第7章GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)

1、移動(dòng)通信第 7 章GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)前 言 第二代移動(dòng)通信是以GSM、IS-95 CDMA兩大移動(dòng)通信系統(tǒng)為代表的。GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)GSM系統(tǒng)）是基于TDMA的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，它是世界上第一個(gè)對(duì)數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)作了規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)。如今GSM系統(tǒng)已經(jīng)遍及全世界（即所謂“全球通”）。 GPRS即通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，是GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）WCDMA和TD-SCDMA演進(jìn)的重要一步，所以被稱(chēng)為2.5G。我國(guó)在2002年已經(jīng)全面開(kāi)通了GPRS網(wǎng)，而且各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也相繼開(kāi)通，目前GPRS已相當(dāng)成熟。 本章著重討論GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成、空中接口、網(wǎng)絡(luò)控制和管理等內(nèi)容。

2、內(nèi) 容 介 紹7.1 GSM系統(tǒng)概述7.2 GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口7.3 GSM系統(tǒng)的控制與管理7.4 GPRS7.1 GSM系統(tǒng)概述 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論早在20世紀(jì)60年代就由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出來(lái)了，但是由于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的控制，直到70年代隨著半導(dǎo)體技術(shù)的成熟，大規(guī)模集成電路器件和微處理器技術(shù)的發(fā)展以及表面貼裝工藝的廣泛應(yīng)用，才為蜂窩移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 直到1979年美國(guó)在芝加哥開(kāi)通了第一個(gè)AMPS（先進(jìn)的移動(dòng)電話(huà)業(yè)務(wù)）模擬蜂窩系統(tǒng)。n 1G模擬系統(tǒng)有4大缺點(diǎn)各系統(tǒng)間沒(méi)有公共接口，無(wú)法漫游；很難開(kāi)展數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)；頻譜利用率低，無(wú)法適應(yīng)大容量的需求；安全保密性差

3、，易被竊聽(tīng)，易做“假機(jī)”。7.1 GSM系統(tǒng)概述7.1 GSM系統(tǒng)概述 GSM系統(tǒng)的歷史可以追溯到20世紀(jì)80年代初期，當(dāng)時(shí)，五六種不同制式的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)在歐洲得到應(yīng)用，結(jié)果呈現(xiàn)出四分五裂的市場(chǎng)，難以快速形成市場(chǎng)所需的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。歐洲電信運(yùn)營(yíng)部門(mén)發(fā)現(xiàn)他們的移動(dòng)電話(huà)遠(yuǎn)不如高速公路那么暢通，于是，歐洲電信管理部門(mén)（CEPT）在1982年成立了歐洲移動(dòng)通信特別小組，簡(jiǎn)稱(chēng)GSM（Group Special Mobile），開(kāi)始制定適用于泛歐各國(guó)的一種數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。7.1 GSM系統(tǒng)概述 經(jīng)過(guò)6年的研究、實(shí)驗(yàn)和比較，于1988年確定了包括TDMA技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)規(guī)范，并制定出實(shí)施計(jì)劃。

4、從1990年開(kāi)始，這個(gè)系統(tǒng)在德國(guó)、英國(guó)和北歐許多國(guó)家投入試用，取得了意想不到的成功，并走向全球，GSM也演變?yōu)镚lobal System for Mobile Communication的縮寫(xiě)，在某種程度上實(shí)現(xiàn)了“全球通”。在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，未對(duì)硬件進(jìn)行規(guī)定，只對(duì)功能和接口等進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，便于不同公司產(chǎn)品的互聯(lián)互通。GSM包括兩個(gè)并行的系統(tǒng)：GSM 900和DCS 1800。這兩個(gè)系統(tǒng)功能相同，主要的差異是頻段不同。n 2G數(shù)字系統(tǒng)的4大目標(biāo)采用數(shù)字調(diào)制，提高頻譜效率；解決漫游問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“全球通”；數(shù)字加密、鑒權(quán)，提高安全性；SIM卡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)終端機(jī)卡分離。7.1 GSM系統(tǒng)概述nGSM歐洲電

5、信管理部門(mén)（CEPT）主推，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 （TDMA）nIS-95由美國(guó)高通公司設(shè)計(jì)，由美國(guó)TIA推出的第一個(gè)窄帶CDMA標(biāo)準(zhǔn)， 也 成 為 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) 。（CDMA）典型的2G系統(tǒng)nPDC日本推出的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在其本土成功應(yīng)用的窄帶數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。（TDMA）nD-AMPS美國(guó)TIA推出的窄帶TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱(chēng)IS-54規(guī)范。北美地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。（TDMA）典型的2G系統(tǒng)n GSM的含義（歐洲）移動(dòng)通信特別小組（Group Special Mobile），簡(jiǎn)稱(chēng)GSM。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile C

6、ommunications ），簡(jiǎn)稱(chēng)GSM。GSM系統(tǒng)概述編號(hào)編號(hào)內(nèi)容內(nèi)容01概述02業(yè)務(wù)方面03網(wǎng)絡(luò)方面04MS-BS接口與協(xié)議05無(wú)線路徑上的物理層06話(huà)音編碼規(guī)范07MS的終端適配器08BS-MSC接口09網(wǎng)絡(luò)互通10業(yè)務(wù)互通11設(shè)備和型號(hào)認(rèn)可規(guī)范12操作和維護(hù)GSM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范7.1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信是在模擬蜂窩移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在網(wǎng)絡(luò)組成、設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)功能和工作方式上，二者都有相同之處。但因數(shù)字蜂窩網(wǎng)采用全數(shù)字傳輸，因而在實(shí)現(xiàn)技術(shù)和管理控制等方面，均與模擬蜂窩網(wǎng)有較大的差異。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，數(shù)字蜂窩網(wǎng)技術(shù)更先進(jìn)、功能更完備且通信更可靠，并更能適應(yīng)于其他數(shù)字通信網(wǎng)

