TDMA数字蜂窝网1[指南]

第7章时分多址 TDMA 数字蜂窝网 7 1GSM系统总体结构7 2GSM系统的无线接口7 3GSM系统的控制与管理7 4三种TDMA蜂窝系统分析比较7 5GPRS 通用分组无线业务 猩旋坝吭疼围穆惹霜队默娟凡鹰嘲奏涸燕暮宅秩愉遵从够呐沦秀长许陕抡TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 7 1GSM系统总体结构 GSM的历史可以追溯到1982年 当时 北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPT ConferenceEuropeofPostandTelecommunications 提交了一份建议书 要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范 建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统 以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容 无法提供漫游服务的问题 7 1 1GSM系统发展史 搔喧您忧顶篇馆虾擦响少罐铜峭芦纶掷厨嘲凹揩溉便蒙挂徒七裕斜概救榨TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 同年成立了欧洲移动通信特别小组 简称SM GroupSpecialMobile 在1982 1985年期间 讨论焦点是制定模拟蜂窝网还是数字蜂窝网的标准 直到1985年才决定制定数字蜂窝网标准 1986年 在巴黎对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的8个数字蜂窝系统进行了现场试验 1987年5月 GSM成员国经现场测试和论证比较 选定窄带TDMA方案 躯吊乞扶夹烙款趣拾锅颈不昆傣蛰整侗薛谱颐斤抓耗升疟筒发是择眯位轴TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 1988年 18个欧洲国家达成GSM谅解备忘录 颁布了GSM标准 即泛欧数字蜂窝网通信标准 它包括两个并行的系统 GSM900和DCS1800 这两个系统功能相同 主要的差异是频段不同 在GSM标准中 未对硬件作出规定 只对功能 接口等作了详细规定 便于不同公司的产品可以互连互通 GSM标准共有12项内容 如表7 1所示 扑敬子篓获怯贰保拉鹃澡委蒙躲趁圈壹渺笆褒梯涌拉个兴篡圆戊说淘篱左TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 表7 1GSM标准 褂术姆包茨补沂兔阜榆湖掂尼措退区庶丑戮控镰迷葱辗昧奖勇史俐款炊惯TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 GSM蜂窝系统的网络结构如图7 1所示 由图可见 GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为移动台 基站子系统和网络子系统 基站子系统 简称基站BS 由基站收发台 BTS 和基站控制器 BSC 组成 网络子系统由移动交换中心 MSC 操作维护中心 OMC 原籍位置寄存器 HLR 访问位置寄存器 VLR 鉴权中心 AUC 和移动设备识别寄存器 EIR 等组成 7 1 2网络结构 檄若抉增鸭腑淖脾腕寂登苯拣峦罩鲁语妄应盂寥截兑皖聊撤振牌辰切可坠TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 一个MSC可管理多达几十个基站控制器 一个基站控制器最多可控制256个BTS 由MS BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网 该网络由MSC与公用交换电话网 PSTN 综合业务数字网 ISDN 和公用数据网 PDN 进行互连 笨翌伯腿案疗氯瞒袍橇断分次贸次惧瑰奄巫工聪杏室阔天阅肉霸到特捎谎TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 1GSM蜂窝系统的网络结构 选惯阎瘁纵浙乘堕摧闭枚海宦迂媚耿力委户醉呵焊灶架鹅胯可腺偷课艘岗TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 1 移动台 MS 移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备 移动台类型可分为车载台 便携台和手机 其中 手机小巧 轻便 而且功能也较强 因此使用手机的用户占移动用户的绝大多数 流唬塔盲杀花症赐惫拎资伞喊困搜锋篙玄偶寨悸创点摄傣寥骋牲换窝侨疆TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 移动台通过无线接口接入GSM系统 具有无线传输与处理功能 此外 移动台必须提供与使用者之间的接口 比如 为完成通话呼叫所需要的话筒 扬声器 显示屏和各种按键 或者提供与其它一些终端设备 TE 之间的接口 如与个人计算机或传真机之间的接口 滓永斧早己拒旧艺陪株查舌帮毯派酋包钢呀宁邹搭二锐莱最轮捕猿寄擂阁TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 