GSM 数字移动通信系统

1、返回返回第六章第六章 GSM GSM 数字移动通信系统数字移动通信系统4.4.3.3.2.2.1 1GSMGSM系统概述系统概述GSMGSM系统的无线接口系统的无线接口GSMGSM系统的控制与管理系统的控制与管理通用分组无线业务（通用分组无线业务（GPRSGPRS）技术技术返回返回 6 61 11 1GSMGSM系统发展过程系统发展过程第一阶段：主要定义了第一阶段：主要定义了GSMGSM应具备的基本功能。应具备的基本功能。第一阶段和第二阶段之间有一个中间阶段，主要第一阶段和第二阶段之间有一个中间阶段，主要考虑了空间接口上的加密功能。考虑了空间接口上的加密功能。第二阶段是在第一基础上的进一步发展

2、第二阶段是在第一基础上的进一步发展 6 61 1GSMGSM系统概述系统概述返回返回6 61 12 2GSMGSM系统的技术特点系统的技术特点GSMGSM的主要特点可归结为；的主要特点可归结为；(1)(1)频谱效率频谱效率(2)(2)容量容量(3)(3)话音质量话音质量(4)(4)开放的接口开放的接口(5)(5)安全性安全性(6)(6)与与ISDNISDN、PSTNPSTN等的互连等的互连(7)(7)在在SIMSIM卡基础上实现漫游卡基础上实现漫游 返回返回6 61 13 3GSMGSM系统的主要技术参数系统的主要技术参数1 1、 频段：上行：（频段：上行：（890890915915） ，移动

3、台发，移动台发 下行：（下行：（935935960960） ，基站发，基站发2 2、 频带宽度：频带宽度：25253 3、 上、下行频率间隔：上、下行频率间隔：45454 4、 载频间隔：载频间隔：200200kHzkHz5 5、 通信方式：全双工通信方式：全双工MHzMHzMHzMHz返回返回6 6、 信道分配：每载频信道分配：每载频8 8时隙，包含时隙，包含8 8个全速信道，个全速信道，1616个半速信道。个半速信道。7 7、 每时隙信道速率：每时隙信道速率：22.822.8Kbit/sKbit/s8 8、 信道总速率：信道总速率：270 270 Kbit/sKbit/s9 9、 调制方式

4、：调制方式：GMSKGMSK（高斯最小移相键控）高斯最小移相键控）返回返回1010、接入方式：、接入方式：TDMATDMA11 11、话音编码：、话音编码：RPERPELPCLPC，13 Kbit/s13 Kbit/s的规则脉冲激的规则脉冲激励线性预测编码。励线性预测编码。1212、分集接收：跳频每秒、分集接收：跳频每秒217217跳，交错信道编码，自跳，交错信道编码，自适应均衡。适应均衡。返回返回 6 61 14 4GSMGSM的系统结构的系统结构 GSM GSM系统可分为：系统可分为： 1 1、交换子系统（、交换子系统（SSSSSS）或网络子系统（或网络子系统（NSSNSS）； 2 2、基

5、站子系统（、基站子系统（BSSBSS）； 3 3、移动台（、移动台（MSMS）； 4 4、操作维护子系统（、操作维护子系统（OSSOSS）；返回返回 1 1移动台移动台图图6.16.1移动台的构成移动台的构成返回返回图图6.26.2BSSBSS结构结构 2 2、基站子系统、基站子系统BSSBSS要完成无线信道的发送、接收和管理。要完成无线信道的发送、接收和管理。 返回返回 3 3、交换子系统、交换子系统 在在GSMGSM数字移动通信系统中的交换分系统数字移动通信系统中的交换分系统( (MSS)MSS)包括移动交换中心包括移动交换中心( (MSC)MSC)和存储用户数据和移动和存储用户数据和移动

6、管理信息的数据库。管理信息的数据库。MSSMSS负责管理负责管理GSMGSM系统内部系统内部的用户之间以及与其它电信网用户之间的通信。的用户之间以及与其它电信网用户之间的通信。 返回返回图图6.3交换分系统的内部结构交换分系统的内部结构返回返回 4 4、操作维护子系统、操作维护子系统 GSMGSM技术规范指明用于操作维护的设备与基站分技术规范指明用于操作维护的设备与基站分系统和交换分系统的设备是直接相连的，这种专系统和交换分系统的设备是直接相连的，这种专门用于操作维护的设备称为操作维护中心门用于操作维护的设备称为操作维护中心OMCOMC。返回返回 对用户的管理是独立于一般操作维护功能以外的，对

7、用户的管理是独立于一般操作维护功能以外的，包括两个方面：用户数据管理和计费管理。包括两个方面：用户数据管理和计费管理。 用户数据的管理涉及用户数据的管理涉及HLR(HLR(包括包括AUCAUC负责与安全性负责与安全性有关的数据有关的数据) )以及专门的管理设备以及专门的管理设备, ,还涉及到用户还涉及到用户持有的用户识别卡持有的用户识别卡SIMSIM。 返回返回图图6.46.4操作维护分系统的结构操作维护分系统的结构返回返回 6 61 15 5GSMGSM网络的主要接口协议网络的主要接口协议 1 1GSMGSM的主要接口的主要接口 图图6.56.5GSMGSM系统的主要接口系统的主要接口返回返