7、（如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN）的互聯(lián)。7.1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。由圖可見(jiàn)，GSM系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動(dòng)臺(tái)（MS，Mobile Station ）、基站子系統(tǒng)（BSS ，Base Station Subsystem）和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS，Network Switching Subsystem）。 基站子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)基站BS）由基站收發(fā)信機(jī)（BTS）和基站控制器（BSC）組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）包括：移動(dòng)交換中心（MSC）、操作維護(hù)中心（OMC）、原籍位置寄存器（HLR）、訪問(wèn)位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）等

8、組成。一個(gè)MSC可管理多達(dá)幾十個(gè)基站控制器，一個(gè)基站控制器最多可控制256個(gè)BTS。MS、BS和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成了公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)由MSC與公用交換電話(huà)網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）進(jìn)行互連。7.1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖7-1 GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1. 移動(dòng)臺(tái)(MS) 移動(dòng)臺(tái)是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶(hù)使用的設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)可分為車(chē)載臺(tái)、便攜臺(tái)和手機(jī)。其中，手機(jī)本身小型、輕巧，而且功能也較強(qiáng)，因此手機(jī)的用戶(hù)占移動(dòng)用戶(hù)的絕大多數(shù)。 移動(dòng)臺(tái)通過(guò)無(wú)線接口接入GSM系統(tǒng)，具有無(wú)線傳輸與處理功能。此外，移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口，例如，為完成通話(huà)呼叫需要

9、的傳聲器、揚(yáng)聲器、顯示屏和各種按鍵；或者提供與其他一些終端設(shè)備（TE）之間的接口，如與個(gè)人計(jì)算機(jī)或傳真機(jī)之間的接口。1. 移動(dòng)臺(tái)(MS) 移動(dòng)臺(tái)的另外一個(gè)重要組成部分是用戶(hù)識(shí)別模塊（SIM），亦稱(chēng)SIM卡。它是一張符合OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互連）標(biāo)準(zhǔn)的、帶有微處理器的智能芯片卡，主要由CPU、存儲(chǔ)器、串行通信單元組成。該卡包含有與用戶(hù)有關(guān)的無(wú)線接口的信息，也包括鑒權(quán)和加密的信息。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卡的引入是GSM系統(tǒng)的一大特色，它使一部移動(dòng)臺(tái)可以為不同用戶(hù)服務(wù)，這為今后發(fā)展個(gè)人通信打下了基礎(chǔ)。SIM卡 S

10、IM卡產(chǎn)生的初衷：將用戶(hù)信息從手機(jī)中分離開(kāi)來(lái)。SIM卡的作用 無(wú)線傳輸比固定傳輸更易被竊聽(tīng)，如果不提供特別的保護(hù)措施，很容易被竊聽(tīng)或被假冒一個(gè)注冊(cè)用戶(hù)。八十年代的模擬系統(tǒng)令用戶(hù)深受其害。因此，GSM首先引入了SIM卡技術(shù)，它通過(guò)鑒權(quán)來(lái)防止未授權(quán)的接入，這樣保護(hù)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者和用戶(hù)不被假冒的利益；通過(guò)對(duì)傳輸加密可以防止在無(wú)線信道上被竊聽(tīng)，從而保護(hù)了用戶(hù)的隱私。nSIM卡的特點(diǎn)1. 客戶(hù)與設(shè)備分離； 2. 通信安全可靠； 3. 成本低。nSIM卡的壽命 SIM卡的平均壽命約為4年左右。 SIM卡的特點(diǎn)和壽命2. 基站子系統(tǒng)(BSS) 基站子系統(tǒng)是GSM系統(tǒng)的基本組成部分，它通過(guò)無(wú)線接口與移動(dòng)臺(tái)相連，

11、進(jìn)行無(wú)線發(fā)送、接收及無(wú)線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中的移動(dòng)交換中心（MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)之間或移動(dòng)用戶(hù)之間的通信連接。 基站子系統(tǒng)主要由基站收發(fā)信機(jī)（BTS）和基站控制器（BSC）構(gòu)成。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過(guò)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。此外，基站子系統(tǒng)為了適應(yīng)無(wú)線與有線系統(tǒng)使用不同傳輸速率進(jìn)行傳輸?shù)囊?，在BSC與MSC之間增加了碼轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的復(fù)用設(shè)備。 基站收發(fā)信機(jī)、天線共用器和天線是基站子系統(tǒng)的無(wú)線部分，它由基站控制器實(shí)施控制?；究刂破鞒袚?dān)無(wú)線資源及各種接口的控制與管理。3. 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS) 網(wǎng)

12、絡(luò)子系統(tǒng)對(duì)GSM移動(dòng)用戶(hù)之間的通信和移動(dòng)用戶(hù)與其他通信網(wǎng)用戶(hù)之間的通信起著管理作用。其主要功能包括交換、移動(dòng)性管理與安全性管理等。 NSS由很多功能實(shí)體構(gòu)成，它們之間的信令傳輸都符合CCITT信令系統(tǒng)NO.7協(xié)議（7號(hào)信令）。下面分別討論各功能實(shí)體的主要功能。(1) 移動(dòng)交換中心(MSC) MSC是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能并面向下列功能實(shí)體：基站子系統(tǒng)（BSS）、原籍位置寄存器（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）和固定網(wǎng)（公用電話(huà)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)），從而把移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)用戶(hù)、移動(dòng)用戶(hù)與移動(dòng)用戶(hù)之間互相連接起來(lái)。 移動(dòng)交換中心可以從三種數(shù)據(jù)庫(kù)

13、（即HLR、VLR和AUC）獲取有關(guān)處理用戶(hù)位置登記和呼叫請(qǐng)求等所需的全部數(shù)據(jù)。作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC還支持位置登記和更新、越區(qū)切換和漫游服務(wù)等功能。 對(duì)于容量比較大的移動(dòng)通信網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可包括若干個(gè)MSC、VLR和HLR。為了建立固定網(wǎng)用戶(hù)與GSM移動(dòng)用戶(hù)之間的呼叫，固定用戶(hù)呼叫首先被接入到入口移動(dòng)交換中心，稱(chēng)為GMSC，由它負(fù)責(zé)獲取移動(dòng)用戶(hù)的位置信息，且把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動(dòng)用戶(hù)提供即時(shí)服務(wù)的MSC，該MSC稱(chēng)為被訪MSC（VMSC）。作為網(wǎng)絡(luò)的核心，配合其他功能實(shí)體完成移動(dòng)性管理和合法性檢驗(yàn)配合BSC完成跨BSC的切換提供面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體和面向固定網(wǎng)的接口功能(1) 移動(dòng)交換中

