【資料名稱】：無線網絡規(guī)劃課程講稿

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【資料目錄和簡介】：

1
GSM無線網絡規(guī)劃

一、GSM網絡結構

1.1、GSM網絡結構

如圖 1給出 GSM 網絡結構。

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

圖 1、GSM網絡結構

系統(tǒng)總體結構由以下功能單元組成：
OMC(Operation and Maintenance Center，操作維護中心)：操作維護系統(tǒng)中的各功能
實體。依據廠家的實現(xiàn)方式可分為無線子系統(tǒng)的操作維護中心(OMC-R)和交換子系
統(tǒng)的操作維護中心(OMC-S)。
MSC(Mobile ServiceSwitch Center，移動交換中心或移動業(yè)務交換中心)：對于位于
它管轄區(qū)域中的移動臺進行控制、交換的功能實體。
VLR(Visitor Location Register，拜訪位置寄存器)：MSC 為所管轄區(qū)域中 MS的呼叫
接續(xù)，所需檢索信息的數據庫。VLR 存儲與呼叫處理有關的一些數據，例如用戶的
號碼，所處位置區(qū)的識別，向用戶提供的服務等參數。
HLR(Home Location Register，歸屬位置寄存器)：管理部門用于移動用戶管理的數據
庫。每個移動用戶都應在其歸屬位置寄存器注冊登記。HLR 主要存儲兩類信息，有
關用戶的參數和有關用戶目前所處位置的信息。
AUC(Authentication Center，鑒權中心)：為認證移動用戶的身份和產生相應鑒權參數
(隨機數 RAND，符號響應 SRES，密鑰 Kc)的功能實體。
EIR(EquipmentIdentificationRegister，設備識別寄存器)：存儲有關移動臺設備參數
的數據庫。主要完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能。2
IWF(InterWorking Function，網絡互通功能)：提供 GSM 系統(tǒng)和多種格式的公用和私
用數據網絡的接口。
BSS(Base Station Subsystem，基站子系統(tǒng))：包括射頻設備和控制設備，提供移動臺
和 MSC 之間的連接。
BSC(Base Station Controller，基站控制器)：具有對一個或多個 BTS 進行控制以及相
應呼叫控制的功能，BSC 以及相應的 BTS 組成了 BSS(基站子系統(tǒng))。BSS 是在一定
的無線覆蓋區(qū)中，由移動業(yè)務交換中心(MSC)控制，與 MS進行通信的系統(tǒng)設備。
BTS(Base Transceiver Station，基站收發(fā)信臺)：為一個小區(qū)服務的無線收發(fā)信設備。
EC(Echo Cancellation，回音消除器)：由于系統(tǒng)的時延和二四線轉換，系統(tǒng)不可避免
有聲學回聲。EC 的加入，可消除遠端回聲。
XC(TransCoder，變碼器或碼型變換器)：XCDR 被用做編解來自于移動臺的信號，使
信號能夠在陸地鏈路中有效的傳輸。由于它經常放在 MSC 一邊，所以，常稱為
RXCDR。
MS(Mobile Station，移動臺)：它包括移動設備(ME)和用戶識別模塊(SIM)。根據業(yè)務
的狀況，移動設備可包括移動終端(MT)，終端適配功能(TAF)和終端設備(TE)等功能
部件。
PSTN(Public Switched Telephone Network，公眾交換電話網)：GSM 系統(tǒng)可通過 MSC
實現(xiàn)與多種網絡的互通，比如 PSTN。

1.2、網絡概述

GSM 系統(tǒng)由一系列功能單元組成，圖2 給出一個簡單的網絡結構圖。圖中的各個組成部
件表示系統(tǒng)的每一功能單元。在實際的網絡構成中，每一功能單元的出現(xiàn)比率不是圖中所示
的一次，可多次出現(xiàn)。
各種網絡部件的接口都采用標準接口，這
樣可以在一個網絡中使用不同廠家的設備，比
如可將 Motoro1a 的基站系統(tǒng) BSS 與 Ericsson
的網絡交換系統(tǒng)配合使用。
一般整個系統(tǒng)可分成四個部分：
(1)、移動臺 MS(Mobi1e Station)：如手機、
傳真機等用戶實際所使用的設備。
(2)、基站系統(tǒng) BSS (Base Station System)：
為移動臺MS和陸地交換設備提供無線連接的
部分。
(3)、網絡交換系統(tǒng)(Network Switching
System)：由 MSC 及一些相關的數據庫組成，
完成電話交換及提供 GSM 系統(tǒng)與 PSTN 的連
接功能等。
(4)、操作與維護系統(tǒng)(0peration and
Maintenance System)：使網絡管理員能對網絡進行集中操作與維護。

PSTN
SIM
ME
XCDR
BSC
BTS
MSC
VLR HLR
AUC
EIR
EC IWF
NMC
OMC
網絡交換系統(tǒng) 操作與維護系統(tǒng)
移動臺
基站系統(tǒng)

