第九章-GSM移动通信系统课件

GSMGSM移动通信系统移动通信系统1 GSM数字蜂窝通信网数字蜂窝通信网1.GSM系统的主要参数系统的主要参数n频段：935MHz960MHz基站发、移动台收的频段。890MHz915MHz移动台发、基站收的频段。n频段宽度：25MHzn通信方式：全双工n载波间隔：200kHzn信道分配：TDMA每载波8时隙，全速信道8个n信道总速率：270.83kb/sn调制方式：GMSK，调制指数0.3n语音编码：RPE-LTP编码n数据速率：9.6kb/sn抗干扰：分集接收、跳频技术、交织技术formerly:Groupe Spciale Mobile(founded 1982)now:Global System for Mobile Communication2DCS 1800 Radio SpectrumnGreater bandwidth availablenEUROPE:75 MHz bandn1710-1785 MHz uplink;1805-1880 MHz downlinknITALY:45 MHz band from 2005n1740-1785 MHz uplink;1835-1880 MHz downlinknSame GSM specificationn200 KHz carriersnA total of 374 carriers(versus124 in GSM)3GSM数字蜂窝通信网数字蜂窝通信网2.GSM系统的特点：n具有漫游功能，可以实现国际漫游GSM是数字移动通信系统。n除了能提供语音业务外，提供多种业务。n较好的抗干扰能力和保密功能。n越区切换功能。nGSM系统容量大、通话音质好；n具有灵活和方便的组网结构。4GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码信源编码的作用信源编码的作用n提高系统的利用率提高系统的利用率n将模拟信号转化为数字信号将模拟信号转化为数字信号n利利用用人人们们发发声声过过程程中中的的冗冗余余度度和和听听觉觉特特性性降降低数码率低数码率5GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码语音的特性语音的特性:n从从声声学学的的观观点点:由由于于发发音音器器官官的的声声音音激激励励源源和和口口腔腔或或鼻鼻腔腔声声道道的的形形状状不不同同从从而而产产生生不不同的声音同的声音.n人类的人类的听觉系统听觉系统n具有具有掩蔽效应掩蔽效应n对对不同频段的感觉灵敏度不同频段的感觉灵敏度也不一样也不一样.n具有具有有限的动态范围有限的动态范围.6 GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码语音编码的分类语音编码的分类:n波形编码波形编码n声源编码声源编码(参量编码参量编码):n以以人人类类话话音音的的产产生生模模型型为为基基础础，分分析析表表征征话话音音激激励励源源和和声声道道等等的的特特征征参参数数，再再运运用用这这些些特征参数重新合成话音信号的编码方式。特征参数重新合成话音信号的编码方式。n数码率可压缩至数码率可压缩至2.4kbit/s以下以下n混合编码混合编码73.GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码波形编码波形编码n脉码调制脉码调制PCMn自适应差分脉码调制自适应差分脉码调制n自适应子带编码自适应子带编码83.GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码声源编码声源编码(参量编码参量编码)n通道声码器通道声码器n相位声码器相位声码器n共振峰声码器共振峰声码器n线性预测声码器线性预测声码器LPCLPC93.GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码混合编码混合编码:n多脉冲激励线性预测编码多脉冲激励线性预测编码MPLPCn码激励线性预测编码码激励线性预测编码CELPCn带带线线性性预预测测的的长长期期预预测测规规则则脉脉冲冲激激励励编编码码RPE-LTP103.GSM系统的编码系统的编码-信源编码信源编码线性预测的长期预测规则脉冲激励编码线性预测的长期预测规则脉冲激励编码RPE-LTP20ms话音经话音经RPE-LTP编码后，编码后，以以13kbit/s速率输出，即速率输出，即260bits.113.GSM系统的编码系统的编码-信道编码信道编码信道编码作用信道编码作用n提高系统的可靠性提高系统的可靠性n改改善善数数字字信信息息在在传传输输过过程程中中由由于于各各种种噪噪音音和和干扰而造成的误差干扰而造成的误差n提供检错纠错能力提供检错纠错能力123.GSM系统的编码系统的编码-信道编码信道编码信道编码的分类信道编码的分类:n线性分组码线性分组码n循环码循环码n奇偶校验码奇偶校验码n循环冗余校验码循环冗余校验码CRCn卷积码卷积码n块卷积码块卷积码133.GSM系统的编码系统的编码-信道编码信道编码50bits132bits78bits501327834(50+3)+(132+4)*2=37878456bits分组码卷积码a类类b类143.GSM系统的编码系统的编码-交织技术交织技术交织作用交织作用n交交织织：把把一一条条消消息息中中的的相相继继比比特特隔隔开开传传输输，以以非相继比特方式非相继比特方式传输传输n作作用用：经经码码序序的的重重新新排排序序，改改善善持持续续误误码码情情况况153.GSM系统的编码系统的编码-交织技术交织技术GSM 第一次交织第一次交织 163.GSM系统的编码系统的编码-交织技术交织技术GSM的第二次交织17第二节 GSM900和GSM1800系统的结构n一、GSM 