移動通信-第六章-GSM及其增強移動通信系統(tǒng)

第六章胡蘇通信抗干擾技術國家級重點實驗室移動通信GSM及其增強移動通信系統(tǒng)主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務前言GSM概述GSM以前是GroupeSpecialeMobile(1982年設立)的縮寫，現(xiàn)在是(GlobalSystemforMobileCommunications)的縮寫GSM系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀100多個國家已建立了GSM網(wǎng)絡。移動通信用戶的40％以上在使用GSM主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征電信業(yè)務為用戶通信提供的包括終端設備功能在內的完整能力的通信業(yè)務承載業(yè)務提供用戶接入點間信號傳輸?shù)哪芰Ω郊訕I(yè)務對基本業(yè)務的補充不能單獨向用戶提供，必須與基本業(yè)務一起提供6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征主要的電信業(yè)務種類電話業(yè)務緊急呼叫業(yè)務119，110，短消息業(yè)務傳真業(yè)務交替語音和三類傳真自動三類傳真6.1電信業(yè)務電信業(yè)務類型業(yè)務碼電信業(yè)務名稱功能話音傳輸11電話為數(shù)字移動通信系統(tǒng)的用戶和其它所有與其聯(lián)網(wǎng)的用戶之間提供雙向電話通信緊急呼叫12通過一種簡單而同一的手續(xù)將用戶接到就近的緊急業(yè)務中心短消息21MS終端的點對點短消息業(yè)務由短消息業(yè)務中心完成存儲和前轉功能22MS起始的點對點短消息業(yè)務23小區(qū)廣播短消息業(yè)務傳真61交替語音和三類傳真語音與三類傳真交替?zhèn)魉?2自動三類傳真使用戶以傳真編碼信息文件的形式自動交換各種函件6.1短消息業(yè)務的傳送過程BSSMSCVLR移動臺始呼的短消息移動臺被呼的短消息短消息NSS空中接口A接口短消息服務（源端到終端）過程

NSS小區(qū)廣播的短消息業(yè)務BSSBSSNSS操作維護接口空中接口A接口短消息服務（小區(qū)廣播）過程

6.1承載業(yè)務注1.承載業(yè)務61和81中的數(shù)據(jù)為3.1KHz信息傳送能力的承載業(yè)務21-342.表中“T”表示透明；“NT”表示不透明業(yè)務碼承載業(yè)務名稱業(yè)務碼承載業(yè)務名稱透明屬性21異步300bps雙工電路型33同步4.8kbps雙工電路型T或NT22異步1.2kbps雙工電路型34同步9.6kbps雙工電路型24異步2.4kbps雙工電路型42異步PAD接入1.2kbps電路型25異步4.8kbps雙工電路型44異步PAD接入2.4kbps電路型26異步9.6kbps雙工電路型45異步PAD接入4.8kbps電路型32同步2.4kbps雙工電路型46異步PAD接入9.6kbps電路型61交替話音/數(shù)據(jù)81話音后接數(shù)據(jù)注131同步1.2kbps雙工電路型

T41異步PAD接入1.2kbps電路型NT6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征附加業(yè)務記費提示交替線業(yè)務來話限制在國外時限制來話呼出限制限制所有打出去的國際電話遇忙呼叫前轉無應答呼叫前轉6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征附加業(yè)務無條件呼叫前轉呼叫保持呼叫等待主叫線識別顯示主叫線識別限制中央交換業(yè)務閉合用戶群會議呼叫顯示呼叫轉接運營者確定的呼叫限制6.2GSM系統(tǒng)的構成6.2GSM系統(tǒng)的結構GSM系統(tǒng)結構移動子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)交換子系統(tǒng)操作子系統(tǒng)移動臺

移動臺（MS：MobileStation）：用戶端的設備總稱?？梢允鞘殖謾C、車載臺、便攜式臺。組成：移動設備(ME)SIM卡移動臺的功能無線接入數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)完成各種控制功能并支持各種基本業(yè)務(電信業(yè)務和承載業(yè)務)和補充業(yè)務支持人機接口各種功能，呼叫過程的提示SIM（SubscriberIdentityModule）特點：客戶與設備分離通信安全可靠用戶個人身份號碼PIN鑒權過程：GSM網(wǎng)絡和SIM卡之間進行的，以驗證用戶身份的合法化加密：SIM含加密參數(shù)成本低，經(jīng)久耐用移動臺

