2.5 移动通信系统的基本网络结构解析
移动通信网基础知识
07
总结与展望
当前移动通信面临挑战和机遇
挑战
随着移动设备的普及和数据流量的爆炸式增长，移动通信网络面临着巨大的压力。网络拥堵、频谱资 源紧张、能耗问题等都是当前面临的挑战。
机遇
随着5G、6G等新一代移动通信技术的发展，将带来更高的数据传输速率、更低的时延和更广泛的覆 盖。这为物联网、智能制造、智慧城市等新兴应用提供了巨大的机遇。
基站
基站是移动通信系统中的固定设备，负责接收和发送无线信号。基站通 过有线或无线方式与核心网连接，实现与移动台之间的通信。
03
核心网
核心网是移动通信系统的中枢，负责处理和管理各种业务数据。核心网
包括交换设备、传输设备、控制设备等，提供语音、数据等业务的交换
和传输功能。
移动通信网拓扑结构
蜂窝状网络结构
移动性管理
支持用户在移动过程中保持通信连 接，实现无缝切换和漫游。
蜂窝网络结构特点
01
02
03
层次化结构
包括核心网、传输网和接 入网三个层次，各层次之 间通过标准接口连接。
分布式架构
基站之间通过回程链路互 联，形成分布式处理架构 ，提高系统可靠性和扩展 性。
模块化设计
采用模块化设计理念，方 便网络升级和扩展。
第三代合作伙伴计划（3GPP）
负责制定全球通用的第三代及后续移动通信系统标准。
第三代合作伙伴计划2（3GPP2）
负责制定以CDMA2000为核心的移动通信系统标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
负责制定无线通信、局域网和城域网等领域标准。
协议栈层次结构和功能划分
网络层（NW）
数据链路层（DLL）
负责数据成帧、流量控制、差错 控制等，包括MAC子层和LLC子 层。
移动通信系统的组成
移动通信系统的组成移动通信系统的组成⒈引言本章主要介绍移动通信系统的背景和目的。
⒉移动通信系统的基本概念本章主要介绍移动通信系统的基本概念，包括移动网络、基站、用户终端等。
⒊移动通信系统的网络架构本章主要介绍移动通信系统的网络架构，包括核心网和无线接入网。
⑴核心网⒊⑴移动交换中心（MSC）⒊⑵移动服务控制器（MSC）⒊⑶位置寻呼寄存器（HLR）⒊⑷用户数据库（UD）⒊⑸信令网关（SGW）⑵无线接入网⒊⑴基站子系统（BSS）⒊⑵基站控制器（BSC）⒊⑶基站（BS）⒊⑷天线系统⒋移动通信系统的基本原理本章主要介绍移动通信系统的基本原理，包括调制解调、信道编码解码、信道分配等。
⑴调制解调⒋⑴模拟调制解调⒋⑵数字调制解调⑵信道编码解码⒋⑴前向纠错编码⒋⑵混合自动重传请求（HARQ）编码⑶信道分配⒋⑴静态信道分配⒋⑵动态信道分配⒌移动通信系统的无线接口协议本章主要介绍移动通信系统的无线接口协议，包括GSM、CDMA、LTE等。
⑴ GSM⒌⑴ GSM无线接口协议⑵ CDMA⒌⑴ CDMA无线接口协议⑶ LTE⒌⑴ LTE无线接口协议⒍移动通信系统的业务支持本章主要介绍移动通信系统的业务支持，包括语音通信、数据通信、增值业务等。
⑴语音通信⒍⑴呼叫建立与释放⒍⑵语音编码解码⑵数据通信⒍⑴数据传输⒍⑵数据压缩与解压缩⑶增值业务⒍⑴短信服务⒍⑵彩铃服务⒎本文档涉及附件本文档涉及的附件如下：●附件1：移动通信系统网络架构图●附件2：移动通信系统无线接口协议表格⒏本文所涉及的法律名词及注释本文所涉及的法律名词及注释如下：●移动交换中心（MSC）：移动通信网络中的交换设备，负责处理呼叫和信令的传递。
●位置寻呼寄存器（HLR）：移动通信网络中的数据库，负责存储用户信息和转接呼叫。
●基站控制器（BSC）：基站子系统中的控制设备，负责管理和控制基站的运行。
●GMS：全球移动通信系统，是一种数字移动方式系统标准。
●CDMA：码分多址技术，用于无线通信系统中的信号分割和重组。
移动通信系统的基本网络结构
※ 省内数字蜂窝公用陆地蜂窝移动通信网中的每一个移动 端局，至少应与省内两个二级汇接中心相连，也就是说 本地移动交换中心和二级移动汇接中心以星型网连接， 移动端局与基站子系统相连，同时与VLR共同负责对来 访用户进行管理和接续。
2.5.3 移动通信网的区域、号码、 地址与识别
1 区域定义
移动通信中移动台 没有固定的位置，移动通 信网需要在服务区域内为 移动用户提供通话服务， 并实现位置更新越区切换 和自动漫游等功能。因此， 移动通信网络中，区域的 定义如图2-37所示统（MS）
