移动通信第7章组网技术

1、组网技术概述 网络结构u基本网络结构u数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM 空中接口u帧结构u信道u协议结构信令u接入信令u网络信令越区切换和位置管理u越区切换u位置管理 固定通信网固定通信网u公众电话网公众电话网 PSTN (Public Switched Telephone Network)u公众数据网公众数据网 PDC (Public Data Network)u综合数字网综合数字网 IDN (Integrated Digital Network)u综合业务数字网综合业务数字网 ISDN (Integrated Service Digital Network) 移动通信网是固定通信网的延伸

2、和扩展移动通信网是固定通信网的延伸和扩展u与固定通信网络互联，与固定通信网络互联， 尤其是与尤其是与ISDN的互联的互联 标准化标准化u电信标准化部门电信标准化部门(ITU-T) (CCITT国际电报电话咨询委员国际电报电话咨询委员会会 )u无线通信部门无线通信部门(ITU-R)u电信发展部门电信发展部门(ITU-D) 信令系统：信令系统： 用户接口和网络信令用户接口和网络信令PDC分为分为PSPDN(分组交换公众数据网分组交换公众数据网)和和CSPDN(电路电路交换公众数据网交换公众数据网)ISDN： 是以数字化方式处理和传送所有信息形式的传是以数字化方式处理和传送所有信息形式的传输与交换的

3、信息网络输与交换的信息网络综合业务：综合业务： 在一个通信网络内传送语音在一个通信网络内传送语音数据数据文字和图文字和图像通信的综合服务像通信的综合服务数字化：数字化： 指信息的处理、交换和传送的数字化指信息的处理、交换和传送的数字化ISDN的标准：的标准： 1985， CCITT提出提出I系列建议，系列建议， 1989年年进行修改，进行修改， 提出宽带综合业务数字网提出宽带综合业务数字网B-ISDNISDN提供语音业务和非语音业务提供语音业务和非语音业务ISDN的信令采用公共信道信令方式的信令采用公共信道信令方式, 定义了用户网络标定义了用户网络标准接口和准接口和No.7号信令号信令用来确定

4、用来确定 频率，功率，频率，功率，码片，定时与同步，码片，定时与同步，调制解调，收发信机调制解调，收发信机性能等无线电参数。性能等无线电参数。介质接入控制层介质接入控制层:介质访介质访问管理和数据封装等。问管理和数据封装等。选择物理信道，建立和释选择物理信道，建立和释放连接；放连接；将控制信息，将控制信息， 高层信息高层信息 , 差错控制信息复接成数据差错控制信息复接成数据分组。分组。数据链路层（数据链路层（DLC）：网）：网络提供非常可靠的数据链络提供非常可靠的数据链路。路。在用户平面，提供如：在用户平面，提供如： 语音传输业务语音传输业务 电路交换模式或分组交电路交换模式或分组交换模式的数

5、据传输业务。换模式的数据传输业务。 是信令层是信令层,有三个功能实有三个功能实体：体：呼叫控制呼叫控制, 无线资源无线资源管理管理, 移动管理移动管理.用于管理链路连接，控制用于管理链路连接，控制呼叫过程，支持附加业务呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及移动和短消息业务，以及移动管理和无线资源管理。管理和无线资源管理。协议：协议： ProtocolProtocol， 指各同名层间的通信规约。指各同名层间的通信规约。实体：实体： EntityEntity， 指各个功能层中实现各个功能指各个功能层中实现各个功能的模块。的模块。服务：服务： ServiceService， 在各功能层中在各功能层

6、中, ,低层向高层提低层向高层提供什么的层服务。供什么的层服务。服务接入点：服务接入点： SAPSAP， 指相邻功能层间的接口。指相邻功能层间的接口。原语：原语： PrimitivePrimitive， 指功能层间交换的信息。指功能层间交换的信息。uRequest Request 原语，原语， 应答为应答为ConfirmationConfirmation原语。原语。uIndicationIndication原语，原语， 应答为应答为ResponseResponse原语。原语。必须利用无线电波传输信息，传播特性差必须利用无线电波传输信息，传播特性差 u传播环境复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播

7、的传播环境复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展幅度衰落和时延扩展 u用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化随机变化 工作于复杂的干扰环境工作于复杂的干扰环境 u外部干扰：天电、机电和信道热噪声外部干扰：天电、机电和信道热噪声u系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互调、多址和远近效应调、多址和远近效应 可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增 u用户容量问题，业务容量问题用户容量问题，业务容量问题 网络结构

8、多种多样，网络管理复杂网络结构多种多样，网络管理复杂 u用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密 用户终端成为个人消费品用户终端成为个人消费品应用层：应用层：信源编码网络层：网络层：蜂窝规划和无线资源管理(RRM) 数据链路层：数据链路层：多址接入控制物理层：物理层：多址方式和调制技术 空闲信道的选取方式主要可以分为两类：一类是专用呼叫信道方式(或称“共用信令信道”方式)；另一类是标明空闲信道方式。n 专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式。这种方式是在网中设置专门的呼叫信道，专用于处理用户的呼叫。移动用户只要不在通话时就停在这呼叫信道上守候。 n 标明空闲信道方

