第7章 時(shí)分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩網(wǎng) 數(shù)字移動(dòng)通信課件

第7章時(shí)分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩網(wǎng)7.1GSM系統(tǒng)總體7.2GSM系統(tǒng)的無線接口7.3GSM系統(tǒng)的控制與管理7.4三種TDMA蜂窩系統(tǒng)分析比較7.5GPRS——通用分組無線業(yè)務(wù)7.1GSM系統(tǒng)總體

GSM的歷史可以追溯到1982年，當(dāng)時(shí)，北歐四國(guó)向歐洲郵電行政大會(huì)CEPT(ConferenceEuropeofPostandTelecommunications)提交了一份建議書，要求制定900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，建立全歐統(tǒng)一的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，以解決歐洲各國(guó)由于采用多種不同模擬蜂窩系統(tǒng)造成的互不兼容，無法提供漫游服務(wù)的問題。1982年成立了歐洲移動(dòng)通信特別小組，簡(jiǎn)稱GSM(GroupSpecialMobile)。后來改稱為：全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM（GlobalSystemForMobileCommunications）

在1982～1985年期間，討論焦點(diǎn)是制定模擬蜂窩網(wǎng)還是數(shù)字蜂窩網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，1985年決定制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1986年，在巴黎對(duì)歐洲各國(guó)經(jīng)大量研究和實(shí)驗(yàn)后所提出的8個(gè)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1987年5月，GSM成員國(guó)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和論證比較，選定窄帶TDMA方案。1988年，18個(gè)歐洲國(guó)家達(dá)成GSM諒解備忘錄，頒布了GSM標(biāo)準(zhǔn)，即泛歐數(shù)字蜂窩網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)。它包括兩個(gè)并行的系統(tǒng)：GSM900和DCS1800，這兩個(gè)系統(tǒng)功能相同，主要的差異是頻段不同。

在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，未對(duì)硬件作出規(guī)定，只對(duì)功能、接口等作了詳細(xì)規(guī)定，便于不同公司的產(chǎn)品可以互連互通。GSM標(biāo)準(zhǔn)共有12項(xiàng)內(nèi)容，如表7-1所示。表7-1GSM標(biāo)準(zhǔn)第一代模擬網(wǎng)絡(luò)的缺陷系統(tǒng)制式混雜，不能實(shí)現(xiàn)國(guó)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(jià)格高，手機(jī)體積大，電池充電后有效工作時(shí)間短；用戶容量受到限制，系統(tǒng)擴(kuò)容困難；系統(tǒng)保密性差、安全性差。第二代GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)頻譜利用率更高，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)容量GSM提供了一種公共標(biāo)準(zhǔn)，便于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)國(guó)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(shí)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(qiáng)，傳輸質(zhì)量高、話音質(zhì)量好可降低成本費(fèi)用，減小設(shè)備體積，電池有效使用時(shí)間較長(zhǎng)GSM主要技術(shù)及參數(shù)頻段：下行：935～960MHz（基站發(fā)，移動(dòng)臺(tái)收）；上行：890～915MHz（移動(dòng)臺(tái)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(shí)隙；全速信道8個(gè)，半速信道16個(gè)（TDMA）；

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(shí)隙信道速率：33.8kbit/s分集接收，交織信道編碼，自適應(yīng)均衡…

7.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)的組成組成：網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS（交換子系統(tǒng)SS）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC、歸屬用戶位置寄存器HLR、訪問用戶位置寄存器VLR、鑒權(quán)中心AUC、設(shè)備識(shí)別寄存器EIR基站子系統(tǒng)BSS基站控制器BSC、基站收發(fā)信機(jī)BTS移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)MS圖7-1GSM蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1、移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)MS是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備類型：手機(jī)、車載臺(tái)、便攜臺(tái)通過無線接口接入GSM系統(tǒng)；提供與使用者間的接口用戶識(shí)別模塊SIM：包含所有與用戶有關(guān)的信息和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息處理異常的緊急呼叫時(shí)（如119、110、120、122等），可以不插入SIM卡

2.基站子系統(tǒng)(BSS)GSM系統(tǒng)的基本組成部分。功能：通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無線收發(fā)和無線資源管理與網(wǎng)絡(luò)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)用戶間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息基站控制器（BSC）BSS的控制部分各種接口的管理、無線資源和無線參數(shù)的管理控制切換，移動(dòng)臺(tái)功率控制基站收發(fā)信機(jī)（BTS）BSS的無線部分由BSC控制服務(wù)于某個(gè)小區(qū)的無線收發(fā)設(shè)備，完成BSC與無線信道間的轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)BTS與MS間的無線傳輸及相關(guān)的控制功能

3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)功能：GSM系統(tǒng)的交換功能；移動(dòng)性管理與安全性管理；對(duì)GSM移動(dòng)用戶間通信和GSM移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶間通信的管理作用組成：

MSC數(shù)據(jù)庫(kù)：HLR、VLR、AUC、EIR它們之間的信令傳輸都符合CCITT信令系統(tǒng)7號(hào)協(xié)議。移動(dòng)交換中心－MSC是網(wǎng)絡(luò)的核心完成系統(tǒng)的電話交換功能呼叫建立、控制、終止；選路；業(yè)務(wù)的提供；計(jì)費(fèi)處理；區(qū)內(nèi)切換；功能實(shí)體間及網(wǎng)絡(luò)間接口；公共信令等從HLR、VLR、AUC中獲取位置登記和呼叫請(qǐng)求所需的數(shù)據(jù)提供移動(dòng)性能和其他網(wǎng)絡(luò)功能……MSC類型普通MSC網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）：網(wǎng)間互通匯接MSC（TMSC）：長(zhǎng)途匯接原籍位置寄存器－HLR可以看作是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)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。HLR還暫存移動(dòng)用戶漫游時(shí)的有關(guān)動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)。靜態(tài)存儲(chǔ)信息：用戶信息：用戶的入網(wǎng)信息，注冊(cè)的有關(guān)業(yè)務(wù)信息等；位置信息分配給移動(dòng)用戶的兩個(gè)號(hào)碼：IMSI、MSISDN訪問位置寄存器－VLR存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從該移動(dòng)用戶的原籍位置寄存器獲取并進(jìn)行暫存的，一旦移動(dòng)用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則臨時(shí)存儲(chǔ)的該移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)就會(huì)被刪除。因此，VLR可看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)。存儲(chǔ)信息：進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶的相關(guān)信息動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)鑒權(quán)中心－AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元用于GSM系統(tǒng)的安全性管理，對(duì)無線接口上的話音、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息進(jìn)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(dòng)用戶信息的安全存儲(chǔ)信息：鑒權(quán)信息和加密密鑰移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器－EIR防止非法使用偷竊的、有故障的或未經(jīng)許可的移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)信息：移動(dòng)設(shè)備的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI））的三份名單：白名單(準(zhǔn)許使用的)、黑名單(出現(xiàn)故障需監(jiān)視的)和灰名單(失盜不準(zhǔn)使用的)。網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心(OMC)負(fù)責(zé)對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控與操作。4.GSM網(wǎng)絡(luò)接口在實(shí)際的GSM通信網(wǎng)絡(luò)中，為了各個(gè)廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，各部分的連接都必須嚴(yán)格符合規(guī)定的接口標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的協(xié)議。GSM系統(tǒng)各部分之間的接口如圖7-2所示。圖7-2GSM系統(tǒng)的接口主要接口。

