移动通信网四部分是哪四部分?

移动通信网是现代信息社会的重要基础设施,它通过无线方式实现语音、数据、视频等多种信息的传输与交换,为人们的日常生活和工作提供了极大的便利,要全面理解移动通信网的工作原理和架构,首先需要明确其基本组成结构,一个完整的移动通信网由四个核心部分组成:用户设备(UE)、无线接入网(RAN)、核心网(CN)以及支撑系统(OSS/BSS),这四个部分各司其职,相互协作,共同构成了高效、可靠的移动通信网络。

移动通信网由哪四部分组成?

用户设备(UE)

用户设备,也常被称为移动终端,是移动通信网中与用户直接交互的部分,是用户接入网络的入口,它是整个通信链路的起点和终点,负责将用户的语音、数据等信息转换为无线信号发送出去,同时接收来自网络的无线信号并还原为用户可理解的形式,常见的用户设备包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、物联网(IoT)模块(如智能手表、智能电表、车载终端等)。

用户设备的核心功能包括:通过射频模块实现无线信号的收发;通过基带模块进行信号的调制解调、编码解码等处理;运行操作系统及各种应用程序,为用户提供业务接口;与网络进行信令交互,完成 attach(附着)、registration(注册)、authentication(认证)、handover(切换)等过程,以保持与网络的连接,随着技术的发展,用户设备的形态和功能日益丰富,处理能力不断增强,已成为人们获取信息、社交娱乐、移动办公不可或缺的工具。

无线接入网(RAN)

无线接入网是连接用户设备与核心网的桥梁,负责无线信号的传输、处理和管理,它的主要功能是将用户设备发送的无线信号转换为有线信号,并传输给核心网;将核心网下发的数据转换为无线信号发送给指定的用户设备,RAN 的架构和性能直接影响着网络的覆盖范围、系统容量和用户体验。

在早期的移动通信系统中,RAN 主要由基站控制器(BSC)和基站(BTS,后来演变为 Node B、eNB/gNB)组成,在 2G GSM 系统中,BSC 负责管理多个 BTS,进行无线资源分配、切换控制等;而 BTS 则负责与 UE 进行直接的无线通信,在 3G UMTS 系统中,引入了无线网络控制器(RNC)替代 BSC,Node B 负责空中接口的物理层处理,到了 4G LTE 时代,网络架构进一步扁平化,演进化基站(eNB)集成了 BSC/RNC 和 BTS/Node B 的部分功能,直接与核心网连接,大大降低了时延,提高了效率,而在 5G NR 系统中,无线接入网进一步演进为 gNB(下一代基站)和接入网网关(AMF/UPF 的一部分功能下沉或独立),支持更灵活的部署方式和更强大的空口技术,RAN 还包括相关的无线资源管理(RRM)算法,以优化频谱利用率和网络性能。

核心网(CN)

核心网是移动通信网的“大脑”和“中枢神经”,负责用户认证、移动性管理、会话管理、路由选择、互联互通以及各种增值业务的提供,它是一个基于 IP 的分组交换网络,处理来自 RAN 的用户数据和控制信令,并与外部网络(如公共交换电话网 PSTN、互联网 Internet、其他运营商的网络等)进行连接。

核心网的架构随着移动通信技术的代际演进也发生了显著变化,在 2G/3G 时代,核心网电路域(CS)负责语音业务,分组域(PS)负责数据业务,GSM 的核心网包括移动交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、网关移动交换中心(GMSC)等实体;GPRS 核心网则包括服务 GPRS 支持节点(SGSN)、网关 GPRS 支持节点(GGSN)等,进入 4G LTE 时代,核心网实现了全 IP 化,取消了电路域,采用扁平化的服务化架构(SBA),主要包含移动性管理实体(MME)、服务网关(S-GW)、分组数据网关(P-GW)、策略与计费规则功能(PCRF)等网元,5G 核心网(5GC)则进一步实现了服务化、云化、灵活化和智能化,其核心网元包括接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、用户面功能(UPF)、网络切片选择功能(NSSF)、应用功能(AF)等,通过网络切片、边缘计算等关键技术,更好地支持多样化的业务场景和需求。

移动通信网由哪四部分组成?