系统基本组成MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSSGSM系统结构BTSBSCBSSBTS18OSS：操作支持子系统BSS：基站子系统NSS：网络子系统NMC：网络管理中心SEMC：安全性管理中心PCS：用户识别卡个人化中心DPPS：数据后处理系统MS：移动台OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器HLR：归属用户位置寄存器AUC：鉴权中心EIR：移动设备识别寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收发信台PSPDN：公用数据网PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字网PLMN：公用陆地移动电话网MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS19MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS2021BTS(Indoor and Outdoor)nIndoor outdoor22BSC23MSC24GSM系统的典型结构如图所示。由图可见，GSM系统是由若干各子系统或功能实体组成。其中基站子系统(BSS)在移动台(MS)和网络子系统(NSS)之间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS必须管理通信业务，保证MS与相关的公用通信网或与其它MS之间建立通信，也就是说NSS不直接与MS互通，BSS也不直接与公用通信网互通。MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分。操作支持系统（OSS）则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS251、移动台（MS）MobileStation移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极大部分。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS26 除了通过无线接口接入GSM系统的处理功能外，移动台必须提供与使用者之间的接口。比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬话筒、扬声器、显示屏和按键声器、显示屏和按键，或者提供与其它一些终端设备之间的接口。比如与个人计算机或传真机之间的接口，或同时提供这两种接口。因此，根据应用和服务情况，移动台可以是单独的移动终端（MT）、手持机、车载机或者是由移动终端（MT）直接与终端设备（TE）传真机相连接而够成，或者是由移动终端（MT）通过相关终端适配器（终端适配器（TA）与终端设备（终端设备（TE）相连接而构成，这些都归类为移动台的重要组成部分之一移动设备。移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（用户识别模块（SIM），），它是一张符合ISO标准的“智慧”卡，它包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息。使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡，只有当处理异常的紧急呼叫时，可以在不用可以在不用SIM卡的情况下操作移动台。卡的情况下操作移动台。SIM卡的应用使移动台并非固定地属于一个用户卡的应用使移动台并非固定地属于一个用户，因此，GSM系统是通过SIM卡来识别移动电话用户的，这为将来发展个人通信个人通信打下了基础。272、基站子系统（BSS）BasestationSubsystem 基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网路子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS28 基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）这两部分的功能实体构成。实际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个BTS。BTS可以直接与BSC相连接。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS29基站收发信台（BTS）基站收发信台（BTS）属于基站子系统的无线部分，由基站控制器（BSC）控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动台（MS）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基带单元主要用于必要的话音和数据速率适配以及信道编码等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合等。控制单元则用于BTS的操作与维护。另外，在BSC与BTS不设在同一处需采用Abis接口时，传输单元是必须增加的，以实现BSC与BTS之间的远端连接方式。如果BSC与BTS并置在同一处，只需要采用BS接口时，传输单元是不需要的。BTSBSCBSSBTS30 基站控制器（BSC）基站控制器（BSC）是基站子系统（BSS）的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。