移動臺圖移動臺組成原理框圖信源信源編碼信道編碼調制解調信道估計,補償信道譯碼信源譯碼信宿基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)（BSS：BaseStationSubsystem）在一定的無線覆蓋區(qū)中，由MSC控制，與MS進行通信的設備。一個BSS可為一個或多個小區(qū)服務。由兩部分組成：基站收發(fā)設備（BTS：BaseTransceiverStation）：為一個小區(qū)服務的無線收發(fā)設備?；究刂破鳎˙SC:BaseStationController）：無線資源管理，對1個或多個BTS進行控制。6.2GSM系統(tǒng)的結構GSM系統(tǒng)結構基站子系統(tǒng)基站產品諾基亞MetroSite基站容量增加，簡易配置，便于安裝多向天線含四收發(fā)信機，未來的信號線可支持12個收發(fā)信機諾基亞InSite基站是為各種室內覆蓋和容量解決方案而設計的一種結構緊湊、具收發(fā)信機功能的微蜂窩基站。僅重2.4公斤，占地面積不超過一張A4紙。建設室內覆蓋的理想基站基站控制器BSC產品諾基亞大容量的基站控制器網(wǎng)絡子系統(tǒng)網(wǎng)絡子系統(tǒng)/交換子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)的交換功能用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫。組成：移動業(yè)務交換中心MSC訪問位置寄存器VLR歸屬位置寄存器HLR鑒權中心AUC移動設備識別寄存器EIR6.2GSM系統(tǒng)的結構GSM系統(tǒng)結構交換子系統(tǒng)MSC（MobileSwitchCenter,移動業(yè)務交換中心）MSC是NSS的核心。對于管轄區(qū)域中的移動臺進行控制交換。網(wǎng)絡子系統(tǒng)網(wǎng)絡子系統(tǒng)MSC的功能下傳尋呼和呼叫所特定的功能；7號信令系統(tǒng)(SS7)的中止處；支持移動性的特定信令；位置登記和位置信息下傳；新業(yè)務的提供(傳真、數(shù)據(jù)呼叫)；支持短消息業(yè)務(SMS)；生成并下傳計費和帳單信息HLR（HomeLocationRegister，歸屬位置寄存器）HLR是GSM系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫，存儲HLR控制區(qū)內所有用戶的相關數(shù)據(jù)。用戶的參數(shù)（靜態(tài)數(shù)據(jù)）：每個用戶購機時，就屬于某一個HLR控制區(qū)，其用戶識別號碼已存儲在HLR中用戶的位置信息（動態(tài)數(shù)據(jù)）：HLR控制區(qū)內的各個MS當前位置的信息HLR可與MSC/VLR一一對應，也可控制幾個MSC/VLR。VLR（VisitorLocationRegister，

訪問位置寄存器）VLR是存儲位置信息的動態(tài)數(shù)據(jù)庫包含了當前處在本區(qū)（MSC區(qū)）的全部MS（包括漫游到該VLR所管轄的移動用戶）的與呼叫接續(xù)有關資料。某一個MS用戶漫游到新的MSC區(qū)，與該MSC連接的VLR就向其HLR請求該MS的有關數(shù)據(jù)并存儲，同時并將此VLR號送至漫游用戶的HLR。一旦用戶離開該VLR的控制區(qū)域，重新在另一個VLR登記，原VLR刪除臨時記錄的該移動用戶的信息。網(wǎng)絡子系統(tǒng)AUC（AuthenticationCenter，鑒權中心）為系統(tǒng)提供客戶鑒權所需要的數(shù)據(jù)，用以保護通過空中接口的移動客戶通信不受侵犯。數(shù)據(jù)的存儲：存儲每個用戶的密鑰，存儲鑒權算法。向HLR提供鑒權參數(shù)組。網(wǎng)絡子系統(tǒng)EIR（EquipmentIdentityRegister，移動設備識別寄存器）存貯移動設備的國際移動設備識別碼（IMEI,#06#,#0000#），完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，防止非法移動臺的使用。白名單：可入網(wǎng)的合法移動臺設備號（識別）?；颐麊危河泄收系摹⑽唇?jīng)認證的移動臺設備號（監(jiān)視）。黑名單：被禁用（如失竊）的移動臺設備號（閉鎖）。HLRi產品合并的諾基亞歸屬位置寄存器（HLRi）、鑒權中心（AUC）和設備識別寄存器（EIR）諾基亞歸屬位置寄存器（HLRi）可適用于任何規(guī)模的網(wǎng)絡，其容量處于市場領先水平，可以從12萬用戶擴展到120萬用戶。操作支持子系統(tǒng)OSS（OperationSupportSystem）

包括：操作維護中心(OMC)、網(wǎng)絡管理中心(NMC)移動用戶管理用戶數(shù)據(jù)管理：對HLR和SIM卡的數(shù)據(jù)管理計費管理。移動設備管理通過EIR實現(xiàn)，且EIR的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡管理中心更新。網(wǎng)絡操作與控制通過OMC實現(xiàn)對NSS和BSS的管理（故障管理、配置管理、性能管理等）。主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務6.3GSM的信道GSM的多址方式：FDMA與TDMA混合方式物理信道與邏輯信道GSM中TDMA示意圖物理信道與邏輯信道GSM信道分為物理信道與邏輯信道物理信道:用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，一個時隙（TS）占有25MHz帶寬，包含124對頻道，頻道間隔200kHz（124×200K=24.8MHz）每個載頻按時間分為8個時間段，每個時隙段稱為一個時隙(slot)，這樣的時隙稱為信道，或為物理信道；一個載頻可提供8個物理信道，共992（124×8）個物理信道物理信道與邏輯信道GSM信道分為物理信道與邏輯信道邏輯信道:在物理信道基礎上，根據(jù)BTS與MS之間傳遞的信息種類的不同而定義為不同的邏輯信道。根據(jù)其傳輸方向，分上行信道和下行信道。物理信道與邏輯信道GSM900：上行890~915MHz，下行935~960MHz