9、式标明空闲信道方式。标明空闲信道方式可分为“循环定位”、标明空闲信道方式标明空闲信道方式“循环不定位”、“循环分散定位方式”定义定义：在给定的多个信道中，选择一个：在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫。信道专门用作呼叫。该信道有两个该信道有两个作用作用：一是：一是处理呼叫处理呼叫；二；二是是指配话音信道指配话音信道。MSBS下行信道 寻呼信道上行信道 接入信道专用信道专用信道1发空闲信号MSCBS专用信道1发空闲信号MSCBSMS1MS2MSn专用信道1发对MS1的寻呼信号MSCBSMS1MS2MSn专用信道1寻呼成功，指定可用信道如信道3MSCBSMS1MS2MSn专用信道1MSCB

10、SMS1MS2MSn信道3发空闲信号对于专用信道呼叫方式，为了减小同抢概率，要求对于专用信道呼叫方式，为了减小同抢概率，要求专用呼叫信道处理一次呼叫过程所需的时间很短，专用呼叫信道处理一次呼叫过程所需的时间很短，一般为几百毫秒甚至更短，这样一个信道就可以处一般为几百毫秒甚至更短，这样一个信道就可以处理成百上千个呼叫。理成百上千个呼叫。适用场合：适用场合：采用数字信令的大容量通信系统。对于采用数字信令的大容量通信系统。对于信道数目小于信道数目小于1212的小容量移动通信系统不适合。目的小容量移动通信系统不适合。目前的蜂窝电话系统就采用这种方式。前的蜂窝电话系统就采用这种方式。标明空闲信道方式标明

11、空闲信道方式定义定义：系统中没有专用的呼叫信道，而是由：系统中没有专用的呼叫信道，而是由BSBS临时指定临时指定一个信道做呼叫信道，并在这个信道一个信道做呼叫信道，并在这个信道上发空闲信号，而所有空闲的移动台通过信道上发空闲信号，而所有空闲的移动台通过信道扫描，停留在发空闲信号的信道上，一旦有寻扫描，停留在发空闲信号的信道上，一旦有寻呼成功，该信道就成为一个业务信道，基站再呼成功，该信道就成为一个业务信道，基站再另选空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，另选空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，空闲的移动台自动转到新的临时信道上守侯空闲的移动台自动转到新的临时信道上守侯（定位）。（定位）。BS信道

12、1信道2信道n.信道n-1BS信道1信道2信道n.信道n-1发空闲信号BS信道1信道2信道n.信道n-1发空闲信号MS1MS2MSnBS信道1信道2信道n.信道n-1发对MS2的寻呼信号MS1MS2MSnBS信道1信道2信道n.信道n-1MS2接入该信道通话MS1MS2MSn发空闲信号特点：呼叫信道是临时的，不断变化的，呼叫特点：呼叫信道是临时的，不断变化的，呼叫信道一旦转为通话信道，信道一旦转为通话信道，BSBS要重新确定某空闲要重新确定某空闲信道为临时呼叫信道，发空闲信号。而移动台信道为临时呼叫信道，发空闲信号。而移动台收不到空闲信道就不断进行信道扫描。这种方收不到空闲信道就不断进行信道扫

13、描。这种方式式信道利用率高，接续快；但同抢概率大。信道利用率高，接续快；但同抢概率大。适用场合：小容量系统。适用场合：小容量系统。定义：基站在所有空闲信道上都发空闲信号，网内未通定义：基站在所有空闲信道上都发空闲信号，网内未通话的移动台自动扫描信道，话的移动台自动扫描信道，随机停靠随机停靠在就近的空闲信道在就近的空闲信道上（不定位）。当基站呼叫移动台时，选择一个空闲信上（不定位）。当基站呼叫移动台时，选择一个空闲信道发时间足够长的召集信号（其他空闲信道停发空闲信道发时间足够长的召集信号（其他空闲信道停发空闲信号），而后发选呼信号，网内移动台收不到空闲信号就号），而后发选呼信号，网内移动台收不到

14、空闲信号就要重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就在该信道上要重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就在该信道上等候被呼，一旦呼叫成功，被呼移动台就在该信道上接等候被呼，一旦呼叫成功，被呼移动台就在该信道上接入服务，其他移动台进入信道扫描状态。入服务，其他移动台进入信道扫描状态。BS空闲信道1信道2信道n空闲信道n-1发空闲信号发空闲信号MS1MS3MSn-4MSnBS空闲信道1信道2信道n空闲信道n-1发召集信号停发空闲信号MS1MS3MSn-4MSnBS空闲信道1信道2信道n空闲信道n-1发召集信号 后发选呼信号 如对MS3MS1MS3MSn-4MSnBS信道1信道2信道n空闲信道n-1MS1M

15、S3MSn-4MSn发空闲信号特点：这种方式是在循环定位方式的基础上为特点：这种方式是在循环定位方式的基础上为减小同抢概率而出现的一种改进方式，但减小同抢概率而出现的一种改进方式，但移动移动台被呼的接续时间比较长台被呼的接续时间比较长；另外，系统中的所；另外，系统中的所有信道都处于工作状态，这种多信道常发状态有信道都处于工作状态，这种多信道常发状态会引起会引起严重的互调干扰严重的互调干扰。适用场合：信道数目少的系统。适用场合：信道数目少的系统。定义定义：基站在全部不通话的空闲信道上发空闲：基站在全部不通话的空闲信道上发空闲信号，网内移动台分散停靠在各个空闲信道上。信号，网内移动台分散停靠在各个

