GSM數(shù)字移動(dòng)通信原理

1、MA0000 GSM數(shù)字移動(dòng)通信原理Issue 3.3Error! No text of specified style in document.第1章 GSM數(shù)字通信原理11.1 課程說明11.1.1課程介紹11.1.2 課程目標(biāo)21.1.3 相關(guān)資料21.2 GSM發(fā)展簡史31.3 數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)41.3.1 多址技術(shù)41.3.2 功率控制51.3.3 蜂窩技術(shù)51.4 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)接口81.4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)81.4.2 接口和協(xié)議121.4.3 GSM系統(tǒng)主要參數(shù)161.5 移動(dòng)區(qū)域定義與識(shí)別號(hào)181.5.1 區(qū)域定義181.5.2 移動(dòng)識(shí)別號(hào)191.6 GSM系統(tǒng)的無線

2、接口與系統(tǒng)消息231.6.1無線接口231.6.2 幀和信道261.6.3 系統(tǒng)消息311.7 系統(tǒng)管理功能介紹341.7.1 GSM系統(tǒng)的安全性管理341.7.2 GSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理3518 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)381.8.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)381.8.2 移動(dòng)信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)41第1章 GSM數(shù)字通信原理1.1 課程說明1.1.1課程介紹本文主要介紹GSM有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，諸如 ：GSM發(fā)展簡史、數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)接口、TDMA幀結(jié)構(gòu)、GSM的區(qū)域定義及GSM識(shí)別號(hào)、無線接口的邏輯信道及系統(tǒng)消息、GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理和安全性管理以及GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信令網(wǎng)等。1.1.2 課程目標(biāo)（1

3、）了解GSM發(fā)展簡史（2）了解數(shù)字移動(dòng)基本技術(shù)（3）熟悉GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)接口（4）了解TDMA幀結(jié)構(gòu)（5）熟悉GSM的區(qū)域定義及識(shí)別號(hào)（6）了解GSM的邏輯信道及系統(tǒng)消息（7）了解GSM系統(tǒng)的移動(dòng)性管理和安全性管理（8）了解GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.1.3 相關(guān)資料數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 楊留清等著 人民郵電出版社GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)法 Michel Mouly等著 電子工業(yè)出版社數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 陳德榮等著北京郵電大學(xué)出版社 Error! No text of specified style in document.Error! No text of specified style

4、in document.1.2 GSM發(fā)展簡史移動(dòng)通信系指通信雙方或至少一方是處于移動(dòng)中進(jìn)行信息交流的通信。20年代開始在軍事及某些特殊領(lǐng)域使用，40年代才逐步向民用擴(kuò)展；最近十年間才是移動(dòng)通信真正迅猛發(fā)展的時(shí)期，而且由于其許多的優(yōu)點(diǎn)，前景十分廣闊。移動(dòng)通信經(jīng)歷了由模擬通信向數(shù)字化通信的發(fā)展過程。目前，比較成熟的數(shù)字移動(dòng)通信制式主要有泛歐的GSM，美國的ADC和日本的JDC（現(xiàn)改稱PDC）。其中GSM的發(fā)展最引人注目，其發(fā)展歷程如下：1982年，歐洲郵電行政大會(huì)CEPT設(shè)立了“移動(dòng)通信特別小組”即GSM，以開發(fā)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)為目標(biāo)。1986年，在巴黎，對(duì)歐洲各國經(jīng)大量研究和實(shí)驗(yàn)后所提出的八

5、個(gè)建議系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1987年，GSM成員國經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和論證比較，就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時(shí)分多址TDMA規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)(RPE-LTP)話音編碼和高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制方式達(dá)成一致意見。1988年，十八個(gè)歐洲國家達(dá)成GSM諒解備忘錄(MOU)。1989年，GSM標(biāo)準(zhǔn)生效。1991年，GSM系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)路開通運(yùn)行。移動(dòng)通信跨入第二代。1.3 數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)1.3.1 多址技術(shù)多址技術(shù)使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號(hào)多路化而實(shí)現(xiàn)多址的方法基本上有三種，它們分別采用頻率、時(shí)間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和

6、碼分多址（CDMA）三種接入方式。0用模型表示了這三種方法簡單的一個(gè)概念。圖2-1 三種多址方式概念示意圖FDMA是以不同的頻率信道實(shí)現(xiàn)通信的，TDMA是以不同的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信的，CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的。1、頻分多址頻分，有時(shí)也稱之為信道化，就是把整個(gè)可分配的頻譜劃分成許多單個(gè)無線電信道（發(fā)射和接收載頻對(duì)），每個(gè)信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下，任何一個(gè)用戶都可以接入這些信道中的任何一個(gè)。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型例子，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中也同樣可以采用FDMA，只是不會(huì)采用純頻分的方式，比如GSM系統(tǒng)就采用了FDMA。2、時(shí)分多址時(shí)分多址是在一個(gè)寬帶的無線載波上

7、，按時(shí)間（或稱為時(shí)隙）劃分為若干時(shí)分信道，每一用戶占用一個(gè)時(shí)隙，只在這一指定的時(shí)隙內(nèi)收（或發(fā)）信號(hào)，故稱為時(shí)分多址。此多址方式在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用，GSM系統(tǒng)也采用了此種方式。TDMA是一種較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，最簡單的情況是單路載頻被劃分成許多不同的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙傳輸一路猝發(fā)式信息。TDMA中關(guān)鍵部分為用戶部分，每一個(gè)用戶分配給一個(gè)時(shí)隙（在呼叫開始時(shí)分配），用戶與基站之間進(jìn)行同步通信，并對(duì)時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)自己的時(shí)隙到來時(shí)，手機(jī)就啟動(dòng)接收和解調(diào)電路，對(duì)基站發(fā)來的猝發(fā)式信息進(jìn)行解碼。同樣，當(dāng)用戶要發(fā)送信息時(shí)，首先將信息進(jìn)行緩存，等到自己時(shí)隙的到來。在時(shí)隙開始后，再將信息以加倍的速率發(fā)射出去，然后又開始積