GSM1800：上行1710~1785MHz，下行1805~1880MHz頻道間隔相鄰頻道間隔200kHz，分8個信道（時隙）。雙工收發(fā)間隔GSM900：45MHz/GSM1800：95MHz頻道配置(以900M頻段為例)等間隔頻道配置方法，頻道序號為76～124，共49個頻點。頻道序號和頻點標稱中心頻率的關系為：移動臺發(fā)，基站收:fl(n)=890.200MHz＋（n-1）0.200MHz基站發(fā)，移動臺收:fh(n)=fl(n)＋45MHz

n=76～124頻道物理信道與邏輯信道頻率復用方式建網(wǎng)初期一般使用4×3復用方式，即N=4,采用定向天線，每基站用3個1200定向天線構成3個扇形小區(qū)如果使用全向天線，建議N=7，相鄰頻率組盡量不在相鄰小區(qū)使用相鄰頻道盡量不在相鄰小區(qū)使用N=74*3物理信道與邏輯信道干擾保護比考慮不同的傳播條件、不同的復用方式及多個干擾等因素后，還必須滿足干擾保護比要求干擾參考載干比/dB干擾參考載干比/dB同道干擾9400KHz鄰道干擾C/I2-41200KHz鄰道干擾C/I1-9600KHz鄰道干擾C/I2-49LTE無線通信系統(tǒng)共存寬帶無線通信系統(tǒng)共存LTE無線通信系統(tǒng)共存LTE標準中SpectrumMask物理信道與邏輯信道保護頻帶設置原則確保數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)能滿足上述干擾保護比要求GSM900與模擬系統(tǒng)共存：400KHzGSM1800與其它無線系統(tǒng)，應考慮系統(tǒng)間的相互干擾，留出足夠的保護頻帶邏輯信道分為兩大類：1,業(yè)務信道（TCH）：用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行和下行信道上，點對點（BTS對一個MS，或反之）方式傳播。2,控制信道（CCH）：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道。物理信道與邏輯信道邏輯信道廣播信道(BCH)公共控制信道(CCCH)頻率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）廣播控制信道（BCCH）尋呼信道（PCH）隨機接入信道（RACH）允許接入信道（AGCH）獨立專用控制信道（SDCCH）慢速輔助控制信道（SACCH）快速輔助控制信道（FACCH）全速率信道半速率信道增強型全速率信道公共信道專用信道業(yè)務信道TCH）專用控制信道(DCCH)物理信道與邏輯信道廣播信道(BCH,BroadcastCHannel）：概念：下行信道“一點對多點”的單方向控制信道；用于基站向移動臺廣播公用的信息；傳輸?shù)膬热葜饕且苿优_入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關信息；

物理信道與邏輯信道廣播信道(BCH,BroadcastChannel)分類：頻率校正信道（FCCH）：傳輸用于校正移動臺工作頻率的信息。同步信道（SCH）：傳輸移動臺的幀同步（TDMA幀號）和BTS的識別碼（BSIC）的信息，供移動臺進行同步和對基站進行識別。廣播控制信道（BCCH）：廣播每個BTS的通用信息（小區(qū)特定信息）。物理信道與邏輯信道公共控制信道CCCH（CommonControlCHannel）：概念：雙向控制信道用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令。公共控制信道CCCH（CommonControlCHannel）分類尋呼信道（PCH）：傳輸基站尋呼移動臺的信息。下行信道，點對多點方式傳播；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，可作為對尋呼的響應或MS主叫/登記時的接入。上行信道，點對點方式傳播。允許接入信道（AGCH）：用于基站對移動臺的入網(wǎng)申請作出應答，即給用戶分配一個獨立專用控制信道。下行信道，點對點方式傳播。物理信道與邏輯信道專用控制信道DCCH（DedicatedControlCHannel）：概念：一種“點對點”的雙向控制信道在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行當中，在移動臺和基站之間傳輸必須的控制信息。物理信道與邏輯信道專用控制信道DCCH（DedicatedControlCHannel）分類獨立專用控制信道（SDCCH）：用于在分配業(yè)務信道之前呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。例如登記、鑒權等信令。慢速輔助控制信道（SACCH）：基站用此信道向移動臺傳送功率控制信息、幀調整信息;同時接收移動臺發(fā)來的移動臺接收的信號強度報告和鏈路質量報告。與一個業(yè)務信道TCH或一個獨立專用控制信道SDCCH聯(lián)用物理信道與邏輯信道快速輔助控制信道（FACCH）：主要用于傳送基站與移動臺間的越區(qū)切換的信令消息在話音傳輸過程中如果突然需要以比SACCH所能處理的高得多的速度傳送信令信息，則要中斷業(yè)務信息，借用18.5ms的語音（數(shù)據(jù)）突發(fā)脈沖序列來傳送信令。一般在切換時發(fā)生。由于語音譯碼器會重復上一個18.5ms的話音，補償刪除的話音，所以這種中斷是不被用戶察覺的。物理信道與邏輯信道業(yè)務信道(TCH,TrafficChannel)主要傳送數(shù)字話音和數(shù)據(jù)，有少量的隨路控制信令。話音：全速率：凈速率13kbs（話音幀長20ms，每幀含260bit信息），糾錯保護后總速率22.8kbs半速率：6.5kbps，糾錯保護后總速率11.4kb數(shù)據(jù)：（不同的速率適配和信道編碼）全速率：9.6kbps、4.8kbps、2.4kbps半速率：2.4kbps、4.8kbps邏輯信道到物理信道的映射映射的基礎：每小區(qū)有n個載頻：C0，C1，……，Cn-1每個載頻有8個時隙：TS0，TS1，……，TS7共有n×8個物理信道。用不同的突發(fā)脈沖序列來承載不同邏輯信道GSM系統(tǒng)幀結構邏輯信道到物理信道的映射圖6.16GSM系統(tǒng)幀結構時隙幀=8*時隙復幀=26(業(yè)務)/51(控制)*幀超幀=51(業(yè)務)/26(控制)*復幀超高幀=2048*超幀時隙一個TDMA幀分為8個時隙，每個時隙長約576.9us，含156.25個碼元。TDMA幀一個TDMA幀長為約4.612ms，含8個時隙。復幀業(yè)務復幀：26幀組成，長120ms?？刂茝蛶?1幀組成，長235.385ms。超幀由51個業(yè)務復幀或26個控制復幀組成。周期：51×26×4.615×10-3≈

