第6章-GSM系統(tǒng)理論(CME20)

移動通信技術(shù)第6章GSM系統(tǒng)（CME20系統(tǒng)）2023/2/11

6.1GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)概述

6.2GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的無線傳輸方式

6.3系統(tǒng)編號

6.4路由及接續(xù)第6章GSM系統(tǒng)（CME20系統(tǒng)）2023/2/126.1GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)概述6.1.1概述6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能6.1.3接口和接口協(xié)議2023/2/136.1.1概述

歐洲電信管理部門（CEPT）于1982年成立了一個被稱為GSM（移動特別小組）的專題小組，開始制定適用于泛歐各國的一種數(shù)字移動通信系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。在GSM標準中，未對硬件進行規(guī)定，只對功能和接口等進行了詳細規(guī)定，便于不同公司產(chǎn)品的互聯(lián)互通。它包括GSM900和DCS1800兩個并行的系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)功能相同，其差別只是工作頻段不同。兩個系統(tǒng)均采用TDMA接入方式。2023/2/14

GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（簡稱GSM系統(tǒng)）是完全依據(jù)歐洲通信標準委員會（ETSI）制定的GSM技術(shù)規(guī)范研制成的，任何一家廠商提供的GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(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)計的系統(tǒng)，具有下列主要特點。?GSM系統(tǒng)是由幾個分系統(tǒng)組成的，并且可與各種公用通信網(wǎng)（如PSTN、ISDN、PDN等）互聯(lián)互通，各分系統(tǒng)之間或各分系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間都明確和詳細定義了標準化接口規(guī)范，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或子系統(tǒng)能互聯(lián)。6.1.1概述

2023/2/15?GSM系統(tǒng)抗干擾能力強，覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信質(zhì)量高。?

GSM系統(tǒng)終端設(shè)備（手持機和車載機），隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進一步發(fā)展，移動機將向更小型、更輕巧和增強功能趨勢發(fā)展。CME20系統(tǒng)是愛立信的GSM系統(tǒng)產(chǎn)品（包括GSM900和DCS1800標準）。用于GSM的CME20系統(tǒng)是在AXE10交換機基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計的，主要用來實現(xiàn)全雙工的移動電話業(yè)務(wù)和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。6.1.1概述

2023/2/16第一代模擬網(wǎng)絡(luò)的缺陷系統(tǒng)制式混雜，不能實現(xiàn)國際漫游；不能提供綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN業(yè)務(wù)；系統(tǒng)設(shè)備價格高，手機體積大，電池充電后有效工作時間短；用戶容量受到限制，系統(tǒng)擴容困難；系統(tǒng)保密性差、安全性差。6.1.1概述

2023/2/17第二代GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)的優(yōu)點頻譜利用率更高，進一步提高了系統(tǒng)容量GSM提供了一種公共標準，便于實現(xiàn)全自動國際漫游，在GSM系統(tǒng)覆蓋到的地區(qū)均可提供服務(wù)能提供新型非話業(yè)務(wù)信息傳輸時保密性好，入網(wǎng)信息安全性好數(shù)字無線傳輸技術(shù)抗衰落性能較強，傳輸質(zhì)量高、話音質(zhì)量好可降低成本費用，減小設(shè)備體積，電池有效使用時間較長6.1.1概述

2023/2/18GSM主要技術(shù)及參數(shù)頻段：下行：935～960MHz（基站發(fā)，移動臺收）；上行：890～915MHz（移動臺發(fā)，基站收）；頻帶寬度：25MHz；通信方式：全雙工；載頻間隔：200KHz；信道分配：每載頻8時隙；全速信道8個，半速信道16個（TDMA）；6.1.1概述

2023/2/19信道總速率：270.8kbit/s；調(diào)制方式：GMSK，BT=0.3；話音編碼：RPE-LTP，輸出速率為13kbit/s；數(shù)據(jù)速率：9.6kbit/s；跳頻速率：217跳/秒；每時隙信道速率：33.8kbit/s

分集接收，交織信道編碼，自適應(yīng)均衡…

6.1.1概述

2023/2/110

制式比較內(nèi)容模擬系統(tǒng)GSM系統(tǒng)頻段900MHZ900MHZ頻率利用率低高容量較

小較

大覆蓋范圍制式多、互不兼容制式統(tǒng)一漫游功能限于某一區(qū)域內(nèi)可全球漫游保密性有限較強安全性差好業(yè)務(wù)種類少，基本僅用于電話多，可與ISDN兼容配合個人通信差好表6.1GSM系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的比較表6.1.1概述

2023/2/1116.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能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)和交換子系統(tǒng)，如圖6-2所示。圖6-2GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/112圖6-2GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能GSM系統(tǒng)可對應(yīng)于一條鏈路：2023/2/1131移動臺是公用GSM移動通信系統(tǒng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。2基站子系統(tǒng)（簡稱基站BS）由基站收發(fā)臺（BTS）和基站控制器（BSC）組成；3交換子系統(tǒng)由移動交換中心（MSC），操作維護中心（OMC）以及原籍位置寄存器（HLR）、訪問位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備標志寄存器（EIR）等組成。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1141．移動臺（MS）根據(jù)應(yīng)用與服務(wù)情況，移動臺可以是單獨的移動終端（MT）、手持機、車載機，或者是由移動終端（MT）直接與終端設(shè)備（TE）傳真機相連接而構(gòu)成，或者是由移動終端（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。移動臺另外一個重要的組成部分是用戶識別模塊（SIM），它基本上是一張符合ISO標準的“智慧”卡，它包含所有與用戶有關(guān)的被儲存在用戶無線接口一邊的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息，使用GSM標準的移動臺都需要插入SIM卡，6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/115只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時，可以在不用SIM卡的情況下操作移動臺。用戶的移動臺包括兩部分，SIM卡和MS。SIM卡寄存用戶的鑒約信息，與HLR中的鑒約信息相同。沒有SIM卡，MS不能接入GSM網(wǎng)絡(luò)，但是當(dāng)用于緊急業(yè)務(wù)時除外。ME是用戶設(shè)備（即話機，也可以使用另一個話機），這樣為防失竊，系統(tǒng)配置了EIR。用戶權(quán)與用戶設(shè)備是分開的，用戶設(shè)備只是一臺有權(quán)收發(fā)信機，用戶可以買卡租機，這也是一種新的業(yè)務(wù)。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1162．基站子系統(tǒng)（BaseStationSystem