MS系统是移动系统的用户设备，它由两部分组 成，移动终端和用户识别卡。移动终端就是“机”
， 它可完成话音编/解码、信道编/解码、信息加密/解 密、信息的调制/解调、信息发射/接收等功能。用 户识别卡就是“人”，存有认证和管理用户身份所
OSS的功能实体主要包括有网络管理中心NMC、安全 性管理中心SEMC、用于用户识别卡管理的个人化中心 PCS、用于集中计费管理的数据后处理系统DPPS、管理 无线设备的OMC-R、管理交换设备的OMC-S等
5 移动通信系统的网络接口
(1)移动通信系统的外部接口 a.首先是用户侧的接口 b.其次是移动通信系统与其他电信网间的
用户分配一个唯一的TMSI号码，即为一个由MSC 自行分配的4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务 区内使用。 （5）位置区识别码（LAI）
图2-41位置区识别码（LAI）结构
（6）全球小区识别码（CGI）
图2-42 全球小区识别码（CGI）结构
（7） 基站识别码（BSIC）
图2-43 基站识别码（BSIC）结构
移动通信系统的基本网络结构
移动通信系统的基本网络结构移动通信系统是由多个电子元件和网络组成的高度复杂系统，在这个系统中，包括了无线电信号、数字信号处理、计算机网络等许多的技术学科领域交织在一起。
移动通信系统的基本网络结构是由多个部分构成的。
本文将会介绍这些部分。
移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构主要由以下几部分构成：1.移动终端（Mobile Station）移动终端是指移动电话、手持终端等可以随身携带的电子设备。
移动终端通常由发射器、接收器、微处理器和电池等部件构成。
通过这些部件，移动终端可以和移动通信基站建立通信连接，并进行语音、短信、图像、数据、视频等信息的传输。
2.移动电话交换机（Mobile Switching Center）移动电话交换机属于移动通信系统中的核心组件，它的主要作用是实现多个移动终端之间的连接。
移动电话交换机负责对来自移动终端的请求进行路由选择、信号调度、媒体转换和媒体控制等处理操作，同时也支持用户管理、收费和计费等功能。
3.基站控制器（Base Station Controller）基站控制器主要是负责对移动终端和移动电话交换机之间的通信进行控制和管理。
基站控制器可以同时控制多个基站，而且还可以支持移动终端的鉴权、位置跟踪和流量控制等功能。
4.基站（Base Transceiver Station）基站是与移动终端进行通信的设备，它通常由天线、收发器、基带处理器和电源等部件组成。
当移动终端向基站发送信号时，基站会将接收到的信号转发到其他基站或移动电话交换机，以便实现跨网络的通信。
5.业务支持系统（Business Support System）业务支持系统主要是用于支持移动通信系统的在线计费、帐单管理、客户关系管理和业务分析等业务操作。
通常，业务支持系统包括客户管理、资产管理、服务管理、订购管理等多个子系统，可以为移动终端提供各类付费服务，同时还能够协助管理运营商在各个领域的业务运营。
移动通信网络拓扑结构
移动通信网络拓扑结构移动通信网络拓扑结构1、引言在移动通信领域，网络拓扑结构是指移动通信网络中各个组成部分的连接方式和布局。
网络拓扑结构直接影响着通信系统的性能和可靠性。
本文将详细介绍移动通信网络的不同拓扑结构，并分析其优缺点。
2、单向链路拓扑结构2.1 网络组成单向链路拓扑结构由一系列无线基站（BS）和一个核心网关（GW）组成，无线基站之间通过无线链路连接，无线基站与核心网关之间通过有线链路连接。
2.2 工作原理2.2.1 无线基站接收到用户的信号，并将其转发给核心网关。
2.2.2 核心网关将接收到的信号进行处理和路由，并将其转发到目标用户。
2.3 优点2.3.1 简单、易于实现和维护。
2.3.2 适用于较小规模的通信系统。
2.4 缺点2.4.1 容易出现性能瓶颈，限制了通信系统的扩展能力。
2.4.2 单一故障节点可能导致整个网络瘫痪。
3、环形拓扑结构3.1 网络组成环形拓扑结构由一系列无线基站相互连接而成，形成一个闭合的环形结构。