16、空闲信道上。移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行；移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行；而基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空而基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号。闲信道上发出，并等待应答信号。BS空闲信道1信道2信道n空闲信道n-1发空闲信号发空闲信号MS1MS3MSn-4MSnBS信道1信道2信道n空闲信道n-1接入此信道通话发空闲信号MS3MSn-4MSn移动台主呼的情况移动台主呼的情况BS空闲信道1信道2信道n空闲信道n-1发对MS3的寻呼信号MS1MS3MSn-4MSn发对MS3的寻呼信号移动台被呼的情况移动台被呼的情况BS信道1信道2信道n空闲

17、信道n-1接入此信道通话发空闲信号MS3MSn-4MSn特点：为克服循环不定位方式移动台被呼时接特点：为克服循环不定位方式移动台被呼时接续时间长而改进的一种方式。此方式续时间长而改进的一种方式。此方式接续快，接续快，效率高，同抢概率小效率高，同抢概率小。但当移动台被呼时，基。但当移动台被呼时，基站在所有的空闲信道上都发送选呼信号，站在所有的空闲信道上都发送选呼信号，互调互调干扰严重干扰严重。适用场合：小容量系统。适用场合：小容量系统。概述 网络结构u基本网络结构u数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM 空中接口u帧结构u信道u协议结构信令u接入信令u网络信令越区切换和位置管理u越区切换u位置管理

18、网络构成：网络构成：u集中式的基础结构网络；集中式的基础结构网络；u分布式或分布式或Ad hocAd hoc。 集中式移动通信网络构成集中式移动通信网络构成采用特定特性的节点（即基站）；采用特定特性的节点（即基站）；基站控制所有其覆盖区域（称为小区）内的传输；基站控制所有其覆盖区域（称为小区）内的传输；由节点接收来自基站发送出的信号的能力来决定小由节点接收来自基站发送出的信号的能力来决定小区的边界；区的边界；通过用陆地线路连接更多的基站可以增加覆盖（蜂通过用陆地线路连接更多的基站可以增加覆盖（蜂窝网）；窝网）；蜂窝网通常与蜂窝网通常与PSTN PSTN 和和/ /或或LANs LANs 相连；

19、相连；基站是有线域和无线域之间的中间节点。基站是有线域和无线域之间的中间节点。基站通过传输链路和交换机相连，交换机再通过传输链路基站通过传输链路和交换机相连，交换机再通过传输链路与固定的电话网络相连。与固定的电话网络相连。交换机交换机交换机交换机固定网络固定网络基站基站基站基站 MSC汇接局汇接局端局端局接入信令接入信令接入信令接入信令网络信令网络信令基站与交换机、交换机和固定网络可采用有线链路(光纤/同轴电缆)或无线链路(如微波等)。时分复用中时分复用中的准同步数的准同步数字复接字复接 PDH。 一次群、二一次群、二次群、三次次群、三次群、四次群群、四次群 通常每个基通常每个基站要求支持站要

20、求支持50路话音呼路话音呼叫叫,每个交换每个交换机可以支持机可以支持100个基站个基站普通交换机：普通交换机：由交换网络、接口和控制系统组成。作用由交换网络、接口和控制系统组成。作用是在控制系统的作用下，将任一输入线与输出线接通。是在控制系统的作用下，将任一输入线与输出线接通。移动交换机：移动交换机： 也叫移动交换中心也叫移动交换中心(MSC) ，不同：除完，不同：除完成交换功能外，还负责移动性管理和无线资源管理成交换功能外，还负责移动性管理和无线资源管理(越区越区切换切换漫游等漫游等)。接接口口交换交换网络网络终终端端控制系统控制系统交换机交换机中继线中继线用户线用户线交换机交换机( (a)

21、 )入线入线1 12 23 3出线出线2 23 34 45 5交换网络交换网络中继线中继线绳路绳路 忙音源忙音源记发器记发器( (b) )x xz zw wy y注：注：x x点相连：构成品点相连：构成品2 12 1的通路的通路 y y点相连，点相连，z z点相连，并借助绳线：构成点相连，并借助绳线：构成1 31 3的通路的通路 （即（即1 11 13 32 23)3)数字蜂窝移动通信网与模拟蜂窝移动通信网的区别在数字蜂窝移动通信网与模拟蜂窝移动通信网的区别在于于:u 模拟蜂窝移动通信网的模拟蜂窝移动通信网的MSC包含移动性管理和用户鉴权及认包含移动性管理和用户鉴权及认证。证。 u而数字蜂窝移