8、回 （1 1） A A接口接口 A A接口就是移动业务交换中心接口就是移动业务交换中心( (MSC)MSC)与基站控制器与基站控制器( (BSC)BSC)之间的接口。之间的接口。 物理链路采用标准的物理链路采用标准的2.0482.048Mb/sMb/s的数字传输链路实的数字传输链路实现，此接口传递的信息包括移动台管理、基站管现，此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。理、移动性管理、接续管理等。返回返回 （2 2）AbisAbis接口接口 Abis Abis接口定义了基站子系统接口定义了基站子系统( (BSS)BSS)中基站控制器中基站控制器( (BSC)BSC)和基

9、站收发信台和基站收发信台( (BTS)BTS)之间的通信标准。之间的通信标准。 它们之间采用标准的它们之间采用标准的2.0482.048Mb/s PCMMb/s PCM数字链路来数字链路来实现此接口支持所有面向用户提供的服务并支持实现此接口支持所有面向用户提供的服务并支持对对BTSBTS无线设备的控制和无线频率的分配无线设备的控制和无线频率的分配. .返回返回 （3 3） UmUm接口接口 Um Um接口定义为移动台与基站收发信台接口定义为移动台与基站收发信台( (BTS)BTS)之间之间的通信接口的通信接口, ,用于移动台与用于移动台与GSMGSM系统固定部分之间系统固定部分之间的互通。的互

10、通。 物理链路是无线链路物理链路是无线链路, , 此接口传递的信息主要包此接口传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。返回返回2 2网络子系统网络子系统( (NSS)NSS)的内部接口的内部接口 图图6.66.6网络子系统内部接口网络子系统内部接口返回返回 （1 1）B B接口接口 B B接口定义为访问位置寄存器接口定义为访问位置寄存器( (VLR)VLR)与移动业务交与移动业务交换中心换中心( (MSC)MSC)之间的内部接口。之间的内部接口。 用于移动业务交换中心用于移动业务交换中心( (MSC)MSC)向向 VLRVLR询问有关移动

11、询问有关移动台台( (MS)MS)当前位置信息或通知访问用户寄存器当前位置信息或通知访问用户寄存器( (VLR)VLR)有关移动台有关移动台( (MS)MS)的位置更新信息等。的位置更新信息等。返回返回 （2 2）C C接口接口 C C接口定义为归属用户寄存器接口定义为归属用户寄存器( (HLR)HLR)与移动业务交与移动业务交换中心换中心( (MSC)MSC)之间的接口。之间的接口。 用于传递路由选择和管理信息用于传递路由选择和管理信息, , 其物理链路采用其物理链路采用标准标准2.0482.048Mb/sMb/s的的PCMPCM数字传输线。数字传输线。返回返回 （3 3）D D接口接口 D

12、 D接口定义为归属用户位置寄存器接口定义为归属用户位置寄存器( (HLR)HLR)与访问用与访问用户位置寄存器户位置寄存器( (VLR)VLR)之间的接口。之间的接口。 实用化的实用化的GSMGSM系统结构一般把系统结构一般把VLRVLR综合于移动业综合于移动业务交换中心务交换中心( (MSC)MSC)中，而把归属用户位置寄存器中，而把归属用户位置寄存器( (HLR)HLR)相连的标准相连的标准2.0482.048Mb/sMb/s的数字链路。的数字链路。返回返回 （4 4）E E接口接口 E E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心心( (MSC

13、)MSC)之间的接口。之间的接口。 当移动台当移动台( (MS)MS)在一个呼叫进行过程中，从一个移在一个呼叫进行过程中，从一个移动业务交换中心动业务交换中心( (MSC)MSC)控制的区域移动到相邻的控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心另一个移动业务交换中心( (MSC)MSC)的控制区时，为的控制区时，为不中断通信需完成越区信道切换过程。不中断通信需完成越区信道切换过程。 返回返回 （5 5）F F接口接口 F F接口定义为移动业务交换中心接口定义为移动业务交换中心( (MSC)MSC)与移动设备与移动设备 识别寄存器识别寄存器( (EIR)EIR)之间的接口之间的接口. . 用于

14、交换相关的国际移动设备识别码管理信息。用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息。 F F接口的链接方式标准接口的链接方式标准2.0482.048Mb/sMb/s的的PCMPCM数字链数字链路实现的。路实现的。返回返回 （6 6）G G接口接口 G G接口定义为访问用户位置寄存器接口定义为访问用户位置寄存器( (VLR)VLR)之间的接之间的接口。口。 当采用临时移动用户识别码当采用临时移动用户识别码( (TMSI)TMSI)时时. G. G接口的物接口的物理链路采用标准理链路采用标准2.0482.048Mb/sMb/s数字链路数字链路。返回返回 3 3GSMGSM与其它公用电信网的接口与其它公

15、用电信网的接口 其它公用电信网泛指公用电信网其它公用电信网泛指公用电信网( (PSTN)PSTN)、 综合业综合业务数字网务数字网( (ISDN) ISDN) 、公用分组交换数据网公用分组交换数据网( (PSPDN)PSPDN)和电路交换公用数据网和电路交换公用数据网( (CSPDN)CSPDN)。 GSM GSM系统通过系统通过MSCMSC与这些公用电信网互连。与这些公用电信网互连。返回返回 4 4各接口协议各接口协议 GSM GSM系统各接口采用的分层协议结构，同时考虑系统各接口采用的分层协议结构，同时考虑到了与到了与ISDNISDN的互通，符合开放系统互连的互通，符合开放系统互连( (O