GSM系統(tǒng)的主要接口有三種：A接口Abis接口Um接口。這三種主要接口的定義和標(biāo)準(zhǔn)化可保證不同廠家生產(chǎn)的移動(dòng)臺(tái)、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)備能夠納入同一個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)運(yùn)行和使用。A接口網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS與基站子系統(tǒng)BSS間的通信接口MSC與BSC間的互連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)管理等標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)Abis接口基站子系統(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間的通信接口用于BTS（不與BSC并置）與BSC間的遠(yuǎn)端互連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采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s或64kbit/sPCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)Um接口(空中接口)：移動(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信機(jī)BTS間的通信接口用于移動(dòng)臺(tái)與GSM系統(tǒng)設(shè)備間的互通通過無線鏈路實(shí)現(xiàn)傳遞的信息包括無線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等用戶與網(wǎng)絡(luò)間的接口(Sm接口)用戶與網(wǎng)絡(luò)間的接口,用戶識(shí)別卡SIM與移動(dòng)終端ME間接口傳遞的信息包括用戶對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行操作，移動(dòng)終端向用戶提供顯示、信號(hào)音等網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口D接口HLR與VLR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，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)建立和接收呼叫通過MSC與HLR間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)B接口VLR與MSC間的內(nèi)部接口用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前的位置信息或者通知VLR有關(guān)移動(dòng)臺(tái)的位置更新信息等

C接口HLR與MSC間的接口用于傳遞路由選擇和管理信息E接口相鄰區(qū)域的不同MSC間的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F接口MSC與EIR間的接口用于交換相關(guān)的IMEI(InternationalMobileEquipmentIdentity,國(guó)際移動(dòng)身份識(shí)別)管理信息G接口VLR間的接口用于在采用臨時(shí)識(shí)別碼(TMSI)的MS進(jìn)入新的MSC/VLR服務(wù)區(qū)域時(shí)向分配TMSI的VLR詢問此移動(dòng)用戶的IMSI信息(3)GSM系統(tǒng)與其它公用電信網(wǎng)接口。其它公用電信網(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和電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPDN等接口必須滿足ITU的有關(guān)接口和信令標(biāo)準(zhǔn)及各個(gè)國(guó)家通信運(yùn)營(yíng)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)

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)接口鏈接方式通過MSC與PSTN或ISDN交換機(jī)間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)

7.1.2GSM的區(qū)域、號(hào)碼、地址與識(shí)別1.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)置有很多基站，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。圖7-3GSM的區(qū)域定義

(1)GSM服務(wù)區(qū)。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。(2)公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)。一個(gè)公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)可由一個(gè)或若干個(gè)移動(dòng)交換中心組成。(3)MSC區(qū)。

MSC區(qū)系指一個(gè)移動(dòng)交換中心所控制的區(qū)域，通常它連接一個(gè)或若干個(gè)基站控制器，每個(gè)基站控制器控制多個(gè)基站收發(fā)信機(jī)。(4)位置區(qū)。位置區(qū)一般由若干個(gè)小區(qū)(或基站區(qū))組成，移動(dòng)臺(tái)在位置區(qū)內(nèi)移動(dòng)無需進(jìn)行位置更新。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)。(5)基站區(qū)?；緟^(qū)系指基站收發(fā)信機(jī)有效的無線覆蓋區(qū)，簡(jiǎn)稱小區(qū)。

(6)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)。2.號(hào)碼與識(shí)別移動(dòng)用戶識(shí)別碼。

在GSM系統(tǒng)中，每個(gè)用戶均分配一個(gè)惟一的國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI：InternationalMobileSubscriberIdentificationNumber）。

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其總長(zhǎng)度不超過15位，其結(jié)構(gòu)如下：(IMSI是卡數(shù)據(jù)——MIN)

MCC+MNC+MSIN

MCC：MobileCountryCode，移動(dòng)國(guó)家碼，共3位，中國(guó)為460;可以區(qū)別出每個(gè)用戶的來自的國(guó)家，因此可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游。

MNC:MobileNetworkCode，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碼，共2位，在同一個(gè)國(guó)家內(nèi)，如果有多個(gè)CDMA運(yùn)營(yíng)商，可以通過MNC來進(jìn)行區(qū)別.中國(guó)電信CDMA系統(tǒng)使用03，一個(gè)典型的IMSI號(hào)碼為460030912121001;

MSIN:MobileSubscriberIdentificationNumber共有10位，其結(jié)構(gòu)如下：

09+M0M1M2M3+ABCD其中的M0M1M2M3和MDN號(hào)碼（即手機(jī)號(hào)碼）中的H1H2H3H4可存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，ABCD四位為自由分配。

由MNC和MSIN兩部分組成國(guó)內(nèi)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(NMSI)。圖7-4國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)的格式(2)臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼。

考慮到移動(dòng)用戶識(shí)別碼的安全性，GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R(shí)別碼采用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI)代替移動(dòng)用戶識(shí)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(dòng)用戶分配一個(gè)TMSI(只限于在該訪問服務(wù)區(qū)使用)。IMSI是國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼，是對(duì)用戶SIM卡的識(shí)別，是全球唯一的，作用是用于初期尋呼路由用的，由于是唯一的，為了安全目的，會(huì)用TMSI來代替IMSI。MSISDN俗稱是我們的手機(jī)號(hào)碼，當(dāng)用戶在申請(qǐng)業(yè)務(wù)信道的時(shí)候，會(huì)向網(wǎng)絡(luò)端發(fā)送MSISDN，網(wǎng)絡(luò)端的MSC會(huì)根據(jù)MSISDN號(hào)碼的號(hào)段分析，來判斷此手機(jī)是否漫游。MSC把MSISDN發(fā)給HLR，HLR查詢數(shù)據(jù)庫(kù)將MSISDN和IMSI對(duì)應(yīng)上，而IMSI就對(duì)應(yīng)著用戶登記的MSC/VLR地址，有了用戶登記的地址就查到了用戶的漫游信息。中國(guó)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)國(guó)家號(hào)就是460MSISDN中的國(guó)家號(hào)就是86

圖7-5國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI)的格式(3)國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（即手機(jī)串號(hào)）。MEI(InternationalMobileEquipmentIdentity)是國(guó)際移動(dòng)設(shè)備身份碼的縮寫，即國(guó)際移動(dòng)裝備辨識(shí)碼，由15位數(shù)字組成的“電子串號(hào)”，它與每臺(tái)手機(jī)一一對(duì)應(yīng)，而且該碼是全世界唯一的。每一只手機(jī)在組裝完成后都將被賦予一個(gè)全球唯一的一組號(hào)碼，這個(gè)號(hào)碼從生產(chǎn)到交付使用都將被制造生產(chǎn)的廠商所記錄。如何獲得手機(jī)的IMEI碼：您可以在手機(jī)上按“*#06#”獲得手機(jī)的IMEI碼。TAC:型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中心分配。FAC:裝配廠家號(hào)碼。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。SP:備用。圖7-6移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN的格式(4)移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼。

類似于PSTN中的電話號(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MSISDN

MSISDN:MobileSubscriberInternationalISDN/PSTNnumber(ISDN即是綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，是IntegratedServiceDigitalNetwork的簡(jiǎn)稱)

MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSMPLMN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，也就是我們常說的手機(jī)號(hào)碼，這個(gè)號(hào)碼在移動(dòng)網(wǎng)與其他話務(wù)網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)使用，比如手機(jī)用戶呼叫手機(jī)用戶、固定號(hào)碼呼叫手機(jī)用戶。

MSISDN=CC+NDC+SN

CC=國(guó)家碼(中國(guó)為86)

NDC=國(guó)內(nèi)目的碼（移動(dòng)網(wǎng)網(wǎng)號(hào)+HLR識(shí)別碼）

SN=用戶號(hào)碼 若在以上號(hào)碼中將國(guó)家碼CC去除,就成了移動(dòng)臺(tái)的國(guó)內(nèi)身份號(hào)碼,也就是我們?nèi)粘Ｋf的"手機(jī)號(hào)碼“

目前,我國(guó)GSM的國(guó)內(nèi)身份號(hào)碼為11位。 每個(gè)GSM的網(wǎng)絡(luò)均分配一個(gè)國(guó)內(nèi)目的碼(NDC)。也可以要求分配兩個(gè)以上的NDC號(hào)。MSISDN的號(hào)長(zhǎng)是可變的（取決于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與編號(hào)計(jì)劃），不包括字冠，最長(zhǎng)可以達(dá)到15位。國(guó)內(nèi)目的地碼（NDC）包括：接入號(hào)N1N2N3和HLR的識(shí)別號(hào)H1H2H3H4。

