2.1 GSM移動通信系統(tǒng)的組成

1、第二章第二章 第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)2.1 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)2.2 窄帶CDMA系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期到年代中期到21世紀(jì)初，數(shù)字移動世紀(jì)初，數(shù)字移動通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，其代表技術(shù)是歐通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，其代表技術(shù)是歐洲的洲的GSM和美國的和美國的CDMA，也就是通常所說的第，也就是通常所說的第二代移動通信技術(shù)（二代移動通信技術(shù)（2G）。）。 第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng) 在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)下，在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)下，GSM（Global Sys

2、tem for Mobile Communications）。于）。于1990年完成了年完成了GSM900的規(guī)范并開始在歐洲投入試運的規(guī)范并開始在歐洲投入試運行，行，1991年，移動特別小組還制定了年，移動特別小組還制定了1 800 MHz頻段的規(guī)范，命名為頻段的規(guī)范，命名為DCS 1800系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng)概述第二代移動通信系統(tǒng) CDMA（Code Division Multiple Access）是）是碼分多址的英文縮寫，它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)碼分多址的英文縮寫，它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通

3、信技術(shù)。通信技術(shù)。 CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源于人們對更高質(zhì)量無技術(shù)的出現(xiàn)源于人們對更高質(zhì)量無線通信的需求。線通信的需求。2.1.1 GSM移動通信系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃移動通信系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃n在在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，只對系統(tǒng)功能、接口制定了詳細(xì)規(guī)劃，標(biāo)準(zhǔn)中，只對系統(tǒng)功能、接口制定了詳細(xì)規(guī)劃，以便不同公司產(chǎn)品相互聯(lián)通。它包含以便不同公司產(chǎn)品相互聯(lián)通。它包含12項內(nèi)容。項內(nèi)容。2.1.2 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)GSM移動通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)BTSBTSBSCMSC / VLROMCHLR / AUCEIRMSC / VLRSCMSMSGSMUmDCS1800AbisAX.25X.25或 No.7No

4、.7 BSSAPNo.7 MAPNo.7 TUPNo.7 MAP TUPPLMNPSTNISDNPSPDNMS： 移 動 臺SC： 短 信 息 業(yè) 務(wù) 中 心VLR： 來 訪 位 置 寄 存 器EIR： 移 動 設(shè) 備 識 別 寄 存 器PSPDN： 分 組 交 換 公 用 數(shù) 據(jù) 網(wǎng)BSS： 基 站 子 系 統(tǒng)OMC： 操 作 維 護(hù) 中 心HLR： 歸 屬 位 置 寄 存 器BSC： 基 站 控 制 器PSTN： 公 用 電 話 網(wǎng)NSS： 網(wǎng) 絡(luò) 交 換 子 系 統(tǒng)MSC： 移 動 業(yè) 務(wù) 交 換 中 心AUC： 鑒 權(quán) 中 心BTS： 基 站 收 發(fā) 信 臺ISDN： 綜 合 業(yè) 務(wù)

5、數(shù) 字 網(wǎng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) 由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，GSM由MS（移動臺）、 BSS（基站子系統(tǒng)） 、 MSS（移動交換子系統(tǒng)，也叫網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)-NSS）和OSS（操作維護(hù)子系統(tǒng)）這四部分組成。組成GSM的四大部分GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)移動臺（ MS ） 移動臺是GSM系統(tǒng)的用戶設(shè)備，包括車載臺、便攜臺和手持機(jī)。 每個移動臺都有自己的識別碼，即國際移動設(shè)備識別號IMEI，IMEI主要由型號許可代碼和廠家有關(guān)的產(chǎn)品號構(gòu)成。 每個移動用戶有自己的國際移動用戶識別號IMSI，這個號碼全球唯一，存儲在用戶的SIM卡上。移動終端的組成原理框圖如圖所示接 收解 調(diào)均