14、心(MSC)(2)原籍位置寄存器(HLR) 為了方便用戶(hù)信息管理，需要有個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用戶(hù)資料（如位置信息，業(yè)務(wù)信息等），這樣就有了寄存器。 考慮到漫游，為了方便提取用戶(hù)信息，不過(guò)多占用系統(tǒng)資源，寄存器又分為了原籍位置寄存器（HLR）和訪問(wèn)位置寄存器（VLR）。 當(dāng)用戶(hù)辦卡時(shí)，運(yùn)營(yíng)商把用戶(hù)資料輸入HLR。HLR可以看做是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)該HLR管轄區(qū)的所有移動(dòng)用戶(hù)的有關(guān)數(shù)據(jù)。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)有移動(dòng)用戶(hù)碼、訪問(wèn)能力、用戶(hù)類(lèi)別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等。此外，HLR還暫存移動(dòng)用戶(hù)漫游時(shí)的有關(guān)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。(3)訪問(wèn)位置寄存器(VLR) VLR存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)來(lái)訪移動(dòng)用戶(hù)的有關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從該移動(dòng)

15、用戶(hù)的HLR獲取并進(jìn)行暫存的，一旦移動(dòng)用戶(hù)離開(kāi)該VLR的控制區(qū)域，則臨時(shí)存儲(chǔ)的該移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)就會(huì)被消除。因此，VLR可看做是一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。 實(shí)際情況下，VLR功能總是在每個(gè)MSC中綜合實(shí)現(xiàn)的。(4) 鑒權(quán)中心(AUC) GSM系統(tǒng)采取了特別的通信安全措施，包括對(duì)移動(dòng)用戶(hù)鑒權(quán)，對(duì)無(wú)線鏈路上的話(huà)音、數(shù)據(jù)和信令信息進(jìn)行保密等。為了方便安全性管理，確定用戶(hù)的身份和對(duì)呼叫進(jìn)行加密，這樣就有了鑒權(quán)中心（AUC）。鑒權(quán)中心存儲(chǔ)著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來(lái)防止無(wú)權(quán)用戶(hù)接入系統(tǒng)和保證無(wú)線通信安全。由于AUC也是針對(duì)用戶(hù)的，所以它是屬于HLR的一個(gè)功能單元。(5) 移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR) 為了防止非

16、法移動(dòng)臺(tái)的使用，需要有個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的參數(shù)，完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，這就是移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）。 EIR存儲(chǔ)著移動(dòng)設(shè)備的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI），通過(guò)核查白色、黑色和灰色三種清單，運(yùn)營(yíng)部門(mén)就可判斷出移動(dòng)設(shè)備是屬于準(zhǔn)許使用的，還是失竊而不準(zhǔn)使用的，還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的MS設(shè)備，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所使用的移動(dòng)設(shè)備的唯一性和安全性。(6) 操作維護(hù)中心(OMC) OMC負(fù)責(zé)對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控與操作。例如，系統(tǒng)的自檢、報(bào)警與備用設(shè)備的激活，系統(tǒng)的故障診斷與處理，話(huà)務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)的各種參數(shù)的收集、分析與顯示等

17、。4. GSM網(wǎng)絡(luò)接口 在實(shí)際的GSM通信網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同、運(yùn)營(yíng)環(huán)境的不同和設(shè)備生產(chǎn)廠商的不同，上述的各個(gè)部分可以有不同的配置方法。例如，把MSC和VLR合并在一起，或者把HLR、EIR和AUC合并為一個(gè)實(shí)體。為了各廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，GSM網(wǎng)絡(luò)中各組成部分的連接都必須嚴(yán)格符合規(guī)定的接口標(biāo)準(zhǔn)，采用同樣的分層協(xié)議。 GSM系統(tǒng)各部分之間的接口如圖7-2所示。4. GSM網(wǎng)絡(luò)接口圖圖7-2 GSM系統(tǒng)的接口系統(tǒng)的接口(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。這三種主要接口的定義和標(biāo)準(zhǔn)化可保證不同廠商生產(chǎn)的移動(dòng)臺(tái)、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)備能夠納入同一

18、個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)運(yùn)行和使用。1) A接口。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(shí)體而言，就是移動(dòng)交換中心（MSC）與基站控制器（BSC）之間的互聯(lián)接口，其物理連接是通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps PCM數(shù)字傳輸鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此接口傳送的信息包括對(duì)移動(dòng)臺(tái)及基站的管理、移動(dòng)性及呼叫接續(xù)管理等。(1) 主要接口2) Abis接口。Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的BSC與BTS兩個(gè)功能實(shí)體之間的通信接口，用于BTS（不與BSC放在一處）與BSC之間的遠(yuǎn)端互連方式。它是通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps或64kbps PCM數(shù)字傳輸鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此接口支持所

19、有向用戶(hù)提供的服務(wù)，并支持對(duì)BTS無(wú)線設(shè)備的控制和無(wú)線頻率的分配。3) Um接口（空中接口）。Um接口定義為MS與BTS之間的無(wú)線通信接口，它是GSM系統(tǒng)中最重要、最復(fù)雜的接口。此接口傳遞的信息包括無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等，其內(nèi)容將在7.2節(jié)中詳細(xì)討論。(2) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口 它包括B、C、D、E、F、G接口。 B接口。B接口定義為MSC與VLR之間的內(nèi)部接口。用于MSC向VLR詢(xún)問(wèn)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。 C接口。C接口定義為MSC與HLR之間的接口，用于傳遞路由選擇和管理信息。兩者之間是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)