BSC主要由下列部分构成：与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater接口的数字中继控制部分；与BTS相接的Abis接口或BS接口的BTS控制部分；公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制；交换部分MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS313、网路子系统（NSS）网路子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS32移动业务交换中心（MSC）移动业务交换中心（MSC）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实体：基站子系统BSS、归属用户位置寄存器HLR、鉴权中心AUC、移动设备识别寄存器EIR、操作维护中心OMC和面向固定网（公用电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、分组交换公用数据网PSPDN、电路交换公用数据网CSPDN）的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户与固定网用户互相连接起来。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS33移动业务交换中心MSC可从三种数据库即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。MSC可为移动用户提供一系列业务：电信业务。例如：电话、紧急呼叫、传真和短消息服务等；承载业务。例如：3.1KHz电话，同步数据0.3kbit/s2.4kbit/s及分组组合和分解（PAD）等；补充业务。例如：呼叫前转、呼叫限制、呼叫等待、会议电话和计费通知等。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS34当然，作为网路的核心，MSC还支持位置登记、越区切换和自动漫游等移动特征性能和其它网路功能。对于容量比较大的移动通信网，一个网路子系统NSS可包括若干个MSC、VLR和HLR，为了建立固定网用户与GSM移动用户之间的呼叫，无需知道移动用户所处的位置。此呼叫首先被接入到入口移动业务交换中心，称为GMSC，入口交换机负责获取位置信息，且把呼叫转移到可向该移动用户提供即时服务的MSC，称为被访MSC（VMSC）。因此，GMSC具有与固定网和其它NSS实体互通的接口。目前，GMSC功能就是在MSC中实现的。根据网路的需要，GMSC功能也可以在固定网交换机中综合实现。35访问用户位置寄存器（VLR）访问用户位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。VLR从该移动用户的归属用户位置寄存（HLR）处获取并存储必要的数据。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消临时记录的该移动用户数据。因此，VLR可看作为一个动态用户数据库。VLR功能总是在每个MSC中综合实现的。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS36归属用户位置寄存器（HLR）归属用户位置寄存器（HLR）是GSM系统的中央数据库，存储着该HLR控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个HLR能够控制若干个移动交换区域以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR还存储且为MSC提供关于移动用户实际漫游所在的MSC区域有关动态信息数据。这样，任何入局呼叫可以即刻按选择路径送到被叫的用户。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS37鉴权中心（AUC）GSM系统采取了特别的安全措施，例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行加密等。因此，鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS38移动设备识别寄存器（EIR）移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过检查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网路正常运行的MS设备，都能采取及时的防范措施，以确保网路内所使用的移动设备的唯一性和安全性。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS394、操作支持子系统（OSS）操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。用户数据管理一般由归属用户位置寄存器（HLR）来完成这方面的任务，HLR是NSS功能实体之一。用户识别卡SIM的管理也可认为是用户数据管理的一部分，但是，作为相对独立的用户识别卡SIM的管理，还必须根据运营部门对SIM的管理要求和模式采用专门的SIM个人化设备来完成。呼叫计费可以由移动用户所访问的各个移动业务交换中心MSC和GMSC分别处理，也可以采用通过HLR或独立的计费设备来集中处理计费数据的方式。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS40移动设备管理是由移动设备识别寄存器（EIR）来完成的，EIR与NSS的功能实体之间是通过SS7信令网路的接口互连，为此，EIR也归入NSS的组成部分之一。网路操作与维护是完成对GSM系统的BSS和NSS进行操作与维护管理任务的，完成网路操作与维护管理的设施称为操作与维护中心（OMC）。从电信管理网路（TMN）的发展角度考虑，OMC还应具备与高层次的TMN进行通信的接口功能，以保证GSM网路能与其它电信网路一起纳入先进、统一的电信管理网路中进行集中操作与维护管理。直接面向GSM系统BSS和NSS各个功能实体的操作与维护中心（OMC）归入NSS部分。MSHLR/AUCEIRBTSBSCMSC/VLROMCSEMCBSSPSTNISDNPLMNPSPDNNSSBTSNMCDPPSPCSOSS416.3 GSM系统的接口426.3 GSM系统的接口Um接口n又称为空中接口n定义为MS与BTS之间的接口n通过无线链路实现，用于MS与GSM系统的固定部分之间的互通n传递无线资源管理、移动性管理和接续管理等信息。