GSM系統(tǒng)(二)之業(yè)務(wù)與編號

1、廣州城建職業(yè)學(xué)院廣州城建職業(yè)學(xué)院機電信息工程學(xué)院機電信息工程學(xué)院主講；任元吉主講；任元吉GSM系統(tǒng)重點：GSM系統(tǒng)組成及各部分功能、編號、安全措施 數(shù)字信號的處理過程 無線接口的信道配置，時隙幀結(jié)構(gòu) 難點：GSM系統(tǒng)中數(shù)字信號的處理過程 GSM系統(tǒng)無線接口 基站主設(shè)備 主要內(nèi)容GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù) GSM系統(tǒng)的編號GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。基本業(yè)務(wù)主要涉及傳輸媒介和建立呼叫的方式。補充業(yè)務(wù)則使用戶能夠更好的接受基本業(yè)務(wù)或是簡化電信的日常使用，為用戶提供方便，如呼叫前轉(zhuǎn)、來電顯示等等?；緲I(yè)務(wù)與補充業(yè)務(wù)的區(qū)別在于，一項補充業(yè)務(wù)可以適用于幾個基本業(yè)務(wù)。 GSM所提供的

2、基本業(yè)務(wù)進一步可分為承載業(yè)務(wù)和電信業(yè)務(wù)，這兩種業(yè)務(wù)是獨立的通信業(yè)務(wù)，其差別在于用戶接入點的不同。主要承擔業(yè)務(wù)1. 電信業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)是指端到端業(yè)務(wù), 它包括開放系統(tǒng)互連OSI的17層協(xié)議。 GSM系統(tǒng)可以提供的電信業(yè)務(wù)大致可分為兩類: 話音業(yè)務(wù)和非話業(yè)務(wù)。 話音業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的基本業(yè)務(wù), 允許用戶在世界范圍內(nèi)任何地點與固定電話用戶、移動電話用戶以及專用網(wǎng)用戶進行雙向通話聯(lián)系。 非話業(yè)務(wù)又稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù), 是指話音業(yè)務(wù)之外的業(yè)務(wù)。它提供了固定用戶和ISDN用戶所能享用的業(yè)務(wù)中大部分的業(yè)務(wù), 包括文字、圖像、傳真、計算機文件、 Internet訪問等服務(wù)。電信業(yè)務(wù)分類主要承擔業(yè)務(wù)2. 承載業(yè)務(wù)承載

3、業(yè)務(wù)主要是指GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸具有流量、 誤碼率和傳輸模式等技術(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù), 它僅包括OSI的13層協(xié)議。 與電信業(yè)務(wù)相似, GSM系統(tǒng)的承載業(yè)務(wù)不僅使移動用戶之間能夠完成數(shù)據(jù)通信, 更重要的是能為移動用戶與PSTN或ISDN用戶之間提供數(shù)據(jù)通信服務(wù), 還能使GSM移動通信網(wǎng)與其他公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互通, 例如公用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)和公用電路數(shù)據(jù)網(wǎng)。主要承擔業(yè)務(wù) 按照數(shù)據(jù)傳輸方式不同, 承載業(yè)務(wù)可分為兩大類: 透明業(yè)務(wù)和不透明業(yè)務(wù)。 透明業(yè)務(wù)是指數(shù)據(jù)按原始形式發(fā)送, 到達接收端時有固定的時延, 并在接收端盡可能忠實地再生出數(shù)據(jù)流; 不透明業(yè)務(wù)采用了額外的協(xié)議無線鏈接協(xié)議(RLP，Radio Link Pro

4、tocol), 用來檢測傳輸中的差錯, 當發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯時, 該系統(tǒng)將重發(fā)該數(shù)據(jù)。 由于透明業(yè)務(wù)未采取針對差錯的任何措施, 因而精確度較差, 但傳輸速率快, 適用于對速率要求高但對精確度要求較低的情況。不透明業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸由RLP控制, 因而傳輸速率較慢, 而且傳輸時延會隨著鏈路條件的不同而不同, 但不透明業(yè)務(wù)的精確度較高, 能保證數(shù)據(jù)準確可靠的傳輸。主要承擔業(yè)務(wù) 按照數(shù)據(jù)傳輸模式的不同, 承載業(yè)務(wù)也有同步傳輸和異步傳輸之分。 異步傳輸一般以字符為單位, 不論所采用的字符代碼長度為多少位, 在發(fā)送每一字符代碼時, 前面均加上一個“起”信號, 其長度規(guī)定為1個碼元, 極性為“0”, 即空號的

