GSM系统优化培训手册.pdf

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1、GSM系统培训手册 优化篇GSM系统培训手册 优化篇 南京炎诚教育 2009.10 第一章第一章 GSM 网络原理网络原理 1 GSM 基本知识回顾 1.1GSM：Global System for Mobile Communication 1.2GSM 网络模型 1.3 缩略术语 MSC：移动业务交换中心 Mobile services Switching Center VLR:拜访位置寄存器 Visitor Location Register HLR:归属位置寄存器 Home Location Register AUC:鉴权中心 Authentication Center EIR:设备识别

2、寄存器 Equipment Identity Register BSC:基站控制器 Base Station Controller BTS:基站收发信站 Base Transceiver Station OMC:操作维护中心 Operation and Maintenance Center NMC:网络管理中心 Network Management Center MS:移动台 Mobile Station 一个 MSC 控制多个基站控制器，它控制移动用户自、至 PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由 MSC 来实现。HLR/AUC 寄存用户的鉴约信息，如补充

3、业务、鉴权参数，此外还有 MS 的位置信息和 IMSI，ISDN 码等。VLR 是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的 MSC 服务区的全部 MS 的有关信息（IMSI 码和位置信息LAI）。VLR 还包括当前的 MSC 中该 MS 的更为详细的位置信息。与其它网络的接口通过 GMSC，GMSC 称为入口移动交换中心（GATE WAY网关或门道交换局）。AUC 与 HLR相连，是向 HLR 提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。EIR 与 MSC 相连，对接入系统的移动台的设备进行识别。（目前国内没有引入此设备）MS包括移动终端（如手机）和 SIM 卡。1.4 移动通信的蜂窝结

4、构 D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3 D3 D1 C1B3 B2 B1 A2 D2 A1 C3 A3 D3 D1C1B3 B2C2B1A2 A1 C3A3 D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3 D3 D1 C1 B3B1 A2D2A1C3 A3同频小区 C2 B2 D2 C2GSM 网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通”系统，所以 GSM 业务区的范围可以覆盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的 GSM/PLMN 业务区构成。一个国家可以有一个或多个的 GSM/PLMN 网络，每个 GSM/PLMN 网络可由多个 MSC/VLR 业务区构成，每个MSC/VLR

5、 业务区又被分成若个位置区，每个位置区又划分为若干个小区，每个小区是一个特定的 BTS 覆盖的区域。GSM 业务区：由全球所有的成员国的 GSM/PLMN 业务区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。GSM/PLMN 业务区：一个网络运营商所运营的GSM/PLMN 网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个 GSM/PLMN 网络。MSC 业务区：表示网络中由一个 MSC 所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜位置寄存器（VLR）登记。所以，MSC 总与 VLR 构成同一个节点，写作 MSC/VLR。位置区（LA）：位置区是 MSC/VLR 业务区的一部分。每一个 MSC

6、/VLR 业务区分成几个位置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以，一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于一个 MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。LA 区域的划分要充分虑 MS 进行位置更新的频率和小区 BCCH 载波上 PCH 的数据量这两个方面的因素，尽量使 MS 移动较为频繁的地区划在同一 LA 区域内。小区（Cell）：它表示网络中一个 BTS 的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（CGI）的。同时，利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样的载

7、频的各个小区。小区 MSC服务区 1.5 移动台的几种状态 1、移动台关机 这种状态下 MS 不能应答寻呼消息，网络不能达到 MS。同时它也不能通知网络其所处的位置区的变化。此时 MS 被认为是“分离”状态。2、移动台开机，空闲状态 这种状态下，系统可以成功地寻呼 MS，MS 被 认为是“附着”。当 MS 移动时，能够通过测试检查，MS 连接到接收性能最好的 BCCH 载波上，MS 具有漫游功能，并能通知网络其位置区的变化，即位置更新。另外，MS 还要进行周期性登记。3、移动台忙 在这时，网络分配给 MS 一个业务信道传送话音或数据，当 MS 移动时它必须有能力进行定位和切换。1.6 MS 的