接入號(hào)用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)號(hào)為130-139，150-159，188、189，估計(jì)以后還有180-187。HLR識(shí)別碼表示用戶歸屬的HLR，也表示移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)號(hào)。MSISDN的一般格式為86-139(或8-0)-H1H2H3H4ABCD

典型的MSISDN舉例861394770001②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)離開該服務(wù)區(qū)，此漫游號(hào)碼即被收回，并可分配給其它來訪的移動(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。TMSI和MSRN區(qū)別：（*）臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼TMSI

（1）通常在呼叫建立和位置更新時(shí)，需要使用IMSI。為了對(duì)IMSI保密，IMSI僅在空中傳送一次，便由VLR給來訪移動(dòng)用戶分配一個(gè)惟一的TMSI號(hào)碼替代

（2）僅在本地有效，當(dāng)用戶離開此VLR服務(wù)區(qū)后釋放

（3）由VLR臨時(shí)分配（*）移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼MSRN

（1）用于在呼叫時(shí)為移動(dòng)用戶選路

（2）VLR臨時(shí)分配，接續(xù)完成后即釋放

（3）在被訪VLR區(qū)域內(nèi)是惟一有效的(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)別碼(LAI)。②基站識(shí)別色碼(BSIC)。功能：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。

BSIC為一個(gè)6比特編碼，其格式如圖7-8所示。

NCC:PLMN色碼，用來識(shí)別相鄰的PLMN網(wǎng)。

BCC：BTS色碼，用來識(shí)別相同載頻的不同的基站。

7.1.3主要業(yè)務(wù)

GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)分為兩類：基本通信業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)對(duì)基本業(yè)務(wù)的擴(kuò)充，不能單獨(dú)向用戶提供。這些補(bǔ)充業(yè)務(wù)大部分是從固定網(wǎng)所能提供的補(bǔ)充業(yè)務(wù)中繼承過來。這里不作詳細(xì)討論，只介紹通信業(yè)務(wù)的分類及定義。1.通信業(yè)務(wù)分類

GSM系統(tǒng)能提供6類10種電信業(yè)務(wù)，其編號(hào)、名稱、業(yè)務(wù)類型及實(shí)現(xiàn)階段見表7-2。表7-2GSM電信業(yè)務(wù)分類2.業(yè)務(wù)定義GSM的基本業(yè)務(wù)電話業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)能夠提供的最主要的業(yè)務(wù)提供移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶間的實(shí)時(shí)雙向通話提供兩個(gè)移動(dòng)用戶間的實(shí)時(shí)雙向通話緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)先于其它業(yè)務(wù)在移動(dòng)用戶沒有插入SIM卡時(shí)也可使用短消息業(yè)務(wù)在移動(dòng)電話上直接發(fā)送和接收文字或數(shù)字消息包括移動(dòng)臺(tái)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的短消息業(yè)務(wù)，以及小區(qū)廣播式短消息業(yè)務(wù)

語音信箱業(yè)務(wù)按聲音信息歸屬于某用戶來存儲(chǔ)聲音信息，用戶可根據(jù)自己的需要隨時(shí)提取三種操作：用戶留言用戶以自己的GSM移動(dòng)電話提取留言用戶以其他電話提取留言傳真和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)收發(fā)傳真、閱讀電子郵件、訪問INTERNET、登錄遠(yuǎn)程服務(wù)器等GSM的補(bǔ)充業(yè)務(wù)用戶在使用補(bǔ)充業(yè)務(wù)前，應(yīng)在歸屬局申請(qǐng)使用手續(xù)，在獲得某項(xiàng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)的使用權(quán)后才能使用系統(tǒng)按用戶的選擇提供補(bǔ)充業(yè)務(wù)，用戶可隨時(shí)通過移動(dòng)電話通知系統(tǒng)為自己提供或刪除某項(xiàng)具體的補(bǔ)充業(yè)務(wù)操作激活補(bǔ)充業(yè)務(wù)（從現(xiàn)在開始本移動(dòng)電話使用某項(xiàng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)）刪除補(bǔ)充業(yè)務(wù)（從現(xiàn)在開始本移動(dòng)電話暫不使用原已激活的某項(xiàng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)）查詢補(bǔ)充業(yè)務(wù)7.2GSM系統(tǒng)的無線接口7.2.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征無線接口概念：移動(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信機(jī)間接口的統(tǒng)稱是移動(dòng)通信實(shí)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)格式等無線信道GSM系統(tǒng)使用了TDMA時(shí)分多址的概念每幀包括8個(gè)時(shí)隙TSBTS到MS為下行信道，MS到BTS為上行信道

表7-3GSM等三種數(shù)字蜂窩網(wǎng)主要參數(shù)1.TDMA/FDMA接入方式GSM系統(tǒng)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)不能使用相同的頻道，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圖7-9TDMA/FDMA接入方式2.頻率與頻道序號(hào)GSM系統(tǒng)工作在以下射頻頻段：上行(移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收)890～915MHz下行(基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收)935～960MHz收、發(fā)頻率間隔為45MHz。移動(dòng)臺(tái)采用較低頻段發(fā)射，傳播損耗較低，有利于補(bǔ)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(gè)工作頻段分為124對(duì)載頻，其頻道序號(hào)用n表示，則上、下兩頻段中序號(hào)為n的載頻可用下式計(jì)算：下頻段fl(n)=(890+0.2n)MHz(7-1)

上頻段fh(n)=(935+0.2n)MHz(7-2)n=1~1243.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(gè)高斯濾波器。高斯濾波器的歸一化帶寬Bt=0.3，基于200kHz的載頻間隔及270.833kb/s的信道傳輸速率，其頻譜利用率為(1.35b/s)/Hz。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500W每載波，每時(shí)隙平均為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)。7.2.2信道類型及其組合1.幀結(jié)構(gòu)圖7-10給出了GSM系統(tǒng)各種幀及時(shí)隙的格式。每一個(gè)TDMA幀分0～7共8個(gè)時(shí)隙幀長(zhǎng)度為120/26≈4.615ms每個(gè)時(shí)隙含156.25個(gè)碼元，占15/26≈0.577ms。圖7-10GSM系統(tǒng)各種幀及時(shí)隙的格式由若干個(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，也稱作業(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專用于傳輸控制信息，也稱作控制復(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1326個(gè)TDMA幀超幀長(zhǎng)51×26×4.615×10-3≈6.12s。由2048個(gè)超幀組成超高幀超高幀的周期為2048×1326=2715648個(gè)TDMA幀即12533.76秒，也即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0到2715647。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)于下行幀來說，在時(shí)間上推后3個(gè)時(shí)隙，見圖7-11。這樣安排，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)進(jìn)行調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。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2.邏輯信道分類

(1)業(yè)務(wù)信道（TCH）主要傳輸數(shù)字話音或數(shù)據(jù)其次是少量的隨路控制信令。 ①話音業(yè)務(wù)信道全速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/FS)半速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/HS) ②數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。圖7-12GSM系統(tǒng)的信道分類(2)控制信道。控制信道(CCH)用于傳送信令和同步信號(hào)主要分為三種：廣播信道(BCH)公共控制信道(CCCH)專用控制信道(DCCH)。①?gòu)V播信道(BCH)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。廣播信道又分為：廣播信道又分為：頻率校正信道(FCCH)：傳輸供移動(dòng)臺(tái)校正其工作頻率的信息；同步信道(SCH)：

