网络结构及网元功能

网元的名词解释随着信息技术的不断发展和应用，网络通信领域的相关概念日益涌现。

在网络通信技术中，网元是其中一个重要概念。

本文将对网元进行详细解释，探讨其定义、作用、特点以及在网络通信中的应用。

一、网元的定义网元，全称为网络元素，是指网络中的节点设备或模块，用于实现网络通信和资源交换的功能。

它可以是一个独立的设备，也可以是一部分设备或模块的集合。

一般来说，网元是构成网络的基本组成单位，具备独立管理和控制能力。

不同类型的网元在网络中承担不同的功能和角色。

二、网元的作用1. 提供通信接口：网元在网络中起到桥梁的作用，连接不同节点和设备，实现数据的传输和交换。

它提供了各种通信接口，可以连接不同协议、不同封装方式的设备。

2. 控制和管理网络资源：网元具备独立的管理和控制能力，能够对自身所在的网络资源进行监控、配置和管理。

它通过控制信令和数据流向，实现对网络资源的分配和优化。

3. 支持业务处理：不同类型的网元可以提供不同的服务和功能，以支持特定的业务处理需求。

例如，路由器网元用于实现数据包的转发和路径选择，交换机网元用于实现局域网内的数据交换。

4. 支持安全防护：随着网络攻击的不断增加，网元扮演着保护网络安全的角色。

它可以通过安全认证和访问控制等机制，对网络数据进行合法性验证和过滤，保护网络免受恶意攻击。

三、网元的特点1. 分布式和互联性：网元通常分布在整个网络中的不同位置，通过各种网络通信手段进行互连。

它们之间可以进行协作和通信，实现网络资源的共享和协调。

2. 可编程和可扩展性：网元具备可编程性，可以根据需求进行定制和配置，灵活适应不同的网络环境和需求。

此外，网元还具备可扩展性，可以根据网络规模的变化进行扩展和升级。

3. 自主管理和控制：网元具备独立的管理和控制能力，可以对自身所在的网络资源进行监控和管理。

它们可以通过自主的决策和操作，使网络资源得到合理的配置和利用。

四、网元在网络通信中的应用1. 传统电信网络：在传统的电信网络中，网元扮演着关键角色。

GSM网络得网元结构及功能2、1 GSM移动通信系统得组成GSM移动通信系统主要就是由交换子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)与移动台(MS)三大部分组成,如图1所示。

其中NSS与BSS之间得接口为“A”接口,BSS与MS之间得接口为“Um”接口。

图1 蜂窝移动通信系统得组成由于GSM规范就是由北欧一些运营商与设备商推出得规范,运营商当然更希望最少得投资,用最好得设备来建最优良得通信网,因此GSM规范对系统得各个接口都有明确得规定。

也就就是说,各接口都就是开放式接口。

GSM系统框图如图2,A接口往右就是NSS系统,它包括有移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)与移动设备识别寄存器(EIR),A接口往左Um接口就是BSS系统,它包括有基站控制器(BSC)与基站收发信台(BTS)。

Um接口往左就是移动台部分(MS),其中包括移动终端(MS)与客户识别卡(SIM)。

图2 GSM系统框图在GSM网上还配有短信息业务中心,即可开放点对点得短信息业务,类似数字寻呼业务,实现全国联网,又可开放广播式公共信息业务。

另外配有语音信箱,可开放语音留言业务,当移动被叫客户暂不能接通时,可接到语音信箱留言,提高网络接通率,给运营部门增加收入。

(1):交换子系统交换子系统(NSS)主要完成交换功能与客户数据与移动性管理、安全性管理所需得数据库功能。

NSS 由一系列功能实体所构成,各功能实体介绍如下:MSC:就是GSM系统得核心,就是对位于它所覆盖区域中得移动台进行控制与完成话路交换得功能实体,也就是移动通信系统与其它公用通信网之间得接口。

