第5章 移動通信網(wǎng)

1、5.1 概述5.2 GSM系統(tǒng)5.3 CDMA系統(tǒng)思考題5.1.1 移動通信的基本概念移動通信的基本概念移動通信是指通信的一方或雙方可以在移動中進行通信，也就是說，至少有一方具有可移動性，可以是移動臺與移動臺之間的通信，也可以是移動臺與固定用戶之間的通信。移動通信滿足了人們無論在何時何地都能進行通信的愿望，上個世紀80年代以來，特別是90年代以后，移動通信得到了飛速的發(fā)展。5.1 概概 述述相比固定通信而言，移動通信不僅要給用戶提供與固定通信一樣的通信業(yè)務(wù)，而且由于用戶的移動性，其管理技術(shù)要比固定通信復(fù)雜得多。同時，由于移動通信網(wǎng)中依靠的是無線電波的傳播，其傳播環(huán)境要比固定網(wǎng)中有線媒質(zhì)的傳播特

2、性復(fù)雜，因此，移動通信有著與固定通信不同的特點。1移動通信的特點移動通信的特點1) 用戶的移動性要保持用戶在移動狀態(tài)中的通信，必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結(jié)合。因此，系統(tǒng)中要有完善的管理技術(shù)來對用戶的位置進行登記、尋呼、通話過程中的切換，使用戶在移動時也能進行通信，不因為位置的改變而中斷。2) 電波傳播條件復(fù)雜移動臺可能在各種環(huán)境中運動，如建筑群或障礙物等，因此電磁波在傳播時不僅有直射信號，而且還會產(chǎn)生反射、折射、繞射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等。因此，必須充分研究電波的傳播特性，使系統(tǒng)具有足夠的抗衰落能力，才能保證通信系統(tǒng)正常運行。3) 噪聲和干擾嚴重

3、移動臺在移動時不僅受到城市環(huán)境中各種工業(yè)噪聲和天然電噪聲的干擾，同時，由于系統(tǒng)內(nèi)有多個用戶，因此，移動用戶之間還會有互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。這就要求在移動通信系統(tǒng)中對信道進行合理的劃分和頻率的再用。4) 系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜移動通信系統(tǒng)是一個多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致地工作。此外，移動通信系統(tǒng)還應(yīng)與固定網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。5) 有限的頻率資源在有線網(wǎng)中，可以依靠多鋪設(shè)電纜或光纜來提高系統(tǒng)的帶寬資源。而在無線網(wǎng)中，頻率資源是有限的，ITU對無線頻率的劃分有嚴格的規(guī)定。如何提高系統(tǒng)的頻率利用率是移動通信系統(tǒng)的一個重要課題。2移動通信的分類移

4、動通信的分類移動通信的種類繁多，其中陸地移動通信系統(tǒng)有：蜂窩移動通信、無線尋呼系統(tǒng)、無繩電話、集群系統(tǒng)等。同時，移動通信和衛(wèi)星通信相結(jié)合產(chǎn)生了衛(wèi)星移動通信，它可以實現(xiàn)國內(nèi)、國際大范圍的移動通信。1) 集群移動通信集群移動通信是一種高級移動調(diào)度系統(tǒng)。所謂集群通信系統(tǒng)，是指系統(tǒng)所具有的可用信道為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自動選擇信道的功能，是共享資源、分擔(dān)費用、共用信道設(shè)備及服務(wù)的多用途和高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。2) 公用移動通信系統(tǒng)公用移動通信系統(tǒng)是指給公眾提供移動通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。這是移動通信最常見的方式。這種系統(tǒng)又可以分為大區(qū)制移動通信和小區(qū)制移動通信，小區(qū)制移動通信又稱蜂窩移動通信。3) 衛(wèi)

5、星移動通信利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號也可實現(xiàn)移動通信。對于車載移動通信可采用同步衛(wèi)星，而對手持終端，采用中低軌道的衛(wèi)星通信系統(tǒng)較為有利。4) 無繩電話對于室內(nèi)或室外慢速移動的手持終端的通信，一般采用小功率、通信距離近、輕便的無繩電話機。它們可以經(jīng)過通信點與其他用戶進行通信。5) 尋呼系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向傳遞信息的移動通信系統(tǒng)。它是由尋呼臺發(fā)信息，尋呼機收信息來完成的。5.1.2 移動通信的發(fā)展歷史移動通信的發(fā)展歷史現(xiàn)代移動通信的發(fā)展始于20世紀20年代，而公用移動通信是從20世紀60年代開始的。公用移動通信系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了第一代(1G)和第二代(2G)，并將繼續(xù)朝著第三代(3G)和第四代(4

6、G)的方向發(fā)展。1第一代移動通信系統(tǒng)第一代移動通信系統(tǒng)(1G)第一代移動通信系統(tǒng)為模擬移動通信系統(tǒng)，以美國的AMPS(IS-54)和英國的TACS為代表，采用頻分雙工、頻分多址制式，并利用蜂窩組網(wǎng)技術(shù)以提高頻率資源利用率，克服了大區(qū)制容量密度低、活動范圍受限的問題。雖然采用頻分多址，但并未提高信道利用率，因此通信容量有限；通話質(zhì)量一般，保密性差；制式太多，標準不統(tǒng)一，互不兼容；不能提供非話數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；不能提供自動漫游。因此，已逐步被各國淘汰。2第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)(2G)第二代移動通信系統(tǒng)為數(shù)字移動通信系統(tǒng)，是當前移動通信發(fā)展的主流，以GSM和窄帶CDMA為典型代表。第二代移動通

7、信系統(tǒng)中采用數(shù)字技術(shù)，利用蜂窩組網(wǎng)技術(shù)。多址方式由頻分多址轉(zhuǎn)向時分多址和碼分多址技術(shù)，雙工技術(shù)仍采用頻分雙工。2G采用蜂窩數(shù)字移動通信，使系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸?shù)姆N種優(yōu)點，它克服了1G的弱點，語音質(zhì)量及保密性能得到了很大提高，可進行省內(nèi)、省際自動漫游。但系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，也無法實現(xiàn)移動的多媒體業(yè)務(wù)。目前采用的2G系統(tǒng)主要有：(1) 美國的D-AMPS，是在原AMPS基礎(chǔ)上改進而成的，規(guī)范由IS-54發(fā)展成IS-136和IS-136HS，1993年投入使用。它采用時分多址技術(shù)。(2) 歐洲的GSM全球移動通信系統(tǒng)，是在1988年完成技術(shù)標準時制定的，1990年開始投入商用。它采用時分