,BSS）基站子系統(tǒng)是由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分功能實體構(gòu)成。它通過無線接口直接與移動臺相接，負責(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)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）中的移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1176.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能圖6-3一種典型BSS組成方式2023/2/118（1）基站收發(fā)信臺(BaseTransceiverstation,BTS)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)于某個小區(qū)的無線收發(fā)設(shè)備，完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與移動臺（MS）之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能，BTS包含天線系統(tǒng)，無線頻率功率放大器，所有的數(shù)字信號處理設(shè)備主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/119（2）基站控制器。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，即承擔(dān)各種接口及無線資源和無線參數(shù)管理的任務(wù)。BSC主要由下列部分構(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,包括與操作維護中心相接的接口控制。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1203交換子系統(tǒng)（NSS）交換子系統(tǒng)（NSS）：主要包含GSM系統(tǒng)的交換功能和用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間的通信和GSM移動用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間的通信起著管理作用。是整個移動網(wǎng)的控制中心，與公網(wǎng)中的電話交換設(shè)備功能類似，具有話務(wù)控制、號碼分析、計費、呼叫統(tǒng)計等功能，另外它還具有實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能。交換系統(tǒng)包括下列功能單元：移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）；拜訪位置寄存器（VLR）；歸屬位置寄6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/121存器（HLR);鑒權(quán)中心（AUC）；設(shè)備識別寄存器（EIR）；操作維護中心(OMC)MSC功能與作用：MSC是交換的核心：①呼叫處理：呼叫建立、連接與清除；切換過程；移動性管理；位置更新過程；用戶身份識別。從HLR、VLR、AUC中獲取位置登記和呼叫請求所需的數(shù)據(jù).②操作與維護：數(shù)據(jù)庫管理；測量；人機接口(MMI)6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/122③網(wǎng)間互通。④計費。⑤MSC類型普通MSC網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）：網(wǎng)間互通匯接MSC（TMSC）：長途匯接GMSC稱為入口移動交換局或稱門道局。它具有從HLR查詢得到被叫MS目前的位置信息，并根據(jù)此信息選擇路由。GMSC可以是任意的MSC，也可以單獨設(shè)置。單獨設(shè)置時，不處理MS的呼叫，因此不需設(shè)VLR，不與BSC相連。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/123(2)VLR（VisitorLocationRegister）功能與作用①移動臺狀態(tài)②部分補充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)③移動站的位置登記（LAI），服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件④存儲信息：進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶的相關(guān)信息，臨時移動用戶識別號（TMSI）管理⑤移動用戶漫游號MSRN管理，動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/124VLR用于寄存所有進入本交換機服務(wù)區(qū)域用戶的信息。VLR看成是分布的HLR，VLR與MSC配對合置于一個物理實體中（因為每次呼叫，它們之間有大量的信令傳遞，若分開，信令鏈路負荷大，所以將MSC與VLR接口做成AXE的內(nèi)部接口）。VLR中也寄存兩類信息：

一是本交換區(qū)用戶參數(shù)，該參數(shù)是從HLR中獲得的。二是本交換區(qū)MS的LAI。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/125（3)HLR（HomeLocationRegister）功能與作用①分配給移動用戶的兩個號碼：IMSI、MSISDN②當(dāng)前用戶的VLR（當(dāng)前位置）位置信息③用戶信息：用戶的入網(wǎng)信息，注冊的有關(guān)業(yè)務(wù)信息等④用戶申請的補充業(yè)務(wù)⑤補充業(yè)務(wù)信息（例：當(dāng)前轉(zhuǎn)移的電話號碼）⑥用戶狀態(tài)（registered/deregistered）。用于管理移動用戶的數(shù)據(jù)庫，靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/126HLR是管理部門用于管理移動用戶呼叫資料的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)一個人購買移動網(wǎng)的移動臺時，他將被登記在該網(wǎng)絡(luò)的HLR中，HLR與各營業(yè)點的終端相連。它儲存兩類數(shù)據(jù)：

一是用戶的參數(shù)，包括:MSISDN、IMSI、用戶類別、Ki，補充業(yè)務(wù)等參數(shù)。二是用戶的位置信息，該MS目前處于哪個MSC/VLR中，即MSC/VLR地址。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/127

圖6.46.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/128AUC功能與作用①屬于HLR的一個功能單元②用于GSM系統(tǒng)的安全性管理，對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)和信號信息進行保密，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)，并保證通過無線接口的移動用戶信息的安全③存儲信息：鑒權(quán)信息和加密密鑰-Ki,RAND；A3,A8算法。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/129EIR(EquipmentIdentityRegister)功能與作用①存儲信息：移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼（IMEI）②防止非法使用偷竊的、有故障的或未經(jīng)許可的移動設(shè)備

?白名單:包含所有經(jīng)注冊登記的合法移動設(shè)備包。

?黑名單:含所有被禁止使用的移動設(shè)備；包含所有要跟蹤的移動設(shè)備。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/130AUC與EIR也是數(shù)據(jù)庫，但與呼叫的建立無關(guān)。AUC是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒權(quán)參數(shù)和密鑰，即三參數(shù)組。AUC是由計算機系統(tǒng)（PC或VAX）實現(xiàn)的。EIR用來檢驗設(shè)備的合法性，可以禁止未經(jīng)批準的話機設(shè)備使用。它內(nèi)存三種名單：白名單---合法設(shè)備;黑名單---非法設(shè)備;灰名單---故障設(shè)備。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/131(6)其他①IMEI查詢流程為：呼叫建立；在EIR查詢IMEI；請求IMEI傳送；查詢結(jié)果送MSC。②HLR和VLR：由于MS位置的移動性，因此要建立至MS的終接呼叫，需在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一些數(shù)據(jù)庫，用來保存MS的位置信息。HLR和VLR是與呼叫建立密切相關(guān)的兩個數(shù)據(jù)庫。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1324、操作支援系統(tǒng)（OSS）在GSM建議中稱為OMC，用于整個系統(tǒng)的集中操作與維護。其功能如下：(1)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視和操作，例如：告警及處理。(2)無線規(guī)劃，例如：增加蜂窩小區(qū)及載頻。(3)交換系統(tǒng)的管理，例如：軟件和數(shù)據(jù)的修改。(4)性能的管理，例如：產(chǎn)生統(tǒng)計報告。6.1.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能2023/2/1336.1.3接口和接口協(xié)議

GSM系統(tǒng)的公用陸地移動通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)是以7號信令網(wǎng)絡(luò)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。圖6-4GSM系統(tǒng)的主要接口2023/2/134（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)的功能實體而言，就是移動交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)之間的互連接口，其物理連接是通過采用標準的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的；接口傳送的信息包括對移動臺及基站管理、移動性及呼叫接續(xù)管理等。

6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/135（2）Abis接口Abis接口。定義為基站子系統(tǒng)的基站控制器(BSC)與基站收發(fā)信機（BTS）兩個功能實體之間的通信接口，用于BTS(不與BSC放在一處)與BSC之間的遠端互連方式；采用標準的2.048Mb/s或64kb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的；支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/136（3）Um接口Um接口(空中接口)。定義為移動臺(MS)與基站收發(fā)信機(BTS)之間的無線通信接口；GSM系統(tǒng)中最重要、最復(fù)雜的接口；用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通；傳遞的信息包括無線資源管理、移動性管理和接續(xù)管理等。6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/137

2．交換子系統(tǒng)內(nèi)部接口交換子系統(tǒng)由移動業(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)等功能實體組成。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口包括B、C、D、E、F、G接口。6.1.3接口和接口協(xié)議

圖6-5網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口示意圖2023/2/138（1）B接口B接口。定義為移動交換中心(MSC)與訪問用戶位置寄存器(VLR)之間的內(nèi)部接口；用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動臺(MS)當(dāng)前位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。（2）C接口C接口。定義為MSC與原籍用戶位置寄存器(HLR)之間的接口；用于傳遞路由選擇和管理信息。兩者之間是采用標準的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的。6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/139（3）D接口