它可完成网络接口、公共信道信令系统与计费等功能,还可完成BSS、MSC之间得切换与辅助性得无线资源管理、移动性管理等。

另外,为了建立至移动台得呼叫路由,还应能完成入口MSC(GMSC)得功能,即查询位置信息得功能。

(MSC功能:话路交换,呼叫路由,计费,公共信令系统,网络接口)VLR:就是一个数据库,就是存储MSC为了处理所管辖区域中MS(统称拜访客户)得来话、去话呼叫所需检索得信息,例如客户得号码,所处位置区域得识别,向客户提供得服务等参数。

1、网元的概念及其作用`GSM系统模型1.1专业术语解释GSM——GOBLE SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION全球移动通信系统SS——SWITCHING SYSTEM交换系统BSS——BASE STATION SYSTEM基站系统BSC——BASE STATION CONTROLLER基站控制器OMC——OPERATION AND MAINTENANCE CENTER操作维护中心OSS——OPERATION AND SUPPORT SYSTEM操作支持系统ISDN——INTEGRATED SERVICE DIGITAL NETWORK综合业务数字网PLMN——PUBLIC LAND MOBILE NETWORK共用陆地移动网HPLMN——HOME PUBLIC LAND MOBILE NETWORK国内共用陆地移动网PSTN——PUBLIC SWITCH ING TELECOMMUNICATE NETWORK 共用电话交换网PSDN——PUBLIC SWITCHED DATA NETWORK共用数据交换网PSPDN——PACKET SWITCHING PUBLIC DATA NETWORK分组交换共用数据网PIN——PERSONAL IDENTITY NUMBER个人识别码HLR——HOME LOCATION REGISTER 归属位置寄存器VLR——VISITOR LOCATION REGISTER拜访位置寄存器MSC——MOBILE SERVICES SWITCHING CENTER 移动交换中心AUC——AUTHENTICATION CENTER鉴权中心EIR——EQUIPMENT IDENTITY REGISTER设备识别寄存器GMSC——GATEWAY MOBILE SERVICES SWITCHING CENTER网关MSC GIWU——GSM INTERWORKING UNIT GSM内部功能单元SC——SERVICE CENTER服务中心SMS-GMSC——SHORT MESSAGE SERVICE GATEWAY MSC短消息服务网关MSC SMS—IWMSC——SHORT MESSAGE SERVICE INTERWORKING MSC短消息互连MSC BGW——BILLING GATEWAY计费网关BSC——BASE STATION CONTROLLER基站控制器RBS——RADIO BASE STATION无线基站BTS——BASE TRANSCEIVER STATION 基站收、发信机MS——MOBILE STATION 移动台LA——LOCATION AREA位置区MIN——MOBILE INTELLIGENT NETWORK移动智能网SSP——SERVICE SWITCHING POINT业务交换点SCP——SERVICE CONTROL POINT业务控制点SIM——SUBSCRIBER IDENTIFICATION MODULE 用户识别模块SSF——SERVICE SWITSHING FUNCTION业务交换功能SCF——SERVICE CONTROL FNNCTION业务控制功能GPRS——G ENERAL PACKET RADIO SERVICE通用分组无线业务LAN----LOCAL AREA NETWORK 局域网WAN——WIDE AREA NETWORK 广域网ISP——INTERNET SERVICE PROVIDER 因特网服务提供商NSP——NETWORK SERVICE PROVIDER 网络服务提供商UMTS——UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATION SERVICE 全球移动通信业务TDMA——TIME DIVISION MULTIPLE ADRESS 时分多址FDMA——FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ADRESS 频分多址CDMA——CODE DIVISION MULTIPLE ADRESS 码分多址OSI——OPEN SYSTEM INTERCONNECTION 开放系统互连SS7——COMMON CHANNEL SIGNALING SYSTEM NO、7七号共用信道信令系统MTP——MESSAGE TRANSFER PART消息传送部分MAP——MOBILE APPLICATION PART 移动应用部分SCCP——SIGNALING CONNECTION CONTROL PART 信令连接控制部分DDN——DIGITAL DATA NETWORK 数字数据网DNS——DOMAIN NAME SERVER域名服务器IMSI——INTERNATIONAL MOBILE STATION IDENTITY 国际移动台识别码TMSI——TEMPERARY MOBILE STATION IDENTITY 临时移动台识别码TCP/IP——TRANSFER CONTRAL PROTOCOL/INTERNET PROTOCOL传输控制协议/因特网协议PCM——PULSE CODE MODULATION 脉冲编码调制SDH——SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY 同步数字系列STM——SYNCHRONOUS TRANSPORT MODULE 同步传输模式HSCSD——HIGH SPEED CIRCUIT SWITCHING DATA高速电路交换数据ATM——ASYNCHONOUS TRANSFER MODE 异步传输模式Kc——CIPHERING KEY 密钥Ki——SUBSCRIBER AUTHENTICATION KEY 用户鉴权密码QOS——QUALITY OF SERVICE 服务质量WAP——WIRLESS APPLICATION PROTOCOL 无线应用协议CDR——CALL DETAIL RECORD通话明细记录1.2 GSM基本上可分为三部分：交换系统（SS）、基站系统（BSS）和操作维护子系统（OSS）（1）、交换系统（SS）交换系统包括下列功能单元:移动业务交换中心(MSC)拜访位置寄存器(VLR)归属位置寄存器(HLR)鉴权中心(AUC)设备识别寄存器(EIR)入口移动交换中心(GMSC)●MSC：一个MSC控制多个基站控制器，它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。