16、SI)OSI)参考参考模型分层的目的，是允许隔离各组信令协议功能，模型分层的目的，是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议。按连续的独立层描述协议。 每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它自己特定的服务。自己特定的服务。返回返回 图图6.76.7系统主要接口的协议分层结构系统主要接口的协议分层结构返回返回 （1 1）各协议分层结构描述）各协议分层结构描述 信号层信号层1 1（也称为物理层）（也称为物理层）, , 提供传送比特流所需提供传送比特流所需的物理链路的物理链路. . 信号层信号层2, 2, 为专用数据链路为专用数据链路L2L2协议

17、，基于协议，基于ISDNISDN的的D D信道接入协议信道接入协议( (LAP-D)LAP-D)， 在在UmUm接口中的接口中的L2L2协议称协议称为为APDmAPDm。返回返回 信号层信号层3,3,主要传送控制和管理信息。主要传送控制和管理信息。 L3 L3包括三个基本子层，无线资源管理包括三个基本子层，无线资源管理( (RR) RR) 、移动移动 性管理性管理( (MM)MM)和接续管理和接续管理( (CM)CM)。 接续管理接续管理( (CM)CM)层中含有多个呼叫控制层中含有多个呼叫控制( (CC)CC)单元，单元，提供并行呼叫处理，还有补充业务提供并行呼叫处理，还有补充业务( (SS

18、)SS)单元和短消单元和短消息业务管理息业务管理( (SMS)SMS)单元单元. .返回返回 (2) (2)信号的互通信号的互通 在在A A接口，信令协议的参考模型如图接口，信令协议的参考模型如图6.86.8所示。所示。 BSSAP BSS BSSAP BSS应用部分应用部分 SCCP SCCP 信令连接控制部分信令连接控制部分 DTAP DTAP 直接转移应用部分直接转移应用部分 MTP MTP 消息传递部分消息传递部分 BSSMAP BSSBSSMAP BSS移动应用部分移动应用部分 图图6-8 6-8 A A接口信令协议参考模型接口信令协议参考模型返回返回（3 3）NSSNSS内部及内部

19、及GSMGSM系统与系统与PSTNPSTN之间的协议之间的协议 TUPTUP：电话用户部分电话用户部分BSSAPBSSAP：BSSBSS应用部分应用部分ISUPISUP：ISDNISDN用户部分用户部分SCCPSCCP：信令连接控制部分信令连接控制部分MAPMAP：移动应用部分移动应用部分MTPMTP：消息传递部分消息传递部分TCAPTCAP：事务处理应用部事务处理应用部分分 图图6.96.9应用于应用于GSMGSM系统的系统的7 7号信令协议层号信令协议层返回返回 6.1.56.1.5GSMGSM系统的网络结构系统的网络结构 1 1 GMSCGMSC（关口关口MSCMSC） 在在GSM/PL

20、MNGSM/PLMN网络中，能够提供网络中，能够提供GSM/PLMNGSM/PLMN网络网络与其它通信网络间的链路，具有为呼叫查询、选与其它通信网络间的链路，具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能的接呼叫路由的功能的MSCMSC称为入口称为入口MSCMSC，简称简称GMSCGMSC。返回返回图图6.106.10关口关口MSCMSC返回返回 2 2 MSC/VLRMSC/VLR业务区业务区 表示网络中由一个表示网络中由一个MSCMSC所覆盖的服务区域，凡在该所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器（区的移动台均在该区的访问位置寄存器（VLRVLR）登登记。所以，记。所以，MSCMS

21、C总与总与VLRVLR构成同一个节点，写作构成同一个节点，写作MSC/VLRMSC/VLR。返回返回 3 3 位置区（位置区（LALA） 每个每个MSC/VLRMSC/VLR服务区被分成若干个位置区，位置服务区被分成若干个位置区，位置区是区是MSC/VLRMSC/VLR服务区的一个部分，在一个位置区服务区的一个部分，在一个位置区内移动台可以自由移动，不需做位置更新。内移动台可以自由移动，不需做位置更新。 位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域，只能属于某一个呼区域，只能属于某一个MSC/VLRMSC/VLR。 返回返回 4.4.小区（小区（C

22、ellCell） 它表示网络中一个它表示网络中一个BTSBTS的无线覆盖区域，一个位的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（全球识别码（CGICGI）的。的。 同时，利用基站识别码（同时，利用基站识别码（BSICBSIC），），移动台本身能移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区。区分使用同样的载频的各个小区。返回返回图图6.11GSM系统的网络结构系统的网络结构返回返回图图6.126.12数字数字PLMNPLMN的网络结构与的网络结构与PSTNPSTN网网 5 5 GSM/PLMNGSM/PLMN的网络结构的网络结

23、构返回返回 6.1.76.1.7GSMGSM的编号计划的编号计划 1 1 移动用户和移动台的识别码移动用户和移动台的识别码 （1 1） 国际移动用户识别码国际移动用户识别码( (IMSI)IMSI) IMSI IMSI是给每个用户分配一个唯一的国际移动用户是给每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码，这个识别码在识别码，这个识别码在GSMGSM系统所有服务区中都系统所有服务区中都是有效的。是有效的。返回返回图图6.136.13IMSIIMSI的构成的构成IMSIIMSI的总长不超过的总长不超过1515位数字，采用十进制编码位数字，采用十进制编码. .移动国家码移动国家码移动网号移动网号移动用户