20、現(xiàn)連接的。1) D接口。D接口定義為HLR與VLR之間的接口，用于交換移動(dòng)臺(tái)位置和用戶(hù)管理的信息，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接受呼叫。由于VLR綜合于MSC中，因此D接口的物理鏈路與C接口相同。(2) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口E接口。E接口為相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)交換中心之間的接口。用于移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)MSC控制區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)MSC控制區(qū)時(shí)交換有關(guān)信息，以完成越區(qū)切換。此接口的物理鏈接方式是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)連接的。F接口。F接口定義為MSC與EIR之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。此接口的物理鏈接方式也是采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbps PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。G接

21、口。G接口定義為兩個(gè)VLR之間的接口。當(dāng)采用臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（TMSI）時(shí)，此接口用于向分配TMSI的VLR詢(xún)問(wèn)此移動(dòng)用戶(hù)的國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（IMSI）的信息。G接口的物理連接方式與E接口相同。(3) GSM系統(tǒng)與其他公用電信網(wǎng)接口 GSM系統(tǒng)通過(guò)MSC與公用電信網(wǎng)互聯(lián)。一般采用7號(hào)信令系統(tǒng)接口。其物理鏈接方式是MSC與PSTN或ISDN交換機(jī)之間采用2.048Mbps PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。n這里需要提到的是，GSM規(guī)范中對(duì)Abis接口的協(xié)議并沒(méi)有作詳細(xì)的規(guī)定，導(dǎo)致了不同廠商生產(chǎn)的BSC和BTS不能混用。n這導(dǎo)致了有趣的“跑馬圈地”現(xiàn)象。 全世界主流的設(shè)備商在運(yùn)營(yíng)商一期、二期購(gòu)買(mǎi)無(wú)線

22、設(shè)備時(shí)采用的策略是類(lèi)似的：低價(jià)搶地盤(pán)。目標(biāo)是先追求最大的市場(chǎng)份額。一旦圈地完成，一個(gè)地市采用了某個(gè)設(shè)備商的BSC和BTS，其他廠家的基站就再也無(wú)法插足其中。前期圈地的成本可以通過(guò)后期的升級(jí)、擴(kuò)容、維護(hù)等長(zhǎng)期收益來(lái)獲得。其他關(guān)于GSM網(wǎng)絡(luò)接口的說(shuō)明n“免費(fèi)搬遷”策略。 華為和中興崛起后實(shí)施的“免費(fèi)搬遷”策略，即免費(fèi)全網(wǎng)替換。既然不能從Abis接口入手分一杯羹，那就直接一鍋端了?！懊赓M(fèi)搬遷”策略被多個(gè)新興設(shè)備商所采用。其他關(guān)于GSM網(wǎng)絡(luò)接口的說(shuō)明nAbis接口的非開(kāi)放特性，阻礙了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。n3GPP在制定WCDMA標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就注意到了對(duì)Abis接口的開(kāi)放。其他關(guān)于GSM網(wǎng)絡(luò)接口的說(shuō)明7.1.2 G

23、SM的區(qū)域、號(hào)碼、地址與識(shí)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(dòng)通信網(wǎng)，在它的服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置很多基站，移動(dòng)通信網(wǎng)在此服務(wù)區(qū)內(nèi)具有控制、交換功能，以實(shí)現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、越區(qū)切換及漫游服務(wù)等功能。 在由GSM系統(tǒng)組成的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其相應(yīng)的無(wú)線覆蓋區(qū)域劃分示例可用圖7-3來(lái)說(shuō)明。7.1.2 GSM的區(qū)域、號(hào)碼、地址與識(shí)別圖圖7-3 GSM的區(qū)域劃分示意圖的區(qū)域劃分示意圖PLMN區(qū)區(qū)MSC區(qū)區(qū)位置區(qū)位置區(qū)位置區(qū)位置區(qū)基站區(qū)基站區(qū)基站區(qū)基站區(qū)扇區(qū)扇區(qū).(1) GSM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PSTN、或ISDN）用戶(hù)無(wú)需知道移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際位置而可

24、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。從地域而言，可以是一個(gè)國(guó)家，也可以是使用GSM的全球成員國(guó)。(2) PLMN區(qū) PLMN區(qū)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。一個(gè)PLMN區(qū)可由一個(gè)或若干個(gè)移動(dòng)交換中心MSC組成。在該區(qū)內(nèi)具有共同的編號(hào)制度和共同的路由計(jì)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)是指一個(gè)移動(dòng)交換中心MSC所控制的區(qū)域，通常它連接一個(gè)或若干個(gè)基站控制器BSC，每個(gè)BSC控制多個(gè)基站收發(fā)信機(jī)BTS。從地理位置來(lái)看，一個(gè)MSC區(qū)由一個(gè)或若干個(gè)位置區(qū)組成，包含由

25、一個(gè)MSC所控制的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域。(4) 位置區(qū) 位置區(qū)一般由一個(gè)或若干個(gè)小區(qū)（或基站區(qū)）組成，是移動(dòng)臺(tái)可任意移動(dòng)而不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域。通常呼叫移動(dòng)臺(tái)時(shí)，向一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的所有基站同時(shí)發(fā)尋呼信號(hào)?；緟^(qū)和扇區(qū)(5) 基站區(qū)基站區(qū) 基站區(qū)是指基站收發(fā)信機(jī)有效的無(wú)線覆蓋區(qū)，簡(jiǎn)稱(chēng)小區(qū)。(6) 扇區(qū)扇區(qū) 當(dāng)基站收發(fā)信天線采用定向天線時(shí)，基站區(qū)分為若干個(gè)扇區(qū)。如采用120定向天線時(shí)，一個(gè)小區(qū)分為3個(gè)扇區(qū)；若采用60定向天線時(shí)，一個(gè)小區(qū)分為6個(gè)扇區(qū)。2. 號(hào)碼與識(shí)別 管理一個(gè)龐大的系統(tǒng)需要科學(xué)的方法，而對(duì)這個(gè)系統(tǒng)中的每一個(gè)元素都進(jìn)行編號(hào)管理就是方法之一。 GSM網(wǎng)絡(luò)是比較復(fù)雜的，它包含天線、無(wú)