22、动通信网将移动性管理和用户鉴权及认证从而数字蜂窝移动通信网将移动性管理和用户鉴权及认证从MSC中剥离出来。中剥离出来。 设置了原籍位置寄存器设置了原籍位置寄存器(HLR) ，访问位置，访问位置寄存器寄存器(VLR)来进行移动来进行移动 性管理。性管理。u数字蜂窝移动通信网还包括设备标志寄存器数字蜂窝移动通信网还包括设备标志寄存器(EIR) ，认证中心，认证中心(AUC)和操作维护中心和操作维护中心(OMC)等等MSCu路由选择管理路由选择管理u计费和费率管理计费和费率管理u业务量管理业务量管理u向向HLR发业务量和计费信发业务量和计费信息息HLRu对已登记的所有用户的参对已登记的所有用户的参数

23、进行管理数进行管理 修改等修改等u对每个用户计费管理对每个用户计费管理uVLR的更新的更新VLRu是一个动态数据库是一个动态数据库u移动台漫游号的管理移动台漫游号的管理u临时移动台标识管理临时移动台标识管理u访问的移动台用户管理访问的移动台用户管理uHLR的更新的更新u管理管理MSC区区 位置区和基位置区和基台区台区u管理无线电信道管理无线电信道(如信道分如信道分配标配标 动态信道分配管理动态信道分配管理 信道阻塞状态信道阻塞状态)ITU-T在1988年给出包括包括Sm接口，接口， Um接口，接口， Abis接口接口 ，AG接口接口不同的系统有不同的信令接口协议。不同的系统有不同的信令接口协议

24、。Sm接口，接口， 人机接口人机接口,用户于移动网间的接口用户于移动网间的接口.Um接口，接口， 移动台与基站之间的无线接口移动台与基站之间的无线接口A接口，接口， 基站与移动交换中心间的接口基站与移动交换中心间的接口ABis接口，接口， 基站控制器基站控制器(BSC)和基站收发信机和基站收发信机(BTS)之之间的接口间的接口B接口，接口， 移动交换中心移动交换中心 MSC 和访问位置寄存器和访问位置寄存器 VLR 之间的接口之间的接口C接口，接口， 移动交换中心移动交换中心 MSC 和原籍位置寄存器和原籍位置寄存器 HLR 之间的接口之间的接口D接口，接口， 原籍位置寄存器原籍位置寄存器 H

25、LR 和访问位置寄存器和访问位置寄存器 VLR 之间的接口之间的接口E接口，接口， 移动交换中心移动交换中心 MSC 之间的接口之间的接口F接口，接口， 移动交换中心移动交换中心 MSC 和设备标志寄存器和设备标志寄存器 EIR 之之间的接口间的接口G接口接口 ，访问位置寄存器，访问位置寄存器 VLR 之间的接口之间的接口概述 网络结构u基本网络结构u数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM 空中接口u帧结构u信道u协议结构信令u接入信令u网络信令越区切换和位置管理u越区切换u位置管理49GSM是欧洲电信标准委员会是欧洲电信标准委员会ETSI为第二代移为第二代移动通信制定的，可以国际漫游的泛欧数字式

26、蜂动通信制定的，可以国际漫游的泛欧数字式蜂窝移动通信系统的标准。窝移动通信系统的标准。下面以表格形式给出下面以表格形式给出GSM900第一、第二两阶第一、第二两阶段以及段以及DCS1800第一、第二两阶段无线接口第一、第二两阶段无线接口( (空空口接口口接口) )的主要性能的主要性能: : 50GSM900 (一阶段) GSM900 (二阶段) DCS1800 (一阶段) DCS1800 (二阶段) 上行 890915MHz 880915MHz 17101785MHz 17101785MHz 下行 935960MHz 925960MHz 18051880MHz 18051880MHz 信道号范

27、围 1至124 1至124和975至1023 512至885 512至885 收、发间隔(频率) 45MHz 45MHz 95MHz 95MHz 收、发间隔(时间) 3个时隙 3个时隙 3个时隙 3个时隙 调制数据率 270.833kb/s 270.833kb/s 270.833kb/s 270.833kb/s 帧周期 4.615ms 4.615ms 4.615ms 4.615ms 时隙周期 576.9us 576.9us 576.9us 576.9us 比特周期 3.692us 3.692us 3.692us 3.692us 调制方式 0.3GMSK 0.3GMSK 0.3GMSK 0.3G

28、MSK 信道间隔 200kHz 200kHz 200kHz 200kHz 时隙数 8 8 8 8 移动台最大功率 20W 20W 20W 1W 移动台最小功率 13dBm 5dBm 4dBm 0dBm 功控调节次数 0 至150 至19 0 至130 至15话音比特率 13kb/s 13kb/s 13kb/s 13kb/s GSM主要性能主要性能表表51GSM信道可以分为物理信道和逻辑信道。所谓信道可以分为物理信道和逻辑信道。所谓物理信道，这里是指实际物理承载的传输信道物理信道，这里是指实际物理承载的传输信道，而逻辑信道则是按信道的功能来划分的。逻，而逻辑信道则是按信道的功能来划分的。逻辑信道

