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第一篇基础知识第一章 移动通信常识第一节移动通信概述随着社会的发展，人们期望着早日实现通信的理想目标，即实现任何人（whoever）在任何时间（whenever）、任何地点（wherever）与任何人（whoever）进行任何种类（whatever）的信息交换（5W，即个人通信）。在个人通信中，移动通信是一种不可缺少的通信方式。移动通信是指通信双方，至少有一方是处在移动状态下进行信息交换的通信。它包括移动客户之间的通信，以及固定客户与移动客户之间的通信。近年来，移动通信技术发展很快。由于大规模集成电路、计算机和微处理器的应用，大大促进了移动通信设备的小型化、自动化，并使系统向大容量和多功能方向发展。同时也说明，移动通信是先进的电子技术、计算机技术和众多通信技术的综合。目前，移动通信按其活动范围可分为航空移动通信、海上移动通信和陆上移动通信；按服务对象可分为公用移动通信和专用移动通信；按业务种类可分为移动电话系统、无线寻呼系统、无绳电话系统、集群调度系统等等。第二节移动通信的发展世界上第一个公用汽车电话网，是美国贝尔在1946年在美国的圣路易市建成的，其后，在50年代实现了公共移动电话系统和公用电话网的互联，60年代推出了自动直拨单局制移动系统，70年代日本和美国首先研制成功采用蜂窝小区新结构的多局制大容量移动电话系统，标志着公用移动通信系统实用化时代的开始。 根据其发展的历史、现状、未来，可以分为三个阶段：1、 第一代，模拟蜂窝移动通信系统俗称“大哥大”，其典型系统包括：1976年日本开发的陆地移动电话系统（LMTS）、1979年美国开发的高级移动电话系统（AMPS）和1983年英国开发的全接入通信系统（TACS）。它们均采用频分多址（FDMA）接入，以窄带调相（PM）方式传送模拟话音信号，工作频段为800-900MHz，具有共用信道、自动漫游和频道转接等功能。模拟蜂窝移动通信系统被称作是“陆地公用电话网的延伸”，在移动通信发展的初期为人们提供了很大的方便，但其有以下缺点：一是各系统间没有公共接口；二是业务种类单一，主要提供话音通信，很难开展承载数据业务；三是频谱利用率低，无法适应大容量的需求；四是安全保密性差，易被窃听，易被盗用。2、 第二代，数字蜂窝移动电话系统其典型系统有：商用的泛欧移动通信系统，即我们现在使用的GSM系统，美国的数字AMPS系统、日本的JDCS系统。它们均采用时分多址/频分双工（TDMA/FDD）方式入网，即按频率将射频载波划分为若干波道，再将每个波道按时间划分为若干信道，每次通信收、发各占一个信道；通信信息的空中传输采用窄带数字调制和有效的纠错编码技术；具有信息加密、客户鉴权、数据库恢复和很强的网络控制和管理功能；能与其他各种公用通信网互连。近年来，又出现了码分多址（CDMACode Division Multiple Access）数字移动通信系统，CDMA最早是由美国高通（Qualcomm）公司提出来的，之后经许多主要蜂窝运营者和制造厂商不断的修订，1993年，IS-95/CDMA问世。CDMA以扩频技术为基础，是一种宽带多址调制方式。其最大的优点是在给定的频率资源条件下，能显著提高移动通信系统的容量（是TACS制式的8-10倍，是GSM的4-5倍），同时还具有抗干扰能力强、保密性好、组网简便等优点。在GSM和CDMA这两个系统中，前者以其完整、严格的技术体系享誉全球，而后者以其新颖的技术显示了巨大的发展潜力。与第一代相比，第二代移动通信系统有以下优点：频谱利用率高、系统容量大；无线传输性能好、话音质量高；易于引入多种业务，实现业务综合；网络安全性高、保密性好。3、 第三代，面向个人通信的移动通信系统即是平常经常提及的3G，是面向个人通信的系统，主要采用宽带CDMA技术，它的特点是提供全球无缝覆盖和漫游，能提供窄带和宽带多媒体业务，速率更高，传输质量更好，服务质量能达到固定网水平，可真正实现个人移动通信的理想境界。