26、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(gè)移動(dòng)用戶(hù)，需要調(diào)用相應(yīng)的實(shí)體。因此，正確地尋址就非常重要，各種號(hào)碼就是用于識(shí)別不同的移動(dòng)用戶(hù)、不同的移動(dòng)設(shè)備以及不同的網(wǎng)絡(luò)的。 好的編碼計(jì)劃要滿(mǎn)足唯一性和便于檢索性。(1) 移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼 在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)用戶(hù)均分配一個(gè)唯一的國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（IMSI），用于通信設(shè)備識(shí)別用戶(hù)，保存在SIM卡、HLR和VLR中。 此碼在所有位置（包括在漫游區(qū)）都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新時(shí)，需要使用IMSI。 IMSI的組成如圖7-4所示。IMSI的總長(zhǎng)不超過(guò)15位數(shù)字。u MCC：移動(dòng)用戶(hù)所屬

27、國(guó)家代號(hào)，占3位數(shù)字，中國(guó)的MCC規(guī)定為460。u MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)碼，最多由兩位數(shù)字組成。用于識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)的MNC為00，中國(guó)聯(lián)通的MNC為01。u MSIN：移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼，用于識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）中的移動(dòng)用戶(hù)。u 由MNC和MSIN兩部分組成國(guó)內(nèi)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（NMSI）。(1) 移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼圖圖7-4 國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)的格式的格式(2) 臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼 考慮到移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼的安全性，GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無(wú)線傳輸?shù)淖R(shí)別碼采用臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（TMSI）代替IMSI。兩者之間可按一定的算法互相

28、轉(zhuǎn)換。訪問(wèn)位置寄存器（VLR）可給在其覆蓋區(qū)內(nèi)漫游的移動(dòng)用戶(hù)分配一個(gè)TMSI（只限于在該訪問(wèn)服務(wù)區(qū)使用）。 總之，IMSI只在起始入網(wǎng)登記時(shí)使用，在后續(xù)的呼叫中，使用TMSI，以避免通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送其IMSI，從而防止竊聽(tīng)者檢測(cè)用戶(hù)的通信內(nèi)容，或者非法竊用合法用戶(hù)的IMSI。 TMSI總長(zhǎng)不超過(guò)4B，其格式可由各運(yùn)營(yíng)部門(mén)決定。(3) 國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼 國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）用于唯一識(shí)別某個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備，可用于監(jiān)控被竊或無(wú)效的移動(dòng)設(shè)備。在用戶(hù)不用SIM卡作緊急呼叫時(shí)，IMEI可以用作用戶(hù)識(shí)別碼。IMEI的格式如圖7-5所示。u TAC：型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中心分配。u FAC：裝

29、配廠家號(hào)碼，如Motorola 杭州通信為92。u SNR：產(chǎn)品序號(hào)，用于區(qū)別同一個(gè)TAC和FAC中的每臺(tái)移動(dòng)設(shè)備。u SP：備用。(3) 國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼圖圖7-5 國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI)的格式的格式(4) 移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼 移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼類(lèi)似于PSTN中的電話(huà)號(hào)碼，是在呼叫接續(xù)時(shí)所需撥的號(hào)碼，其編號(hào)規(guī)則應(yīng)與各國(guó)的編號(hào)規(guī)則相一致。移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼有下列兩種：1) 移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN）。MSISDN為呼叫GSM系統(tǒng)中的某個(gè)移動(dòng)用戶(hù)所需撥的號(hào)碼。一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可分配一個(gè)或幾個(gè)MSISDN號(hào)碼，其組成的格式如圖7-6所示。uCC：國(guó)家代號(hào)，即移動(dòng)臺(tái)注冊(cè)登記的國(guó)家代號(hào)

30、，中國(guó)為86。u NDC：國(guó)內(nèi)地區(qū)碼，每個(gè)PLMN有一個(gè)NDC，如中國(guó)移動(dòng)的138、中國(guó)聯(lián)通的130。u SN：移動(dòng)用戶(hù)號(hào)碼。u 由NDC和SN兩部分組成國(guó)內(nèi)ISDN號(hào)碼，其長(zhǎng)度不超過(guò)13位數(shù)。國(guó)際ISDN號(hào)碼長(zhǎng)度不超過(guò)15位數(shù)字。國(guó)家碼：國(guó)際長(zhǎng)途用的，中國(guó)是86。國(guó)內(nèi)目的碼：即網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)，也就是手機(jī)號(hào)前3位。用戶(hù)號(hào)碼：8位，前4位用于識(shí)別歸屬地，呼叫時(shí)可以通過(guò)它找到用戶(hù)所在的HLR，調(diào)取用戶(hù)信息。(4) 移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼圖圖7-6 移動(dòng)臺(tái)國(guó)際移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN的格式的格式(4) 移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼2)移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN）。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)漫游到一個(gè)新的服務(wù)區(qū)時(shí)，由VLR給它分配一個(gè)臨時(shí)性的漫游號(hào)碼，并通

31、知該移動(dòng)臺(tái)的HLR，用于建立通信路由。一旦該移動(dòng)臺(tái)離開(kāi)該服務(wù)區(qū)，此漫游號(hào)碼即被收回，并可分配給其他來(lái)訪的移動(dòng)臺(tái)使用。 漫游號(hào)碼的組成格式與移動(dòng)臺(tái)國(guó)際（或國(guó)內(nèi)）ISDN號(hào)碼相同。(5) 位置區(qū)和基站的識(shí)別碼1)位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）。在檢測(cè)位置更新和信道切換時(shí)，要使用位置區(qū)識(shí)別標(biāo)志（LAI），LAI的組成格式如圖7-7所示。u MCC和MNC均與IMSI的MCC和MNC相同。u LAC：位置區(qū)碼，用于識(shí)別GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中的一個(gè)位置區(qū)，最多不超過(guò)兩個(gè)字節(jié)，采用十六進(jìn)制編碼，由各運(yùn)營(yíng)部門(mén)自定。在LAI后面加上小區(qū)的標(biāo)志號(hào)（CI），還可以組成小區(qū)識(shí)別碼。移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼移動(dòng)網(wǎng)號(hào)：2位位置區(qū)號(hào)碼(5) 位