8、多址技術(shù)，由于其標準化程度高，進入市場早，現(xiàn)已成為全球最重要的2G標準之一。(3) 日本的PDC，是日本電波產(chǎn)業(yè)協(xié)會于1990年確定的技術(shù)標準，1993年3月正式投入使用。它采用的也是時分多址技術(shù)。(4) 窄帶CDMA，采用碼分多址技術(shù)，1993年7月公布了IS-95空中接口標準，目前也是重要的2G標準之一。3第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)(3G)早在1985年ITU-T就提出了第三代移動通信系統(tǒng)的概念，最初命名為FPLMTS(未來公共陸地移動通信系統(tǒng))，后來考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進入商用市場，工作的頻段在2000 MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000 kb/s，故于1996年正式更

9、名為IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)。第三代移動通信系統(tǒng)的目標是能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)；能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力；與固定網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)相互兼容，具有高服務(wù)質(zhì)量；與全球范圍內(nèi)使用的小型便攜式終端在任何時候任何地點進行任何種類的通信。為了實現(xiàn)上述目標，對第三代無線傳輸技術(shù)(RTT)提出了支持高速多媒體業(yè)務(wù)(高速移動環(huán)境：144 kb/s；室外步行環(huán)境：384 kb/s；室內(nèi)環(huán)境：2 Mb/s)的要求。ITU定義的IMT-2000的功能子系統(tǒng)和接口如圖5.1所示。從圖中可以看到，IMT-2000系統(tǒng)由終

10、端(UIM+MT)、無線接入網(wǎng)(RAN)和核心網(wǎng)(CN)三部分構(gòu)成。 圖5.1 IMT-2000的功能子系統(tǒng)和接口示意圖為使現(xiàn)有的第二代移動通信系統(tǒng)能夠順利地向第三代移動通信系統(tǒng)過渡，保護已有投資，這就要求IMT-2000系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)組成上應(yīng)考慮不同無線接口和不同網(wǎng)絡(luò)。于是ITU-T提出“IMT-2000家族”的概念，允許各地區(qū)性標準化組織有一定的靈活性，使它們根據(jù)在市場、業(yè)務(wù)需求上的不同，提出各個國家和地區(qū)向第三代系統(tǒng)演進的策略。目前的主流技術(shù)標準有以下幾種：1) 寬帶碼分多址(WCDMA)WCDMA主要由歐洲ETSI和日本ARIB提出，經(jīng)多方融合而形成，是在GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種技術(shù)，其

11、核心網(wǎng)基于GSM-MAP，同時通過網(wǎng)絡(luò)擴展方式提供在基于ANSI-41的核心網(wǎng)上運行的能力。支持這一標準的電信運營商、設(shè)備制造商形成了3GPP陣營。2) CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMA(IS-95)向上演進的技術(shù)，經(jīng)融合形成了現(xiàn)有的3GPP2 CDMA2000。CDMA2000的核心網(wǎng)是基于ANSI.41的，同時通過網(wǎng)絡(luò)擴展方式提供在基于GSM-MAP的核心網(wǎng)上運行的能力。CDMA2000包括1X和3X兩部分，也易于擴展到6X、9X、12X。對于射頻帶寬為N1.25 MHz的CDMA2000系統(tǒng)(N=1，3，6，9，12)，采用多個載波來利用整個頻帶。 3) TD-SCDMA

12、TD-SCDMA是中國電信技術(shù)研究院(CATT)所提出的新的第三代移動通信標準，是具有中國獨立知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，已被ITU正式批準為第三代移動通信標準之一，這是我國通信業(yè)發(fā)展的一個新的里程碑。由大唐電信和西門子公司共同對TD-SCDMA系統(tǒng)進行研究開發(fā)。2002年10月30日，由國家計委、科技部和信息產(chǎn)業(yè)部主持，華為、中興、中國普天、聯(lián)想、華立等8家通信廠商加入大唐電信TD-SCDMA的陣營，形成一個覆蓋從系統(tǒng)到終端的TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加速TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化，這勢必將打破國外廠商在專利、技術(shù)、市場方面的壟斷地位，促進民族移動通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。TD-SCDMA基于GSM系統(tǒng)，其基

13、本設(shè)計思想是使用比較窄的帶寬(1.21.6 MHz)和比較低的碼片速率(不超過1.35 Mb/s)，用軟件無線電技術(shù)和現(xiàn)代信號處理技術(shù)來達到IMT-2000的要求。4) WiMaxWiMax(World Interoperability for Microwave Access)特指IEEE 802.16a標準，是IEEE于2004年1月制定的標準，用于解決無線MAN(城域網(wǎng))和寬帶接入“最后一公里”的問題。WiMax已于2007年被正式批準為第四個3G標準。WiMax相當于無線LAN IEEE 802.11的Wi-Fi聯(lián)盟，其目標是促進IEEE 802.16的應(yīng)用，工作包括產(chǎn)品認證和相互連接

14、的確保等。5.1.3 移動通信的基本技術(shù)移動通信的基本技術(shù)1移動通信網(wǎng)的覆蓋方式移動通信網(wǎng)的覆蓋方式1) 大區(qū)制所謂大區(qū)制，是指由一個基站(發(fā)射功率為50100 W)覆蓋整個服務(wù)區(qū)，該基站負責(zé)服務(wù)區(qū)內(nèi)所有移動臺的通信與控制。大區(qū)制的覆蓋半徑一般為3050 km。采用這種大區(qū)制方式時，由于采用單基站制，沒有重復(fù)使用頻率的問題，因此技術(shù)問題并不復(fù)雜。只需根據(jù)所覆蓋的范圍，確定天線的高度、發(fā)射功率的大小，并根據(jù)業(yè)務(wù)量大小，確定服務(wù)等級及應(yīng)用的信道數(shù)。但也正是由于采用單基站制，因此基站的天線需要架設(shè)得非常高，發(fā)射機的發(fā)射功率也要很高。即使這樣做，也只可保證移動臺收到基站的信號，而無法保證基站是否能收到

15、移動臺的信號。因此這種大區(qū)制通信網(wǎng)的覆蓋范圍是有限的，只能適用于小容量的網(wǎng)絡(luò)，一般用在用戶較少的專用通信網(wǎng)中，如早期的模擬移動通信網(wǎng)(Improved Mobile Telephone Service，IMTS)中即采用大區(qū)制。2) 小區(qū)制小區(qū)制是指將整個服務(wù)區(qū)劃分為若干小區(qū)，在每個小區(qū)設(shè)置一個基站，負責(zé)本小區(qū)內(nèi)移動臺的通信與控制。小區(qū)制的覆蓋半徑一般為210km，基站的發(fā)射功率一般限制在一定的范圍內(nèi)，以減少信道干擾。同時還要設(shè)置移動業(yè)務(wù)交換中心，負責(zé)小區(qū)間移動用戶的通信連接及移動網(wǎng)與有線網(wǎng)的連接，保證移動臺在整個服務(wù)區(qū)內(nèi)，無論在哪個小區(qū)都能夠正常進行通信。由于是多基站系統(tǒng)，因此小區(qū)制移動通信