6.12s超高幀由2048個超幀組成。2715648個TDMA幀。約3.5小時。邏輯信道到物理信道的映射映射方式下行BCH和CCCH在C0上的TS0上的復用上行RACH在C0上的TS0上的復用

SDCCH和SACCH在C0上的TS1上的復用其余（C0上的TS2～TS7，C1~Cn-1上的8個時隙）用于業(yè)務信道邏輯信道到物理信道的映射1，下行BCH和CCCH在TS0上的復用概念：當某小區(qū)超過1個載頻時，C0上的TS0映射廣播和公共控制信道。51個TS0組成，即以51個幀為循環(huán)周期。圖6.10BCH和CCCH在TS0上的復用其中廣播信道(BCH)F（FCCH）——移動臺依此校正頻率，它的突發(fā)脈沖序列為FB。S（SCH）——移動臺依此讀TDMA幀號和BSIC碼，突發(fā)脈沖序列為SB。B（BCCH）——移動臺依此讀有關此小區(qū)的通用信息。突發(fā)脈沖序列為NB。I（IDEL）——空閑幀，不包括任何信息。突發(fā)脈沖序列為DB。C（CCCH,公共控制信道,PCH和AGCH）——移動臺依此接受尋呼和接入，突發(fā)脈沖序列NB。即便沒有尋呼或接入進行，F(xiàn)、S、B也總在發(fā)射，便于移動臺能夠測試基站信號強度。此時C用空閑突發(fā)脈沖序列代替。邏輯信道到物理信道的映射2，上行RACH（CCCH,公共控制信道）在TS0上的復用概念：對于上行鏈路而言，TS0只用于移動臺的接入。51個TDMA幀均用于隨機接入信道（RACH）圖6.11TS0上RACH的復用邏輯信道到物理信道的映射3，上、下行獨立專用控制信道（SDCCH）和慢速輔助控制信道（SACCH）在TS1上的復用概念：下行鏈路C0上的TS1用于映射專用控制信道102個TS1，時間長度上102個TDMA幀復用一次圖6.12SDCCH和SACCH（下行）在TS1上的復用用于移動臺建立呼叫用于不重要的控制信息邏輯信道到物理信道的映射其中Dx（SDCCH）---此處移動臺X是一個正在建立呼叫或更新位置或與GSM交換系統(tǒng)參數(shù)的移動臺。Dx（如登記與鑒權等信令）只在移動臺X建立呼叫時使用，在移動臺X轉到TCH上開始通話或登記完釋放后，Dx可用于其它MS。Ax（SACCH）---在傳輸建立階段（也可能是切換時）必須交換控制信令，如功率調整等信息，移動臺X的此類信令就是在該信道上傳送。上行鏈路C0上的TS1組成結構與下行鏈路的組成結構一樣，只在時間上有一個偏移。物理信道：C0上的TS2～TS7，C1~Cn-1上的8個時隙復幀含26個TDMA幀。T（業(yè)務信道，TCH）——編碼話音或數(shù)據(jù)，用于通話，突發(fā)脈沖序列為NB。A（慢速輔助控制信道：SACCH）——控制信號。I（IDLE）——空閑幀。不包含任何信息。上下行結構相同，有相對互時延(3個TS)，移動臺的收發(fā)不必同時進行012----7012----7012---TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTITDMA幀業(yè)務信道(TCH)下行鏈路圖下行C0上的TS2的映射構成邏輯信道到物理信道的映射

在載頻f0上

TS0：邏輯控制信道，重復周期為51個TSTS1：邏輯控制信道，重復周期為102個TSTS2：邏輯業(yè)務信道，重復周期為26個TSTS3~TS7：邏輯業(yè)務信道，重復周期為26個TS