3G国际标准化组织从1988年正式启动3G研究以来，欧洲、美国、亚洲分别进行了相同或不同制式的3G技术研究工作。

欧洲以WCDMA为标准，美国以CDMA2000为标准，亚洲以TD-SCDMA标准。

当前主要有两个不同的协议制定者：3GPP和3GPP2。

3GPP主要针对WCDMA，3GPP2主要针对CDMA2000。

TD-SCDMA融于WCDMA，也就是从核心网来看，TD-SCDMA和WCDMA的核心网应该是一样的，只是在无线接口方面有所不同，一个是时分的，一个是频分的。

2G向3G演进路线图及主流制式PDC 与电信和网通推出的小灵通类似，是一个2G标准。

该系统是日本研究主推的标准，其它国家基本不用。

由于是日本独立的标准，因此在2G时代，日本人的手机出国之后就无法使用了，也是考虑到这个问题，日本最早将3G商用化。

PDC的演进方向是WCDMAGSM/GPRS 演进有两个方向TD-SCDMA和WCDMA。

（GPRS是由GSM演进过来的也称为2.5G，EDGE 称为2.75G。

）TDMA 演进到TD-SCDMA和WCDMA。

CDMA 演进方向是先到CDMA20001X，然后演进到CDMA2000 EVDO（data only）或者CDMA2000 EVDV(data and voice)。

现在EVDV使用的很少，由于EVDO是高通提出来的，高通作为CDMA 协议的制定者有很多的专利技术，EVDV是欧洲一些国家联合提出来的，高通为了打压EVDV 标准，严格限制EVDV的发展，因此EVDO使用比较广泛。

WCDMA和TD-SCDMA可以进一步演进到HSDPA和HSUPA。

进一步提高数据速率。

核心网定义在网络当中，无线接入网主要负担将手机发送来的信息传输到核心网。

核心网的信息也是通过无线接入网发送到手机的。

因此无线接入网的角色很像一个邮递员。

UE包含两个部分USIM 卡和移动设备终端。

核心网从逻辑结构上可以划分为3个域：归属网络域、服务网络域和传送网络域。

4G核心网（EPC）三大关键网元简介在4G(LTE)移动通信系统中核心网(EPC)负责提供融合语音和数据的框架、外部网络的接口和用户管理等；如图1所示，其主要功能网元分别如下；一、PGW 分组数据网络网关是EPC与外界的连接点。