傳輸供移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行同步和對(duì)基站進(jìn)行識(shí)別的信息，因?yàn)榛咀R(shí)別碼是在同步信道上傳輸?shù)?；廣播控制信道(BCCH)：傳輸系統(tǒng)公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)號(hào)碼以及是否與獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)相組合等信息。②公用控制信道(CCCH)CCCH是一種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。公用控制信道又分為：尋呼信道(PCH)：傳輸基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息；隨機(jī)接入信道(RACH)：用于移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)提出入網(wǎng)申請(qǐng)，即請(qǐng)求分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)；準(zhǔn)許接入信道(AGCH)：這是一個(gè)下行信道，用于基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的入網(wǎng)申請(qǐng)作出應(yīng)答，即分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道。③專用控制信道(DCCH)：這是一種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”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(jìn)行當(dāng)中，在移動(dòng)臺(tái)和基站之間傳輸必需的控制信息。專用控制信道又分為：獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)：用于在分配TCH前的呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令如：登記和鑒權(quán)慢速輔助控制信道(SACCH)：在移動(dòng)臺(tái)和基站之間，需要周期性地傳輸一些信息。如：傳送移動(dòng)臺(tái)接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試報(bào)告、MS的功率管理和時(shí)間的調(diào)整等快速輔助控制信道(FACCH)：傳送與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。3.時(shí)隙的格式TDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列。每個(gè)突發(fā)脈沖序列共156.25bit，占時(shí)0.577ms類型：普通突發(fā)脈沖序列NB頻率校正突發(fā)脈沖序列FB同步突發(fā)脈沖序列SB接入突發(fā)脈沖序列AB空閑突發(fā)脈沖序列DB

(1)常規(guī)突發(fā)(NB,NormalBurst)脈沖序列用于攜帶業(yè)務(wù)信道及除RACH、SCH和FCCH以外的控制信道上的信息用于業(yè)務(wù)信道及專用控制信道尾比特TB總是000，幫助均衡器知道起始位和停止位保護(hù)間隔GP為8.25bit是一個(gè)空白間隔，不發(fā)送任何信息8.25bit相當(dāng)于大約30μs的時(shí)間為了保證各用戶間各自使用的時(shí)隙不至造成重疊，故而采用8.25bit的保護(hù)間隔圖7-13突發(fā)脈沖序列的格式(2)頻率校正突發(fā)(FB,FrequencyCorrectionBurst)脈沖序列用于校正移動(dòng)臺(tái)的載波頻率固定比特142bit：使調(diào)制器發(fā)送一個(gè)頻偏為67.5KHz的全“0”比特(3)同步突發(fā)(SB，SynchronisationBurst)脈沖序列使移動(dòng)臺(tái)獲得與系統(tǒng)的時(shí)間同步結(jié)構(gòu)：包括64比特?cái)U(kuò)展尋列序列（同步信號(hào)）和兩個(gè)39比特的用于傳輸TDMA幀號(hào)和基站識(shí)別碼（BASIC）的加密比特。TDMA幀號(hào)：以2715648個(gè)TDMA幀為周期循環(huán)；是加密算法的一個(gè)參數(shù)；移動(dòng)臺(tái)判斷控制信道TS0上傳送的邏輯信道類型BSIC：移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量時(shí)，進(jìn)行基站識(shí)別(4)接入突發(fā)(AB,AccessBurst)脈沖序列用于上行傳輸方向移動(dòng)臺(tái)的首次接入（入網(wǎng)申請(qǐng)）或切換到一個(gè)新的基站后不知道時(shí)間提前量，為不與正常到達(dá)的下一個(gè)時(shí)隙中的突發(fā)脈沖序列重疊，此突發(fā)脈沖序列必須要短一些，保護(hù)間隔長(zhǎng)一些圖7-14接入突發(fā)脈沖序列的格式4.信道的組合(1)業(yè)務(wù)信道的組合方式業(yè)務(wù)信道的復(fù)幀含26個(gè)TDMA幀，其組成的格式和物理信道(一個(gè)時(shí)隙)的映射關(guān)系如圖7-15所示。圖中給出了時(shí)隙2(即TS2)構(gòu)成一個(gè)業(yè)務(wù)信道的復(fù)幀，共占26個(gè)TDMA幀其中24幀T(即TCH),用于傳輸業(yè)務(wù)信息；1幀A，代表隨路的慢速輔助控制信道(SACCH),傳輸慢速輔助信道的信息(例如功率調(diào)整的信令)；還有1幀I為空閑幀。圖7-15業(yè)務(wù)信道的組合方式(2)控制信道的組合方式?？刂菩诺赖膹?fù)幀含51幀，其組合方式類型較多，而且上行傳輸和下行傳輸?shù)慕M合方式也不相同。①BCH和CCCH在TS0上的復(fù)用廣播信道(BCH)和公用控制信道(CCCH)在主載頻(C0)的TS0上的復(fù)用(下行鏈路)。其中：F(FCCH):用于移動(dòng)臺(tái)校正頻率；S(SCH):移動(dòng)臺(tái)據(jù)此讀TDMA幀號(hào)和基站識(shí)別碼BSIC；B(BCCH)：移動(dòng)臺(tái)據(jù)此讀有關(guān)小區(qū)的通用信息；I(IDEL):空閑幀。圖7-16BCH和CCCH在TS0上的復(fù)用圖7-17TS0上RACH的復(fù)用②SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用主載頻C0上的TS1

可用于獨(dú)立專用控制信道和慢速輔助控制信道。下行鏈路C0上的TS1的映射如圖7-18所示。下行鏈路占用102個(gè)TS1，從時(shí)間長(zhǎng)度上講是102個(gè)TDMA幀。③公用控制信道和專用控制信道均在TS0上的復(fù)用在小容量地區(qū)或建站初期，小區(qū)可能僅有一套收發(fā)單元，這意味著只有8個(gè)TS(物理信道)。TS1～TS7均用于業(yè)務(wù)信道TS0既用于公用控制信道(包括BCH、CCCH)，又用于專用控制信道(SDCCH、SACCH)

7.2.3話音和信道編碼（自學(xué)）數(shù)字化話音信號(hào)在無線傳輸時(shí)主要面臨三個(gè)問題：一是選擇低速率的編碼方式，以適應(yīng)有限帶寬的要求；二是選擇有效的方法減少誤碼率，即信道編碼問題；三是選用有效的調(diào)制方法，減小雜波輻射，降低干擾。下面著重討論GSM系統(tǒng)中話音編碼和信道編碼的主要特點(diǎn)。圖7-20GSM系統(tǒng)的話音和信道編碼組成框圖圖7-20示出了GSM系統(tǒng)的話音編碼和信道編碼的組成框圖。其中，話音編碼主要由規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼(RPE-LTP編譯碼器)組成，而信道編碼歸入無線子系統(tǒng)，主要包括糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)。

RPE-LTP編碼器是將波形編碼和聲碼器兩種技術(shù)綜合運(yùn)用的編碼器，從而以較低速率獲得較高的話音質(zhì)量。圖7-21GSM編碼流程圖7-22GSM的交織方式7.2.4跳頻和間斷傳輸技術(shù)1.跳頻在GSM系統(tǒng)中，采用自適應(yīng)均衡抵抗多徑效應(yīng)造成的時(shí)散現(xiàn)象，采用卷積編碼糾隨機(jī)干擾，采用交織編碼抗突發(fā)干擾，此外，還可采用跳頻技術(shù)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾性能。跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案(序列)進(jìn)行跳變。圖7-23為GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖。采用每幀改變頻率的方法，即每隔4.615ms改變載波頻率，亦即跳頻速率為1/4.615ms=217跳/秒。圖7-23GSM系統(tǒng)的跳頻示意圖跳頻系統(tǒng)的抗干擾原理與直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)是不同的。直擴(kuò)是靠頻譜的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來提高抗干擾能力的跳頻是靠躲避干擾來獲得抗干擾能力的?？垢蓴_性能用處理增益GP表征，GP的表達(dá)式為