圖 2、GSM系統(tǒng)網絡構成3
1.3、網絡部件

1、移動臺 MS

移動臺是用戶設備，它可以是車載型。便攜型和手持型三種。它的物理設備和移動用戶
是完全獨立的。包括兩部分：移動設備 ME 和用戶識別模塊 SIM，也稱為 SIM 卡即智能卡。

(1)、ME
移動設備 ME 是用戶所使用的硬件設備，用來接入到系統(tǒng)，每部移動設備都有一個唯一
的對應于它的永久性識別號，該識別號稱為國際移動設備識別號 IMEI (InternationalMobile
Equipment Identity)。
對于不同類型的移動臺，其最大輸出功率也不同。
移動臺必須有一個特定的標志供網絡識別，該標志稱為級別標志(Classmark)，移動臺在
發(fā)送初始化消息時發(fā)送此標志。
級別標志 Classmark 中包含以下信息：
版本級別：指示該移動臺是一期(Phase1)或二期(Phase2)的移動臺。
最大發(fā)射功率：該移動臺的最大發(fā)射功率，在切換及功率控制時會用到，用移動臺功
率級別號表示。
發(fā)射功率等級
功率級功率輸出
120 瓦特(已不用)
28 瓦特
35 瓦特
42 瓦特
50.8 瓦特
加密算法：指示移動臺使用的是哪種加密算法，目前在一期 GSM 中只有一種算法
(A5)，但二期(Phase2)GSM 規(guī)范規(guī)定了多種算法(A5/0-A5/7)。
頻率范圍：指示該移動臺收發(fā)信號所能使用的頻段。不是所有的移動臺都支持擴展頻
段。
短消息功能：指示該移動臺是否可以接收短消息。

(2)、SIM 卡
SIM 卡插入到移動設備中，用來識別移動用戶的身份，存有一些該用戶能獲得什么服務
信息及一些其他的信息。SIM 卡中存有移動用戶身份識別號，稱為國際移動用戶識別號
IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。如果移動設備內沒有插 SIM 卡，只能用來做緊
急呼叫。將移動設備識別號與移動用戶身份識別號分開后，系統(tǒng)就可以根據移動用戶來計費，
而不是根據移動設備來計費了。
SIM 卡中包含的信息有：
國際移動用戶身份識別號 IMSI：IMSI (International Mobile Subscriber Identity)用來識
別移動用戶，僅在初始化時才在空中發(fā)送。4
臨時移動用戶身份識別號 TMSI：TMSI (Temporary Mobile SubscriberIdentity)用來臨
時性的識別移動用戶，該號碼會周期性的改變，防止有人從空中截獲該號碼后盜話。
位置區(qū)識別號 LAI (Location Area Identity)：指示移動用戶當前所在的位置區(qū)。
用戶身份鑒權密鍵 Ki (Subscriber Authentication Key)：在用戶身份鑒權時使用。
移動臺國際ISDN號碼MSISDN(Mobi1e Station Internationa1 Service Digital Network)：
是移動臺的電話號碼，含有國家碼，國內碼，及移動用戶號碼。
SIM 卡中的信息在 SIM 卡發(fā)行之后大多是不可讀的(如 M)或不可改的，(如 IMSI)。另
外有一些信息，如 LA1，會不停的改變，以反映移動臺當前所在的位置。
SIM 卡以及系統(tǒng)高度的固有安全性，能有效的防止盜話。SIM 卡是很難復制的，而且
還可以給 SIM 卡加一個類似信用卡密碼的個人密碼，即 PIN 碼(PersonalIdentity
Number Passwod)，防止有人盜用。
SIM 卡還存有一些其它信息，如計費信息，對這些信息用戶可以直接通過手機按鍵功
能查看。
SIM 卡另外還執(zhí)行鑒權算法。

2、基站子系統(tǒng)(BSS)

基站子系統(tǒng)包括：射頻設備和控制設備，提供移動
臺和 MSC 之間的連接，如圖 3 所示。主要包括：
BTS(基站收發(fā)信臺)：BTS 是 GSM 網絡中由于和
移動臺通信的部分。包含了射頻部分(如天線等)，
為各個小區(qū)提供空中接口。
BSC(基站控制器)：BSC 直接與 MSC 相連。是
BSS 中的控制部分。BSC 可以控制一個或多個
BTS，BSC 可控制的最大 BTS 數，與 BSC 的軟
件有密切關系。此外，BSC 也可不通過 MSC 進
行 INTERNAL 的切換。
XCDR(編解碼器)： XCDR 被用做編解來自與移動
臺的信號，使信號能夠在陸地鏈路中有效的傳輸。
由于它經常放在 MSC 一邊，所以，常稱為 RXCDR。

3、網絡交換子系統(tǒng)(NSS)

