61GSM数字移动通信系统.ppt

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1、GSMGSM数字移动通信系统数字移动通信系统GSM系统结构与接口一、一、GSM系统结构系统结构二、二、GSM系统的各类接口系统的各类接口三、三、GSM系统的控制与管理系统的控制与管理一、GSM系统结构zGSMGSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分为数字蜂窝通信系统的主要组成部分为网网络子系统络子系统(NSS)(NSS)、基站子系统、基站子系统(BSS)(BSS)和移动和移动台台(MS)(MS)；z除此之外，除此之外，GSMGSM网中还配有网中还配有短信息业务中心短信息业务中心(SC)(SC)，既可实现点对点的短信息业务，也，既可实现点对点的短信息业务，也可实现广播式的公共信息业务以及语音留可实现

2、广播式的公共信息业务以及语音留言业务，从而提高网络接通率。言业务，从而提高网络接通率。一、GSM系统结构GSM系统设备1、移动台、移动台MS2、基站子系统、基站子系统BSS 基站控制台基站控制台BSC 基站收发信台基站收发信台BTS4、操作维护子系统操作维护子系统 OMC 3、网络交换子系统网络交换子系统 移动交换中心移动交换中心MSC 归属位置寄存器归属位置寄存器HLR 拜访位置寄存器拜访位置寄存器VLR 设备识别寄存器设备识别寄存器EIR 鉴权中心鉴权中心AUC移动台（MS）移动台语音处理的过程移动台语音处理的过程移动台是移动终端（移动台是移动终端（MS）和用户识别模块（）和用户识别模块（

3、SIM）组成。组成。基站子系统BSS基站子系统包括基站子系统包括基站收发信机组基站收发信机组(BTS)和基站控制和基站控制器器(BSC)。该子系统由。该子系统由MSC控制，通过无线信道控制，通过无线信道完成与完成与MS的通信，主要实现无线信号的收发以及的通信，主要实现无线信号的收发以及无线资源管理等功能。无线资源管理等功能。基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线信道，传送网络的各种信令及用户信息等。信道，传送网络的各种信令及用户信息等。基站子系统z1)1)基站收发信

4、机组基站收发信机组(BTS)(BTS)z 基站收发信机组包括无线传输所需要的各种硬基站收发信机组包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如多部收发信机、支持各种小区结构件和软件，如多部收发信机、支持各种小区结构(如全向、扇形如全向、扇形)所需要的天线、连接基站控制器所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及收发信机本身所需要的检测和控的接口电路以及收发信机本身所需要的检测和控制装置等。制装置等。z 它实现对服务区的无线覆盖，并在它实现对服务区的无线覆盖，并在BSCBSC的控制的控制下提供足够的与下提供足够的与MSMS连接的无线信道。连接的无线信道。基站子系统z2)2)基站控制器基站控制器(BSC)

5、(BSC)z 基站控制器基站控制器(BSC)(BSC)是基站收发信机组是基站收发信机组(BTS)(BTS)和移和移动交换中心之间的连接点，也为动交换中心之间的连接点，也为BTSBTS和操作维护中和操作维护中心心(OMC)(OMC)之间交换信息提供接口。之间交换信息提供接口。z 一个基站控制器通常控制多个一个基站控制器通常控制多个BTSBTS，完成无线，完成无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、呼叫和通信链路的建立和拆除、本控制区内移动呼叫和通信链路的建立和拆除、本控制区内移动台的越区切换控制等功能。台的越区切换控制等功能。网络子系统NSSz1)

6、1)移动交换中心移动交换中心(MSC)(MSC)z网网络络子子系系统统由由一一系系列列功功能能实实体体构构成成，主主要要起起交交换换、移移动动性性管理和安全性管理等功能。管理和安全性管理等功能。z移动交换中心移动交换中心(MSC)(MSC)是蜂窝通信网络的核心，它是用于对是蜂窝通信网络的核心，它是用于对覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体，同覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体，同时也为本系统连接别的时也为本系统连接别的MSCMSC和其它公用通信网络和其它公用通信网络(如公用交如公用交换电信网换电信网PSTNPSTN、综合业务数字网、综合业务数字网ISDNISDN和公用数据

7、网和公用数据网PDN)PDN)提提供链路接口。供链路接口。zMSCMSC主要完成交换功能、计费功能、网络接口功能、主要完成交换功能、计费功能、网络接口功能、无线资源管理与移动性能管理功能等，具体包括无线资源管理与移动性能管理功能等，具体包括信道的管理和分配、呼叫的处理和控制、越区切信道的管理和分配、呼叫的处理和控制、越区切换和漫游的控制、用户位置信息的登记与管理、换和漫游的控制、用户位置信息的登记与管理、用户号码和移动设备号码的登记和管理、服务类用户号码和移动设备号码的登记和管理、服务类型的控制、对用户实施鉴权、保证用户在转移或型的控制、对用户实施鉴权、保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的