6、衡信 道 分 離解 密信 道 解 碼語 音 解 碼D / A終 端 適 配數(shù) 據(jù) 終 端頻 率 合 成 器VCO跳 變 單 元控 制 器鍵 盤 、 顯 示TDMA幀 形 成天線轉(zhuǎn)換發(fā) 送調(diào) 制加 密信 道 編 碼無 線 部 分處 理 部 分語 音 編 碼A / D接 口 部 分SIMSIM卡與卡與UIMUIM卡卡 手機(jī)與手機(jī)與SIMSIM卡共同構(gòu)成移動通信終端設(shè)備卡共同構(gòu)成移動通信終端設(shè)備。GSMGSM手機(jī)用戶在手機(jī)用戶在“入網(wǎng)入網(wǎng)”時會得到一張時會得到一張SIMSIM卡，機(jī)卡分離式卡，機(jī)卡分離式CDMACDMA手機(jī)手機(jī)“入網(wǎng)入網(wǎng)”時也需配置時也需配置UIMUIM卡，即卡，即“用戶識別模塊用戶

7、識別模塊”的意思。的意思。 手機(jī)卡是一張符合通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的手機(jī)卡是一張符合通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的“智能智能”卡，它內(nèi)部包卡，它內(nèi)部包含了與用戶有關(guān)的、被存儲在用戶這一方的信息。含了與用戶有關(guān)的、被存儲在用戶這一方的信息。SIMSIM卡內(nèi)部卡內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)可以歸納為以下四種類型：保存的數(shù)據(jù)可以歸納為以下四種類型：（1 1）由）由SIMSIM卡卡生產(chǎn)商生產(chǎn)商存入的存入的系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號、，如生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號、SIMSIM卡資源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)?？ㄙY源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)。 （2 2）由）由GSMGSM網(wǎng)絡(luò)運營商網(wǎng)絡(luò)運營商寫入的寫入的SIMSIM卡卡所屬網(wǎng)絡(luò)所屬網(wǎng)絡(luò)與

8、與用戶有關(guān)的、被存儲在用戶有關(guān)的、被存儲在用戶這一方的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶數(shù)據(jù)用戶這一方的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶數(shù)據(jù)等，包括：等，包括： 鑒權(quán)和加密信息鑒權(quán)和加密信息Ki(KcKi(Kc算法輸入?yún)?shù)之一：密鑰號算法輸入?yún)?shù)之一：密鑰號) )國際移動用戶號（國際移動用戶號（IMSIIMSI）；）；移動電話移動電話機(jī)用戶號碼、呼叫限制信息等。機(jī)用戶號碼、呼叫限制信息等。（3 3）由）由用戶自己存入的數(shù)據(jù)用戶自己存入的數(shù)據(jù)。如縮位撥號信息、電話號碼簿等。如縮位撥號信息、電話號碼簿等。 （4 4）用戶在使用）用戶在使用SIMSIM卡過程中自動存入及更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶信息?？ㄟ^程中自動存入及更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶信息

9、。 在實際使用中有兩種功能相同而形式不同在實際使用中有兩種功能相同而形式不同的的SIMSIM卡：卡： (1)(1)卡片式卡片式( (俗稱大卡俗稱大卡)SIM)SIM卡，這種形式的卡，這種形式的SIMSIM卡卡符合有關(guān)符合有關(guān)ICIC卡的卡的ISOISO標(biāo)準(zhǔn)，類似標(biāo)準(zhǔn)，類似ICIC卡。卡。 (2)(2)嵌入式嵌入式( (俗稱小卡俗稱小卡)SIM)SIM卡，其大小只有卡，其大小只有25 25 mmmm15 mm15 mm，是半永久性地裝入到移動臺設(shè)備中，是半永久性地裝入到移動臺設(shè)備中的卡。的卡。 SIM卡外形 SIM SIM卡的構(gòu)造卡的構(gòu)造 SIMSIM卡是帶有微處理器的芯片卡是帶有微處理器的芯片

10、，包括五個，包括五個模塊，每個模塊對應(yīng)一個功能：模塊，每個模塊對應(yīng)一個功能：微處理器微處理器、程序存儲器程序存儲器、工作存儲器工作存儲器、數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器和和串串行通信單元行通信單元。 最少有最少有五個端口五個端口：電源；電源；時鐘；時鐘；數(shù)數(shù)據(jù)；據(jù)；復(fù)位；復(fù)位；接地端。接地端。 卡觸點功能 SIM卡座 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)基站子系統(tǒng)（BSS）功能：基站子系統(tǒng)BSS在GSM網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無線部分之間提供中繼，BSS通過無線接口直接與移動臺實現(xiàn)通信連接，同時BSS又連接到網(wǎng)絡(luò)端的移動交換機(jī)。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)