32、置區(qū)和基站的識(shí)別碼圖圖7-7 位置區(qū)識(shí)別碼的格式位置區(qū)識(shí)別碼的格式(5) 位置區(qū)和基站的識(shí)別碼2)基站識(shí)別色碼（BSIC）?；咀R(shí)別色碼（BSIC）用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國(guó)家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站（在國(guó)內(nèi)用于區(qū)別不同的省份）。BSIC為一個(gè)6bit編碼，其格式如圖7-8所示。u NCC：PLMN色碼，用來(lái)識(shí)別相鄰的PLMN網(wǎng)。u BCC：BTS色碼，用來(lái)識(shí)別相同載頻的不同基站，由運(yùn)營(yíng)商確定。網(wǎng)絡(luò)色碼(3 bit)基站色碼(3 bit)(5) 位置區(qū)和基站的識(shí)別碼圖圖7-8 基站識(shí)別色碼的格式基站識(shí)別色碼的格式移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼移動(dòng)網(wǎng)號(hào)：2位位置區(qū)號(hào)碼小區(qū)識(shí)別

33、代碼(5) 位置區(qū)和基站的識(shí)別碼3) 全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）。全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）用于識(shí)別某個(gè)位置區(qū)下的一個(gè)小區(qū)，用于移動(dòng)用戶(hù)的位置更新。7.1.3 主要業(yè)務(wù) GSM系統(tǒng)定義的所有業(yè)務(wù)是建立在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）概念基礎(chǔ)上的，并考慮移動(dòng)特點(diǎn)作了必要修改。GSM系統(tǒng)可提供的業(yè)務(wù)分為基本通信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。補(bǔ)充業(yè)務(wù)只是對(duì)基本業(yè)務(wù)的擴(kuò)充，它不能單獨(dú)向用戶(hù)提供，這些補(bǔ)充業(yè)務(wù)也不是專(zhuān)用于GSM系統(tǒng)的，大部分補(bǔ)充業(yè)務(wù)是從固定網(wǎng)所能提供的補(bǔ)充業(yè)務(wù)中繼承過(guò)來(lái)的。因此對(duì)補(bǔ)充業(yè)務(wù)不作詳細(xì)討論，下面著重討論基本通信業(yè)務(wù)的分類(lèi)及定義。1. 通信業(yè)務(wù)分類(lèi) GSM系統(tǒng)能提供6類(lèi)10種電信業(yè)務(wù)，其編號(hào)、名稱(chēng)、業(yè)

34、務(wù)類(lèi)型及實(shí)現(xiàn)階段見(jiàn)表7-1。2. 業(yè)務(wù)定義(1) 電話(huà)業(yè)務(wù)電話(huà)業(yè)務(wù) 電話(huà)業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的最主要的業(yè)務(wù)。GSM移動(dòng)通信網(wǎng)與固定網(wǎng)連接，可提供移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)電話(huà)用戶(hù)之間實(shí)時(shí)雙向會(huì)話(huà)，也可提供任兩個(gè)移動(dòng)用戶(hù)之間的實(shí)時(shí)雙向會(huì)話(huà)。(2) 緊急呼叫業(yè)務(wù)緊急呼叫業(yè)務(wù) 在緊急情況下，移動(dòng)用戶(hù)通過(guò)一種簡(jiǎn)單的撥號(hào)方式可即時(shí)撥通緊急服務(wù)中心。這種簡(jiǎn)單的撥號(hào)可以是撥打緊急服務(wù)中心號(hào)碼（在歐洲統(tǒng)一使用112，在我國(guó)統(tǒng)一使用火警特殊號(hào)119）。有些GSM移動(dòng)臺(tái)具有“SOS”鍵，一按此鍵就可接通緊急服務(wù)中心。緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)先于其他業(yè)務(wù)，在移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有插入用戶(hù)識(shí)別卡的情況下，也可按鍵后接通緊急服務(wù)中心。2. 業(yè)務(wù)定義(

35、3) 短消息業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù) 短消息業(yè)務(wù)包括移動(dòng)臺(tái)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)，以及小區(qū)廣播式短消息業(yè)務(wù)。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)是由短消息業(yè)務(wù)中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能的。短消息業(yè)務(wù)中心是與GSM系統(tǒng)相分離的獨(dú)立實(shí)體，不僅可服務(wù)于GSM用戶(hù)，也可服務(wù)于具備接收短消息業(yè)務(wù)功能的固定網(wǎng)用戶(hù)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息的發(fā)送或接收應(yīng)在呼叫狀態(tài)或空閑狀態(tài)下進(jìn)行，由控制信道傳送短消息業(yè)務(wù)，其消息量限制為160個(gè)字符。2. 業(yè)務(wù)定義 小區(qū)廣播式短消息業(yè)務(wù)是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)以有規(guī)則的間隔向移動(dòng)臺(tái)廣播具有通用意義的短消息，例如道路交通信息等。移動(dòng)臺(tái)連續(xù)不斷地監(jiān)視廣播消息，并能在顯示器上顯示廣播消息。此短消息也是在控制信道上傳送的，移動(dòng)臺(tái)只有在