通过Gi接口每个PDN网关与一个或多个外部网关交换数据设备或分组数据网络，如网络运营商的服务器、互联网或IP媒体子系统。

每个分组数据网络都通过接入点名称(APN)标识，网络运营商通常使用一些不同的APN；例如一个用于互联网和一个用于 IP多媒体子系统。

每个手机在第一次开机时都被分配到一个默认的PDN网关，以给它始终连接到默认的分组数据网络(如互联网)。

如希望连接到额外的分组数据网络，手机也可以分配给一个或多个其他的PDN网关，例如公司专网或IP多媒体子系统。

手机与每个PDN网关在数据连接的整个生命周期内保持不变。

二、SGW 服务网关，相当高层路由器，负责在基站和PDN网关之间数据转发。

每个网络都包含一些服务网关，分别负责特定地理区域的终端(UE)。

手机都被分配到一个单一服务网关，但如移动距离足够远时服务网关可能改变。

三、MME移动管理实体，控制终端设备(UE)移动的高层操作，通过向其发送有关安全和数据管理等问题的信令消息与无线通信无关的控制信息流。

与服务网关一样，一个典型的网络可能包含少数MME，每个MME负责特定的地理区域地区。

每个移动台都分配给一个单独的MME，称为其服务MME，但是如果移动设备移动得足够远，则可以更改。

MME还通过EPC内部的信令消息控制其他网元。

与UMTS和GSM对比，PDN网关的作用相当于GPRS网关支持节点(GGSN)，而服务网关和MME处理数据服务GPRS支持节点(SGSN)的路由和信令功能。

4G中将SGSN一分为二进行了分裂，使运营商更容易扩展网络以响应不断增长的需求负载：运营商可以随着流量的增加增加更多的服务网关，同时增加更多MME处理移动电话数量的增加。

⽹元——就是⽹络中的元素，⽹络中的设备。

总之，⽹元是⽹络管理中可以监视和管理的最⼩单位⽹元摘要：⽹元由⼀个或多个机盘或机框组成，能够独⽴完成⼀定的传输功能。

⽹管系统中的⽹元其实和这个差不多，简单理解就是⽹络中的元素，⽹络中的设备。

总之，⽹元是⽹络管理中可以监视和管理的最⼩单位，值得注意的是，⽹络元素和⽹元和被管设备是同义语，但被管设备容易被⼈理解成硬件。

基本信息举例如PDH设备、SDH-ADM、DACS、TEM、REG、PCM等等。

⽹元⽹元管理系统⽹元简介说到⽹元，不能不提⽹元管理系统。

⽹元管理系统(EMS)是⽹元由⼀个或多个机盘或机框组成，能够独⽴完成⼀定的传输功能。

⽹管系统中的⽹元其实和这个差不多，简单理解就是⽹络中的元素，⽹络中的设备。

总之，⽹元是⽹络管理中可以监视和管理的最⼩单位，值得注意的是，⽹络元素和⽹元和被管设备是同义语，但被管设备容易被⼈理解成硬件。

基本信息举例如PDH设备、SDH-ADM、DACS、TEM、REG、PCM等等。

⽹元⽹元管理系统⽹元简介说到⽹元，不能不提⽹元管理系统。

⽹元管理系统(EMS)是管理特定类型的⼀个或多个电信⽹络单元（NE）的系统。

⼀般来说，EMS管理着每个NE的功能和容量，但并不理会⽹络中不同NE之间的交流。

为了⽀持NE间的交流，EMS需要与更⾼⼀级的⽹络管理系统（NMS）进⾏通信，NMS也是电信管理⽹络（TMN）层次模型中的⼀元。

EMS是基于TMN层次模型的运作⽀持系统（OSS）构架的基础，这个构架使得服务提供商(SP)能够满⾜客户对⾼速发展着的服务的需求，同时也能满⾜严厉的服务质量（QOS）要求。

⽹元相关主题内容相关主题内容如下：1、EMS在电信⽹络构架中的位置2、EMS在五层TMN中的作⽤3、OSS的TMN FCAPS模型4、四功能EMS模型5、服务提供6、服务保障7、EMS和NE的运营⽀持8、⾃动配置9、EMS软件的构架。