在載頻f1~fN上TS0~TS7：業(yè)務信道邏輯信道到物理信道的映射基站下行----2107----2107---210c0c1cn-1012----7012----7012---上行c0’c1’cn-1’邏輯信道到物理信道的映射基站c0012----7012----7012---c0’----2107----2107---210TCHBCHFCCHSCHBCCHCCCH(PCH)CCCH(AGCH)CCCH(RACH)DCCHSDCCHSACCHFACCH邏輯信道到物理信道的映射在GSM系統(tǒng)中，每幀含8個時隙，每個時隙576.9us，包含156.25bit每個時隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列常規(guī)突發(fā)脈沖序列（NB，NormalBurst）頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB，F(xiàn)requencyCorrectionBurst）同步突發(fā)脈沖序列（SB，SynchronisationBurst）接入突發(fā)脈沖序列（AB，AccessBurst）空閑突發(fā)脈沖序列（DB，DummyBurst）邏輯信道到物理信道的映射頻率校正突發(fā)脈沖序列FB:固定比特：共142比特，為全0，相應發(fā)送的是一個與載頻有固定頻偏的純正弦波。用于移動臺的頻率同步頻率校正信道(FCCH)尾比特3固定比特142尾比特3保護期8.25邏輯信道到物理信道的映射同步突發(fā)脈沖序列SB:同步序列：64比特，用于移動臺時間同步加密比特：TDMA幀號：加密序列算法的輸入?yún)?shù)基站識別碼BSIC：用于移動臺進行信號強度測量時區(qū)分使用同一個載頻的基站。用于移動臺的時間同步同步信道（SCH）尾比特3加密比特39同步序列64加密比特39尾比特3保護期8.25邏輯信道到物理信道的映射接入突發(fā)脈沖序列AB:加密比特：用戶隨機接入信息用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申請隨機接入信道（RACH）尾比特

8訓練序列41加密比特36尾比特3保護期68.25邏輯信道到物理信道的映射常規(guī)突發(fā)脈沖序列(NB)：加密比特：是客戶數(shù)據(jù)或話音。1：借用標志，表示此突發(fā)序列是否被FACCH信令借用。訓練序列：用于供均衡器產生信道模型。尾比特：為000，幫助均衡器判斷起始位和中止位。保護期：為了防止不同移動臺按時序突發(fā)的信號因傳播時延不同而在基站發(fā)生前后交疊。尾比特3加密比特571訓練序列261加密比特57尾比特3保護期8.25邏輯信道到物理信道的映射用于業(yè)務信道(TCH)除隨機接入信道(RACH)同步信道(SCH)頻率校正信道(FCCH)以外的控制信道邏輯信道到物理信道的映射空閑突發(fā)脈沖序列DB:

不攜帶任何信息，用于填空，其結構與常規(guī)突發(fā)脈沖序列相同，但只發(fā)送固定的比特序列。由BS發(fā)出。多載頻小區(qū)基站c0012----7012----7012---c0’----2107----2107---210NB,FB,SB,AB,IBTCHNBBCHFCCHSCHBCCHFBSBNBCCCH(PCH)NBCCCH(AGCH)ABCCCH(RACH)DCCHSDCCHSACCHFACCHNBNB幀偏離、定時提前量與半速率信道幀偏離:前向信道與反向信道的幀定時之間的固定偏差，在GSM系統(tǒng)中為3個時隙

定時提前量：

移動臺的移動性導致各移動臺到基站的距離不同，因此發(fā)送信號的延時各不相同，導致基站接收的信號相互交疊、干擾。解決辦法：用戶提前發(fā)送依據(jù)：根據(jù)基站覆蓋小區(qū)的半徑和電波傳播時延確定幀偏離、定時提前量與半速率信道

半速率信道

全速率：13kbps語音信號半速率：6.5kbps語音信號，則兩個移動臺可以使用同一個物理信道進行呼叫，容量增加一倍。

主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務6.4.1GSM系統(tǒng)無線信道的衰落特性無線信道的衰落特性多徑衰落陰影衰落時延擴展GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術信道編碼；2，交織；3，均衡；4，跳頻5.語音激活與功率控制6.4.2GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術

信道編碼：塊卷積編碼、糾錯循環(huán)碼、奇偶碼交織：912bit/40ms6.4.2GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術

均衡與天線分集6.4.2GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術

跳頻：載波頻率在很寬頻率范圍內按某種圖案進行跳變。

語音激活與功率控制話音信號間斷發(fā)送（DTX）和間斷接收（DRX）是根據(jù)話音信號激活程度，在話音幀有信息時開啟發(fā)送和無信息時關閉發(fā)送的系統(tǒng)傳輸控制技術。降低空中干擾，提高系統(tǒng)容量和質量。降低電源消耗，增加移動臺電池使用壽命6.4.2GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術

功率自適應控制：在保證通信質量的前提下，使發(fā)射功率最小移動臺測量信號強度和信號質量，定期向基站報告，基站按預置門限進行比較，然后確定發(fā)射功率的增減量。通常移動臺才控制發(fā)射功率主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務6.5GSM的信令協(xié)議

數(shù)字蜂窩網(wǎng)的區(qū)域結構GSM業(yè)務區(qū)（全部成員國）PLMN業(yè)務區(qū)（每國一個或多個）MSC業(yè)務區(qū)（由一個MSC控制的區(qū)域）位置區(qū)（定位或尋呼區(qū)）基站區(qū)（一個基站所覆蓋的區(qū)域）小區(qū)（一個基站或該基站的一部分所覆蓋的區(qū)域）數(shù)字蜂窩網(wǎng)的區(qū)域結構6.5GSM的信令協(xié)議我國GSM移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構分級制結構，我國GSM移動通信網(wǎng)分為三級結構：大區(qū)移動匯接中心(一級匯接中心)省移動匯接中心(二級匯接中心)本地移動業(yè)務交換中心(移動端局)6.5GSM的信令協(xié)議