3.2 工作原理3.2.1 无线基站通过无线链路相互通信，将接收到的信号传递给相邻的基站。
3.2.2 最后一个基站将信号传递给核心网关。
3.3 优点3.3.1 性能较好，拓展能力强。
3.3.2 故障单一基站不会影响整个网络的正常运行。
3.4 缺点3.4.1 对基站之间的距离要求较高，增加了网络搭建和维护的成本。
3.4.2 网络容错性较差，一旦环形结构中的一个基站故障，将影响整个环。
4、树状拓扑结构4.1 网络组成树状拓扑结构由一个核心基站（root BS）和多个子基站组成，子基站通过有线链路与核心基站相连。
4.2 工作原理4.2.1 核心基站与子基站之间进行通信和数据交换。
4.2.2 子基站向核心基站汇报自身状态，并接收核心基站的指令进行数据转发。
4.3 优点4.3.1 网络结构清晰、层次分明，易于管理和控制。
4.3.2 故障单一基站不会影响整个网络的正常运行。
4.4 缺点4.4.1 添加新的子基站时，需要重新规划拓扑结构，扩展性差。
移动通信的基本原理和结构
移动通信的基本原理和结构
移动通信的基本原理和结构可以简单地分为以下几个方面：
1. 信号传输：移动通信是通过电磁波来传输信号的，这些电磁波的频率在几百兆赫兹到几千兆赫兹之间。
这些信号通过无线电发射器发射出去，然后被接收器接收。
2. 基站：移动通信系统由许多基站组成，基站是一种用于无线电通信的设备。
基站由一个天线、一个发射器和一个接收器组成。
基站负责接收从移动设备发送过来的信号，并将信号转发到其他基站或者到电话交换机。
3. 电话交换机：电话交换机是一个中心节点，用于控制整个移动通信系统的信号流。
电话交换机负责将来自基站的信号路由到正确的目的地，例如其他基站或者传统的固定电话网络。
4. 移动设备：移动通信的用户使用移动设备，例如手机或平板电脑，来发送和接收信息。
移动设备通过无线电波与基站进行通信。
总之，移动通信的基本原理和结构是通过无线电波来传输信息，由基站和电话交换机组成控制信号流，用户使用移动设备来发送和接收信息。
移动通信网络架构
移动通信网络架构移动通信网络是指为移动用户提供服务的通信网络系统。
随着移动通信技术的发展，移动通信网络架构也在不断演变和升级。
本文将介绍移动通信网络的基本架构及其组成要素。
一、引言移动通信网络是现代社会中不可或缺的基础设施，它通过无线技术连接移动用户和各种通信服务，为人们提供了便捷的通信手段。
移动通信网络的架构决定了网络的性能和可靠性，下面将详细介绍其架构和组成要素。
二、移动通信网络的基本架构移动通信网络的基本架构通常分为以下几个部分：无线接入网、核心网和业务支持系统。
1. 无线接入网无线接入网是移动通信网络的第一层，它负责将移动用户和核心网连接起来。
无线接入网主要包括基站子系统和控制器子系统。
基站子系统由一系列基站组成，负责无线信号的接收和发送。
控制器子系统负责对基站进行管理和控制，并协调用户间的无线资源分配。
2. 核心网核心网是移动通信网络的中枢部分，它承载着用户的通信数据和信令信息。
核心网主要包括移动交换中心（MSC）、数据网关（SGW）、传输网关（PGW）等。
MSC是核心网的核心节点，负责用户的信令传输和语音通话的连接。
SGW和PGW则负责移动数据的传输和路由。
3. 业务支持系统业务支持系统是移动通信网络的后台支持部分，它提供了一系列与业务相关的功能和服务。
业务支持系统主要包括计费系统、用户管理系统和增值业务系统。
计费系统负责对用户产生的通信费用进行计费管理，用户管理系统则负责用户信息的管理和维护，增值业务系统则提供各种增值业务，如短信、彩铃等。
三、移动通信网络的组成要素为了实现移动通信网络的正常运行，其中涉及到多种组成要素，包括频段、协议、编码等。
1. 频段频段是指无线电信号在空间中传输的频率范围。
移动通信网络根据不同的频段进行划分，以避免相互干扰。
常见的频段有800MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz等。
2. 协议协议是移动通信网络中设备之间通信所遵循的规则和标准。
常见的协议有GSM、CDMA、TD-SCDMA、LTE等。
中国移动网络结构介绍
2020/6/25
网络部
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33
