从GSM-GPRS-WCDMA-LTE网络结构的变化,分析话音和数据交换技术的演进过程

article/2025/11/5 17:56:59

GSM

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由MS、BSS、NSS、OMC和PSTN组成。

  • MS为移动客户设备部分,存储了客户的各种入网信息。
  • BSS为无线基站子系统,由基站收发信台BTS和基站控制器BSC组成,负责无线发送接受和无线资源的管理和配置。
  • NSS为交换网络子系统,由MSC、VLR、HLR、AUC、EIR、GMSC等组成,负责话音和数据的交换,客户数据管理、移动性管理和安全性管理等功能。
  • OMC为操作维护子系统,主要是对整个GSM网络内各种部件进行功能监视、状态报告、故障诊断和设备管理。
  • PSTN为电路交换网络。

GSM使用的是电路交换,所以需要首先建立连接。主叫MS通过BSS无线接入网络,BSS将无线的话音和数据转换成有线数据并送入NSS进行数据交换,数据到达被叫的BSS,再通过无线方式送给被叫的MS。

GPRS

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由GSM升级得到,网络结构基本保持不变,新增加了分组交换域。在BSS中的BSC之上增加了分组控制单元PCU,用以提供分组交换通道。在NSS中增加了与MSC和GMSC并列的用以提供分组交换服务的SGSN和GGSN,功能相对应。

不同业务会选择不同的交换技术,选用分组交换时,MS需要附着在GPRS网络中,由GGSN为其分配IP地址后,方可通过分组交换进行通信。

WCDMA

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将GSM和GPRS中的无线基站子系统BSS部分换成了无线接入网UTRAN。UTRAN由基站Node B和无线网络控制器RNC组成,Node B主要完成射频处理和基带处理两大类工作,RNC主要负责控制和协调基站间配合工作,RNC之间可以直接进行通信来进行跨RNC切换。

WCDMA的核心网与GPRS保持一致,分为电路交换域和分组交换域,但是话音业务和数据业务已经分开,电路交换承载话音业务,分组交换承载数据业务。

LTE

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由终端部分、接入部分、接入控制部分和网络控制部分组成。

  • 接入部分只包含eNodeB,它由WCDMA中的Node
    B、RNC、SGSN、GGSN的部分功能演进而来,提供无线资源管理、IP头压缩和数据流加密等功能,eNodeB间可以直接通信,增强了网络的健壮性。
  • 接入控制部分由移动管理实体MME、服务网关S-Gateway、分组数据网关P-Gateway和归属签约用户服务器HSS组成,负责IP分配、分组路由和数据转发、移动性管理、流量检测等任务。
  • 网络控制部分只有IMS,包括呼叫会话功能实体、媒体网关和媒体网关控制功能。

LTE采用了扁平化的网络架构,降低了多节点交互的开销和时延,语音和数据交换均采用基于IP地址的分组交换技术。


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