網絡交換系統(tǒng)包含了 GSM 網絡的主要交換
功能，它同時也包括用戶數據和移動網管理所需
的數據庫，其主要的功能是管理 GSM 網絡和其
余通信網絡之間的通信，如圖 4 所示。主要包括：
移動交換機 MSC：在 GSM 系統(tǒng)中， MSC
能完成呼叫交換以及其他交換設備一樣
的功能(計費，操作和維護，中繼接口等)。
同時，MSC作為網關交換機 GMSC提供
BTS BTS BTS
BTS
XCDR
BSC
基站系統(tǒng)

圖 3、基站子系統(tǒng)
BSS
PSTN
操作與維護系統(tǒng)
VLR
IWF
網絡交換系統(tǒng)
EC
HLR
AUC
EIR
MSC

圖 4、網絡交換子系統(tǒng)5
PSTN 和 BSS之間的接口。
歸屬位置寄存器 HLR：HLR 是為用戶單元提供參數的參考數據庫，每一個用戶單元
唯一屬于一個 HLR，用戶通過 IMSI(國際移動用戶身份識別碼)或者 MSISDN(移動臺
國際 ISDN號碼)接入到 HLR 中，HLR主要包括用戶單元的 IMSI、MSISDN。當前在
VLR 中的信息。補充業(yè)務信息。用戶狀態(tài)。鑒權鍵 Ki、用戶漫游識別號 MSRN 等。
拜訪位置寄存器 VLR：VLR 包含當前本區(qū)域所有用戶單元的參數的數據庫。它包含
有從 HLR 拷貝來的有關這些用戶單元的數據。如：用戶狀態(tài)。 MSRN等；也包括 LAI、
TMSI 等。
鑒權中心 AUC：AUC 是一個進程系統(tǒng)，它執(zhí)行鑒權功能。AUC 通常和 HLR 結合在
一起，在鑒權是和用戶單元中的 SIM 卡共同完成鑒權功能。
網絡互連功能 IWF：IWF 提供 GSM 系統(tǒng)和多種格式的公用和私用數據網絡的接口。
它完成速率適配和協(xié)議轉換功能。
回音消除器 EC：由于系統(tǒng)的時延和二四線轉換，系統(tǒng)不可避免有聲學回聲。EC 的加
入，可消除遠端回聲。

4、操作維護子系統(tǒng)(OMS)

操作和維護子系統(tǒng)可以對整個 GSM 網絡進
行遠程控制，如圖 5 所示。它包括兩部分：
網絡管理中心 NMC：NMC 是全網管理
的最高層，每一個網絡只有一個，目前，
我國沒有設此項。
操作維護中心 OMC：OMC 具有軟件和
數據庫的管理、統(tǒng)計數據的收集、事件/
告警的管理等功能。每一個網絡可有多
個 OMC。目前，OMC 有無線子系統(tǒng)的
操作維護中心(OMC-R)和交換子系統(tǒng)的
操作維護中心(OMC-S)兩種，如 Ericsson
的交換機和 BSS 共用一個 OMC-S。
MOTOROLA 只有 0MC-R，用于對 BSS
系統(tǒng)的管理等。

二、無線網絡規(guī)劃

2.1、優(yōu)秀無線網的標準

滿足所需的容量：對蜂窩移動通信系統(tǒng)，通信容量可以用單位小區(qū)可用信道數
(channel/cell)、單位小區(qū)愛爾蘭數(Erl./cell)、每平方公里用戶數(用戶數/km2
)等來描述。
實際上，這些表示方法之間可以相互轉換；
覆蓋區(qū)域范圍：首先要覆蓋用戶最多的地方，然后考慮覆蓋范圍，越大越好，范圍越
OMC
OMC
OMC
NMC
SEGION 2
SEGION 1
SEGION 3

圖 5、操作和維護子系統(tǒng)6
大越能吸引用戶；
質量指標：覆蓋概率 90%，話音質量 4 級，信道阻塞率 2~5%，掉話率 2%。

1、通信概率

定義：是指移動臺在無線覆蓋區(qū)邊緣(或區(qū)內)進行滿意通話的成功概率，包括時間概率
和地點概率。
規(guī)定：我國移動通信技術體制對公眾網通信概率明確規(guī)定為：覆蓋區(qū)邊緣界面處的無線
信道通信概率不低于 90%，邊遠郊區(qū)的邊緣處可根據實際情況適當降低到不低于 50%(信噪比
dB29 
)。

2、話音質量

與通信概率關系：與通信概率一樣也是移動通信系統(tǒng)性能好壞的一項重要指標，并且兩
者之間是緊密相關的。
影響因素：取決于信號電平和干擾電平，有時信號很強，但質量還是不好，就是干擾的
原因。
評價標準：而話音質量是按主觀評定方法進行評價，評分標準是由國際電報電話咨詢委
員會(CCITT)的提出的五級評分標準，如表所示。

表１、CCITT 話音質量五級評分標準
話音質量級別評定類別主觀印象標準
5優(yōu)幾乎無噪聲和失真，話音完全可懂
4良有輕微噪聲或失真，話音很易聽懂
3中有噪聲或失真，但話音可懂
2差噪聲大或嚴重失真，聽清話音吃力
1劣話音幾乎聽不清