移动网络的演进

Empirix/陈玉和/2007-11-1

摘要：

本文简单介绍了移动网络网络的发展，同时简单介绍了网络中主要的组成部分。欢迎指正文章中的错误。

  

正文：

移动网络从模拟传输转变为数字传输后即称为第二代数字通信网络（2G GSM）网络。如下图所示，网络中主要包括几个主要部分：

1．    移动设备（MS）

移动设备也就是指移动用户的手机，也可以是使用移动服务的其他设备。MS中包含的SIM模块就是手机中的SIM卡，用来存储开通后的用户标识信息。

 

2．    基站系统（BSS）

基站系统中主要包含两种设备：基站（BTS）和基站控制器（BSC）。基站和移动设备之间的接口Um是移动接入部分，时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）是这个接口使用的主要无线传输技术。基站控制连接基站系统和移动核心网络部分。一般将下图中基站系统以及它下面的部分称为接入网。

 

3．    移动网核心网（NSS）

移动核心网络完成移动设备的包括呼叫在内的各种业务的控制。移动业务交换中心（MSC）是构成移动核心网的核心设备，负责移动设备开机后的注册以及各种业务的控制。VLR模块负责管理漫游到该网络的其他移动设备的数据，一般和MSC集成到同一个设备中。GMSC为其他网络过来的呼叫提供服务，负责查询HLR获取移动设备当前注册到的MSC，并将呼叫路由给该MSC进行处理。

 

4．    数据库系统

HLR管理该网络中订阅服务的移动设备的信息，例如该移动设备订阅的服务。

AuC模块提供移动设备的认证。

EIR模块管理该网络中各种设备的信息。

 

5．    公共交换电话网（PSTN）

通过和PSTN的互联，可以提供移动用户和传统电话用户之间的呼叫服务。

 

6．    其他图中未标出的部分系统

网络运营管理系统（OSS）负责网络的管理和维护。

计费系统（BS）负责网络中呼叫和其他业务的计费。

短信业务系统（SMS）等增值服务系统。

  

 

随着对数据业务的需求的增长，分组交换网（GPRS）被引入到移动网络中，见下图的右边部分。GPRS子网的引入使得基于分组交换的业务得到增强，例如短信业务和手机上网业务能被更好的提供。通过GGSN使得移动网络更方便的连接到包交换网络（PDN）。这个时期的网络也被称为2.5G GPRS网络。

 

 

随着新的接入网UTRAN的引入，移动通信网进入3G时代，这时期的网络也被称为通用移动通信系统（UMTS）网络。这个接入网采用新的无线接入技术CDMA200, W-CDMA，TD-CDMA，大大提高了接入网的传输速度。这使得能够为移动用户提供更丰富的多媒体业务。3GPP组织也给网络的各个部分新的名称。如下图中所示，原来的电路交换部分称为电路交换（CS）子网，原来的分组交换部分称为分组交换（PS）子网。CS和PS一起称为移动网的核心网络（CN）。两个接入网也分别被命名为GERAN和UTRAN，这两个网络被统称为接入网（RAN）。

值得一提的是使用UTRAN接入网的移动设备被称为UE，3GPP制定的各种新的多媒体业务就是针对这种新的移动设备的。

 

 

3G网络到第四版本时，将CS域中的控制功能和媒体传输进行了分离，这软交换理念的重要体现。原来的MSC被分拆分为两个部分，MSC服务器（MSC Server）和媒体网关（CS-MGW）。CS-MGW负责媒体交换，而MSC负责呼叫的控制。MSC和CS-MGW间使用H.248协议实现媒体网关控制功能。

 

 

 

3G网络到第五版本时，在核心网中引入了一个基于IP的子网：IP多媒体子网（IMS）。由于该网络的引入，使得VoIP、在线游戏等更强大的多媒体业务的开发变得更容易。新的用户数据库服务器HSS取代了原有的HLR，以提供新的数据和接口。

 

 

到目前为止，3G的网络标准已近制定到了第七、第八版。新的版本除了在功能方面进行补充外，没有对网络结构进行大的修改。

 

 

推荐参考书：Wiley - GSM, GPRS, and EDGE Performance - Evolution Towards 3G-UMTS

Wiley - The IMS IP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain

推荐网站：

http://www.3gpp.org/specs/numbering.htm

在上面链接的网页中，你可以按照分类查看3G网络的标准文档，并可以下载。

http://www.tech-invite.com/

这个网站提供了很多3G网络特别是IMS子网的参考资料。