移動(dòng)通信技術(shù)課件

CDMA地址碼和擴(kuò)頻碼*

設(shè)計(jì)原則在CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中,擴(kuò)頻碼和地址碼的選擇至關(guān)重要。它關(guān)系到系統(tǒng)的抗多徑干擾、抗多址干擾的能力,關(guān)系到信息數(shù)據(jù)的保密和隱蔽,關(guān)系到捕獲和同步系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)研究表明,理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有如下特性:

(1)有足夠多的地址碼碼組;

(2)有尖銳的自相關(guān)特性;

(3)有處處為零的互相關(guān)特性;

(4)不同碼元數(shù)平衡相等;

(5)盡可能大的復(fù)雜度。*

基本的PN碼序列互相關(guān)性都不夠好,因此,實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中常選用自相關(guān)性好的PN碼作為擴(kuò)頻碼,而另外選擇互相關(guān)性好的編碼作為地址碼,最常用的就是Walsh碼。*

基本PN碼

1)m序列

m序列是目前CDMA系統(tǒng)中采用的最基本的PN序列。它是最長(zhǎng)線(xiàn)性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)。顧名思義,m序列發(fā)生器是由移位寄存器、線(xiàn)性反饋抽頭和模2加法器組成的。而且,m序列是其相應(yīng)組成器件所能生成的最長(zhǎng)的碼序列。若移位寄存器為n級(jí),則其周期P=2n-1。*3級(jí)m序列發(fā)生器*

模2加運(yùn)算規(guī)則*3級(jí)m序列發(fā)生器各輸出端的輸出序列*

這一例子說(shuō)明,m序列的最大長(zhǎng)度取決于移位寄存器的級(jí)數(shù),而碼的結(jié)構(gòu)取決于反饋抽頭的位置和數(shù)量。不同的抽頭組合可以產(chǎn)生不同長(zhǎng)度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列。有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長(zhǎng)周期的序列。對(duì)于何種抽頭能產(chǎn)生m序列,前人已經(jīng)做了大量的研究工作,100級(jí)以?xún)?nèi)的m序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的m序列結(jié)構(gòu)一般都能直接查到。下面給出m序列的一些基本性質(zhì):

(1)m序列的周期P取決于移位寄存器的級(jí)數(shù)n,P=2n-1;

(2)在m序列的一個(gè)周期內(nèi)“1”與“0”的數(shù)目大致相同,“1”比“0”多1個(gè)。例如,在上述7位碼中有4個(gè)“1”和3個(gè)“0”。*

(3)在一個(gè)序列中連續(xù)出現(xiàn)的相同碼稱(chēng)為一個(gè)游程,連碼的個(gè)數(shù)稱(chēng)為游程的長(zhǎng)度。一個(gè)m序列中共有2n-1個(gè)游程:長(zhǎng)度為R(1≤R≤n-2)的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/2R;長(zhǎng)度為n-1的游程只有1個(gè),且是連0碼;長(zhǎng)度為n的游程也只有1個(gè),且是連1碼。表3-2中列出了周期為15的m序列的游程分布情況。*m序列111101011001000的游程分布情況*

(4)m序列和其移位后的序列逐位模2相加,所得的序列仍然是m序列,只是相移不同而已。例如m序列1110100與其向右移三位后的序列1001110逐位模2加后的序列為0111010,相當(dāng)于原序列向右移一位后的序列,仍是m序列。

(5)m序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)除全0狀態(tài)外,其他狀態(tài)只在m序列中出現(xiàn)一次。如7位的m序列1110100中，順序出現(xiàn)的狀態(tài)為111,110,101,010,100,然后尾首接續(xù)為001和011,最后又回到初始狀態(tài)111。*m序列的優(yōu)點(diǎn)是容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)、自相關(guān)特性好,因而在直擴(kuò)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是它可提供的跳頻圖案少、互相關(guān)性不理想,又加之是線(xiàn)性反饋邏輯,容易被敵人破譯,即保密性、抗截獲性差,因此,在跳頻系統(tǒng)中并不采用。*

Walsh碼

如前所述,盡管偽隨機(jī)序列具有良好的自相關(guān)特性,但其互相關(guān)特性不是很理想(互相關(guān)值不是處處為零),如果把偽隨機(jī)序列同時(shí)用作擴(kuò)頻碼和地址碼,系統(tǒng)性能將受到一定影響。所以,通常將偽隨機(jī)序列用作擴(kuò)頻碼,而就地址碼而言,目前則采用Walsh(沃爾什)編碼。2N階Walsh碼可用遞推公式產(chǎn)生:

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Walsh碼是一種同步正交碼,即在同步傳輸情況下,利用Walsh碼作為地址碼具有良好的自相關(guān)特性和處處為零的互相關(guān)特性。此外,Walsh碼生成容易,應(yīng)用方便。但是,Walsh碼的各碼組由于所占頻譜帶寬不同等原因,因而不能作為擴(kuò)頻碼。*

Gold碼

m序列雖然性能優(yōu)良,但同樣長(zhǎng)度的m序列個(gè)數(shù)不多,且序列之間的互相關(guān)性不夠好。R·Gold提出了一種基于m序列的PN碼序列,稱(chēng)為Gold碼序列。在介紹Gold碼序列發(fā)生器之前,先給出優(yōu)選對(duì)的概念。如果有兩個(gè)m序列,它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對(duì)值有界,且滿(mǎn)足以下條件:n為奇數(shù)n為偶數(shù)(不是4的倍數(shù))*

則我們稱(chēng)這一對(duì)m序列為優(yōu)選對(duì)。如果把兩個(gè)m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對(duì)序列作模2加運(yùn)算,生成的新的碼序列即為Gold序列。圖(a)中所示為Gold碼發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)圖。圖(b)中為兩個(gè)5級(jí)m序列優(yōu)選對(duì)構(gòu)成的Gold碼發(fā)生器。這兩個(gè)m序列雖然碼長(zhǎng)相同,但模2加后生成的并不是m序列,也不具備m序列的性質(zhì)。*Gold碼發(fā)生器(a)Gold碼發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)圖；(b)5級(jí)m序列優(yōu)選對(duì)構(gòu)成的Gold碼發(fā)生器*

Gold碼序列的性質(zhì)主要有以下三點(diǎn):

(1)Gold碼序列具有三值自相關(guān)特性,其旁瓣的極大值滿(mǎn)足上式所表示的優(yōu)選對(duì)的條件。

(2)兩個(gè)m序列優(yōu)選對(duì)不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是Gold序列。因?yàn)榭偣灿?n-1個(gè)不同的相對(duì)位移,加上原來(lái)的兩個(gè)m序列本身,所以,兩個(gè)n級(jí)移位寄存器可以產(chǎn)生2n＋1個(gè)Gold序列。因此,Gold序列的序列數(shù)比m序列數(shù)多得多。

(3)同類(lèi)Gold序列互相關(guān)特性滿(mǎn)足優(yōu)選對(duì)條件,其旁瓣的最大值不超過(guò)上式的計(jì)算值。在表中列出了m序列和Gold序列互相關(guān)函數(shù)旁瓣的最大值。從表中可以明顯看出,Gold序列的互相關(guān)峰值和主瓣與旁瓣之比都比m序列小得多。這一特性在實(shí)現(xiàn)碼分多址時(shí)非常有用。*表m序列和Gold序列互相關(guān)性比較*

實(shí)際應(yīng)用1.短PN碼

周期為215,速率為1.2288Mchip/s,是用于QPSK的同相和正交支路的直接序列擴(kuò)頻碼。15級(jí)移位寄存器的m序列周期為215-1,當(dāng)插入一個(gè)全“0”狀態(tài)后,形成的序列周期為215=32768chips,在CDMA中,該序列稱(chēng)為引導(dǎo)PN序列,其作用是給不同基站發(fā)出的信號(hào)賦予不同的特征。不同的基站使用相同的引導(dǎo)PN序列,但各自卻采用不同的時(shí)間(相位)偏置。不同的時(shí)間偏置用不同的偏置系數(shù)表示,偏置系數(shù)共512個(gè)(0～511)。一個(gè)引導(dǎo)PN序列偏離0偏移引導(dǎo)PN序列的偏移量為相應(yīng)的偏置系數(shù)乘以64碼片。*

2.Walsh碼

CDMA系統(tǒng)采用64階正交Walsh函數(shù)。對(duì)于正向鏈路,64種Walsh函數(shù)(W0～W63)被用來(lái)構(gòu)成64條碼分信道;對(duì)于反向鏈路,Walsh函數(shù)被用來(lái)調(diào)制信息符號(hào),即每6位輸入的碼字符號(hào)調(diào)制后變成輸出一個(gè)64碼片的Walsh序列。*

3.長(zhǎng)PN碼周期為242-1,速率為1.2288Mchip/s,CDMA系統(tǒng)利用該碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻和擾碼,為通信提供保密。長(zhǎng)碼的各個(gè)PN子碼是用一個(gè)42位的掩碼和序列發(fā)生器的42位狀態(tài)矢量進(jìn)行模2加產(chǎn)生的。如圖3-27所示。只要改變掩碼,產(chǎn)生的PN子碼的相位將隨之改變。IS-95中,每個(gè)用戶(hù)特定的掩碼對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的PN碼相位,每一個(gè)長(zhǎng)碼和相位偏移量就是一個(gè)確認(rèn)的地址。掩碼的碼型隨信道類(lèi)型的不同而異。

CDMA業(yè)務(wù)和特點(diǎn)*CDMA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

通話(huà)質(zhì)量高2.掉話(huà)率低3.接通率高4.保密性好5.發(fā)射功耗小6.支持業(yè)務(wù)多7.頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單8.頻譜利用率高9.系統(tǒng)容量大10.建設(shè)成本低

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CDMA技術(shù)實(shí)施中出現(xiàn)的問(wèn)題

(1)CDMA雖具有柔性容量,但同時(shí)工作的用戶(hù)越多,所形成的干擾噪聲就越大,當(dāng)用戶(hù)數(shù)超過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)容量時(shí),系統(tǒng)的信噪比會(huì)惡化,從而導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降。

(2)CDMA技術(shù)采用RAKE接收機(jī),有利于克服碼間干擾,但當(dāng)擴(kuò)頻處理增益不夠大時(shí),克服的程度會(huì)受到限制,即仍會(huì)殘存碼間干擾。

(3)CDMA為克服遠(yuǎn)近效應(yīng)而采用功率控制技術(shù),從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。*

(4)CDMA的不同用戶(hù)是以PN(偽隨機(jī)碼)碼來(lái)區(qū)分的,要求各PN碼之間的互相關(guān)聯(lián)系數(shù)盡可能小,但很難找到數(shù)目較多的這種PN碼。另外用戶(hù)越多,PN碼的長(zhǎng)度就會(huì)越長(zhǎng),則在接收端的同步時(shí)間也長(zhǎng),難以滿(mǎn)足高速移動(dòng)中通信快速同步的要求。

(5)CDMA系統(tǒng)各地址碼間的互相關(guān)性越大,則多址干擾就越大,而在TDMA和FDMA中不存在多址干擾問(wèn)題。

(6)CDMA蜂窩網(wǎng)的各蜂窩可能使用同一頻帶同一碼組,那么相鄰蜂窩的同一碼組之間會(huì)產(chǎn)生干擾。

(7)CDMA體制是一種噪聲受限系統(tǒng),同時(shí)通信的用戶(hù)數(shù)越多,通信質(zhì)量惡化的程度就越嚴(yán)重,以上各種因素的影響,最終導(dǎo)致CDMA系統(tǒng)的用戶(hù)容量遠(yuǎn)低于理論計(jì)算值。*

CDMA提供的業(yè)務(wù)

用戶(hù)終端業(yè)務(wù)電話(huà)業(yè)務(wù)2)緊急呼叫業(yè)務(wù)3)短信息業(yè)務(wù)4)語(yǔ)音郵箱業(yè)務(wù)

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2.承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)提供了在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端接口間的信息傳遞能力。移動(dòng)終端(MT)控制無(wú)線(xiàn)信道使信息流成為終端設(shè)備(TE)能接收的信息。移動(dòng)終端(MT)作為PLMN的一部分通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口與PLMN內(nèi)的其他實(shí)體互通。CDMA能陸續(xù)向用戶(hù)提供1200~14400bit/s異步數(shù)據(jù)、1200~14400bit/s分組數(shù)據(jù)及交替語(yǔ)音與1200~14400bit/s數(shù)據(jù)等承載業(yè)務(wù)。*

3.補(bǔ)充業(yè)務(wù)

CDMA規(guī)范定義了支持各承載業(yè)務(wù)和用戶(hù)終端業(yè)務(wù)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)。補(bǔ)充業(yè)務(wù)向用戶(hù)提供包括補(bǔ)充業(yè)務(wù)授權(quán)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)操作和補(bǔ)充業(yè)務(wù)應(yīng)用等功能。補(bǔ)充業(yè)務(wù)授權(quán)包括業(yè)務(wù)授權(quán)和業(yè)務(wù)去授權(quán);補(bǔ)充業(yè)務(wù)操作支持CDMA系統(tǒng)中所定義的七種業(yè)務(wù)操作即授權(quán)、去授權(quán)、登記、刪除、激活、去活及請(qǐng)求、臨時(shí)激活及臨時(shí)去激活操作。在上述操作中授權(quán)和去授權(quán)一般由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行,其余操作可由用戶(hù)在移動(dòng)臺(tái)上操作。補(bǔ)充業(yè)務(wù)應(yīng)用有網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)調(diào)用和用戶(hù)主動(dòng)發(fā)起兩種方式,它改變并加強(qiáng)了用戶(hù)終端業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)的服務(wù)。

GSM的安全性管理*三參數(shù)組和鑒權(quán)、加密算法

用戶(hù)三參數(shù)組的產(chǎn)生過(guò)程如下:每個(gè)用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)MS(或只是SIM卡)并進(jìn)行初始注冊(cè)時(shí),都會(huì)獲得一個(gè)用戶(hù)電話(huà)號(hào)碼和國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)。這兩個(gè)號(hào)碼往往具有可選性,但一旦選定,便不能修改,因?yàn)镮MSI會(huì)被SIM卡寫(xiě)卡機(jī)一次寫(xiě)入到用戶(hù)的SIM卡中。在IMSI寫(xiě)入的同時(shí),寫(xiě)卡機(jī)中還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)此IMSI的惟一的用戶(hù)鑒權(quán)鍵(128比特Ki)。IMSI和相應(yīng)的Ki在用戶(hù)SIM卡和鑒權(quán)中心(AUC)中都會(huì)分別存儲(chǔ),而且它們還分別存儲(chǔ)著鑒權(quán)算法(A3)和加密算法(A5和A8)。AUC中還有一個(gè)偽隨機(jī)碼發(fā)生器,用于產(chǎn)生一個(gè)不可預(yù)測(cè)的偽隨機(jī)數(shù)(RAND)。RAND和Ki經(jīng)AUC中的A8算法產(chǎn)生一個(gè)密鑰(Kc),經(jīng)A3算法產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)數(shù)(SRES)。密鑰(Kc)、響應(yīng)數(shù)(SRES)和相應(yīng)的偽隨機(jī)數(shù)(RAND)一起構(gòu)成了用戶(hù)的一個(gè)三參數(shù)組。*三參數(shù)組的提供*

一般情況下,AUC一次能產(chǎn)生這樣的5個(gè)三參數(shù)組。AUC會(huì)把這些三參數(shù)組傳送給用戶(hù)的HLR,HLR自動(dòng)存儲(chǔ),以備后用。對(duì)一個(gè)用戶(hù),HLR最多可存儲(chǔ)10組三參數(shù)。當(dāng)MSC／VLR向HLR請(qǐng)求傳送三參數(shù)組時(shí),HLR會(huì)一次性地向MSC／VLR傳送5組三參數(shù)組。MSC／VLR一組一組地用,當(dāng)用到只剩2組時(shí),就向HLR請(qǐng)求再次傳送。這樣做的一大好處是鑒權(quán)算法程序的執(zhí)行時(shí)間不占用移動(dòng)用戶(hù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的處理時(shí)間,有利于提高呼叫接續(xù)速度。

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鑒權(quán)

1)鑒權(quán)的作用為檢測(cè)和防止移動(dòng)通信中的盜用等非法使用移動(dòng)通信資源和業(yè)務(wù)的現(xiàn)象,保證網(wǎng)絡(luò)安全和保障電信運(yùn)營(yíng)者及用戶(hù)的正當(dāng)權(quán)益,移動(dòng)用戶(hù)鑒權(quán)是一種行之有效的方法,它的引入和使用也是GSM系統(tǒng)優(yōu)越于模擬移動(dòng)通信的一個(gè)重要方面。*

2)鑒權(quán)場(chǎng)合鑒權(quán)是一個(gè)需要全網(wǎng)配合、共同支持的處理過(guò)程,幾乎涉及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中所有實(shí)體,包括移動(dòng)交換中心(MSC)、訪問(wèn)者位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)以至基站子系統(tǒng)(BSS)和移動(dòng)臺(tái)。在哪些場(chǎng)合需要進(jìn)行鑒權(quán),不僅關(guān)系到技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和技術(shù)應(yīng)用的覆蓋范圍,并進(jìn)而影響到鑒權(quán)的作用效果,同時(shí)也關(guān)系到整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷和業(yè)務(wù)處理能力等諸多方面。*

GSM系統(tǒng)常用的鑒權(quán)場(chǎng)合包括:

(1)移動(dòng)用戶(hù)發(fā)起呼叫(不含緊急呼叫);

(2)移動(dòng)用戶(hù)接受呼叫;

(3)移動(dòng)臺(tái)位置登記;

(4)移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)行補(bǔ)充業(yè)務(wù)操作;

(5)切換(包括在MSCA內(nèi)從一個(gè)BS切換到另一個(gè)BS、從MSCA切換到MSCB以及在MSCB中又發(fā)生了內(nèi)部BS之間的切換等情形)。*

3)鑒權(quán)方式和規(guī)程如前所述,GSM的鑒權(quán)算法是A3算法。A3算法有兩個(gè)輸入?yún)?shù):用戶(hù)IMSI對(duì)應(yīng)的固定密鑰Ki和AUC本地產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)(RAND),其運(yùn)算結(jié)果是一個(gè)32bit長(zhǎng)的用戶(hù)鑒權(quán)響應(yīng)值(SRES)。

鑒權(quán)的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：首先是網(wǎng)絡(luò)方的MSC/VLR向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出鑒權(quán)命令信息,其中包含鑒權(quán)算法所需的隨機(jī)數(shù)(RAND)。移動(dòng)臺(tái)的SIM卡在收到命令之后,先將RAND與自身存儲(chǔ)的Ki,經(jīng)A3算法得出一個(gè)響應(yīng)數(shù)(SRES),再通過(guò)鑒權(quán)響應(yīng)信息,將SRES值傳回網(wǎng)絡(luò)方。網(wǎng)絡(luò)方在給移動(dòng)臺(tái)發(fā)出鑒權(quán)命令的同時(shí),也采用同樣的算法得到自己的一個(gè)響應(yīng)數(shù)(SRES)。若這兩個(gè)SRES完全相同,則認(rèn)為該用戶(hù)是合法用戶(hù),鑒權(quán)成功;否則,認(rèn)為是非法用戶(hù),拒絕用戶(hù)的業(yè)務(wù)要求。網(wǎng)絡(luò)方A3算法的運(yùn)行實(shí)體可以是移動(dòng)臺(tái)訪問(wèn)地的MSC/VLR,也可以是移動(dòng)臺(tái)歸屬地的HLR/AUC。**鑒權(quán)過(guò)程示意圖*