8、登记和漫游 移动中的移动台从一个位置区移动至另一个位置区时，需要向系统登记其位置的变化信息，这个过程称为位置更新。第一次接入系统时向系统报告位置称为位置登记。1.7 GSM 的频率 GSM900 上行：890915MHz；下行：935960MHz；共分为 124 对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：0-124（0 作保护，不用）f=890+N*0.2 每载频共分 8 个时隙，即为 8 个信道。总信道数为 1248992 个信道。124 个频点中包含了移动 GSM(1-95),联通(96-124)。GSM1800 上行：1710-1785 MHz；下行：1805-1880 MHz 共分为

9、 374 对双工载频，载频间隔为 200KHZ。频道号：512-885 HLR 关于“下行链路”和“上行链路”的概念 基站 上行链路下行链路手机 1.8 移动台的漫游（小区重选）在移动中的移动台，由于接收质量原因，需要通过空中接口不时地改变与系统的连接，这种能力称为“漫游”。C2测量及比较2 GSM 的信号处理原理 2.1GSM 中的信号处理 时间色散 时间提前 话音编码（压缩话音数据的比特速率）误码处理（采用信道编码、交织、跳频等技术）2.2 时间色散 01010010101 在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信

10、号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。如图所示：基站发射 101010 的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动台，可见反射信号比直射信号经过路程长。在 GSM 系统中，比特速率为 270Kbit/s，则每一比特时间为 3.7us，也即是一比特对应 1.1Km。假若反射信号经过的路程比直射信号经过的路程长 1.1 公里，则移动台就会在接收到的有用信号中混有比它迟到一个比特时间的一个信号，即移动台同时会收到一个为“1”的信号和一个为“0”信号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。2.3 时间提前 35431 26 720由于采用了 TDMA 技术，

11、因此要求移动台必须在指配给它的时隙内发送，而在其余时间则必须保持沉默。否则它将对使用同一载频上不同时隙的另一些移动台的呼叫造成干扰。如图所示：某一移动台非常靠近基站，指配给它的是时隙 2（TS2），它只能利用该时隙进行呼叫，在该移动台呼叫期间，它向远离基站的方向移动。因此，从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台，与此同时，移动台的应答信息也将越来越迟地到达基站。如果不采取任何措施，则该时延将会长到使该移动台在 TS2 发送的信息与基站在 TS3 接收到的信息相重迭起来，引起相邻时隙的相互干扰。所以，在呼叫期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台发出指令，使移动台能够随着它离开基站距离的增

12、加，逐渐提前发送信号，这个移动台提前发送信号的时间称为定时提前时间（TA）。2.4 信道编码和调制解调 话 音编 码 信道编码突发脉冲 串形成调 制发 器 射 机 A/D 分 段 交织加密均 衡解 码均衡器接 收解 调 D/A 话 音解 码 去交织解密33.8 K B/S 22.8KB/S偷帧标志和 FACCH信息输入 偷帧标志和 FACCH信息输出 1 3 K B/SGSM中话音处理的一般过程 2.5 话音编码 GSM 中话音编码采用混合编码器，其编码过程分为：第一阶段：话音分段。64KBITS 的话音分成 20MS 一段进行编码。第二阶段：编码。每 20MS 话音编成 260BIT 的数码

13、。即比特速率为：26020=13KBITS在 GSM 系统中，由于无线信道的带宽只有 200KHZ，且无线信道为变参信道，传输数字信号的误码率高，因此，话音信号在无线信道上传送之前应进行处理，使话音数字信号能够适合无线信道的高误码、窄带宽的要求，本节主要讲述 CME 20 系统对话音的处理过程，包括PCM 编码技术、话音编码技术、信道编码技术、交织技术、突发脉冲形成技术、均衡技术、分集接收技术和移动台的构成框图。PCM 编码方式是一种波形编码器，这类编码方式传送的是实际波形的直接信息，其编码过程是先对模拟信号进行取样，再对取样值进行量化，然后进行编码形成数字信号，即是我们较为熟识的取样、量化、

14、编码的过程。在现在的公用电话中通常采用这种编码方式，它质量相应较高，但需要很的比特速率，公用电话中每个话路的比特速率为 64Kbit/s。这样高的比特速率不适应在 GSM 系统中的无线信道中传输。在公用电话网中用户电路的模拟信号经 PCM 抽样、量化、编码后形成每个话路的数字信号速率为 64Kbit/s，在 GSM 系统中，无线信道也采用数字信号，但每载频的带宽只有 200KHZ，如果采用传统的 PCM 编码方式，则每个移动台的数字话音比特速率为 64Kbit/S，8 个用户至少为 512Kbit/S，调制后的频带远远大于 200KHZ，因此必须采用其它的编码方式来降低每个话路信息编码所需的比