16、系統(tǒng)中需采用頻率復(fù)用技術(shù)。對相隔一定距離的小區(qū)進行頻率再用，可以提高系統(tǒng)的頻率利用率和系統(tǒng)容量。在大容量公用移動通信網(wǎng)中普遍采用小區(qū)制結(jié)構(gòu)。公用移動通信網(wǎng)在大多數(shù)情況下，其服務(wù)區(qū)為平面形，稱為面狀服務(wù)區(qū)。這時小區(qū)的劃分較為復(fù)雜，最常用的小區(qū)形狀為正六邊形，這是最經(jīng)濟的一種方案。由于正六邊形的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩，因此稱此種小區(qū)形狀的移動通信網(wǎng)為蜂窩網(wǎng)。蜂窩狀服務(wù)區(qū)如圖5.2所示。 圖5.2 蜂窩狀服務(wù)區(qū)示意圖2移動通信網(wǎng)中的多址方式移動通信網(wǎng)中的多址方式當把多個用戶接入一個公共的傳輸媒質(zhì)實現(xiàn)相互間通信時，需要給每個用戶的信號賦以不同的特征，以區(qū)分不同的用戶，這種技術(shù)稱為多址技術(shù)。在蜂窩通信系統(tǒng)中，移動

17、臺是通過基站和其他移動臺進行通信的，因此必須對移動臺和基站的信息加以區(qū)別，使基站能區(qū)分是哪個移動臺發(fā)來的信號，而各移動臺又能識別出哪個信號是發(fā)給自己的。 多址方式的基本類型有：頻分多址方式(FDMA)、時分多址方式(TDMA)、空分多址方式(SDMA)、碼分多址方式(CDMA)等。目前移動通信系統(tǒng)中常用的是FDMA、TDMA、CDMA以及它們的組合。如GSM系統(tǒng)中，是FDMA/TDMA的結(jié)合使用；窄帶CDMA系統(tǒng)(IS-95)和3G中的寬帶碼分多址(WCDMA)中，采用的則是FDMA/CDMA方式。3移動通信網(wǎng)的頻率配置移動通信網(wǎng)的頻率配置我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率如表5.1

18、所示。表表5.1 我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率系統(tǒng)或使用部門 上行頻率/MHz 下行頻率/MHz 中國聯(lián)通 CDMA 825835 870880 中國移動 GSM室內(nèi)分布系統(tǒng) 885890 930935 中國移動 GSM900 890909 935954 中國聯(lián)通 GSM900 909915 954960 中國移動DCS1800 17101720 18051815 中國聯(lián)通DCS1800 17451755 18401850 從表5.1中可以看出，原來分配給中國移動模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)ETACS和TACS的頻段由于模擬網(wǎng)的退網(wǎng)，已用于中

19、國移動GSM900和GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)；蜂窩移動通信系統(tǒng)900MHz頻段收發(fā)頻差為45MHz，1800MHz頻段收發(fā)頻差為95MHz。此外，對于450MHz專網(wǎng)，收發(fā)頻差為10MHz；對于150MHz專網(wǎng)，收發(fā)頻差為5.7MHz。以聯(lián)通GSM為例，6MHz帶寬，收發(fā)頻差為45MHz，載波頻點間隔200kHz，即200kHz一個頻點，共30個頻點。除去工作頻點首尾各一個保護頻點，共28個頻點。對于不同的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，信道間隔不同，如GSM信道間隔為200kHz，每個信道有8個時隙。GSM即全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communication), 其歷史可

20、以追溯到1982年，當時，北歐四國向CEPT(Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，以建立全歐統(tǒng)一的蜂窩系統(tǒng)。1986年決定制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標準，同時在巴黎對不同公司、不同方案的八個系統(tǒng)進行了現(xiàn)場試驗和比較。1987年5月選定窄帶TDMA方案，并于1988年頒布了GSM標準，也稱泛歐數(shù)字蜂窩通信標準。1991年GSM系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)絡(luò)開通運行。5.2 GSM 系系 統(tǒng)統(tǒng)我國自從1992年在嘉興建立和開通第一個GSM演示系統(tǒng)，并于1993年9月正式開放業(yè)務(wù)以來，全國各

21、地的移動通信系統(tǒng)中大多采用GSM系統(tǒng)，使得GSM系統(tǒng)成為目前我國最成熟和市場占有量最大的一種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。GSM蜂窩通信網(wǎng)作為世界上首先推出的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，其自身的優(yōu)點如下：(1) 頻譜效率高。(2) 容量大。每小區(qū)的可用信道數(shù)為12.5個，大大高于模擬移動網(wǎng)。(3) 語音質(zhì)量高。(4) 安全性高。(5) 在業(yè)務(wù)方面有一定優(yōu)勢。5.2.1 GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1GSM網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，如圖5.3所示?；咀酉到y(tǒng)(BSS)由基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由移動交換中心(MSC)和

22、操作維護中心(OMC)以及歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)認證中心(AUC)和設(shè)備標志寄存器(EIR)等組成。 圖5.3 GSM網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)1) 移動臺(MS)移動臺是移動網(wǎng)中的用戶終端，包括移動設(shè)備(Mobile Equipment，ME)和移動用戶識別模塊SIM卡(Subscriber Identity Module，通常稱為SIM卡)。2) 基站系統(tǒng)(BSS) 基站系統(tǒng)(Base Station System，BSS)負責(zé)在一定區(qū)域內(nèi)與移動臺之間的無線通信。一個BSS包括一個基站控制器(Base Station Controller，BSC)和一個或多個基站收發(fā)臺

23、(Base Transceiver Station，BTS)兩部分組成。 (1) 基站收發(fā)臺(BTS)。BTS是BSS的無線部分，它完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與MS(移動臺)之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。(2) 基站控制器(BSC)。BSC是BSS的控制部分，處于基站收發(fā)臺BTS和移動交換中心MSC之間。一個基站控制器通常控制幾個基站收發(fā)臺，主要功能是進行無線信道管理，實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動臺越區(qū)切換進行控制等。3) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(Network SubSystem，NSS)對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其

24、他通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實體構(gòu)成，各功能實體之間和NSS與BSS之間都通過No.7信令系統(tǒng)互相通信。(1) 移動交換中心(MSC)：蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，它為本MSC區(qū)域內(nèi)的移動臺提供所有的交換和信令功能。(2) 網(wǎng)關(guān)MSC(Gateway MSC，GMSC)：完成路由功能的MSC，它在MSC之間完成路由功能，并實現(xiàn)移動網(wǎng)與其他網(wǎng)的互連。(3) 歸屬位置寄存器(HLR)：一種用來存儲本地用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。在移動通信網(wǎng)中，可以設(shè)置一個或若干個HLR，這取決于用戶數(shù)量、設(shè)備容量和網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)等因素。每個用戶都必須在某個HLR(相當于該用戶的原籍)中登記。登記的內(nèi)容主