D接口。定義為原籍用戶位置寄存器（HLR）與訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口；用于交換移動臺位置和用戶管理的信息，保證移動臺在整個服務(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。（4）E接口E接口。相鄰區(qū)域的不同移動交換中心之間的接口；用于移動臺從一個MSC控制區(qū)到另一個MSC控制區(qū)時交換有關(guān)信息，以完成越區(qū)切換；6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/140接口的物理鏈接方式是采用標準的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的。（5）F接口F接口定義為MSC與移動設(shè)備識別寄存器(EIR)之間的接口；用于交換相關(guān)的管理信息；接口的物理鏈接方式也是采用標準的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的。（6）G接口G接口定義為兩個訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/141當(dāng)采用臨時移動用戶識別碼(TMSI)時，此接口用于向分配TMSI的VLR詢問此移動用戶的國際移動用戶識別碼(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)與其他公用電信網(wǎng)的接口其他公用電信網(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)通過移動交換中心（MSC）與公用電信網(wǎng)互連；6.1.3接口和接口協(xié)議

2023/2/1424．各接口協(xié)議圖6-6GSM系統(tǒng)主要接口的協(xié)議分層示意圖6.1.4接口和接口協(xié)議

2023/2/1436.2GSM系統(tǒng)的無線傳輸方式

6.2.1TDMA/FDMA接入方式（GSM無線接入原理）6.2.2信道及其組合6.2.3時隙的格式6.2.4信道的組合方式2023/2/1441概述GSM系統(tǒng)中，有若干個小區(qū)（3個、4個或7個）構(gòu)成一個區(qū)群，區(qū)群內(nèi)不能使用相同頻道，每個小區(qū)使用多個載頻，每一頻點（頻道或叫載波）上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道，一個頻道最多可有8個移動用戶同時使用。多址接入方式，在25MHz的頻段中共分124個頻道，頻道間隔200kMz；每一載波上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道；6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/145每信道占用帶寬200kHz／8=25kHz，8個時隙構(gòu)成一個TDMA幀，幀長度約為4.615ms。每個時隙含156.25個碼元，時隙寬為0.577ms；時分多址（TDMA）的物理信道中，幀的結(jié)構(gòu)或組成是基礎(chǔ)。8個時隙構(gòu)成一個TDMA幀，幀長為4.615ms，如圖6-7所示。對雙工載波各用一個時隙構(gòu)成一個雙向物理信道，這種物理信道共有124?×?8?=?992個，根據(jù)需要分配給不同的用戶使用。6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/146移動臺在特定的頻率上和特定的時隙內(nèi)，以猝發(fā)方式向基站傳輸信息，基站在相應(yīng)的頻率上和相應(yīng)的時隙內(nèi)，以時分復(fù)用的方式向各個移動臺傳輸信息。6.2.1TDMA/FDMA接入方式

圖6-7TDMA/FDMA接入方式2023/2/1472．頻率與頻道序號GSM系統(tǒng)工作在以下射頻頻段：上行（移動臺發(fā)、基站收）為890MHz～915MHz下行（基站發(fā)、移動臺收）為935MHz～960MHz收、發(fā)頻率間隔為45MHz。移動臺采用較低頻段發(fā)射，傳播損耗較低，有利于補償上、下行功率不平衡的問題。由于載頻間隔是0.2MHz，因此GSM系統(tǒng)整個工作頻段分為124對載頻。其頻道序號用n表示，則上、下兩頻段中序號為n的載頻可用下式計算：下頻段fl(n)?=?(890?+?0.2n)MHz上頻段fh(n)?=?(935?+?0.2n)MHz6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/148在GSM中，無線路徑上采用的是時分多址(TDMA)方式。每一個載頻上有8個時隙，每一個時隙相當(dāng)于模擬系統(tǒng)中的一個信道，可提供一個移動臺通話，最多可有8個移動用戶使用同一頻點，他們使用不同的時隙。8個移動臺分別工作在一個載頻上的8個不同的時隙上。TACS系統(tǒng)：25MHZ/25KHZ=1000個頻道，頻道=信道GSM系統(tǒng)：25MHZ/200KHZ-1=124個頻道，124×8=992信道，頻道信道6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/149GSM中900Mhz為例：上行頻率：890－915MHz；下行頻率：935－960MHz共分為124對雙工載頻，載頻間隔為200KHz。每載頻共分8個時隙，即為8個信道。總信道數(shù)為124×8＝992個信道。124個頻點中包含了聯(lián)通，郵電GSM和TACS。6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/1503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)制器之前先通過一個高斯濾波器。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)制器之前先通過一個高斯濾波器。4載頻復(fù)用與區(qū)群結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)中，基站發(fā)射功率為每載波500W，每時隙平均為500/8=62.5W。移動臺發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8W和20W五種，可供用戶選擇。6.2.1TDMA/FDMA接入方式

2023/2/1511數(shù)字無線接口（Um接口）概念：移動臺與基站收發(fā)信機間接口的統(tǒng)稱。是移動通信實現(xiàn)的關(guān)鍵。是不同系統(tǒng)的區(qū)別所在：無線接口中信道、數(shù)據(jù)格式等。GSM系統(tǒng)中，由于在無線接口采用了TDMA技術(shù)，每幀包括8個時隙TS，BTS到MS為下行信道，MS到BTS為上行信道。6.2.2

信道及其組合

2023/2/1526.2.2

信道及其組合

2幀結(jié)構(gòu)圖6-8給出了GSM系統(tǒng)各種幀及時隙的格式。

圖6-8GSM系統(tǒng)各種幀及時隙的格式2023/2/153當(dāng)一個TDMA幀分為8時隙，幀長度為120/26=4.615ms,每個時隙含156.25個碼元，碼長度為15/26==0.577msTDMA幀構(gòu)成復(fù)幀有兩種：一種是由26幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長度120ms，主要用于業(yè)務(wù)信息的傳輸，也稱業(yè)務(wù)復(fù)幀；另一種由51幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長度235.385ms，專用于傳輸控制信息，也稱控制復(fù)幀。由51個業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個控制復(fù)幀均可組成一個超幀，超幀的周期為1326個TDMA幀。6.2.2

信道及其組合

2023/2/154由2048個超幀組成一個超高幀。幀的編號以超高幀為周期，從0到2715647上行傳輸所用的幀號和下行傳輸所用的幀號相同。所以上行幀相對于下行幀，在時間上推后3個時隙。圖6-9所示。

6.2.2

信道及其組合

圖6-9上行幀號和下行幀號所對應(yīng)的時間關(guān)系2023/2/1553信道分類無線信道分為物理信道和邏輯信道，邏輯信道又可以分為業(yè)務(wù)信道和控制信道兩種。（1）物理信道一個載頻上的TDMA幀的一個時隙為一個物理信道。GSM中每個載頻分為8個時隙，有8個物理信道。信道0～7對應(yīng)時隙TS0～TS7，每個用戶占用一個時隙用于傳遞信息。6.2.2

信道及其組合

2023/2/156在一個TS中發(fā)送的信息稱為一個突發(fā)脈沖序列(用戶在該信道上，即該時隙上發(fā)出的信息比特流被稱為突發(fā)脈沖序列)。GSM的物理信道有992條。（2）邏輯信道大量的信息傳遞于BTS和MS之間，邏輯信道是從信息內(nèi)容的性質(zhì)角度定義劃分的。是一種人為的定義。這些邏輯信道映射到物理信道上傳送。從BTS到MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路。6.2.2