(7-3)式中：BW——跳頻系統(tǒng)的跳變頻率范圍；

BC——跳頻系統(tǒng)的最小跳變的頻率間隔

(GSM的BC=200kHz)。2.間斷傳輸為了提高頻譜利用率，GSM系統(tǒng)還采用了話音激活技術(shù)(也被稱為間斷傳輸(DTx)技術(shù))。該基本原則是只在有話音時(shí)才打開發(fā)射機(jī)，這樣可以減小干擾，提高系統(tǒng)容量。采用DTx技術(shù)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)來說更有意義，因?yàn)樵跓o信息傳輸時(shí)立即關(guān)閉發(fā)射機(jī)，可以減少電源消耗。7.3GSM系統(tǒng)的控制與管理7.3.1位置登記所謂位置登記(或稱注冊(cè))，是通信網(wǎng)為了跟蹤移動(dòng)臺(tái)的位置變化，而對(duì)其位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新的過程。位置信息存儲(chǔ)在原籍位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器(VLR)中。GSM蜂窩通信系統(tǒng)把整個(gè)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(biāo)志進(jìn)行區(qū)別如圖7-24中的LA1,LA2,LA3,…。圖7-24位置區(qū)劃分的示意位置登記等更新步驟：當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶首次入網(wǎng)時(shí)，必須通過移動(dòng)交換中心(MSC)，在相應(yīng)的位置寄存器(HLR)中登記注冊(cè)，把其有關(guān)的參數(shù)(如移動(dòng)用戶識(shí)別碼、移動(dòng)臺(tái)編號(hào)及業(yè)務(wù)類型等)全部存放在歸屬位置寄存器(HLR)中。移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致其位置的不斷變化。這種變動(dòng)的位置信息由另一種位置寄存器，即訪問位置寄存器(VLR)進(jìn)行登記。位置區(qū)的標(biāo)志在廣播控制信道(BCCH)中播送，移動(dòng)臺(tái)開機(jī)后，就可以搜索此BCCH，從中提取所在位置區(qū)的標(biāo)志。移動(dòng)臺(tái)可能在不同情況下申請(qǐng)位置更新。

比如，在任一個(gè)地區(qū)中進(jìn)行初始位置登記在同一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)中進(jìn)行過區(qū)（即越區(qū)）位置登記或者在不同的VLR服務(wù)區(qū)中進(jìn)行過區(qū)位置登記等。不同情況下進(jìn)行位置登記的具體過程會(huì)有所不同，但基本方法都是一樣的。圖7-25給出的是涉及兩個(gè)VLR的位置更新過程，其它情況可依此類推。MS分離/附著圖7-25位置登記過程舉例

7.3.2鑒權(quán)與加密由于空中接口極易受到侵犯，GSM系統(tǒng)為了保證通信安全，采取了特別的鑒權(quán)與加密措施。鑒權(quán)是為了確認(rèn)移動(dòng)臺(tái)的合法性加密是為了防止第三者竊聽。鑒權(quán)中心(AUC)為鑒權(quán)與加密提供了三參數(shù)組(RAND、SRES和Kc)

在用戶入網(wǎng)簽約時(shí)，用戶鑒權(quán)密鑰Ki連同IMSI一起分配給用戶每一個(gè)用戶均有惟一的Ki和IMSI，存儲(chǔ)在AUC數(shù)據(jù)庫(kù)和SIM(用戶識(shí)別)卡中。根據(jù)HLR的請(qǐng)求，AUC按下列步驟產(chǎn)生一個(gè)三參數(shù)組，參見圖7-26。圖7-26AUC產(chǎn)生三參數(shù)組首先，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)(RAND)；通過加密算法(A8)和鑒權(quán)算法(A3),用RAND和Ki分別計(jì)算出加密密鑰(Kc)和符號(hào)響應(yīng)(SRES)；RAND、SRES和Kc作為一個(gè)三參數(shù)組一起送給HLR。1.鑒權(quán)

無論是移動(dòng)臺(tái)主呼或被呼，都有鑒權(quán)過程，鑒權(quán)程序如圖7-27所示。圖7-27鑒權(quán)程序鑒權(quán)過程主要涉及到AUC、HLR、MSC/VLR和MS，它們均各自存儲(chǔ)著與用戶有關(guān)的信息或參數(shù)。當(dāng)MS發(fā)出入網(wǎng)請(qǐng)求時(shí)，MSC/VLR就向MS發(fā)送RANDMS使用該RAND以及與AUC內(nèi)相同的鑒權(quán)密鑰Ki和鑒權(quán)算法A3,計(jì)算出符號(hào)響應(yīng)SRES，然后把SRES回送給MSC/VLR,驗(yàn)證其合法性。

2.加密

GSM系統(tǒng)為確保用戶信息(話音或非話音業(yè)務(wù))以及與用戶有關(guān)的信令信息的私密性，在BTS與MS之間交換信息時(shí)專門采用了一個(gè)加密程序，如圖7-28所示。圖7-28加密程序3.設(shè)備識(shí)別每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備均有一個(gè)惟一的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI)。在EIR中存儲(chǔ)了所有移動(dòng)臺(tái)的設(shè)備識(shí)別碼，每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)只存儲(chǔ)本身的IMEI。設(shè)備識(shí)別的目的是確保系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是盜用的或非法的設(shè)備。為此，EIR中使用三種設(shè)備清單：白名單：合法的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)；黑名單：禁止使用的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)；灰名單：是否允許使用由運(yùn)營(yíng)者決定，例如有故障的或未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)。圖7-29設(shè)備識(shí)別程序4.用戶識(shí)別碼(IMSI)保密為了防止非法監(jiān)聽進(jìn)而盜用IMSI，當(dāng)在無線鏈路上需要傳送IMSI時(shí)，均用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI)代替IMSI僅在位置更新失敗或MS得不到TMSI時(shí)才使用IMSI。MS每次向系統(tǒng)請(qǐng)求一種程序，如位置更新、呼叫嘗試等，MSC/VLR將給MS分配一個(gè)新的TMSI。圖7-30示出了位置更新時(shí)使用的新的TMSI程序。圖7-30位置更新時(shí)的新的TMSI程序7.3.3呼叫接續(xù)1.移動(dòng)用戶主呼移動(dòng)用戶向固定用戶發(fā)起呼叫的接續(xù)過程如圖7-31所示。移動(dòng)臺(tái)(MS)在隨機(jī)接入信道(RACH)上，向基站(BS)發(fā)出“信道請(qǐng)求”信息，若BS接收成功，就給這個(gè)MS分配一個(gè)專用控制信道，即在準(zhǔn)許接入信道(AGCH)上向MS發(fā)出“立即分配”指令。