8、累下一次猝發(fā)式傳輸。TDMA的一個(gè)變形是在一個(gè)單頻信道上進(jìn)行發(fā)射和接收，稱之為時(shí)分雙工（TDD）。其最簡單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個(gè)時(shí)隙，一個(gè)發(fā)一個(gè)收。當(dāng)手機(jī)發(fā)射時(shí)基站接收，基站發(fā)射時(shí)手機(jī)接收，交替進(jìn)行。TDD具有TDMA結(jié)構(gòu)的許多優(yōu)點(diǎn)：猝發(fā)式傳輸、不需要天線的收發(fā)共用裝置等等。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在單一載頻上實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收，而不需要上行和下行兩個(gè)載頻，不需要頻率切換，因而可以降低成本。TDD的主要缺點(diǎn)是滿足不了大規(guī)模系統(tǒng)的容量要求。3、碼分多址碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時(shí)間上進(jìn)行分離，它可在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶的

9、信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會(huì)丟失原來的信息。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號(hào)的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號(hào)的背景中恢復(fù)成原來的信息碼（這個(gè)過程稱為解擴(kuò)）。1.3.2 功率控制當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它的發(fā)射功率需要進(jìn)行變化。當(dāng)它離基站較近時(shí)，需要降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它用戶的干擾，當(dāng)它離基站較遠(yuǎn)時(shí)，就應(yīng)該增加功率，克服增加了的路徑衰耗。所有的GSM手機(jī)都可以以2dB為一等級(jí)來調(diào)整它們的發(fā)送功率，G

10、SM900移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是8W（規(guī)范中最大允許功率是20W，但現(xiàn)在還沒有20W的移動(dòng)臺(tái)存在）。DCS1800移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是1W。相應(yīng)地，它的小區(qū)也要小一些。1.3.3 蜂窩技術(shù)移動(dòng)通信的飛速發(fā)展一大原因是發(fā)明了蜂窩技術(shù)。移動(dòng)通信的一大限制是使用頻帶比較有限，這就限制了系統(tǒng)的容量，為了滿足越來越多的用戶需求，必須要在有限的頻率范圍盡可能大地?cái)U(kuò)大它的利用率，除了采用前面介紹過的多址技術(shù)等以外，還發(fā)明了蜂窩技術(shù)。那么什么是蜂窩技術(shù)呢？移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用一個(gè)叫基站的設(shè)備來提供無線服務(wù)范圍的?；镜母采w范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩。采用大功率的基站主要是為了提供比較大的服務(wù)

11、范圍，但它的頻率利用率較低，也就是說基站提供給用戶的通信通道比較少，系統(tǒng)的容量也就大不起來，對(duì)于話務(wù)量不大的地方可以采用這種方式，我們也稱之為大區(qū)制。采用小功率的基站主要是為了提供大容量的服務(wù)范圍，同時(shí)它采用頻率復(fù)用技術(shù)來提高頻率利用率，在相同的服務(wù)區(qū)域內(nèi)增加了基站的數(shù)目，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比較大，這種方式稱之為小區(qū)制或微小區(qū)制。下面我們簡單介紹頻率復(fù)用技術(shù)的原理。1、頻率復(fù)用的概念在全雙工工作方式中，一個(gè)無線電信道包含一對(duì)信道頻率，每個(gè)方向都用一個(gè)頻率作發(fā)射。在覆蓋半徑為R的地理區(qū)域C1內(nèi)呼叫一個(gè)小區(qū)使用無線電信道F1，也可以在另一個(gè)相距D、覆蓋半徑也為R的小區(qū)內(nèi)再次使用

12、F1。頻率復(fù)用是蜂窩移動(dòng)無線電系統(tǒng)的核心概念。在頻率復(fù)用系統(tǒng)中，處在不同地理位置（不同的小區(qū)）上的用戶可以同時(shí)使用相同頻率的信道（見0），頻率復(fù)用系統(tǒng)可以極大地提高頻譜效率。但是，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，這種干擾稱為同信道干擾。這種干擾是由于相同信道公共使用造成的，是在頻率復(fù)用概念中必須考慮的重要問題。圖2-2 D/R比2、頻率復(fù)用方案可以在時(shí)域與空間域內(nèi)使用頻率復(fù)用的概念。在時(shí)域內(nèi)的頻率復(fù)用是指在不同的時(shí)隙里占用相同的工作頻率，叫做時(shí)分多路（TDM）。在空間域上的頻率復(fù)用可分為兩大類：（1）兩個(gè)不同的地理區(qū)域里配置相同的頻率。例如在不同的城市中使用相同頻率的AM或FM廣播電臺(tái)。

13、（2）在一個(gè)系統(tǒng)的作用區(qū)域內(nèi)重復(fù)使用相同的頻率這種方案用于蜂窩系統(tǒng)中。蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)通常是先由若干鄰接的無線小區(qū)組成一個(gè)無線區(qū)群，再由若干個(gè)無線區(qū)群構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。為了防止同頻干擾，要求每個(gè)區(qū)群（即單位無線區(qū)群）中的小區(qū)，不得使用相同頻率，只有在不同的無線區(qū)群中，才可使用相同的頻率。單位無線區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足兩個(gè)基本條件：a、若干個(gè)單位無線區(qū)群彼此鄰接組成蜂窩式服務(wù)區(qū)域b、鄰接單位無線區(qū)群中的同頻無線小區(qū)的中心間距相等。一個(gè)系統(tǒng)中有許多同信道的小區(qū)，整個(gè)頻譜分配被劃分為K個(gè)頻率復(fù)用的模式，即單位無線區(qū)群中小區(qū)的個(gè)數(shù)，如0所示，其中K=3、4、7，當(dāng)然還有其它復(fù)用方式，如K=9、12等。3、頻率

14、復(fù)用距離允許同頻率重復(fù)使用的最小距離取決于許多因素，如中心小區(qū)附近的同信道小區(qū)數(shù)，地理地形類別，每個(gè)小區(qū)基站的天線高度及發(fā)射功率。頻率復(fù)用距離D由下式確定：其中，K是圖2-3 中所示的頻率復(fù)用模式。則：D=3.46RK=4D=4.6RK=7如果所有小區(qū)基站發(fā)射相同的功率，則K增加，頻率復(fù)用距離D也增加。增加了的頻率復(fù)用距離將減小同信道干擾發(fā)生的可能。從理論上來說，K應(yīng)該大些，然而，分配的信道總數(shù)是固定的。如果K太大，則K個(gè)小區(qū)中分配給每個(gè)小區(qū)的信道數(shù)將減少，如果隨著K的增加而劃分K個(gè)小區(qū)中的信道總數(shù)，則中繼效率就會(huì)降低。同樣道理，如果在同一地區(qū)將一組信道分配給兩個(gè)不同的工作網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)頻率效率也

15、將降低。因此，現(xiàn)在面臨的問題是，在滿足系統(tǒng)性能的條件下如何得到一個(gè)最小的K值。解決它必須估算同信道干擾，并選擇最小的頻率復(fù)用距離D以減小同信道干擾。在滿足條件的情況下，構(gòu)成單位無線區(qū)群的小區(qū)個(gè)數(shù)K= i2 + ij + j2（i、j均為正整數(shù)，其中一個(gè)可為零，但不能兩個(gè)同時(shí)為零），取 i = j = 1，可得到最小的K值為K=3（見0）。圖2-3 N小區(qū)復(fù)用模式1.4 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)接口1.4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、系統(tǒng)的基本特點(diǎn)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡稱GSM系統(tǒng)）是完全依據(jù)歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（ETSI）制定的GSM技術(shù)規(guī)范研制而成的，任何一家廠商提供的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系

16、統(tǒng)都必須符合GSM技術(shù)規(guī)范。GSM系統(tǒng)作為一種開放式結(jié)構(gòu)和面向未來設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有下列主要特點(diǎn)：（1）GSM系統(tǒng)是由幾個(gè)子系統(tǒng)組成的，并且可與各種公用通信網(wǎng)（PSTN、ISDN、PDN等）互連互通。各子系統(tǒng)之間或各子系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間都明確和詳細(xì)定義了標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或子系統(tǒng)能互連；（2）GSM系統(tǒng)能提供穿過國際邊界的自動(dòng)漫游功能，對(duì)于全部GSM移動(dòng)用戶都可進(jìn)入GSM系統(tǒng)而與國別無關(guān)；（3）GSM系統(tǒng)除了可以開放話音業(yè)務(wù)，還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)和與ISDN相關(guān)的業(yè)務(wù)；（4）GSM系統(tǒng)具有加密和鑒權(quán)功能，能確保用戶保密和網(wǎng)絡(luò)安全；（5）GSM系統(tǒng)具有靈活

17、和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，移動(dòng)業(yè)務(wù)交換機(jī)的話務(wù)承載能力一般都很強(qiáng)，保證在話音和數(shù)據(jù)通信兩個(gè)方面都能滿足用戶對(duì)大容量、高密度業(yè)務(wù)的要求；（6）GSM系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信質(zhì)量高；（7）用戶終端設(shè)備（手持機(jī)和車載機(jī)）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展能向更小型、輕巧和增強(qiáng)功能趨勢(shì)發(fā)展。2、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如0所示。由圖可見，GSM系統(tǒng)是由若干個(gè)子系統(tǒng)或功能實(shí)體組成。其中基站子系統(tǒng)（BSS）在移動(dòng)臺(tái)（MS）和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）之間提供和管理傳輸通路，特別是包括了MS與GSM系統(tǒng)的功能實(shí)體之間的無線接口管理。NSS必須管理通信業(yè)務(wù)，保證MS與相關(guān)的公用通信網(wǎng)

18、或與其它MS之間建立通信，也就是說NSS不直接與MS互通，BSS也不直接與公用通信網(wǎng)互通。MS、BSS和NSS組成GSM系統(tǒng)的實(shí)體部分。操作支持系統(tǒng)（OSS）則提供運(yùn)營部門一種手段來控制和維護(hù)這些實(shí)際運(yùn)行部分。OSS：操作支持子系統(tǒng)BSS：基站子系統(tǒng)NSS：網(wǎng)路子系統(tǒng)NMC：網(wǎng)路管理中心DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)SEMC：安全性管理中心PCS：用戶識(shí)別卡個(gè)人化中心OMC：操作維護(hù)中心MSC：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心VLR：來訪用戶位置寄存器HLR：歸屬用戶位置寄存器AUC：鑒權(quán)中心EIR：移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收發(fā)信臺(tái)PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSTN：公用電話網(wǎng)ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字

19、網(wǎng)MS：移動(dòng)臺(tái)圖圖3-1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）移動(dòng)臺(tái)（MS）移動(dòng)臺(tái)是公用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)的類型不僅包括手持臺(tái)，還包括車載臺(tái)和便攜式臺(tái)。隨著GSM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式手持臺(tái)進(jìn)一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢(shì)，手持臺(tái)的用戶將占整個(gè)用戶的極大部分。除了通過無線接口接入GSM系統(tǒng)的通常無線和處理功能外，移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口。比如完成通話呼叫所需要的話筒、揚(yáng)聲器、顯示屏和按鍵?；蛘咛峁┡c其它一些終端設(shè)備之間的接口。比如與個(gè)人計(jì)算機(jī)或傳真機(jī)之間的接口，或同時(shí)提供這兩種接口。因此，根據(jù)應(yīng)用與服務(wù)情況，移動(dòng)臺(tái)可以是單獨(dú)的移動(dòng)終端（

20、MT）、手持機(jī)、車載機(jī)或者是由移動(dòng)終端（MT）直接與終端設(shè)備（TE）傳真機(jī)相連接而構(gòu)成，或者是由移動(dòng)終端（MT）通過相關(guān)終端適配器（TA）與終端設(shè)備（TE）相連接而構(gòu)成，這可參見0，這些都?xì)w類為移動(dòng)臺(tái)的重要組成部分之一移動(dòng)設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)另外一個(gè)重要的組成部分是用戶識(shí)別模塊（SIM），它基本上是一張符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”卡，它 包含所有與用戶有關(guān)的和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都需要插入SIM卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時(shí)，可以在不用SIM卡的情況下操作移動(dòng)臺(tái)。SIM卡的應(yīng)用使移動(dòng)臺(tái)并非固定地縛于一個(gè)用戶，因此，GSM系統(tǒng)是通過SIM卡來識(shí)別移動(dòng)電話用戶的