8、服务等。漫游的过程中实现无间隙的服务等。网络子系统NSSz2)2)归属位置寄存器归属位置寄存器(HLR)(HLR)z 这这是是GSMGSM系系统统的的中中央央数数据据库库，存存储储着着该该HLRHLR控控制制区区内内所所有有移移动动用用户户的的管管理理信信息息，其其中中包包括括用用户户的的漫漫游游能能力力、签签约约服务和补充业务；服务和补充业务；z此此外外，还还为为移移动动交交换换中中心心提提供供移移动动台台实实际际漫漫游游所所在在地地的的信信息息，这这样样就就使使任任何何来来话话呼呼叫叫立立即即按按选选择择的的路路径径送送到到被被叫叫用用户。户。z3)3)访问位置寄存器访问位置寄存器(VLR

9、)(VLR)z 这是一个动态数据库，记录着当前进入其服务区内已这是一个动态数据库，记录着当前进入其服务区内已登记的移动用户的相关信息，如用户号码、所处位置区域登记的移动用户的相关信息，如用户号码、所处位置区域信息等，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫；信息等，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫；z 一旦移动用户离开该一旦移动用户离开该VLRVLR服务区而在另一个服务区而在另一个VLRVLR中重新中重新登记时，该移动用户的相关信息即被删除。登记时，该移动用户的相关信息即被删除。网络子系统NSSz4)鉴权中心鉴权中心(AUC)z AUC存存储储着着鉴鉴权权算算法法和和加加密密密密钥

10、钥，在在确确定定移移动动用用户户身身份份和和对对呼呼叫叫进进行行鉴鉴权权、加加密密处处理理时时，提提供供所所需需的的三三个个参参数数(随随机机号号码码RAND、符符合合响响应应SRES、密密钥钥Kb)，用用来来防防止止无无权权用用户户接接入入系系统统和和保证通过无线接口的移动用户的通信安全。保证通过无线接口的移动用户的通信安全。z5)移动设备识别寄存器移动设备识别寄存器(EIR)z EIR也是一个数据库，用于存储移动台的有关设也是一个数据库，用于存储移动台的有关设备参数，主要完成对移动设备的识别、监视、闭备参数，主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。目前，我锁等功

11、能，以防止非法移动台的使用。目前，我国各移动运营商尚未启用国各移动运营商尚未启用EIR设备。设备。网络子系统NSSz6)6)操作维护中心操作维护中心(OMC)(OMC)zOMCOMC用于对用于对GSMGSM系统进行集中操作、维护与管理，系统进行集中操作、维护与管理，具体又包括无线操作维护中心具体又包括无线操作维护中心(OMC-R)(OMC-R)和交换网络和交换网络操作维护中心操作维护中心(OMC-S)(OMC-S)。OMC-ROMC-R对基站分系统的操作维护对基站分系统的操作维护包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管理、出错管理。理、出错管

12、理。OMC-SOMC-S对交换分系统的操作维护对交换分系统的操作维护操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业务管理、计费、路由和网络管理。务管理、计费、路由和网络管理。维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统软硬件维护。软硬件维护。二、GSM系统中的各类接口1、主要接口zGSMGSM主要接口是主要接口是UmUm接口、接口、A A接口和接口和AbisAbis接口接口，这三种接口保，这三种接口保证了不同厂商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设证了不同厂商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备

13、能互联互通。备能互联互通。z1 1）空中接口（）空中接口（UmUm）zUmUm接口是接口是MSMS与与BTSBTS之间的无线电接口，主要传送无限资源之间的无线电接口，主要传送无限资源管理、移动性管理和接续管理等信息。管理、移动性管理和接续管理等信息。z2 2）A A接口接口z基站基站BSCBSC与与MSCMSC之间的接口，传送的信息包括移动台和基站之间的接口，传送的信息包括移动台和基站的管理、移动性和呼叫接续管理等的管理、移动性和呼叫接续管理等z3 3）AbisAbis接口接口z是是NSSNSS内内BTSBTS与与BSCBSC之间的接口，用于之间的接口，用于BTSBTS与与BSCBSC之间的远