n是GSM系统中最有特色的一个接口。436.3 GSM系统的接口Abis接口n定义为BSS中BSC和BTS之间的接口n用于BSC与BTS之间的远端互连方式n通过标准的2.O48Mbit/s PCM或64kbit/s 数字链路实现物理链接446.3 GSM系统的接口A接口n定义为NSS与BSS之间的通信接口n即MSC与BSC之间的接口n通过2.048 Mb/s PCM数字链路连接n传递包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等信息。45NSS的内部接口nNSS由MSC、VLR、HLR、AUC、EIR、OMC等功能实体组成n各功能实体间的接口统称为MAP接口n包括:nMAP-BnMAP-CnMAP-DnMAP-EnMAP-FnMAP-G 6.3 GSM系统的接口46nMAP是7号信令系统的应用层协议。n主要功能是支持移动用户漫游、频道转接和网络的安全保密，实现全球联网。nNSS需要在 MSC和HLR、VIR、EIR等网络数据库之间频繁地交换数据和指令，这些都是与电路无关的消息，最适于采用七层结构的7号信号方式。n为了和现有的有线通信网很好的配合和过渡，MAP接口上均使用有线通信网上使用的7号信令系统，并根据GSM的特点，使用了TCAP和MAP来完成相应功能。6.3 GSM系统的接口47小结小结 一个完整的一个完整的GSMGSM系统主要是由移动台、基站子系统、系统主要是由移动台、基站子系统、交换子系统和操作维护子系统组成，其主要接口有交换子系统和操作维护子系统组成，其主要接口有A A接口，接口，A Abisbis接口和接口和U Um m接口。接口。48 第五节 GSM网络编号方式n一、移动用户的ISDN号码（MSISDN)n二、国际移动用户识别码（IMSI)n三、移动用户漫游号码（MSRN)n四、临时移动用户识别码（TMSI)n五、位置区识别(LAI)与基站小区识别n六、国际移动台识别号码（IMEI)n十一、短消息中心号码n十二、语音信箱号码n十三、区域性签约区域识别码（RSZI）49一、移动用户的ISDN号码MSISDNnMSISDN：此号码是指主叫用户为呼叫GSM用户所需拨的号码。n号码组成CCNDCSN国内有效ISDN号码国际移动用户ISDN号码其中：CC为国家号码，我国为86。国内有效ISDN号码为一个11位数字的等长号码：50国内有效ISDN号码：NDCHLR识别号SNN1N2N3H0H1H2H3ABCD国内有效ISDN号码由三部分组成：数字蜂窝移动业务接入号NDC:13S(S=9,8,7,6,5);HLR识别号：H0H1H2H3移动用户号：ABCD51nHLR识别号的分配（当H0等于0时，H1H2由全国统一分配）na.网号为139 H2H1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海 2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东 3广东河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南 4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁 5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建 6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建 7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西 8四川四川四川四川湖南贵州湖北云南云南西藏 9四川陕西广东甘肃甘肃宁夏安徽青海辽宁新疆52nb.网号为138 H2H1 0 1 234 5 6 7 8 9 0 1北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海 2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东 3天津河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南 4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁 5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建 6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建 7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西 8四川四川四川重庆湖南福建湖北云南广东山东 9江苏陕西广东甘肃贵州福建广东广东广东新疆53nc.网号为137 H2 H1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1北京北京北京上海上海上海 2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东 3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南 4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江 5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建 6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建 7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西 8四川四川四川重庆贵州云南云南山东 9陕西甘肃重庆宁夏青海新疆54nd.