信令：與通信有關的一系列控制信號電信網(wǎng)中信令的基本功能是：建立呼叫監(jiān)控呼叫清除呼叫主要內容6.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征6.2GSM系統(tǒng)的結構6.3GSM的信道6.4GSM的無線數(shù)字傳輸6.5GSM的信令協(xié)議6.6接續(xù)和移動性管理6.7通用分組無線業(yè)務GSM編號方式(補充)GSM編號方式(補充)國際移動用戶識別碼IMSI臨時移動用戶識別碼TMSI國際移動設備識別碼IMEI移動用戶的ISDN號碼MSISDN移動用戶漫游號碼MSRN切換號碼HON位置區(qū)識別LAI全球小區(qū)識別碼CGI基站識別碼BSICMSC/VLR號碼HLR/AUC號碼位置區(qū)和基站的識別MSC/VLR和HLR的識別移動臺識別與編號規(guī)劃國際移動用戶識別碼IMSI(1)國際移動用戶識別碼IMSI（InternationalMobileSubscriberIdentity）為移動客戶分配的一個唯一的識別碼。這個識別碼稱為國際移動客戶識別碼（IMSI）。用于位置更新、呼叫建立和GSM移動通信網(wǎng)所有信令中存儲在客戶識別模塊（SIM）、HLR、VLR中國際移動用戶識別碼IMSI(2)|-------國內移動用戶識別

---------||--------------------------國際移動用戶識別

------------------------|MCC（MobileCountryCode）：移動用戶國家號碼.由3位數(shù)字組成，唯一地識別移動客戶所屬的國家。我國為460。MNC（MobileNetworkCode）：移動網(wǎng)號.最多由2位數(shù)字組成，用于識別移動客戶所歸屬的移動網(wǎng)?！爸袊苿印钡腉SM網(wǎng)為00，“中國聯(lián)通公司”GSM網(wǎng)為0l。MSIN（MobileStationIdentificationNumber）移動客戶識別碼，.用等長11位數(shù)字構成。唯一地識別國內GSM移動通信網(wǎng)中移動客戶。MCC（3）MNC（2）MSIN（11）國際移動設備識別碼IMEI國際移動設備識別碼IMEI（InternationalMobileEquipmentIdentity）唯一地識別一個移動臺設備的編碼。15位數(shù)字。TAC：型號批準碼，由歐洲型號認證中心分配。同一型號手機，TAC碼一樣。FAC：手機最后完成所在工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產廠家及其裝配地。SNR：手機出廠序號，由廠家分配。獨立地、唯一地識別每個TAC和FAC中的每個移動設備。同一型號的不同手機SNR號碼不同。SP：備用，備作將來使用。按“*#06#”可獲得IMEI號碼。TAC(6)FAC(2)SNR(6)SP(1)移動用戶的ISDN號碼MSISDN移動用戶的ISDN號碼——MSISDN（MobileStationISDN）主叫客戶為了呼叫GSM網(wǎng)中的一個移動用戶需撥的號碼。

CC(CountryCode)：國家碼。我國為86NDC(NationalDestinationCode)：國內目的地碼，即網(wǎng)路接入號，中國移動GSM網(wǎng)為139,138,…,135，“中國聯(lián)通公司”GSM網(wǎng)為130，代表移動通信網(wǎng)CC（2）NDC（3）SN（8）|--國內有效移動客戶ISDN號碼---|

|------------國際移動客戶ISDN號碼------------------|移動用戶的ISDN號碼MSISDNSN(SubscriberNumber)客戶號碼，采用等長8位編號計劃移動：H0H1H2H3ABCDH0HlH2H3為每個移動業(yè)務本地網(wǎng)的HLR號碼ABCD為移動客戶碼例如13908092701139中國移動GSM網(wǎng)

0809四川

2701客戶碼

聯(lián)通：H0H1H2ABCDE6.6接續(xù)和移動性管理回顧邏輯信道廣播信道(BCH)公共控制信道(CCCH)頻率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）廣播控制信道（BCCH）尋呼信道（PCH）隨機接入信道（RACH）允許接入信道（AGCH）獨立專用控制信道（SDCCH）慢速輔助控制信道（SACCH）快速輔助控制信道（FACCH）全速率信道半速率信道增強型全速率信道公共信道專用信道業(yè)務信道TCH）專用控制信道(DCCH)TDMA信道上一個時隙中的一個信息格式稱為突發(fā)脈沖常規(guī)突發(fā)脈沖序列（NB，NormalBurst）

用于攜帶TCH及除RACH，SCH，F(xiàn)CCH以外的控制信道上的信息頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB，F(xiàn)requencyCorrectionBurst）

用于移動臺的頻率同步,FCCH同步突發(fā)脈沖序列（SB，SynchronisationBurst）

用于移動臺的時間同步,SCH接入突發(fā)脈沖序列（AB，AccessBurst）

用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申請,RACH空閑突發(fā)脈沖序列（DB，DummyBurst）