29、是通过物理信道传送的。辑信道是通过物理信道传送的。1.物理信道与帧结构物理信道与帧结构GSM是一类数字式移动通信体制，它主要是通是一类数字式移动通信体制，它主要是通过时分多址过时分多址TDMA方式来实现的，亦即用户间方式来实现的，亦即用户间是以时间分割的不同时隙方式来传送不同用户是以时间分割的不同时隙方式来传送不同用户信息的。信息的。 GSM仅有仅有8个时隙，它不足以满足每个小区内个时隙，它不足以满足每个小区内的实际用户数的需求，因此的实际用户数的需求，因此GSM系统是采用以系统是采用以时分为主体时分、频分相结合的方式时分为主体时分、频分相结合的方式(TDMA/FDMA方式方式)。 200kH

30、z载波载波1载波载波21 2 3 4 5 6 7 8载波载波124上行信道上行信道下行信道下行信道100kHz保护频带保护频带25MHz反反向向信信道道正正向向信信道道收发保收发保护频段护频段5302120462047超高帧：一个超高帧=2715648TDMA帧=3小时26分53秒760毫秒02101504925 超帧1：超帧2：超帧=1326TDMA帧=6.12秒0250501复帧I:II:复帧I=26TDMA帧=120ms复帧II=51TDMA帧=235.385ms07654321TDMA帧：1个TDMA帧=8个时隙=4.615ms38.25326个训练57信息bit57信息bit3333

31、3固定142bit8.258.2539bit信息位39个信息位64训练bit41bit同步位336bit信息位68.25保护比特1常规突发序列：频率校正突发序列：同步突发序列：接入突发序列：四类时隙突发1个时隙=577ms=156.25bit尾比特保护比特 GSM的帧结构：的帧结构：GSM最大特色最大特色是时分多址，是时分多址，而时分是利用而时分是利用帧结构来实现帧结构来实现的，其结构如的，其结构如右图所示：右图所示： 542. GSM逻辑信道逻辑信道GSM逻辑信道结构如下所示逻辑信道结构如下所示 ：VCHFCCHSCHBCCHPCHAGCHRACHSACCHFACCHDCH频率校正信道同步信

32、道广播控制信道寻呼信道准予接入信道随机接入信道慢速随路控制信道快速随路控制信道全/半速率话音全/半速率数据广播信道BCH公共控制信道CCCH专用控制信道DCCH独立专用控制信道随路控制信道控制信道CCH业务信道TCHACCHSDCCH上、下行上、下行逻 辑 信 道下 行上行1、频率校正信道（、频率校正信道（FCCH）载有供移动台频率校正用的信息，通过载有供移动台频率校正用的信息，通过FCCH，MS就可以定位一个小区并解调出同一小区的其就可以定位一个小区并解调出同一小区的其它信息。通过它信息。通过FCCH，MS也可以知道该载频是不是也可以知道该载频是不是BCCH载频。载频。2、 同步信道（同步信

33、道（SCH）在在FCCH解码后，解码后，MS接着要解出接着要解出SCH信道消息，该消息含移动台帧同步和基站识别的信息：基信道消息，该消息含移动台帧同步和基站识别的信息：基站识别码站识别码(BSIC)，它占有，它占有6个比特其中个比特其中3个比特为个比特为07范围的范围的PLMN色码，另色码，另3个比特为个比特为07 范范围的基站色码围的基站色码(BCC)。简化的。简化的TDMA帧号（帧号（RFN），它占有），它占有22个比特。个比特。3、广播控制信道（、广播控制信道（BCCH）通常，在每个基站收发信台中总有一个收发信机含有这个信道，以向移动台广播系统消息，通常，在每个基站收发信台中总有一个收发

34、信机含有这个信道，以向移动台广播系统消息，这些系统消息使得这些系统消息使得MS可以在空闲模式下有效工作。可以在空闲模式下有效工作。4、 寻呼信道（寻呼信道（PCH）这是一个下行信道，用于寻呼被叫的移动台，当网络想与某一这是一个下行信道，用于寻呼被叫的移动台，当网络想与某一MS建立通信时，它会根据建立通信时，它会根据MS当当前所登记的前所登记的LAC向该向该LAC区域内所有小区通过区域内所有小区通过PCH信道发寻呼消息，标示为信道发寻呼消息，标示为TMSI或或IMSI。5、准予接入信道（、准予接入信道（AGCH）这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网请求作出应答，即分配一个这是一个下行信道，用

35、于基站对移动台的入网请求作出应答，即分配一个SDCCH或直接分配或直接分配一个一个TCH。6、 随机接入信道（随机接入信道（RACH）上行信道，用于移动台随机提出入网申请，请求分配一个上行信道，用于移动台随机提出入网申请，请求分配一个SDCCH，请求包括，请求包括3bit的建立的建立原因（呼叫请求、寻呼响应、位置更新请求以及短消息请求等）和原因（呼叫请求、寻呼响应、位置更新请求以及短消息请求等）和5bit的参考随机数供的参考随机数供MS区别属于自己的接入允许消息。区别属于自己的接入允许消息。7、 独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）是双向专用信道，传送建立连接的信令消息、位置更新消