36、空閑狀態(tài)下才可接收廣播消息，其消息量限制為93個(gè)字符。2. 業(yè)務(wù)定義(4) 可視圖文接入可視圖文接入 可視圖文接入是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成文本、圖形信息檢索和電子函件功能的業(yè)務(wù)。(5) 智能用戶(hù)電報(bào)傳送智能用戶(hù)電報(bào)傳送 智能用戶(hù)電報(bào)傳送能夠提供智能用戶(hù)電報(bào)終端間的文本通信業(yè)務(wù)。此類(lèi)終端具有文本信息的編輯、存儲(chǔ)處理等能力。(6) 傳真?zhèn)髡?語(yǔ)言和三類(lèi)傳真交替?zhèn)魉偷臉I(yè)務(wù)。自動(dòng)三類(lèi)傳真是指能使用戶(hù)經(jīng)PLMN以傳真編碼信息文件的形式自動(dòng)交換各種函件的業(yè)務(wù)。7.17.2 GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口 GSM的數(shù)字蜂窩網(wǎng)的無(wú)線接口（即Um接口），是系統(tǒng)的最重要的接口，也就是通常所說(shuō)的空中接口。 頻率資源是運(yùn)營(yíng)商最寶貴的

37、戰(zhàn)略資源。需要精打細(xì)算、加強(qiáng)管理，這一點(diǎn)在GSM空中接口物理層的設(shè)計(jì)上體現(xiàn)得淋漓盡致?？罩薪涌诘姆N種信道設(shè)計(jì)，就其本質(zhì)而言，都是為了提高頻譜資源的利用效率。n GSM物理信道：無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際信道。TDMA幀分配給MS一個(gè)時(shí)隙，該時(shí)隙就稱(chēng)為GSM物理信道。突發(fā)脈沖序列都在時(shí)隙上傳送，也就是在物理信道上傳送。n GSM邏輯信道：當(dāng)同一個(gè)物理信道承載不同的突發(fā)脈沖時(shí)，它就成了不同的邏輯信道。例如，當(dāng)承載TCH脈沖時(shí)，它就是業(yè)務(wù)信道；當(dāng)承載BCCH脈沖時(shí)，它就是廣播信道；當(dāng)承載SCH脈沖時(shí)，它就是同步信道。7.2 GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口7.2.1 GSM系統(tǒng)無(wú)線傳輸特征 表7-2給出了GSM系統(tǒng)的主

38、要參數(shù)，為便于比較，表中還列出了另外兩種時(shí)分多址數(shù)字蜂窩網(wǎng)的對(duì)應(yīng)參數(shù)。1. TDMA/FDMA接入方式 GSM系統(tǒng)中，由若干個(gè)小區(qū)（3個(gè)，4個(gè)或7個(gè)）構(gòu)成一個(gè)區(qū)群，區(qū)群內(nèi)不能使用相同頻道，同頻道距離保持相等，每個(gè)小區(qū)含有多個(gè)載頻，每個(gè)載頻上含有8個(gè)時(shí)隙，即每個(gè)載頻有8個(gè)物理信道，因此GSM系統(tǒng)是時(shí)分多址/頻分多址的接入方式，如下圖所示。2. 頻率與頻道序號(hào) 上行890-915 MHz 下行935-960 MHz信道間隔：200kHz有效信道總數(shù)為124對(duì)，每個(gè)信道分8個(gè)時(shí)隙，共992對(duì)物理信道 。雙工方式：FDD。900 MHz GSM系統(tǒng)工作在以下射頻頻段：n目前我國(guó)給聯(lián)通的GSM網(wǎng)絡(luò)分配了

39、6MHz頻段，給移動(dòng)分配了19MHz頻段。上行鏈路：移動(dòng)890MHz909MHz，聯(lián)通909MHz915MHz。下行鏈路：移動(dòng)935MHz954MHz，聯(lián)通954MHz960MHz。2. 頻率與頻道序號(hào)3. 調(diào)制方式 GSM的調(diào)制方式是高斯型最小移頻鍵控（GMSK）方式。矩形脈沖在調(diào)制器之前先通過(guò)一個(gè)高斯濾波器。這一調(diào)制方案由于改善了頻譜特性，從而能滿(mǎn)足CCIR（國(guó)際無(wú)線電咨詢(xún)委員會(huì)）提出的鄰道功率電平比載頻功率低60dB以上的要求。高斯濾波器的歸一化帶寬BT=0.3?；?00kHz的載頻間隔及270.833kbps的信道傳輸速率，其頻譜利用率為1.35bit/(sHz)。4. 載頻復(fù)用與區(qū)

40、群結(jié)構(gòu) GSM系統(tǒng)中，基站發(fā)射功率為每載波500W，平均每個(gè)時(shí)隙為500/8=62.5W。移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8W和20W五種，可供用戶(hù)選擇。小區(qū)覆蓋半徑最大為35km，最小為500m，前者適用于農(nóng)村地區(qū)，后者適用于市區(qū)。由于系統(tǒng)采取了多種抗干擾措施（如自適應(yīng)均衡、跳頻和糾錯(cuò)編碼等），同頻道射頻防護(hù)比可降到C/I=9 dB，因此在業(yè)務(wù)密集區(qū)，可采用3小區(qū)（9扇區(qū)）的區(qū)群結(jié)構(gòu)。7.2.2 信道類(lèi)型 物理信道是無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際信道，而邏輯信道則是根據(jù)物理信道上傳遞信息種類(lèi)的不同而定義的信道。對(duì)于TDMA系統(tǒng)而言，一個(gè)載頻上的TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為一個(gè)物理信道，它相當(dāng)于FDM

41、A系統(tǒng)中的一個(gè)頻道。蜂窩通信系統(tǒng)要傳輸不同類(lèi)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(shí)分、頻分復(fù)用的物理信道上要安排相應(yīng)的邏輯信道。在時(shí)分多址的物理信道中，幀的結(jié)構(gòu)或組成是基礎(chǔ)，為此下面先討論GSM的幀結(jié)構(gòu)。1. 幀結(jié)構(gòu) 每一個(gè)TDMA幀分為8個(gè)時(shí)隙，幀長(zhǎng)度為120/26 ms=4.615ms，不同幀用不同幀號(hào)標(biāo)志。每個(gè)時(shí)隙含156.25個(gè)碼元，占15/26 ms=0.577ms。 由若干個(gè)TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是由26幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長(zhǎng)120ms，主要用于業(yè)務(wù)信息的傳輸，也稱(chēng)業(yè)務(wù)復(fù)幀；另一種是由51幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長(zhǎng)235.385ms，專(zhuān)用于傳輸