网号为136时 H2H1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1北京北京北京上海上海上海 2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东 3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南 4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江 5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建 6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建 7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西 8四川四川四川重庆贵州云南云南山东 9陕西甘肃重庆宁夏青海新疆55ne.网号为135时 H2H1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1北京北京北京上海上海上海 2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东 3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南 4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江 5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建 6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建 7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西 8四川四川四川重庆贵州云南 9陕西甘肃重庆新疆56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 139北京00-49上海50-99天津00-29重庆30-99河北00-99河北00-99山西00-99辽宁00-99辽宁00-19内蒙00-59吉林20-99黑龙江00-99 138山东00-99山东00-99山东00-49河南50-99河南00-99河南00-99四川00-99四川00-94西藏95-99贵州00-79预留80-99云南00-99 137江苏00-99江苏00-95安徽00-99安徽00-49浙江50-99浙江00-99湖北00-99湖北00-49湖南50-99湖南00-99江西00-99 136广东00-99广东00-99广东00-69海南70-99预留00-39福建30-99福建00-39预留40-89广西90-99广西00-99陕西00-79预留80-99宁夏00-09预留10-49青海50-59新疆60-99甘肃00-59预留60-99 135预留预留预留预留预留预留预留预留预留H0H1H2NDC57二、国际移动用户识别码IMSIn MCCMNCMSIN国内移动用户识别国际移动用户识别由三部分组成：1、移动国家号码MCC:2、移动网号MNC:3、移动用户识别码MSIN:58n 当一个移动用户的MSISDN号码为13SH0H1H2H3ABCD时，他对应的IMSI号码结构定义如下：n（1）当H0等于0时，460 00 H1H2H3 S XXXXXXn 其中：S为9、8、7、6或5，与MSISDN号码中的S位相同。n H1H2H3与与MSISDN号码中的H1H2H3相同。n XXXXXX是MSISDN号码中的ABCD经扰码得到。扰码方法由各省自行定义。n（2）当H0不等于0时，460 00 H1H2H3 R H0XXXXXn 其中：R为4、3、2、1或0，R与MSISDN号码中的S位的 对应关系为：当R为4时对应于S为5；当R为3时对应于S为6；当R为2时对应于S为7；当R为1时对应于S为8；当R为0时对应于S为9。n H0与与MSISDN号码中的H0相同。n H1H2H3与与MSISDN号码中的H1H2H3相同。n XXXXXX是MSISDN号码中的ABCD经扰码得到。扰码方法由各省自行定义。59三、移动用户漫游号码MSRNn 当呼叫一个移动用户时，为使网络再次进行路由选择，根据HLR的要求，由VLR临时分配给移动用户的一个号码。该号码在接续完成后即可以释放给其他用户使用。它的结构为：n 结构1：13S0M0M1M2M3ABCn 其中：M1M2M3分配方案同H1H2H3。n S为9、7、6或5。n 结构2：1354SM0M1M2ABC(目前不采用）n 其中：SM0M1M2分配方案同 SH0H1H2。60四、临时移动用户识别码TMSIn TMSI:n 为了对IMSI保密，VLR可以给来访移动用户分配一个唯一的TMSI号码，它仅在本地使用，为一个4字节的BCD二进制编码。由各MSC自行分配。61五、位置区识别（LAI)与基站小区识别n 1、位置区识别码由三部分组成：n 其中LAC为一个字节16进制的BCD编码，用X1、X2、X3、X4 表示，X1、X2 的分配如下表所示，X3、X4 的分配由各省市自行分配（范围为0000FFFF）全部为零的编码不用。MCCMNCLAC46000X1X2 X3X462X10123456789AF01北京上海2天津广东广东3河北山西河南4辽宁吉林黑龙江内蒙5江苏山东安徽浙江福建67湖北湖南海南广西江西8四川贵州云南西藏9陕西甘肃宁夏青海新疆AFX2632、全球小区识别码其结构为：MCC+MNC+LAC+CIMCC三位数460MNC二位数00LAC16个bit（一个PLMN中可定义65536个不同的位置区）CI16个bit（识别一个位置区内的小区）3、基站识别码其结构为：NCC(3bit)+BCC(3bit)网络色码（NCC)：识别不同国家（国内区别不同的省）及不同运营者，结构为XY1Y2；64nX：可扩展用：nY1Y2：分配如表。