5、極性; 字符代碼后面均加上一個“止”信號, 其長度為1或2個碼元, 極性皆為“1”, 即與信號極性相同。 加上起、 止信號的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址? 也就是實現(xiàn)串行傳輸收/發(fā)雙方的碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點是同步實現(xiàn)簡單, 收/發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴格同步。缺點是對每一字符都需加入“起、止”碼元, 使傳輸效率降低, 故適用于1200 bits以下的低速數(shù)據(jù)傳輸。主要承擔業(yè)務(wù)同步傳輸是按照同步的時鐘節(jié)拍來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號的, 因此在一個串行的數(shù)據(jù)流中, 各信號碼元之間的相對位置都是固定的(即同步的)。 接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個個信號碼元, 首先必須建

6、立準確的時鐘信號。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組(或稱幀)為單位, 一組數(shù)據(jù)包含多個字符收發(fā)之間的碼組或幀同步, 是通過傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來完成的, 傳輸效率較高。主要承擔業(yè)務(wù)3. 補充業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù)又稱附加業(yè)務(wù), 是對基本業(yè)務(wù)的擴展。 GSM系統(tǒng)不斷推出了許多補充業(yè)務(wù), 它們大多數(shù)是用于話音通信的, 有的也可以用于數(shù)據(jù)通信。GSM所能提供的補充業(yè)務(wù)與ISDN 網(wǎng)業(yè)務(wù)分類也極其相似, 在第一階段, GSM僅能提供呼叫前轉(zhuǎn)類和呼叫閉鎖類補充業(yè)務(wù)。主要承擔業(yè)務(wù)主要承擔業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)接入方式 一般來說, 通信網(wǎng)的用戶業(yè)務(wù)是通過移動臺MS接入的, GSM系統(tǒng)也不例外。 在GSM系統(tǒng)中, 移動臺由兩個功能單元

7、構(gòu)成: 移動終端設(shè)備(MT, Mobile Terminal)和用戶終端設(shè)備(TE, Terminal Equipment)。 為了使多種業(yè)務(wù)類型的用戶(分為標準ISDN和非標準ISDN終端用戶)按照統(tǒng)一的標準方式接入到GSM系統(tǒng)中, 在各類用戶數(shù)據(jù)進入GSM無線信道之前, 移動臺首先將用戶數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成與數(shù)字無線信道結(jié)構(gòu)特性相兼容的形式, 然后再送入無線信道。為此, 在移動臺內(nèi)部, 設(shè)置了MT單元, 它的作用是為不同業(yè)務(wù)類型的用戶提供一組標準的接口, 并將接口上的數(shù)據(jù)流移植到無線接口Um。 具體來講, MT的功能包括語音編譯碼、信息差錯控制、用戶數(shù)據(jù)流量控制、終端能力、無線傳輸終接、無線信道管

8、理、移動管理(如越區(qū)切換控制)以及對多終端的支持等。業(yè)務(wù)接入方式非 ISDN終 端 (TE2)R適 配 器 (TA)SMT3UmSMT2ISDN終 端 (TE1)SMT1MT0非 ISDN終 端 (TE2)MS無線網(wǎng)用 戶 終 端 設(shè) 備終 端 適 配 器移 動 終 端 接 口 設(shè) 備標 準 ISDN終 端 接 口非 標 準 ISDN終 端 接 口無 線 接 口TE：TA：MT：S：R：Um：GSM業(yè)務(wù)接入方式 GSM系統(tǒng)的編號國際移動用戶識別碼(IMSI) 國際移動用戶識別碼, 顧名思義就是指在世界上所有的GSM系統(tǒng)內(nèi)(尤其是在其無線信道上)都適用的一個國際認可的移動用戶身份的標志碼。 每個

9、GSM移動用戶都有一個IMSI, 而且具有全球惟一性和永久不變性(更換身份證或丟失SIM卡的情況除外)。IMSI用于GSM通信網(wǎng)的所有信令中, 在用戶的SIM卡、 系統(tǒng)的HLR和VLR中都有存儲。 就像一個人銀行存折上的密碼一樣, IMSI碼應(yīng)盡可能的保密, 否則, 通信很容易被竊聽，或者身份被非法用戶冒用。 為了滿足各國的不同要求, IMSI的長度是可變的, 最長為15位, 使用數(shù)字09 IMSI號碼的結(jié)構(gòu)為: (1) MCC(Mobile Country Code)是移動臺國家碼, 由3位數(shù)字組成, 用以識別移動用戶所屬的國家。 我國的MCC為460。 (2) MNC(Mobile Net

