移动通信第七章时分多址(TDMA)数字蜂窝网.ppt

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1、第七章 时分多址（TDMA）数字蜂窝网目录目录7.1 GSM系统总体系统总体7.2 GSM系统的无线接口系统的无线接口7.3 GSM系统的控制与管理系统的控制与管理7.4 FDMA和和TDMA蜂窝系统的通信容量蜂窝系统的通信容量7.5 GPRS系统系统7.1 GSM系统总体系统总体7.1 GSM系统总体7.1 GSM系统总体图图 9 1 GSM蜂窝系统的网络结构蜂窝系统的网络结构 一一.网络结构网络结构 7.1 GSM系统总体 1.移动台移动台(MS)2.基站子系统基站子系统(BSS)3.网络子系统网络子系统(NSS)4.GSM网络接口网络接口VLRVLRHLREIRMSCBTSBSCAbis

2、MSCMSUmAEFCBDG Um接口接口(空中接口空中接口)定义定义为移动台为移动台(MS)与基站收发与基站收发信机信机(BTS)之间的无线之间的无线通通信接口，它是信接口，它是GSM系统系统中最重要、中最重要、最复杂的接最复杂的接口口 用于用于BTS(不与不与BSC放在放在一处一处)与与BSC之间的远端互之间的远端互连方式，它是通过采用标连方式，它是通过采用标准的准的 2.048 Mb/s或或 64 kb/s PCM数字传输链路来实现数字传输链路来实现的。此接口支持所有向用的。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无无线设备的控制和无线频率的分

3、配线频率的分配 移动交换中心移动交换中心(MSC)与与基站控制器基站控制器(BSC)之间的之间的互连接口，互连接口，其物理连接是其物理连接是通过采用标准的通过采用标准的 2.048 Mb/s PCM数字传输链路数字传输链路来实现的。此接口传送的来实现的。此接口传送的信息包括对移动台及信息包括对移动台及基站基站管理、移动性及呼叫接续管理、移动性及呼叫接续管理等管理等 B接口定义为移动交换中心接口定义为移动交换中心(MSC)与访问用户位置寄存器与访问用户位置寄存器(VLR)之间的内部接口。用于之间的内部接口。用于MSC向向VLR询问有关移动台询问有关移动台(MS)当前位置信息或者通知当前位置信息或

4、者通知VLR有关有关MS的位置更新信息的位置更新信息等等 C接口定义为接口定义为MSC与与HLR之间的接口，用于之间的接口，用于传递路由选择和管理信传递路由选择和管理信息。两者之间是采用标息。两者之间是采用标准的准的2.048 Mb/s PCM数数字传输链路实现的字传输链路实现的 用于交换移动台位置用于交换移动台位置和用户管理的信息，保和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区证移动台在整个服务区内能建立和接受呼叫。内能建立和接受呼叫。由于由于VLR综合于综合于MSC中，中，因此因此D接口的物理链接口的物理链路与路与C接口相同接口相同c 用于移动台从一个用于移动台从一个MSC控制区到另一个控制区

5、到另一个MSC控制控制区时交换有关信息，以完区时交换有关信息，以完成越区切换。此接口的物成越区切换。此接口的物理链接方式是采用标准的理链接方式是采用标准的 2.048 Mb/s PCM数字传输数字传输链路实现的链路实现的 用于交换相关的管理信用于交换相关的管理信息。此接口的物理链接方息。此接口的物理链接方式也是采用标准的式也是采用标准的 2.048 Mb/s PCM数字传输链路数字传输链路实现的实现的 当采用临时移动用户识别当采用临时移动用户识别码码(TMSI)时，此接口用于时，此接口用于向分配向分配TMSI的的VLR询问此询问此移动用户的国际移动用户移动用户的国际移动用户识别码识别码(IMS

6、I)的信息。的信息。G接口的物理接口的物理链接方式与链接方式与E接接口相同。口相同。7.1 GSM系统总体二二.GSM的区域、号码、地址与识别的区域、号码、地址与识别1.区域定义区域定义 7.1 GSM系统总体2.号码与识别号码与识别(1)移动用户识别码（移动用户识别码（IMSI）：）：在在GSM系统中，每个用户分系统中，每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码，此码在所有位置（包括配一个唯一的国际移动用户识别码，此码在所有位置（包括漫游区）都有效漫游区）都有效。MCC：移动用户所属国家代号，占移动用户所属国家代号，占3位数字，中国为位数字，中国为460。MNC：移动网号码，最多两位数字组成，