加密

GSM系統(tǒng)中的加密是指為了在BTS和MS之間交換用戶(hù)信息和用戶(hù)參數(shù)時(shí)不被非法用戶(hù)截獲或監(jiān)聽(tīng)而采取的措施。因此,所有的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)均需加密,并且所有有關(guān)用戶(hù)參數(shù)也需要加密。顯然,這里的加密只是針對(duì)無(wú)線(xiàn)信道進(jìn)行加密。

GSM系統(tǒng)加密過(guò)程簡(jiǎn)述如下:

在鑒權(quán)過(guò)程中,移動(dòng)臺(tái)在計(jì)算SRES的同時(shí),用另一算法(A8算法)計(jì)算出密鑰Kc,并在BTS和MSC中暫存Kc。當(dāng)MSC／VLR發(fā)送出加密命令(M)時(shí),BTS先收到該命令,再傳送給MS。MS將Kc、TDAM幀號(hào)和加密命令M一起經(jīng)A5加密算法,對(duì)用戶(hù)信息數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密(也叫擾碼),然后發(fā)送到無(wú)線(xiàn)信道上。BTS收到用戶(hù)加密后的信息數(shù)據(jù)流后,把該數(shù)據(jù)流、TDMA幀號(hào)和Kc再經(jīng)過(guò)A5算法進(jìn)行解密,恢復(fù)信息M,如果無(wú)誤,則告知MSC/VLR。至此,加密模式完成。**加密過(guò)程示意圖*

設(shè)備識(shí)別設(shè)備識(shí)別過(guò)程為:首先是MS向MSC／VLR請(qǐng)求呼叫服務(wù),MSC／VLR反過(guò)來(lái)向MS請(qǐng)求IMEI。MSC／VLR在收到MS的IMEI后,將其發(fā)送給EIR。EIR將收到的IMEI與其內(nèi)部的三種清單進(jìn)行比較,并把比較結(jié)果發(fā)送給MSC／VLR。MSC／VLR根據(jù)此結(jié)果,決定是否接受該移動(dòng)設(shè)備的服務(wù)請(qǐng)求。設(shè)備識(shí)別過(guò)程示意圖如圖所示。何時(shí)需要設(shè)備識(shí)別取決于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者。目前我國(guó)大部分省市的GSM網(wǎng)絡(luò)均未配置此設(shè)備(EIR),所以此保護(hù)措施也未起作用。*設(shè)備識(shí)別過(guò)程示意圖*臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼(TMSI)

臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼(TMSI)是為了防止非法用戶(hù)通過(guò)監(jiān)聽(tīng)無(wú)線(xiàn)路徑上傳輸?shù)男帕疃`得合法用戶(hù)的用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)或跟蹤移動(dòng)用戶(hù)的位置而采取的措施。如前所述,為了提高安全性,IMSI應(yīng)盡量不在無(wú)線(xiàn)路徑上傳輸。為此,MSC／VLR根據(jù)IMSI變換出相應(yīng)的TMSI,分配給用戶(hù)使用,并且不斷地進(jìn)行更換,更換周期由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者設(shè)置。更換的頻率越高,起到的保護(hù)作用越大,但由于對(duì)用戶(hù)的SIM卡壽命有影響,因而更換不能過(guò)于頻繁。*

利用TMSI進(jìn)行鑒權(quán)措施的過(guò)程如下:每當(dāng)MS用IMSI向系統(tǒng)請(qǐng)求位置更新、呼叫嘗試或業(yè)務(wù)激活時(shí),MSC／VLR對(duì)它進(jìn)行鑒權(quán)。允許接入網(wǎng)絡(luò)后,MSC／VLR由IMSI產(chǎn)生出一個(gè)新的TMSI,并將TMSI傳送給移動(dòng)臺(tái)。移動(dòng)臺(tái)將該TMSI寫(xiě)入用戶(hù)SIM卡。此后,MSC／VLR和MS之間的命令交換就使用TMIS,用戶(hù)實(shí)際的識(shí)別碼IMSI不再在無(wú)線(xiàn)路徑上傳輸。圖所示為移動(dòng)臺(tái)位置更新時(shí)產(chǎn)生新的TMSI的過(guò)程。*

移動(dòng)臺(tái)位置更新時(shí)產(chǎn)生TMSI的過(guò)程*

PIN碼

PIN碼存儲(chǔ)在用戶(hù)SIM卡中,其目的是為了防止用戶(hù)賬單上產(chǎn)生訛誤計(jì)費(fèi),保證入局呼叫被正確傳送。PIN碼由4～8位數(shù)字構(gòu)成,其具體位數(shù)由用戶(hù)自己決定。只有用戶(hù)輸入了正確的PIN碼,才能正常使用相應(yīng)的移動(dòng)臺(tái)。如果用戶(hù)輸入了錯(cuò)誤的PIN碼,移動(dòng)臺(tái)會(huì)給用戶(hù)發(fā)出錯(cuò)誤提示,要求重新輸入。如果用戶(hù)連續(xù)3次輸入錯(cuò)誤,SIM卡就會(huì)被閉鎖,即使將SIM卡拔出后再裝上或關(guān)掉手機(jī)電源后再開(kāi)機(jī)也不能使其解鎖。要想解鎖,用戶(hù)必須輸入正確的“個(gè)人解鎖碼”,它是由8位數(shù)字組成的。若“個(gè)人解鎖碼”又被連續(xù)10次輸入錯(cuò)誤,SIM卡將進(jìn)入進(jìn)一步閉鎖。這種閉鎖就只能靠SIM卡管理中心的SIM卡業(yè)務(wù)激活器來(lái)解鎖了。

GSM的接續(xù)和移動(dòng)性管理

呼叫處理固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫

這種情況屬于移動(dòng)用戶(hù)被呼的情況。其基本過(guò)程為:固定網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)A撥打GSM網(wǎng)用戶(hù)B的MSISDN號(hào)碼(如139H1H2H3ABCD),A所處的本地交換機(jī)根據(jù)此號(hào)碼(139)與GSM網(wǎng)的相應(yīng)入口交換局(GMSC)建立鏈路,并將此號(hào)碼傳送給GMSC。GMSC據(jù)此號(hào)碼(H1H2H3ABCD)分析出B的HLR,即向該HLR發(fā)送此MSISDN號(hào)碼,并向其索要B的漫游號(hào)碼(MSRN)。*固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫*HLR將此MSISDN號(hào)碼轉(zhuǎn)換為移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI),查詢(xún)內(nèi)部數(shù)據(jù),獲知用戶(hù)B目前所處的MSC業(yè)務(wù)區(qū),并向該區(qū)的VLR發(fā)送此IMSI號(hào)碼,請(qǐng)求分配一個(gè)MSRN。VLR分配并發(fā)送一個(gè)MSRN給HLR,再由HLR傳送給GMSC。GMSC有了MSRN,就可以把入局呼叫接到B用戶(hù)所在的MSC處。GMSC與MSC的連接可以是直達(dá)鏈路,也可以是由匯接局轉(zhuǎn)接的間接鏈路。固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫

MSC根據(jù)從VLR處查到的該用戶(hù)的位置區(qū)識(shí)別碼(LAI),將向該位置區(qū)內(nèi)的所有BTS發(fā)送尋呼信息(稱(chēng)為一起呼叫),而這些BTS再通過(guò)無(wú)線(xiàn)尋呼信道(PCH)向該位置區(qū)內(nèi)的所有MS發(fā)送尋呼信息(也是一起呼叫)。B用戶(hù)的MS收到此信息并識(shí)別出其IMSI碼后(認(rèn)為是在呼叫自己),即發(fā)送應(yīng)答響應(yīng)。至此,就完成了固定用戶(hù)呼叫MS的進(jìn)程。*固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫

*固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫框圖固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫

*固定用戶(hù)至移動(dòng)用戶(hù)的入局呼叫流程圖移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫

*這種情況屬于移動(dòng)用戶(hù)被呼的情況。其基本過(guò)程為:GSM網(wǎng)用戶(hù)A撥打固定網(wǎng)用戶(hù)B的號(hào)碼,A的MS在隨機(jī)接入信道(RACH)上向BTS發(fā)送“信道請(qǐng)求”信息。BTS收到此信息后通知BSC,并附上BTS對(duì)該MS到BTS傳輸時(shí)延的估算及本次接入的原因。BSC根據(jù)接入原因及當(dāng)前資料情況,選擇一條空閑的獨(dú)立專(zhuān)用控制信道(SDCCH),并通知BTS激活它。BTS完成指定信道的激活后,BSC在允許接入信道(AGCH)上發(fā)送“立即分配”信息(ImmediateAssignment),其中包含BSC分配給MS的SDCCH描述,初始化時(shí)間提前量、初始化最大傳輸功率以及有關(guān)參考值。每個(gè)在AGCH信道上等待分配的MS都可以通過(guò)比較參考值來(lái)判斷這個(gè)分配信息的歸屬,以避免爭(zhēng)搶引起混亂。