⒊IP城域网
骨干南昌节点1
2×10G 省中心核心节点1
新余
网络部
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32
⒊IP城域网
IP城域网作为CMNET省网在本地城域内的延伸，与 CMNET省网属于同一个自治域（AS），为用户访问互 联网提供三层IP接入。
IP城域网以IP/MPLS为核心组网技术，由路由器和业务 接入控制设备组成，设备间通过SDH或WDM传输网络 互联组网。
综合网络基础知识之五 中国移动网络结构介绍
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内容提纲
一. 课程介绍 二. 移动通信网的基本结构 三. IP网络结构与现状
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2
课程介绍
课程名称：公司相关网络结构介绍 课程时间：0.5天 培训对象：数据专业人员 能力基础：具备TCP/IP等网络基础知识 课程目标：了解公司相关网络的现状
中小网络可分为两级（汇接局、基本业务区）或无级
同步网
原子钟 时钟同步信号的传送
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5
⒈传统的移动通信网络结构
sp
STP sp
信令层
sp
STP sp
TS
HLR
M S C /V LR
LS
BSS
BSS
网络层
LS
LS
M S C /V LR H LR
S P :信 令 点
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10
网元的功能③
BSC（Base Station Centre）：基站控制器
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•使用 GSM 标准的移动台都需要插入 SIM 卡，使用
CDMA标准的移动台都需要插入UIM卡，只有当处理
异常的紧急呼叫时可以不用SIM卡或UIM卡的情况下
操作移动台。 •用户识别模块的应用实现了用户身份的移动性，使
用户与移动台可以分离，移动通信系统是通过用户识
别模块来识别移动电话用户的身份，这为将来发展的 个人通信打下了基础。
2.5.1
移动通信系统的组成
现有移动通信系统的基本网络结构如图2-
35所示，主要是由移动台子系统（MS）、
基站子系统（BSS）、网路子系统（NSS）
以及操作支持子系统（OSS）等几大部分组
成。
• 其中基站子系统（BSS）提供和管理移动台子系统
（MS）和网络子系统（NSS）之间的传输通路，
特别是包括了 MS与移动通信系统的功能实体之间
BSC是BSS的控制部分，它一端可与一个或多个BTS 相连（由业务量的大小决定），另一端与MSC和操 作维护中心OMC相连。BSC面向无线网络，在BSS中 起交换作用，即各种借口的管理，承担无线资源和无
线参数的管理等。
（3）码变换器 码变换器TC主要完成16kb/sPRE-LTP（规则脉冲激 励长期预测）编码和64kb/sA律PCM之间的语音变换。
根据应用与服务情况，移动台可以使单独 的移动终端、手持机、车载机（MS类型0）
或者是由移动终端直接与终端设备传真机 相连接而构成（MS类型2）， 或者是由移动终端通过相关终端适配器与 终端设备相连接而构成（MS类型1）
•移动台子系统的另一个重要的组成部分是用户识别
模块（SIM或UIM），他包含所有与用户有关的某些 无线接口的信息，如鉴权和加密信息等信息。
3 网络子系统（NSS） 移动交换子系统ＮSS主要完成移动通信系统的交换功 能，用户数据管理和移动性管理、移动用户之间的通信以 及移动用户与其它通信网用户之间的通信等，包括6各功 能单元 （1）移动交换中心（MSC） （2）拜访地位置寄存器（VLR） （3）归属地位置寄存器（HLR） （4）鉴权中心（AUC或AC） （5）设备识别寄存器（EIR）
（6）短消息中心（SC）
（1）移动交换中心