不攜帶任何信息，用于填空，其結構與常規(guī)突發(fā)脈沖序列相同，但只發(fā)送固定的比特序列。6.6接續(xù)和移動性管理6.6.1安全性管理6.6.2接續(xù)流程6.6.3移動性管理6.6.1安全管理GSM系統(tǒng)的安全性管理接入網(wǎng)絡——鑒權無線路徑——加密移動設備——設備識別用戶識別碼——臨時用戶識別碼TMSISIM卡——PIN碼保護1,鑒權鑒權概念:MSC/VLR確認移動臺通過無線空間傳送的IMSI是否是合法IMSI的過程。每個用戶在注冊登記后，會分配唯一的移動用戶識別號碼(IMSI)，并產生對應IMSI的鑒權鍵用戶參數(shù)：用戶鑒權鍵Ki和IMSI(AUC,SIM);利用鑒權算法(A3)，加密算法(A8)鑒權中心產生三參數(shù)組：用于鑒權的隨機數(shù)(RAND)符號響應(SRES)密鑰(Kc)一般AUC對每個客戶產生5組三參數(shù)，送至HLR，再由HLR送至MSC/VLR。圖AUC產生三參數(shù)組用戶參數(shù)：用戶鑒權鍵Ki和IMSI(AUC,SIM);利用鑒權算法(A3)，加密算法(A8)鑒權中心產生三參數(shù)組：用于鑒權的隨機數(shù)(RAND)符號響應(SRES)密鑰(Kc)鑒權過程在每次位置登記、呼叫建立等之前均需要鑒權圖鑒權過程3Ki,IMSI，A3,A8,A514522,加密加密（無線路徑上的加密）：在鑒權程序中，SIM卡將RAND、Ki經(jīng)過A8算法，算出密鑰Kc。MSC發(fā)送加密命令，BTS和MS均開始使用Kc。MS：將Kc、TDMA幀號、加密命令M一起經(jīng)A5算法，求出一個偽隨機序列，對客戶數(shù)據(jù)加密。BTS：收到加密信息流、TDMA幀號和Kc，再經(jīng)過A5算法解密后，傳送至BSC和MSC。3,設備識別(IMEI)圖鑒權過程1234564,臨時識別碼TMSI為了防止非法監(jiān)聽而盜用IMSI，用TMSI代替IMSI。鑒權通過后，由MSC/VLR分配給用戶TMSI，并存在用戶的SIM卡中。此后，MSC/VLR何MS之間的命令交換就使用TMSI，IMSI便不再在無線路徑上傳送。MS每次向系統(tǒng)請求一種程序，如位置更新,呼叫嘗試等，MSC/VLR將給MS分配一個新的TMSI。5,個人身份號PINPIN:用于控制ISIM卡的使用，只有PIN通過認證，移動設備才能對SIM卡進行存取6.6.2接續(xù)流程

客戶狀態(tài)移動臺主呼移動臺被呼1,客戶狀態(tài)移動用戶的三種狀態(tài)：1,MS開機空閑模式開機位置登記進入空閑模式2,MS忙3,MS關機1,客戶狀態(tài)–

(1)MS開機空閑模式1,MS開機空閑模式開機：移動臺開啟電源，搜尋最強的BCCH載頻，接收到FCCH信道信息，鎖定到一個正確載頻頻率上。讀取SCH信道信息：基站識別碼（BSIC）和幀同步信息（TDMA幀號）移動臺掃描一個“BCCH載頻存儲表”，測出各載頻信號強度(小區(qū))，列出由6個最強載頻組成的鄰近小區(qū)場強分布表，并報告給BSS，以作切換小區(qū)選擇?；綯CHBCHFCCHSCHBCCHCCCH(PCH)CCCH(AGCH)CCCH(RACH)DCCHSDCCHSACCHFACCH基站TCHBCHFCCHSCHBCCHCCCH(PCH)CCCH(AGCH)CCCH(RACH)DCCHSDCCHSACCHFACCH1,客戶狀態(tài)–

(1)MS開機空閑模式位置登記：MS接收BCCH廣播信息LAI（位置區(qū)識別碼）收到的LAI若與SIM卡中存儲的LAI不同，則由RACH向MSC/VLR發(fā)送“位置更新請求”消息。MSC/VLR接收移動臺的消息，通知MS的HLR，在收到HLR的確認響應后，存儲該移動臺的位置信息，此時MSC/VLR認為此MS被激活。由BCH通知MSMS的SIM卡中存儲新LAI。1,客戶狀態(tài)–