15、特率。当前的话音编码方式主要有三种：波形编码、声音编码和混合编码。CME 20 系统中采用了混合编码方式。波形编码器具有音质好的特点，但比特速率要求高；声音编码器具有编码比特速率低的特点，但音质较差；混合编码器为波形编码器和声音编码器两者的结合，吸取两种编码器的优点，使话音编码后的比特速率能够满足 GSM 系统中无线信道的传输要求，而又能保证一定的话音质量，但话音质量比公用电话的 PCM 编码方式差。分段 话音编码64K20m20m260260编 码 后 话编 码 前 话 其编码过程为：先对 64Kbit/S 的数字话音进行分段，每段 20ms，然后再进行混合编码，每20ms 的话音编成 26

16、0 个比特，即比特速率为 260bit/20ms=13Kbit/S，这样每路话音的比特速率从 64Kbit/S 降至 13Kbit/S。2.6 信道编码 信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响（误码）。由于在 GSM 系统中的无线信道为变参信道，传输时的误码较为严重，采用信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错，克服无线信道的高误码缺点。信道编码的纠错和检错原理可以从下面简单的例子看出：假定要发送的信息是一个“0”或是一个“1”。为了提高保护能力，以这样简单的方式添加 3 个比特，对于每一个比特（0 或 1），只有一个有效的编码组（0000 或 1111）。如果收到的不

17、是 0000 或 1111，就说明传输期间出现了差错，差错的情况有三种，错一个比特、错二个比特和错三或四个比特。由图例可见，错一个比特可以校正；错二个比特时不能够校正，但能够检出；错三或四个比特才发生误码。所以，这个简单的编码方式能够校正一个差错和检出二个差错。由此例可见信道编码可以纠错和检错。它是以增加 bit，降低信息量为代价的。编码的基本方法是在原始数据上附加一些冗余信息。在 CME 20 系统中，信道编码采用了卷积编码和分组编码两种编码方式。卷积编码具有纠错的功能；分组编码具有检错的功能。同时由于编码时要添加比特，而使话音信号的比特速率升高，所以不能对全部的话音比特进行编码，而是只对部

18、分重要的比特进行编码。GSM 中采用分组编码和卷积编码两种编码方式。把话音编码产生的 260 比特分成 50 个最重要比特 132 个重要比特 78 个不重要比特 对 50 个比特先添加 3 个奇偶检验比特（分组编码）。再与 132 比特和 4 个尾比特一起卷积编码，比率为 12，形成 378 个比特。另外 78 个不重要比特不予保护。信道编码的过程是：50 个最重要的比特先加入 3 个比特进行分组编码，再与 132 个重要比特一起加入 4 个比特进行第二次分组编码，然后再按 1：2 的比率进行卷积编码，形成 378个已编码比特，78 个不重要比特不进行编码。这样，260 个比特的数字话音信号

19、经信道编码后成为 456 个比特。50 13278 50 3132478 已编码比特 7未编码比特 8 3782.7 交织 交织就是把码字顺序相关的 bit 非相关化。Why?在实际应用中，比特差错经常成串发生，具有连续性。这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个边续的比特。而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才是最有效的。采用交织技术，即是将码流以非连续的方式发送出去，使成串的比特差错能够被间隔开来，再由信道编码进行纠错和检错。为克服比特差错经常成串发生，而信道编码只在检测和校正不太长的差错串时才最有效，利用交织可把一条消息中相继比特隔开，将它们以非相继的方式发送，从而使成串

20、的差错化为较短的差错串。一次交织在 20MS 话音内进行。二次交织在相邻的两个 20MS 话音间进行。第一次交织 在 GSM 系统中，信道编码器为每一段 20ms 的话音提供 456 个比特，根据上述的交织原理，把 456 个比特分成八组，每组 57 个比特，在 4 个 TDMA 帧发送。发送时按非连续的方式发码，即对它们作交织处理，其发码规律如图所示，这个比特的处理过程称为第一次交织。第一次交织是在 20ms 的话音中进行的。设某个用户进行通话，每 20ms 产生一个 456bit 的话音帧，假设现有 A、B、C、D四帧，每帧第一次交织后形成 8 组，每组 57 个比特，如果每帧的 2 个