0 1 0吉林、甘肃、西藏、广西、福建、北京、湖北、江苏黑龙江、辽宁、四川、宁夏、山西、山东、海南、江西、天津 1新疆、广东、安徽、上海、贵州、陕西、河北内蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南Y2Y1基站色码（BCC):由运营部门设定65六、国际移动台识别码(IMEI)n用于唯一地识别一个移动台设备，为一个15位的十进制数字，其构成为：n TAC(6个数字)+FAC(2个数字)+SNR(6个数字)+SP(1个数字)n 其中，型号批准码(TAC)由欧洲型号中心分配；工厂分配码(由厂家编码)表示生产厂家及其装配地；序号码(SNR)由厂家分配；备用(SP)。66第十三节 GSM数字无线接口n无线接口是移动台和基站收发机之间接口的统称。n使用了每个载频占用一个TDMA帧的时分多址的概念。n每帧包括8个时隙，从BTS到MS为下行，相反为上行。67一、信道的定义n 1、物理信道：一个载频上的TDMA帧的一个时隙称为一个物理信道。它相当于FDMA系统中的一个频道,每个用户通过一系列频率的一个接入系统,因此,GSM中每个载频有8个物理信道,信道07(时隙07)。在一个TS中发出的信息称为一个突发脉冲序列，见图。n 2、逻辑信道：分为业务信道、控制信道68124 信道信道8 时隙时隙=992 双工信道双工信道69二、逻辑信道分类n1、业务信道（TCH）：用于传送话音或用户数据n2、控制信道（CCH）：用于传送信令或同步数据。分广播、公用及专用控制信道70n（1）广播控制信道n 频率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、广播控制信道（BCCH）nFCCH：此信道供用户传送校正MS频率的信息。nSCH：此信道传送给MS的帧同步(TDMA帧号)和BTS的识别码(BSIC)的信息。nBCCH：此信道广播每个BTS的通用信息(小区特定信息)。71（2）公共控制信道CCCH 寻呼信道（PCH）、随机接入信道（RACH）、允许接入信道（AGCH）PCH：此信道用于寻呼(搜索)MS。下行。RACH：MS 通过此信道申请分配一个SDCCH,它可作为对寻呼的响应或MS主叫登记时的接入。上行。AGCH：此信道用于为MS分配一个SDCCH。下行。72（3）专用控制信道 独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）、快速随路控制信道（FACCH）SDCCH:用于在分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令。例如登记和鉴权在此信道上进行。SACCH:与一个业务信道TCH或一个独立专用控制信道SDCCH相关。它是一个传送连接信息的连续数据信道;如传送移动台接收到的关于服务及邻近小区的信号强度的测试报告。这对实现移动台参与的切换功能是必要的,它还用于MS的功率管理和时间的调整。FACCH:与一个业务信道TCH相关。FACCH在话间传输过程中,如果突然需要以比慢速随路控制信道SACCH所能处理的高得多的速度传送信令信息,则借用20ms的话音(数据)突发脉冲序列来传信令。这种情况通常在切换时使用。由于话音译码器会重复最后20ms的话音,所以这种中断不被用户查觉。73三、突发脉冲序列n1、定义：FDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。n2、分类：n（1）普通突发脉冲序列（NB）：用于携带TCH及除RACH，SCH和FCCH以外的控制信道上的信息。n（2）频率校正突发脉冲序列（FB）：用于移动台的同步。相当于一个带载频的未调载波。n（3）同步突发脉冲序列（SB）：用于移动台的时间同步。n（4）接入突发脉冲序列（AB）：用于随机接入.n（5）空闲突发脉冲序列（DB）：不携带任何信息。74（1）普通突发脉冲序列NBTB3加密比特5711训练比特26加密比特57TB3GP8.250.577ms156.25bitsl一个帧中的时隙布局为：有两个58比特的用户信息脉冲串，其中57比特传送用户信息，1比特是用来识别传输的话音，“0”比特状态表示话音信息，“1”表示被快速随路信令借用。在时隙的中间有26个比特的训练脉冲串，在时隙的开始和结束均有3个比特的逻辑零的尾位。lGP：保护间隔8.25bit大约30s，是一个空白空间。由于每个信道最多有8个用户，我们必须保证它们使用各自时隙时不互相重叠。75（2）频率校正突发脉冲序列FBTB3固定比特142TB3GP8.250.577ms156.25bitl142固定比特：为“0”bit状态下的载频f0+67.5kHz76（3）同步突发脉冲序列SBTB3加密比特39同步序列64加密比特39TB3GP8.250.577ms156.25bitl39加密比特：25bit信息位+10bit奇偶校验+4bit尾比特，再经过1:2卷积编码，得到总比特数78bit。l其中25bit信息位由两部分组成：6bit基站识别码信息BSIC信息+19bitTDMA帧号。77（4）接入突发脉冲序列ABTB8同步序列（41）加密比特36TB3GP68.250.577ms156.25bitl36加密比特：其中有8bit的信息位（3bit为接入原因，5bit为随机鉴别器），加上6bit奇偶校验，再加上4bit的尾比特，总数为18bit。最后经过1:2的卷积编码得到36bit。783、突发脉冲序列与TDMA帧01234567数据训练数据5712515733突发脉冲序列148bit156.25bit0.577ms79五、分级的帧结构n 一个超高帧，每个超帧持续时间为6.12秒，一个超帧又可分为复帧，复帧有两种类型：n1、26帧 的复帧：一个复帧有26个TDMA帧。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧包含用户业务信道，慢速随路控制信道（SACCH）和快速随路控制信道（FACCH）。