*當(dāng)A的MS正確地收到自己的分配信息后,根據(jù)信道的描述,把自己調(diào)整到該DCCH上,從而和BS之間建立起一條信令傳輸鏈路。通過(guò)BS,MS向MSC發(fā)送“業(yè)務(wù)請(qǐng)求”信息。MSC啟動(dòng)鑒權(quán)過(guò)程,網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始對(duì)MS進(jìn)行鑒權(quán)。若鑒權(quán)通過(guò),MS向MSC傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(若需要進(jìn)行數(shù)據(jù)加密,此操作之前,還需經(jīng)歷加密過(guò)程),進(jìn)入呼叫建立的起始階段。MSC要求BS給MS分配一個(gè)無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)信道(TCH)。若BS中沒(méi)有無(wú)線(xiàn)資源可用,則此次呼叫將進(jìn)入排隊(duì)狀態(tài)。若BS找到一個(gè)空閑TCH,則向MS發(fā)指配命令,以建立業(yè)務(wù)信道鏈接。連接完成后,向MSC返回分配完成信息。MSC收到此信息后,向固定網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IAM信息,將呼叫接續(xù)到固定網(wǎng)絡(luò)。在用戶(hù)B端的設(shè)備接通后,固定網(wǎng)絡(luò)通知MSC,MSC給MS發(fā)回鈴信息。此時(shí),MS進(jìn)入呼叫成功狀態(tài)并產(chǎn)生回鈴音。在用戶(hù)B摘機(jī)后,固定網(wǎng)通過(guò)MSC發(fā)給MS連接命令。MS作出應(yīng)答并轉(zhuǎn)入通話(huà)。至此,就完成了MS主呼固定用戶(hù)的進(jìn)程。移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫

*移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫框圖*

移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫流程圖

移動(dòng)用戶(hù)至固定用戶(hù)的出局呼叫釋放

*

GSM系統(tǒng)使用的呼叫釋放方法與其他通信網(wǎng)使用的呼叫釋放方法基本相同,通信的雙方都可以隨時(shí)終止通信。在GSM實(shí)施第一階段的規(guī)范中,釋放過(guò)程可以簡(jiǎn)化成兩條信息:當(dāng)釋放由移動(dòng)臺(tái)發(fā)起時(shí),用戶(hù)按“結(jié)束(END)”鍵,發(fā)送“拆除”信息,MSC收到后就發(fā)送“釋放”信息;當(dāng)釋放由網(wǎng)絡(luò)端(如PSTN)發(fā)起時(shí),MSC收到“釋放”信息就向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出“拆線(xiàn)”信息。在這一階段,用戶(hù)從拆線(xiàn)到釋放這段時(shí)間內(nèi)不再交換信令數(shù)據(jù)釋放在GSMⅡ階段,釋放過(guò)程要用三條信息:如釋放由網(wǎng)絡(luò)端(如PSTN)發(fā)起時(shí),MSC在ISUP上送出“釋放”信息,通知PSTN用戶(hù)通信終止,端到端的連接到此結(jié)束。但至此呼叫并未完全釋放,因?yàn)镸SC到移動(dòng)臺(tái)的本地鏈路仍然保持,還需執(zhí)行一些輔助任務(wù),如向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送收費(fèi)指示等。當(dāng)MSC認(rèn)為沒(méi)有必要再保持與移動(dòng)臺(tái)之間的鏈路時(shí),才向移動(dòng)臺(tái)送“拆除”信息,移動(dòng)臺(tái)返回“釋放完成”消息,這時(shí)所有底層鏈路才釋放,移動(dòng)臺(tái)回到空閑狀態(tài)。*釋放*

由MS發(fā)起的釋放釋放

*由網(wǎng)絡(luò)端發(fā)起的釋放位置登記和刪除進(jìn)行位置登記的原因

在GSM這樣的小區(qū)制蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中,為了便于管理,劃分了若干不同等級(jí)的區(qū)域,但無(wú)論移動(dòng)臺(tái)處于何處,只要是在系統(tǒng)區(qū)域內(nèi),就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)所有的功能,包括越區(qū)切換、自動(dòng)漫游等。為此,網(wǎng)絡(luò)必須時(shí)刻跟蹤并掌握移動(dòng)臺(tái)所處的位置,及時(shí)更新移動(dòng)臺(tái)的相關(guān)信息。這就是要進(jìn)行位置登記和刪除的原因。移動(dòng)臺(tái)位置登記和刪除是網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)管理功能的一個(gè)重要方面,其進(jìn)程涉及到MS、BS、MSC和位置寄存器HLR、VLR,以及相應(yīng)的接口。*位置登記概念*位置登記是指為了保證網(wǎng)絡(luò)能夠跟蹤移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng),掌握移動(dòng)臺(tái)所處的位置,以便在需要時(shí)能夠迅速連接上移動(dòng)臺(tái)、實(shí)現(xiàn)正常通信而必須將其位置信息保存起來(lái),并及時(shí)地進(jìn)行信息更新。通常,移動(dòng)臺(tái)的位置信息存儲(chǔ)在歸屬位置寄存器(HLR)和訪問(wèn)位置寄存器(VLR)這兩個(gè)功能實(shí)體中。位置登記概念

1)首次登記當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)首次入網(wǎng)時(shí),由于在其SIM卡中找不到原來(lái)的位置區(qū)識(shí)別碼(LAI),它會(huì)立即申請(qǐng)接入網(wǎng)絡(luò),向移動(dòng)交換中心(MSC)發(fā)送“位置更新請(qǐng)求”信息,通知GSM系統(tǒng)這是一個(gè)該位置區(qū)內(nèi)的新用戶(hù)。MSC根據(jù)該移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的IMSI中的H1H2H3信息,向某個(gè)特定的位置寄存器發(fā)送“位置更新請(qǐng)求”信息,該位置寄存器就是該移動(dòng)臺(tái)的歸屬位置寄存器(HLR)。HLR把發(fā)送請(qǐng)求的MSC的號(hào)碼(即M1M2M3)記錄下來(lái),并向該MSC回送“位置更新接受”信息。至此,MSC認(rèn)為此移動(dòng)臺(tái)已被激活,便要求訪問(wèn)位置寄存器(VLR)對(duì)該移動(dòng)臺(tái)作“附著”標(biāo)記,并向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送“位置更新證實(shí)”信息,移動(dòng)臺(tái)會(huì)在其SIM卡中把信息中的位置區(qū)識(shí)別碼存儲(chǔ)起來(lái),以備后用。*位置登記概念

*移動(dòng)臺(tái)首次登記示意圖位置登記概念2)位置更新位置更新指的是移動(dòng)臺(tái)向網(wǎng)絡(luò)登記其新的位置區(qū),以保證在有此移動(dòng)臺(tái)的呼叫時(shí)網(wǎng)絡(luò)能夠正常接續(xù)到該移動(dòng)臺(tái)處。移動(dòng)臺(tái)的位置更新主要由另一種位置寄存器——訪問(wèn)位置寄存器(VLR)進(jìn)行管理。移動(dòng)臺(tái)每次一開(kāi)機(jī),就會(huì)收到來(lái)自于其所在位置區(qū)中的廣播控制信道(BCCH)發(fā)出的位置區(qū)識(shí)別碼(LAI),它自動(dòng)將該識(shí)別碼與自身存儲(chǔ)器中的位置區(qū)識(shí)別碼(上次開(kāi)機(jī)所處位置區(qū)的編碼)相比較,若相同,則說(shuō)明該移動(dòng)臺(tái)的位置未發(fā)生改變,無(wú)需位置更新;否則,認(rèn)為移動(dòng)臺(tái)已由原來(lái)位置區(qū)移動(dòng)到了一個(gè)新的位置區(qū)中,必須進(jìn)行位置更新。

*位置登記概念

*圖１位置更新示意圖

*位置登記概念(1)同MSC/VLR中不同位置區(qū)的位置更新。圖１中,移動(dòng)臺(tái)由cell3移動(dòng)到cell4中的情況,就屬于同MSC/VLR(MSC/VLRA)中不同位置區(qū)的位置更新。該位置更新的實(shí)質(zhì)是:cell4中的BTS通過(guò)BSCA把位置信息傳到MSC/VLRA中。其基本流程包括:

①移動(dòng)臺(tái)從cell3移動(dòng)到cell4中;②通過(guò)檢測(cè)由BTS4持續(xù)發(fā)送的廣播信息,移動(dòng)臺(tái)發(fā)現(xiàn)新收到的LAI與目前存儲(chǔ)并使用的LAI不同;位置登記概念

③移動(dòng)臺(tái)通過(guò)BTS4和BSCA向MSCA發(fā)送“我在這里”位置更新請(qǐng)求信息;

④MSCA分析出新的位置區(qū)也屬本業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)的位置區(qū),即通知VLRA修改移動(dòng)臺(tái)位置信息;

⑤VLRA向MSCA發(fā)出反饋信息,通知位置信息已修改成功;⑥MSCA通過(guò)BTS4把有關(guān)位置更新響應(yīng)的信息傳送給移動(dòng)臺(tái),位置更新過(guò)程結(jié)束。**

位置登記概念

位置登記概念

*(2)不同MSC／VLR之間不同位置區(qū)的位置更新。圖１中,移動(dòng)臺(tái)由cell3移動(dòng)到cell5中的情況,就屬于不同MSC/VLR(MSC/VLRA和MSC/VLRB)之間不同位置區(qū)的位置更新。該位置更新的實(shí)質(zhì)是:cell5中的BTS通過(guò)BSCC把位置信息傳到MSC/VLRB中。其基本流程包括:

①移動(dòng)臺(tái)從cell3(屬于MSCA的覆蓋區(qū))移動(dòng)到cell5(屬于MSCB的覆蓋區(qū))中;

②通過(guò)檢測(cè)由BTS5持續(xù)發(fā)送的廣播信息,移動(dòng)臺(tái)發(fā)現(xiàn)新收到的LAI與目前存儲(chǔ)并使用的LAI不同;位置登記概念

③移動(dòng)臺(tái)通過(guò)BTS5和BSCB向MSCB發(fā)送“我在這里”的位置更新請(qǐng)求信息;