21、，這為將來發(fā)展個(gè)人通信打下了基礎(chǔ)。圖3-2 移動(dòng)臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)（2）基站子系統(tǒng)（BSS）基站子系統(tǒng)（BSS）是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）中的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。當(dāng)然，要對(duì)BSS部分進(jìn)行操作維護(hù)管理，還要建立BSS與操作支持子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接?；咀酉到y(tǒng)是由基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實(shí)體構(gòu)成。實(shí)際上，一個(gè)基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以

22、控制數(shù)十個(gè)BTS。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備（BIE）采用遠(yuǎn)端控制的連接方式與BSC相連接。需要說明的是，基站子系統(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（TC）和相應(yīng)的子復(fù)用設(shè)備（SM）。碼變換器在更多的實(shí)際情況下是置于BSC和MSC之間，在組網(wǎng)的靈活性和減少傳輸設(shè)備配置數(shù)量方面具有許多優(yōu)點(diǎn)。因此，一種具有本地和遠(yuǎn)端配置BTS的典型BSS組成方面如圖3-3示。a、基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）屬于基站子系統(tǒng)的無線部分，由基站控制器（BSC）控制，服務(wù)于某個(gè)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(shí)現(xiàn)BTS與移動(dòng)臺(tái)（MS）之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功

23、能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分?；鶐卧饕糜诒匾脑捯艉蛿?shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)之間的耦合等?？刂茊卧?jiǎng)t用于BTS的操作與維護(hù)。另外，在BSC與BTS不設(shè)在同一處需采用Abis接口時(shí)，傳輸單元是必須增加的，以實(shí)現(xiàn)BSC與BTS之間的遠(yuǎn)端連接方式。如果BSC與BTS并置在同一處，只需采用BS接口時(shí)，傳輸單元是不需要的。圖3-3 一種典型的BSS組成方式b、基站控制器（BSC）基站控制器（BSC）是基站子系統(tǒng)（BSS）的控制部分，起著BSS的變換設(shè)備的作用，即各種接口的管理，承擔(dān)無線資源和無線參數(shù)的管理。BSC主要由下列部分

24、構(gòu)成：朝向與MSC相接的A接口或與碼變換器相接的Ater 接口的數(shù)字中繼控制部分；朝向與BTS相接的Abis 接口或BS接口的BTS控制部分；公共處理部分，包括與操作維護(hù)中心相接的接口控制；交換部分。（3）網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）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(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對(duì)GSM移動(dòng)用戶之間通信和GSM移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實(shí)體構(gòu)成，整個(gè)GSM系統(tǒng)內(nèi)部，即NSS的各功能實(shí)體之間和NSS與BSS之間都通過符合CCITT信令系統(tǒng)No.7協(xié)議和GSM規(guī)范的7號(hào)信令網(wǎng)路互相通信。a、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心

25、（MSC）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）是網(wǎng)路的核心，它提供交換功能及面向系統(tǒng)其它功能實(shí)體：基站子系統(tǒng)BSS、歸屬用戶位置寄存器HLR、鑒權(quán)中心AUC、移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器EIR、操作維護(hù)中心OMC和面向固定網(wǎng)（公用電話網(wǎng)PSTN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN、電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPDN）的接口功能，把移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC可從三種數(shù)據(jù)庫，即歸屬用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（AUC）獲取處理用戶位置登記和呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC也根據(jù)其最新獲取的信息請(qǐng)求更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)

26、。MSC可為移動(dòng)用戶提供一系列業(yè)務(wù)：電信業(yè)務(wù)。例如：電話、緊急呼叫、傳真和短消息服務(wù)等；承載業(yè)務(wù)。例如：3.1KHz電話，同步數(shù)據(jù)0.3kbit/s2.4kbit/s 及分組組合和分解（PAD）等；補(bǔ)充業(yè)務(wù)。例如：呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫限制、呼叫等待、會(huì)議電話和計(jì)費(fèi)通知等。當(dāng)然，作為網(wǎng)路的核心，MSC還支持位置登記、越區(qū)切換和自動(dòng)漫游等移動(dòng)特征性能和其它網(wǎng)路功能。對(duì)于容量比較大的移動(dòng)通信網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS可包括若干個(gè)MSC、VLR和HLR，為了建立固定網(wǎng)用戶與GSM移動(dòng)用戶之間的呼叫，無需知道移動(dòng)用戶所處的位置。此呼叫首先被接入到入口移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心，稱為GMSC，入口交換機(jī)負(fù)責(zé)獲取位置信息，且

27、把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動(dòng)用戶提供即時(shí)服務(wù)的MSC，稱為被訪MSC（VMSC）。因此，GMSC具有與固定網(wǎng)和其它NSS實(shí)體互通的接口。目前，GMSC功能就是在MSC中實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)網(wǎng)路的需要，GMSC功能也可以在固定網(wǎng)交換機(jī)中綜合實(shí)現(xiàn)。b、訪問用戶位置寄存器（VLR）訪問用戶位置寄存器（VLR）是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動(dòng)用戶的，存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶相關(guān)信息，為已登記的移動(dòng)用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動(dòng)用戶的歸屬用戶位置寄存（HLR）處獲取并存儲(chǔ)必要的數(shù)據(jù)。一旦移動(dòng)用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR

28、可看作為一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。VLR功能總是在每個(gè)MSC中綜合實(shí)現(xiàn)的。c、歸屬用戶位置寄存器（HLR）歸屬用戶位置寄存器（HLR）是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)著該HLR控制的所有存在的移動(dòng)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。一個(gè)HLR能夠控制若干個(gè)移動(dòng)交換區(qū)域以及整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)，所有移動(dòng)用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在HLR中，這包括移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼、訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還存儲(chǔ)且為MSC提供關(guān)于移動(dòng)用戶實(shí)際漫游所在的MSC區(qū)域相關(guān)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。這樣，任何入局呼叫可以即刻按選擇 路徑送到被叫的用戶。d、鑒權(quán)中心（AUC）GSM系統(tǒng)采取了特別的安全措施，例如用戶鑒權(quán)、對(duì)無線接口上的話音、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息

29、進(jìn)行保密等。因此，鑒權(quán)中心（AUC）存儲(chǔ)著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動(dòng)用戶通信的安全。AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。e、移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）存儲(chǔ)著移動(dòng)設(shè)備的國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI），通過檢查白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格，在表格中分別列出了準(zhǔn)許使用的、出現(xiàn)故障需監(jiān)視的、失竊不準(zhǔn)使用的移動(dòng)設(shè)備的IMEI識(shí)別碼，使得運(yùn)營部門對(duì)于不管是失竊還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)路正常運(yùn)行的MS設(shè)備，都能采取及時(shí)的防范措施，以確保網(wǎng)路內(nèi)所使用的移動(dòng)設(shè)備的唯一性和安全性。（4）操作支持

30、子系統(tǒng)（OSS）操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務(wù)，包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護(hù)。移動(dòng)用戶管理可包括用戶數(shù)據(jù)管理和呼叫計(jì)費(fèi)。用戶數(shù)據(jù)管理一般由歸屬用戶位置寄存器（HLR）來完成這方面的任務(wù)，HLR是NSS功能實(shí)體之一。用戶識(shí)別卡SIM的管理也可認(rèn)為是用戶數(shù)據(jù)管理的一部分，但是，作為相對(duì)獨(dú)立的用戶識(shí)別卡SIM的管理，還必須根據(jù)運(yùn)營部門對(duì)SIM的管理要求和模式采用專門的SIM個(gè)人化設(shè)備來完成。呼叫計(jì)費(fèi)可以由移動(dòng)用戶所訪問的各個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC和GMSC分別處理，也可以采用通過HLR或獨(dú)立的計(jì)費(fèi)設(shè)備來集中處理計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的方式。移動(dòng)設(shè)備管理是由移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）來

31、完成的，EIR與NSS的功能實(shí)體之間是通過SS7信令網(wǎng)路的接口互連，為此，EIR也歸入NSS的組成部分之一。網(wǎng)路操作與維護(hù)是完成對(duì)GSM系統(tǒng)的BSS和NSS進(jìn)行操作與維護(hù)管理任務(wù)的，完成網(wǎng)路操作與維護(hù)管理的設(shè)施稱為操作與維護(hù)中心（OMC）。從電信管理網(wǎng)路（TMN）的發(fā)展角度考慮，OMC還應(yīng)具備與高層次的TMN進(jìn)行通信的接口功能，以保證GSM網(wǎng)路能與其它電信網(wǎng)路一起納入先進(jìn)、統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)路中進(jìn)行集中操作與維護(hù)管理。直接面向GSM系統(tǒng)BSS和NSS各個(gè)功能實(shí)體的操作與維護(hù)中心（OMC）歸入NSS部分。可以認(rèn)為，操作支持子系統(tǒng)（OSS）已不包括與GSM系統(tǒng)的NSS和BSS部分密切相關(guān)的功能實(shí)體，

32、而成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的管理和服務(wù)中心。主要包括網(wǎng)路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用戶識(shí)別卡管理的個(gè)人化中心（PCS）、用于集中計(jì)費(fèi)管理的數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)（DPPS）等功能實(shí)體。1.4.2 接口和協(xié)議為了保證網(wǎng)路運(yùn)營部門能在充滿競(jìng)爭的市場(chǎng)條件下靈活選擇不同供應(yīng)商提供的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信設(shè)備，GSM系統(tǒng)在制定技術(shù)規(guī)范時(shí)就對(duì)其子系統(tǒng)之間及各功能實(shí)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(dá)到互通、組網(wǎng)的目的。為使GSM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)國際漫游功能和在業(yè)務(wù)上邁入面向ISDN的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，必須建立規(guī)范和統(tǒng)一的信令網(wǎng)路以傳遞與移動(dòng)業(yè)務(wù)

33、有關(guān)的數(shù)據(jù)和各種信令信息，因此，GSM系統(tǒng)引入7號(hào)信令系統(tǒng)和信令網(wǎng)路，也就是說GSM系統(tǒng)的公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)是以7號(hào)信令網(wǎng)路為基礎(chǔ)的。1、主要接口GSM系統(tǒng)的主要接口是指A接口、Abis接口和Um 接口。如0所示。這三種主要接口的定義和標(biāo)準(zhǔn)化能保證不同供應(yīng)商生產(chǎn)的移動(dòng)臺(tái)、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)路子系統(tǒng)設(shè)備能納入同一個(gè)GSM數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)運(yùn)行和使用。圖3-4 GSM系統(tǒng)的主要接口（1） A接口A接口定義為網(wǎng)路子系統(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(shí)體來說，就是移動(dòng)業(yè)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(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/s

34、PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理、接續(xù)管理等。（2）Abis接口Abis 接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口，用于BTS（不與BSC并置）與BSC之間的遠(yuǎn)端互連方式，物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。0所示的BS接口作為Abis接口的一種特例，用于BTS（與BSC并置）與BSC之間的直接互連方式，此時(shí)BSC與BTS之間的距離小于10米。此接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。（3）Um接口（空口接口

35、）Um 接口（空中接口）定義為移動(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口，用于移動(dòng)臺(tái)與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通，其物理鏈接通過無線鏈路實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括無線資源管理，移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。2、網(wǎng)路子系統(tǒng)內(nèi)部接口網(wǎng)路子系統(tǒng)由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、歸屬用戶位置寄存器（HLR）等功能實(shí)體組成，因此GSM技術(shù)規(guī)范定義了不同的接口以保證各功能實(shí)體之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化。其示意圖如0所示。圖3-5 網(wǎng)路子系統(tǒng)內(nèi)部接口示意圖（1） D接口D接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口。用于交換有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置和用戶管理的信息，為