LTE知识点梳理(一)：网络架构及协议修改版目录LTE知识点梳理（一）：LTE网络架构及协议错误!未定义书签。

1.1 移动通信系统的发展错误!未定义书签。

1.2 LTE概述 ....... 错误!未定义书签。

1.2.1 LTE的主要技术特点 (6)1.2.2 LTE设计目标 (7)1.3 LTE网络架构 (8)1.3.1 E-UTRAN（接入网） (10)1.3.2 EPC核心网 (12)1.3.3 LTE网络特点 (15)1.4 LTE无线接口协议栈 (16)1.4.1 LTE协议栈的三层 (16)1.4.2 LTE协议栈的两个面： (17)1.4.3 协议栈架构 (19)1.5网络接口 (20)际为 3.9G ，并不是真正意义上的4G技术，而是3G向4G技术发展过程中的一个过渡技术，是被称为3.9G的全球化标准，它通过采用OFDM （正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）作为无线网络演进的标准，改进并且增强了3G的空中接入技术。

这些技术的运用，使其能获得更高的峰值速率。

对于LTE技术的研究历来已久，我国的LTE项目是基于3G时代的TD-SCDMA技术和WCDMA技术发展起来的，那么，其对应的也将发展成为TD-LTE和FD-LTE技术。

后续的 R9/R10 版本为 LTE Advanced 才是实际的 4G 网络。

1.2.1 LTE的主要技术特点LTE有如下主要技术特点：（1）实现灵活的频谱带宽配置，支持1.25-20MHz的可变带宽；（2）采用OFDM，MIMO等先进技术支持更高的用户传输速率，20M带宽时，实现下行峰值速率100Mbps和上行峰值速率50Mbps；（3）频谱利用率是HSPA（高速分组接入，是WCDMA的其中一种规范）的2-4倍，用户平均吞吐量（吞吐量指上下行流量）是HSPA的2-4倍；（4）提高小区边缘传输速率，改善用户在小区边缘的业务体验，增强3GPP LTE系统的覆盖性能；（5）用户面延迟小于5ms，控制面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms,UE从待机状态到开始传输数据，时延不超过100ms；（6）降低建网成本，实现低成本演进；（7）取消电路交换（CS）域，CS域业务在PS域实现，语音部分由VOIP实现；（注：CS域是电路承载域，走语音的，PS域是数据域，走的是IP，用于手机上网）（8）强调兼容性，支持已有的3G系统，也支持与非3GPP规范系统的协同运作。

1．移动通信网络技术如交换、无线、传输、配套等专业的基本知识1)GSM基本原理：网络结构、主要网元、网元主要功能、网元间接口；多址方式；网络结构：主要网元及网元主要功能：MSC/VLR：MSC（Mobile Switching Centre ）移动交换中心是整个网络的核心，协调和控制整个GSM网络中BSS、OSS的各个功能实体，完成用户呼叫的建立、控制、移动性管理、计费等。

支持基本电信业务，承载业务和补充业务。

支持用户位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能。

VLR（Visitor Location Register）拜访位置寄存器是一个动态的临时数据库，保存当前登录在该MSC控制区的手机用户相关的信息，包括用户识别号码（如手机号、IMSI号码）、可以使用的业务类型、用户的位置信息等。

HLR：（Home Location Register）归属位置寄存器存放用户的永久性数据信息，包括用户识别码、可以使用的业务类型、访问能力、用户类别、补充业务等数据。

另外，HLR也存储用户所在MSC/VLR的位置信息。

AUC（Authentication Centre）鉴权中心用于GSM系统的安全性管理，存储用户的鉴权信息和加密密钥（KI）、加密算法版本，用于生成：-鉴权IMSI 的数据；-加密移动终端与网络间无线通信信道所需的密钥。

EIR(Equipment Identity Register)设备识别寄存器存储有关移动台设备身分等参数（IMEI）的数据库。

可包括三种分类: 白名单，灰名单及黑名单。

主要完成对移动设备的识别、监视、闭销等功能，用以保护GSM PLMN免受非法的接入。

SGSN：( Serving GPRS Supporting Node) GPRS服务支持结点为移动终端(MS)提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。

在激活GPRS业务时，SGSN 建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(MS)的移动性和安全性方面的信息。