④MSCB把含有MSCB標(biāo)識(shí)和移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼的位置更新信息傳送給HLR(鑒權(quán)或加密計(jì)算過(guò)程從此時(shí)開(kāi)始);

⑤HLR返回響應(yīng)信息,其中包含全部相關(guān)的移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)；

⑥在VLRB中進(jìn)行移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)登記；

⑦通過(guò)BTS5把有關(guān)位置更新響應(yīng)的信息傳送給移動(dòng)臺(tái)(如果重新分配TMSI,此時(shí)一起送給移動(dòng)臺(tái));

⑧通知MSC/VLRA刪除有關(guān)此移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)。*位置登記概念*位置登記概念

3)位置刪除如前所述,當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)到一個(gè)新的位置區(qū)并且在該位置區(qū)的VLR中進(jìn)行登記后,還要由其HLR通知原位置區(qū)中的VLR刪除該移動(dòng)臺(tái)的相關(guān)信息,這叫做位置刪除。

*位置登記概念

*4)IMSI分離/附著移動(dòng)臺(tái)的國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼(IMSI)在系統(tǒng)的某個(gè)HLR和VLR及該移動(dòng)臺(tái)的SIM卡中都有存儲(chǔ)。移動(dòng)臺(tái)可處于激活(開(kāi)機(jī))和非激活(關(guān)機(jī))兩種狀態(tài)。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由激活轉(zhuǎn)換為非激活狀態(tài)時(shí),應(yīng)啟動(dòng)IMSI分離進(jìn)程,在相關(guān)的HLR和VLR中設(shè)置標(biāo)志。這就使得網(wǎng)絡(luò)拒絕對(duì)該移動(dòng)臺(tái)的呼叫,不再浪費(fèi)無(wú)線(xiàn)信道發(fā)送呼叫信息。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由非激活轉(zhuǎn)換為激活狀態(tài)時(shí),應(yīng)啟動(dòng)IMSI附著進(jìn)程,以取消相應(yīng)HLR和VLR中的標(biāo)志,恢復(fù)正常。*位置登記概念5)周期性位置登記周期性位置登記指的是為了防止某些意外情況的發(fā)生,進(jìn)一步保證網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)臺(tái)所處位置及狀態(tài)的確知性,而強(qiáng)制移動(dòng)臺(tái)以固定的時(shí)間間隔周期性地向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的位置登記?？赡馨l(fā)生的意外情況如:當(dāng)移動(dòng)臺(tái)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“IMSI分離”信息時(shí),由于無(wú)線(xiàn)信道中的信號(hào)衰落或受噪聲干擾等原因,可能導(dǎo)致GSM系統(tǒng)不能正確譯碼,這就意味著系統(tǒng)仍認(rèn)為該移動(dòng)臺(tái)處于附著狀態(tài)。再如,當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開(kāi)著機(jī)移動(dòng)到系統(tǒng)覆蓋區(qū)以外的地方,即盲區(qū)之內(nèi)時(shí),GSM系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為該移動(dòng)臺(tái)仍處于附著狀態(tài)。位置登記概念

如果系統(tǒng)沒(méi)有采用周期性位置登記,在發(fā)生以上兩種情況之后,若該移動(dòng)臺(tái)被尋呼,由于系統(tǒng)認(rèn)為它仍處于附著狀態(tài),因而會(huì)不斷地發(fā)出呼叫信息,無(wú)效占用無(wú)線(xiàn)資源。針對(duì)以上問(wèn)題,GSM系統(tǒng)要求移動(dòng)臺(tái)必需進(jìn)行周期性的登記,登記時(shí)間是通過(guò)BCCH通知所有移動(dòng)臺(tái)的。若系統(tǒng)沒(méi)有接收到某移動(dòng)臺(tái)的周期性登記信息,就會(huì)在移動(dòng)臺(tái)所處的VLR處以“隱分離”狀態(tài)給它做標(biāo)記,再有對(duì)該移動(dòng)臺(tái)的尋呼時(shí),系統(tǒng)就不會(huì)再呼叫它。只有當(dāng)系統(tǒng)再次接收到正確的周期性登記信息后,才將移動(dòng)臺(tái)狀態(tài)改為“附著”。*切換功能切換的基本概念

一個(gè)正在通信的移動(dòng)臺(tái)因某種原因而被迫從當(dāng)前使用的無(wú)線(xiàn)信道上轉(zhuǎn)換到另一個(gè)無(wú)線(xiàn)信道上的過(guò)程,稱(chēng)為切換(Handover或Handoff)。最常見(jiàn)的切換是越區(qū)切換,它指的是當(dāng)一個(gè)正在通信的移動(dòng)臺(tái)由一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí),為了保證通信上的連續(xù)性,而被系統(tǒng)要求從正在通信的小區(qū)的某一個(gè)信道上轉(zhuǎn)換到所進(jìn)入小區(qū)的另一個(gè)信道上的過(guò)程。在大、中容量的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,高頻率的越區(qū)切換已成為不可避免的事實(shí)。因而,必須采用好的切換技術(shù),以保證通信的連續(xù)性,否則,很容易產(chǎn)生“掉話(huà)”現(xiàn)象。*切換的基本概念*在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中,為了實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的切換,移動(dòng)臺(tái)會(huì)主動(dòng)參與切換過(guò)程。即在發(fā)生切換之前,MS會(huì)主動(dòng)為MSC和BS提供大量的實(shí)時(shí)參考數(shù)據(jù),這就大大縮短了切換前期的準(zhǔn)備時(shí)間,能夠達(dá)到快速切換的目的。這是GSM與原有的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的一大區(qū)別,也是技術(shù)上的一大進(jìn)步。在通信過(guò)程中,MS不斷向MSC和BS周期性地提供大量的參考數(shù)據(jù)是系統(tǒng)判斷是否需要發(fā)起切換過(guò)程的重要依據(jù)。以這些參考數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),不同的系統(tǒng)可能會(huì)采取不同的判斷切換準(zhǔn)則,這些準(zhǔn)則包括:

(1)按接收信號(hào)載波電平的測(cè)量值進(jìn)行判斷;

(2)按MS的載干比(即載波功率與干擾噪聲的功率比,記為C/I)進(jìn)行判斷;

(3)按MS到BS的距離進(jìn)行判斷。

小區(qū)內(nèi)部的切換小區(qū)內(nèi)部切換指的是在同一小區(qū)(同一基站收發(fā)信臺(tái)BTS)內(nèi)部不同物理信道之間的切換,包括在同一載頻或不同載頻的時(shí)隙之間的切換。發(fā)生此類(lèi)切換,可能有如下幾種情形:

·

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)邊緣而信號(hào)強(qiáng)度低于某一門(mén)限值(如-100dB)時(shí);

·

當(dāng)正在通信的物理信道受到干擾(如陰影區(qū)的屏蔽作用),通話(huà)無(wú)法進(jìn)行下去時(shí);

·

當(dāng)因需要維護(hù)等原因,正在通信的物理信道或載頻單元必須退出服務(wù)時(shí)。*小區(qū)之間的切換

小區(qū)之間的切換指的是在同一基站控制器(BSC)控制的不同小區(qū)之間的不同信道的切換。發(fā)生此類(lèi)切換,可能有如下幾種情形:

·

當(dāng)正在通信的移動(dòng)臺(tái)要由當(dāng)前所處的小區(qū)移動(dòng)到相鄰的另一個(gè)小區(qū)時(shí);

·

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)內(nèi)部發(fā)生了大量的呼叫,需要均衡話(huà)務(wù)時(shí)。顯然,前一種情形有利于移動(dòng)臺(tái)獲得更高的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)和更好的通信質(zhì)量;后一種情形有利于話(huà)務(wù)管理,能夠?qū)崿F(xiàn)密集區(qū)域中大多數(shù)移動(dòng)臺(tái)的正常通信。*小區(qū)之間的切換

*BSC內(nèi)部的不同小區(qū)之間的切換小區(qū)之間的切換

*該類(lèi)切換的過(guò)程如下:MS不斷將其所處小區(qū)周?chē)男^(qū)的相關(guān)信息報(bào)告給歸屬BTS,歸屬BTS再把這些信息傳送給BSC,BSC以判斷切換準(zhǔn)則為基礎(chǔ),根據(jù)這些信息對(duì)周?chē)^(qū)進(jìn)行比較排隊(duì),然后由BSC做出決定，是否要進(jìn)行切換、在什么時(shí)候進(jìn)行切換和切換到哪個(gè)小區(qū)中(BTS上)。BSC先與該小區(qū)的BTS建立鏈路連接,在新小區(qū)內(nèi)選擇并保留出空閑的業(yè)務(wù)信道(TCH),最后,BSC命令MS切換到該小區(qū)內(nèi)保留的空閑業(yè)務(wù)信道上。BSC之間的切換(MSC內(nèi)部)

*MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)

MSC之間的切換指的是在同一個(gè)公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)覆蓋的不同移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)之間的不同信道的切換。這是一種非常復(fù)雜的情況,切換前需要進(jìn)行大量的信息傳遞。為了區(qū)別兩個(gè)不同的MSC,我們稱(chēng)切換前MS所處的MSC為服務(wù)交換中心(MSCA),切換后MS所處的MSC為目標(biāo)交換中心(MSCB)。MSC之間切換的示意圖如圖所示。此類(lèi)切換可分為兩種:(1)基本切換過(guò)程。呼叫從起始建立的那個(gè)MSCA切換到另一個(gè)MSCB。

(2)后續(xù)切換過(guò)程。呼叫從起始建立的那個(gè)MSCA切換到另一個(gè)MSCB后,再?gòu)腗SCB切換到第三個(gè)MSCC或切換回MSCA。*MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)MSC之間的切換流程要經(jīng)歷若干的步驟。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這些步驟包括:

(1)穩(wěn)定的呼叫連接狀態(tài)。

(2)移動(dòng)臺(tái)對(duì)鄰近基站發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)測(cè)量。測(cè)量的內(nèi)容包括功率、距離和話(huà)音質(zhì)量,這三個(gè)指標(biāo)決定了切換的門(mén)限值。無(wú)線(xiàn)測(cè)量結(jié)果通過(guò)信令信道傳輸給基站子系統(tǒng)(BSS)中的基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)。

(3)無(wú)線(xiàn)測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)BTS預(yù)處理后再傳輸給基站控制器(BSC),BSC根據(jù)功率、距離和話(huà)音質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算,并與切換門(mén)限值進(jìn)行比較,決定是否要進(jìn)行切換,如果需要切換,再向MSCA發(fā)出切換請(qǐng)求。

*MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)(4)MSCA決定進(jìn)行MSCA與MSCB之間的切換。

(5)MSCA請(qǐng)求在MSCB區(qū)域內(nèi)建立無(wú)線(xiàn)信道,然后在MSCA與MSCB之間建立鏈路。

(6)MSCA向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出切換命令后,移動(dòng)臺(tái)切換到已經(jīng)準(zhǔn)備好連接的新信道上。

(7)移動(dòng)臺(tái)發(fā)出切換成功確認(rèn)消息,傳送給MSCA,以釋放原來(lái)占用的信息資源。

*MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)

*PLMN內(nèi)部不同MSC之間的切換MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)

*MSC間切換流程圖PLMN之間的切換

PLMN之間的切換指的是不同的公用陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)之間的不同信道的切換。從技術(shù)角度考慮,這種切換雖然復(fù)雜度最高,卻是可行的;但從運(yùn)營(yíng)部門(mén)的管理角度考慮,當(dāng)這種切換涉及到在不同國(guó)家之間進(jìn)行時(shí),就會(huì)不可避免地受到限制*漫游功能漫游功能

*

1.位置更新位置更新是漫游過(guò)程中一個(gè)很重要而且也很難實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)。有關(guān)位置更新,請(qǐng)參閱上一講的內(nèi)容。

2.呼叫轉(zhuǎn)移所謂呼叫轉(zhuǎn)移就是入口交換局(GMSC)根據(jù)主叫用戶(hù)的撥號(hào),通過(guò)7號(hào)信令向HLR查詢(xún)漫游用戶(hù)的當(dāng)前位置信息以及獲得移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼(MSRN),并利用MSRN重新選接續(xù)路由的過(guò)程。

3.呼叫建立呼叫建立指的是被訪MSC查出漫游用戶(hù)的IMSI,將其轉(zhuǎn)換成信令數(shù)據(jù),在該MSC控制的位置區(qū)中發(fā)出尋呼,查找移動(dòng)臺(tái)的過(guò)程。

GSM體制的特點(diǎn)*

GSM體制的優(yōu)點(diǎn)

1.具有開(kāi)放的接口和通用的接口標(biāo)準(zhǔn)在GSM體制的構(gòu)建過(guò)程中,成立了專(zhuān)門(mén)的工作組——WP3。該工作組的主要任務(wù)之一就是構(gòu)建開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)接口、建立通用的接口標(biāo)準(zhǔn)。因此,GSM是一個(gè)不僅空中接口,而且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個(gè)接口都高度標(biāo)準(zhǔn)化、接口優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)。這就使它不僅能與目前的各種公用通信網(wǎng)(如PSTN、ISDN及B-ISDN)互連互通,而且能夠適應(yīng)未來(lái)數(shù)字化發(fā)展的需要,具有不斷自我發(fā)展的能力。*

2.能夠保護(hù)用戶(hù)權(quán)利和加密傳輸信息

GSM系統(tǒng)具有模擬移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)無(wú)可比擬的保密性和安全性。GSM系統(tǒng)賦予每個(gè)用戶(hù)以各種用途的特征號(hào)碼(如IMSI、TMSI、IMEI、LAI等),這些號(hào)碼連同一些加密算法都存儲(chǔ)在系統(tǒng)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。另一方面,系統(tǒng)的合法用戶(hù)都會(huì)獲得一張SIM卡,卡中也存儲(chǔ)著該用戶(hù)的特征號(hào)碼、注冊(cè)參數(shù)等用戶(hù)的全部信息和相應(yīng)的加密算法。通過(guò)GSM系統(tǒng)特有的位置登記、鑒權(quán)等方式,能夠保證合法用戶(hù)的正常通信,禁止非法用戶(hù)侵入以及滿(mǎn)足個(gè)別用戶(hù)的特殊保密性要求等。

*

3.可以支持多種業(yè)務(wù)

GSM系統(tǒng)能夠支持電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)形式。其中,電信業(yè)務(wù)是GSM的主要業(yè)務(wù),包括電話(huà)、短信息、可視圖文、G3類(lèi)傳真、緊急呼叫等;GSM的承接業(yè)務(wù)跟ISDN定義一樣,不需要Modem就能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),包括300~9600b/s的電路交換異步數(shù)據(jù)、1200~9600b/s的電路交換同步數(shù)據(jù)和300~9600b/s分組交換異步數(shù)據(jù)等。GSM的補(bǔ)充業(yè)務(wù)更是名目繁多,能夠不斷推陳出新。*

4.能夠?qū)崿F(xiàn)跨國(guó)漫游

GSM系統(tǒng)設(shè)置國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)正是為了實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游功能的。在擁有GSM系統(tǒng)的所有國(guó)家范圍內(nèi),無(wú)論用戶(hù)是在哪個(gè)國(guó)家進(jìn)行的注冊(cè),只要攜帶著自己的SIM卡,進(jìn)入任何一個(gè)國(guó)家,即使使用的不是自己的手機(jī),也能保證用戶(hù)號(hào)碼不變、計(jì)費(fèi)賬號(hào)不變。而且,在所有這些GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)達(dá)成某些協(xié)議后,用戶(hù)的跨國(guó)漫游應(yīng)該是能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn),而不需要用戶(hù)自己操心的。*

5.具有更大的系統(tǒng)容量

GSM系統(tǒng)比以往的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)容量增大了3~5倍,其主要原因是系統(tǒng)對(duì)載噪比(載波功率與噪聲功率的比值)的要求大大降低了(為9dB),另一個(gè)原因是半速率語(yǔ)音編碼的實(shí)現(xiàn),使信息速率降低,從而占用帶寬減小。*

6.頻譜效率提高

由于窄帶調(diào)制、信道編碼、交織、均衡和語(yǔ)音編碼等技術(shù)的采用,使得頻率復(fù)用的復(fù)用程度大大提高,能更有效地利用無(wú)線(xiàn)頻率資源。

7.抗干擾能力強(qiáng),覆蓋區(qū)內(nèi)通信質(zhì)量好

GSM系統(tǒng)具有模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)可比擬的抗干擾能力,因而通信質(zhì)量高,話(huà)音效果好,狀態(tài)穩(wěn)定。**GSM體制的缺陷

1.系統(tǒng)容量有限

GSM系統(tǒng)的頻譜效率約是模擬系統(tǒng)的3倍,但不能從根本上解決目前用戶(hù)數(shù)量急增與頻率資源有限之間的矛盾。

2.編碼質(zhì)量不夠高

GSM系統(tǒng)的編碼速度為13kb/s(即使是實(shí)現(xiàn)了半速率6.5kb/s)，這種質(zhì)量很難達(dá)到有線(xiàn)電話(huà)的質(zhì)量水平。

*3.終端接入速率有限

GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力較高,能進(jìn)行數(shù)據(jù)和話(huà)音的綜合,但終端接入速率有限(最高僅為9.6kb/s)。4.切換功能較差GSM系統(tǒng)軟切換功能較差,因而容易掉話(huà),影響服務(wù)質(zhì)量。5.漫游能力有限GSM系統(tǒng)還不能實(shí)現(xiàn)真正的國(guó)際漫游功能。*

GSM系統(tǒng)組成

GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

*GSM系統(tǒng)主體部分網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

1)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC,MobileServicesSwitchingCenter)：MSC是GSM系統(tǒng)的核心,是對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話(huà)路交換的功能實(shí)體,也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他公用通信網(wǎng)之間的接口。它使用戶(hù)使用各種業(yè)務(wù)成為可能。*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

MSC的具體功能如下:

·MSC可從三種數(shù)據(jù)庫(kù)(HLR、VLR和AUC)中獲取處理用戶(hù)位置登記和呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。反之,MSC也可根據(jù)其最新得到的用戶(hù)請(qǐng)求信息(如位置更新,越區(qū)切換等)更新數(shù)據(jù)庫(kù)的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

·MSC作為網(wǎng)絡(luò)的核心,應(yīng)能完成位置登記、越區(qū)切換和自動(dòng)漫游等移動(dòng)管理工作。同時(shí)具有電話(huà)號(hào)碼存儲(chǔ)編譯、呼叫處理、路由選擇、回波抵消、超負(fù)荷控制等功能。

·MSC還支持信道管理、數(shù)據(jù)傳輸以及包括鑒權(quán)、信息加密、移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別等安全保密功能。

*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)對(duì)于容量比較大的GSM系統(tǒng),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS可包括若干個(gè)MSC、VLR和HLR,當(dāng)固定網(wǎng)用戶(hù)呼叫GSM移動(dòng)用戶(hù)時(shí),無(wú)需知道移動(dòng)用戶(hù)所處的位置,此呼叫首先被接入到入口移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(亦稱(chēng)移動(dòng)關(guān)口局,簡(jiǎn)稱(chēng)GMSC)中,入口交換機(jī)負(fù)責(zé)從HLR中獲取移動(dòng)用戶(hù)位置信息,且把呼叫轉(zhuǎn)接到移動(dòng)用戶(hù)所在的MSC那里。*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