24、识别码，唯一地识别某移动用户识别码，唯一地识别某一移动通信网中的移动用户一移动通信网中的移动用户国家移动用户识别码国家移动用户识别码, ,由由MNCMNC和和MSINMSIN组成组成返回返回 (2) (2) 临时移动用户识别码临时移动用户识别码( (TMSI)TMSI) 考虑到安全性，空中接口传递的考虑到安全性，空中接口传递的IMSIIMSI用用TMSITMSI代替。代替。 VLR VLR可给来访的每一用户分配一个唯一的可给来访的每一用户分配一个唯一的TMSITMSI，在在每次鉴权后分配，只在某一每次鉴权后分配，只在某一VLRVLR管辖区内有效。当管辖区内有效。当用户离开此用户离开此VLRVL

25、R服务区后，即释放此号码，在呼叫服务区后，即释放此号码，在呼叫建立和位置更新时可使用建立和位置更新时可使用TMSITMSI。返回返回 (3) (3) 本地移动用户识别码本地移动用户识别码( (LMSI)LMSI) 为了加速为了加速VLRVLR对用户数据的查询，还可使用辅助对用户数据的查询，还可使用辅助性的本地移动用户识别码性的本地移动用户识别码LMSILMSI。 它是在位置更新时，它是在位置更新时，VLRVLR暂分配给来访用户的一个暂分配给来访用户的一个唯一识别码。唯一识别码。返回返回 (4) (4) 国际移动设备识别码国际移动设备识别码( (IMEI)IMEI) 唯一地识别一个移动台设备组成

26、，如图唯一地识别一个移动台设备组成，如图6-146-14图图6.14 6.14 IMEIIMEI的组成的组成型号批准码型号批准码最后装配码，表示生产厂或最后最后装配码，表示生产厂或最后装配所在地由厂家自行编码装配所在地由厂家自行编码. .序号码序号码备用备用返回返回 2.2.移动台的号码移动台的号码（1 1） 移动台国际移动台国际ISDNISDN号码号码( (MSISDN)MSISDN) 此号码是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号此号码是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码，组成如图码，组成如图6-156-15图图6.156.15MSISDNMSISDN的组成的组成CC CC 为国家码为国家码

27、NDCNDC为国内地区码为国内地区码SNSN为移动用户号码为移动用户号码. .返回返回 （2 2） 移动台漫游号码移动台漫游号码( (MSRN)MSRN) MSRN MSRN是指当移动台漫游后，为使是指当移动台漫游后，为使GSMGSM移动通信移动通信网能再进行路由选择，把来话呼叫转移到移动台网能再进行路由选择，把来话呼叫转移到移动台当前所登记的当前所登记的MSCMSC，而由而由VLRVLR临时分配给移动台临时分配给移动台的一个号码。的一个号码。 返回返回 （3 3） 信道切换号码信道切换号码 此号码用于两个移动交换区此号码用于两个移动交换区( (MSCMSC区区) )间进行切换间进行切换时，为

28、建立时，为建立SMCSMC间通话链路而临时使用的号码，间通话链路而临时使用的号码，它类似于它类似于MSRNMSRN的组成。的组成。返回返回 3 3 位置区和基站的识别位置区和基站的识别 （1 1） 位置区识别位置区识别( (LAI)LAI) 在检测位置更新和切换的需求时，要使用位置区识在检测位置更新和切换的需求时，要使用位置区识别别LAILAI。图图6.166.16LAILAI的组成的组成MCCMCC为移动国家码为移动国家码MNCMNC为移动网号为移动网号LACLAC为位置区码为位置区码返回返回 （2 2） 全球小区识别全球小区识别( (CGI)CGI) CGI CGI是在所有是在所有GSM/

29、PLMNGSM/PLMN中作为小区的唯一标识。中作为小区的唯一标识。是在是在LAILAI的基础上再加上小区识别的基础上再加上小区识别( (CI)CI)。组成组成CICI为为两字节长度的两字节长度的1616进制编码。由各运营部门自定。进制编码。由各运营部门自定。返回返回 （3 3） 基站识别色码基站识别色码( (BSIC) BSIC) 用于采用相同载频的相邻不同基站发信台用于采用相同载频的相邻不同基站发信台( (BTS)BTS)的的识别。特别用于识别在不同国家的边界地区，采识别。特别用于识别在不同国家的边界地区，采用相同载频的不同相邻用相同载频的不同相邻BTSBTS。 图图6.176.17BSI

30、CBSIC的构成的构成NCCNCC为为PLMNPLMN色码，用来唯一色码，用来唯一识别相邻国家不同的识别相邻国家不同的PLMNPLMN；BCCBCC为为BTSBTS色码，用来唯一色码，用来唯一识别采用相同载频的相邻识别采用相同载频的相邻BTSBTS；返回返回 6.1.86.1.8GSMGSM系统的业务功能系统的业务功能 1 1、主要电信业务、主要电信业务 (1) (1) 电信业务电信业务 (2) (2) 紧急呼叫业务紧急呼叫业务 (3) (3) 短消息业务短消息业务 (4) (4) 可视图文接入可视图文接入 (5) (5) 智能用户电报传送智能用户电报传送 (6) (6) 传真传真返回返回 2