信道及其組合

2023/2/157把信道上傳遞的內(nèi)容分成業(yè)務(wù)信息（話音、數(shù)據(jù)等）和控制信息（控制呼叫進程的信令）兩大類。定義與之對應(yīng)的邏輯信道稱為業(yè)務(wù)信道和控制信道。邏輯信道有12條。①業(yè)務(wù)信道（TCH）主要傳輸數(shù)字化話音或數(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)信道所用時隙是全速率業(yè)務(wù)信道所用時隙的一半。是上行和下行的點對點通信的信道。分類為:語音業(yè)務(wù)信道；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。6.2.2

信道及其組合

2023/2/158話音業(yè)務(wù)信道:載有編碼話音的業(yè)務(wù)信道分為全速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/FS)和半速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/HS)，兩者的總速率分別為22.8kb/s和11.4kb/s。對于全速率話音編碼，話音幀長20ms，每幀含260bit話音信息，提供的凈速率為13kb/s。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道:在全速率或半速率信道上，通過不同的速率適配和信道編碼，用戶可使用下列各種不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：9.6kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F9.6)；4.8kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F4.8)；6.2.2

信道及其組合

2023/2/1594.8kb/s,半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H4.8)；≤2.4kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F2.4)；≤2.4kb/s,半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H2.4)。6.2.2

信道及其組合

2023/2/160②控制信道（CCH）：用于傳送信令和同步信號。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道分類成廣播信道(BCH);公共控制信道(CCCH);專用控制信道(DCCH)。A廣播信道(BCH)。廣播信道是一種“一點對多點”的下行信道控制信道，用于基站向移動臺廣播公用的信息。傳輸?shù)膬?nèi)容主要是移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息。其中又分為：頻率校正信道(FCCH)：傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息；6.2.2

信道及其組合

2023/2/161同步信道(SCH)：用于傳送給MS的幀同步（TDMA幀號）和BTS的識別碼（BSIC）的信息。廣播控制信道(BCCH)：廣播每個BTS小區(qū)特定的通用信息。傳輸系統(tǒng)公用控制信息。如LAI、小區(qū)內(nèi)允許最大輸出功率、相鄰小區(qū)的BCCH載頻等。B公共控制信道(CCCH)：該類信道是一種雙向信道，主要用于尋呼接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令。以及完成移動臺所需專用控制信道的申請和分配。6.2.2

信道及其組合

2023/2/162尋呼信道(PCH)：用于尋呼（搜索）MS，是下行信道。隨機接入信道(RACH):用于移動臺隨機提出的入網(wǎng)申請，即請求分配一個獨立專用控制信道(SDCCH)，是上行信道。允許接入信道(AGCH)：用于基站對移動臺的入網(wǎng)申請作出應(yīng)答，即分配一個獨立專用控制信道(SDCCH)。當(dāng)移動臺經(jīng)隨機接入信道(RACH)申請到專用信道后，系統(tǒng)經(jīng)AGCH將分配給該移動臺的專用信道通知移動臺。所以AGCH/RACH成對使用。這是一個下行信道。6.2.2信道及其組合

2023/2/163C專用控制信道(DCCH)：是一種點對點的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行當(dāng)中在移動臺和基站之間傳輸必要的控制信息。分為三類：獨立專用控制信道(SDCCH)：

用于在分配業(yè)務(wù)信道(TCH)前的呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。例如，登記、鑒權(quán)等信令均在此信道上傳輸，經(jīng)鑒權(quán)確認后，再分配業(yè)務(wù)信道(TCH)。

是一個點對點的雙向信道。6.2.2信道及其組合

2023/2/164慢速輔助控制信道(SACCH)：在移動臺和基站之間，需要周期性地傳輸一些信息。SACCH可與一個業(yè)務(wù)信道或一個獨立專用控制信道聯(lián)用。SACCH安排在業(yè)務(wù)信道時，以SACCH/T表示；安排在控制信道時，以SACCH/C表示。如傳送移動臺接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號強度測試報告、MS的功率管理和時間的調(diào)整等。SACCH是雙向的點對點控制信道。6.2.2信道及其組合

2023/2/165?快速隨路控制信道(FACCH)：

傳送比慢速輔助控制信道(SACCH)所能處理的高得多的速率的信令信息。傳送與獨立專用控制信道(SDCCH)相同的信息，只有在沒有分配SDCCH的情況下，才使用這種控制信道。使用時要中斷業(yè)務(wù)信息，把FACCH插入業(yè)務(wù)信道，每次占用的時間很短，約18.5ms。通常在切換時使用。6.2.2信道及其組合

2023/2/166圖6-10GSM系統(tǒng)的信道分類6.2.2信道及其組合

2023/2/167舉例說明：(1)手機開機：搜索廣播控制信道(BCCH)，利用頻率校正信道(FCCH)同步，移動臺讀取同步信道(SCH)并識別BTS，然后讀取廣播控制信道(BCCH)上的系統(tǒng)信息。(2)登記接入：移動臺通過隨機接入信道(RACH)請求接入，系統(tǒng)通過允許接入信道(AGCH)分配一個獨立專用控制信道(SDCCH)，雙方利用SDCCH完成登記。6.2.2信道及其組合

2023/2/168(3)被叫接入：系統(tǒng)通過尋呼信道(PCH)尋呼到手移動臺，移動臺通過隨機接入信道(RACH)相應(yīng)，系統(tǒng)通過允許接入信道(AGCH)分配一個獨立專用控制信道(SDCCH)，雙方利用SDCCH完成登記和接入，在慢速輔助控制信道(SACCH)上發(fā)送測量報告，最后系統(tǒng)為移動臺分配業(yè)務(wù)信道(TCH)。(4)主叫接入：移動臺通過RACH發(fā)送接入請求，系統(tǒng)通過AGCH為移動臺分配SDCCH，雙方利用SDCCH建立呼叫，移動臺在SACCH上發(fā)送測量報告，系統(tǒng)為移動臺分配TCH。6.2.2信道及其組合

2023/2/1696.2.3信道的組合方式

邏輯信道組合是以幀為基礎(chǔ)的，“組合”是將各種邏輯信道裝載到物理信道上去。邏輯信道與物理信道之間存在著映射關(guān)系。信道的組合形式與通信系統(tǒng)在不同階段（接續(xù)或通話）所需要完成的功能有關(guān)，也與傳輸?shù)姆较颍ㄉ闲谢蛳滦校┯嘘P(guān)，還與業(yè)務(wù)量有關(guān)。1業(yè)務(wù)信道的組合方式業(yè)務(wù)信道有全速率和半速率之分，下面只考慮全速率情況。2023/2/1706.2.3信道的組合方式

業(yè)務(wù)信道的復(fù)幀含26個TDMA幀，其組成的格式和物理信道（一個時隙）的映射關(guān)系如圖6-11所示。圖6-11業(yè)務(wù)信道的組成格式2023/2/1716.2.3時隙的格式

在GSM系統(tǒng)中，每幀含8個時隙，時隙的寬度為0.577ms，其中包含156.25bit。TDMA信道上一個時隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列?；蛑敢苿优_與基站間一個載頻上8個時隙中任一時隙內(nèi)（即在一幀中）發(fā)送的信息比特流，約為156.25bit。其結(jié)構(gòu)在前面已經(jīng)有初步的介紹。圖6.16移動臺框圖2023/2/172突發(fā)脈沖串的形成在GSM系統(tǒng)中，一個TDMA幀每時隙只能送出257個比特，并以不連續(xù)的脈沖串形式在無線信道上傳送，因此除了257個比特的話音數(shù)據(jù)外，還必須加入其它的一些比特，這些比特包括前后各3個尾比特(TB)，用于幫助均衡器知道突發(fā)脈沖串的起始位和停止位；26個訓(xùn)練比特，用于均衡器計算信道模型；兩個1比特的借用標志，用于表示此突發(fā)脈沖序列是否被快速隨路控制信道FACCH信令借用。插入這些比特后,信號的數(shù)碼率從22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。6.2.3時隙的格式

2023/2/173接收機的工作流程是：接收突發(fā)脈沖串，在均衡器中計算評估比特序列的同時，還建立起信道模型。在全部8個1/2突發(fā)脈沖串接收齊和解密之后，它們被重新裝配成456個比特的消息。該消息序列被解碼，以便檢測和校正傳輸期間的差錯。解碼器使用來自均衡器的、能改善差錯校正功能的軟信息，即比特正確的概率。最后是對該比特流進行話音解碼，把它轉(zhuǎn)換成模擬話音。圖6.11突發(fā)脈沖串的形成6.2.3時隙的格式

2023/2/174根據(jù)所傳信息的不同，時隙所含的具體內(nèi)容及組成的格式也不同。突發(fā)脈沖序列分為五種類型：普通突發(fā)脈沖序列、空閑突發(fā)脈沖序列、頻率校正突發(fā)脈沖序列、同步突發(fā)脈沖序列和接入突發(fā)脈沖序列。1常規(guī)

(普通)突發(fā)(NormalBurst,NB)脈沖序列常規(guī)突發(fā)脈沖序列也稱普通突發(fā)脈沖序列，用于業(yè)務(wù)信道及專用控制信道，其組成格式如圖6-17所示。6.2.3時隙的格式

2023/2/175圖

常規(guī)突發(fā)序列的振幅圖6.2.3時隙的格式

2023/2/1766.2.3時隙的格式

圖6-17常規(guī)突發(fā)脈沖序列的格式頻率校正突發(fā)(FrequencyCorrectionBurst,FCB)脈沖序列頻率校正突發(fā)脈沖序列用于校正移動臺的載波率，用于移動臺的頻率同步，在頻率校正信道(FCCH)上發(fā)送。2023/2/177固定比特142bit：使調(diào)制器發(fā)送一個頻偏為67.5KHz的全“0”比特。用于構(gòu)成FCCH,使MS獲得頻率上的同步,如圖6-18所示。同步突發(fā)（SynchronizationBurst，SB）脈沖序列同步突發(fā)脈沖序列用于移動臺的時間同步。用于傳輸TDMA幀號和基站識別碼(BSIC)信息。這在同步信道（SCH）上發(fā)送。其格式如圖6-19所示,6.2.3時隙的格式

圖6-18頻率校正突發(fā)脈沖序列的格式2023/2/1786.2.3時隙的格式

39bit的加密比特：包含25bit信息位、10bit奇偶校驗、4bit尾比特。再經(jīng)1：2卷積編碼，得到總比特數(shù)78bit，分成兩個39bit的編碼段填入。其中25bit信息位由兩部分組成：6bit基站識別碼BSIC、19bitTDMA幀號。圖6-19同步突發(fā)脈沖序列的格式2023/2/1794接入突發(fā)（AccessBurst，AB）脈沖序列接入突發(fā)脈沖序列用于上行傳輸方向，在隨機接入信道（RACH）上傳送，用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申請。用于隨機接入，它有一個較長的保護間隔，這是為適應(yīng)移動臺首次接入不知道時間提前值而設(shè)置的。圖6-20接入突發(fā)脈沖序列的格式6.2.3時隙的格式

2023/2/1806.2.3時隙的格式

圖6-20接入序列突發(fā)的時延36bit為加密比特：8bit信息、6bit的奇偶校驗和4bit的尾比特，共18bit經(jīng)1:2的卷積編碼得到36bit填入。8bit的信息位：3bit:接入原因，用于表明緊急呼叫等；5bit:隨機鑒別器，用于檢查確定碰撞后的重發(fā)時間。2023/2/1815空閑突發(fā)脈沖序列DB用戶無信息傳輸時，用DB代替NB在TDMA時隙中傳送，不攜帶任何信息，不發(fā)送給任何移動臺，格式與普通突發(fā)脈沖序列相同，只是其中加密比特改為具有一定的比特模型的混合比特。除了上述四種格式之外，還有一種不發(fā)送實際信息的時隙格式，稱為“虛設(shè)時隙”格式，用于填空，其結(jié)構(gòu)和NB格式相同，但只發(fā)送固定的比特序列。6.2.3時隙的格式

圖6.21空閑突發(fā)脈沖串示意圖

2023/2/1826.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1區(qū)域定義GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網(wǎng)。在它的服務(wù)區(qū)間，設(shè)置很多基站，移動通信網(wǎng)在此服務(wù)區(qū)內(nèi)，具有控制、交換功能，以實現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、過區(qū)切換及漫游服務(wù)等功能。在由GSM系統(tǒng)組成的移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其相應(yīng)的區(qū)域定義如圖6-22所示。GSM服務(wù)區(qū);公用陸地移動通信網(wǎng);

MSC區(qū);位置區(qū);基站區(qū);扇區(qū)。2023/2/1836.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖6-22GSM系統(tǒng)的區(qū)域定義2023/2/184（1）GSM服務(wù)區(qū)。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其通信的區(qū)域。（2）公用陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）。一個公用陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）可由一個或若干個移動交換中心（MSC）組成。在該地區(qū)內(nèi)具有共同的編號制度和路由計劃。并由移動交換中心（MSC）完成呼叫接續(xù)。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/185（3）移動交換中心（MSC）或MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)移動交換中心（MSC）區(qū)是指一個移動交換中心（MSC）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著多個基站收發(fā)信機。從地理位置來看，移動交換中心（MSC）包含多個位置區(qū)。GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)是由一個或幾個MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)構(gòu)成，能夠提供GSM/PLMN網(wǎng)絡(luò)與其它通信網(wǎng)絡(luò)間的鏈路，具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能的MSC稱為入口MSC，簡稱GMSC。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/186圖6.23入口MSC的網(wǎng)絡(luò)位置6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/187MSC作為GSM/PLMN的入局匯接交換機，它具有為移動終端的呼叫詢問呼叫路由的功能。它能使系統(tǒng)為呼叫選路至它們的最終的目的地——被叫移動臺。MSC/VLR服務(wù)區(qū)表示由該MSC所覆蓋的服務(wù)區(qū)域，凡在該區(qū)的移動臺均在該區(qū)的拜訪位置寄存器（VLR）登記。因此，MSC總與VLR構(gòu)成同一個節(jié)點，寫作MSC/VLR。每個MSC/VLR服務(wù)區(qū)又被分成若干個位置區(qū)6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/188（4）位置區(qū)（LA）廣播尋呼消息以便找到某移動用戶的尋呼區(qū)域。位置區(qū)是MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)的一部分。每一個MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)分成幾個位置區(qū)，在一個位置區(qū)內(nèi)，移動臺可以自由地移動，不需做位置更新。所以，一個位置區(qū)是廣播尋呼消息以便找到某移動用戶的尋呼區(qū)域。一個位置區(qū)只能屬于一個MSC/VLR。利用位置區(qū)識別碼（LAI），系統(tǒng)能夠區(qū)別不同的位置區(qū)。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/189位置區(qū)一般由若干個小區(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。一個位置區(qū)又劃分為若干個小區(qū)。（5）基站區(qū)基站區(qū)即小區(qū)，它表示網(wǎng)絡(luò)中一個BTS的無線覆蓋區(qū)域。它是網(wǎng)絡(luò)中一個基本的無線覆蓋的區(qū)域。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/190一個位置區(qū)可劃分為若干個小區(qū)，一個小區(qū)是具有一個全球識別碼（CGI）的。同時，利用基站識別碼（BSIC），移動臺本身能區(qū)分使用同樣的載頻的各個小區(qū)。（6）扇區(qū)。當(dāng)基站收發(fā)信機天線采用定向天線時，基站區(qū)分為若干個扇區(qū)。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/1912網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM網(wǎng)絡(luò)與TACS網(wǎng)絡(luò)不同，采用了專網(wǎng)的形式，網(wǎng)135、136、137、138、139實際是一個網(wǎng)，只是號碼段不同。我國數(shù)字PLMN網(wǎng)由三級組成，本地網(wǎng)----省網(wǎng)-----全國網(wǎng)。(1)GSM移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng))原則上長途編號區(qū)為二位、三位的地區(qū)可設(shè)移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)設(shè)立相應(yīng)的HLR，必要時可增設(shè)HLR，用于存儲歸屬該移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的所有用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/1926.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/1936.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2023/2/194規(guī)模較小的移動本地網(wǎng)