MSC是PLMN的核心，它完成通话接续、计费、BSS和 MSC之间的切换额辅助性的无线资源管理、移动性管理等功 能。 为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还要完成查询 移动台位置信息的功能，即MSC从拜访地位置寄存器VLR、 归属地位置寄存器HLR和鉴权中心AUC这3种数据库中取得处 理用户呼叫请求所需的全部数据。同时，MSC也负责根据移 动台的最新数据更新这3个数据库中相应的用户数据。 还有一种MSC设备是GMSC，它是关口交换局，连接Ｐ ＬＭＮ与PSTN，即在不明路径情况下，查询用户的位置信息， 并把路由转到移动用户所在的移动交换局VMSC，为国内用 户建立通信。
•NSS必须管理通信业务承担建立MS与相关的公用
• MS、BSS和NSS组成移动通信系统的实体部分，
而OSS则是控制和维护这些实际运行部分的。 通信网或与其它MS之间的通信任务。
的无线接口管理。
•BSC基站控制器 •BTS基站收发信机 •MSC移动交换中心 •OMC操作维护中心 •AUC鉴权中心 •EIR设备识别登记器 •HLR归属地位置寄存器 •VLR拜访地位置寄存器 •MS移动台 •ISDN综合业务数字网
一个基站控制器BSC根据话务量需要可以控制一个至数十个 BTS，一个BSS系统由一个BSC或多个BSC及其控制下的BTS组 成。BTS可以直接与BSC相连，也可以通过基站接口设备BIE与 远端的BSC相连。
（1）基站收发信台
基站收发信台BTS包括无线传输所需要的各种
硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结
2.5
移动通信系统的基本网络结构
2.5.1 移动通信系统的组成 2.5.2 全国蜂窝系统的网络结构 2.5.3 移动通信网的区域、号码、 地址与识别
学习目标
理解并掌握移动通信系统的组成。
了解全国蜂窝系统的网络结构。
了解移动通信网络的区域、号码、地
址与识别。
能够使用自己的语言陈述常用的各功
能设备的作用与接口。
•PSTN公共电话交换网 •PSPDN公共数据交换网 •PLMN公共陆地移动网 •SC短消息中心 •MT移动终端 •TA终端适配器 •TE终端设备 •TC码行变换器 •SM子复用 •BIE基站接口设备
图2-35
现有移动通信系统的基本网络结构框图
1 移动台子系统（MS）
移动台通过无线接口接入移动通信系统，它具有 无线传输与处理功能，且为使用者提供完成通话所必 须的话筒、扬声器、显示屏和按键等间的接口等。
2 基站子系统（BSS） 基站子系统 BSS 提供公用陆地移动网 PLMN 网络 的 有线核心网和无线接入网之间的中继，它分为两个 部分: 一部分是通过无线接口与移动台通信的基站收 发信台（BTS）， 另一部分是与移动交换中心相连的基站控制器 （BSC），BTS负责无线传输、BSC负责无线资 源控制与管理。
综上，MS系统是移动系统的用户设备，它由两
部分组成，移动终端和用户识别卡。
移动终端就是“机”，它可完成话音编/解码、信
道编/解码、信息加密/解密、信息的调制/解调、 信息发射/接收等功能。 用户识别卡就是“人”，存有认证和管理用户身 份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有
关的重要信息，以防止非法用户入网。
构所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及
收发台本身所需要的检测和控制装置等，属于基站 系统的无线部分，由基站控制器控制，服务于某个
小区。
基站收发信机设备中含有大量的无线参数，如
调频模式、调频序列号、负荷门限、测量平均周期
等，这些无线参数的合理选取与否关系着整个移动 通信网络的通信质量。
（2）基站控制器
（2）拜访地位置寄存器 ＶＬＲ通常与ＭＳＣ合设，存储移动至ＭＳＣ所 管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关数据，
包括用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和
用户可获得的服务等参数。 VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的 归属地位置寄存器处获取并暂存处的必要的数据， 一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一