2)來(lái)訪位置寄存器(VLR,VisitorLocationRegister)

VLR是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),負(fù)責(zé)存儲(chǔ)MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS(統(tǒng)稱(chēng)來(lái)訪用戶(hù))的來(lái)話(huà)接聽(tīng)和去話(huà)呼叫所需檢索的信息,例如用戶(hù)的號(hào)碼,所處位置區(qū)域的識(shí)別,向用戶(hù)提供的服務(wù)等參數(shù)。具體來(lái)講,VLR是為其控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶(hù)服務(wù)的,它存儲(chǔ)著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)的已登記的移動(dòng)用戶(hù)的相關(guān)信息,從而為該用戶(hù)以后的呼叫連接創(chuàng)造了前提條件。VLR從該移動(dòng)用戶(hù)所在的歸屬位置寄存器(HLR)處獲得并存儲(chǔ)該用戶(hù)的數(shù)據(jù)。一旦用戶(hù)離開(kāi)該VLR的控制區(qū)域,則重新在他所進(jìn)入的另一個(gè)VLR登記,原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)據(jù)。因此,VLR可看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

3)歸屬位置寄存器(HLR,HomeLocationRegister)

HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫(kù),主要存儲(chǔ)著管理部門(mén)用于移動(dòng)用戶(hù)管理的相關(guān)數(shù)據(jù),具體包括兩類(lèi)信息:一是有關(guān)用戶(hù)的參數(shù),即該用戶(hù)的相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù),包括移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別號(hào)碼、訪問(wèn)能力、用戶(hù)類(lèi)別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等;二是有關(guān)用戶(hù)目前所處狀態(tài)的信息,即用戶(hù)的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),如用戶(hù)位置更新信息或漫游用戶(hù)所在的MSC/VLR地址及分配給用戶(hù)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)等。每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)都應(yīng)在其HLR處注冊(cè)登記。HLR可以與MSC/VLR一一對(duì)應(yīng),也可以一個(gè)HLR控制若干個(gè)MSC/VLR或整個(gè)區(qū)域的移動(dòng)網(wǎng)。

*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

4)鑒權(quán)中心(AUC,AuthenticationCenter)

AＵC也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),保存著關(guān)于用戶(hù)的三個(gè)參數(shù)(隨機(jī)號(hào)碼RAND、響應(yīng)數(shù)SRES和密鑰Kc)。其作用是:通過(guò)鑒權(quán)能夠確定移動(dòng)用戶(hù)的身份是否合法,還能夠進(jìn)一步滿(mǎn)足用戶(hù)的保密性通信等要求。鑒權(quán)是GSM系統(tǒng)采取的一種安全措施,用來(lái)防止無(wú)權(quán)用戶(hù)接入系統(tǒng)和保證通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口的移動(dòng)用戶(hù)通信的安全。任何手機(jī)在通話(huà)前都要先經(jīng)過(guò)鑒權(quán),待得到系統(tǒng)確認(rèn),承認(rèn)其為合法用戶(hù)后,方可進(jìn)入通話(huà)接續(xù)。在此過(guò)程中,AUC起到了關(guān)鍵的*網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS)

*5)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR,EquipmentIdentityRegister)

對(duì)移動(dòng)臺(tái)身份的核準(zhǔn)包括三個(gè)組成部分:入網(wǎng)許可證的核準(zhǔn)號(hào)碼、裝配工廠號(hào)和手機(jī)專(zhuān)用號(hào)。針對(duì)不同的核準(zhǔn)結(jié)果,移動(dòng)臺(tái)的IMEI會(huì)分列于白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格之一。白色清單中收錄了所有的核準(zhǔn)號(hào)碼,擁有該清單中的號(hào)碼的移動(dòng)臺(tái)可以正常使用網(wǎng)絡(luò);黑色清單中收錄了所有的掛失移動(dòng)臺(tái)和禁止入網(wǎng)移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼,擁有這些號(hào)碼的移動(dòng)臺(tái)會(huì)被暫時(shí)禁用(閉鎖);灰色清單收錄了所有的出現(xiàn)異?；蚬δ懿蝗?但不足以禁用的移動(dòng)臺(tái)的號(hào)碼,擁有這些號(hào)碼的移動(dòng)臺(tái)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視,隨時(shí)可能被鑒別出其非法身份。這樣便可以確保入網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備不是被盜用的或是故障設(shè)備,確保注冊(cè)用戶(hù)的安全性。一旦手機(jī)丟失,只要向系統(tǒng)報(bào)告該手機(jī)的IMEI號(hào)碼,EIR就會(huì)將其列入黑色清單,使得盜用者空歡喜一場(chǎng)?；咀酉到y(tǒng)(BSS)

*1)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS,BaseTransferandReceiveStation)

BTS屬于基站子系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)接口設(shè)備,完全由BSC控制,主要負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)傳輸,完成無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)的轉(zhuǎn)換、無(wú)線(xiàn)分集、無(wú)線(xiàn)信道加密、無(wú)線(xiàn)調(diào)制、編碼等功能。具體來(lái)說(shuō),它可以接收來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào),也可以把BSC提供的信號(hào)發(fā)送給移動(dòng)臺(tái),從而完成BSC與無(wú)線(xiàn)信道之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換。*基站子系統(tǒng)(BSS)

2)基站控制器(BSC,BaseStationControl)

BSC在BSS子系統(tǒng)內(nèi)充當(dāng)控制器和話(huà)務(wù)集中器,它主要負(fù)責(zé)管理BTS,而且當(dāng)BSC與MSC之間的信道阻塞時(shí),由它進(jìn)行指示。BSC同時(shí)具有對(duì)各種信道的資源管理、小區(qū)配置的數(shù)據(jù)管理、操作維護(hù)、觀察測(cè)量和統(tǒng)計(jì)、功率控制、切換及定位等功能,是一個(gè)很強(qiáng)的功能實(shí)體。移動(dòng)臺(tái)(MS)

1)移動(dòng)終端(MT,MobileTerminal)

移動(dòng)終端就是“機(jī)”,它是移動(dòng)臺(tái)的主體,是完成語(yǔ)音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信號(hào)的發(fā)射和接收的主要設(shè)備。它可以通過(guò)天線(xiàn)接收來(lái)自外界無(wú)線(xiàn)信道的信號(hào),然后經(jīng)過(guò)一系列的變換和處理,還原成話(huà)音信號(hào),供用戶(hù)接聽(tīng);相反的,它也可以將用戶(hù)的話(huà)音信號(hào),經(jīng)過(guò)一系列相反的變換和處理,轉(zhuǎn)變成適合無(wú)線(xiàn)信道傳輸?shù)男盘?hào)形式,通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出去。移動(dòng)終端的組成原理框圖如圖所示。

*移動(dòng)臺(tái)(MS)

*移動(dòng)臺(tái)(MS)2)用戶(hù)識(shí)別卡(SIM)

用戶(hù)識(shí)別卡中存儲(chǔ)著有關(guān)用戶(hù)的個(gè)人信息和網(wǎng)絡(luò)管理的一些信息以及加密、解密算法等,通過(guò)這些信息可以驗(yàn)證用戶(hù)身份、防止非法盜用、提供特殊服務(wù)等,因而又稱(chēng)為智能卡。*GSM系統(tǒng)接口GSM系統(tǒng)接口

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GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)和編號(hào)GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

1.電信業(yè)務(wù)

電信業(yè)務(wù)是指端到端業(yè)務(wù),它包括開(kāi)放系統(tǒng)互連OSI的1~7層協(xié)議。GSM系統(tǒng)可以提供的電信業(yè)務(wù)大致可分為兩類(lèi):話(huà)音業(yè)務(wù)和非話(huà)業(yè)務(wù)。話(huà)音業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的基本業(yè)務(wù),允許用戶(hù)在世界范圍內(nèi)任何地點(diǎn)與固定電話(huà)用戶(hù)、移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)以及專(zhuān)用網(wǎng)用戶(hù)進(jìn)行雙向通話(huà)聯(lián)系。非話(huà)業(yè)務(wù)又稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),是指話(huà)音業(yè)務(wù)之外的業(yè)務(wù)。它提供了固定用戶(hù)和ISDN用戶(hù)所能享用的業(yè)務(wù)中大部分的業(yè)務(wù),包括文字、圖像、傳真、計(jì)算機(jī)文件、Internet訪問(wèn)等服務(wù)。*主要承擔(dān)業(yè)務(wù)*電信業(yè)務(wù)分類(lèi)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

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2.承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)主要是指GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸具有流量、誤碼率和傳輸模式等技術(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù),它僅包括OSI的1~3層協(xié)議。與電信業(yè)務(wù)相似,GSM系統(tǒng)的承載業(yè)務(wù)不僅使移動(dòng)用戶(hù)之間能夠完成數(shù)據(jù)通信,更重要的是能為移動(dòng)用戶(hù)與PSTN或ISDN用戶(hù)之間提供數(shù)據(jù)通信服務(wù),還能使GSM移動(dòng)通信網(wǎng)與其他公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互通,例如公用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)和公用電路數(shù)據(jù)網(wǎng)。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)按照數(shù)據(jù)傳輸方式不同,承載業(yè)務(wù)可分為兩大類(lèi):透明業(yè)務(wù)和不透明業(yè)務(wù)。透明業(yè)務(wù)是指數(shù)據(jù)按原始形式發(fā)送,到達(dá)接收端時(shí)有固定的時(shí)延,并在接收端盡可能忠實(shí)地再生出數(shù)據(jù)流;不透明業(yè)務(wù)采用了額外的協(xié)議——無(wú)線(xiàn)鏈接協(xié)議(RLP，RadioLinkProtocol),用來(lái)檢測(cè)傳輸中的差錯(cuò),當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí),該系統(tǒng)將重發(fā)該數(shù)據(jù)。由于透明業(yè)務(wù)未采取針對(duì)差錯(cuò)的任何措施,因而精確度較差,但傳輸速率快,適用于對(duì)速率要求高但對(duì)精確度要求較低的情況。不透明業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸由RLP控制,因而傳輸速率較慢,而且傳輸時(shí)延會(huì)隨著鏈路條件的不同而不同,但不透明業(yè)務(wù)的精確度較高,能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的傳輸。*主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