目前第三代移动通信系统的主要技术标准有CDMA2000(美国等即将采用的技术)、WCDMA（欧洲等使用GSM系统运营商将采用的技术）、TD-SCDMA（我国提出来的技术）。总之，第三代移动通信系统将满足人们在全球任何地方、使用一部手机实现多媒体通信的愿望。第三节移动通信网络自20世纪80年代中期以来，蜂窝移动通信从第一代的模拟蜂窝移动通信系统发展成第二代的数字蜂窝移动通信系统。作为欧洲一个数字蜂窝移动通信标准的GSM系统于1991年正式在欧洲面世，由于其公开的规范标准和诸多优点，很快就在全世界范围内得到了广泛的应用，实现了世界范围内移动用户的联网漫游。中国移动作为世界第一大移动运营商，也采用了世界主流技术GSM系统，故而我们着重介绍一下GSM系统。一、 GSM系统的基本特点和具有的优势1、GSM系统的基本特点可以与各种公用通信网互连互通，尤其与ISDN的兼容性，可提供更多的业务，各种接口规范明确，网络适合未来数字化发展的要求。GSM组网结构灵活方便，能更有效地使用无线频率，抗干扰性强，通信质量高，能提供相当好的话音质量。采用了鉴权、语音加密等技术使用户信息安全性得到保证。在采用GSM系统的所有国家范围内，可提供穿越国界的自动漫游功能。用户终端更小、更轻便、功能更强。2、GSM系统具有的优势GSM的标准程度起点却很高，是由欧洲的电信标准化组织制订的一个国际标准，标准非常严密、完整、公开。高度国际化的标准更有利于设备的研发制造和业务的开发推广，被更多的国家和厂商采用，GSM在全球的广泛应用确立了其主流技术的领导地位，更多的优势体现着时尚与魅力：标准化优势GSM是世界主流技术从技术应用角度讲，移动通信系统是基于多种通信技术的公共网络设施，“标准化”是实现真正的“移动通信”网络的关键。具体地讲，标准化程度的高低，对于设备开发制造、规模化生产、业务实施运营以及网络互通互联、市场普及都有决定性的影响和推动作用。GSM是由欧洲标准化委员会于1992年统一推出的移动通信系统，GSM在技术成熟性和标准化程度方面占有很大的优势。截至今年上半年，全球80的国家和地区的移动通信运营商均采用GSM技术，GSM用户占全球移动电话用户总数的72。漫游服务优势随时随地沟通五大洲窄带CDMA用户仅能在北美、日本、韩国等13个国家（地区）实现自动漫游，而GSM用户却能在179个国家（地区）实现国际自动漫游，网络真正通达世界五大洲，这是任何其他制式的网络无法比拟的。同时，GSM技术具有标准化和成熟性特点，由多个运营商提供，支持开放的接口，支持所有的移动频段：800、900、1800和1900，因此可以很容易地实现全球漫游。据统计，2000年全球GSM实现国际漫游呼叫突破80亿个。目前中国移动已与118个国家（地区）签署自动漫游协议，并通过漫游租机服务开通了北美、日本、韩国之间的不同网络制式的漫游服务。而竞争对手CDMA仅与韩国、香港签署了自动漫游协议。业务优势送您丰富多彩的生活GSM在全球的广泛应用，旺盛的市场需求吸纳了比窄带CDMA更多的资金、技术，吸引了更多厂商和人才参与到新业务的研发。中国移动专心致力于GSM的运营发展，始终保持业务领先的绝对优势，新业务层出不穷，包括资讯定制、商务理财、位置服务、娱乐休闲等服务。承载在GSM网络之上的GPRS业务将GSM的数据业务推向一个新的发展阶段。通过向用户提供高达一百多K速率的数据业务，可以实现3G时代的绝大部分业务，从而使用户提前享受了3G特色的移动数据服务。开发和竞争优势全球统一化GSM是一项开放的标准，在众多厂商竞争的情况下，具有公平的知识产权（IPR）政策。GSM数字移动通信技术研究始于80年代初。从基础研究、产品开发到市场推广，来自欧洲的数百个研究机构和专家组对GSM做了长达10年的大量工作，为它的成功打下了坚实的基础。1991年，这个相当完美的标准一投入市场，就迅速占领了世界大部分的市场，相应的GSM网络也如雨后春笋般在全球各个国家涌现。