MS在發(fā)起呼叫的同時(shí)，設(shè)置一定時(shí)器，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可重復(fù)呼叫，如果按預(yù)定的次數(shù)重復(fù)呼叫后，仍收不到BS的應(yīng)答，則放棄這次呼叫。分配控制信道，建立信令鏈路圖7-31移動(dòng)用戶主呼時(shí)的接續(xù)過程MS收到“立即分配”指令后，利用分配的專用控制信道(DCCH)與BS建立起信令鏈路，經(jīng)BS向MSC發(fā)送“業(yè)務(wù)請(qǐng)求”信息。MSC向VLR發(fā)送“開始接入請(qǐng)求”應(yīng)答信令。VLR收到后，經(jīng)MSC和BS向MS發(fā)出“鑒權(quán)請(qǐng)求”，其中包含一隨機(jī)數(shù)(RAND)，MS按鑒權(quán)算法A3進(jìn)行處理后，向MSC發(fā)回“鑒權(quán)”響應(yīng)信息。分配控制信道，建立信令鏈路鑒權(quán)、加密、分配TMSI分配業(yè)務(wù)信道MSC與固定用戶連接；給MS送回鈴音；MS確認(rèn)與MSC連接，轉(zhuǎn)入通信狀態(tài)2.移動(dòng)用戶被呼固定用戶向移動(dòng)用戶發(fā)起呼叫的接續(xù)過程如圖7-32所示。固定用戶向移動(dòng)用戶撥出呼叫號(hào)碼后，固定網(wǎng)絡(luò)把呼叫接續(xù)到就近的移動(dòng)交換中心，此移動(dòng)交換中心在網(wǎng)絡(luò)中起到入口(GateWay)的作用，記作GMSC。GMSC即向相應(yīng)的HLR查詢路由信息，HLR在其保存的用戶位置數(shù)據(jù)庫(kù)中查出被呼MS所在的地區(qū)，并向該區(qū)的VLR查詢?cè)揗S的漫游號(hào)碼(MSRN)。向就近的GMSC查詢被呼MS漫游號(hào)圖7–32移動(dòng)用戶被呼時(shí)的連接過程VLR把該MS的(MSRN)送到HLR，并轉(zhuǎn)發(fā)給查詢路由信息的GMSC。GMSC即把呼叫接續(xù)到被呼MS所在地區(qū)的移動(dòng)交換中心，記作VMSC。由VMSC向該VLR查詢有關(guān)的“呼叫參數(shù)”，獲得成功后，再向相關(guān)的基站(BS)發(fā)出“尋呼請(qǐng)求”?；究刂破?BSC)根據(jù)MS所在的小區(qū)，確定所用的收發(fā)臺(tái)(BTS)，在尋呼信道(PCH)上發(fā)送此“尋呼請(qǐng)求”信息。向就近的GMSC查詢被呼MS漫游號(hào)被叫用戶所在地MSCMS獲得專用控制信道MS收到尋呼請(qǐng)求信息后，在隨機(jī)接入信道(RACH)向BS發(fā)送“信道請(qǐng)求”，由BS分配專用控制信道(DCCH)，即在公用控制信道(CCCH)上給MS發(fā)送“立即指配”指令。MS利用分配到的DCCH與BS建立起信令鏈路，然后向VMSC發(fā)回“尋呼”響應(yīng)。VMSC接到MS的“尋呼”響應(yīng)后，向VLR發(fā)送“開始接入請(qǐng)求”，接著啟動(dòng)常規(guī)的“鑒權(quán)”和“置密模式”過程。VMSC收到MS的“呼叫證實(shí)”信息后，向BS發(fā)出信道“指配請(qǐng)求”，要求BS給MS分配無線業(yè)務(wù)信道(TCH)。向就近的GMSC查詢被呼MS漫游號(hào)被叫用戶所在地MSCMS獲得專用控制信道,與BS建立信令鏈路鑒權(quán)、加密MS進(jìn)入通信狀態(tài)分配業(yè)務(wù)信道被叫用戶摘機(jī)，建立連接，完成呼叫7.3.4過區(qū)切換所謂過區(qū)切換，是指在通話期間，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，把移動(dòng)臺(tái)從原小區(qū)所用的信道切換到新小區(qū)的某一信道，并保證通話不間斷(用戶無感覺)。如果小區(qū)采用扇區(qū)定向天線，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)內(nèi)從一個(gè)扇區(qū)進(jìn)入另一扇區(qū)時(shí)，也要進(jìn)行類似的切換。GSM系統(tǒng)采用的過區(qū)切換辦法稱之為移動(dòng)臺(tái)輔助切換(MAHO)法。主要指導(dǎo)思想：由移動(dòng)臺(tái)來測(cè)量本基站和周圍基站的信號(hào)強(qiáng)度把測(cè)得結(jié)果送給MSC進(jìn)行分析和處理再由MSC作出有關(guān)過區(qū)切換的決策。(1)同一個(gè)BSC控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換，也包括不同扇區(qū)之間的切換。這種切換是最簡(jiǎn)單的情況，如圖7-33所示。(2)同一個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，不同BSC控制區(qū)的小區(qū)之間的切換，如圖7-34所示。

(3)不同MSC/VLR控制區(qū)的小區(qū)之間的切換。這是一種最復(fù)雜的切換，切換中需進(jìn)行很多次信息傳遞。

圖7-33同一個(gè)BSC的過區(qū)切換示意圖7-34同一個(gè)MSC/VLR區(qū)內(nèi)，不同BSC間的切換示意圖7-35同一MSC的BSC間的切換流程清除MS在原來BSC1內(nèi)占用的信道圖7-36不同MSC/VLR的切換示意圖圖7-37不同MSC/VLR的小區(qū)切換流程由MSC1的小區(qū)向MSC2的小區(qū)進(jìn)行切換的過程包含MS的標(biāo)志和新基站BS2的標(biāo)志若無信道可用，則通知MSC1結(jié)束切換7.4三種TDMA蜂窩系統(tǒng)分析比較

7.4.1D-AMPS的特征美國(guó)的TDMA蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)(D-AMPS)采用美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制定的IS-54標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻道間隔(30kHz)是與AMPS一致的而且移動(dòng)臺(tái)的工作模式是數(shù)/模兼容的，或稱雙模方式。因此，D-AMPS和AMPS可以在同樣的無線環(huán)境中并存，有利于逐步擴(kuò)大數(shù)字用戶，以實(shí)現(xiàn)模擬通信系統(tǒng)向數(shù)字通信系統(tǒng)的平滑過渡。1.工作頻段移動(dòng)臺(tái)發(fā)射頻段：824～849MHz;基站發(fā)射頻段：869～894MHz;頻道間隔：30kHz;雙工頻率間隔：45MHz。2.多址方式采用時(shí)分多址/頻分多址/頻分雙工(TDMA/FDMA/FDD)制式。時(shí)分多址幀長(zhǎng)為40ms,每幀含6個(gè)時(shí)隙。與GSM通信系統(tǒng)一樣，D-AMPS系統(tǒng)也定義了全速率與半速率兩種物理信道。全速率信道占2個(gè)時(shí)隙，相當(dāng)于每載波含3個(gè)物理信道。半速率信道只占一個(gè)時(shí)隙，相當(dāng)于每載波含6個(gè)物理信道。每個(gè)時(shí)隙含324bit，即系統(tǒng)的信道傳輸速率為324×6/40=48.6kb/s，幀和時(shí)隙的格式如圖7-38所示。其中：圖7-38D-AMPS的幀及時(shí)隙格式G:保護(hù)時(shí)間；R:功率上升時(shí)間；SACCH:慢速輔助控制信道；SYNC:同步信道；DATA:業(yè)務(wù)信道(含快速輔助控制信道)；DVCC:數(shù)字識(shí)別色碼；RSVD:保留(備用)時(shí)間。一個(gè)TDMA幀包括6個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙長(zhǎng)為6.67ms，包含324bit。因此，數(shù)據(jù)總速率是48.6kb/s。平均每用戶的總速率是16.2kb/s(全速率信道)，

其中：話音編碼：13kb/s；

SACCH:0.6kb/s；

DVCC:0.6kb/s;

保護(hù)時(shí)間、上升時(shí)間及同步：2.0kb/s。3.話音編碼采用“矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(VSELP)”編碼方式，編碼速率為7.95kb/s。在20ms的話音編碼幀中，共有159個(gè)信息比特(7.95kb/s)，分為兩類：1類是對(duì)差錯(cuò)敏感的77bit；1類比特加上CRC校驗(yàn)位(7bit)和尾比特(5bit)，進(jìn)行碼率為1/2和約束長(zhǎng)度為5的卷積編碼，變成178個(gè)傳輸比特；2類是對(duì)差錯(cuò)不敏感的82bit。2類比特不進(jìn)行差錯(cuò)保護(hù)。兩類比特之和為260bit，相應(yīng)的話音速率為260/20=13kb/s。4.控制信道雙模系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)因?yàn)橐c模擬系統(tǒng)相通，系統(tǒng)中保留AMPS原有的控制信道，為了對(duì)數(shù)字傳輸進(jìn)行必要的控制，在業(yè)務(wù)信道中設(shè)置必需的專用控制信道。IS-54標(biāo)準(zhǔn)的雙模系統(tǒng)也設(shè)置了慢速輔助控制信道(SACCH)和快速輔助控制信道(FACCH)。5.調(diào)制方式D-AMPS系統(tǒng)使用的調(diào)制方式為π/4偏置的差分四相相移鍵控(π/4-DQPSK),并采用平方根升余弦的基帶濾波器，滾降系數(shù)為0.35。這種調(diào)制方式在30kHz的頻道間隔中傳輸48.6kb/s的信息，頻帶利用率達(dá)到48.6/30=1.626(b/s)/Hz，比GSM系統(tǒng)的頻帶利用率(1.35bps/Hz)高。7.4.2PDC系統(tǒng)的特征