25、要有： 用戶信息：如用戶號碼、移動設(shè)備號碼等。 位置信息：如用戶的漫游號碼、VLR號碼、MSC號碼等，這些信息用于計費和用戶漫游時的接續(xù)。這樣可以保證當呼叫任一個不知處于哪一個地區(qū)的移動用戶時，均可由該移動用戶的HLR獲知它當時處于哪一個地區(qū)，進而建立起通信鏈路。 業(yè)務(wù)信息：用戶的終端業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)信息、業(yè)務(wù)限制情況、補充業(yè)務(wù)情況等。(4) 訪問位置寄存器(VLR)：用于存儲進入其覆蓋區(qū)的用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。當移動用戶漫游到新的MSC控制區(qū)時，由該區(qū)的VLR來控制。一般地，一個MSC對應(yīng)一個VLR，記作MSC/VLR。當移動臺進入一個新的區(qū)域時，首先向該地區(qū)的VLR申請登記，VLR要從該用戶

26、的HLR中查詢，存儲其有關(guān)的參數(shù)，并要給該用戶分配一個新的漫游號碼(MSRN)，然后通知其HLR修改該用戶的位置信息，準備為其他用戶呼叫此移動用戶時提供路由信息。移動用戶一旦由一個VLR服務(wù)區(qū)移動到另一個VLR服務(wù)區(qū)時，移動用戶則重新在新的VLR上登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。(5) 鑒權(quán)認證中心(AUC)：AUC與HLR相關(guān)聯(lián)，是為了防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)而設(shè)置的安全措施。AUC可以不斷為用戶提供一組參數(shù)(包括隨機數(shù)RAND、符號響應(yīng)SRES和加密鍵Kc三個參數(shù))，該參數(shù)組可視為與每個用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)，在每次呼叫的過程中可以檢查系統(tǒng)提供的和用戶響應(yīng)的該組參數(shù)是否一致，以此來

27、鑒別用戶身份的合法性，從而只允許有權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)并獲得服務(wù)。(6) 設(shè)備識別寄存器EIR：存儲移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用于對移動設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動臺入網(wǎng)。 4) 接口移動業(yè)務(wù)的國際漫游要求各個廠家生產(chǎn)的移動設(shè)備之間必須能夠進行互通。因此，GSM系統(tǒng)在制定技術(shù)規(guī)范時就對其子系統(tǒng)之間及各功能實體之間的接口和協(xié)議作了比較具體的定義，使不同供應(yīng)商提供的GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備能夠符合統(tǒng)一的GSM技術(shù)規(guī)范而達到互通、組網(wǎng)的目的。GSM系統(tǒng)的主要接口有A接口、A-bis接口和Um接口等。(1) A接口：定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)與基站子系統(tǒng)(BSS)之間的通信接口，從系統(tǒng)的功能實體來說，就是移動業(yè)

28、務(wù)交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)之間的互連接口，其物理鏈接通過采用標準的2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理和接續(xù)管理等。(2) A-bis接口：定義為基站子系統(tǒng)的兩個功能實體基站控制器(BSC)和基站收發(fā)臺(BTS)之間的通信接口，用于BTS與BSC之間的遠端互連，物理鏈接通過采用標準的2.048 Mb/s或64 kb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。(3) Um接口(空中接口)：定義為移動臺(MS)與基站收發(fā)臺(BTS)之間的通信接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通，其物理鏈接通過無線方式實現(xiàn)。此接口傳遞的信

29、息包括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等。(4) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口：B接口：MSC 和與它相關(guān)的VLR之間的接口。C接口：MSC 和HLR之間的接口。D接口：HLR 和VLR之間的接口。E接口：MSC之間的接口。 2GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于我國的國情特點、經(jīng)濟發(fā)展及移動用戶增長，在組建GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)時選用了獨立建網(wǎng)方式，采用了專用網(wǎng)號方式，即網(wǎng)與網(wǎng)之間互通時所需要撥的網(wǎng)號。1) 移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)結(jié)構(gòu)將全國劃分為若干移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，建網(wǎng)的原則為長途區(qū)號為2位或3位的地區(qū)可建移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)。每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中應(yīng)設(shè)立一個HLR，必要時可以增設(shè)HLR，用于存儲歸屬移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的所有用戶有

30、關(guān)數(shù)據(jù)。還可以幾個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)共用一個MSC，每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中可設(shè)立一個或多個MSC。在移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中，每個MSC與所在本地的長途局相連，并與所在地的市話匯接局相連。在長途局為多局制地區(qū)，MSC應(yīng)與該地區(qū)的高一級長途局相連。如沒有市話匯接局，可與本地市話端局相連，如圖5.4所示。圖5.4 移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)組成示意圖2) 省內(nèi)GSM數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)省內(nèi)GSM移動通信網(wǎng)由省內(nèi)的各移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)構(gòu)成。省內(nèi)設(shè)立若干個移動業(yè)務(wù)匯接中心，二級匯接中心可以只作匯接中心(即不帶用戶)，也可以兼作移動端局(與基站相連，可帶用戶)。省內(nèi)GSM蜂窩移動通信網(wǎng)中的每一個移動端局，至少應(yīng)與省內(nèi)兩個

31、二級匯接中心相連，二級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖5.5所示。圖5.5 省內(nèi)GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 3) 全國GSM移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全國GSM移動電話網(wǎng)按大區(qū)設(shè)立一級匯接中心，省內(nèi)設(shè)立二級匯接中心，移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立端局組成三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)，如圖5.6所示。每省設(shè)24個省匯接，全國有60120個匯接，各省約有1030個MSC，當用戶達到一定數(shù)量時，建MSC網(wǎng)專線。圖5.6 全國GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4) 聯(lián)通GSM、移動GSM與PSTN網(wǎng)絡(luò)間互通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中國聯(lián)通的GSM移動通信網(wǎng)與中國移動的GSM移動通信網(wǎng)和PSTN網(wǎng)絡(luò)互通組網(wǎng)方式如圖5.7所示。在中國聯(lián)通GSM移動交

32、換局所在地，聯(lián)通網(wǎng)和PSTN網(wǎng)之間各設(shè)一個網(wǎng)間接口局，雙方接口局按一對一的方式成對互連。聯(lián)通GSM用戶與移動GSM、PSTN用戶間的各種業(yè)務(wù)互通(含本地、自動長途、移動及國際業(yè)務(wù)等)所需的話路接續(xù)和信號，均經(jīng)過網(wǎng)間接口局連接。圖5.7 聯(lián)通GSM、移動GSM與PSTN網(wǎng)絡(luò)間互通組網(wǎng)示意圖5.2.2 GSM的區(qū)域、號碼與識別的區(qū)域、號碼與識別1區(qū)域定義區(qū)域定義GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網(wǎng)，其相應(yīng)的區(qū)域定義如圖5.8所示。 圖5.8 GSM區(qū)域定義(1) GSM服務(wù)區(qū)。GSM服務(wù)區(qū)是指移動臺可獲得服務(wù)的區(qū)域，即不同通信網(wǎng)(如PSTN或ISDN )用戶無需知道移動臺的實際位置而可與之通信的區(qū)

