间是紧密相关的。
影响因素：取决于信号电平和干扰电平，有时信号很强，但质量还是不好，就是干扰的
原因。
评价标准：而话音质量是按主观评定方法进行评价，评分标准是由国际电报电话咨询委
员会(CCITT)的提出的五级评分标准，如表所示。

表１、CCITT 话音质量五级评分标准
话音质量级别评定类别主观印象标准
5优几乎无噪声和失真，话音完全可懂
4良有轻微噪声或失真，话音很易听懂
3中有噪声或失真，但话音可懂
2差噪声大或严重失真，听清话音吃力
1劣话音几乎听不清