7、用于识别移动用户移动网号码，最多两位数字组成，用于识别移动用户归属的移动通信网。归属的移动通信网。MSIN：移动用户识别码，用以识别某一移动用户识别码，用以识别某一PLMN中的移动用户。中的移动用户。7.1 GSM系统总体 (2)临时移动用户识别码。临时移动用户识别码。考虑到移动用户识别码的安全性，考虑到移动用户识别码的安全性，GSM系统能提供安系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码用户识别码(TMSI)代替代替IMSI。两者之间可按一定的算法互两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置寄存器相转换。访问位置寄存

8、器(VLR)可给来访的移动用户分配一可给来访的移动用户分配一个个TMSI(只限于在该访问服务区使用只限于在该访问服务区使用)。总之，总之，IMSI只在只在起始入网登记时使用，起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，在后续的呼叫中，使用使用TMSI，以以避免通过无线信道发送其避免通过无线信道发送其IMSI，从而防止窃听者检测用户从而防止窃听者检测用户的通信内容，的通信内容，或者非法盗用合法用户的或者非法盗用合法用户的IMSI。TMSI总长不超过总长不超过 4 个字节，个字节，其格式可由各运营部门决其格式可由各运营部门决定。定。7.1 GSM系统总体 (3)国际移动设备识别码。国际移动设备识别码。国国

9、际际移移动动设设备备识识别别码码(IMEI)是是区区别别移移动动台台设设备备的的标标志志，可用于可用于监控被窃或无效的移动设备。监控被窃或无效的移动设备。TAC:型号批准码，由欧洲型号标准中心分配。型号批准码，由欧洲型号标准中心分配。FAC:装配厂家号码。装配厂家号码。SNR:产品序号，用于区别同一个产品序号，用于区别同一个TAC和和FAC中的每台移动设备。中的每台移动设备。SP:备用。备用。7.1 GSM系统总体(4)移动台的号码。移动台的号码。移动台国际移动台国际ISDN号码号码(MSISDN)。CCNDCSN移动台国内有效ISDN号码移动台国ISDN号码CC：国家代码，即移动台注册登记的

10、国家代号，中国为国家代码，即移动台注册登记的国家代号，中国为86NDC：国内地区码，每个国内地区码，每个PLMN有一个有一个NDCSN：移动用户号码移动用户号码由由NDC和和SN两部分组成国内两部分组成国内ISDN号码，其长度不超过号码，其长度不超过13位数。位数。国际国际ISDN号码长度不超过号码长度不超过15位数字。位数字。7.1 GSM系统总体 移动台漫游号码移动台漫游号码(MSRN)。当当移移动动台台漫漫游游到到一一个个新新的的服服务务区区时时，由由VLR给给它它分分配配一一个个临临时时性性的的漫漫游游号号码码，并并通通知知该该移移动动台台的的HLR，用用于于建建立立通通信信路路由由。

11、一一旦旦该该移移动动台台离离开开该该服服务务区区，此此漫漫游游号号码码即即被被收收回回，并可分配给其它来访的移动台使用。并可分配给其它来访的移动台使用。漫游号码的组成格式与移动国际漫游号码的组成格式与移动国际(或国内或国内)ISDN号码相同。号码相同。7.1 GSM系统总体(5)位置区和基站的识别码位置区和基站的识别码 位置区识别位置区识别(LAI)码：码：在检测位置更新和信道切换时，在检测位置更新和信道切换时，要使用位置识别码。要使用位置识别码。MCCMNCLAC位置区识别码（LAI）MCC：移动用户所属国家代号，占移动用户所属国家代号，占3位数字，中国为位数字，中国为460。MNC：移动网

12、号码，最多两位数字组成，用于识别移动用户移动网号码，最多两位数字组成，用于识别移动用户归属的移动通信网。归属的移动通信网。LAC：用于识别用于识别GSM网中的一个位置区，最多不超过两字节，网中的一个位置区，最多不超过两字节，采用采用16进制编码，由各运营部门制定。进制编码，由各运营部门制定。在在LAI后面加上后面加上CI，还可组成小区识别码。还可组成小区识别码。7.1 GSM系统总体 基站识别色码基站识别色码(BSIC)：用于移动台识别相同载频的用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。相同载频且相

13、邻的基站。NCCBCC基站识别色码(BSIC)3 bit3 bitNCC：PLMN色码，用来识别相邻的色码，用来识别相邻的PLMN网。网。BCC：BTS色码，用来识别相同载频的不同基站。色码，用来识别相同载频的不同基站。7.1 GSM系统总体三三.主要业务主要业务1.通信业务分类通信业务分类 7.1 GSM系统总体2.业务定义业务定义(1)电话业务。(2)(2)紧急呼叫业务。(3)(3)短消息业务。(4)(4)可视图文接入。(5)(5)智能用户电报传送。(6)(6)传真。7.2 GSM系统的无线接口7.2 GSM系统的无线接口系统的无线接口一一.GSM系统无线的传输特征系统无线的传输特征 GS