14、端之间的远端互连方式。互连方式。2、网络子系统内部接口z包括包括B、C、D、E、F、G接口：接口：z1）B接口接口zMSC与与VLR之间的接口，用于之间的接口，用于MSC向向VLR询问有询问有关关MS当前位置信息或通知当前位置信息或通知VLR有关有关MS的位置更的位置更新信息。新信息。z2）C接口接口zMSC与与HLR之间的接口，用于传递路由选择和管之间的接口，用于传递路由选择和管理信息。理信息。z3）D接口接口zHLR与与VLR之间的接口，用于交换之间的接口，用于交换MS位置和用户位置和用户管理的信息，保证管理的信息，保证MS在整个服务区内能建立和接在整个服务区内能建立和接受呼叫。受呼叫。2

15、、网络子系统内部接口z4）E接口接口z相邻区域的移动交换中心之间的接口，用于相邻区域的移动交换中心之间的接口，用于MS从一个从一个MSC控制区到另一个控制区到另一个MSC控制区时交换有关信息，以完控制区时交换有关信息，以完成越区切换。成越区切换。z5）F接口接口zMSC与与EIR之间的接口，用于交换相关的管理信息。之间的接口，用于交换相关的管理信息。z6）G接口接口zVLR之间的接口，在采用临时移动用户识别码（之间的接口，在采用临时移动用户识别码（TMSI）时，此接口用于向分配时，此接口用于向分配TMSI的的VLR询问此移动用户的国询问此移动用户的国际移动用户识别码的信息。际移动用户识别码的信

16、息。GSM的区域、号码、地址与识别z从地理位置来看，从地理位置来看，GSM系统分为系统分为GSM服务区服务区、公公用陆地移动网（用陆地移动网（PLMN）业务区）业务区、移动交换控制移动交换控制区（区（MSC区）、位置区（区）、位置区（LA）、基站区和扇区。）、基站区和扇区。GSM服务区PLMN服务区MSCVLR服务区位置区基站区1、区域划分1）、）、GSM服务区：服务区：由联网的由联网的GSM全部成员国组成。全部成员国组成。2）、）、PLMN业务区业务区 由由GSM系统构成的公用陆地移动网，处于国际系统构成的公用陆地移动网，处于国际或国内汇接交换机的级别上。或国内汇接交换机的级别上。3）、）、

17、MSC业务区业务区 由一个移动交换中心控制的区域称为由一个移动交换中心控制的区域称为MSC业务区，业务区，凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器（VLR）登记。登记。MSC业务区1、区域划分4）、位置区（）、位置区（LA）每个每个MSC业务区分成若干位置区，位置区有若干业务区分成若干位置区，位置区有若干基站区组成，当寻呼移动用户时，位置区内全部基站基站区组成，当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号，利用位置区识别码（可以同时发寻呼信号，利用位置区识别码（LAI），），系统能够区别不同的位置区。系统能够区别不同的位置区。5）、基站区）、基站

18、区 一个基站控制器所控制的若干个小区的区域。一个基站控制器所控制的若干个小区的区域。6）小区（）小区（cell）也叫蜂窝区，一个小区包含一个基站，每个基站有若也叫蜂窝区，一个小区包含一个基站，每个基站有若干套收、发信机。干套收、发信机。根据基站位置不同分为：中心激励，定点激励。根据基站位置不同分为：中心激励，定点激励。1、区域划分2、GSM识别码z1）国际移动用户识别码（）国际移动用户识别码（IMSI）zIMSI用于识别用于识别GSM/PLMN网中用户，每个用户均分配一个唯一的网中用户，每个用户均分配一个唯一的IMSI。IMSI：MCC+MNC+MSIN MCC：移动国家号，中国移动国家号，中

19、国460；MNC：移动网号，中移动移动网号，中移动00，联，联通通01 MSIN：移动用户识别号移动用户识别号z2）临时用户识别码（）临时用户识别码（TMSI）用于保护用于保护IMSI码，该号只在本码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过门选择，长度不超过4个字节。个字节。z3）国际移动设备识别码（）国际移动设备识别码（IMEI）z用于识别移动设备的号码，监控被窃或无效的这一类移动设备。用于识别移动设备的号码，监控被窃或无效的这一类移动设备。IMEI：TAC+FAC+SNR+SP TAC：型号批准编码型号批准编码 FAC：装配厂家编号装配厂

20、家编号 SNR：序号编码序号编码 SP：备用备用2、GSM识别码 4）移动用户号码）移动用户号码MSISDN：CC+NDC+SN CC：国家码，中国国家码，中国86 NDC：国内目标码国内目标码 SN：用户用户码码z国内移动用户国内移动用户ISDN号码为一个号码为一个11位数字的等长号码：位数字的等长号码：zN1N2N3 H0 H1H2H3z其中，其中，N1N2N3为数字蜂窝移动业务接入号为数字蜂窝移动业务接入号(网号网号)，中国，中国移动为移动为139、138、137、136、135，中国联通为，中国联通为130、131；zH0H1H2H3为为HLR(归属位置寄存器归属位置寄存器)识别号，表