10、work Code)是移動臺網(wǎng)絡(luò)號, 由1位或2位數(shù)字組成, 用以識別移動用戶所歸屬的移動網(wǎng)。 中國移動的GSM PLMN(GSM公用陸地移動網(wǎng))的網(wǎng)號為00, 中國聯(lián)通的GSM PLMN網(wǎng)號為01。國際移動用戶識別碼(IMSI)(3) MSIN(Mobile Subscriber Identification Number)是移動用戶識別碼, 由11位數(shù)字組成, 用以識別國內(nèi)GSM移動網(wǎng)中的移動用戶。(4) MCC和MNC兩部分碼在世界上是惟一的, 用來確定用戶的PLMN。當MSC與VLR在一起時, MSIN應(yīng)為VLR地址+MSC區(qū)內(nèi)統(tǒng)一編號。另外, 組成MSIN的前兩位數(shù)(H1和H2)用來

11、表示用戶在其PLMN中的HLR地址。國際移動用戶識別碼(IMSI)移動臺ISDN號碼(MSISDN) MSISDN也是移動用戶身份號碼, 是GSM PLMN之外的用戶(如固定電話用戶或CDMA網(wǎng)用戶)要與GSM用戶通信時所使用的號碼。 只有用戶所在的HLR中存儲著該號碼。 MSISDN號碼的結(jié)構(gòu)為: 移動臺ISDN號碼(MSISDN) (1) CC(Country Code)是國家碼, 表示用戶移動臺注冊的那個國家。我國為86。(2) NDC(National Destination Code)是國內(nèi)目的地址碼, 即網(wǎng)絡(luò)的接入號。中國移動GSM網(wǎng)為139、138等; 中國聯(lián)通GSM網(wǎng)為130、

12、131等。 (3) SN(Subscriber Number)是用戶號碼, 由7位數(shù)字組成。 中國電信SN號碼的結(jié)構(gòu)是H1H2H3ABCD, 其中, H1H2H3為每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號碼, ABCD為移動用戶碼; 中國聯(lián)通SN號碼的結(jié)構(gòu)是H1H2ABCDE, 其中, H1H2是移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號碼, ABCDE是移動用戶碼。當用戶數(shù)量過多, 號碼不夠用時, 可對SN加以擴充。如中國移動GSM網(wǎng)的137, 就是后來擴充的。移動臺漫游號(MSRN) 移動臺漫游號碼是當移動臺由所屬的MSCVLR業(yè)務(wù)區(qū)漫游至另一個MSCVLR業(yè)務(wù)區(qū)中時, 為了將對它的呼叫順利發(fā)送給它而由其所屬MSCVL

13、R分配的一個臨時號碼。 具體來講, 為了將呼叫接至處于漫游狀態(tài)的移動臺處, 必須要給入口MSC(即GMSC, Gateway MSC)一個用于選擇路由的臨時號碼。 為此, 移動臺所屬的HLR會請求該移動臺所屬的MSCVLR給該移動臺分配一個號碼, 并將此號碼發(fā)送給HLR, 而HLR收到后再把此號碼轉(zhuǎn)送給GMSC。 這樣, GMSC就可以根據(jù)此號碼選擇路由, 將呼叫接至被叫用戶目前正在訪問的MSCVLR交換局了。一旦移動臺離開該業(yè)務(wù)區(qū), 此漫游號碼即被收回, 并可分配給其他來訪用戶使用。臨時移動臺標識(TMSI) 臨時移動臺標識, 顧名思義是指一種臨時身份, 是由某個MSCVLR分配并且僅用于在

14、該業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)對移動臺的識別。 因此, 從屬于不同VLR的幾個移動用戶可以使用相同的TMSI。 TMSI可以理解成為了保證IMSI的保密性而設(shè)置的一個替代性的密碼。 因此, TMSI是由IMSI轉(zhuǎn)換而來的, 但它有很大的自由度而且只占4個字節(jié), 比IMSI要短, 這樣可以減小無線信道上呼叫信息的長度。 GSM設(shè)置TMSI碼還有另外一個原因: 當使用TMSI進行通信時, 可以獲得秘密保護而不會被截獲信息。國際移動臺設(shè)備識別碼(IMEI) 國際移動臺設(shè)備識別碼是用來惟一地標識一個移動臺設(shè)備的編碼, 即GSM網(wǎng)絡(luò)中的所有終端設(shè)備都可用IMEI這種統(tǒng)一的格式來標識，稱作系列號。IMEI編碼最多由15位十進