36、移動(dòng)用戶提供的主要服務(wù)是保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫。實(shí)用化的GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般把VLR綜合于移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）中，而把歸屬用戶位置寄存器（HLR）與鑒權(quán)中心（AUC）綜合在同一個(gè)物理實(shí)體內(nèi)。因此D接口的物理鏈接是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與歸屬用戶位置寄存器（HLR）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。（2） B接口B接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的內(nèi)部接口。用于移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）向訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問有關(guān)移動(dòng)臺(tái)（MS）當(dāng)前位置信息或者通知訪問用戶位置寄存器（VLR）有關(guān)移動(dòng)臺(tái)（MS）

37、的位置更新信息等。（3）C接口C接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的接口。用于傳遞路由選擇和管理信息。如果采用歸屬用戶位置寄存器（HLR）作為計(jì)費(fèi)中心，呼叫結(jié)束后建立或接收此呼叫的移動(dòng)臺(tái)（MS）所在的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）應(yīng)把計(jì)費(fèi)信息傳送給該移動(dòng)用戶當(dāng)前歸屬的歸屬用戶位置寄存器（HLR），一旦要建立一個(gè)至移動(dòng)用戶的呼叫時(shí)，入口移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（GMSC）應(yīng)向被叫用戶所屬的歸屬用戶位置寄存器（HLR）詢問被叫移動(dòng)臺(tái)的漫游號(hào)碼。C接口的物理鏈接方式與D接口相同。（3） E接口E接口定義為控制相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的接口。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)（MS）

38、在一個(gè)呼叫進(jìn)行過程中，從一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）控制的區(qū)域移動(dòng)到相鄰的另一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）控制的區(qū)域時(shí)，為不中斷通信需完成越區(qū)信道切換過程，此接口用于切換過程中交換有關(guān)切換信息以啟動(dòng)和完成切換。E接口的物理鏈接方式是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。（4） F接口F接口定義為移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）之間的接口。用于交換相關(guān)的國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼管理信息。F接口的物理鏈接方式是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路

39、實(shí)現(xiàn)的。（6）G接口G接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口。當(dāng)采用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）時(shí)，此接口用于向分配臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）的訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問此移動(dòng)用戶的國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）的信息。G接口的物理鏈接方式與E接口相同。3、GSM系統(tǒng)與其它公用電信網(wǎng)的接口其它公用電信網(wǎng)主要是指公用電話網(wǎng)（PSTN），綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN），分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）和電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（CSPDN）。GSM系統(tǒng)通過MSC與這些公用電信網(wǎng)互連，其接口必須滿足CCITT的有關(guān)接口和信令標(biāo)準(zhǔn)及各個(gè)國家郵電運(yùn)營部門制定的與這些電信網(wǎng)有關(guān)的接口和信令標(biāo)準(zhǔn)

40、。根據(jù)我國現(xiàn)有公用電話網(wǎng)（PSTN）的發(fā)展現(xiàn)狀和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）的發(fā)展前景，GSM系統(tǒng)與PSTN和ISDN網(wǎng)的互連方式采用7號(hào)信令系統(tǒng)接口。其物理鏈接方式是通過MSC與PSTN或ISDN交換機(jī)之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸實(shí)現(xiàn)的。如果具備ISDN交換機(jī)，HLR與ISDN 網(wǎng)之間可建立直接的信令接口，使ISDN 交換機(jī)可以通過移動(dòng)用戶的ISDN號(hào)碼直接向HLR 詢問移動(dòng)臺(tái)的位置信息，以建立至移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前所登記的MSC之間的呼叫路由。4、各接口協(xié)議GSM系統(tǒng)各功能實(shí)體之間的接口定義明確，同樣GSM規(guī)范對(duì)各接口所使用的分層協(xié)議也作了詳細(xì)的定義。協(xié)議是各功能實(shí)體之間共同的“

41、語言”，通過各個(gè)接口互相傳遞有關(guān)的消息，為完成GSM系統(tǒng)的全部通信和管理功能建立起有效的信息傳送通道。不同的接口可能采用不同形式的物理鏈路，完成各自特定的功能，傳遞各自特定的消息，這些都由相應(yīng)的信令協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。GSM系統(tǒng)各接口采用的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)是符合開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型的。分層的目的是允許隔離各組信令協(xié)議功能，按連續(xù)的獨(dú)立層描述協(xié)議，每層協(xié)議在明確的服務(wù)接入點(diǎn)對(duì)上層協(xié)議提供它自己特定的通信服務(wù)。0給出了GSM系統(tǒng)主要接口所采用的協(xié)議分層示意圖。圖3-6 系統(tǒng)主要接口的協(xié)議分層示意圖（1）協(xié)議分層結(jié)構(gòu)a、信號(hào)層1（也稱物理層）這是無線接口的最低層、提供傳送比特流所需的物理鏈路（例如無線

42、鏈路）、為高層提供各種不同功能的邏輯信道，包括業(yè)務(wù)信道和邏輯信道，每個(gè)邏輯信道有它自己的服務(wù)接入點(diǎn)。b、信號(hào)層2主要目的是在移動(dòng)臺(tái)和基站之間建立可靠的專用數(shù)據(jù)鏈路，L2協(xié)議基于ISDN的D信道鏈路接入?yún)f(xié)議（LAP-D），但作了更動(dòng)，因而在Um接口的L2協(xié)議稱之為LAP-Dm。c、信號(hào)層3這是實(shí)際負(fù)責(zé)控制和管理的協(xié)議層，把用戶和系統(tǒng)控制過程中的特定信息按一定的協(xié)議分組安排在指定的邏輯信道上。L3包括三個(gè)基本子層：無線資源管理（RR）、移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）。其中一個(gè)接續(xù)管理子層中含有多個(gè)呼叫控制（CC）單元，提供并行呼叫處理。為支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，在CM子層中還包括補(bǔ)充業(yè)務(wù)管

43、理（SS）單元和短消息業(yè)務(wù)管理（SMS）單元。（2）信號(hào)層3的互通在A接口，信令協(xié)議的參考模型如0所示。由于基站需完成蜂窩控制這一無線特殊功能，這是在基站自行控制或在MSC的控制下完成的，所以子層（RR）在基站子系統(tǒng)（BSS）中終止，無線資源管理（RR）消息在BSS中進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)譯，映射成BSS移動(dòng)應(yīng)用部分（BSSMAP）的消息在A接口中傳遞。BSSAP：BSS應(yīng)用部分SCCP：信令連接控制部分DTAP：直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分MTP：消息傳遞部分BSSMAP：BSS移動(dòng)應(yīng)用部分圖3-7 A接口信令協(xié)議參考模型子層移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）都至MSC終止，MM和CM消息在A接口中是采用直接轉(zhuǎn)

44、移應(yīng)用部分（DTAP）傳遞，基站子系統(tǒng)（BSS）則透明傳遞MM和CM消息，這樣就保證L3子層協(xié)議在各接口之間的互通。（3）NSS內(nèi)部及GSM系統(tǒng)與PSTN之間的協(xié)議在網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）內(nèi)部各功能實(shí)體之間已定義了B、C、D、E、F和G接口，這些接口的通信（包括MSC與BSS之間的通信）全部由7號(hào)信令系統(tǒng)支持，GSM系統(tǒng)與PSTN之間的通信優(yōu)先采用7號(hào)信令系統(tǒng)。支持GSM系統(tǒng)的7號(hào)信令系統(tǒng)協(xié)議層簡單地用0表示。與非呼叫相關(guān)的信令是采用移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP），用于NSS內(nèi)部接口之間的通信；與呼叫相關(guān)的信令則采用電話用戶部分（TUP）和ISDN用戶部分（ISUP），分別用于MSC之間和MSC與PST

45、N、ISDN之間的通信。應(yīng)指出的是，TUP和ISUP信令必須符合各國家制定的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，MAP信令則必須符合GSM技術(shù)規(guī)范。圖3-8 應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的7號(hào)信令協(xié)議層1.4.3 GSM系統(tǒng)主要參數(shù)頻帶的劃分及使用特性GSM900DCS1800發(fā)射類別業(yè)務(wù)信道控制信道271KF7W271KF7W271KF7W271KF7W發(fā)射頻帶(MHZ)基 站移動(dòng)臺(tái)9359608909151805188017101785雙工間隔45MHZ95MHZ射頻帶寬200KHZ200KHZ射頻雙工信道總數(shù)124374基站最大有效發(fā)射功率射頻載波峰值（W）30020業(yè)務(wù)信道平均值（W）37.52.5小區(qū)半徑（KM）最小

46、最大0.5350.535接續(xù)方式TDMATDMA調(diào)制GMSKGMSK傳輸 速率（kbps）270.833270.833全速率話音編譯碼比特率（kbps）誤差保護(hù)139.8139.8編碼算法RPE-LTPRPE-LTP信道編碼具有交織脈沖檢錯(cuò)和1/2編碼率卷積碼具有交織脈沖檢錯(cuò)和1/2編碼率卷積碼控制信道結(jié)構(gòu) 公共控制信道 隨路控制信道 廣播控制信道有快速和慢速有有快速和慢速有時(shí)延均衡能力（us）2020國際漫游能力有有每載頻信道數(shù)全速率半速率8168161.5 移動(dòng)區(qū)域定義與識(shí)別號(hào)1.5.1 區(qū)域定義在小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)中，基站設(shè)置很多，移動(dòng)臺(tái)又沒有固定的位置，移動(dòng)用戶只要在服務(wù)區(qū)域內(nèi)，無論移動(dòng)

47、到何處，移動(dòng)通信網(wǎng)必須具有交換控制功能，以實(shí)現(xiàn)位置更新、越區(qū)切換和自動(dòng)漫游等性能。在由GSM系統(tǒng)組成的移動(dòng)通信網(wǎng)路結(jié)構(gòu)中，區(qū)域的定義如0所示。圖4-1 GSM區(qū)域定義1、服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)是指移動(dòng)臺(tái)可獲得服務(wù)的區(qū)域，即不同通信網(wǎng)（如PLMN、PSTN或ISDN）用戶無需知道移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際位置而可與之通信的區(qū)域。一個(gè)服務(wù)區(qū)可由一個(gè)或若干個(gè)公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）組成，可以是一個(gè)國家或是一個(gè)國家的一部分，也可以是若干個(gè)國家。2、公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）PLMN是由一個(gè)公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）提供通信業(yè)務(wù)的地理區(qū)域。PLMN可以認(rèn)為是網(wǎng)路（如ISDN網(wǎng)或PSTN網(wǎng)）的擴(kuò)展，一個(gè)PLMN區(qū)可

48、由一個(gè)或若干個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）組成。在該區(qū)內(nèi)具有共同的編號(hào)制度（比如相同的國內(nèi)地區(qū)號(hào)）和共同的路由計(jì)劃。MSC構(gòu)成固定網(wǎng)與PLMN之間的功能接口，用于呼叫接續(xù)等。3、MSC區(qū)MSC是由一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心所控制的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域構(gòu)成PLMN網(wǎng)的一部分。一個(gè)MSC區(qū)可以由一個(gè)或若干個(gè)位置區(qū)組成。4、位置區(qū)位置區(qū)是指移動(dòng)臺(tái)可任意移動(dòng)不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可由一個(gè)或若干個(gè)小區(qū)（或基站區(qū)）組成。為了呼叫移動(dòng)臺(tái)，可在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)所有基站同時(shí)發(fā)尋呼信號(hào)。5、基站區(qū)由置于同一基站點(diǎn)的一個(gè)或數(shù)個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）包括的所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域。6、小區(qū)采用基站識(shí)別碼或全球小區(qū)識(shí)別進(jìn)行