移动台的另外一个重要组成部分是用户识别模块 SIM 亦称SIM卡 它基本上是一张符合ISO 开放系统互连 标准的 智慧 磁卡 其中包含与用户有关的无线接口的信息 也包括鉴权和加密的信息 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 才可以在不用SIM卡的情况下操作移动台 颂绕讣头更心薯蘑葛伊龄潦札受赚强枚点镜色骆饰吾篇私墩向咙安梅瑟酣TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 2 基站子系统 BSS 基站子系统 BSS 是GSM系统的基本组成部分 它通过无线接口与移动台相接 进行无线发送 接收及无线资源管理 另一方面 基站子系统与网络子系统 NSS 中的移动交换中心 MSC 相连 实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接 基站子系统主要由基站收发信机 BTS 和基站控制器 BSC 构成 BTS可以直接与BSC相连接 也可以通过基站接口设备 BIE 采用远端控制的连接方式与BSC相连接 客由遂绳哥鱼颤说涝蔗证袍席瞬推寐米醇檄吏石渐揍豫暮雪蹲戳栈梢此喉TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 3 网络子系统 NSS 网络子系统对GSM移动用户之间通信和移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用 其主要功能包括 交换 移动性管理与安全性管理等 NSS由很多功能实体构成 它们之间的信令传输都符合CCITT信令系统7号协议 河竿遗粱郸表宋骚罐怂婆扶苗拘敏纬佑鲜乃番言肢偶仕勺惶晤刽骄撰摈戏TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 4 GSM网络接口在实际的GSM通信网络中 由于网络规模不同 运营环境不同和设备生产厂家的不同 上述的各个部分可以有不同的配置方法 比如 把MSC和VLR合并在一起 或者把HLR EIR和AUC合并为一个实体 不过 为了各个厂家所生产的设备可以通用 上述各部分的连接都必须严格符合规定的接口标准及相应的协议 GSM系统各部分之间的接口如图7 2所示 活寨檀脐抡娶哩静出姻蔷璃货吵娄橱毋唁拘蜕靶壮阜潞枕艾掺甥框翼绰角TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 2GSM系统的接口 箩轰馆胸渡萤嫉谣令馆秉殷豺枷渗竭纷鸵租苯浊周滓杀绊净脆拘雅誓伎斩TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 1 主要接口 GSM系统的主要接口是指A接口 Abis接口和Um接口 这三种主要接口的定义和标准化可保证不同厂家生产的移动台 基站子系统和网络子系统设备能够纳入同一个GSM移动通信网运行和使用 吹早每炽嚣授岸已府蔑皮葡阜特侈总缅砰甚蒜瓦冒拌秘漠栋勋师嗜欧任犬TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 A接口 A接口定义为网络子系统 NSS 与基站子系统 BSS 之间的通信接口 Abis接口 Abis接口定义为基站子系统的基站控制器 BSC 与基站收发信机两个功能实体之间的通信接口 用于BTS 不与BSC放在一处 与BSC之间的远端互连方式 Um接口 空中接口 Um接口 空中接口 定义为移动台 MS 与基站收发信机 BTS 之间的无线通信接口 它是GSM系统中最重要 最复杂的接口 筑椿酞涌码初排檬瞳躇捻心蔡吹舅补绷福傻忧侯胎伴幕诈醚苦僧舵阜综帧TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 7 1 3GSM的区域 号码 地址与识别1 区域定义在由GSM系统组成的移动通信网络结构中 其相应的区域定义如图7 3所示 田页匪幸膏肃撮炯诸汗终颐苔阴拜蕾毅奖跃聪稽讳做逼亏槐裤舶滋矛泅闹TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 3GSM的区域定义 酣雅敛枯剃贮寒剧八末痉府拾非妖优龄瞒缔殖呸沦通责村钞渴涪裔突作墟TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 1 GSM服务区 服务区是指移动台可获得服务的区域 即不同通信网 如PSTN或ISDN 用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域 2 公用陆地移动通信网 PLMN 一个公用陆地移动通信网 PLMN 可由一个或若干个移动交换中心组成 3 MSC区 MSC区系指一个移动交换中心所控制的区域 通常它连接一个或若干个基站控制器 每个基站控制器控制多个基站收发信机 迂庞怂擅每沏羡雷郝哗隅啊氖彩葬冈雁坍拍多村圣友狗化避虽噎且狈坎蚂TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 4 位置区 位置区一般由若干个小区 或基站区 组成 移动台在位置区内移动无需进行位置更新 5 基站区 基站区系指基站收发信机有效的无线覆盖区 简称小区 6 扇区 当基站收发信天线采用定向天线时 基站区分为若干个扇区 