n2、51帧的复帧：一个复帧有51个TDMA帧。26个这样的复帧组成一个超帧，这种复帧用于广播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）。8001234562042204320442045204620470123474849500125240123222324250123474849500123456701234567012345670123456701234567012345671超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧1超帧=1326TDMA帧（6.12秒）（=51（26帧）的复帧或26（51帧）的复帧）1（26帧）的复帧=26TDMA帧（120毫秒）1（51帧）的复帧=51TDMA帧（3060/13毫秒）012TDMA复帧81TDMA Frame82基站在SCH上发送T1、T2、T3三个计数器值：T1标称02047（11bit）超高帧，作为加密的参数；T2标称025（5bit）业务帧；T3标称050（6bit）控制帧；移动台根据收到的T2、T3就可以知道关于帧结构的定时信号，移动台就知道什么时间接收、什么时间发送什么信息。83四、逻辑信道与物理信道的映射1、BCCH与CCCH在TS0上的复用FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCI01270170BCCH与CCCH在TS0上的复用下行链路842、TS0上RACH的复用01270170RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRTDMA帧RACH上行链路85012-7012-701-TDMA帧A5A6A7111D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3111D0D1D2D3D4D5D6D7A7SDCCH+SACCH上行链路3、SDCCH和SACCH在TS1上的复用86SDCCH+SACCH下行链路D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3111D0D1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7111012-7012-701-TDMA帧874、TCH在TS2TS7上的复用TTTTTTTTTTTTATTTTTTTTTTTTITDMA帧TCH下行链路01270127012A为控制时隙I为空闲时隙885、TCH上下行偏移下行C0上行C00101234567012345670123456701234567BTS到MSMS到BTS偏移89基站移动台时间下行线时延总时延6、接入突发序列的时延基站不断测量自己脉冲时隙与收到的MS时隙之间的时间偏量，基于这个测量，它可以向MS提供要求的时间提前量，并在SACCH上以每秒2次的频度通知MS。90上行链路下行链路-PCH+BCCH（寻呼）（系统信息）RACH（随机接入）AGCH（指配专用控制信道）SDCCH+SACCH（信令程序）（测量）SDCCH+SACCH（信令程序）（测量）TCH +SACCH（话音或数据业务或信令程序）（测量）TCH +SACCH（话音或数据业务或信令程序）（测量）7、GSM的上、下行信道91七、移动用户的接续过程1、移动用户开电源TS0FSBTS0FSBTS0FSBBBB（1）开机后移动台搜索BCCH载频，搜索到最强的广播控制信道对应的载频，读取频率校正信道FCCH，使移动台的频率与之同步。（2）移动台读取同步信道信息，找出基站台的识别码，并同步到超高频TDMA帧号上。（3）处理呼叫前要读取系统的信道，如邻近小区的情况，现在处于的小区使用的频率，小区是否可以使用。移动系统的国家号码和网络号码。这些信息都在BCCH上得到的。922、移动用户进行登记TS0RRRTS0CCCTS0D0CD0D0D0A0A0A0A0（1）移动台在RACH随即接入信道上发出接入请求。（2）系统通过AGCH允许接入信道上分配给移动用户一个独立专用控制信道SDCCH。（3）移动台在SDCCH上完成登记。在慢速随路控制信道上（SACCH）发控制指令，移动台返回空闲状态，并监听BCCH和CCCH公共控制信道。（4）这时移动台已做好了呼叫的准备工作。933、移动用户被呼TS0CCCTS0RRRTS0CCCCCTS1D0D0D0D0A0A0A0A0TS2-7TTATT94（1）系统通过寻呼信道PCH呼叫移动用户，移动用户在随机接入信道RACH上通过发寻呼响应来应答。（2）系统通过允许接入信道AGCH为移动台分配一个独立专用控制信道SDCCH。（3）系统与移动台交换必要的信息，如鉴权，加密模式，建立信息等信息，以便识别移动台的身份。在慢速随路控制信道SACCH上发送测试报告和功率控制。（4）最后，给移动台分配一个业务信道TCH。在TCH上开始通话。954、呼叫的接入TS0RRRTS0CCCTS1D0CD0D0D0A0A0A0A0TS2-7TTATT9610.4 GSM的接续过程10.4.1 漫游与位置更新1.移动台的状态1)MS关机-分离分离 n持有MS的用户有时因某种原因会将MS关掉。n在这种状态下：nMS不能应答寻呼消息，nGSM网络不能将信息传到MS，nMS也不能通知网络其所处的位置，nGSM网络也不知道MS的具体位置n称之为是 分离分离 状态。9710.4 GSM的接续过程10.4.1 漫游与位置更新2）MS开机但空闲-“附着附着”n移动用户虽然开机但没有通信，n在这种状态下：n网络可以成功地寻呼到MS，nMS开机后就会对周围进行测试，并连接到接收性能最好的广播信道上；n当MS移动时，还要不断地测试周围信号强度，锁定在某一广播信道上。n MS总是还要通知网络其所处位置区的变化-位置更新位置更新。n此时MS被认为处于“附着附着”状态。状态。9810.4 GSM的接续过程10.4.1 漫游与位置更新3）MS处于通信状态通信状态n在MS处于通信状态下：n无线网络就分配给MS一个业务信道传送话音或数据。