31、 2、承载业务分类、承载业务分类 GSM GSM系统的数字业务分为电信业务和承载业务。系统的数字业务分为电信业务和承载业务。 承载业务是在两个承载业务是在两个MODEMMODEM接口之间传递用户的接口之间传递用户的数据，而电信业务是一种完整的端到端通信业务，数据，而电信业务是一种完整的端到端通信业务，包括了终端的能力。包括了终端的能力。返回返回 3 3、补充业务、补充业务 (1) (1) 号码识别类补充业务定义号码识别类补充业务定义 主叫号码识别显示主叫号码识别显示( (CNIP )CNIP ) 主叫号码识别限制主叫号码识别限制( (CNIR ) CNIR ) 被叫号码识别显示被叫号码识别显示

32、( (CONP )CONP ) 被叫号码识别限制被叫号码识别限制( (CONR )CONR ) 恶意呼叫识别恶意呼叫识别( (MCI )MCI )返回返回 (2) (2) 呼叫提供类补充业务定义呼叫提供类补充业务定义 1 1、无条件呼叫前转、无条件呼叫前转( (CFU)CFU)； 2 2、遇移动用户忙呼叫前转、遇移动用户忙呼叫前转( (CFB)CFB)； 3 3、遇无应答呼叫前转、遇无应答呼叫前转( (CFNRy)CFNRy)； 4 4、遇移动用户不可及呼叫前转、遇移动用户不可及呼叫前转( (CFNRc)CFNRc)； 5 5、呼叫转移、呼叫转移( (CT)CT)； 6 6、移动接入搜索、移动

33、接入搜索( (MAN)MAN)；返回返回 (3) (3) 呼叫完成类补充业务呼叫完成类补充业务 1 1、呼叫等待、呼叫等待( (CW)CW)； 2 2、呼叫保持、呼叫保持( (HOLD)HOLD)；返回返回 (4) (4) 多方通信类补充业务多方通信类补充业务 三方业务三方业务(3(3PTY)PTY)，可使正在进行的呼叫另外增加可使正在进行的呼叫另外增加一个对第三方的呼叫。三方之间能够互相听到各一个对第三方的呼叫。三方之间能够互相听到各方的声音，也可根据需要暂与某一方的通话置于方的声音，也可根据需要暂与某一方的通话置于保持状态，而只与单独一方通话任何一方可以独保持状态，而只与单独一方通话任何一

34、方可以独立退出三方通话。立退出三方通话。返回返回 (5) (5) 集团类补充业务集团类补充业务 闭合用户群闭合用户群( (CUG)CUG)，能使一些用户构成闭合用户能使一些用户构成闭合用户群呼入和呼出。群呼入和呼出。CUGCUG的某些特定成员可以有附加的某些特定成员可以有附加能力使它们能向用户群外发出呼叫和能力使它们能向用户群外发出呼叫和/ /或接受来自或接受来自用户群外的呼叫。用户群外的呼叫。返回返回(6) (6) 计费类补充业务计费类补充业务 1 1、计费通知、计费通知( (AOC)AOC)； 2 2、呼叫终了的计费信息；、呼叫终了的计费信息； 3 3、呼叫期间的计费信息；、呼叫期间的计费

35、信息； 4 4、呼叫建立期间的计费信息；、呼叫建立期间的计费信息； 5 5、免费业务、免费业务( (FPH) FPH) ； 6 6、对方付费、对方付费( (REVC) REVC) ；返回返回 (7) (7) 附加信息传送类补充业务附加信息传送类补充业务 用户至用户信令用户至用户信令( (UUS)UUS)，此业务允许许多移动用户此业务允许许多移动用户发送通过信令信道透明传输的有限量的用户信息发送通过信令信道透明传输的有限量的用户信息至另一个至另一个PLMNPLMN或或ISDNISDN用户，或从这些用户接收用户，或从这些用户接收信息用户。信息用户。返回返回 (8) (8) 呼叫限制类补充业务呼叫限

36、制类补充业务 闭锁所有出局呼叫闭锁所有出局呼叫( (BAOC) BAOC) 闭锁所有国际出局呼叫闭锁所有国际出局呼叫( (BOIC) BOIC) 闭锁除归属国家外所有国际出局呼叫闭锁除归属国家外所有国际出局呼叫( (BOIC-EXHC) BOIC-EXHC) 闭锁所有入局呼叫闭锁所有入局呼叫( (BAIC) BAIC) 当漫游出归属当漫游出归属PLMNPLMN国家后闭锁入局呼叫国家后闭锁入局呼叫( (BAIC-BAIC-Roam)Roam) 返回返回6.2 6.2 GSMGSM系统的无线接口系统的无线接口 6.2.16.2.1无线数字传输的特征无线数字传输的特征 移动通信的特点之一就是用户接入

37、系统是无线方移动通信的特点之一就是用户接入系统是无线方式，具有无线通信的特点。式，具有无线通信的特点。返回返回 1 1TDMA/FDMATDMA/FDMA接入方式接入方式 在在GSMGSM中，无线路径上是采用时分多址（中，无线路径上是采用时分多址（TDMATDMA）方式。每一频点（频道或叫载频方式。每一频点（频道或叫载频TRXTRX）上可分成上可分成8 8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRXTRX最多可有最多可有8 8个移动客户同时使用，见图个移动客户同时使用，见图6.186.18所示。所示。 返回返回图图6.196.19TDMATDMA多址接入技