21、示用户识别号，表示用户归属的归属的HLR，用来区别不同的移动业务区；，用来区别不同的移动业务区；z为四位用户号码。为四位用户号码。2、GSM识别码5）移动台漫游号码）移动台漫游号码 MSRNCCNDCSN当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区（当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区（MSC）时，该）时，该MSC将给移动台分配一个临时漫游号码，用于路由选择。将给移动台分配一个临时漫游号码，用于路由选择。CC国家号国家号 NDC国内目的地号码国内目的地号码(用于识别用于识别MSC/VLR）SN用户号，对应于用户的用户号，对应于用户的IMSI号码号码 当移动台离开该区后，访问位置寄存器和归属位置寄存

22、器都当移动台离开该区后，访问位置寄存器和归属位置寄存器都要删除该漫游号码，以便再分配给其他移动台使用。要删除该漫游号码，以便再分配给其他移动台使用。2、GSM识别码6）位置区识别码位置区识别码LA=MCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国家移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的移动网号，识别国内的GSM网网 LAC位置区号码，识别一个位置区号码，识别一个GSM网中的位置区网中的位置区7）小区全球识别码小区全球识别码CGI MCCMNCLACCI 用于识别一个位置区内的小区。用于识别一个位置区内的小区。8）基站识别码基站识别码（BSIC NCCBCC）(6bit）NCC国家

23、色码，用于识别国家色码，用于识别GSM移动网移动网(3bit)BCC基站色码，用于识别基站基站色码，用于识别基站(3bit)GSM无线接口z其中其中Um接口的作用：接口的作用：z规定信道结构和接入能力规定信道结构和接入能力z定义定义MS-BS通信协议通信协议z完成呼叫控制处理完成呼叫控制处理z实现移动性、安全管理实现移动性、安全管理z完成功率控制等业务功能完成功率控制等业务功能（一）、GSM无线接口传输特性z1、GSM的多址方式的多址方式zGSMGSM蜂窝系统采用时分多址蜂窝系统采用时分多址/频分多址频分多址/频分双工频分双工(TDMA/FDMA/FDD)(TDMA/FDMA/FDD)制式。制

24、式。z收发采用不同的频率，收发频差为收发采用不同的频率，收发频差为45MHz45MHz，一对双，一对双工载波上下行链路各用一个时隙构成一个双向物理工载波上下行链路各用一个时隙构成一个双向物理信道，根据需要分配给不同的用户使用。信道，根据需要分配给不同的用户使用。z频道间隔为频道间隔为200 kHz200 kHz，每个频道采用时分多址接入，每个频道采用时分多址接入方式，共分为方式，共分为8 8个时隙，时隙宽度为个时隙，时隙宽度为0.577 ms0.577 ms。8 8个个时隙构成一个时隙构成一个TDMATDMA帧，帧长为帧，帧长为4.615 ms4.615 ms。z移动台在特定的频率上和特定的时

25、隙内，以突发方移动台在特定的频率上和特定的时隙内，以突发方式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应的式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应的时隙内以时分复用的方式向各个移动台传输信息。时隙内以时分复用的方式向各个移动台传输信息。（一）、GSM无线接口传输特性z2、GSM的频率再用的频率再用zGSMGSM蜂窝系统多采用蜂窝系统多采用4 4小区小区3 3扇扇区区(4(43)3)的频率配置和频率的频率配置和频率再用方案，即把所有可用频再用方案，即把所有可用频率分成率分成4 4大组大组1212个小组分配给个小组分配给4 4个无线小区而形成一个单位个无线小区而形成一个单位无线区群，每个无线小区又无

26、线区群，每个无线小区又分为分为3 3 个扇区，然后再由单个扇区，然后再由单位无线区群彼此邻接排布，位无线区群彼此邻接排布，覆盖整个服务区域，如图所覆盖整个服务区域，如图所示。示。43频率复用频率复用（一）、GSM无线接口传输特性z3、工作频段的分配、工作频段的分配zGSM系统包括系统包括900 MHz和和1800 MHz两个频段。两个频段。z早早期期使使用用的的是是GSM900频频段段，随随着着业业务务量量的的不不断断增长，增长，DCS1800频段投入使用。频段投入使用。z目目前前，在在许许多多地地方方这这两两个个频频段段的的网网络络同同时时存存在在，构成构成“双频双频”网络。网络。zGSM使

27、用的使用的900 MHz、1800 MHz频段介绍如频段介绍如表所示。表所示。GSM使用的使用的900 MHz、1800 MHz频段特性频段特性特性特性900 MHz频段频段1800 MHz频段频段频率范围890915 MHz(移动台发，基移动台发，基站收站收)935960 MHz(移动台收，基移动台收，基站发站发)17101785 MHz(移动台发，基移动台发，基站收站收)18051880 MHz(移动台收，基移动台收，基站发站发)频带宽度25 MHz75 MHz信道带宽200 kHz200 kHz频道序号1124512885中心频率fU=890+0.2n MHzfD=fU+45 MHzN=

28、1124fU=1710.2+(n-512)0.2 MHzfD=fU+95 MHzN=512885（二）、GSM系统信道z1.GSM系统信道分类系统信道分类z1)物理信道物理信道zGSM的的无无线线接接口口采采用用TDMA接接入入方方式式，即即在在一一个个载载频频上上按按时时间间划划分分8个个时时隙隙构构成成一一个个TDMA帧，每个时隙称为一个物理信道；帧，每个时隙称为一个物理信道；z每每个个用用户户按按指指定定载载频频和和时时隙隙的的物物理理信信道道接接入入系系统统并并周周期期性性地地发发送送和和接接收收脉脉冲冲突突发发序序列列，完完成成无无线线接口上的信息交互。接口上的信息交互。z每每个个载

29、载频频的的8个个物物理理信信道道记记为为信信道道07(时时隙隙07)，当当需需要要更更多多的的物物理理信信道道时时，就就需需要要增增加加新新的的载载波波，因因而而GSM实实质质上上是是一一个个FDMA与与TDMA的的混合接入系统。混合接入系统。（二）、GSM系统信道z2)逻辑信道逻辑信道z根根据据BTS与与MS之之间间传传递递的的信信息息种种类类不不同同，GSM定义了多种逻辑信道传递这些信息。定义了多种逻辑信道传递这些信息。z逻逻辑辑信信道道在在传传输输过过程程中中映映射射到到某某个个物物理理信信道上，最终实现信号的传输。道上，最终实现信号的传输。z逻辑信道可分为两类，即逻辑信道可分为两类，即

30、业务信道业务信道(TCH)和和控制信道控制信道(CCH)。（二）、GSM系统信道z(1)业务信道业务信道(TCH)z业务信道主要传送数字话音或用户数据，在前向链路和反业务信道主要传送数字话音或用户数据，在前向链路和反向链路上具有相同的功能和格式。向链路上具有相同的功能和格式。zGSM业务信道又可以分为业务信道又可以分为全速率业务信道全速率业务信道(TCH/F)和和半半速率业务信道速率业务信道(TCH/H)。z当以全速率传送时，用户数据包含在每帧的一个时隙内；当以全速率传送时，用户数据包含在每帧的一个时隙内；当以半速率传送时，用户数据映射到相同的时隙上。当以半速率传送时，用户数据映射到相同的时隙

31、上。z也就是说，两个半速率信道用户将共享相同的时隙，但是也就是说，两个半速率信道用户将共享相同的时隙，但是每隔一帧交替发送。每隔一帧交替发送。z目前使用的是全速率业务信道，将来采用低比特率话音编目前使用的是全速率业务信道，将来采用低比特率话音编码器后可使用半速率业务信道，从而在信道传输速率不变码器后可使用半速率业务信道，从而在信道传输速率不变的情况下，信道数目可加倍，也就是系统容量加倍。的情况下，信道数目可加倍，也就是系统容量加倍。（二）、GSM系统信道z(2)控制信道控制信道(CCH)z控制信道用于传送信令和同步信号。某些类型的控制信道用于传送信令和同步信号。某些类型的控制信道只定义给前向链

32、路或反向链路。控制信道只定义给前向链路或反向链路。zGSM系统中有三种主要的控制信道：系统中有三种主要的控制信道：广播信道广播信道(BCH)、公共控制信道公共控制信道(CCCH)和和专用控制信道专用控制信道(DCCH)，每个信道由几个逻辑信道组成，这些，每个信道由几个逻辑信道组成，这些逻辑信道按时间分布提供逻辑信道按时间分布提供GSM必要的控制功能。必要的控制功能。z下面以图、表的形式对每个信道及其任务进行了下面以图、表的形式对每个信道及其任务进行了详细的说明。详细的说明。（二）、GSM系统信道GSM系统的信道分类系统的信道分类（二）、GSM系统信道信 道 名 称方向功 能 与 任 务频率校正