42、控制信息，也稱(chēng)控制復(fù)幀。 由51個(gè)業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個(gè)控制復(fù)幀均可組成一個(gè)超幀，超幀的周期為5126=1326 TDMA幀，超幀長(zhǎng)6.12秒。1. 幀結(jié)構(gòu) 由2048個(gè)超幀組成超高幀，超高幀的周期為20481326=2715648個(gè)TDMA幀，相當(dāng)于3小時(shí)28分53秒760毫秒。 幀的編號(hào)（FN）以超高幀為周期，從02715647。每當(dāng)一個(gè)新的超高幀開(kāi)始，加密和跳頻算法也重新開(kāi)始。 GSM系統(tǒng)上行傳輸所用的幀號(hào)和下行傳輸所用的幀號(hào)相同，但上行幀相對(duì)于下行幀來(lái)說(shuō)，在時(shí)間上推后3個(gè)時(shí)隙，如圖7-11所示。每個(gè)TDMA幀分07共8個(gè)時(shí)隙1. 幀結(jié)構(gòu)圖圖7-10 GSM系統(tǒng)各種幀及時(shí)隙的格式系統(tǒng)各種幀及時(shí)

43、隙的格式1. 幀結(jié)構(gòu) 從微觀上看，手機(jī)并不是工作在全雙工模式，它只有一套收發(fā)設(shè)備，所以在特定的時(shí)隙只能收或發(fā)。除非給手機(jī)添加一個(gè)雙工器，同時(shí)發(fā)射和接收，但是成本較高。為了解決這個(gè)問(wèn)題，規(guī)定上行和下行有3個(gè)時(shí)隙的偏移量，允許移動(dòng)臺(tái)在這3個(gè)時(shí)隙的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行幀調(diào)整以及對(duì)收發(fā)信機(jī)的調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。圖圖7-11 上行幀號(hào)和下行幀號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系上行幀號(hào)和下行幀號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系2. 信道分類(lèi) 圖7-12示出了GSM系統(tǒng)的信道分類(lèi)。從圖7-10和7-12看，GSM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)和信道結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。人們當(dāng)初之所以這么設(shè)計(jì)，是因?yàn)樾枰玫剡M(jìn)行資源控制和管理，以確保系統(tǒng)資源的高使用效率，這正像鐵路運(yùn)輸一樣，為

44、了使列車(chē)高效運(yùn)行，僅有承載列車(chē)的鐵路（相當(dāng)于業(yè)務(wù)信道）是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要配套許多監(jiān)控措施和管理調(diào)度措施，以及貨物的合理裝配等。下面具體介紹業(yè)務(wù)信道和控制信道。2. 信道分類(lèi)圖圖7-12 GSM系統(tǒng)的信道分類(lèi)系統(tǒng)的信道分類(lèi)(1) 業(yè)務(wù)信道 業(yè)務(wù)信道TCH主要傳輸數(shù)字話(huà)音或數(shù)據(jù)，其次還有少量的隨路控制信令。業(yè)務(wù)信道有全速率業(yè)務(wù)信道（TCH/F）和半速率業(yè)務(wù)信道（ TCH/H）之分。半速率業(yè)務(wù)信道所用時(shí)隙是全速率業(yè)務(wù)信道所用時(shí)隙的一半。目前使用的是全速率業(yè)務(wù)信道，將來(lái)采用低比特率話(huà)音編碼器后可使用半速率業(yè)務(wù)信道，從而在信道傳輸速率不變的情況下，時(shí)隙數(shù)目可加倍。1）話(huà)音業(yè)務(wù)信道。）話(huà)音業(yè)務(wù)信道。載有

45、編碼話(huà)音的業(yè)務(wù)信道分為全速率業(yè)務(wù)信道（TCH/FS）和半速率業(yè)務(wù)信道（ TCH/HS） ，兩者的總速率分別為22.8kbps和11.4kbps。對(duì)于全速率話(huà)音編碼，話(huà)音幀長(zhǎng)20ms，每幀含260bit話(huà)音信息，提供的凈速率為13kbps。(1) 業(yè)務(wù)信道2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。在全速率或半速率信道上，通過(guò)不同的速率適配和信道編碼，用戶(hù)可使用下列各種不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：u 9.6 kbps，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F9.6）。u 4.8 kbps，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F4.8）。u 4.8 kbps，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H4.8）。u 2.4kbps，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道

46、（TCH/F2.4）。u 2.4kbps，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H2.4）。 此外，在業(yè)務(wù)信道中還可安排慢速輔助控制信道或快速輔助控制信道，它們與業(yè)務(wù)信道的連接在圖7-12中用虛線表示。(2) 控制信道 凡是有資源的地方就得有控制，要不然大家搶資源就會(huì)沒(méi)了規(guī)矩，亂了套，最終會(huì)降低資源的使用效率。 控制信道（CCH）用于傳送信令和同步信號(hào)。它主要有三種：廣播信道（BCH）、公共控制信道（CCCH）和專(zhuān)用控制信道（DCCH）。1）廣播信道（）廣播信道（BCH）。）。廣播信道是一種“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的單方向控制信道，用于基站向移動(dòng)臺(tái)廣播公用的信息，其傳輸?shù)膬?nèi)容主要是移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息，具體又分為：候車(chē)廳的大喇叭FCCH FCCH（頻率校正信道）：下發(fā)一個(gè)長(zhǎng)達(dá)142位全0比特，以保證MS校正自己的振蕩器的頻率并鎖定到該BTS的頻率。只有鎖定了該載頻，MS才能收聽(tīng)到跟隨在FCCH之后的同步信息（SCH）和廣播控制信息（BCCH ）。廣播信道（BCH）現(xiàn)在是北京時(shí)間八點(diǎn)整SCH SCH（同步信道）：報(bào)時(shí)。攜帶MS幀同步信息（TDMA幀號(hào)）和BTS的識(shí)別碼，在BCCH（廣播控制信道）的下行鏈路的0號(hào)時(shí)隙發(fā)送。前者用