15、制數(shù)字組成。 IMEI號碼的結(jié)構(gòu)為: 國際移動臺設(shè)備識別碼(IMEI) 在GSM的Phase2+階段, IMEI被擴展到了16位。其中, 最后2位用來標明終端軟件的版本號SVN(Software Version Number), 因此簡寫為IMEISV。 (1) TAC(Type Approval Code)是型號批準碼, 6位數(shù), 由歐洲型號認證中心統(tǒng)一分配, 在設(shè)備通過驗收時提供給廠家。 (2) FAC(Factory Assembly Code)是生產(chǎn)廠家裝配碼, 2位數(shù), 用以識別生產(chǎn)廠家及設(shè)備裝配地。 (3) SNR(Serial Number)是序號碼, 6位數(shù), 由生產(chǎn)廠家分配,

16、 用以識別特定的設(shè)備。 (4) SP(Spare)是備用號碼, 1位數(shù), 以備將來之用。 位置區(qū)識別碼(LAI)LAI代表MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)，用于移動用戶的位置更新。LAI號碼的結(jié)構(gòu)為: 位置區(qū)識別碼(LAI)LAI是臨時性用戶數(shù)據(jù), 存儲于VLR中。 當移動臺的位置發(fā)生變更時, 可能該編碼也要發(fā)生相應(yīng)的變化。(1) MCC是移動臺國家碼, 與IMSI中的前三位相同，識別一個國家。(2) MNC是移動臺網(wǎng)絡(luò)號, 與IMSI中的MNC相同，識別國內(nèi)的GSM網(wǎng)。 (3) LAC(Location Area Code)是位置區(qū)號碼, 具有可變長度, 最大時為一個雙字節(jié)(16位二進制數(shù))BCD編

17、碼, 表示為X1X2X3X4，識別一個GSM網(wǎng)中的位置。由此可見, 在一個GSM PLMN網(wǎng)中可以定義216個(即65 536個)不同的位置區(qū)。全球小區(qū)識別碼(CGI)全球小區(qū)識別碼是用來識別各個位置區(qū)中的不同小區(qū)的。 它是在位置區(qū)識別碼(LAI)后再加上一個小區(qū)識別碼(CI), 其結(jié)構(gòu)為:基站識別色碼(BSIC)基站識別色碼用于移動臺識別使用相同載波的不同基站, 尤其是識別相鄰國家的邊界地區(qū)上使用相同載波的不同基站的(BSIC占6 bit)。 BSIC的結(jié)構(gòu)為:CC為國家色碼；BCC為基站色碼，用于識別同頻基站，一個區(qū)群一個BCC。在呼叫過程中各種號碼的應(yīng)用如下：各種號碼的應(yīng)用各種識別碼的應(yīng)

18、用過程一個北京的固定用戶撥打廣州的一個移動用戶的呼叫接續(xù)過程中各種識別碼的應(yīng)用過程。1、主叫撥號。北京市話用戶A撥打廣州GSM用戶B的MSISDN號碼，PSTN網(wǎng)絡(luò)的交換機分析MSISDN號碼，得知B為移動用戶，它把呼叫轉(zhuǎn)到GSM網(wǎng)絡(luò)上距它最近的一個具有入口功能的GMSC。2、GMSC分析被叫號碼。GMSC分析該號碼為廣州位置寄存器HLR的用戶后，將MSISDN號碼送至廣州的HLR，要求查詢有關(guān)該被叫用戶目前所在的位置信息。各種識別碼的應(yīng)用過程3、HLR申請漫游號碼MSRN。HLR把MSISDN號碼轉(zhuǎn)換成IMSI后查出用戶目前處于哪個MSC并將該IMSI發(fā)至該MSC，向該MSC申請分配一個漫游號碼。4、選定漫游號碼MSRN。MSC收到IMSI后臨時給被叫用戶B分配一個漫游號碼并將此號碼送回HLR，再由HLR發(fā)給GMSC使用。5、連接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN