(毕业论文62页、24025字+图+程序)摘要：3G移动通信网络包含诸多技术，位置管理技术是其最重要和最具挑战性的问题之一。当移动用户终端随意移动时，移动管理使移动通信网络能定位用户终端以完成呼叫建立并保持与系统通信。本文主要以仿真实现3G网络位置管理为目的，分析了3G网络中HLR，GLR，VLR构成的三层数据库及其位置管理技术。根据3G网络位置更新、位置查找等位置管理的协议规范，确定其相应的位置登记及呼叫建立仿真方案。在windows平台上用SQL设计了HLR、GLR、VLR等数据库的仿真，用VC设计相应的数据库操作和中国7号信令MAP流仿真。实现了各个数据库的更新、查询，信令、信令交互与用户移动等基本功能。实验证明，本设计能够实现3G中各个数据库的位置管理功能，完成了设计任务。
关键词：3G网络；位置管理；位置登记；位置查询
Location Registration and Call Setup Simulation of 3G Networks
Abstract：3G mobile communications network consists of many technologies, and the location management technology is one of the most important and most challenging issues. When a mobile user randomly moves, mobility management can locate the mobile user and establish communication link. In order to simulate location management, this thesis analyses HLR, GLR, VLR databases and corresponding location management technology. According to location update and location tracking specifications of 3G networks, the simulation implementation scheme is determined. The database simulation of HLR, GLR and VLR are designed through SQL on WINDOWNS platform and the 7# signaling MAP processes are designed by using VC tool. The thesis implements basic functions of location management such as database update, query, signaling interaction and users’ mobility, etc. Experimental results show that the simulation implementation completes the design task.
Keywords: 3G Network, Location Management, Location Registration, Location Tracking
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题背景、目的及意义 1
1.1.1 国内外研究状况 1
1.1.2 选题的目的及意义 2
1.1.3 课题主要工作及论文安排 2
第2章 移动通信系统移动管理技术概述 4
2.1 移动管理概述 4
2.2 移动网络中的移动管理技术 5
2.2.1 基本概念 5
2.2.2 位置管理中的相关协议 6
2.2.3 位置登记和呼叫传递处理技术 7
2.2.4 位置更新与用户终端寻呼技术 9
2.3 2G两层数据库的移动管理技术 9
2.4 3G三层数据库的位置管理技术 10
2.5 3G三层数据库的呼叫建立机制 11
第3章 3G网络位置登记与呼叫建立仿真设计 13
3.1 仿真设计总体方案 13
3.1.1 3G三层数据库仿真设计方案 13
3.1.2 3G数据库间通信与更新信令仿真 17
3.1.3 3G网络用户移动仿真设计 17
3.1.4 3G三层数据库更新仿真设计 18
3.1.5 3G呼叫建立仿真设计 21
3.2 详细设计流程及其分析 24
3.2.1 WinSock概述 24
3.2.2 TCP/IP协议简介 24
3.2.3 HLR、GLR、VLR数据库相关操作函数 24
3.2.4 仿真设计的服务器端和客户端 26
3.2.5 仿真设计的服务器端和客户端连接 28
第4章 3G位置管理实验研究 32
4.1 位置更新实验研究 32
4.1.1 HLR数据库更新 32
4.1.2 GLR数据库更新 33
4.1.3 VLR数据库更新 35
4.2 位置查询实验研究 36
全文总结 38
致谢 39
参考文献 40
第1章 绪 论
1.1 课题背景、目的及意义