38、术多址接入技术 返回返回 2 2工作频段工作频段 （1 1）工作频段）工作频段 见图见图6-19(6-19(见教材见教材P147)P147)我国陆地公用蜂窝数字移动我国陆地公用蜂窝数字移动通信网通信网GSMGSM通信系统采用通信系统采用900900MHzMHz频段：频段： 905 905915915（移动台发、基站收）（移动台发、基站收） 950 950960960（基站发、移动台收）（基站发、移动台收） 返回返回 （2 2）频道间隔）频道间隔 相邻两频道间隔为相邻两频道间隔为200200kHzkHz，每个频道采用时分多每个频道采用时分多址接入（址接入（TDMATDMA）方式，分为方式，分为8

39、 8个时隙，即个时隙，即8 8个信个信道（全速率）。每信道占用带宽道（全速率）。每信道占用带宽200200kHzkHz8=25kHz8=25kHz。 返回返回 （3 3）频道配置）频道配置 上行频率上行频率: :fl(n)= 890.200MHz fl(n)= 890.200MHz （n-1n-1） 0.200MHz(0.200MHz(移动台发，基站收移动台发，基站收) ) 下行频率下行频率: :fh(n)= fl(n) fh(n)= fl(n) 45MHz( 45MHz(基站发，移动台基站发，移动台收收) ) n= 76n= 76124124频道频道 返回返回返回返回（4 4）双工及调制特性

40、）双工及调制特性 双工收发间隔：双工收发间隔：4545kHzkHz。与模拟与模拟TACSTACS系统相同。系统相同。 主载波调制方式：主载波调制方式：GSMKGSMK 调制主载波的信号性质调制主载波的信号性质: :包含数字信息的双信道或包含数字信息的双信道或多信道多信道 被发送信息的类型：电报传真数据、遥测、遥控、被发送信息的类型：电报传真数据、遥测、遥控、电话视频的组合电话视频的组合 返回返回 （5 5）干扰保护比）干扰保护比 载波干扰保护比（载波干扰保护比（C CI I）就是指接收到的希望信就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值。号电平与非希望信号电平的比值。 GSM GSM规范

41、中规定：规范中规定： 同频道干扰保护比：同频道干扰保护比： C/I C/I 9dB 9dB 邻频道干扰保护比：邻频道干扰保护比： C/I C/I - 9dB - 9dB 载波偏离载波偏离400400kHzkHz时的干扰保护比：时的干扰保护比： C/I C/I - 41dB - 41dB 返回返回（6 6）频率复用方式）频率复用方式 频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖。频率进行覆盖。 频率复用方式就是指将可用频道分成若干组，若频率复用方式就是指将可用频道分成若干组，若所有可用的频道所有可用的频道NN（如如4949）分成）分成F F组（

42、如组（如9 9组），组），则每组的频道数为则每组的频道数为NNF F（49/9 49/9 5.4 5.4即有些组的即有些组的频道数为频道数为5 5个，有些为个，有些为6 6个。个。返回返回图图6.20 9006.20 900MHz 3MHz 39 9方式频道分配图方式频道分配图 返回返回图图6.21 6.21 频率复用方式频率复用方式 返回返回图图6.22 76.22 7小区分组小区分组 返回返回 (7) (7) 保护带宽：保护带宽：400400kHzkHz 当一个地区数字移动通信系统与模拟移动通信系当一个地区数字移动通信系统与模拟移动通信系统共存时，两系统之间统共存时，两系统之间( (频道中

43、心频率之间频道中心频率之间) )应有应有约约400400kHzkHz的保护带宽，通常是由模拟的保护带宽，通常是由模拟B B网预留网预留。返回返回 3 3时间调整时间调整 在呼叫进行期间，要监视呼叫到达基站的时间，在呼叫进行期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台发出指令，随着它离开基站距离的增并向移动台发出指令，随着它离开基站距离的增加，逐渐提前发送的时间，这称为时间提前。加，逐渐提前发送的时间，这称为时间提前。返回返回 4 4时间色散时间色散 在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中有的反射信号来收到的信号是多种多样的

44、，其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。种现象称为时间色散。返回返回图图6.236.23时间色散时间色散返回返回 6.2.26.2.2信号的处理信号的处理 1 1话音编码话音编码 PCM PCM编码采用编码采用A A律波形编码，分为律波形编码，分为3 3步：步： - - 采样采样 - - 量化量化 - - 编码编码 返回返回图图6.24 6.24 GSMGSM话音编码器框图话音编码器框图 返回返回 声码器要做的事是将话音信号分成

45、声码器要做的事是将话音信号分成2020msms的段，然的段，然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。 LPC LPC十十LTPLTP参数：参数：3.6 3.6 kbit/skbit/s。 RPE RPE参数：参数：9.49.4kbit/skbit/s。 因此，话音编码器的输出比特速率是因此，话音编码器的输出比特速率是1313kbitkbit。返回返回 2 2 信道编码信道编码 信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错。信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错。这是因

46、为加入一些冗余比特，把几个比特上携带这是因为加入一些冗余比特，把几个比特上携带的信息扩散到更多的比特上。的信息扩散到更多的比特上。返回返回 假定要传输的信息是一个假定要传输的信息是一个“0”“0”或是一个或是一个“l”l”，为了提高保护能力，各添加为了提高保护能力，各添加3 3个比特：个比特： 信息信息 添加比特添加比特 发送比特发送比特 O 000 0000 O 000 0000 1 111 1 1111 1 111 1 1111 返回返回信 源信 源 编 码 器信 道 编 码 器调 制 器信 道解 调 器信 道 译 码 器信 源 译 码 器信 宿SMCRMS干 扰图图6.25 6.25 数

47、字信息传输方框图数字信息传输方框图返回返回 分组码用分组码用( (n n，k)k)表示，表示，n n表示码长，表示码长，k k表示信息位数表示信息位数目，目，R Rk kn n称为分组编码的效率。称为分组编码的效率。 图图6.26 6.26 分组编码分组编码返回返回返回返回 在在GSMGSM系统中，上述两种编码方法均在使用。系统中，上述两种编码方法均在使用。 采用采用“两次两次”编码的好处是：在有差错时，能校编码的好处是：在有差错时，能校正的校正正的校正( (利用卷积编码特性利用卷积编码特性) )，能检测的检测，能检测的检测( (利利用分组编码特性用分组编码特性) )。 返回返回 GSMGSM

48、系统首先是把话音分成系统首先是把话音分成2020msms的音段的音段, ,这这2020msms的音段通过话音编码器被数字化和话音编码，产的音段通过话音编码器被数字化和话音编码，产生生260260个比特流，并被分成：个比特流，并被分成： 50 50个最重要比特个最重要比特 132 132个重要比特个重要比特 8 8个不重要比特个不重要比特 返回返回图图6.28 6.28 GSMGSM数字话音的信道编码数字话音的信道编码返回返回 3 3交织技术交织技术 1 1) )交织技术的一般原理交织技术的一般原理 假定由一些假定由一些4 4比特组成的消息分组，把比特组成的消息分组，把4 4个相继分个相继分组中

49、的第组中的第1 1个比特取出来，并让这个比特取出来，并让这4 4个第个第1 1比特组成比特组成一个新的一个新的4 4比特分组，称作第一帧，比特分组，称作第一帧，4 4个消息分组个消息分组中的比特中的比特2 24 4，也作同样处理，如图，也作同样处理，如图6.296.29所示。所示。 返回返回12341234123412341111222233334444134134134134消息分组交织交织后的消息分组图图6.29 6.29 交织原理交织原理返回返回 2 2) )GSMGSM系统中交织方式系统中交织方式 在在GSMGSM系统中，信道编码后进行交织，交织分为两系统中，信道编码后进行交织，交织分

50、为两次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织。织。 返回返回图图6.30 6.30 GSM 20msGSM 20ms话音编码交织话音编码交织 返回返回图图6.31 6.31 普通突发脉冲串普通突发脉冲串返回返回图图6.32 6.32 话音信道编码话音信道编码返回返回图图6.33 6.33 二次交织二次交织返回返回 二次交织经得住丧失一整个突发脉冲串的打二次交织经得住丧失一整个突发脉冲串的打 击，但击，但增加了系统时延。增加了系统时延。 因此，在因此，在GSMGSM系统中，移动台和中继电路上增加了系统中，移动台和中继电路上增加了回波抵消器，以改善

51、由于时延而引起的通话回音。回波抵消器，以改善由于时延而引起的通话回音。返回返回 4 4) )调制调制 简单地说，简单地说，GSMGSM使用的调制是使用的调制是BTBT0.30.3的的GMSKGMSK，其调制速率为其调制速率为270270833833千波特，使用千波特，使用ViterbiViterbi算法算法进行解凋。调制的功能就是按照一定的规则把某进行解凋。调制的功能就是按照一定的规则把某种特性强加到电磁波上，这个特性就是我们要发种特性强加到电磁波上，这个特性就是我们要发射的数据。射的数据。返回返回 图图6.346.34GMSKGMSK调制频谱调制频谱GMSKGMSK调制是在较高频谱效率调制是

52、在较高频谱效率(1 (1bitbitHz)Hz)与可承受的解与可承受的解调复杂性之间的折衷。如果假设输入信号为无限随机调复杂性之间的折衷。如果假设输入信号为无限随机序列，则其理论调制频谱如图所示。序列，则其理论调制频谱如图所示。返回返回 6 62 23 3信道类型信道类型 1 1物理信道物理信道 GSM GSM在无线路径上传输的一个基本概念是：传输在无线路径上传输的一个基本概念是：传输的单位是约一百个调制比特的序列，它称为一个的单位是约一百个调制比特的序列，它称为一个突发脉冲。要把这个脉冲在一个载频上传播，它突发脉冲。要把这个脉冲在一个载频上传播，它占有一段频率，也占有一段时间。占有一段频率，

53、也占有一段时间。 GSM GSM的空中物理信道是一个频宽的空中物理信道是一个频宽200200KHzKHz、 时长时长为为0.5770.577msms的物理实体。的物理实体。返回返回图图6.356.35物理信道的区域物理信道的区域返回返回 2 2 逻辑信道逻辑信道 在在BTSBTS和和MSMS间必须传送许多信息，包括语音和控间必须传送许多信息，包括语音和控制信息等。先把这些信息分类，再按不同方法对制信息等。先把这些信息分类，再按不同方法对应至物理信道上传播。这些划分就称为逻辑信道。应至物理信道上传播。这些划分就称为逻辑信道。而逻辑信道按其中承载信息不同可分为控制信道而逻辑信道按其中承载信息不同可