屬于日本的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，1990年開始制定標(biāo)準(zhǔn)，1993年完成RCR-STD-27B標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮雙模制式 無線傳輸方面采用與IS-54相似技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理和控制方面，采用了和GSM相似的技術(shù)1.工作頻段移動(dòng)臺(tái)發(fā)射頻率：940～956MHz/1429～1453MHz;

基站發(fā)射頻率：810～826MHz/1477～1501MHz;

收發(fā)雙工頻率間隔：130MHz/48MHz;

頻道間隔：25kHz。2.多址方式采用TDMA/FDMA制式每載頻分3個(gè)時(shí)隙(全速率)或6個(gè)時(shí)隙(半速率)信道傳輸速率42kb/s（信道利用率=42kbps/25kHz=1.68bps/Hz）。3.信道分類業(yè)務(wù)信道(TCH)控制信道(CCH)。圖7-39JDC系統(tǒng)的信道分類4.時(shí)隙格式TDMA幀長(zhǎng)為20ms

在全速率情況下，分為3個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙長(zhǎng)為20/3=6.67ms。時(shí)隙結(jié)構(gòu)與邏輯信道類型及傳輸方向有關(guān)。圖7-40示出了兩種典型的時(shí)隙格式上部為業(yè)務(wù)時(shí)隙、上行傳輸(或稱反向傳輸)下部為控制時(shí)隙、下行傳輸(或稱正向傳輸)。圖7-40PDC的時(shí)隙格式移動(dòng)臺(tái)發(fā)往基站時(shí)保護(hù)時(shí)間占6bit；功率上升時(shí)間為4bit;幀同步20bit，位于時(shí)隙中部;8bit的數(shù)字色碼用來識(shí)別基站；1bit的挪用標(biāo)志用來區(qū)分業(yè)務(wù)信道中是否包含F(xiàn)ACCH；15bit為實(shí)時(shí)控制信令。每用戶總數(shù)據(jù)速率280/0.02=14kb/s，其中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)率是224/0.02=11.2kb/s，其余2.8kb/s用于各種開銷。5.話音編碼和調(diào)制方式采用矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（VSELP）話音編碼技術(shù)，話音編碼比特率為6.7kb/s，加差錯(cuò)保護(hù)比特率為4.5kb/s，總的話音傳輸速率為11.2kb/s。調(diào)制方式為π/4-DQPSK,采用平方根升余弦基帶濾波器，滾降系數(shù)為0.5。GSM、D-AMPS和PDC三種TDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)由于在開發(fā)背景、時(shí)間及要求等方面不盡相同，因而在技術(shù)性能和服務(wù)功能上也各有差異。表7-4三種TDMA蜂窩通信系統(tǒng)的主要參數(shù)7.4.3FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的通信容量對(duì)于蜂窩系統(tǒng)的通信容量，可以下面幾種方式進(jìn)行度量。每小區(qū)可用信道數(shù)(用戶數(shù)/cell)：每小區(qū)允許同時(shí)工作的用戶數(shù)。每小區(qū)的愛爾蘭數(shù)（Erl/cell）每平方公里的用戶數(shù)（用戶數(shù)/km2）每平方公里的愛爾蘭數(shù)（Erl/km2）每平方公里每小時(shí)的通話次數(shù)（通話次數(shù)/h.km2）1.FDMA蜂窩系統(tǒng)的通信容量共道干擾蜂窩通信系統(tǒng)由若干個(gè)小區(qū)構(gòu)成一個(gè)區(qū)群區(qū)群之間實(shí)現(xiàn)頻率再用使用相同頻率的小區(qū)稱為共道小區(qū)共道小區(qū)之間存在的相互干擾稱為共道干擾。若蜂窩網(wǎng)的每個(gè)區(qū)群含7個(gè)小區(qū)，各基站采用全向天線，共道小區(qū)的分布如圖7-41所示。共道小區(qū)以某一小區(qū)(圖中為1號(hào)小區(qū))為中心可分成許多層：第Ⅰ層6個(gè)；第Ⅱ?qū)?個(gè)；第Ⅲ層6個(gè)……來自第Ⅰ層共道小區(qū)的干擾最強(qiáng)，起主導(dǎo)作用，故在進(jìn)行分析時(shí)，可以只考慮這6個(gè)共道小區(qū)所產(chǎn)生的干擾。圖7-41共道小區(qū)分布令小區(qū)半徑為r，兩個(gè)相鄰共道小區(qū)之間的距離為。為把共道干擾控制在允許的數(shù)量而需要的值稱為共道干擾抑制因子(或稱共道再用因子)，即共道再用因子α為(7-4)圖7-42FDMA蜂窩系統(tǒng)的共道干擾分布

(a)上行鏈路；(b)下行鏈路根據(jù)圖7-42可得載干比的表示式為(7-5)式中，C是信號(hào)功率；n0是背景噪聲功率(這里可忽略不計(jì))；Ii是來自第i個(gè)共道小區(qū)的干擾功率。假如傳播損耗與傳播距離的4次方成比例，接收機(jī)收到的信號(hào)功率與第i

個(gè)共道小區(qū)的干擾功率可分別寫成：式中，A為比例常數(shù)。因此(7-6)式中，取信號(hào)的傳播距離等于小區(qū)半徑r(移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)邊緣)，是考慮到載干比在最不利的情況下也要達(dá)到預(yù)定的門限值。此外，共道干擾的傳播距離Di在i的取值不同時(shí)不會(huì)完全相等，但其差異并不太大，因而為了分析方便，可以令Di=D，

于是有(7-7)假如規(guī)定的載干比門限值為(C/I)S,則(7-8)蜂窩系統(tǒng)的總頻道數(shù)M=W/B(W為頻段寬度，B為頻道間隔)和區(qū)群小區(qū)數(shù)N確定后，每一小區(qū)的可用頻道數(shù)n可以求出為(7-9)由式(7-4)可知可得(7-10)共道再用因子α2.TDMA蜂窩系統(tǒng)的通信容量TDMA蜂窩系統(tǒng)的通信容量也可以用式(7-10)進(jìn)行計(jì)算，但是式中的信道寬度在TDMA中即為頻道寬度（一個(gè)子載波所構(gòu)成的子信道）。

在TDMA中，一個(gè)頻道包含若干信道（時(shí)隙構(gòu)成），為此采用等效信道寬度的概念。TDMA系統(tǒng)劃分信道的辦法首先把頻段W劃分成若干頻道然后在每一頻道上再劃分成若干時(shí)隙。用戶使用的信道是在某一頻道上的某一時(shí)隙。