21、57 个比特是取自同一话音帧并插入同一突发脉串，那么该突发脉冲串如果丧失将会导致总共丧失 25%的比特，而信道编码难以对付丢失这么多的比特，所以必须在两个话音帧间再来一次交织。第二次交织 第二次交织是在两个 20ms 的话音之间进行的，其原理如图所示，第二次交织后，每串突发脉冲串发送相邻两个 20ms 各 57 个比特的信息，每 20ms 的话音要分成 8 个 TDMA 帧才能送完。二次交织将增加系统的时延，但却能经得住丧失整个突发脉串的打击。因为丧失一个脉冲串只影响每个话音帧比特数的 12.5%，而这是能通过信道编码加以校正的。2.8 加密 2.9 调制 采用高斯滤波最小频移键控（GMSK）

22、，比普通的 MSK 更窄的带宽，但代价是减小了对噪声的抵抗能力。2.10 天线（空间）分集接收 GSM 中的实现分集的方法是使用两个接收天线，它们受到的衰落影响是不相关的。它们两者在某一时该经受某很深衰落点影响的可能性很小。利用两付接收天线来接收信号，它们独立接收同一信号，并因此受到衰落包络的不同影响，当合成来自两付天线的信号时，衰落的程度能被减小。在 900MHZ 频段，天线间距 5 米6 米，可得到 6dB 左右的增益。在 1800MHZ频段，由于波长较短，所以天线间距可以缩短。2.11 均衡器 用于消除时间色散，当出现反射信号时，移动台收到的可能是直射信号和反射信号，按一比特 1.1 公

23、里计算，两种信号的路径差距是 1.1 公里时，移动台收到的可能是两个比特，如 0和 1，这时移动台无法取舍。移动台接收序列基站发信序列 假设基站的发信序列为 A（t），无线信道的规律为 G（t），移动台的接收到的序列为 B（t）。如果我们知道了无线信道的规律 G（t），并且知道移动台的接收序列 B（t），那么可以计算出基站的发信序列 A（t）。基站的发信序列 A 经无线信道的传输后到达移动台，移动台所接收的序列为 B，B序列中的 26 个训练比特被提出来后经相关器的计算形成信道模型的控制参数去控制信道模型，使道模型与实际的无线信道相似，然后码发生器产生可能出现的基站发信序列经信道模型后与接收到

24、的实际接收序列相比较，经比较后，差值最小的码发生器所产生的序列作为接收到的数据输出。2.12 Burst 突发脉冲串的形成 在 GSM 系统中，一个 TDMA 帧每时隙只能送出 2 个 57 个比特，并以不连续的脉冲串形式在无线信道上传送，因此除了 2 个 57 个比特的话音数据外，还必须加入其它的一些比特，这些比特包括前后各 3 个尾比特（TB），用于帮助均衡器知道突发脉冲串的起始位和停止位；26 个训练比特，用于均衡器计算信道模型；两个 1 比特的借用标志，用于表示此突发脉冲序列是否被 FACCH 信令借用。插入这些比特后，信号的数码率从 22.8Kbit/s 升至 33.8Kbit/S。

25、话音先要经 A/D 电路的数字化处理，分成 20ms 的音段。此后是话音编码，以降低比特率，信道编码以控制差错。经交织处理和加密，然后，这些比特形成 8 个 1/2 突发脉冲串（对应最小值原则 接收码输出接收码输出 信道模型相关器3 57126313？1 26？31比较 NRBS M57移动台码发生器每 20ms 的话音）。最后，它们填充在适当的时隙内，以约 270Kbit/s 的速率发送。接收机的工作流程是：接收突发脉冲串，在均衡器中计算评估比特序列的同时，还建立起信道模型。在全部 8 个 1/2 突发脉冲串接收齐和解密之后，它们被 重新装配成 456个比特的消息。该消息序列被解码，以便检测