n当MS移动时，根据所接收信号强度，有能力转到其它信道上，这个过程叫“切换切换”。9910.4 GSM的接续过程2位置登记n是指网络保持跟踪MS实际所处的位置并存储位置信息。n通常位置信息存储在HLR和VLR中。n位置登记主要包括下述过程：n位置更新n位置删除n周期性位置更新nIMSI分离/附着。10010.4 GSM的接续过程n位置更新位置更新:MS在开机或移动过程中，若收到的的位置区识别码与MS存储的位置识别码不一致，则发出位置更新请求，通知网络需更新MS的位置识别码。n位置删除位置删除:当MS移动到一个新的位置区后，网络确认MS在当前访问的VLR中重新登记后，将从原来的VLR中删除该MS的相关信息。10110.4 GSM的接续过程n周期性位置更新周期性位置更新:处于等待状态且位置稳定的MS，网络将以适当的时间间隔周期性地令其进行位置更新。nIMSI分离分离/附着附着:使MS通知网络，它们进入开机/关机或用户识别卡取出/插入状态。10210.4 GSM的接续过程3漫游与位置更新n漫游是指移动台无论是在归属GSM PLMN覆盖区内移动，还是移动到其他GSM PLMN覆盖区内，都可以进行去话呼叫或来话呼叫。n移动网络能自动跟踪正在漫游的MS位置n位置寄存器之间可以通过NO.7信令链路互相询问和交换MS的漫游信息nGSM系统能提供自动漫游功能.10310.4 GSM的接续过程4位置更新位置更新包括：n不同位置区的位置更新n不同业务区的位置更新104HLRVLRMSCMSCVLRBSCBSC1.位置更新请求2.位置更新请求3.请求位置更新接受4.位置更新证实5.位置删除6.位置删除接受移动LA2LA3oldHLR归属位置寄存器MSC移动交换中心VLR拜访位置寄存器BSC基站控制器new10510.4 GSM的接续过程不同业务区的位置更新的接续过程:1.移动台MS从一个位置区(属于MSC-B的覆盖区)移动到另一个位置区(属于MSC-A的覆盖区);2.通过检测由基站BS持久发送的广播信息,移动台发现新收到的位置区识别码与目前所使用的位置区识别码不一致;3.4.移动台通过该基站向MSC-A发送具有”我在这里”的信息位置更新请求;5.MSC-A把含有MSC-A标识和MS识别码的位置更新请求消息送给HLR.6.HLR发回响应信息,其中含有全部相关的用户数据;7.8.在被访问的VLR中进行用户数据登记;9.把有关位置更新响应消息通过基站送给移动台(如果重新分配TMSI,此时一起送给移动台).10.通知原来的VLR,删除与此移动用户有关的数据.10610710.4 GSM的接续过程10.4.2 切换n切换是指将一个正在进行中的呼叫从一个无线信道切换到另一个无线信道，以保障通信不中断。n切换允许在不同的小区之间进行，也允许在同一小区的不同无线信道之间进行。n切换可分为以下几种情况：n小区内部切换，n小区之间切换（BSC内部切换）nBSC之间切换（MSC内部切换）nMSC之间切换（PLMN内部切换）nPLMN之间切换108BTSPSTNBHLRMSCAVLRMSCBVLRBSC3BSC2BSC1BTSBTSBTSACDGMSC10910.4 GSM的接续过程2.切换的接续过程-MSC之间的切换的基本流程:0.稳定的呼叫连接状态;1.移动台对邻近的基站发出的信号进行无线测量：包括功率、距离和话音质量，这三个指标决定切换的门限。无线测量结果通过信令信道报告给基站子系统BSS中的基站收发信台BTS；2.无线测量结果经过BTS预处理后传送给基站控制器BSC,BSC综合功率、距离和话音质量进行计算并与切换门限值进行比较，决定是否进行切换,然后向MSC-A发出切换请求；3.MSC-A决定进行MSC之间的切换；4.MSC-A请求在MSC-B区域内建立无线信道，然后在MSC-A与 MSC-B之间建立连接；5.MSC-A向移动台发出切换命令，移动台切换到已准备好连接通路的的基站；6.移动台发出切换成功的确认信息传送给MSC-A，以释放原来的信息等资源。11011110.4 GSM的接续过程10.4.3 出局呼叫n出局呼叫是指移动用户呼叫固定用户的过程。11210.4 GSM的接续过程出局呼叫的接续过程:1).在服务小区内，一旦移动用户拨号后，即移动台向基站请求随机接入信道RACH；2).在移动台MS与移动业务交换中心MSC之间建立信令连接的建立过程；3).对移动台的识别码进行鉴权的过程，如果需加密，则设计加密模式等，进入呼叫建立起始阶段；4).分配业务信道；5).采用7号信令用户部分ISUP/TUP通过与固定网(ISDN/PSTN)建立至被叫用户的通路，并向被叫用户振铃，向移动台回送呼叫接通证实信号；6).被叫用户摘机应答，向移动台发送应答信息,最后进入通话阶段。11311410.4 GSM的接续过程10.4.4 入局呼叫n入局呼叫是指固定用户呼叫移动用户的过程。11510.4 GSM的接续过程入局呼叫的接续过程:1).通过7号信令用户部分ISUP/TUP，入口MSC(GMSC)接受来自固定网(ISDN/PSTN)的呼叫；2).GMSC向HLR询问有关被叫移动用户正在访问的MSC地址(即MSRN)；3).HLR请求被访问VLR分配MSRN，MSRN是在每次呼叫的基础上由被访的VLR分配并通知HLR的；4).GMSC从HLR获得MSRN后，就可重新寻找路由建立至被访MSC的通路；5).6).被访MSC从VLR获得有关用户数据；7).8).MSC通过位置区内的所有基站BS向移动台发送寻呼消息；9).10).被叫移动用户的移动台发回寻呼响应消息，然后执行出局呼叫流程中的1.2.3.4.相同的过程，直到移动台振铃，向主叫用户回送呼叫接通证实信号；11).移动用户摘机应答，向固定网发送应答信息，最后进入通话阶段。116117本章小结nGSMGSM系统的接续过程包括位置更新、漫游、切换、出局呼系统的接续过程包括位置更新、漫游、切换、出局呼叫及入局呼叫等。叫及入局呼叫等。nGPRSGPRS是是GSMGSM标准化组织制定的以实现移动分组数据业务的标准化组织制定的以实现移动分组数据业务的一套标准。一套标准。118