33、域。一個服務(wù)區(qū)可由一個或若干個公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)組成。從地域而言，可以是一個國家或是一個國家的一部分，也可以是若干個國家。(2) 公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)。一個PLMN可由一個或若干個移動交換中心組成，在該區(qū)內(nèi)具有共同的編號制度和共同的路由計劃。PLMN與各種固定通信網(wǎng)之間的接口是MSC，由MSC完成呼叫接續(xù)。(3) MSC區(qū)。MSC區(qū)系指一個移動交換中心所控制的區(qū)域，通常它連接一個或若干個基站控制器，每個基站控制器控制多個基站收發(fā)信機。從地理位置來看，MSC包含多個位置區(qū)。(4) 位置區(qū)。位置區(qū)一般由若干個小區(qū)(或基站區(qū))組成，移動臺在位置區(qū)內(nèi)移動無需進行位置更新。通常呼叫

34、移動臺時，向一個位置區(qū)內(nèi)的所有基站同時發(fā)尋呼信號。位置區(qū)標識LAI是在廣播控制信道BCCH中廣播的。(5) 基站區(qū)。基站區(qū)系指基站收、發(fā)信機有效的無線覆蓋區(qū)，簡稱小區(qū)。(6) 扇區(qū)。當基站收發(fā)信天線采用定向天線時，基站區(qū)分為若干個扇區(qū)。如采用120定向天線時，一個小區(qū)分為3個扇區(qū)；若采用60定向天線時，一個小區(qū)分為6個扇區(qū)。2號碼與識別號碼與識別GSM網(wǎng)絡(luò)包含無線、有線信道，并與其他網(wǎng)絡(luò)(如PSTN、ISDN、公用數(shù)據(jù)網(wǎng))或其他PLMN網(wǎng)互相連接。為了將一次呼叫接續(xù)傳至某個移動用戶，需要調(diào)用相應(yīng)的實體。因此，正確地尋址就非常重要，各種號碼就是用于識別不同的移動用戶、不同的移動設(shè)備以及不同的網(wǎng)絡(luò)

35、。(1) 移動臺號簿號碼(MSISDN)。MSISDN即通常人們所說的呼叫某一用戶時所使用的手機號碼，其編號計劃獨立于PSTN/ISDN編號計劃，編號結(jié)構(gòu)為CC+NDC+SN其中CC為國家碼(如中國為86)，NDC為國內(nèi)地區(qū)碼，SN為用戶號碼。(2) 國際移動用戶標識號(IMSI)。這是網(wǎng)絡(luò)唯一識別一個移動用戶的國際通用號碼，對所有的GSM網(wǎng)來說它是惟一的，并盡可能保密。移動用戶以此號碼發(fā)出入網(wǎng)請求或位置登記，移動網(wǎng)據(jù)此查詢用戶數(shù)據(jù)。此號碼也是HLR和VLR的主要檢索參數(shù)。根據(jù)GSM 建議，IMSI最大長度為15位十進制數(shù)字，具體分配如下：MCC+MNC+MSIN/NMSI其中，MCC為移動國

36、家碼，MNC為移動網(wǎng)號，MSIN為移動用戶識別碼，NMSI為國內(nèi)移動用戶識別碼。IMSI編號計劃實現(xiàn)國際統(tǒng)一，由ITU-T E.212建議規(guī)定，以適應(yīng)國際漫游的需要。IMSI由電信經(jīng)營部門在用戶開戶時寫入移動臺的EPROM。當任一主叫按MSISDN撥叫某移動用戶時，終接MSC將請求HLR或VLR將其翻譯成IMSI，然后用IMSI在無線信道上尋呼該移動用戶。(3) 臨時移動用戶識別碼(TMSI)。為了對IMSI保密，在空中傳送用戶識別碼時用TMSI來代替IMSI。TMSI是由VLR給用戶臨時分配的，只在本地有效(即在該MSC/VLR區(qū)域內(nèi)有效)。(4) 國際移動臺設(shè)備標識號(IMEI)。IMEI

37、是惟一標識移動臺設(shè)備的號碼，又稱移動臺電子串號。該號碼由制造廠家永久性地置入移動臺，用戶和網(wǎng)絡(luò)運營部門均不能改變它。根據(jù)需要，MSC可以發(fā)指令要求所有的移動臺在發(fā)送IMSI的同時發(fā)送其IMEI，如果發(fā)現(xiàn)兩者不匹配，則確定該移動臺非法，應(yīng)禁止使用。在EIR中建有一張“非法IMEI號碼表”，俗稱“黑表”，用以禁止被盜移動臺的使用。(5) 移動臺漫游號碼(MSRN)。這是系統(tǒng)分配給來訪用戶的一個臨時號碼，供移動交換機路由選擇使用。移動臺漫游進入另一個移動交換中心業(yè)務(wù)區(qū)時，該地區(qū)的移動系統(tǒng)賦予它一個MSRN，經(jīng)由HLR告知MSC，MSC據(jù)此才能建立至該用戶的路由。當移動臺離開該區(qū)后，訪問位置寄存器(V

38、LR)和歸屬位置寄存器(HLR)都要刪除該漫游號碼，以便再分配給其他移動臺使用。(6) 位置區(qū)和基站的識別碼。在檢測位置更新和信道切換時，要使用位置區(qū)識別標志(LAI)，LAI的組成格式如下：MCC+MNC+LAC其中，MCC和MNC均與IMSI的MCC和MNC相同。位置區(qū)碼(LAC)用于識別GSM移動通信網(wǎng)中的一個位置區(qū)，最多不超過兩個字節(jié)，采用十六進制編碼，由各運營部門自定。在LAI后面加上小區(qū)的標志號(CI)，還可以組成小區(qū)識別碼。(7) 基站識別色碼(BSIC)。BSIC用于移動臺識別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。BSIC為一個6比特編碼