支撑系统(OSS/BSS)

支撑系统是移动通信网高效、可靠、经济运行的保障,它不直接参与用户数据的传输,而是对整个网络的运营、管理、维护和计费提供支持,支撑系统通常包括运营支撑系统(OSS)和业务支撑系统(BSS)两大部分。

运营支撑系统(OSS)主要面向网络本身,负责网络的规划、建设、部署、监控、故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等,通过网络管理系统(NMS)监控网元运行状态,通过性能分析工具优化网络参数,通过故障定位系统快速排查网络问题,OSS 的目标是确保网络的稳定运行,提高网络质量和资源利用效率。

业务支撑系统(BSS)主要面向运营商的运营和客户服务,负责用户的开通、计费、账务、客户关系管理、营销支持等,在用户入网时进行用户资料管理,在用户使用通信业务时进行计费数据采集和处理,生成账单并提供查询服务,通过客户关系管理系统提升用户满意度和忠诚度,BSS 的目标是支持运营商的业务开展,实现收入增长。

OSS 和 BSS 之间并非完全独立,而是相互配合,共同支撑起运营商的日常运营,OSS 收集的网络性能数据可以为 BSS 的营销策略提供参考(如针对信号覆盖差的区域推出优惠套餐以吸引用户),而 BSS 的用户数据也可以帮助 OSS 更精准地进行网络规划和优化。

为了更清晰地展示这四部分的功能和主要组成部分,可以参考下表:

组成部分 主要功能 核心网元/示例
用户设备(UE) 用户交互终端,实现无线信号的收发与处理,提供业务接口。 智能手机、平板电脑、物联网设备(智能手表、车载终端等)。
无线接入网(RAN) 连接 UE 与核心网,负责无线信号的传输、处理和管理,实现无线覆盖与接入。 基站(BTS, Node B, eNB, gNB)、基站控制器(BSC)、无线网络控制器(RNC)。
核心网(CN) 网络的“大脑”,负责用户认证、移动性管理、会话管理、路由选择、互联互通及业务提供。 MSC, VLR, HLR (2G/3G); MME, S-GW, P-GW (4G); AMF, SMF, UPF (5GC)。
支撑系统(OSS/BSS) 支撑网络运营管理和业务运营,保障网络高效可靠运行及计费客服。 OSS:网络管理系统、性能分析系统; BSS:计费系统、账务系统、客户关系管理系统。

相关问答 FAQs

问题 1:5G 核心网相比 4G 核心网有哪些显著的变化和优势?

移动通信网由哪四部分组成?

解答:5G 核心网(5GC)相比 4G 核心网(EPC)发生了显著变化,主要体现在架构、能力和服务模式上,5GC 采用了全新的服务化架构(SBA),将传统网元的功能分解为一系列独立可调用的服务,实现了网络功能的灵活部署和按需编排,提高了网络的弹性和开放性,5GC 实现了控制与用户面的彻底分离(CU/DU 分离),并进一步下沉用户面功能(UPF),支持边缘计算(MEC)场景,降低了业务时延,满足了车联网、工业互联网等低时延业务的需求,5GC 引入了网络切片技术,能够在同一物理网络上虚拟出多个端到端的逻辑网络,为不同业务(如 eMBB, URLLC, mMTC)提供差异化的服务质量保障,5GC 还增强了移动性管理和会话管理的灵活性,支持多种终端类型和更复杂的场景,同时通过服务化接口和开放 API,促进了网络能力的开放和生态的构建,这些变化使得 5GC 能够更好地支持 5G 多样化的业务场景,并具备更高的智能化、云化和灵活性。

问题 2:在移动通信网中,用户设备(UE)是如何被识别和管理的?

解答:在移动通信网中,用户设备(UE)的识别和管理主要通过一系列唯一的标识符和相关的数据库来实现,每个 UE 都有一个国际移动设备身份码(IMEI),它是设备的“身份证”,全球唯一,用于标识设备的硬件身份,可用于设备被盗后的 blacklist(黑名单)管理,当用户使用 SIM 卡或 USIM 卡时,卡中存储了国际移动用户识别码(IMSI),它是用户的“身份标识”,全球唯一,用于在核心网中标识用户归属,当 UE 开机或进入新的区域时,会通过 RAN 向核心网发起附着(Attach)或位置更新(Location Update)请求,携带 IMSI,核心网中的归属位置寄存器(HLR,2G/3G)或统一数据管理(UDM,5GC)会存储该用户的签约信息、当前位置(通过访问位置寄存器 VLR 或接入和移动性管理功能 AMF 存储)等,核心网还会为 UE 分配临时的网络层标识,如临时移动用户识别码(TMSI,2G/3G)或全球唯一临时标识符(GUTI,4G/5GC),以保护用户的 IMSI 在空中接口中不被泄露,在通信过程中,核心网还会通过鉴权中心(AuC,2G/3G)或认证服务器功能(AUSF,5GC)对用户和设备进行双向鉴权,确保只有合法的用户和设备才能接入网络,通过这一系列标识符和机制,网络能够精确地识别和管理每个 UE,并为其提供连续的服务。

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