36、息、短消息、鉴权消息、是双向专用信道，传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、鉴权消息、加密命令、信道分配消息、以及各种附加业务等。可分为独立专用控制信道（加密命令、信道分配消息、以及各种附加业务等。可分为独立专用控制信道（SD/8）与与CCCH相组合的专用控制信道（相组合的专用控制信道（SD/4）。）。8、 慢速随路控制信道（慢速随路控制信道（SACCH）与业务信道或与业务信道或SDCCH联用，在传送用户信息期间带传某些特定信息，上行链路主要联用，在传送用户信息期间带传某些特定信息，上行链路主要传递无线测量报告，下行链路主要传递部分系统消息。这些消息包括通信质量、传递无线测量报告，下行

37、链路主要传递部分系统消息。这些消息包括通信质量、LAI、CELL ID、邻区、邻区BCCH信号强度、信号强度、NCC限制、小区选项、限制、小区选项、TA、功率控制级别等。、功率控制级别等。9、快速随路控制信道（、快速随路控制信道（FACCH）与与TCH联用，用于在传输过程中给系统提供比慢速随路控制信道（联用，用于在传输过程中给系统提供比慢速随路控制信道（SACCH）速度和）速度和及时性高得多的信令信息。通过从业务信道借取帧来实现接续，传送如及时性高得多的信令信息。通过从业务信道借取帧来实现接续，传送如“越区切换越区切换”等指令信息。由于话音译码器会重复最后等指令信息。由于话音译码器会重复最后2

38、0ms的话音，所以这种偷帧中断不会被用户的话音，所以这种偷帧中断不会被用户察觉。除了上述三类控制信道外，还有一种小区广播控制信道（察觉。除了上述三类控制信道外，还有一种小区广播控制信道（CBCH），它用于下行），它用于下行线，载有短消息业务小区广播（线，载有短消息业务小区广播（SMSCB）信息，使用像）信息，使用像SDCCH相同的物理信道。相同的物理信道。图：图：FCCH逻辑信道在逻辑信道在物理信道物理信道的映射的映射概述 网络结构u基本网络结构u数字蜂窝移动通信网的网络结构GSM 空中接口u帧结构u信道u协议结构信令u接入信令u网络信令越区切换和位置管理u越区切换u位置管理 基本概念：基本概

39、念：u指在通信网中传输，与通信有关的一系列控制信号。指在通信网中传输，与通信有关的一系列控制信号。 信令：信令： 不同于用户信息不同于用户信息u信令通常需要在通信网络的不同环节中传输，各环节进行分析信令通常需要在通信网络的不同环节中传输，各环节进行分析处理并通过交互作用而形成一系列的操作和控制。处理并通过交互作用而形成一系列的操作和控制。u目的：目的： 是保证用户信息有效且可靠的传输。是保证用户信息有效且可靠的传输。 信令的内容：信令的内容：u包括呼叫建立、包括呼叫建立、 监控、监控、 拆除、拆除、 网络管理控制等信息。网络管理控制等信息。 信令分类：信令分类：u接入信令：用户到网络节点间的信

40、令。接入信令：用户到网络节点间的信令。u网络信令：网络节点间的信令。网络信令：网络节点间的信令。 MSC汇接局汇接局端局端局接入信令接入信令接入信令接入信令网络信令网络信令移动通信中：移动台到基站之间的信令移动通信中：移动台到基站之间的信令主要包括呼叫管理、移动管理和无线资源管理主要包括呼叫管理、移动管理和无线资源管理不同系统有不同的信令不同系统有不同的信令u包括数字信令和模拟音频信令包括数字信令和模拟音频信令模拟通信系统信令基本格式为：模拟通信系统信令基本格式为：u前置码前置码(P)，字同步，字同步(SW)，地址或数据，地址或数据(A或或D)，纠错码，纠错码(SP)等等P SW A or D

41、 SP音频信令：常用于有线电话中，如单音频信令、双音音频信令：常用于有线电话中，如单音频信令、双音多频信令多频信令(DTMF)和多音频信令等和多音频信令等移动通信的空中接口信令分三个层次。移动通信的空中接口信令分三个层次。信息传输包括：无证实和有证实信息传输包括：无证实和有证实( (应答应答) )两种两种物理层在物理信道上形成许多逻辑信道，如广播信道物理层在物理信道上形成许多逻辑信道，如广播信道(BCH) (BCH) 随机接入信道随机接入信道(RACH)(RACH)，接入允许信道，接入允许信道(AGCH)(AGCH)和寻呼信道和寻呼信道(PCH)(PCH)等，这些信道按照一定的规则复接到物理层

42、的具体帧中。等，这些信道按照一定的规则复接到物理层的具体帧中。654.GSM系统的协议栈系统的协议栈GSM规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的规定。规定。 GSM系统各接口采用的分层协议结构是符合系统各接口采用的分层协议结构是符合开发系统互连开发系统互连OSI参考模型的。参考模型的。GSM协议分层结构协议分层结构由以下三层组成：由以下三层组成：(1)L1层，又称为物理层，它是无线接口的最低层，提层，又称为物理层，它是无线接口的最低层，提供传送比特流所需的物理供传送比特流所需的物理(无线无线)链路、为高层提供链路、为高层提供各种不同功能的逻辑信道。各种