33、信道(FCCH)下行给移动台提供BTS频率基准同步信道(SCH)下行BTS的基站识别及同步信息(TDMA帧号)广播控制信道(BCCH)下行广播系统信息寻呼信道(PCH)下行发送寻呼消息，寻呼移动用户允许接入信道(AGCH)下行SDCCH信道指配CCH信道类型信道类型（二）、GSM系统信道CCH信道类型信道类型随机接入信道(RACH)上行移动台向BTS的通信接入请求独 立 专 用 控 制 信 道(SDCCH)上/下行TCH尚未激活时在MS与BTS间交换信令消息慢 速 辅 助 控 制 信 道(SACCH)上/下行在连接期间传输信令数据，包括功率控制、测量数据、时间提前量及系统消息等快 速 辅 助

34、控 制 信 道(FACCH)上/下行在连接期间传输信令数据(只在接入TCH或切换等需要时才使用)（二）、GSM系统信道z业务信道和各种控制信道是如何使用的？业务信道和各种控制信道是如何使用的？z以以GSM系统中系统中移动台发出呼叫移动台发出呼叫的情况为例。的情况为例。z首先，用户在监测广播信道首先，用户在监测广播信道(BCH)(BCH)时，必须与相近时，必须与相近的基站取得同步。通过接收频率校正信道的基站取得同步。通过接收频率校正信道(FCCH)(FCCH)、同步信道同步信道(SCH)(SCH)和广播控制信道和广播控制信道(BCCH)(BCCH)信息，用户信息，用户将被锁定到系统及适当的将被锁

35、定到系统及适当的BCHBCH上。上。z为了发出呼叫，用户首先要拨号，并按为了发出呼叫，用户首先要拨号，并按GSMGSM手机上手机上的发射按钮。移动台用它锁定的基站的射频载波的发射按钮。移动台用它锁定的基站的射频载波(ARFCN)(ARFCN)来发射随机接入信道来发射随机接入信道(RACH)(RACH)数据突发序列。数据突发序列。z然后，基站以公共控制信道然后，基站以公共控制信道(CCCH)(CCCH)上的允许接入上的允许接入信道信道(AGCH)(AGCH)信息来响应，信息来响应，CCCHCCCH为移动台指定一个为移动台指定一个新的信道进行独立专用控制信道新的信道进行独立专用控制信道(SDCCH

36、)(SDCCH)连接。连接。（二）、GSM系统信道z正在监测广播信道正在监测广播信道(BCH)(BCH)中时隙中时隙0(TS0)0(TS0)的用户，将的用户，将从允许接入信道从允许接入信道(AGCH)(AGCH)接收到分配给它的载频接收到分配给它的载频(ARFCN)(ARFCN)和时隙和时隙(TS)(TS)，并立即转到新的载频，并立即转到新的载频(ARFCN)(ARFCN)和和TSTS上，这一新的载频和上，这一新的载频和TSTS分配就是独立专用控制分配就是独立专用控制信道信道(SDCCH)(SDCCH)(不是业务信道不是业务信道TCH)TCH)。z 一旦转接到一旦转接到SDCCHSDCCH，用

37、户首先等待传给它的慢速辅，用户首先等待传给它的慢速辅助控制信道助控制信道(SACCH)(SACCH)帧帧(等待最大持续等待最大持续2626帧或帧或120 ms)120 ms)，该帧告知移动台要求的定时提前量和发射功率。，该帧告知移动台要求的定时提前量和发射功率。z基站根据移动台以前的随机接入信道基站根据移动台以前的随机接入信道(RACH)(RACH)传输数传输数据能够决定出合适的定时提前量和功率等级，并且据能够决定出合适的定时提前量和功率等级，并且通过通过SACCHSACCH发送适当的数据供移动台处理。发送适当的数据供移动台处理。z在接收和处理完在接收和处理完SACCHSACCH中的定时提前量

38、信息后，用户中的定时提前量信息后，用户能够发送正常的、话音业务所要求的突发序列消息。能够发送正常的、话音业务所要求的突发序列消息。信道的帧结构时隙和突发时隙：为时隙：为576.9us的时间片，含的时间片，含156.25bit。突发序列：在一个时隙中，被发送的无线载波所携带突发序列：在一个时隙中，被发送的无线载波所携带的信息比特串。的信息比特串。根据功能不同，共有根据功能不同，共有4种突发形式：种突发形式：普通突发序列：携带业务信道和除普通突发序列：携带业务信道和除FCCH、SCH、RACH外的控制信道信息。外的控制信道信息。频率校正突发序列：用于移动台频率同步。频率校正突发序列：用于移动台频率