49、標(biāo)識(shí)的無線覆蓋區(qū)域。在采用全向天線結(jié)構(gòu)時(shí)，小區(qū)即為基站區(qū)。1.5.2 移動(dòng)識(shí)別號(hào)1、IMSI (International Mobile Subscriber Identity)：IMSI是GSM系統(tǒng)分配給移動(dòng)用戶(MS)的唯一的識(shí)別號(hào)，此碼在所有位置，包括在漫游區(qū)都是有效的。采取E.212編碼方式。存儲(chǔ)在SIM卡、HLR和VLR中，在無線接口及MAP接口上傳送。結(jié)構(gòu)說明：圖4-2 IMSI的組成其中：MCC：Mobile Country Code，移動(dòng)國家碼，三個(gè)數(shù)字，如中國為 460。MNC：Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，兩個(gè)數(shù)字，如中國郵電的MNC為00。MSIN：M

50、obile Subscriber Identification Number，在某一PLMN內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。編碼格式為：H1 H2 H3 S XXXXXXNMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一國家內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。典型的IMSI舉例：460-00-4777770001IMSI分配原則：最多包含15個(gè)數(shù)字(0-9)。MCC在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，而NMSI的分配則是各國運(yùn)營者自己的事。如果在一個(gè)國家有不止一個(gè)GSM PLMN，則每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。IMSI分配時(shí)，要遵循在國外PLMN最多分析MCC+MNC就可尋址的

51、原則。UpdateLocation、PurgeMS、SendAuthenticationInfo必需用IMSI尋址RestoreData一般用IMSI尋址，目前所有到HLR的補(bǔ)充業(yè)務(wù)的操作都是用IMSI尋址。2、TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)：TMSI是為了加強(qiáng)系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時(shí)用戶識(shí)別，它在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對(duì)應(yīng)。TMSI分配原則：包含四個(gè)字節(jié)，可以由八個(gè)十六進(jìn)制數(shù)組成，其結(jié)構(gòu)可由各運(yùn)營部門根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r而定。TMSI的32比特不能全部為1，因?yàn)樵赟IM卡中比特全為1的TMSI表示無效的TMSI。要避免在VLR

52、重新啟動(dòng)后TMSI重復(fù)分配，可以采取TMSI的某一部分表示時(shí)間或在VLR重起后某一特定位改變的方法。3、LMSI (Local Mobile Subscriber Identity)：LMSI是為了加快VLR用戶數(shù)據(jù)的查詢速度而由VLR在位置更新時(shí)分配，然后與IMSI一起發(fā)送往HLR保存，HLR不會(huì)對(duì)它做任何處理，但是會(huì)在任何包含IMSI的消息中發(fā)送往VLR。LMSI的長度是四個(gè)字節(jié)，沒有具體的分配原則要求，其結(jié)構(gòu)由各運(yùn)營部門自定。4、MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number)：MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSM PLMN

53、中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼采取E.164編碼方式存儲(chǔ)在HLR和VLR中，在MAP接口上傳送結(jié)構(gòu)說明：圖4-3 MSISDN的組成其中：CC： Country Code，國家碼，如中國為86。NDC：National Destination Code，國內(nèi)接入號(hào)，如中國移動(dòng)的NDC目前有139、138、137、136、135。SN：Subscriber NumberMSISDN的一般格式為86-139(或8-0)-H1 H2 H3 ABCD典型的MSISDN舉例：861394770001SendRoutingInfo與SendIMSI都是用MSISDN尋址的在中國，

54、移動(dòng)用戶號(hào)碼升位為11位，在H1H2H3前面加了一個(gè)H0（09），其一般格式變?yōu)?6-139（或8-0）-H0H1H2H3ABCD，典型的號(hào)碼舉例：86139047700015、MSC-Number(MSC號(hào)碼)/VLR-Number(VLR號(hào)碼)采取E.164編碼方式編碼格式為CC+NDC+LSP其中CC、NDC含義同MSISDN的規(guī)定，LSP(lacally significant part)由運(yùn)營者自己決定。典型的MSC-Number為86-139-0477PerformHandover與PrepareHandover都是用MSC-Number尋址的目前在網(wǎng)上MSC與VLR都是合一的，所

55、以MSC-Number與VLR-Number基本上都是一樣的在中國，MSC號(hào)碼和VLR號(hào)碼均已升位，在M1M2M3前面加了一個(gè)0，典型的號(hào)碼舉例：8613900477SendIdentification、CancelLocation、InsertSubscriberData、DeleteSubscriber Data、Reset、ProvideRoamingNumber等操作都必需用VLR-Number尋址，而SendParameters操作則可以用VLR-Number尋址。6、Roaming-Number(漫游號(hào)碼)與Handover-Number(切換號(hào)碼)Roaming-Number簡稱

56、MSRN，Handover-Number簡稱HON在移動(dòng)被叫或切換過程中臨時(shí)分配，用于GMSC尋址VMSC或MSCA尋址MSCB所用，在接續(xù)完成后立即釋放。它對(duì)用戶而言是不可見的。采取E.164編碼方式編碼格式為： 在MSC-Number的后面增加幾個(gè)字節(jié)典型的Roaming-Number或Handover-Number為86-139-0477XXX因MSISDN號(hào)碼、MSC號(hào)碼、VLR號(hào)碼均已升位，MSRN和HON也隨之升位，典型的升位后的MSRN和HON號(hào)碼為86-139-00477ABC對(duì)于MSRN的分配有兩種：在起始登記或位置更新時(shí)，由VLR分配MSRN后傳送給HLR。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)離開該地后，在VLR和HLR中都要?jiǎng)h除MSRN，使此號(hào)碼能再分配給其它漫游用戶使用。在每次移動(dòng)臺(tái)有來話呼叫時(shí)，根據(jù)HLR的請(qǐng)求，臨時(shí)由VLR分配一個(gè)MSRN，此號(hào)碼只能在某一時(shí)間范圍（比如90秒）內(nèi)有效。對(duì)于HON，它是用于兩移動(dòng)交換區(qū)（MSC區(qū)）間進(jìn)行切換時(shí)，為建立MSC之間通話鏈路而臨時(shí)使用的號(hào)碼。7、HLR-Number(HLR 號(hào)碼)采取E.164編碼方式編碼格式為CC+NDC+H1 H2