11、基站收發(fā)信臺BTS 完成無線與有線的轉(zhuǎn)換，屬于基站系統(tǒng)的無線部分，是由BSC控制，服務(wù)于小區(qū)的無線收發(fā)信設(shè)備，完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與MS之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)基站控制器BSC 是BSS的控制部分，在BSS中起交換作用。BSC一端可與多個BTS相連，另一端與MSC和操作維護(hù)中心（OMC）相連，BSC面向無線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)完成無線網(wǎng)絡(luò)、無線資源管理及無線基站的監(jiān)視管理，并能完成對基站子系統(tǒng)的操作維護(hù)功能。 BSS中的BSC所控制的BTS的數(shù)量隨業(yè)務(wù)量的大小而改變。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)碼型變換器T

12、C 主要完成13kbit/s RPE-LTP（規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測）編碼和64kbit/s A律PCM之間的語音變換。在典型的實施方案中，ZXG10-TC位于MSC與BSC之間。 當(dāng)TC位于MSC側(cè)時，通過MSC和BSC之間以及BSC和BTS之間的傳輸線路子復(fù)用器SM、BIE，可以充分利用在空中接口使用的低語音編碼傳輸速率，降低傳輸線路的成本。 BSC與TC之間的接口稱為Ater接口，TC與MSC之間的接口稱為A接口。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)移動交換子系統(tǒng)（MSS） 主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需要的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間的

13、通信和GSM移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng)（1）移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）（2）歸屬位置寄存器（HLR）（3）拜訪位置寄存器（VLR）（4）鑒權(quán)中心（AUC）（5）設(shè)備識別寄存器（EIR）（6）短消息中心（SC）移動交換子系統(tǒng)（MSS）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) MSC是網(wǎng)絡(luò)的核心。它提供交換功能，把移動用戶與固定網(wǎng)用戶連接起來，或把移動用戶互相連接起來。為此，它提供到固定網(wǎng)（即PSTN、ISDN、PDN等）的接口，及與其它MSC互連的接口。 MSC從三種數(shù)據(jù)庫歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（A

14、UC） 中取得處理用戶呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC根據(jù)其最新數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫。移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存貯著該HLR控制的所有存在的移動用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，一個HLR能夠控制若干個移動交換區(qū)域或整個移動通信網(wǎng)，所有用戶的重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存貯在HLR中，包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還存儲且為MSC提供移動臺實際漫游所在的MSC區(qū)域的信息（動態(tài)數(shù)據(jù)），這樣就使任何入局呼叫立即按選擇的路徑送往被叫用戶。歸屬位置寄存器（HLR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) VLR存儲進(jìn)入其覆蓋

15、區(qū)的移動用戶的全部有關(guān)信息，這使得MSC能夠建立呼入/呼出呼叫?？梢园阉醋鲃討B(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。VLR從移動用戶的歸屬位置寄存器（HLR）處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。拜訪位置寄存器（VLR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) AUC屬于HLR的一個功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。鑒權(quán)中心（AUC）存儲著鑒權(quán)信息與加密密鑰，用來進(jìn)行用戶鑒權(quán)及對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)、信令信號進(jìn)行加密，防止無權(quán)用戶接入和保證移動用戶通信安全。鑒權(quán)中心（AUC）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動通信系統(tǒng) EIR存貯著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別號（IMEI），通過核查白色清單、黑色清單、灰色清單這三種表格，分別列出準(zhǔn)許使用、出現(xiàn)故障需監(jiān)視、失竊不準(zhǔn)使用的移動設(shè)備識別號（IMEI）。運營部門可據(jù)此確定被盜移動臺的位置并將其阻斷，對故障移動臺能采取及時的防范措施。移動設(shè)備識別寄存器（EIR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)