39、同步。同步突发序列：用于移动台定时同步。同步突发序列：用于移动台定时同步。接入突发序列：用于移动台随机接入。接入突发序列：用于移动台随机接入。（三）、话音编码与信道编码zGSM话话音音编编码码器器采采用用规规则则脉脉冲冲激激励励长长期期预预测测编编码码(RPE-LTP)。z其其处处理理过过程程是是先先对对模模拟拟话话音音进进行行8 kHz抽抽样样，调调整整每每20 ms为为一一帧帧，然然后后进进行行编编码码，编编码码后后的的话话音音帧帧帧帧长长20 ms，含含260 bit，因因而而话话音音的的纯纯比比特率为特率为13 kb/s。z在话音帧的在话音帧的260 bit中根据这些比特对传输差错的中

40、根据这些比特对传输差错的敏感性可将其分成两类：敏感性可将其分成两类：I类类(182 bit)和和II类类(78 bit)。zGSM信道编码器对这两类数据根据其传输差错敏信道编码器对这两类数据根据其传输差错敏感性进行不同的冗余处理。感性进行不同的冗余处理。（四）、跳频z跳跳频频技技术术可可以以确确保保通通信信的的保保密密性性和和抗抗干干扰扰性性能能。z在在GSM系系统统中中，跳跳频频分分为为基基带带跳跳频频和和射射频频跳跳频频两两种。种。z基基带带跳跳频频：无无线线信信道道在在某某一一时时隙隙期期间间(0.577 ms)用用某某一一频频率率发发射射，到到下下一一个个时时隙隙则则跳跳到到另另一一个

41、不同的频率上发射。个不同的频率上发射。z射射频频跳跳频频：用用固固定定发发射射机机，由由跳跳频频序序列列控控制制不不同同频率的发射。频率的发射。z大多数厂家的基站（大多数厂家的基站（BTS）采用基带跳频技术。）采用基带跳频技术。三、GSM系统的控制与管理1、客户状态2、位置登记和删除3、呼叫流程4、切换的基本流程5、鉴权与加密6、计费1 客户状态客户状态yMS(客户客户)开机开机(空闲状态空闲状态)yMS关机关机yMS忙忙zMS开机，网路对它作开机，网路对它作“附着附着”标记。标记。当移动台开机当移动台开机(打开电源打开电源)后，它首先要在空后，它首先要在空中接口上搜索以找到正确的频率，并依靠

42、搜索到中接口上搜索以找到正确的频率，并依靠搜索到的正确频率校正和同步频率，并将此频率锁定。的正确频率校正和同步频率，并将此频率锁定。该频率载有广播信息和可能的寻呼信息。该频率载有广播信息和可能的寻呼信息。zMS关机，从网路中关机，从网路中“分离分离”。前面已经提到，一个激活状态的前面已经提到，一个激活状态的MS在在VLR中标有中标有“附着附着”标记。当标记。当MS切断电源关机时，切断电源关机时，MS即向网路发送最后一条消息，其中包括分离即向网路发送最后一条消息，其中包括分离处理请求，处理请求，MSC接收到后，即通知接收到后，即通知VLR对该对该MS对应的对应的IMSI上作上作“分离分离”标记，

43、而归属位置寄标记，而归属位置寄存器存器(HLR)并没有得到该客户已脱离网路的通知。并没有得到该客户已脱离网路的通知。当该客户被寻呼，当该客户被寻呼，HLR向拜访向拜访MSCVLR要漫游要漫游号码号码(MSRN)时，时，MSCVLR通知通知HLR该客户已该客户已分离网路，不再需要发送寻找该客户的寻呼消息。分离网路，不再需要发送寻找该客户的寻呼消息。zMS忙忙 此时，无线网路分配给此时，无线网路分配给MS一个业务信道传送一个业务信道传送话音或数据，并在该客户话音或数据，并在该客户ISDN上标注客户上标注客户”忙忙”。当当MS移动时，必须有能力转到别的信道上，移动时，必须有能力转到别的信道上，这就叫

44、切换。为了决定是否需要切换及怎样切换，这就叫切换。为了决定是否需要切换及怎样切换，系统要对来自系统要对来自MS和和BTS的消息进行判断分析，这的消息进行判断分析，这叫叫“定位定位”。n周期性登记周期性登记若若MS向网路发送向网路发送“IMSI分离分离”消息时，消息时，无无线链路质量很差线链路质量很差，衰落很大，那么，衰落很大，那么GSM系统有系统有可能不能正确译码，系统仍认为可能不能正确译码，系统仍认为MS处于附着状处于附着状态；再如态；再如MS开着机，但移动到覆盖区以外的地开着机，但移动到覆盖区以外的地方方(即即盲区盲区)，GSM系统仍认为系统仍认为MS处于附着状态。处于附着状态。此时该客户