1.1.1 国内外研究状况
21世纪以来，全球移动通信技术高速的发展，世界各国都在大力发展并运用第三代移动通信技术（3G-3rd Generation mobile networks），西方发达国家都在致力于研究、开发并运营3G移动通信技术。我国从上世纪九十年代以来，移动通信业务一直高速发展，并在3G移动通信技术的研究、开发及运营中取得巨大成绩。
以GSM（Global System for Mobile）为代表的第二代移动通信取得了前所未有的成功，第二代移动通信网络位置管理基于双层结构，即归属位置寄存器HLR（Home Location Register）与拜访位置寄存器VLR （Visiting location Register）。2G移动通信网络在用户移动性不高时可以提供较好的服务质量，但当用户移动性增强时，系统资源利用率、服务质量以及系统抗毁性等都存在严重问题。为此，在3G网络中引入了相应的中间数据库策略，以减少HLR和VLR之间的通信链路负荷。该中间数据库GLR（Gateway Location Register）位于拜访网络，存储漫游者的相关信息并负责拜访网络的位置管理。GLR位于VLR和HLR之间，其主要功能是处理漫游用户在拜访网络中跨越不同位置区时的位置更新，VLR的更新请求仅需发给GLR，而不需要发送给移动终端的HLR，从而减少了拜访网络和归属网络之间的信令负荷。
3G移动通信包含诸多技术，其中移动管理技术是最重要最具挑战性的问题之一，当移动用户终端随意移动时，移动管理使移动通信网络能定位用户终端以完成呼叫建立并保持与系统的通信。
位置管理主要是使网络能在呼叫建立时定位用户终端当前位置，它包含位置登记和呼叫建立两方面内容。位置登记总体上包含位置更新和鉴权过程。当用户移动到新位置区时向系统报告其位置，使系统相关数据库及时更新该用户位置信息；鉴权过程主要用于鉴权和加密。在呼叫建立过程中主要包含位置查询和用户呼叫，系统访问相关数据库以获得用户当前所在位置区，同时利用寻呼过程确定用户所在的具体位置。目前，位置登记与呼叫建立均是位置管理研究的重点。其相应的3GPP技术规范组织，产生了3GPP TS03.71和3GPPTS 23.119-2000等规范[1,2],在3GPP中，为了减少用户长途漫游时的信令开销，引入了可选数据库网元GLR。当移动终端从一个GLR覆盖区漫游到另一个GLR覆盖区时，移动终端发起位置更新流程，该流程涉及从VLR, GLR到HLR的整个位置更新过程，需要更新HLR中保存的GLR地址信息，新的GLR从HLR下载移动用户的签约信息，旧的GLR删除移动用户的签约信息。在随后的位置更新过程中，每当移动终端跨越VLR时，仅需要更新GLR中保存的VLR地址信息，而不需要更新HLR中保存的GLR地址信息。
1.1.2 选题的目的及意义
随着移动通信网用户和业务的发展，系统中潜在的问题正逐步暴露，这些问题已成为运营商进一步发展的障碍，并严重影响运营质量的提高。由于访问网络处漫游用户数的增多，系统所产生的信令负荷越来越大，这一方面迫切要求设备供应商提供高效、可靠的运营设备，同时也要求移动营运商在任何时候都能可靠、稳定地向用户提供电信服务，其中，移动管理技术在整个移动通信网络中是最重要、最具挑战性的问题。
在设计3G网络位置登记与呼叫建立仿真中，培养自己达到工程设计开发能力训练、理解3G位置登记与位置查找的协议标准，理解和仿真实现相应协议所涉及的算法，理解和仿真实现相应的信令技术，具备SQL数据库及VC网络编程能力。同时，为下一步即将进入移动通信运营商工作打下良好的基础，通过本次毕业设计，培养作者未来在运营商工作中的理论与实际相结合的能力，和在工作中接受研究3G移动通信技术新挑战的能力。
1.1.3 课题主要工作及论文安排
位置管理是移动通信网络中一个重要的功能，用以确保移动终端获取不间断的服务。课题基于移动增强动态位置管理策略的3G网络中由HLR，GLR，VLR构成的3层数据库结构，分析和仿真了该策略下位置更新和呼叫建立。
基于3G网络三层数据库结构中GLR服务区远大于VLR服务区的情况，考虑被呼业务本地化（即本地移动用户呼叫本地移动用户的比例占总呼叫数的比例大），通过在GLR中设置缓存的方法，仿真实现新的呼叫建立机制。
位置登记和呼叫的建立是当今移动管理非常重要部分。运用VC平台下数据库与网络编程调试技术，根据特定的移动模型编程仿真实现HLR/GLR/VLR三层数据库的移动用户数据管理协议。对仿真系统涉及的算法作必要的分析。
论文第一章绪论主要介绍了该课题的背景、目的、意义及论文总体安排。
第二章概述移动通信系统移动管理技术。其中包括位置管理中的相关协议，位置登记和呼叫传递处理，位置更新与用户终端寻呼及本文研究的基于三层数据库的位置管理和呼叫建立。
第三章说明了位置登记和呼叫建立的总体方案和具体实现流程。包括三层数据库的建立、数据库间通信与位置更新信令的仿真、移动用户模型的仿真、数据库更新及呼叫的建立。
第四章为仿真设计的验证性实验，主要验证建立的三层数据库通信，数据库更新情况和位置查找的性能及数据库通信所需要的时间。
第五章为全文的总结。
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