据权威机构统计，截至1997年，全球已有130多个国家运营GSM网络；而到2002年5月，更有179个国家（地区）、511个运营商采纳GSM制式。目前，GSM网络基本覆盖了全球的每一个角落， 500多个GSM通信网络在紧张地运营，从而成为欧洲和亚洲实际上的标准。成本优势为您节省每一分钱GSM技术在全球的迅速扩散，导致了相关产业链的产生和成熟，在全球规模效应和有效竞争的驱动下，GSM设备和GSM移动电话价格不断下降。考虑到建网成本和网络服务的圆满结合，在通向3G的道路上，GSM有着得天独厚的优势。作为GSM向3G演进的平滑过渡，2.5G的GPRS是通向3G道路上不可或缺的部分。据摩托罗拉公司分析，GPRS能够实现3G 80的功能。阿尔卡特更是认为，相对于GSM来说，GPRS是一场真正革命，而3G是相对于GPRS的演进过程。无论如何，较一致的观点是， GPRS是向3G时代迈进的重要环节，将在节省成本、平滑过渡、培养用户、积累经验等方面起到重要作用。手机品牌优势多品牌个性化的手机任您选目前市场上GSM手机有300多种，而CDMA手机仅有100多种。摩托罗拉、爱立信、诺基亚等40多家国外手机厂商和波导、科健、海尔等国内厂商生产着世界72%以上的GSM手机，品牌种类繁多，能满足不同用户的个性选择。如厦新A8、三星T108等机型，外型精美、轻巧，拥有美妙的十六音合弦铃声和彩色屏幕显示；西门子6686i支持MP3下载和播放；摩托罗拉V6288、V388等，不仅支持GPRS,可以实现多种数据业务，如EMILA接收、WAP网站浏览、KJAVA OTA下载等，而且手机内存较大，可以存储几千个通讯单位的记录，实现较大内存的游戏、动感图片、超长铃声、股票程序的下载和更新, 这是目前窄代CDMA手机所望尘莫及的。发展前景优势前景更加光明GSM向第三代演进的路线清晰明确，成为当今最主要的演进路线：GSMGPRSWCDMA(第三代)。而窄带CDMA向第三代演进却有多种选择路线，从而进一步分裂了其三代阵营。绝大部分GSM运营商和部分窄带CDMA运营商都采用了WCDMA作为第三代移动通信标准，成为第三代主流移动通信技术。目前，WCDMA标准化程度高、生产厂家众多，以及良好的全球漫游能力，将被全球大多数国家和运营商所采用，成为第三代主流技术。因此GSM在发展前景方面较窄带CDMA的前景更为光明，能创造更加绚丽多彩的移动多媒体生活。二、GSM系统的组成GSM移动通信系统由网络交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护中心（OMC）和移动台（MS）等四大部分组成，如图1.1所示。NSSAUCEIRHLRVLROSSOthernetworksMSCGMSCBSSBSCMSBTS图1.1 GSM系统的组成（一）网络交换子系统（NSS）网络交换子系统（NSS）由五部分组成，移动业务交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、设备识别寄存器（EIR）。移动业务交换中心（MSC）MSC是网络的核心，它负责呼叫的建立、路由选择控制和呼叫的终止，负责管理MSC之间和MSC内BSC之间的业务信道的转换。此外，还负责支持附加业务，如主叫号码识别和限制、被叫号码识别和限制，各种不同的呼叫转移、三方通话，会议呼叫，收费通知，免费电话服务等和ISDN的各种附加业务。还负责搜集计费和帐单信息等。MSC还起到GSM网络和公众电信网络（如PSTN、ISDN、PSPDN）等的接口作用。归属位置寄存器（HLR）归属位置寄存器存储与用户有关的数据，包括用户的漫游能力、签约服务和补充业务，此外，它还为移动业务交换中心提供移动台实际漫游所在地的信息，这样就使任何来话呼叫立即按选择的路径送到被叫用户。 拜访位置寄存器（VLR）拜访位置寄存器存储进入其覆盖区的移动用户的全部信息，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫。鉴权中心（AUC）鉴权中心存储保证移动用户通信不受侵犯的鉴权参数等必要信息。设备识别寄存器（EIR）通过对照禁止使用网络的某个或者成批的移动台号码的清单，来禁止某些非法移动台的使用。（二）基站子系统（BSS）基站子系统（BSS）是在一定的无线覆盖区中，由移动业务交换中心（MSC）控制、与MS进行通信的系统设备。一个BSS的无线设备，可包含一个或多个小区的无线设备。有两部分组成，基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。（三）移动台（MS）移动台是用户设备，它可以为车载型、便携型和手持型。移动台是终端物理设备和用户数据的组合。终端设备即移动设备（如手机），用户的全部数据信息被存储在智能卡中（如SIM卡），该卡可在任何移动台上使用，用来区分不同移动用户身份，移动设备和移动用户是完全独立的。（四）操作与维护中心（OMC） 操作人员通过OMC来监视和控制GSM系统，用于对所有网络单元的监测和维护以保证系统的正常运转。三、数字蜂窝移动通信系统（GSM）的编号（一） MSISDN（Mobile Station ISDN Number）：移动台ISDN号码也就是人们常说的手机号码，号码结构为：CC +NDC+SN其中，CC 国家代码，中国为86。NDC GSM接入号，135到139是中国移动接入号。SN 是由HLR识别号H0H1H2H3和移动客户号ABCD组成。（二） IMSI（International Mobile Station Identity）：国际移动台识别号IMSI是在数字公用陆地蜂窝移动通信网中，唯一识别一个移动客户的国际通用号码。移动客户以此号码发出入网请求或登记，移动网据此查询客户数据，此号码亦是HLR、VLR的主要检索参数。IMSI号长15位，其号码结构为（三） IMSI（）（四）：MCC+MNC+MSIN其中，MCC 国家码，中国为460。MNC 移动网号，识别移动客户所归属的移动网。中国移动采用00。MSIN移动客户识别码，为H1H2H3MX1X2X3X4X5X6。（三）IMEI（International Mobile Equipment Identity）：国际移动设备号这是唯一标识移动台设备的号码，又称为移动台串号。该号码由制造厂家永久性地置入移动台，客户和移动通信部门均无法改变。其作用是防止有人使用不合法的移动台进行呼叫。CCITT建议IMEI的最大长度为15位，其号码结构为：TAC+ FAC +SNR+SP其中，TAC型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。FAC工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。SNR序号码，由厂家分配。SP 备用。（四）MSRN（Mobile Station Roaming Number）：移动台漫游号移动台漫游号是系统赋给来访客户的一个临时号码，其作用是供移动交换机路由选择用。（五） TMSI（Temperate Mobile Station Identity）：临时移动台识别码考虑到安全性问题，对IMSI必须保密。当移动客户每次呼叫时，VLR分配一个临时的TMSI号码，来代替IMSI，它仅在本地使用。四、移动通信的服务区体制（一） 大区制、小区制一般来说，移动电话网的体制可根据其服务区域覆盖方式分为两大类。一是小容量的大区制，一是大容量的小区制。大区制就是在一个服务区域（如一个城市）内，只有一个基地站，由它负责移动通信的联络和控制。大区制的优点是：简单、投资少、见效快，所以在客户较少的地区，这种体制得到了广泛的应用。根据我国的具体情况，在开展移动通信业务的初期，由于客户较少，且主要是集中在经济发达的县市，为节省初期工程投资，通常也按大区制考虑。但是从长远规划来说，为了满足客户数量增长的需要，提高频率的利用率，就需采用小区