45、被寻呼，系统就会不断地发出寻呼消此时该客户被寻呼，系统就会不断地发出寻呼消息，无效占用无线资源。息，无效占用无线资源。为为了了解解决决上上述述问问题题，GSM系系统统采采取取了了强强制制登登记记的的措措施施。若若GSM系系统统没没有有接接收收到到某某MS的的周周期期性性登登记记信信息息，它它所所处处的的VLR就就以以“隐隐分分离离”状状态态在在该该MS上上做做记记录录，只只有有当当再再次次接接收收到到正正确确的的周周期期性性登登记记信信息息后后，将将它它改改写写成成“附附着着”状态。状态。2 位置登记和删除位置登记和删除进行位置登记的原因进行位置登记的原因在在GSM这这样样的的小小区区制制蜂蜂

46、窝窝移移动动通通信信网网中中,为为了了便便于于管管理理,划划分分了了若若干干不不同同等等级级的的区区域域,但但无无论论移移动动台台处处于于何何处处,只只要要是是在在系系统统区区域域内内,就就应应该该能能够够实实现现所所有有的的功功能能,包包括括越越区区切切换换、自自动动漫漫游游等等。为为此此,网网络络必必须须时时刻刻跟跟踪踪并并掌掌握握移移动动台台所所处处的的位位置置,及及时时更更新新移移动动台台的的相相关关信信息息。这这就就是是要要进进行行位位置置登登记记和删除的原因。和删除的原因。移移动动台台位位置置登登记记和和删删除除是是网网络络移移动动管管理理功功能能的的一一个个重重要要方方面面,其其

47、进进程程涉涉及及到到MS、BS、MSC和和位位置置寄寄存存器器HLR、VLR,以及相应的接口以及相应的接口。位置登记概念位置登记概念 位置登记是指为了位置登记是指为了保证保证网络能够跟踪移动台网络能够跟踪移动台的运动的运动,掌握掌握移动台所处的移动台所处的位置位置,以便在需要时以便在需要时能够迅速连接上移动台、实现正常通信而必须能够迅速连接上移动台、实现正常通信而必须将其将其位置信息保存位置信息保存起来起来,并及时地进行信息更新。并及时地进行信息更新。通常通常,移动台的位置信息存储在归属位置寄存器移动台的位置信息存储在归属位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器和访问位置寄存器(VLR)这两个功能

48、实体这两个功能实体中。中。位置登记概念位置登记概念1)首次登记首次登记 当一个移动用户首次入网时当一个移动用户首次入网时,由于在其由于在其SIM卡中找不到卡中找不到原来的位置区识别码原来的位置区识别码(LAI),它会立即申请接入网络它会立即申请接入网络,向移动向移动交换中心交换中心(MSC)发送发送“位置更新请求位置更新请求”信息信息,通知通知GSM系统系统这是一个该位置区内的新用户。这是一个该位置区内的新用户。MSC根据该移动台发送的根据该移动台发送的IMSI中的中的MNC（移动网号码）信息（移动网号码）信息,向某个特定的位置寄向某个特定的位置寄存器发送存器发送“位置更新请求位置更新请求”信

49、息信息,该位置寄存器就是该移动该位置寄存器就是该移动台的归属位置寄存器台的归属位置寄存器(HLR)。HLR把发送请求的把发送请求的MSC的号的号码码(即即M1M2M3)记录下来记录下来,并向该并向该MSC回送回送“位置更新接位置更新接受受”信息。至此信息。至此,MSC认为此移动台已被激活认为此移动台已被激活,便要求访问便要求访问位置寄存器位置寄存器(VLR)对该移动台作对该移动台作“附着附着”标记标记,并向移动台并向移动台发送发送“位置更新证实位置更新证实”信息信息,移动台会在其移动台会在其SIM卡中把信息卡中把信息中的位置区识别码存储起来中的位置区识别码存储起来,以备后用。以备后用。位置登记

50、概念位置登记概念 移动台首次登记示意图位置登记概念位置登记概念2)位置更新位置更新 位置更新指的是移动台向网络登记其新的位置区位置更新指的是移动台向网络登记其新的位置区,以保以保证在有此移动台的呼叫时网络能够正常接续到该移动台处。证在有此移动台的呼叫时网络能够正常接续到该移动台处。移动台的位置更新主要由另一种位置寄存器移动台的位置更新主要由另一种位置寄存器访问位置寄访问位置寄存器存器(VLR)进行管理。进行管理。移移动动台台每每次次一一开开机机,就就会会收收到到来来自自于于其其所所在在位位置置区区中中的的广广播播控控制制信信道道(BCCH)发发出出的的位位置置区区识识别别码码(LAI),它它自