26、和校正传输期间的差错。解码器使用来自均衡器的、能改善差错校正功能的软信息，即比特正确的概率。最后是对该比特流进行话音解码，把它转换成模拟话音。2.13 跳频 瑞利衰落的衰落图形是与频率相关的，即衰落谷点将因频率不同而发生在不同的地点。这样如果在呼叫期间，让载波频率在几个频率点上变化，并假定只在一个频率上有一衰落谷点，那么仅会损失呼叫的一小部分，而采用复杂的信号处理过程能重新恢复全部信息内容。这种方法称为跳频。在呼叫期间，载波频率在几个频率上变化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷点只是对某一个频点有效，对另一个频点无效。另外，跳频与不连续发射可以降低干扰，但当大负荷时，所有的发信机都同时打开，碰撞的

27、机会很大，跳频的作用体现不出来。若按照 4/12 分组方案，邻频碰撞也无妨，但若采用多频复用技术，邻频的距离小于 12，彼此干扰变大，若采用跳频技术，且负荷不大时，可以减小碰撞机会。3 交换概述 3.1 鉴权、加密及设备识别 下列情况需先经过鉴权：1)移动台呼出及呼入 2)移动台位置登记、位置更新 3)移动台补充业务的登记、使用、删除鉴权过程 1、用户购机入网时，电信部门将 IMSI 号和用户鉴权键 Ki 一起分配给用户。同时，该用户的 IMSI 和 Ki 存入 AUC。2、在 AUC 鉴权中心按下步骤产生一个用于鉴权和加密的三参数组。1）产生一个不可预测的随机数 RAND。2）以 IMSI、

28、Ki 和 RAND 为输入参数由两个不同的算法电路（A8 和 A3）计算出密钥 Kc和符号响应 SRES。3）将 RAND、SRES、Kc 组成一个三参数组送往 HLR 作为今后为该用户鉴权时使用。3、HLR 自动存储 110 组每个用户的三参数组，并在 MSC/VLR 需要时传给它。而在MSC/VLR 中也为每个用户存储 17 组这样的三参数组。这样做的目的是减少 MSC/VLR 与HLR、AUC 之间信号传送的频次。4、在呼叫处理过程中，MSC 向需被鉴权的移动台发送一组参数中的 RAND 号码，移动台据此再加上要身 SIM 卡内存储的 IMSI 和 Ki 作为 A3 鉴权运算电路的输入信

29、号，算出鉴权的符号响应 SRES 并将其送回 MSC/VLR。5、MSC 将原参数组中由 AUC 算出的 SRES 与移动台返回的 SRES 比较，若相同，则认为合法，允许接入，否则为不合法，拒绝为其服务。三参数组的产生过程 系统的鉴权过程 IMSIIMSIKiKiRAKcSRES RAND KcSRESRAND加密算法 8 鉴权算法 3 结果结果数据库 IMSI和鉴权 HLR产生随机数 AUCHLRMSC/VLRMS 存储所有有关的用存储HLR中所有用户 的鉴权键Ki 临时存储所有用户的存储所有拜访用户的 对所有用户产生一三参数组(每用户1至接入请求RAND系统的加密过程 1、鉴权程序中产生

30、的密钥 KC 随 RAND 和 SRES 一起送往 MSC/VLR。2、MSC/VLR 启动加密进程，发加密模式命令“M”（一个数据模型）经基站发往移动台。3、在移动台中对“M”进行加密运算（A5 算法），其输入参数为 KC、M 和 TDMA 当前帧号。加密后的信息送基站解密。若解密成功（“M”被还原出来），则从现在开始，双方交换的信息（话音、数据、信令）均需经过加密、解密步骤。算法 Ki RAND SRESAUCSRESMSSERS?NOYESAUCHLRMSC/VLRBTSMS存储所有与网路 临时存储所有用户 存储HLR中所有用 有关的用户信息户鉴权键Ki 对所有用户产生三 的三参数组(每

31、用户 1至10个并请求发存储所有拜访用户的 三数组(每用户1至7监时存储KC用于与MS通话中的 鉴 权 程序A5RANDA8KcTDMA帧号KcMMTDMA帧号Kc加 密 后 信A5解密后信息与M比加 密 完加 密 不 成 移动设备的识别 1、MSC/VLR 向移动台要求 IMEI 号，移动台送该号至 MSC。2、MSC/VLR 将 IMEI 送 EIR 检查。3、EIR 中定义有三个关于移动用户设备的消息。白名单：记有全部合法移动设备号码。黑名单：记有全部被禁止使用的移动设备的号码。灰 名 单：记 录 有 故 障 的 移 动 设 备 号 或 末 经 型 号 认 证的移动设备号。4、EIR 收