39、，其格式如下所示：MCC+BCC其中，MCC為PLMN色碼，用來識別相鄰的PLMN網(wǎng)；BCC為BTS色碼，用來識別相同載頻的不同基站。5.2.3 信道類型及時隙結(jié)構(gòu)信道類型及時隙結(jié)構(gòu)蜂窩通信系統(tǒng)要傳輸不同類型的信息，按邏輯功能而言，可分為業(yè)務(wù)信息和控制信息。因而在時分、頻分復(fù)用的物理信道上要安排相應(yīng)的邏輯信道。而在時分多址中，幀的結(jié)構(gòu)或組成是物理信道的基礎(chǔ)。1邏輯信道邏輯信道GSM通信系統(tǒng)中，根據(jù)所傳輸?shù)男畔⒉煌?，將邏輯信道分為業(yè)務(wù)信道(Traffic Channel，TCH)和控制信道(Control Channel，CCH)。1) 業(yè)務(wù)信道(TCH)業(yè)務(wù)信道傳輸編碼的語音或用戶數(shù)據(jù)，按速率

40、的不同分為全速率業(yè)務(wù)信道(TCH/F)和半速率業(yè)務(wù)信道(TCH/H)。2) 控制信道(CCH)CCH用于控制信道傳輸?shù)母鞣N信令信息。控制信道分為以下三類：(1) 廣播信道(BCCH)：一種一點到多點的單方向控制信道，用于基站向移動臺的下行方向。BS在BCCH中向所有MS廣播一系列的信息，用于移動臺入網(wǎng)、位置登記和呼叫建立(如同步信息)。(2) 公共控制信道(CCCH)：一種一點對多點的雙向控制信道，用于傳送呼叫接續(xù)階段所必需的各種信令信息。其中，CCCH又可以分為以下三種： 隨機接入信道(RACH)：上行信道，用于移動臺在申請入網(wǎng)時，向基站發(fā)送入網(wǎng)請求信息。 接入允許信道(AGCH)：下行信道

41、，用于基站向移動臺發(fā)送指配專用控制信道DCCH的信息。 尋呼信道(PCH)：下行信道，傳送基站對移動臺的尋呼信息。(3) 專用控制信道(DCCH)：一種點對點的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段和在通信進行當中，在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息。2物理信道物理信道GSM系統(tǒng)采用時分多址、頻分多址、頻分雙工方式(TDMA、FDMA、FDD)。采用頻段為：上行890915MHz，下行935960 MHz；雙工間隔45 MHz。首先在25 MHz的頻段內(nèi)進行頻分復(fù)用，分為125個載頻，載頻間隔為200 kHz；再在每個載頻上進行時分復(fù)用，分為8個時隙。這樣，共有1000個物理信道，根據(jù)需要分給

42、不同的用戶使用，移動臺在特定的頻率上和時隙內(nèi)，向基站傳輸信息，基站也在相應(yīng)的頻率上和相應(yīng)的時隙內(nèi)，以時分復(fù)用方式向各個移動臺傳輸信息。GSM系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)如圖5.9所示。GSM的幀結(jié)構(gòu)分為幀、復(fù)幀、超幀、超高幀。圖5.9 GSM系統(tǒng)的時隙結(jié)構(gòu)示意圖在GSM中，基本的無線資源單位是一個時隙(Slot)，每個時隙含156.25個碼元，占15/26 ms (576.9 s)，傳輸速率為1625/6270.833 kb/s。每一個TDMA基本幀(Frame)含8個時隙，共占60/134.615 ms。多個TDMA基本幀構(gòu)成復(fù)幀(Multiframe)，其結(jié)構(gòu)有如下兩種：(1) 26幀的復(fù)幀即含26幀的

43、復(fù)幀，其周期為120 ms，這種復(fù)幀主要用于承載TCH業(yè)務(wù)信道。(2) 51幀的復(fù)幀即含51幀的復(fù)幀，其周期為3060/13235.385 ms，用于承載控制信道、BCCH、CCCH和DCCH等。多個復(fù)幀又構(gòu)成超幀(Super Frame)，它是一個連貫的 5126TDMA幀，即一個超幀可以是包括51個26幀的復(fù)幀，也可以是包括26個51幀的復(fù)幀。超幀的周期均為1326個TDMA幀，即6.12s。多個超幀構(gòu)成超高幀(Hyper Frame)，它是幀結(jié)構(gòu)最長的重復(fù)周期，包括 2048個超幀，周期為12 533.76 s，即3小時28分53秒760毫秒。用于加密的語音和數(shù)據(jù)，超高幀每一周期包含2

44、715 648個TDMA幀，這些TDMA幀按序編號，依次從0至2 715 647。5.2.4 呼叫接續(xù)與移動性管理呼叫接續(xù)與移動性管理與固定網(wǎng)一樣，移動通信網(wǎng)最基本的作用是給網(wǎng)中任意用戶之間提供通信鏈路，即呼叫接續(xù)。但與固定網(wǎng)不同的是，在移動網(wǎng)中，由于用戶的移動性，就必須有一些另外的操作處理功能來支持。當用戶從一個區(qū)域移動到另外一個區(qū)域時，網(wǎng)絡(luò)必須發(fā)現(xiàn)這個變化，以便接續(xù)這個用戶的通信，這就是位置登記。當用戶在通信過程中從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，系統(tǒng)要保證用戶的通信不中斷，這就是越區(qū)切換。這些位置登記、越區(qū)切換的操作，是移動通信系統(tǒng)中所特有的，我們把這些與用戶移動有關(guān)的操作稱為移動性管理。1

45、位置登記位置登記位置登記過程是指移動通信網(wǎng)對系統(tǒng)中的移動臺進行位置信息的更新過程，它包括舊位置區(qū)的刪除和新位置區(qū)的注冊兩個過程。移動臺的信息存儲在HLR、VLR兩個存儲器中。當移動臺從一個位置區(qū)進入另一個位置區(qū)時，就要向網(wǎng)絡(luò)報告其位置的移動，使網(wǎng)絡(luò)能隨時登記移動用戶的當前位置。利用位置信息，網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對漫游用戶的自動接續(xù)，將用戶的通話、分組數(shù)據(jù)、短消息和其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)送達漫游用戶。為了減少對HLR的更新過程，HLR中只保存了用戶所在的MSC/VLR的信息，而VLR中則保存了用戶更詳細的信息(如位置區(qū)的信息)。因此，在每一次位置變化時VLR都要進行更新，而只有在MSC/VLR發(fā)生變化時(用戶進入

46、新的MSC/VLR服務(wù)區(qū)時)才更新HLR中的信息。移動臺一旦加電開機后，就搜尋BCCH信道，從中提取所在位置區(qū)標識(LAI)。如果該LAI與原來的LAI相同，則意味著移動臺還在原來的位置區(qū)，不需要進行位置更新；若不同，意味著移動臺已離開原來的位置區(qū)，則必須進行位置登記。位置登記可能在同一個MSC/VLR中進行，也可能在不同MSC/VLR之間進行。這兩種情況下進行位置登記的具體過程會有所不同，但基本方法都是一樣的。如圖5.10所示，給出的是涉及兩個MSC/VLR的位置更新過程，其他情況可依此類推。圖5.10 GSM位置更新流程而用戶由一個MSC/VLR管轄的區(qū)域進入另一個MSC/VLR管轄的區(qū)域

47、時，移動用戶可能用IMSI來標識自己，也可能用TMSI來標識自己。1) 移動臺用IMSI來標識自己時的位置登記和刪除 1表示MS從一個位置區(qū)(屬于MSC-A)移動到另一個位置區(qū)(屬于MSC-B)。 2 表示通過檢測BS的廣播信息，MS發(fā)現(xiàn)新收到的位置區(qū)識別與其存儲的位置區(qū)識別不同。 3和4 表示MS通過新基站向MSC-B發(fā)送“我在這里”的信息，請求位置更新。 5 表示MSC-B把含有其標識和MS識別碼的位置更新信息送給HLR(鑒權(quán)與加密運算從此時開始)。 6表示HLR發(fā)回響應(yīng)消息，其中包括全部相關(guān)用戶數(shù)據(jù)。 7和8 表示在被訪VLR中進行用戶數(shù)據(jù)登記(包括分配臨時移動用戶識別號碼(TMSI)和

48、移動臺漫游號碼(MSRN)，并向HLR匯報)。 9 表示把有關(guān)用戶位置更新響應(yīng)的信息(包括TMSI和MSRN)通過BS4送給MS。 10表示HLR通知原VLR刪除與此MS有關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。2) 移動臺用TMSI來標識自己時的位置登記和刪除當移動臺進入一個新的MSC/VLR區(qū)域時，若MS用原來的VLR(PVLR)分配給它的臨時號碼TMSI來標識自己，則新的VLR在收到MSC“更新位置區(qū)”的消息后，不能直接判斷出該MS的HLR，而是向原來的PVLR“發(fā)送身份識別信息”消息，要求得到該用戶的IMSI，PVLR用“身份識別信息響應(yīng)”消息將該用戶的IMSI送給新的VLR，VLR再給該用戶分配一個新的TMS

49、I，其后的過程與用IMSI標識進行位置更新一樣。如果MS因故未收到“確認”信息，則此次位置更新申請失敗，可以重復(fù)發(fā)送三次申請，每次間隔至少是10s。3) 附著與分離移動臺可能處于激活(開機)狀態(tài)，也可能處于非激活(關(guān)機)狀態(tài)。當MS關(guān)機后，發(fā)送最后一次消息，要求進行分離操作，MSC/VLR收到消息后要在有關(guān)的VLR和HLR中設(shè)置一特定的標志，使網(wǎng)絡(luò)拒絕對向該用戶呼叫，以免在無線鏈路上發(fā)送無效的尋呼信號，這種功能稱之為“IMSI分離”。當MS開機后，若此時MS處于分離前相同的位置區(qū)，則將取消上述分離標志，恢復(fù)正常工作，這種功能稱為“IMSI附著”。若位置區(qū)已變，則要進行新的常規(guī)位置更新。4) 周

50、期性登記當MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“IMSI附著”消息時，因無線鏈路質(zhì)量很差，有可能造成錯誤，即網(wǎng)絡(luò)認為MS仍然為分離狀態(tài)；反之，當MS發(fā)送“IMSI分離”消息時，因收不到信號，網(wǎng)絡(luò)也會錯認為該MS處于“附著”狀態(tài)。為了解決上述問題，系統(tǒng)還采取周期性登記方式，例如要求MS每30分鐘登記一次。這時，若系統(tǒng)沒有接收到MS的周期性登記信息，VLR就以“分離”作標記，稱做“隱分離”。網(wǎng)絡(luò)通過BCCH通知MS其周期性登記的時間周期。周期性登記程序中有證實消息，MS只有接收到此消息后才停止發(fā)送登記消息。2呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)移動用戶做主叫和做被叫的接續(xù)過程是不同的，下面分別討論移動用戶向固定用戶發(fā)起呼叫(即移動用戶做主

51、叫)和固定用戶呼叫移動用戶(即移動用戶做被叫)的接續(xù)過程。而移動用戶呼叫移動用戶的接續(xù)過程可從兩個過程進行類推。1) 移動用戶呼叫固定用戶移動用戶(MS)呼叫固定用戶(FS)如圖5.11所示。圖5.11 移動用戶呼叫固定用戶過程 1表示MS用戶撥號、發(fā)送，MS通過公共信道RACH向BS提出接入申請，請求分配SDCCH。 2表示BS將MS的接入申請向MSC匯報。 3表示MSC對MS進行鑒權(quán)與加密模式設(shè)置。 4表示鑒權(quán)通過后，MSC指示BS通過AGCH為MS分配SDCCH。 5表示MS通過SDCCH請求呼叫建立(即傳送申請、分配業(yè)務(wù)信道TCH的有關(guān)信令)。 6表示MSC通過PSTN的交換機向被叫振

52、鈴，同時通過TCH向主叫送回鈴音。 7表示被叫摘機，MSC即停送振鈴與回鈴音，雙方開始通話。2) 固定用戶呼叫移動用戶固定用戶(FS)呼叫移動用戶(MS)如圖5.12所示。圖5.12 固定用戶呼叫移動用戶過程 1表示由FS來的呼叫被接至GMSC。GMSC稱為信關(guān)移動交換中心，它是PLMN與PSTN接口的MSC。設(shè)置GMSC的目的是為了防止當移動用戶處于漫游狀態(tài)時，出現(xiàn)長途兜圈子的情況。假如不設(shè)GMSC，則呼叫接續(xù)會出現(xiàn)下列長途兜圈子的情況。例如，呼叫(發(fā)自太原)歸屬局(西安)訪問局(太原)MS(通話)。設(shè)置GMSC后，GMSC可將呼叫直接接到訪問局，從而防止了上述長途兜圈子的情況。例如，呼叫(

53、發(fā)自太原)訪問局(太原)MS(通話)。 2表示GMSC用MSISDN通過HLR查詢MS的位置，獲得MSRN。 3表示HLR向GMSC報告MS的MSRN。 4表示GMSC將呼叫路由轉(zhuǎn)至MS所在的MSC。 5表示MSC由VLR取得MS的相關(guān)數(shù)據(jù)。 6表示MSC通過MS所在位置區(qū)內(nèi)的所有BS對其進行尋呼。 7表示MS響應(yīng)尋呼，向所在小區(qū)BS作出應(yīng)答。 8表示BS將尋呼應(yīng)答報告MSC。 9表示MSC對MS進行鑒權(quán)和加密設(shè)置。鑒權(quán)通過后，MSC一方面指示BS通過AGCH給MS分配TCH，BS與MS的聯(lián)系隨即切換到分配的TCH上，MSC通過TCH向MS送振鈴音；另一方面向主叫送回鈴音。 10表示MS用戶摘

54、機，MSC即撤消振鈴與回鈴音，雙方開始通話。3切換管理切換管理切換的目的是使正在進行的通信不中斷，將通信連接從一個無線信道切換到另一無線信道。切換分為內(nèi)部切換與外部切換兩類。(1) 內(nèi)部切換。 同一小區(qū)內(nèi)不同物理信道之間的切換。這種切換發(fā)生在下列情況下：正在通信的物理信道受到干擾；為了進行維護，正在通信的物理信道或載頻單元必須退出服務(wù)；為了平衡系統(tǒng)負荷。 同一BSC控制的不同小區(qū)之間的切換。(2) 外部切換。 不同BSC之間的切換，由MSC和相關(guān)BSC處理。 不同MSC之間的切換，由HLR和相關(guān)MSC處理。 不同PLMN之間的切換，由相關(guān)PLMN的HLR處理。圖5.13為不同MSC之間的越局切

55、換過程。圖5.13 不同MSC之間的越局切換過程示意圖 1表示穩(wěn)定的呼叫連接。 2表示MS對鄰近BS發(fā)出的無線信號(其中包括功率、距離和信號質(zhì)量，這三項指標決定切換門限)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果向BSS1中的BTS報告。 3表示BTS對收到的匯報信號進行預(yù)處理，然后向BSC匯報。 4表示BSC將匯報信號與切換門限進行比較，做出切換決定。若需切換則向MSC-A發(fā)出切換請求。 5表示MSC-A根據(jù)收到的切換請求，向MSC-B申請無線信道，并將其VLR存儲的相關(guān)用戶數(shù)據(jù)告訴MSC-B。 6表示MSC-B向MSC-A應(yīng)答，如有空閑信道，即告訴MSC-A允許切換，同時，命令新的BSS2為該MS準備無線和陸

56、上有線信道(包括其所屬VLR為MS分配新的MSRN和TMSI，并向HLR匯報等)。 7表示MSC-A根據(jù)MSC-B的應(yīng)答決定是否發(fā)出切換命令。如MSC-B報告有空閑信道，則向所屬BSC發(fā)出切換命令，并將MSC-B報告的空閑信道號通過所屬BSC告訴MS。 8表示MS切換到MSC-B指定的無線信道上，并將切換成功的消息告訴MSC-A。 9表示MSC-A指示VLR刪除此MS的用戶數(shù)據(jù)，并通知BSS1釋放原信道資源。在連接切換中有以下幾點需要引起注意： 切換申請既可由MS提出，也可由BTS提出(這一點與模擬蜂窩電話不同，在模擬蜂窩中，切換申請總是由BTS提出的)。 為了維護或平衡負荷，切換申請還可由B

57、SC或MSC提出。 切換的決定權(quán)總是由BSC或MSC做出的。5.2.5 GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能1概述概述GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)是一種多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，能提供許多種不同類型的業(yè)務(wù)，除可以為用戶提供傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)外，還可為用戶提供非傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)，如短消息業(yè)務(wù)。它能提供的業(yè)務(wù)主要有三類，即電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。這三類業(yè)務(wù)的關(guān)系如圖5.14所示。圖5.14 GSM三類業(yè)務(wù)的關(guān)系1) 電信業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)是指端到端業(yè)務(wù)，主要包括電話、緊急呼叫、短消息業(yè)務(wù)和第三類傳真等。(1) 電話。電話業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的最重要的業(yè)務(wù)，經(jīng)過GSM網(wǎng)與固定網(wǎng)，為移動用戶與移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)電話用戶之

58、間提供實時雙向通話。(2) 緊急呼叫。緊急呼叫業(yè)務(wù)來源于電話業(yè)務(wù)，它允許移動用戶在緊急情況下，通過一種簡單的撥號方式，即時將緊急呼叫接至離移動用戶當時所處基站最近的緊急服務(wù)中心。這種簡單的撥號方式可以按動某一個緊急服務(wù)中心號碼來進行。在歐洲統(tǒng)一使用112，在我國統(tǒng)一使用火警中心特服號119。有些GSM移動話機具備SOS鍵，一按此鍵就可接通緊急服務(wù)中心。此業(yè)務(wù)優(yōu)先于其他業(yè)務(wù)，在移動臺沒有插入用戶識別卡(SIM)或移動用戶處于鎖定狀態(tài)時也可按鍵后接通緊急服務(wù)中心。(3) 短消息業(yè)務(wù)。短消息業(yè)務(wù)按其實現(xiàn)的方式可以分為兩類，即點到點短消息業(yè)務(wù)(包括移動臺起始的短消息業(yè)務(wù)和移動臺終止的短消息業(yè)務(wù))和小區(qū)

59、廣播短消息業(yè)務(wù)。(4) 第三類傳真。第三類傳真是指能使用戶經(jīng)PLMN網(wǎng)以傳真編碼信息文件的形式，自動交換各種函件的業(yè)務(wù)。 2) 承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)是在兩個終端/網(wǎng)路接口處(接入點R/S)提供的業(yè)務(wù)，GSM所能提供的主要承載業(yè)務(wù)如表5.2所示。表表5.2 GSM提供的主要承載業(yè)務(wù)提供的主要承載業(yè)務(wù) 業(yè) 務(wù) 內(nèi) 容 異步數(shù)據(jù) 3009600 b/s 同步數(shù)據(jù) 12009600 b/s PAD接入 3009600 b/s，分組打包和拆包，為 GSM 用戶接入分組網(wǎng)提供一個異步連接。該業(yè)務(wù)只能由移動臺主叫發(fā)起 分組接入 24009600 b/s，為 GSM 用戶接入分組網(wǎng)提供一個同步連接。該業(yè)務(wù)只能由移

60、動臺主叫發(fā)起 語音/數(shù)據(jù)交替 在呼叫過程中, 提供語音和數(shù)據(jù)的交替 語音后數(shù)據(jù) 先語音連接, 而后進入數(shù)據(jù)連接 3) 補充業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù)修改和增添了基本業(yè)務(wù)，主要是允許用戶能按照自己的需要改變網(wǎng)絡(luò)對其呼入呼出的處理，或者通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供某種信息，讓用戶能夠智能化地利用一些常規(guī)的業(yè)務(wù)。絕大部分移動通信網(wǎng)的補充業(yè)務(wù)是直接從固定電信網(wǎng)中繼承過來的，因此這些業(yè)務(wù)并不是專門為GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)或其他蜂窩移動通信網(wǎng)設(shè)置的。目前提供的主要補充業(yè)務(wù)如表5.3所示。表表5.3 GSM提供的主要補充業(yè)務(wù)提供的主要補充業(yè)務(wù) 業(yè) 務(wù) 內(nèi) 容 主叫號碼顯示(CLIP) 主叫線號碼限制(CLIR) 連接線顯示(CoLP