6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中規(guī)模移動本地網(wǎng)2023/2/195大規(guī)模移動本地網(wǎng)6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/196(2)省內(nèi)數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)（GSM話路網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）設(shè)置若干個移動業(yè)務(wù)匯接中心（也稱二級匯接中心或省級匯接中心），它可以只作匯接中心，也可既作匯接中心又作端局。每個端局至少應(yīng)與省內(nèi)兩個二級匯接中心相連，省內(nèi)二級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/1973全國數(shù)字移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在各大區(qū)設(shè)立一級移動業(yè)務(wù)匯接中心，通常為單獨設(shè)置，省內(nèi)二級匯接中心應(yīng)與相應(yīng)的一級匯接中心相連，一級匯接中心之間也是網(wǎng)狀網(wǎng)。三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)量大的三級網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量小的三級網(wǎng)絡(luò)6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/198二三級混合結(jié)構(gòu)6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/1994GSM網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)移動網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)設(shè)置接口局接口局的數(shù)量應(yīng)盡量少接口局可獨立設(shè)置，也可兼設(shè)互聯(lián)雙方的接口局作為網(wǎng)間結(jié)算的計費點對來去話進行計費6.2.4GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/2/11001移動用戶的ISDN號碼(MSISDN)

指主叫用戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中用戶所需撥的號碼。號碼結(jié)構(gòu):國家碼CC：我國為86國內(nèi)有效ISDN號：移動業(yè)務(wù)接入號NDC（N1N2N3）：13S（S=9～4屬于中國移動；S=0～3屬于中國聯(lián)通）HLR識別號：H0H1H2H36.3系統(tǒng)編號2023/2/11016.3系統(tǒng)編號移動用戶號：ABCD

2023/2/11022國際移動用戶識別碼(IMSI)在無線路徑和整個GSM移動通信網(wǎng)上正確地識別某個移動用戶，就必須給移動用戶分配一個特定的識別碼。這個識別碼稱為國際移動用戶識別碼(IMSI)；用于GSM移動通信網(wǎng)所有信令中，存儲在用戶識別模塊(SIM)、原籍用戶位置寄存器（HLR）和訪問用戶位置寄存器（VLR）中。6.3系統(tǒng)編號2023/2/1103結(jié)構(gòu)（15位）：如圖所示我國MCC為460MNC的值中國移動為00、中國聯(lián)通為016.3系統(tǒng)編號2023/2/11046.3系統(tǒng)編號3臨時移動用戶識別碼(TMSI)考慮到移動用戶識別碼的安全性，GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R別碼采用臨時移動用戶識別碼(TMSI)代替國際移動客戶識別碼（IMSI）。兩者之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。訪問位置寄存器(VLR)可給來訪的移動用戶分配一個臨時移動用戶識別碼（TMSI）(只限于在該訪問服務(wù)區(qū)使用)；臨時移動用戶識別碼（TMSI）總長不超過4個字節(jié)，其格式可由各運營部門決定。2023/2/11054移動用戶漫游號碼MSRN當(dāng)移動臺漫游到一個新的服務(wù)區(qū)時，由訪問用戶訪問位置寄存器（VLR）給它分配一個臨時性的漫游號碼，并通知該移動臺的原籍用戶位置寄存器（HLR），用于建立通信路由。一旦該移動臺離開該服務(wù)區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分配給其它來訪的移動臺使用；漫游號碼的組成格式與移動國際(或國內(nèi))ISDN號碼相同；6.3系統(tǒng)編號2023/2/1106中國GSM移動通信網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定如下（以中國移動網(wǎng)為例）：139后二位為零的MSISDN號碼為移動用戶漫游號碼(MSRN)，即13900MlM2M3ABC。MlM2M3為MSC的號碼，與MSISDN號碼中的H1H2H3相同。6.3系統(tǒng)編號2023/2/11075位置區(qū)識別碼(LAI)位置區(qū)識別碼用于移動用戶的位置更新,LAC用于識別移動網(wǎng)中的一個位置區(qū).結(jié)構(gòu)：MCC+MNC+LACMCC——移動用戶國家碼，同IMSI中的前三位數(shù)字；

6.3系統(tǒng)編號2023/2/1108

MNC——移動網(wǎng)號，同IMSI中的MNC；

LAC——位置區(qū)號碼，為一個2字節(jié)BCD編碼，表示為X1X2X3X4。在一個GSMPLMN網(wǎng)中可定義65536個不同的位置區(qū)。

6全球小區(qū)識別碼(CGI）用來識別一個位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)，它是在位置區(qū)識別碼(LAI)后加上一個小區(qū)識別碼(CI)。CI是一個2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。6.3系統(tǒng)編號2023/2/1109MCCMNCLAC位置區(qū)識別碼（LAI）CI全球小區(qū)識別碼（CGI）6.3系統(tǒng)編號如：460001362225371460就是“中國的國家碼”；00就是“中國移動的網(wǎng)絡(luò)碼”；13622就是“位置區(qū)”25371就是“小區(qū)號”。

MSC和BSC的CGI不一致就是MSC加的CGI和BSC加的CGI不一樣，這樣的話手機在這個小區(qū)下打不了也接不了電話，兩個不一致時MSC和BSC都互相找不到對方發(fā)來CGI，所以兩邊都會回絕通話。

2023/2/11107基站識別色碼(BSIC)用于識別相鄰國家的相鄰基站的，為6bit編碼。結(jié)構(gòu)：NCC+BCCNCC——國家色碼，主要用來區(qū)分國界各側(cè)的運營者(國內(nèi)區(qū)別不同的省)，為XY1Y2。X：運營者(移動X＝1，聯(lián)通＝0)Y1、Y2：分配見表5.4所示。BCC——基站色碼，識別基站。由運營設(shè)定。