(1)MS開機空閑模式進入空閑模式：移動臺完成位置登記后，進入空閑模式，監(jiān)聽公共控制信道，可以隨時發(fā)出主呼或接受被呼。基站TCHBCHFCCHSCHBCCHCCCH(PCH)CCCH(AGCH)CCCH(RACH)DCCHSDCCHSACCHFACCH1,客戶狀態(tài)2,MS忙MS正在傳送話音或數(shù)據(jù)3,MS關機MS切斷電源關機時，MS發(fā)送最后一條消息“IMSI分離”。MSC收到“IMSI分離”消息后，通知VLR對該MS對應的IMSI作“分離”標記。不需通知HLR。圖關機分離12MSBSSVLRMSC交換122PSTN/ISDN3332，移動臺主呼MS處于“MS開機空閑模式”在服務小區(qū)內，一旦移動用戶撥號(MSISDN)，移動臺由隨機接入信道(RACH)向基站發(fā)出請求。BS分配一個專用控制信道SDCCH給MSMS在SDCCH發(fā)業(yè)務請求消息,MSC/VLR對MS進行鑒權;鑒權通過，對用戶發(fā)加密信息,TMSI。MSBSSVLRMSC交換122PSTN/ISDN3334456662，移動臺主呼分配業(yè)務信道（TCH）。建立與被叫客戶的通路，向被叫用戶振鈴，向MS回送呼叫接通信號。被叫用戶應答，向移動臺發(fā)送應答連接消息，最后進入通話階段。3,移動臺被呼假設，一個北京的固定用戶呼叫一個上海的用戶，該用戶此時漫游到成都,MS處于“MS開機空閑模式”1)撥號MSISDN，送到GMSC2,3)GMSC由MSISDN路由到用戶HLR，向HLR詢問用戶漫游區(qū)域的MSC地址2A)HLR由所存的用戶VLR地址，詢問當前為用戶服務的VLR，得到MSRN，即呼叫的路由信息，送給GMSCMSBSVLRMSCPSTN/ISDN北京GMSCHLR上海1成都232ABSBS交換3,移動臺被呼4)GMSC呼叫目的MSC5)MSC通過MSRN由VLR得到用戶數(shù)據(jù)(LAI)6,7)MSC通過BSS(PCH信道)對MS發(fā)出尋呼8,9)MS響應，建立連接MSBSVLRMSC交換PSTN/ISDN北京GMSCHLR上海1成都232A4BSBS5777866696.6.3

移動性管理位置更新切換1，位置更新位置更新概念：在移動臺的實時位置信息已知的情況下，更新位置數(shù)據(jù)庫（VLR和HLR）和認證移動臺當MS從一個位置區(qū)移到另一個位置區(qū)時，必須進行登記。一旦MS發(fā)現(xiàn)其SIM卡中的LAI與接收到的LAI發(fā)生了變化，便執(zhí)行登記。位置更新總是由MS啟動。1，位置更新強制登記概念：MS的位置區(qū)的變化一定要通知網(wǎng)絡。分類：周期性登記越區(qū)位置登記1，位置更新越區(qū)位置登記---不同MSC/VLR業(yè)務區(qū)間的位置更新1)MS從小區(qū)3移到小區(qū)5，發(fā)現(xiàn)需要進行位置更新。2)MS通過BSC向MSC2發(fā)送位置更新請求消息。3)MSC2將MSC2號碼、MS的IMSI、位置更新消息送給HLR。12圖不同MSC/VLR業(yè)務區(qū)的位置更新1324)HLR返回響應消息。5)VLR2對客戶進行數(shù)據(jù)注冊。6)MSC2發(fā)給MS一個位置更新確認。7)MS的SIM卡記錄新LAI。8)HLR通知VLR1刪去該MS的數(shù)據(jù)12圖不同MSC/VLR業(yè)務區(qū)的位置更新134526781，位置更新越區(qū)位置登記---同MSC/VLR不同位置區(qū)的位置更新MS發(fā)現(xiàn)需要進行位置更新。MS通過新的BS將位置更新消息傳給MSC。MSC分析出新的位置區(qū)也屬于業(yè)務區(qū)內的位置區(qū)，即通知HLR，得到確認后，通知VLR修改客戶數(shù)據(jù)，并向MS發(fā)送位置更新確認。圖MSC/VLR不同位置區(qū)的位置更新1232，切換GSM系統(tǒng)采用移動臺輔助的越區(qū)切換網(wǎng)絡要求移動臺測量其周圍基站的信號并把結果報告給舊基站，網(wǎng)絡根據(jù)測試結果決定何時進行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站。特點：時間快，切換過程1s~2s，信號中斷<1s。2，切換GSM系統(tǒng)采用的是硬切換技術切換過程的三個階段測量和目標小區(qū)確定切換觸發(fā)切換執(zhí)行2，切換根據(jù)切換的區(qū)域分為：小區(qū)內切換（包括扇區(qū)之間的切換）同一個BSC控制區(qū)內不同小區(qū)之間的切換同一個MSC業(yè)務區(qū)，不同BSC間的切換不同MSC的局間切換微小區(qū)與宏小區(qū)之間的切換網(wǎng)絡間切換（不同運營商之間的切換）2，切換同一個BSC控制區(qū)內不同小區(qū)之間的切換MS向BSC匯報原基站和周圍基站的信號強度。BSC發(fā)出切換命令。MS切換到新TCH信道后告知BSC。BSC通知MSC/VLR，該MS已完成切換。若MS的位置區(qū)改變，還需要進行位置更新圖同BSC的兩個BTS間切換12342，切換同一個MSC業(yè)務區(qū)不同BSC間的切換增加MSC在不同BSC之間的控制圖同一MSC的BSC間的切換流程圖同一MSC的BSC間切換示意圖1211223345566778491091082，切換不同MSC間的切換增加不同