32、到 IMEI 后，在以上三个名单中查找，并将结果送回 MSC，以决定是否允许该移动设备使用网络。EIRMSC/VLR存储本设备 存储所有不 同GSM国存储所有被禁止信息继续/停止 呼叫建立程序检查IMEI发送IMEI IMEI请求呼叫建立 接入/在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡 SIM），它寄存用户的鉴约信息，没有 SIM卡，MS 不能接入 GSM 网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），这样为防失窃，系统配置了 EIR，用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。用户权与用户设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户可以

33、买卡租机，这也是一种新的业务。三种名单：白名单-合法设备 黑名单-非法设备 灰名单-故障设备 3.2 号码规则 移动台的国际身份号码 ISDN（MSISDN）是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT 建议结构为：MSISDNCCNDCSN CC：国家代码（Country Code)，即在国际长途电话通信网中的号码(86)NDC：网号（National Destination Code）SN：用户号码（Subscriber Number）如 8613902223456：139 便是 NDC 网号，后面 8 位为 SN 用户号。SN 的前四位(H0H1H2H3)和网号合

34、起来用于识别归属区(HLR)。移动目前开通的 135-139 实际上是同一个网。联通用 130-132。国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别 GSM PLMN 网中某一用户的信息。IMSIMCCMNCMSIN(460-00-)MCC移动网的国家号码（与 CC 不同）MNC移动网号 MSIN移动台识别号，最长为 15 位。移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。MSRNCCNDCSN CC国家号 NDC国内目的地号码(用于识别 MSC/VLR）SN用户号，对应于用户的 IMSI 号码动态漫游号含有拜访 MSC/VLR 的地址信息。临时移动用户识别码（TMSI）用于保护 IMSI

35、码，该号只在本 MSC 区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过 4 个字节。国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。IMEITACFACSNRSP TAC型号论证码 FAC最终装配码，用于识别制造厂家。SNR序号 SP备用 位置区识别码（LAI）LAI 代表 MSC 业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。LAIMCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的 GSM 网 LAC位置区号码，识别一个 GSM 网中的位置区 小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。CGIMCCMNCLACCI 基站识别码

36、（BSIC）(6bit）BSICNCCBCC NCC国家色码，用于识别 GSM 移动网(3bit)BCC基站色码，用于识别基站(3bit)BCC=TSC 训练序列码 各种号码的应用各种号码的应用 在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示：GMSCMSISDN MSISDNMSRNMSRN IMSIVLRIMSIMSRNMSISDNIMSIMSC AddHLR VLRMSRNPSTN 下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。1、主叫拨号。北京市话用户 A 拨打广州 GSM 用户 B 的 MSISDN 号码，PSTN 网络的交换机分析 MSISDN 号码

37、，得知 B 用户为移动用户，它把呼叫转到 GSM 网络上距它最近的一个具有入口功能的移动业务交换中心 GMSC。2、GMSC 分析被叫号码。GMSC 分析该号码为广州位置寄存器 HLR 的用户后将MSISDN 号码送至广州 HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。3、HLR 申请漫游号码 MSRN。HLR 把 MSISDN 号码转换成 IMSI 后查出用户目前处于哪个 MSC 并将该 IMSI 发至该 MSC，向该 MSC 申请分配一个漫游号码。4、选定漫游号码 MSRN。MSC 收到 IMSI 后临时给被叫用户 B 分配一个漫游号码并将此号码送回 HLR，再由 HLR 发给 GMS

38、C 使用。5、连接呼叫至被叫所在的 MSC。GMSC 收到 MSRN 后，用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC 将负责本次呼叫的建立和计费功能。6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC 发出寻呼命令到 MS 所在位置区内的所有无线基站，再由基站向被叫用户 B 发呼叫信号。7、基站寻呼被叫用户 B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有 MS 的 IMSI）通过无线控制信道发射。MS 接收到寻呼后向基站发回响应信号。8、呼叫连接。MS 响应信号经 BTS、BSC 送回 MSC，经鉴权、设备识别后认为合法，则令 BSC 给该 MS 分配一条 TCH，接通 MSC 至 BSC 的路由

