第7章 時(shí)分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩網(wǎng)

7.1GSM系統(tǒng)總體7.2GSM系統(tǒng)的無線接口7.3GSM系統(tǒng)的控制與管理7.4三種TDMA蜂窩系統(tǒng)分析比較7.5GPRS——通用分組無線業(yè)務(wù)思考題與習(xí)題

第7章時(shí)分多址(TDMA)數(shù)字蜂窩網(wǎng)MSC是GSM系統(tǒng)的核心，是對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。提供交換功能，即在接續(xù)用戶呼叫過程中與BSC一起完成對(duì)傳輸鏈路（含無線鏈路）的選路與連接功能。移動(dòng)本地網(wǎng)中（一般對(duì)應(yīng)一個(gè)長(zhǎng)途區(qū)號(hào)所管轄的區(qū)域）設(shè)有一個(gè)或多個(gè)MSC，當(dāng)有多個(gè)MSC時(shí)，可指定一個(gè)或兩個(gè)MSC為GMSC(關(guān)口MSC)。移動(dòng)本地網(wǎng)中的MSC通過GMSC與固話網(wǎng)、其它運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。普通MSC網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC—GatewayMSC）：網(wǎng)間互通；互聯(lián)雙方的接口局作為網(wǎng)間結(jié)算的計(jì)費(fèi)點(diǎn)對(duì)來去話進(jìn)行計(jì)費(fèi)匯接MSC（TMSC—TandemMSC）：長(zhǎng)途匯接被訪MSC(VMSC—VisitedMSC）

MSC的分類7.1.2GSM的編號(hào)計(jì)劃和撥號(hào)方式1、國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼

IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)：為了在無線路徑和整個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)上正確地識(shí)別某個(gè)移動(dòng)客戶，就必須給移動(dòng)客戶分配一個(gè)特定的識(shí)別碼。這個(gè)識(shí)別碼稱為國際移動(dòng)客戶識(shí)別碼(IMSI)，用于GSM移動(dòng)通信網(wǎng)所有信令中，存儲(chǔ)在客戶識(shí)別模塊(SIM)、HLR、VLR中。用在MS的移動(dòng)性、安全性管理及呼叫接續(xù)中。此碼在所有位置(包括在漫游區(qū))都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新時(shí)，需要使用IMSI。②

組成結(jié)構(gòu)中國：46000移動(dòng)H0H1H2H3XXXXX01聯(lián)通MCC：移動(dòng)用戶所屬國家代碼MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，用于識(shí)別移動(dòng)客戶所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)。

MSIN：移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)(包含有HLR識(shí)別號(hào)H0H1H2H3)，采用等長(zhǎng)11位數(shù)字構(gòu)成。唯一地識(shí)別國內(nèi)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中移動(dòng)客戶。

圖7-9IMSI的組成結(jié)構(gòu)IMSIMCCMNCMSIN|------------國際移動(dòng)客戶識(shí)別

------------||--國內(nèi)移動(dòng)客戶識(shí)別--|2、臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼TMSI

(TemproryMobileSubscriberIdentity)：為了對(duì)IMSI保密，MSC／VLR可給來訪移動(dòng)客戶分配一個(gè)唯一的TMSI號(hào)碼，即為一個(gè)由MSC自行分配的4字節(jié)的BCD編碼，僅限在本MSC業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)使用。

①

功能：為了對(duì)IMSI保密，IMSI僅在空中傳送一次，便由VLR給來訪移動(dòng)用戶分配一個(gè)惟一的TMSI號(hào)碼替代僅在本地有效，當(dāng)用戶離開此VLR服務(wù)區(qū)后釋放由VLR臨時(shí)分配TMSI3、移動(dòng)臺(tái)國際ISDN號(hào)碼(MSISDN)①功能：主叫用戶為呼叫GSM用戶所需的撥叫號(hào)碼

例如號(hào)碼結(jié)構(gòu)：圖7-10MSISDN的號(hào)碼結(jié)構(gòu)MSISDN中國：86網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)：三位移動(dòng)：H1H2H3H4ABCD聯(lián)通：H1H2H3ABCDEHlH2H3H4為每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼，ABCD為移動(dòng)客戶碼當(dāng)客戶號(hào)碼容量受限時(shí)，可擴(kuò)充國內(nèi)目的地碼。中國移動(dòng)可啟用138，137…134，“中國聯(lián)通公司”可啟用131，132…等。4、移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼MSRN(MobileStationRoamingNumber)①功能：用于在呼叫時(shí)為移動(dòng)用戶選路MS被呼時(shí)，由所訪問的VLR分配一個(gè)MSRN(其中包括MSC/VLR號(hào)碼)，以確定至MS的路由(VMSC)。路由一旦建立，該號(hào)碼立即釋放。在被訪VLR區(qū)域內(nèi)是惟一有效的②組成：中國移動(dòng)GSM網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定139后第一位為零的MSISDN號(hào)碼為移動(dòng)客戶漫游號(hào)碼(MSRN)，即1390MlM2M3ABC。MlM2M3為MSC的號(hào)碼。MlM2與MSISDN號(hào)碼中的HlH2相同。MSRN被叫客戶所歸屬的HLR知道該客戶目前是處于哪一個(gè)MSC／VLR業(yè)務(wù)區(qū)，為了提供給入口MSC／VLR(GMSC)一個(gè)用于選路由的臨時(shí)號(hào)碼，HLR請(qǐng)求被叫所在業(yè)務(wù)區(qū)的MSC／VLR給該被叫客戶分配一個(gè)移動(dòng)客戶漫游號(hào)碼(MSRN)，并將此號(hào)碼送至HLR，HLR收到后再發(fā)送給GMSC，GMSC根據(jù)此號(hào)碼選路由，將呼叫接至被叫客戶目前正在訪問的MSC／VLR交換局。路由一旦建立，此號(hào)碼就可立即釋放。這種查詢、呼叫選路由功能(即請(qǐng)求一個(gè)MSRN功能)是No.7信令中移動(dòng)應(yīng)用部分(MAP)的一個(gè)程序，在GMSC－HLR－MSC／VLR.的No.7信令網(wǎng)中進(jìn)行傳遞。主叫MSAMSCAMSCA被叫HLR被叫MSB被叫VLR被叫MSC?MSRNMSRNMSRN5、位置區(qū)識(shí)別碼LAI(LocationAreaIdentity)組成：MCCMNCLACMCC：移動(dòng)用戶國家代碼MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)LAC：位置區(qū)碼，二個(gè)字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)例：中國460008EF06、全球小區(qū)識(shí)別碼GCI（GlobalCellIdentity）

1)用于在全球范圍內(nèi)識(shí)別小區(qū)

2)結(jié)構(gòu)：LAI+CI

CI（CellIdentity,小區(qū)識(shí)別碼）：是一個(gè)2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。在一個(gè)GSMPLMN網(wǎng)中可定義65536(164)個(gè)不同的位置區(qū)7、基站識(shí)別碼BSIC（BSIdentityCode）用于識(shí)別相鄰國家、地區(qū)或不同運(yùn)營商的相鄰基站。結(jié)構(gòu)如下：NCCBCC3bit3bit注釋：NCC(NetworkColorCode)：國家色碼，主要用來區(qū)分國界各側(cè)的運(yùn)營者(國內(nèi)區(qū)別不同的省)，為XY1Y2。X：運(yùn)營者(郵電X＝1，聯(lián)通＝0)Y1、Y2：分配見下表。BCC：BTS色碼，由運(yùn)營部門設(shè)定，用來識(shí)別相同載頻的不同基站。Y1Y2010吉林、甘肅、西藏、廣西、福建、湖北、北京、江蘇黑龍江、遼寧、寧夏、四川、海南、江西、天津、山西、山東0新疆、廣東、河北、安徽、上海、貴州、陜西內(nèi)蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南8、國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼IMEI(InternationalMobileEquipmentIdentity)用于在國際上惟一地識(shí)別一個(gè)移動(dòng)設(shè)備.用于監(jiān)控被竊或無效的移動(dòng)設(shè)備。結(jié)構(gòu)（15位）：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)

a)TAC為型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)中心分配；

b)FAC為工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及裝配地；

c)SNR為序號(hào)碼，由廠家分配；

d)SP為備用IMEI可在待機(jī)狀態(tài)下按“*#06#”讀取:讀取的IMEI碼與手機(jī)后蓋板上的條碼標(biāo)簽、外包裝上的條碼標(biāo)簽應(yīng)一致.7.2.2信道類型及組合

1.幀結(jié)構(gòu)

2.信道分類

3.時(shí)隙格式(突發(fā)脈沖序列)4.信道組合方式以超高幀為周期，給每幀編序號(hào)0、1、2、3…2715647(幀序號(hào)：用于加密)。幀(TDMA幀：幀長(zhǎng)4.615ms，時(shí)隙長(zhǎng)0.577ms)復(fù)幀=超幀=1326幀=超高幀=2048個(gè)超幀

=2048×1326=2715648幀(約3.5小時(shí))26幀，業(yè)務(wù)信道51幀，控制信道51×26，業(yè)務(wù)信道(51個(gè)復(fù)幀)26×51，控制信道(26個(gè)復(fù)幀)

為便于管理與控制，與PCM傳輸系統(tǒng)一樣，GSM系統(tǒng)亦采用多層復(fù)幀結(jié)構(gòu)：幀結(jié)構(gòu)圖7-12GSM系統(tǒng)各種幀及時(shí)隙的格式

圖7-13上行幀號(hào)和下行幀號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系

上行幀號(hào)和下行幀號(hào)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系上行幀相對(duì)下行幀滯后3個(gè)時(shí)隙，其作用在于：便于進(jìn)行MS對(duì)BTS進(jìn)行調(diào)諧和轉(zhuǎn)換允許MS在這3個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行幀調(diào)整，以保證MS發(fā)射的時(shí)隙信號(hào)應(yīng)按BS規(guī)定的時(shí)序到達(dá)BS，而不與相鄰時(shí)隙重疊。TDMA信道按功能可分為二類：

(1)業(yè)務(wù)信道TCH(TrafficChannel)：傳送二類信號(hào)：話音、數(shù)據(jù)等用戶信息；隨路信令(與用戶信息時(shí)分復(fù)用)。(2)控制信道CCH(ControlChannel)，即信令信道：傳送信令及同步信號(hào)。GSM的信道分類控制信道的分類：（1）廣播信道BCH(BroadcastChannel)：

下行(BSMS)：廣播公用信息，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。

（2）公用控制信道CCCH(CommonControlChannel)：

呼叫接續(xù)開始階段：傳輸鏈路連接所需要的控制信令與信

息，全體空閑MS公用。（3）專用控制信道DCCH(DedicationControlChannel)：

呼叫接續(xù)主要階段(第二階段)：信令傳輸信道，分配給一臺(tái)MS專用。

控制信道（1）頻率校正信道FCCH(FrequencyCorrectionChannel)：

廣播供MS校正其工作頻率的信息。（2）同步信道SCH(SynchronizationChannel)

廣播時(shí)間同步信號(hào)(幀同步及時(shí)隙同步信號(hào))及BS識(shí)別碼。（3）廣播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel)

廣播本小區(qū)通用信息，例：用于移動(dòng)臺(tái)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度和位置區(qū)識(shí)別碼LAI等。廣播信道BCH分類（1）尋呼信道PCH(PagingChannel)下行，傳輸基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息（2）隨機(jī)接入信道RACH(RandomAccessChannel):上行，MS以隨機(jī)接入方式向BS發(fā)出入網(wǎng)申請(qǐng)。（3）準(zhǔn)許接入信道AGCH(AccessGrantChannel)：下行，基站在呼叫接續(xù)開始時(shí)給發(fā)出入網(wǎng)申請(qǐng)的MS的應(yīng)答，分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道。公用控制信道CCCH(CommonControlChannel)分類（1）獨(dú)立專用控制SDCCH(Stand-aloneDedicationControlChannel)：呼叫接續(xù)主要階段信令傳輸移動(dòng)臺(tái)和基站連接、信道分配的信令(鑒權(quán)、加密、分配TCH)

。（2）慢速輔助控制信道SACCH(SlowAssociatedControlChannel)：BSMS：傳輸MS功率調(diào)整、時(shí)間提前量TA等消息。MSBS：傳輸BS信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試報(bào)告等消息，以便網(wǎng)絡(luò)判定是否越區(qū)切換。（3）快速輔助控制信道FACCH(FastAssociatedControlChannel)：越區(qū)切換時(shí)快速傳送大量信令，中斷話音約18.5ms。專用控制信道DCCH的分類為什么需要設(shè)置TA(時(shí)間提前量)由于在空中接口采用了TDMA技術(shù)，那么某一移動(dòng)臺(tái)必須在指配給它的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，而在其余時(shí)間又必須保持寂靜，否則它會(huì)干擾使用同樣載頻上不同時(shí)隙的另一些移動(dòng)客戶。

已知收發(fā)之間是間隔3個(gè)時(shí)隙。假如某移動(dòng)臺(tái)占用了時(shí)隙2（TS2），可它在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站方向移動(dòng)，因此從基站發(fā)出的信息，將會(huì)越來越遲地到達(dá)移動(dòng)臺(tái)。與此同時(shí)移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)答信息，也會(huì)越來越遲地到達(dá)基站。如果不采取措施，該時(shí)延長(zhǎng)至使該移動(dòng)臺(tái)在TS2發(fā)送的信息與基站在TS3接受到的另一個(gè)呼叫信息重迭起來。所以，在呼叫進(jìn)行期間，必須監(jiān)視呼叫到達(dá)基站的時(shí)間，并由系統(tǒng)向移