若TDMA系統(tǒng)的頻道寬度為B0

，而每一頻道包含m個(gè)時(shí)隙，則等效信道寬度為B0/m,相應(yīng)的信道總數(shù)為M=mW/B0

。3.三種TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量比較不同的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)占用不同的頻段，而各自使用的話音編碼、信道編碼、調(diào)制方式、控制方式等都有所不同。要客觀地比較不同數(shù)字蜂窩系統(tǒng)在通信容量上的差異是比較復(fù)雜和困難的。如果比較的前提條件不合理，那么得到的比較結(jié)果是不公正的，甚至是不說明問題的。要對(duì)任何蜂窩通信系統(tǒng)容量進(jìn)行評(píng)估，可靠的辦法是對(duì)通信和話音質(zhì)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的主觀測(cè)試，從而準(zhǔn)確地確定這種通信系統(tǒng)所需要的載干比(C/I)S，根據(jù)(C/I)S不難求出區(qū)群的小區(qū)數(shù)N。三種TDMA蜂窩系統(tǒng)的(C/I)S及N如表7-5所示。表7–5三種TDMA蜂窩系統(tǒng)的(C/I)S及N為了統(tǒng)一比較各系統(tǒng)的容量，設(shè)總頻段W=25MHz

小區(qū)半徑r=1km每小區(qū)分三個(gè)扇區(qū)呼損率B=2%令模擬系統(tǒng)的容量為1(歸一化)。計(jì)算結(jié)果如表7-6所示。表7-6三種TDMA蜂窩系統(tǒng)與模擬蜂窩系統(tǒng)的容量比較上述的計(jì)算分析舉例：

(1)AMPS:信道總數(shù)M=總頻段寬度W

頻道寬度Δf

每小區(qū)的信道數(shù)=分三個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)的信道數(shù)n=119/3≈40;由n=40,B=2%,查表可得A0=31Erl/扇區(qū)；每小區(qū)的話務(wù)量A=3A0=93Erl/cell;小區(qū)半徑r=1km，按正六邊形計(jì)算，小區(qū)面積S=2.6km2，每平方公里的話務(wù)量為(Erl/km2)(2)GSM:信道總數(shù)

N=4時(shí)，每小區(qū)信道數(shù)(ch/cell);n=83,B=2%，查表得A0=71.6Erl/扇區(qū)，

A=3A0=215(Erl/Cell);每平方公里的話務(wù)量=(Erl/km2);歸一化容量=(倍)。7.5GPRS——通用分組無線業(yè)務(wù)

7.5.1GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)改造為能提供GPRS業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需要增加兩個(gè)主要單元：SGSN(GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行定位和跟蹤發(fā)送和接收移動(dòng)終端的分組GGSN(GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))將SGSN發(fā)送和接收的GSM分組按照其他分組協(xié)議(如IP)發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)。圖7-43GPRS網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)SGSN：負(fù)責(zé)分組的路由選擇和傳輸在其服務(wù)區(qū)負(fù)責(zé)將分組遞送給移動(dòng)臺(tái)SGSN還有很多功能，例如處理移動(dòng)管理和進(jìn)行鑒權(quán)操作，并且具有注冊(cè)功能。GGSN：像互聯(lián)網(wǎng)和X.25一樣，用于和外部網(wǎng)絡(luò)的連接。從外部網(wǎng)絡(luò)的角度看，GGSN是到子網(wǎng)的路由器。圖7-44一個(gè)簡(jiǎn)單的GPRS網(wǎng)絡(luò)之間的路由過程Example2example3

7.5.2GPRS的協(xié)議GPRS的協(xié)議體系GPRS隧道協(xié)議(GTP，GPRSTunnelingProtocol)用來在GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GSN）之間傳送數(shù)據(jù)和信令。它在GPRS的骨干網(wǎng)中通過隧道的方式來傳輸PDU。所謂隧道，是在GSN之間建立的一條路由，使得所有由源GSN和目的GSN服務(wù)的分組都通過該路由進(jìn)行傳輸。GTP的下層是基于TCP/IP協(xié)議簇的標(biāo)準(zhǔn)IP骨干網(wǎng)。在SGSN和MS之間，依賴子網(wǎng)的匯聚協(xié)議（SNDCP，

SubnetworkDependentConvergenceProtocol）將網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議映射到下面的邏輯鏈路控制(LLC)層,提供網(wǎng)絡(luò)層業(yè)務(wù)的復(fù)接、加密、分段、壓縮等功能。圖7-45GPRS的協(xié)議體系網(wǎng)絡(luò)層傳輸層邏輯鏈路控制(LLC，LogicalLinkControl)層在移動(dòng)臺(tái)和SGSN之間向上層提供可靠、保密的邏輯鏈路，獨(dú)立于下層而存在。LLC負(fù)責(zé)在高層子網(wǎng)依賴匯聚層SNDCP的SNDCP數(shù)據(jù)單元上形成LLC地址、幀字段，生成完整的LLC幀，需要使用MAC/RLC層的功能RLC／MAC層MAC/RLC層為GPRS空中接口數(shù)據(jù)鏈路層的低層，需用物理鏈路層提供的功能RLC負(fù)責(zé)LLC與MAC功能的接口、LLC-PDU的分割與重組、后向糾錯(cuò)BECMAC層基于時(shí)隙ALOHA協(xié)議，控制移動(dòng)臺(tái)的接入，進(jìn)行沖突分解，仲裁來自不同移動(dòng)臺(tái)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求和進(jìn)行信道資源的分配。物理層(包含PLL和RFL子層)物理射頻子層（RFL）完成調(diào)制解調(diào)、物理信道結(jié)構(gòu)和傳輸速率的確定、收發(fā)信機(jī)的工作頻率和特性確定等。物理鏈路子層（PLL）負(fù)責(zé)前向糾錯(cuò)、交織、幀的定界和檢測(cè)物理層的擁塞等；實(shí)現(xiàn)信息通過物理信道在BTS和MS之間傳遞

2.GPRS空中接口分組數(shù)據(jù)邏輯信道GPRS邏輯信道映射到物理信道后為分組數(shù)據(jù)信道PDCHGPRS系統(tǒng)傳遞如鑒權(quán)、同步等信令，可使用GSM系統(tǒng)的邏輯信道對(duì)分組數(shù)據(jù)及相關(guān)信令的傳遞，GPRS依據(jù)GSM邏輯信道劃分方法定義分組信道表7-7GPRS空中接口的邏輯信道分組業(yè)務(wù)信道PTCH包括全速率PDTCH-F和半速率PDTCH-H分組業(yè)務(wù)信道用于傳輸分組數(shù)據(jù)當(dāng)提供點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)時(shí)可分配給小區(qū)內(nèi)一個(gè)MS或一組MS系統(tǒng)支持一個(gè)用戶使用多個(gè)PDTCH分組控制信道PCCH包括PBCCH、PCCCH、PDCCH

分組廣播控制信道PBCCH用于下行鏈路廣播分組數(shù)據(jù)傳輸是可選的，用BCCH來指示存在與否，如果不存在，用BCCH為分組數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送廣播信息公共控制信道PCCCH分組尋呼信道PPCH：僅用于下行鏈路被叫用戶尋呼，可指示分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也用于電路交換業(yè)務(wù)分組隨機(jī)接入信道PRACH：僅用于上行鏈路，用來請(qǐng)求分配一條或多條PDTCH，與RACH信道以相同方式工作

分組允許接入信道PAGCH：僅用于下行鏈路，用于在用戶分組數(shù)據(jù)傳輸前給MS分配PDTCH。如已有分組在傳輸，需改變下行鏈路的資源分配，也可以通過PAGCH完成分組通知信道PNCH：僅用于下行鏈路，用于在點(diǎn)到多點(diǎn)分組業(yè)務(wù)呼叫PTM-M初始化前通知相關(guān)的一組MS專用控制信道PDCCH分組隨路接入控制信道PACCH：為單向信道，PACCH/U用于上行鏈路，PACCH/D用于下行鏈路。PACCH用于在MS和基站間交換專用信令信息。包括功率控制和定時(shí)提前信息、資源分配和再分配消息等。上行鏈路分組定時(shí)提前控制信道PTCCH/U：用于發(fā)送隨機(jī)接入突發(fā)序列，使MS可估計(jì)定時(shí)提前量下行鏈路分組定時(shí)提前控制信道PTCCH/D：用于向多個(gè)MS發(fā)送定時(shí)提前量更新。一個(gè)PTCCH/D