39、，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费。4 无线信道描述 4.1 TDMA 时分多址 GSM900/1800 上行频率/下行频率 载频间隔为 200KHZ 每载频共分 8 个时隙，即为 8 个信道。在 GSM 中,无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送，所以，在 GSM 中，无线路径上采用的是时分多址(TDMA)方式。每一个载频上有 8 个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有 8 个移动用户使用同一频带，他们使用不同的时隙。如图所示，8 个移动台分别工作在一个载频上的 8 个

40、不同的时隙上。时分多址 TDMA 示意图 GSM是一个采用FMDA和TDMA技术的制式 4.2 信道分类 物理信道是指一个载频上一个 TDMA 帧的一个时隙，它相当于 FDMA 系统中的一个频道。用户通过某一个载频上的个信道接入系统通信。用户在该入道上，即该时隙上发出的信息比特流被称为突发脉冲序列。逻辑信道是从信息内容的性质角度定义划分的。把信道上传递的内容分成业务信息（话音、数据等）和控制信息（控制呼叫进程的信令）两大类。定义与之对应的逻辑信道称为业务信道和控制信道。业务信道（TCH）-用于传送编码后的话音或数据信息。控制信道（CCH）-用于传递控制信息如控制呼叫进程的信令的信道传送控制信息

41、 4.3 控制信道（CCH）控制信道(CCH):Control Channel 控制信道分为下面三种：广播信道(BCH):Broadcast Channels 公共控制信道(CCCH):Common Control Channels 专用控制信道(DCCH)Dedicated Control Channels 广播信道 BCH 1、广播信道(BCH)包括 BCCH、FCCH、SCH 三种信道。其特点为下行信道，且是点对多点的方式，用于向移动台传递小区的各项广播信息，使移动台与基站取得同步。广播控制信道（BCCH）用于向移动台传送所有小区的通用消息。如 LAI、小区内允许 MS 最大输出功率、相

42、邻小区的 BCCH 载频等。频率校正信道（FCCH）向移动台传递频率校正信号，使移动台能调到相应的频率上。同步信道（SCH）用于向移动台传送帧同步号，即 TDMA 帧号，同 公共控制信道 CCCH 2、公共控制信道包括 PCH、RACH、AGCH 三种信道。该类信道主要用于移动台作主叫或寻呼被叫时，完成所需专用控制信道的申请和分配。寻呼信道（PCH）用于在小区内寻呼移动台，是下行信道。PCH 含有被叫移动台的号码信息，故只有相应的移动台才会响应。随机接入信道(RACH)是一个点对点的上行信道。当移动台经 RACH 申请到专用信道后，系统经接入允许信道 AGCH 将分配给该移动台的专用信道通知移

43、动台。所以 AGCH和 RACH 成对使用。3、专用控制信道（DCH）由 SDCCH、SACCH、FACCH、和 CBCH 四种信道组成，用于向特定的呼叫提供专门的信道来传递其专用信令信息。SDCCH：独立专用控制信道 SACCH：慢速随路控制信道 FACCH：快速随路控制信道 CBCH：小区广播信道 独立专用控制信道(SDCCH)是一个点对点的双向信道，主要用于在移动台呼叫建立之前，即在使用 TCH 之前，传送系统信息：如登记和鉴权呼在此信道上进行。慢速随路控制信道(SACCH)，它与一个业务信道或一个独立专用控制信道相关,用于传送有关连接信息的点对点的双向连接数据信道。如传送服务小区及相邻

44、小区的信号强度，移动台功率等级管理等信息。快速随路控制信道(FACCH)与一个 TCH 相关，用于传送速度（实时）要求高的信令信息，它工作于借用模式，每当需要传送该类信息时，例如需要完成一次切换，则需借用TCH，即当前的一个 20ms 的话音信息位置被借用来传送这些信息。由于译码器会重复最后20ms 的话音，故这种中断不会让用户感觉到。小区广播信道：CBCH。逻辑信道分类图 英语缩略语 BCCH：Broadcast Control Channel FCCH：Frequency Correction Channel SCH：Synchronization Channel RACH：Random