按照數(shù)據(jù)傳輸模式的不同,承載業(yè)務(wù)也有同步傳輸和異步傳輸之分。異步傳輸一般以字符為單位,不論所采用的字符代碼長(zhǎng)度為多少位,在發(fā)送每一字符代碼時(shí),前面均加上一個(gè)“起”信號(hào),其長(zhǎng)度規(guī)定為1個(gè)碼元,極性為“0”,即空號(hào)的極性;字符代碼后面均加上一個(gè)“止”信號(hào),其長(zhǎng)度為1或2個(gè)碼元,極性皆為“1”,即與信號(hào)極性相同。加上起、止信號(hào)的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址?也就是實(shí)現(xiàn)串行傳輸收/發(fā)雙方的碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點(diǎn)是同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,收/發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要嚴(yán)格同步。缺點(diǎn)是對(duì)每一字符都需加入“起、止”碼元,使傳輸效率降低,故適用于1200bit／s以下的低速數(shù)據(jù)傳輸。*主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

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同步傳輸是按照同步的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)的,因此在一個(gè)串行的數(shù)據(jù)流中,各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置都是固定的(即同步的)。接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個(gè)個(gè)信號(hào)碼元,首先必須建立準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組(或稱(chēng)幀)為單位,一組數(shù)據(jù)包含多個(gè)字符收發(fā)之間的碼組或幀同步,是通過(guò)傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來(lái)完成的,傳輸效率較高。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

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3.補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)又稱(chēng)附加業(yè)務(wù),是對(duì)基本業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。GSM系統(tǒng)不斷推出了許多補(bǔ)充業(yè)務(wù),它們大多數(shù)是用于話(huà)音通信的,有的也可以用于數(shù)據(jù)通信。GSM所能提供的補(bǔ)充業(yè)務(wù)與ISDN網(wǎng)業(yè)務(wù)分類(lèi)也極其相似,在第一階段,GSM僅能提供呼叫前轉(zhuǎn)類(lèi)和呼叫閉鎖類(lèi)補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

*主要承擔(dān)業(yè)務(wù)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)

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業(yè)務(wù)接入方式一般來(lái)說(shuō),通信網(wǎng)的用戶(hù)業(yè)務(wù)是通過(guò)移動(dòng)臺(tái)MS接入的,GSM系統(tǒng)也不例外。在GSM系統(tǒng)中,移動(dòng)臺(tái)由兩個(gè)功能單元構(gòu)成:移動(dòng)終端設(shè)備(MT,MobileTerminal)和用戶(hù)終端設(shè)備(TE,TerminalEquipment)。為了使多種業(yè)務(wù)類(lèi)型的用戶(hù)(分為標(biāo)準(zhǔn)ISDN和非標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端用戶(hù))按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方式接入到GSM系統(tǒng)中,在各類(lèi)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)入GSM無(wú)線(xiàn)信道之前,移動(dòng)臺(tái)首先將用戶(hù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成與數(shù)字無(wú)線(xiàn)信道結(jié)構(gòu)特性相兼容的形式,然后再送入無(wú)線(xiàn)信道。為此,在移動(dòng)臺(tái)內(nèi)部,設(shè)置了MT單元,它的作用是為不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的用戶(hù)提供一組標(biāo)準(zhǔn)的接口,并將接口上的數(shù)據(jù)流移植到無(wú)線(xiàn)接口Um。具體來(lái)講,MT的功能包括語(yǔ)音編譯碼、信息差錯(cuò)控制、用戶(hù)數(shù)據(jù)流量控制、終端能力、無(wú)線(xiàn)傳輸終接、無(wú)線(xiàn)信道管理、移動(dòng)管理(如越區(qū)切換控制)以及對(duì)多終端的支持等。

業(yè)務(wù)接入方式

*GSM業(yè)務(wù)接入方式GSM的編號(hào)國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)

*國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼,顧名思義就是指在世界上所有的GSM系統(tǒng)內(nèi)(尤其是在其無(wú)線(xiàn)信道上)都適用的一個(gè)國(guó)際認(rèn)可的移動(dòng)用戶(hù)身份的標(biāo)志碼。每個(gè)GSM移動(dòng)用戶(hù)都有一個(gè)IMSI,而且具有全球惟一性和永久不變性(更換身份證或丟失SIM卡的情況除外)。IMSI用于GSM通信網(wǎng)的所有信令中,在用戶(hù)的SIM卡、系統(tǒng)的HLR和VLR中都有存儲(chǔ)。就像一個(gè)人銀行存折上的密碼一樣,IMSI碼應(yīng)盡可能的保密,否則,通信很容易被竊聽(tīng)，或者身份被非法用戶(hù)冒用。為了滿(mǎn)足各國(guó)的不同要求,IMSI的長(zhǎng)度是可變的,最長(zhǎng)為15位,使用數(shù)字0～9*國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)

(1)MCC(MobileCountryCode)是移動(dòng)臺(tái)國(guó)家碼,由3位數(shù)字組成,用以識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)所屬的國(guó)家。我國(guó)的MCC為460。(2)MNC(MobileNetworkCode)是移動(dòng)臺(tái)網(wǎng)絡(luò)號(hào),由1位或2位數(shù)字組成,用以識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)的GSMPLMN(GSM公用陸地移動(dòng)網(wǎng))的網(wǎng)號(hào)為00,中國(guó)聯(lián)通的GSMPLMN網(wǎng)號(hào)為01。(3)MSIN(MobileSubscriberIdentificationNumber)是移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼,由11位數(shù)字組成,用以識(shí)別國(guó)內(nèi)GSM移動(dòng)網(wǎng)中的移動(dòng)用戶(hù)。(4)MCC和MNC兩部分碼在世界上是惟一的,用來(lái)確定用戶(hù)的PLMN。當(dāng)MSC與VLR在一起時(shí),MSIN應(yīng)為VLR地址+MSC區(qū)內(nèi)統(tǒng)一編號(hào)。另外,組成MSIN的前兩位數(shù)(H1和H2)用來(lái)表示用戶(hù)在其PLMN中的HLR地址。移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN)

*

MSISDN也是移動(dòng)用戶(hù)身份號(hào)碼,是GSMPLMN之外的用戶(hù)(如固定電話(huà)用戶(hù)或CDMA網(wǎng)用戶(hù))要與GSM用戶(hù)通信時(shí)所使用的號(hào)碼。只有用戶(hù)所在的HLR中存儲(chǔ)著該號(hào)碼。

MSISDN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為:移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN)

(1)CC(CountryCode)是國(guó)家碼,表示用戶(hù)移動(dòng)臺(tái)注冊(cè)的那個(gè)國(guó)家。我國(guó)為86。

(2)NDC(NationalDestinationCode)是國(guó)內(nèi)目的地址碼,即網(wǎng)絡(luò)的接入號(hào)。中國(guó)移動(dòng)GSM網(wǎng)為139、138等;中國(guó)聯(lián)通GSM網(wǎng)為130、131等。

(3)SN(SubscriberNumber)是用戶(hù)號(hào)碼,由7位數(shù)字組成。中國(guó)電信SN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)是H1H2H3ABCD,其中,H1H2H3為每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼,ABCD為移動(dòng)用戶(hù)碼;中國(guó)聯(lián)通SN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)是H1H2ABCDE,其中,H1H2是移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼,ABCDE是移動(dòng)用戶(hù)碼。當(dāng)用戶(hù)數(shù)量過(guò)多,號(hào)碼不夠用時(shí),可對(duì)SN加以擴(kuò)充。如中國(guó)移動(dòng)GSM網(wǎng)的137,就是后來(lái)擴(kuò)充的。*移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)(MSRN)

*移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由所屬的MSC／VLR業(yè)務(wù)區(qū)漫游至另一個(gè)MSC／VLR業(yè)務(wù)區(qū)中時(shí),為了將對(duì)它的呼叫順利發(fā)送給它而由其所屬M(fèi)SC／VLR分配的一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼。具體來(lái)講,為了將呼叫接至處于漫游狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)處,必須要給入口MSC(即GMSC,GatewayMSC)一個(gè)用于選擇路由的臨時(shí)號(hào)碼。為此,移動(dòng)臺(tái)所屬的HLR會(huì)請(qǐng)求該移動(dòng)臺(tái)所屬的MSC／VLR給該移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)號(hào)碼,并將此號(hào)碼發(fā)送給HLR,而HLR收到后再把此號(hào)碼轉(zhuǎn)送給GMSC。這樣,GMSC就可以根據(jù)此號(hào)碼選擇路由,將呼叫接至被叫用戶(hù)目前正在訪問(wèn)的MSC／VLR交換局了。一旦移動(dòng)臺(tái)離開(kāi)該業(yè)務(wù)區(qū),此漫游號(hào)碼即被收回,并可分配給其他來(lái)訪用戶(hù)使用。移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)(MSRN)

MSRN只是臨時(shí)性用戶(hù)數(shù)據(jù),但在HLR和VLR中都會(huì)有所保存。根據(jù)各國(guó)不同的要求,MSRN也具有可變的長(zhǎng)度。

MSRN與MS