43、不同功能的逻辑信道。(2)L2层，又称为链路层，它的主要目的是在移动台与层，又称为链路层，它的主要目的是在移动台与基站之间建立可靠的专用数据链路。基站之间建立可靠的专用数据链路。 (3)L3层，又称为网络高层，它主要是负责控制和管理层，又称为网络高层，它主要是负责控制和管理的协议层。的协议层。66GSM系统主要接口的协议分层示意图如下：系统主要接口的协议分层示意图如下：LAPDmLAPDmRRBTSMCMMMRRLAPDmLAPDMTPSCCPBTSMBSSAPRRMTPMTPSCCPSCCPBSSAPMMTCAPMAPCMISUPTUP接口(GSM04.0X)接口(GSM08.05)接口(G

44、SM08.0X)无线资源管理协议移动性管理协议连接管理协议BTSBSCBSSMSMSCAbisAmU1L2L3L1L1L1L1L表表 5 9 控制字段的构成控制字段的构成 信令的传输方式分为两类：一类是采用无证实采用无证实(无应无应答答)信息传输方式信息传输方式，另一类是有证实有证实(应答应答)信息传输方式信息传输方式。 采用无证实信息传输方式时，仅采用UI帧，传输协议十分简单。该帧仅传输一次，如果传输正确，则将向第三层传送。如果传输错误，将被物理层丢弃(这主要是GSM的逻辑信道提供了检错能力，链路层不再检错)。 在采用有证实信息传送方式中，帧的交换过程分为三个阶段： 连接建立、数据传送和拆线

45、。 采用端到端的信息传输处理方式采用端到端的信息传输处理方式信息经过原语传送到下层，形成物理帧，通过无线接信息经过原语传送到下层，形成物理帧，通过无线接口到接收端，再通过原语传送到对应端。口到接收端，再通过原语传送到对应端。物理层和链路层之间的原语：物理层和链路层之间的原语：随机接入原语随机接入原语表示移动台发送的接入请求及收到的应答，以表示移动台发送的接入请求及收到的应答，以及随机接入请求到达基站，及随机接入请求到达基站，数据传送原语数据传送原语表示数据链路层对等实体之间通过物理层发送表示数据链路层对等实体之间通过物理层发送数据和接收数据。数据和接收数据。物理链接建立原语物理链接建立原语表示

46、物理层连接已经建立原语表示物理层连接已经建立原语。链路层与第三层之间的原语：链路层与第三层之间的原语：用于无证实消息传输的原语用于无证实消息传输的原语，用于有证实消息数据传送的原语用于有证实消息数据传送的原语，用于有证实消息传输链路建立用于有证实消息传输链路建立/暂停暂停/恢复恢复/终止的原语终止的原语, 用于随机接入的原语用于随机接入的原语。链路层和第三层管理层之间的原语链路层和第三层管理层之间的原语无线资源管理层与物理层之间的原语等等。无线资源管理层与物理层之间的原语等等。 常用的网络信令为常用的网络信令为7 7号信令号信令u包括包括MTP、SCCP、TCAP、MAP、OMAP和和ISDN

47、-UP等等 7 7号信令网络是与号信令网络是与PSTNPSTN平行的独立网络平行的独立网络u包括信令点包括信令点(SP)、信令链路和信令转移点、信令链路和信令转移点(STP)u信令点包括业务交换点信令点包括业务交换点(SSP)和业务控制点和业务控制点(SCP)MTP：消息传递部分，提供无连接的消息传输系统：消息传递部分，提供无连接的消息传输系统SCCP：信令连接控制部分，提供用于无连接和面向：信令连接控制部分，提供用于无连接和面向连接业务所需的对连接业务所需的对MTP的附加功能。的附加功能。SCCP提供地提供地址的扩展能力和四类业务。包括，址的扩展能力和四类业务。包括，0类是基本的无连类是基本

48、的无连接业务；接业务；1类为有序的无连接业务；类为有序的无连接业务；2类是基本的面类是基本的面向连接型业务；向连接型业务；3类是具有流量控制的面向连接型业类是具有流量控制的面向连接型业务务ISDN-UP：ISDN用户业务，包括基本的承载业务和用户业务，包括基本的承载业务和信道信道ISDN补充业务。补充业务。TCAP：事务处理能力应用部分，提供与电路无关：事务处理能力应用部分，提供与电路无关的信令应用之间交换信息的能力。的信令应用之间交换信息的能力。MAP: 系统管理应用部分系统管理应用部分OMAP: 操作和维护应用部分操作和维护应用部分OSI 层次层次OMAPMAPTCAPISDN-UPSCC

49、PMTP层层3 3MTP层层2 2MTP层层1 1应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层SS7 层次层次SCCP各类业务与管理用到的用户原语与参数各类业务与管理用到的用户原语与参数这是一个(MS)手机呼叫(MS)手机请求建立通信的信令基本流程整个过程从MS向BTS请求信道开始首先MS将在随机接入信道（RACH）向BSS发送信道请求消息，以便申请一个专用信道（SDCCH），BSC为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息通知MS为其分配的专用信道，随后MS将在为其分配的SDCCH上发送一个层三消息-CM业务请求消息