45、Access Channel AGCH：Access Grant Channel PCH：Paging Channel SDCCH：Stand alone Dedicated Control Channel SACCH：Slow Associated Control Channel FACCH：Fast Associated Control Channel CBCH：Cell Broadcast Channel TCH：Traffic Channel 4.3 举例说明 5 GSM 话务流程 5.1 位置更新 1、普通的位置更新 2、IMSI 的分离 3、IMSI 的附着 4、周期性位置登记 正

46、常的位置更新 移动台在空闲模式下，听取 BCCH 上的系统信息，当发现所在小区的 LAI 和 SIM 卡中存储的 LAI 值不相等时，便启动位置更新进程。1、MS 向新的 MSC 发送位置更新请求，用 IMSI 标识；2、新的 MSC/VLR，把 IMSI 转化为 MGT，并据此寻址找到 MS 所在的 HLR；3、新的 MSC/VLR 请求 HLR 发送该用户数据；4、HLR 存储下来新的 MSC/VLR 地址；5、HLR 把用户数据发送给新的 MSC/VLR；6、HLR 通知旧的 MSC/VLR 删除该用户数据；7、新的 MSC/VLR 从 HLR 收到信息后，就发送位置更新证实消息给 MS

47、。若 MS 已在 MSC/VLR 中登记，是在同一个 MSC/VLR 的不同 LAI 进行的位置更新，则位置更新只由该 MSC/VLR 完成，不用 HLR 参与，VLR 中把该用户的 LAI 地址信息更改即可。IMSI Detach 在 BCCH 信道上，移动台被告知 IMSI attach/detach 的功能是否开启（ATT），若开启，则MS 在关机前必须告知网络。1、当关机时，MS 请求一个信令信道 SDCCH；2、MS 在信令信道上把“IMSI detach”消息发给 MSC/VLR；3、在 VLR 中，把该 MS 标注为关机状态（DET），避免来话呼叫。IMSI Attach 移动台

48、开机，而 LAI 未改变。1、MS 申请一个信令信道 SDCCH；2、MSC/VLR 收到从移动台发过来的“IMSI attach”消息；3、MSC/VLR 在 VLR 中标注移动台的状态为 IDLE；4、VLR 返回“IMSI attach acknowledge”给移动台。周期性位置登记 周期性位置登记用来避免 MSC 没有收到 IMSI Detach 消息时的不必要寻呼。1、系统告诉移动台周期性位置登记的间隔时间（T3212，若 T3212=0，则不用进行周期性位置登记）；2、移动台和 MSC 各有计数器来实施此功能；3、若 MS 中的计数器时间到，则向系统进行位置登记，然后 MS 和

49、MSC 中的计数器复位。如果移动台在预置的时间内（MSC：BTDM+GTDM）没有登记，则 MSC 把移动台标注为关机状态（IDET）。5.2 手机作被叫 1、拨叫移动用户的话路从最近的 GMSC 接入 GSM 网络；2、GMSC 分析被叫 MSISDN 号码，并根据 MSISDN 问询相应的 HLR。HLR 中存储有移动用户所在的 MSC 地址，且有 MSISDN 号码和 IMSI 号的关联；3、HLR 请求被叫移动用户（IMSI）所在的 MSC 分配动态漫游号（MSRN），MSC 为该被叫移动用户分配一个未使用的 MSRN 号码，并使此 MSRN 号码和该 IMSI 号关联起来；4、HLR

50、 得到 MSRN，并返回给 GMSC；5、GMSC 通过 MSRN 把话路指向被叫所在 MSC（MSRN 有 MSC 地址信息）；6、拜访 MSC 收到来话，通过 MSRN 检索到刚才关联的被叫 IMSI 号，然后释放 MSRN；7、通过 IMSI 号，MSC 即检索出该用户所在的 LAI；8、在 LAI 位置区内所有小区内寻呼被叫移动用户（视具体 MSC 参数设置）；9、当被叫移动寻呼台响应后，进行鉴权、加密、IMEI 检查；10、若鉴权证实、加密成功后，建立通话话路。5.3 手机作主叫 1、移动台通过 RACH 申请一个信令信道 SDCCH；2、移动台表明它试图建立一个呼叫。MSC/VLR