14、M等三种数字蜂窝网主要参数等三种数字蜂窝网主要参数7.2 GSM系统的无线接口1.TDMA/FDMA接入方式接入方式 TDMA/FDMA接入方式接入方式 7.2 GSM系统的无线接口 2.频率与频道序号频率与频道序号 GSM系统工作在以下射频频段：系统工作在以下射频频段：上行上行(移动台发、移动台发、基站收基站收)890915 MHz 下行下行(基站发、基站发、移动台收移动台收)935960 MHz 收、收、发频率间隔为发频率间隔为 45 MHz。移动台采用较低频段发射，移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。

15、7.2 GSM系统的无线接口 由由于于载载频频间间隔隔是是0.2MHz，因因此此GSM系系统统整整个个工工作作频频段段分分为为 124 对对载载频频，其其频频道道序序号号用用n表表示示，则则上上、下下两频段中序号为两频段中序号为n的载频可用下式计算：的载频可用下式计算：下频段下频段 fl(n)=(890+0.2 n)MHz 上频段上频段fh(n)=(935+0.2 n)MHz 式式 中中，n=1 124。例例 如如 n=1,fl(1)=890.2MHz,fh(1)=935.2 MHz，其它其它序号的载频依次类推。序号的载频依次类推。每个载频有每个载频有8个时隙，因此个时隙，因此GSM系统总共有

16、系统总共有:1248=992 个物理信道个物理信道 有的有的书籍中简称书籍中简称GSM系统有系统有1 000个物理信道。个物理信道。7.2 GSM系统的无线接口 3.调制方式调制方式 高斯型最小移频键控高斯型最小移频键控(GMSK)方式。方式。高斯滤波器的归一化带宽BT=0.3，基于200kHz的载频间隔及270.833kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为1.35 b/s/Hz。4.载频复用与区群结构载频复用与区群结构 GSM系统中，基站发射功率为每载波 500 W，每时隙平均为 500/8=62.5 W。移动台发射功率分为 0.8 W,2 W,5 W,8 W和20 W五种，可供用户选择。小

17、区覆盖半径最大为 35 km，最小为 500 m，前者适用于农村地区，后者适用于市区。由于系统采取了多种抗干扰措施(如自适应均衡、跳频和纠错编码等)，同频道射频防护比可降到C/I=9 dB，因此在业务密集区，可采用 3 小区小区 9 扇区扇区的区群结构。7.2 GSM系统的无线接口二二.信道类型及其组合信道类型及其组合1.帧结构帧结构7.2 GSM系统的无线接口上行帧号和下行帧号所对应的时间关系上行帧号和下行帧号所对应的时间关系7.2 GSM系统的无线接口2.信道分类信道分类 在同一物理信道（相当于专用在同一物理信道（相当于专用呼叫信道）上复用呼叫信道）上复用7.2 GSM系统的无线接口 (1

18、)业业务务信信道道。业业务务信信道道TCH主主要要传传输输数数字字话话或或数数据据，其其次次还还有有少少量量的的随随路路控控制制信信令令。业业务务信信道道有有全全速速率率业业务务信信道道(TCH/F)和和半半速速率率业业务务信信道道(TCH/H)之之分分。半半速速率率业业务信道所用时隙是全速率业务信道所用时隙的一半。务信道所用时隙是全速率业务信道所用时隙的一半。话话音音业业务务信信道道。载载有有编编码码话话音音的的业业务务信信道道分分为为全全速速率率话话音音业业务务信信道道(TCH/FS)和和半半速速率率话话音音业业务务信信道道(TCH/HS)，两者的总速率分别为两者的总速率分别为 22.8

19、kb/s和和11.4 kb/s。对对于于全全速速率率话话音音编编码码，话话音音帧帧长长 20ms，每每帧帧含含 260 bit 话音信息，提供的净速率为话音信息，提供的净速率为 13 kb/s。7.2 GSM系统的无线接口 数数据据业业务务信信道道。在在全全速速率率或或半半速速率率信信道道上上，通通过过不不同同的的速速率率适适配配和和信信道道编编码码，用用户户可可使使用用下下列列各各种种不不同同的的数据业务：数据业务：9.6 kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F9.6)4.8 kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F4.8)4.8 kb/s,半速率数据业

20、务信道半速率数据业务信道(TCH/H4.8)2.4 kb/s,全速率数据业务信道全速率数据业务信道(TCH/F2.4)2.4 kb/s,半速率数据业务信道半速率数据业务信道(TCH/H2.4)7.2 GSM系统的无线接口 (2)控控制制信信道道。控控制制信信道道(CCH)用用于于传传送送信信令令和和同同步步信信号。号。广广播播信信道道(BCH)。广广播播信信道道是是一一种种“一一点点对对多多点点”的的单单方方向向控控制制信信道道，用用于于基基站站向向移移动动台台广广播播公公用用的的信信息息。传传输输的的内内容容主主要要是是移移动动台台入入网网和和呼呼叫叫建建立立所所需需要要的的有有关关信信息。

21、息。其中又分为：其中又分为：频频率率校校正正信信道道(FCCH)：传传输输供供移移动动台台校校正正其其工工作作频频率率的信息；的信息；同同步步信信道道(SCH)：传传输输供供移移动动台台进进行行同同步步和和对对基基站站进进行识别的信息，行识别的信息，即基站识别码是在同步信道上传输的；即基站识别码是在同步信道上传输的；广广播播控控制制信信道道(BCCH)：传传输输系系统统公公用用控控制制信信息息，例例如如公公共共控控制制信信道道(CCCH)号号码码以以及及是是否否与与独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)相组合等信息。相组合等信息。7.2 GSM系统的无线接口 公公用用控控制制信信道道(

22、CCCH)。CCCH是是一一种种双双向向控控制制信信道道，用用于于呼呼叫叫接接续续阶阶段段传传输输链链路路连连接接所所需需要要的的控控制制信信令令。其中又分为：其中又分为：寻呼信道寻呼信道(PCH)：传输基站寻呼移动台的信息；传输基站寻呼移动台的信息；随随机机接接入入信信道道(RACH)：这这是是一一个个上上行行信信道道，用用于于移移动动台台随随机机提提出出的的入入网网申申请请，即即请请求求分分配配一一个个独独立立专专用用控制信道控制信道(SDCCH)；准准许许接接入入信信道道(AGCH)：这这是是一一个个下下行行信信道道，用用于于基基站站对对移移动动台台的的入入网网申申请请作作出出应应答答，

23、即即分分配配一一个个独独立立专专用用控制信道。控制信道。7.2 GSM系统的无线接口 专专用用控控制制信信道道(DCCH)。DCCH是是一一种种“点点对对点点”的的双双向向控控制制信信道道，其其用用途途是是在在呼呼叫叫接接续续阶阶段段以以及及在在通通信信进进行行当当中中，在在移移动动台台和和基基站站之之间间传传输输必必需需的的控控制制信信息息。其其中又分为：中又分为：独独立立专专用用控控制制信信道道(SDCCH)：用用于于在在分分配配业业务务信信道道之之前前传传送送有有关关信信令令。例例如如，登登记记、鉴鉴权权等等信信令令均均在在此此信信道道上传输，上传输，经鉴权确认后，经鉴权确认后，再分配业

24、务信道再分配业务信道(TCH)；7.2 GSM系统的无线接口 慢慢速速辅辅助助控控制制信信道道(SACCH)：在在移移动动台台和和基基站站之之间间，需需要要周周期期性性地地传传输输一一些些信信息息。例例如如,移移动动台台要要不不断断地地报报告告正正在在服服务务的的基基站站和和邻邻近近基基站站的的信信号号强强度度，以以实实现现“移移动动台台辅辅助助切切换换功功能能”。此此外外，基基站站对对移移动动台台的的功功率率调调整整、时时间间调调整整命命令令也也在在此此信信道道上上传传输输，因因此此SACCH是是双双向向的的点点对对点点控控制制信信道道。SACCH可可与与一一个个业业务务信信道道或或一一个个

25、独独立立专专用用控控制制信信道道联联用用。SACCH安安排排在在业业务务信信道道时时，以以SACCH/T表表示示；安安排排在在控控制制信信道道时时，以以SACCH/C表表示。示。7.2 GSM系统的无线接口 快快速速辅辅助助控控制制信信道道(FACCH)：传传送送与与SDCCH相相同同的的信信息息，只只有有在在没没有有分分配配SDCCH的的情情况况下下，才才使使用用这这种种控控制制信信道道。使使用用时时要要中中断断业业务务信信息息，把把FACCH插插入入业业务务信信道，每次占用的道，每次占用的时间很短，约时间很短，约18.5 ms。7.2 GSM系统的无线接口3.时隙的格式时隙的格式 在在GS

26、M系统中，系统中，每帧含每帧含 8 个时隙，时隙的宽度为个时隙，时隙的宽度为 0.577 ms，其中包含其中包含157.25 bit。TDMA信道上一个时隙中信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。的信息格式称为突发脉冲序列。BSMS157.25 bit(1)常规突发(NB,Normal Burst)脉冲序列。(2)频率校正突发(FB,Frequency Correction Burst)脉冲序列。(3)同步突发(SB，Synchronisation Burst)脉冲序列。(4)接入突发(AB,Access Burst)脉冲序列。7.2 GSM系统的无线接口 根据时隙所含的具体内容及其组成

27、格式，可以分为：根据时隙所含的具体内容及其组成格式，可以分为：7.2 GSM系统的无线接口尾比特信息比特571 训练序列261 信息比特573尾比特3保护期8.25156.25 bit=0.577 ms常规突发序列(1)常规突发常规突发(NB,Normal Burst)脉冲序列。脉冲序列。BSMS0MS1MS2MS7TS0 TS1 TS2TS7TS0TS7TS1 TS27.2 GSM系统的无线接口 (2)频频率率校校正正突突发发(FB,Frequency Correction Burst)脉脉冲冲序序列列。频频率率校校正正突突发发脉脉冲冲序序列列用用于于校校正正移移动动台台的的载载波波频频率率

28、，其格式比较简单，参见图其格式比较简单，参见图 9-13 所示。所示。起起始始和和结结束束的的尾尾比比特特各各占占 3 bit，保保护护时时间间 8.25 bit，它它们们均均与与普普通通突突发发脉脉冲冲序序列列相相同同，其其余余的的 142 bit，均均置置成成“0”，相相应应发发送送的的射射频频是是一一个个与与载载频频有有固固定定偏偏移移(频频编编)的的纯纯正弦波，正弦波，以便于调整移动台的载频。以便于调整移动台的载频。尾比特3固定比特尾比特3保护期8.25142频率校正突发序列7.2 GSM系统的无线接口 (3)同同步步突突发发(SB，Synchronisation Burst)脉脉冲冲

29、序序列列。同同步步突突发发脉脉冲冲序序列列用用于于移移动动台台的的时时间间同同步步。主主要要组组成成包包括括 64 bit的的位位同同步步信信号号，以以及及两两段段各各39bit数数据据，用用于于传传输输TDMA帧号和基站识别码帧号和基站识别码(BSIC)。基基站站识识别别码码(BSIC)用用于于移移动动台台进进行行信信号号强强度度测测量量时时区分同一个载频而不同的基站。区分同一个载频而不同的基站。尾比特3加密比特39扩展的训练序列64尾比特3保护期8.25加密比特39同步突发序列7.2 GSM系统的无线接口 (4)接接入入突突发发(AB,Access Burst)脉脉冲冲序序列列。接接入入突

30、突发发脉脉冲冲序序列列用用于于上上行行传传输输方方向向，在在随随机机接接入入信信道道(RACH)上传送，上传送，用于移动用户向基站提出入网申请。用于移动用户向基站提出入网申请。BSMS0MS1TS0TS0TS1TS1时间超前量时间超前量7.2 GSM系统的无线接口4.信道的组合方式信道的组合方式(1)业务信道的组合方式业务信道的组合方式 7.2 GSM系统的无线接口 (2)控控制制信信道道的的组组合合方方式式。控控制制信信道道的的复复帧帧含含 51 帧帧，其其组组合合方方式式类类型型较较多多，而而且且上上行行传传输输和和下下行行传传输输的的组组合合方式也是不相同的。方式也是不相同的。1）BCC

31、H和和CCCH在在TS0上的复用。上的复用。BCCH和和CCCH在在TS0上的复用上的复用 7.2 GSM系统的无线接口TS0上上RACH的复用的复用7.2 GSM系统的无线接口SDCCH和和SACCH(下行下行)在在TS1上的复用上的复用 2）公用控制信道和专用控制信道均在公用控制信道和专用控制信道均在TS0上的复用。上的复用。7.2 GSM系统的无线接口3）公用控制信道和专用控制信道均在公用控制信道和专用控制信道均在TS0上的复用。上的复用。TS0上控制信道综合复用上控制信道综合复用 7.2 GSM系统的无线接口三三.话音和信道编码话音和信道编码数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问题：

32、数字化话音信号在无线传输时主要面临三个问题：一一是是选选择择低低速速率率的的编编码码方方式式，以以适适应应有有限限带带宽宽的的要要求求；二是选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；二是选择有效的方法减少误码率，即信道编码问题；三是选用有效的调三是选用有效的调制方法，减小杂波辐射，制方法，减小杂波辐射，降低干扰。降低干扰。7.2 GSM系统的无线接口7.2 GSM系统的无线接口7.2 GSM系统的无线接口GSM的交织方式：7.2 GSM系统的无线接口四四.跳频和间断传输技术跳频和间断传输技术1.跳频跳频 GSM系统的跳频示意图 7.2 GSM系统的无线接口 跳跳频频系系统统的的抗抗干干扰扰原原

33、理理与与直直接接序序列列扩扩频频系系统统是是不不同同的的。直直扩扩是是靠靠频频谱谱的的扩扩展展和和解解扩扩处处理理来来提提高高抗抗干干扰扰能能力力的的，而而跳跳频频是是靠靠躲躲避避干干扰扰来来达达到到抗抗干干扰扰能能力力的的。抗抗干干扰扰性能用处理增益性能用处理增益GP表征，表征，G的表达式为的表达式为式中：式中：BW是跳频系统的跳变频率范围；是跳频系统的跳变频率范围；BC是跳频系统的最小跳变的频率间隔是跳频系统的最小跳变的频率间隔(GSM的的BC=200 kHz)。若若BW取取15 MHz，则则GP=18 dB。7.2 GSM系统的无线接口 2.间断传输间断传输 为为了了提提高高频频谱谱利利

34、用用率率，GSM系系统统还还采采用用了了话话音音激激活活技技术术。这这个个被被称称为为间间断断传传输输(DTx)技技术术的的基基本本原原则则是是：只只在在有有话话音音时时才才打打开开发发射射机机，这这样样可可以以减减小小干干扰扰，使使频频率率复复用用面面积积减减小小，提提高高系系统统容容量量。采采用用DTx技技术术，对对移移动动台台来来说说是是更更有有意意义义，因因为为在在无无信信息息传传输输时时立立即即关关闭闭发发射射机，机，可以减少电源消耗。可以减少电源消耗。GSM中中，话话音音激激活活技技术术是是采采用用一一种种自自适适应应门门限限话话音音检检测测算算法法。当当发发端端判判断断出出通通话

35、话者者暂暂停停通通话话时时，立立即即关关闭闭发发射射机机，暂暂停停传传输输;在在接接收收端端检检测测出出无无话话音音时时，在在相相应应空空闲闲帧帧中中填填上上轻轻微微的的“舒舒适适噪噪声声”，以以免免收收听听者者造造成成通通信中断的错觉。信中断的错觉。7.3 GSM系统的控制与管理一一.位置登记位置登记7.3 GSM系统的控制与管理 所所谓谓位位置置登登记记(或或称称注注册册)是是通通信信网网为为了了跟跟踪踪移移动动台台的的位位置置变变化化，而而对对其其位位置置信信息息进进行行登登记记、删删除除和和更更新新的的过过程程。由由于于数数字字蜂蜂窝窝网网的的用用户户密密度度大大于于模模拟拟蜂蜂窝窝网

36、，网，因而位置登记过程必须更快、更精确。因而位置登记过程必须更快、更精确。位置信息存储在原籍位置寄存器位置信息存储在原籍位置寄存器(HLR)和访问位置和访问位置寄存器寄存器(VLR)中。中。7.3 GSM系统的控制与管理7.3 GSM系统的控制与管理图图 9-25 位置登记过程举例位置登记过程举例 MS“位置登记请求位置登记请求”“更新位置登记更新位置登记”询问询问“MS的的IMSI”MSC（VLRLR）n（VLRLR）o“询问询问IMSI”响应响应查询查询“MS的有关参数的有关参数”“查询查询有关参数有关参数”响应响应“位置信息注销位置信息注销”“更新位置登记更新位置登记”确认确认“位置登记

37、请求位置登记请求”确认确认（LRLR）HLR7.3 GSM系统的控制与管理二二.鉴权与加密鉴权与加密 由由于于空空中中接接口口极极易易受受到到侵侵犯犯，GSM系系统统为为了了保保证证通通信信安安全全，采采取取了了特特别别的的鉴鉴权权与与加加密密措措施施。鉴鉴权权是是为为了了确确认认移移动台的合法性，而加密是了为防止第三者窃听。动台的合法性，而加密是了为防止第三者窃听。鉴鉴权权中中心心(AUC)为为鉴鉴权权与与加加密密提提供供了了三三参参数数组组(RAND#,SRES和和Kc)，在在用用户户入入网网签签约约时时，用用户户鉴鉴权权键键Ki连连同同IMSI一一起起分分配配给给用用户户，这这样样每每一

38、一个个用用户户均均有有惟惟一一的的Ki和和IMSI，它它们们存存储储于于AUC数数据据库库和和SIM卡卡中中。根根据据HLR的的请求，请求，AUC按下列步骤产生一个三参数组，参见图按下列步骤产生一个三参数组，参见图 9-26。7.3 GSM系统的控制与管理图图 9-26 AUC产生三参数组产生三参数组 IMSI 1 1KiIMSI 2 2Ki数据库数据库IMSIIMSI和鉴权和鉴权RAND产生随机数产生随机数加密算法加密算法A A8 8鉴权算法鉴权算法A A3 3结果结果结果结果KcSRESRANDKcSRESRANDIMSI：国际移动用户识别：国际移动用户识别Kc：密钥：密钥Ki：用户鉴权键

39、：用户鉴权键SRES：符号响应：符号响应RAND：随机数：随机数将三参数将三参数组传送给组传送给HLR三参三参数组数组7.3 GSM系统的控制与管理AUC存储存储HLR中所有中所有用户的鉴权键用户的鉴权键KiHLRMSC/VLRMS存储有关的存储有关的用户信息用户信息 对所有用户产生对所有用户产生 三参数组三参数组 RAND/Kc/SRES临时存储所临时存储所有用户的三参有用户的三参数组数组(每用户每用户1 1至至1010个三参个三参数组数组)依请求依请求发给发给VLR存储所有访问存储所有访问用户的三参数组用户的三参数组RAND/Kc/SRES（每用户（每用户1 1至至7 7个个三参数组）三参

40、数组）接入请求接入请求RAND算法算法 A3RANDKiSRESSRESAUCSRESMS=否否不能接入不能接入是是接入接入？RAND/Kc/SRES1.鉴权鉴权 7.3 GSM系统的控制与管理AUC存储存储HLR中所有中所有用户的鉴权键用户的鉴权键KiHLRMSC/VLRBTS存储所有与网络存储所有与网络有关的用户信息有关的用户信息对所有用户产生对所有用户产生三参数组三参数组RAND/Kc/SRES临时存储所临时存储所有用户的三参有用户的三参数组数组(每用户每用户1 1 1010个）并依个）并依请求发给请求发给VLR存储所有访问用存储所有访问用户的三参数组户的三参数组(每每用户用户1 1 7

41、 7个个)RAND/Kc/SRES临时存储临时存储Kc用于与用于与MS通通话中的加密话中的加密鉴权程序鉴权程序启动加密启动加密加密模式命令加密模式命令MMSRANDRANDA8(Kc)KcA5(加密加密)TDMA帐号帐号加密消息加密消息“加密模式完成加密模式完成”A5TDMA帧号帧号Kc解密消息解密消息“加密模式完加密模式完成成”成功否成功否是是加密模式完成加密模式完成2.加密加密 7.3 GSM系统的控制与管理 3.设备识别设备识别 每每一一个个移移动动台台设设备备均均有有一一个个惟惟一一的的移移动动台台设设备备识识别别码码(IMEI)。在在EIR中中存存储储了了所所有有移移动动台台的的设设

42、备备识识别别码码，每每一一个个移移动动台台只只存存储储本本身身的的IMEI。设设备备识识别别的的目目的的是是确确保保系系统统中中使使用用的的设设备备不不是是盗盗用用的的或或非非法法的的设设备备。为为此此，EIR中使用三种设备清单：中使用三种设备清单：白名单：白名单：合法的移动设备识别号；合法的移动设备识别号；黑名单：黑名单：禁止使用的移动设备识别号；禁止使用的移动设备识别号；灰名单：灰名单：由运营者决定，由运营者决定，例如有故障的或未经型例如有故障的或未经型号认证的移动设备识别号。号认证的移动设备识别号。7.3 GSM系统的控制与管理7.3 GSM系统的控制与管理存储所有用户的存储所有用户的移

43、动设备识别码移动设备识别码存储所有被列入灰存储所有被列入灰/黑名单的设备黑名单的设备EIRMSC/VLRIMEI请求请求MS存储本设备识别存储本设备识别IMEI呼叫建立呼叫建立发送发送IMEI检查检查IMEI接入接入/禁止信息禁止信息继续继续/停止停止呼叫建立程序呼叫建立程序7.3 GSM系统的控制与管理4.用户识别码用户识别码 为为了了防防止止非非法法监监听听进进而而盗盗用用IMSI，在在无无线线链链路路上上需需要要传传送送IMSI时时，均均用用临临时时移移动动用用户户识识别别码码(TMSI)代代替替IMSI。仅仅在在位位置置更更新新失失败败或或MS得得不不到到TMSI时时，才才使使用用IM

44、SI。MS每每次次向向系系统统请请求求一一种种程程序序，如如位位置置更更新新、呼呼叫叫尝试等，尝试等，MSC/VLR将给将给MS分配一个新的分配一个新的TMSI。7.3 GSM系统的控制与管理HLR存储路径所有归属存储路径所有归属PLMNPLMN的用户数据的用户数据MSC/VLR存储路径所有访存储路径所有访问用户的数据问用户的数据BSC/BTS存储与无线路径存储与无线路径有关的数据有关的数据MS存储所有与网络有存储所有与网络有关的用户信息关的用户信息更新更新更新位置区请求更新位置区请求位置更新请求位置更新请求鉴权鉴权产生新的产生新的TMSIVLR存储新存储新TMSI新新TMSI启动加密启动加密

45、位置区更新位置区更新位置区更新位置区更新新新TMSI存储新存储新TMSI位置区更新证实位置区更新证实VLR删除旧删除旧TMSI位置区更新完成位置区更新完成IMSI在无线路径上使用保密码在无线路径上使用保密码新新TMSI新新TMSIIMSI7.3 GSM系统的控制与管理三三.呼叫接续呼叫接续 1.移动用户主呼移动用户主呼MS“信道请求信道请求”“立即分配立即分配”指令指令“业务请求业务请求”BS“置密模式置密模式”指令指令“业务请求业务请求”“鉴权请求鉴权请求”“鉴权请求鉴权请求”“鉴权鉴权”响应响应“鉴权鉴权”响应响应MSC“置密模式置密模式”指令指令“置密模式完成置密模式完成”“置密模式完成

46、置密模式完成”“TMSI”指令指令“TMSI”指令指令“TMSI”响应响应“TMSI”响应响应“建立呼叫请求建立呼叫请求”“建立呼叫请求建立呼叫请求”“呼叫开始呼叫开始”指令指令“呼叫开始呼叫开始”指令指令“信道指配信道指配”指令指令“信道指配信道指配”指令指令“信道指配完成信道指配完成”“信道指配完成信道指配完成”“回铃音回铃音”“回铃音回铃音”“连接连接”指令指令“连接连接”指令指令“连接连接”确认确认“连接连接”确认确认“开始接入请求开始接入请求”应答应答VLR“鉴权鉴权”“鉴权鉴权”确认确认“置密模式置密模式”“开始接入请求开始接入请求”应答应答分配新的分配新的“TMSI”对分配新的对

47、分配新的“TMSI”的的应答应答要求要求“传送建立呼叫所传送建立呼叫所需信息需信息”“传送建立呼叫传送建立呼叫所需信息所需信息”与固定用户接续与固定用户接续7.3 GSM系统的控制与管理2.移动用户被呼移动用户被呼 GMSC固定用固定用户拨号户拨号询问询问“路由信息路由信息”HLR“MSRN”“拨号信息拨号信息”询问询问“路由信息路由信息”VLR询问询问“呼叫参数呼叫参数”“呼叫参数呼叫参数”“寻呼请求寻呼请求”“寻呼请求寻呼请求”VMSCBSMS“信道请求信道请求”“立即指配立即指配”指令指令“寻呼寻呼”响应响应“寻呼寻呼”响应响应“开始接入请求开始接入请求”“鉴权鉴权”“鉴权鉴权”确认确认

48、“鉴权请求鉴权请求”“鉴权请求鉴权请求”“鉴权鉴权”响应响应“鉴权鉴权”响应响应“置密模式置密模式”“置密置密”指令指令“置密置密”指令指令“置密完成置密完成”“置密完成置密完成”“开始接入应答开始接入应答”请求请求“完成呼叫完成呼叫”“呼叫建立呼叫建立”“呼叫建立呼叫建立”“呼叫证实呼叫证实”“呼叫证实呼叫证实”“信道指配信道指配”信道信道“指配请求指配请求”“指配完成指配完成”“指配完成指配完成”回铃音回铃音回铃音回铃音“连接完成连接完成”“拨号应答拨号应答”“连接连接”“连接连接”“连接连接”确认确认“连接连接”确认确认“MSRN”7.3 GSM系统的控制与管理四四.过区切换过区切换 所

49、谓过区切换是在通话期间，当移动台从一个小区进所谓过区切换是在通话期间，当移动台从一个小区进入另一个小区时，网络能进行实时控制，把移动台从原小入另一个小区时，网络能进行实时控制，把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，并保证通话不间区所用的信道切换到新小区的某一信道，并保证通话不间断断(用户无感觉用户无感觉)。如果小区采用扇区定向天线，当移动台。如果小区采用扇区定向天线，当移动台在小区内从一个扇区进入另一扇区时，也在小区内从一个扇区进入另一扇区时，也要进行类似的切要进行类似的切换。换。7.3 GSM系统的控制与管理(1)同一个同一个BSC控制区内不同小区之间的切换，也包括不控制区内不同

50、小区之间的切换，也包括不同扇区之间的切换。同扇区之间的切换。同一个同一个BSC的过区的过区7.3 GSM系统的控制与管理（2）同一个）同一个MSC/VLR区，不同区，不同BSC间切换间切换7.3 GSM系统的控制与管理同一同一MSC的的BSC间的切换流程间的切换流程 7.3 GSM系统的控制与管理(3)不同不同MSC/VLR的区间切换。的区间切换。7.3 GSM系统的控制与管理MS“过区切换请求过区切换请求”“过区切换请求过区切换请求”转发转发“过区切换请求过区切换请求”请求请求“分配切换号码分配切换号码”“分配切换号码分配切换号码”应答应答“分配无线信道分配无线信道”“分配无线信道分配无线信