50、，在该消息中CM业务类型为移动发起呼叫，该消息被BSS透明的传送至MSC，MSC收到CM业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知VLR处理此次MS的接入业务请求，（同时，由于在BSC和MSC之间用到了 SCCP有连接服务，为建立SCCP连接，MSC还将向BSC回连接确认消息），收到业务接入请求后，VLR将首先查看在数据库中该MS是否有鉴权三参组，如果有，将直接向MSC下发鉴权命令，否则，向相应的HLR/AUC请求鉴权参数，从HLR/AUC得到三参组，然后再向MSC下发鉴权命令。MSC 收到VLR发送的鉴权命令后，通过BSS向MS下发鉴权请求，在该命令中含有鉴权参数，MS收到鉴权请求后，利用SI

51、M卡中的IMSI和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应消息送达MSC，MSC将鉴权结果回送VLR，由VLR 核对MS上报的鉴权结果和从HLR取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后，VLR将首先向MSC下发加密命令，然后通知MSC该MS此次接入请求已获通过，MSC通过BSS通知MS业务请求获得通过，然后MSC向MS下发加密命令，该命令内含加密模式，MS收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此MS完成了 整个接入阶段的工作。概述 网络结构u基本网络结构u数字蜂窝移动通信网的网络结构信令u接入信令u网络信令越区切换和位置管理u

52、越区切换u位置管理当移动用户从一个位置区漫游到另一个位置区时, 将引起网络各个功能单元的一系列操作.这些操作将引起各种位置寄存器中移动台位置信息的登记、修改或删除，若移动台正在通话则将引起越区转接过程。这些就是支持蜂窝系统的移动特性管理过程。u越区切换：联机通信状态，保持不间断、无缝隙通联机通信状态，保持不间断、无缝隙通信的有效手段信的有效手段 。u位置管理：网络保持跟踪移动台实际所处位置并存网络保持跟踪移动台实际所处位置并存储该位置信息。储该位置信息。基本概念基本概念 (Handover)u发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入另一个基站覆盖的小发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入另一个基站覆

53、盖的小区情况下区情况下,为保持通信的连续性，所进行的无线链路转移工作为保持通信的连续性，所进行的无线链路转移工作.u将呼叫在其进程中从一个无线信道转换到另一个无线信道的将呼叫在其进程中从一个无线信道转换到另一个无线信道的过程。过程。u越区切换是蜂窝制移动通信系统不可避免的。越区切换是蜂窝制移动通信系统不可避免的。越区切换的分类越区切换的分类u硬切换：硬切换：在切换过程中，在切换过程中，MS与新的基站联系前，先中断与与新的基站联系前，先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系。原基站的通信，再与新基站建立联系。u软切换：软切换：维持旧的连接维持旧的连接, 同时建立新的连接。同时建立新的连接。u更软

54、切换（更软切换（softer handoff）：）：发生在同一基站具有相同频率发生在同一基站具有相同频率的不同扇区之间的切换，实际上是相同信道板上的导频之间的不同扇区之间的切换，实际上是相同信道板上的导频之间的切换。的切换。越区切换的问题越区切换的问题u越区切换的准则越区切换的准则：何时：何时需要进行越区切换需要进行越区切换-whenu越区切换如何控制越区切换如何控制 - Howu越区切换时信道如何分越区切换时信道如何分配配 -what 性能指标性能指标失败概率失败概率因越区切换失败而使通因越区切换失败而使通信中断的概率信中断的概率越区切换的速率越区切换的速率越区切换引起的通信中越区切换引起的

55、通信中断的时间间隔断的时间间隔越区切换发生的时延越区切换发生的时延 通常是根据移动台处接通常是根据移动台处接收的平均信号强度，或收的平均信号强度，或移动台处的移动台处的S/N或误比或误比特率等参数来确定。特率等参数来确定。 准则准则A： 相对信号强度相对信号强度准则；准则； 准则准则B： 具有门限规定具有门限规定的相对信号强度准则；的相对信号强度准则； 准则准则C： 具有滞后余量具有滞后余量的相对信号强度准则；的相对信号强度准则； 准则准则D： 具有滞后余量具有滞后余量和门限规定的相对信号和门限规定的相对信号强度准则；强度准则；图图 5 27 越区切换示意图越区切换示意图 越区切换的控制包括：

56、参数控制和过程控制越区切换的控制包括：参数控制和过程控制过程控制的方式过程控制的方式u移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换u网络控制的越区切换网络控制的越区切换u移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换实际系统：实际系统：uPACS和和DECT采用移动台控制的越区切换采用移动台控制的越区切换uIS-95和和GSM采用移动台辅助的越区切换采用移动台辅助的越区切换越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配u小区预留部分信道专门用于越区切换小区预留部分信道专门用于越区切换u缺点：缺点： 增加新呼叫的呼损率，但减小通信中断率增加新呼叫的呼损率，但减小通信中断率.移动台位置的登记与删除是网络移动管理功能的一个移动台位置的登记与删除是网络移动管理功能的一个重要方面，其进程涉及重要方面，其进程涉及MSMS、BSBS、MSCMSC和位置寄存器和位置寄存器HLRHLR、VLRVLR，以及相应的接口。，以及相应的接口。Why:Why:移动用户的位置变化移动用户的位置变化, ,为了将一个呼叫传送到移动为了将一个呼叫传送到移动用户用户, , 必须有一个位置管理系统来跟踪用户的位置变必须