6.3系統(tǒng)編號2023/2/1111

Y2Y1

010吉林、甘肅、西藏、廣西、福建、湖北、北京、江蘇黑龍江、遼寧、寧夏、四川、海南、江西、天津、山西、山東1新疆、廣東、河北、安徽、上海、貴州、陜西內(nèi)蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南表Y1Y2的分配6.3系統(tǒng)編號2023/2/11126.3系統(tǒng)編號6國際移動設(shè)備識別碼IMEI區(qū)別移動臺設(shè)備的標志，可用于監(jiān)控被竊或無效的的移動設(shè)備。結(jié)構(gòu)（15位）：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)TAC為型號批準碼，由歐洲型號中心分配；FAC為工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及裝配地；SNR為序號碼，由廠家分配；SP為備用2023/2/1113IMEI可在待機狀態(tài)下按“*#06#”讀取讀取的IMEI碼與手機后蓋板上的條碼標簽、外包裝上的條碼標簽應(yīng)一致7MSC/VLR號碼在No.7信令消息中使用的、代表MSC的號碼8HLR號碼在No.7信令消息中使用的、代表HLR的號碼9切換號碼HON目標MSC(即切換到的MSC)臨時分配給移動用戶的一個號碼，用于路由選擇6.3系統(tǒng)編號2023/2/11146.3系統(tǒng)編號10短消息中心號碼在No.7信令消息中使用的、代表短消息中心的號碼結(jié)構(gòu)：13SH00X1X2X3500X1X2X3與當(dāng)?shù)氐拈L途區(qū)號相同，兩位長途區(qū)號的地區(qū)X3設(shè)為0用戶發(fā)送短消息前，必須先設(shè)置短消息中心號碼2023/2/111511撥號方式撥號方式是使用戶可以通過撥十進制數(shù)字實現(xiàn)本地呼叫、國內(nèi)長途呼叫及國際長途呼叫的一種方式。我國移動通信網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定的GSM移動通信的撥號方式是（以中國移動網(wǎng)為例）：

移動→本地固定：PQRABCD移動→外地固定：0XYZPQRABCD移動→移動：13SH0H1H2H3ABCD固定→本地移動：13SH0H1H2H3ABCD6.3系統(tǒng)編號2023/2/1116固定→外地移動：013SH0H1H2H3ABCD移動→待服業(yè)務(wù)0XYZ1XX，其中對火警只須撥119，對匪警只須撥110，對急救中心只須撥120，對交警中心只須撥122。國際用戶移動用戶國際長途有權(quán)字冠+139H0H1H2H3ABCD

移動用戶國際用戶00+國家代碼+該國內(nèi)有效電話號碼其中，0——國內(nèi)長途有權(quán)字冠；

00——國際長途有權(quán)字冠；XYZ為長途區(qū)號；PQR為市話局端局號；ABCD為用戶號;1XX——特種業(yè)務(wù)號碼。6.3系統(tǒng)編號2023/2/11176.4路由及接續(xù)6.4.1路由選擇路由選擇原則為:PSTN用戶呼叫移動用戶時，盡可能快進入移動網(wǎng)查詢路由；移動用戶呼叫PSTN用戶，立即進入PSTN，由PSTN進行接續(xù)。1國內(nèi)呼叫接續(xù)移動用戶呼叫PSTN用戶：始呼MSC分析被叫號碼為PSTN用戶，則立即從始發(fā)地通過接口局(GWm)接至接口局(GWp)，進入PSTN網(wǎng)，如圖所示。

2023/2/1118呼叫MSC所在地固定用戶呼叫外地固定用戶6.4路由及接續(xù)2023/2/1119PSTN用戶呼叫移動用戶PSTN端局根據(jù)移動業(yè)務(wù)接入號（13S），通過接口局（GWp）就近接入GMSC，GMSC分析H0H1H2H3導(dǎo)出被叫移動用戶的HLR地址信息。通過No.7信令網(wǎng)，從HLR得到該用戶目前的位置信息，即MSRN，GMSC經(jīng)移動網(wǎng)接續(xù)至用戶所在MSC,如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/1120呼叫本地移動用戶呼叫外地移動用戶6.4路由及接續(xù)2023/2/1121

若主叫PSTN用戶本地未建立移動網(wǎng)絡(luò)，課采用兩種方式：主叫本地PSTN端局（或匯接局TS）與就近GSM移動網(wǎng)絡(luò)接口局間建立直達路由。呼叫也可以通過PSTN的長途接續(xù)到就近的移動端口局GMSC，如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/1122GSM用戶呼叫GSM用戶始發(fā)MSC通過TMSC查詢到被叫用戶的路由信息MSRN，由主叫所處的MSC接續(xù)至被叫所處的被訪MSC（VMSC），如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/11232國際呼叫接續(xù)移動用戶用為國際呼叫的主叫：始發(fā)MSC分析為國際接入碼00后，則立即從始發(fā)地通過接口局進入PSTN網(wǎng)。

移動用戶作為國際呼叫的被叫：由國外一直接續(xù)到北京、上海、廣州PSTN的國際局，就近接入移動本地的接口局，在當(dāng)?shù)谿MSC進行路由查詢，并建立接續(xù)，如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/11243PLMN與PSPDN的互通分組型終端接入：分組型終端經(jīng)PSTN接入PSPDN，進網(wǎng)接口規(guī)程為ITU-TX.32建議（同步傳輸），如下圖所示。非分組型終端：非分組型終端經(jīng)PSTN接入PSPDN，進網(wǎng)接口規(guī)程為建議ITU-TX.28（非同步傳輸），如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/11254PLMN與CHINANET的互通通過PSTN互通：PLMN通過PSTN完成與CHINANET的互通采用兩種接口：模擬用戶線路；一條或多條E1中繼線路，如下圖所示。通過專用設(shè)備的互通：專用設(shè)備一端與MSC相連，一端以局域網(wǎng)LAN的形式接入到CHINANET中。用戶首先需要撥叫特定號碼（可采用特服號），從而建立MSC與專用設(shè)備間的通路，如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/11266.4.2位置登記和位置更新1位置登記移動臺第一次接入系統(tǒng)時向系統(tǒng)報告位置稱為位置登記。位置登記（或稱注冊）是通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程。GSM蜂窩通信系統(tǒng)把整個網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分為許多位置區(qū)，并以不同的位置區(qū)標志進行區(qū)別，如圖6-32中的LA1，LA2，LA3，…6.4路由及接續(xù)2023/2/1127圖6-32位置區(qū)劃分的示意圖6.4路由及接續(xù)2023/2/1128當(dāng)一個移動用戶首次入網(wǎng)時，它必須通過移動交換中心（MSC），在相應(yīng)的位置寄存器（HLR）中登記注冊，把其有關(guān)的參數(shù)(如移動用戶識別碼、移動臺編號及業(yè)務(wù)類型等)全部存放在這個位置寄存器中,于是網(wǎng)絡(luò)就把這個位置寄存器稱為原籍位置寄存器。移動臺的不斷運動將導(dǎo)致其位置的不斷變化。這種變動的位置信息由另一種位置寄存器，即訪問位置寄存器（VLR）進行登記。并向該移動臺的HLR查詢其有關(guān)參數(shù)。此HLR要臨時保存VLR提供的位置信息。離開高區(qū)域，VLR刪除該位置信息。6.4路由及接續(xù)2023/2/1129位置區(qū)的標志在廣播控制信道（BCCH）中播送，移動臺開機后，就可以搜索此BCCH，從中提取所在位置區(qū)的標志。系統(tǒng)通過空中接口的廣播控制信道（BCCH）連續(xù)發(fā)送位置區(qū)的標志（位置區(qū)識別碼，LAI)，移動臺開機后，就可以搜索此BCCH，從中提取所在位置區(qū)的標志。如果移動臺從廣播控制信道（BCCH）中獲取的位置區(qū)標志就是它原來用的位置區(qū)標志，則不需要進行位置更新。6.4路由及接續(xù)2023/2/1130如果兩者不同，則說明移動臺已經(jīng)進入新的位置區(qū)，必須進行位置更新。于是移動臺將通過新位置區(qū)的基站發(fā)出位置更新的請求。當(dāng)移動臺進入某個訪問區(qū)需要進行位置登記時，它就向該區(qū)的MSC發(fā)出“位置登記請求（LR）”。如果MS是利用“臨時用戶識別碼（TMSI）”（由(VLR)0分配的）發(fā)起“位置登記請求”的（VLR）n收到后，必須先向（VLR）0詢問該用戶的IMSI，如詢問操作成功，（VLR）n再給該MS分配一個新的TMSI，接下去的過程與上面一樣。6.4路由及接續(xù)2023/2/1131圖6.33位置登記過程舉例6.4路由及接續(xù)2023/2/11322

位置更新：移動中的移動臺從一個位置區(qū)移動至另一個位置區(qū)時，需要向系統(tǒng)登記其位置的變化信息，這個過程稱為位置更新。位置更新過程發(fā)生在移動臺空閑時。6.4路由及接續(xù)圖6.33更新位置過程示意圖2023/2/1133位置更新的幾種情況:(1)MS在同一位置區(qū)中從一個小區(qū)到另一個小區(qū)，不需位置更新，例：從小區(qū)1到小區(qū)2,如下圖所示。6.4

路由及接續(xù)2023/2/1134(2)MS從一個位置區(qū)的小區(qū)進入另一位置區(qū)的小區(qū)，需位置更新。MS通過接收BCCH把位置區(qū)的變化通知網(wǎng)絡(luò)，在接入移動通信網(wǎng)的移動業(yè)務(wù)交換中心的VLR內(nèi)進行位置信息的更新，同時在HLR中進行位置更新。如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/1135

以上位置更新分兩種情況，如下圖所示。

6.4路由及接續(xù)2023/2/1136①同MSC/VLR區(qū)不同LAI的位置更新（只需更新VLR中的位置）。如下圖所示。即小區(qū)3到小區(qū)4移動時，基站通過新的基站控制器把位置消息傳給原來的MSC/VLR，移動用戶沒有改變MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)。

6.4路由及接續(xù)2023/2/1137②不同MSC/VLR區(qū)不同LAI的位置更新工程如下圖所示（需更新HLR、VLR中的位置信息）。如MS從小區(qū)3到小區(qū)5移動時，基站通過新的基站控制器把位置更新請求傳給新的MSC/VLR，新的MSC/VLR把位置更新請求轉(zhuǎn)給MS的歸屬局；HLR進行位置更新后，向新的MSC/VLR發(fā)出接受信息，新MSC/VLR收到后，經(jīng)BTS\BCS發(fā)出位置更新證實給MS；同時，HLR向MS原來訪問的VLR發(fā)位置刪除信息，原VLR刪除該MS的位置信息后，發(fā)位置刪除接受信息給HLR。 6.4路由及接續(xù)2023/2/11386.4

路由及接續(xù)2023/2/11396.4.3呼叫過程通信網(wǎng)上兩個終端每次成功的通信都包括三個階段：即呼叫建立、消息傳輸和釋放。1移動用戶主呼：當(dāng)移動用戶撥被呼用戶的號碼，再按“發(fā)送”鍵（延遲撥發(fā)）；系統(tǒng)鑒權(quán)后若允許該主呼用戶接入網(wǎng)絡(luò)，則MSC/VLR發(fā)證實接入請求消息，主呼用戶發(fā)起呼叫；被呼用戶的鏈路準備好后，網(wǎng)絡(luò)便向主呼用戶發(fā)出呼叫建立證實，并分配專用業(yè)務(wù)信道TCH，主呼用戶等候被呼用戶響應(yīng)的證實信號，即完成移動用戶的主呼過程。6.4

路由及接續(xù)2023/2/11402移動用戶被呼：被呼的移動用戶的路由到達該移動用戶所登記的MSC/VLR后，由該MSC/VLR向移動用戶發(fā)尋呼消息；位置區(qū)內(nèi)所有的基站都向移動用戶發(fā)尋呼消息，進行一齊呼叫；在位置區(qū)內(nèi)守聽的被叫用戶收到尋呼消息并立即響應(yīng)，即完成移動用戶的被呼過程。6.4

路由及接續(xù)2023/2/1141下例是一個北京的固定電話用戶撥打廣州的一個移動用戶的呼叫接續(xù)過程（被呼過程）。(1)主叫撥號北京市話用戶A撥打廣州GSM用戶B的移動用戶的ISDN號碼(MSISDN)，PSTN網(wǎng)絡(luò)的交換機分析MSISDN號碼，得知B用戶為移動用戶，它把呼叫轉(zhuǎn)到GSM網(wǎng)絡(luò)上距它最近的一個具有入口功能的移動業(yè)務(wù)交換中心GMSC。6.4

路由及接續(xù)2023/2/1142(2)GMSC分析被叫號碼GMSC分析該號碼為廣州位置寄存器HLR的用戶后將MSISDN號碼送至廣州HLR，要求查詢有關(guān)該被叫用戶目前所在的位置信息。(3)HLR申請漫游號碼MSRNHLR把MSISDN號碼轉(zhuǎn)換成國際移動用戶識別碼(IMSI)后查出用戶目前處于哪個MSC并將該IMSI發(fā)至該MSC，向該MSC申請分配一個漫游號碼。6.4路由及接續(xù)2023/2/11436.4路由及接續(xù)一個北京的固定電話用戶撥打廣州的一個移動用戶的呼叫接續(xù)過程圖示。2023/2/1144(4)選定漫游號碼MSRNMSC收到IMSI后臨時給被叫用戶B分配一個漫游號碼并將此號碼送回HLR，再由HLR發(fā)給GMSC使用。(5)連接呼叫至被叫所在的MSCGMSC收到MSRN后，用此號碼選擇一條出中繼路由至MSC。即GMSC把入局呼叫接到被叫用戶所在的MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)，GMSC與MSC/VLR鏈接可以直接或轉(zhuǎn)接如下圖所示。MSC將負責(zé)本次呼叫的建立。6.4

路由及接續(xù)2023/2/11456.4

路由及接續(xù)GMSC與MSC/VLR轉(zhuǎn)接連接GMSC與MSC/VL直接連接2023/2/1146(6)令被叫所在位置區(qū)內(nèi)的所有基站發(fā)尋呼信息被呼叫用戶所在的VLR根據(jù)IMSI查出被叫用戶的位置區(qū)識別碼LAI后，MSC/VLR發(fā)出尋呼命令到MS所在位置區(qū)內(nèi)的所有無線基站，再由基站向被叫用戶B發(fā)呼叫信號。如下圖所示。6.4路由及接續(xù)2023/2/1147(7)基站尋呼被叫用戶B基站收到尋呼命令后，將該尋呼消息（含有MS的IMSI）通過無線控制信道發(fā)射。MS接收到尋呼后向基站發(fā)回響應(yīng)信號。(8)