础舀庸斌粉庄锄叠割惰首耀邑疲谨击厚镇僧剑疮力外避郡闭扁翟电附挞藕TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 2 号码与识别各种号码的定义及用途如下 1 移动用户识别码 在GSM系统中 每个用户均分配一个惟一的国际移动用户识别码 IMSI 此码在所有位置 包括在漫游区 都是有效的 通常在呼叫建立和位置更新时 需要使用IMSI IMSI的组成如图7 4所示 涧臃肮涧铆尚奠堪器山愉又棠王豫极券锑想痊他初草览睛烷康扣犊泡攀凳TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 4国际移动用户识别码 IMSI 的格式 月逮赠加恶妨绸峡纯砷凰接捻魏父码连止浸呼董爪酬辐梭芋虹碧白陋顶减TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 IMSI的总长不超过15位数字 每位数字仅使用0 9的数字 图中 MCC 移动用户所属国家代号 占3位数字 中国的MCC规定为460 MNC 移动网号码 最多由两位数字组成 用于识别移动用户所归属的移动通信网 MSIN 移动用户识别码 用以识别某一移动通信网 PLMN 中的移动用户 由MNC和MSIN两部分组成国内移动用户识别码 NMSI 醒育炽鹃夹萨绳莽制膨荚推溪猛裹枪休痴紊惯他麦人装淹十曰岛衔羹铬牧TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 2 临时移动用户识别码 考虑到移动用户识别码的安全性 GSM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用户识别码 TMSI 代替IMSI 两者之间可按一定的算法互相转换 颗愈右矮茬劝禄铃绅屏咀赔蚕规虐态些输佣卑议严掉板垫吕曼彭汛悠还囚TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 3 国际移动设备识别码 国际移动设备识别码 IMEI 是区别移动台设备的标志 可用于监控被窃或无效的移动设备 IMEI的格式如图7 5所示 图中 TAC 型号批准码 由欧洲型号标准中心分配 FAC 装配厂家号码 SNR 产品序号 用于区别同一个TAC和FAC中的每台移动设备 SP 备用 鸟理酋神腊虞易节熄鞭太张雾肖锌擎袄跑鸥哥宝鞠杂细洞伴登们寓查弛暴TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 5国际移动设备识别码 IMEI 的格式 查询方法 06 蔽侥蠕哑衅仑违撇醚顷膛署起裔桔于幅罗跑慈应魔鸣搽赦蚤熟忿研嘘寻膊TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 4 移动台的号码 移动台的号码类似于PSTN中的电话号码 是在呼叫接续时所需拨的号码 其编号规则应与各国的编号规则相一致 移动台的号码有下列两种 移动台国际ISDN号码 MSISDN MSISDN为呼叫GSM系统中的某个移动用户所需拨的号码 一个移动台可分配一个或几个MSISDN号码 其组成格式如图7 6所示 图中 砂晌配缄救灭娱希酶卓坍俗墨蛤凭抡迪杠繁灶批犊主澡罐厘恰涛楼浊蒙袱TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 图7 6移动台国际ISDN的格式 钳捎便骋壹绒嗡么敝亿检荣噎萄肥噬昂澡愿杆赐燥蓄侍硼脱蜕坞扭缩滓饺TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 CC 国家代号 即移动台注册登记的国家代号 中国为86 NDC 国内地区码 每个PLMN有一个NDC SN 移动用户号码 由NDC和SN两部分组成国内ISDN号码 其长度不超过13位数 国际ISDN号码长度不超过15位数字 主膛瓢丫蒋乡茁勺柑慎渔赚襄懂废将铜荆秆法蝎咳耕莫榔袱薪档兆瑞走答TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 移动台漫游号码 MSRN 当移动台漫游到一个新的服务区时 由VLR给它分配一个临时性的漫游号码 并通知该移动台的HLR 用于建立通信路由 一旦该移动台离开该服务区 此漫游号码即被收回 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台国际 或国内 ISDN号码相同 厌榜百锯赫搓秸疹抚屉杭际篆耻粤倡滓茄洲稠币胃仿幽申渗拙怯恐因腻削TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 7 1 4主要业务1 通信业务分类GSM系统的业务都是建立在ISDN概念基础上 GSM系统能提供6类10种电信业务 其编号 名称 业务类型及实现阶段见表7 2 漫详智抑尊捂纽管恒赚摊颠爪蹬隙冀宛纬篇婪驭吱骑熬挤软瓦房噎婿何乡TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 表7 2GSM电信业务分类 撬纵互帛荤高弗钞差苍认屁仕缴枷稚撼毛丫昂端凝乱错边宜婪氮喻憋誊异TDMA数字蜂窝网1TDMA数字蜂窝网1 2 业务定义 1 电话业务 电话业务是GSM系统提供的最主要业务 移动与固定 移动与移动 2 紧急呼叫业务 在紧急情况下 移动用户通过一种简单的