54、分为控制信道和业务信道。和业务信道。返回返回（1) 1)广播信道广播信道( (BCH)BCH)： 均为下行信道，用于向均为下行信道，用于向MSMS发送广播消息。发送广播消息。 a) a) 频率校正信道频率校正信道( (FCCH)FCCH) b) b) 同步信道同步信道( (SCH)SCH) c) c) 广播控制信道广播控制信道返回返回（2) 2) 公共控制信道公共控制信道 a) a) 寻呼信道寻呼信道( (PCH)PCH) b) b) 随机接入信道随机接入信道( (RACH)RACH) c) c) 接入许可信道接入许可信道( (AGCH)AGCH)返回返回（3) 3) 随路控制信道随路控制信道

55、( (DCCH)DCCH) a) a) 独立专用控制信道独立专用控制信道( (SDCCH)SDCCH) b) b) 慢速随路控制信道慢速随路控制信道( (SACCH)SACCH) c) c) 快速随路控制快速随路控制( (FACCH)FACCH)返回返回（4) 4) 业务信道业务信道( (TCH)TCH) TCH TCH用于话音业务的承载，有两种类型用于话音业务的承载，有两种类型全速全速TCH(TCH/F)TCH(TCH/F)和半速和半速TCH(TCH/#)TCH(TCH/#)。 全速全速TCHTCH允许使用允许使用1313Kbit/sKbit/s传送语音和传送语音和12.612.6或或3 3

56、Kbit/sKbit/s数据传输。半速数据传输。半速TCHTCH允许以允许以7 7Kbit/sKbit/s传送语传送语音及音及6 6或或3.63.6Kbit/sKbit/s传送数据，是双向信道。传送数据，是双向信道。返回返回 3 3突发脉冲突发脉冲（1 1）常规突发脉冲）常规突发脉冲 这种脉冲用于在这种脉冲用于在TCHTCH承载信息及除承载信息及除RACHRACH、SCHSCH和和FCCHFCCH以外的控制信道信息。以外的控制信道信息。图图6.366.36常规突发脉冲常规突发脉冲返回返回 （2 2）接入脉冲）接入脉冲 它有它有8 8位尾比特，并有很大一段保护期。位尾比特，并有很大一段保护期。

57、图图6.376.37接入脉冲接入脉冲返回返回（3 3）伪突发）伪突发脉冲脉冲 在没有信息承载时发送伪突发脉冲。在没有信息承载时发送伪突发脉冲。返回返回 4 4逻辑信道与物理信道的映射逻辑信道与物理信道的映射 （1 1） BCHBCH和和CCCHCCCH的对应方式的对应方式 BCH BCH和和CCCHCCCH要求在要求在BCHBCH的第的第0 0载频第载频第0 0时隙上传时隙上传送，周期为送，周期为5151个个TDMATDMA帧，下行信道。帧，下行信道。图图6.386.38BCHBCH和和CCCHCCCH的周期结构的周期结构返回返回（2 2）RACHRACH的对应方式的对应方式 RACH RAC

58、H周期为周期为5151个个TDMATDMA帧，占用第帧，占用第0 0载频的第载频的第0 0时隙，上行信道。时隙，上行信道。 图图6.396.39RACHRACH的周期结构的周期结构返回返回（3 3）SDCCHSDCCH和和SACCHSACCH的对应方式的对应方式DxSDCCH号X AxSACCH号X IIDLE图图6.406.40SDCCHSDCCH和和SACCHSACCH的周期结构的周期结构返回返回（4 4）TCHTCH的对应方式的对应方式T TCH A SACCH I IDLE图图6.416.41TCHTCH的周期结构的周期结构TCHTCH共占用共占用2626个个TDMATDMA帧，在其载

59、频各时隙及帧，在其载频各时隙及OO频频2 2、7 7时隙传送，双向信道。时隙传送，双向信道。返回返回 5 5结构结构 系统采用帧的总循环长度为系统采用帧的总循环长度为715648715648，称为超高帧。，称为超高帧。其时长为其时长为3 3小时小时2828分分5353秒秒760760毫秒。超高帧又被分毫秒。超高帧又被分成超帧，共有成超帧，共有20482048个超帧，每帧时长为个超帧，每帧时长为6.126.12s s 。 一个超帧再分成复帧。在一个超帧再分成复帧。在GSMGSM中有两种复帧。中有两种复帧。 （1 1）2626帧的复帧帧的复帧 （2 2）5151帧的复帧帧的复帧 返回返回6.3 6

60、.3 GSMGSM系统的控制与管理系统的控制与管理 6.3.1 6.3.1GSMGSM系统的安全性管理系统的安全性管理 GSM GSM系统主要有如下安全性措施系统主要有如下安全性措施 （1 1）对接入网络的呼叫请求进行鉴权。）对接入网络的呼叫请求进行鉴权。 （2 2）对无线信道上的消息进行加密。）对无线信道上的消息进行加密。 （3 3）对移动台设备本身的合法性进行识别。）对移动台设备本身的合法性进行识别。 （4 4）对移动台的）对移动台的IMSIIMSI号进行保护号进行保护返回返回 SIMSIM卡中有如下内容：固化数据、卡中有如下内容：固化数据、IMSIIMSI、鉴权键鉴权键K K，安全算法，