第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)課件

第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)了解GSM的歷史背景、業(yè)務(wù)、編號(hào)、鑒權(quán)與加密、無(wú)線信道、GPRS。理解GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和處理過程以及明確本課內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)。本章重點(diǎn)：GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和處理過程。本章教學(xué)目的2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.1引言6.2GSM的電信業(yè)務(wù)6.3GSM結(jié)構(gòu)6.4GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)6.5GSM網(wǎng)絡(luò)接口6.6GSM的編號(hào)、鑒權(quán)與加密6.7GSM無(wú)線信道6.8GSM呼叫接續(xù)6.9GSM通向3G的一個(gè)重要里程碑——GPRS本章小結(jié)本章內(nèi)容

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.1引言表6-1全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM的發(fā)展里程碑日期成果1982年“移動(dòng)通信特別組”（GroupSpecialMobile）在歐洲郵政與電信大會(huì)(CEPT)內(nèi)成立1986年建立一永久核心1987年在1986年圓形系統(tǒng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,選擇了主要無(wú)線傳輸技術(shù)1988年18個(gè)國(guó)家簽署諒解備忘錄,并決定將GSM正式定名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”(GlobalSystemforMobileCommunications)1989年GSM成立歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的一個(gè)技術(shù)委員會(huì)1990年第一階段GSM900規(guī)范(1987-1990年制定)被凍結(jié),開始DCS1800的修改1991年第一個(gè)系統(tǒng)在Telecom91展示會(huì)上運(yùn)行DCS1800規(guī)范被凍結(jié)1992年歐洲各大GSM900營(yíng)運(yùn)者開始商業(yè)營(yíng)運(yùn)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.2GSM的電信業(yè)務(wù)圖6-1電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.2.1承載業(yè)務(wù)表6-2列出了GSM的承載業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)內(nèi)容異步數(shù)據(jù)300~9600b/s同步數(shù)據(jù)1200~9600b/sPAD接入300~9600b/s,分組打包和拆包，為GSM用戶接入分組網(wǎng)提供一個(gè)異步連接。該業(yè)務(wù)只能由移動(dòng)臺(tái)主叫發(fā)起分組接入2400~9600b/s，為GSM用戶接入分組網(wǎng)提供一個(gè)同步連接。該業(yè)務(wù)只能由移動(dòng)臺(tái)主叫發(fā)起話音/數(shù)據(jù)交替在呼叫過程中,提供話音和數(shù)據(jù)的交替話音后數(shù)據(jù)先話音連接,而后進(jìn)入數(shù)據(jù)連接2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.2.2電信業(yè)務(wù)1.電話電話業(yè)務(wù)是GSM移動(dòng)通信網(wǎng)提供的最重要業(yè)務(wù)。經(jīng)過GSM網(wǎng)和PSTN網(wǎng)，能為數(shù)字移動(dòng)客戶之間、數(shù)字蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)客戶與模擬蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)客戶之間以及與固定網(wǎng)客戶之間，提供實(shí)時(shí)雙向通信，其中包括各種特服呼叫、各類查詢業(yè)務(wù)和申告業(yè)務(wù)，以及提供人工、自動(dòng)無(wú)線電尋呼業(yè)務(wù)。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.緊急呼叫業(yè)務(wù)緊急呼叫業(yè)務(wù)來(lái)源于電話業(yè)務(wù)，它允許數(shù)字移動(dòng)客戶在緊急情況下，進(jìn)行緊急呼叫操作，即撥119或110或120等時(shí)，依據(jù)客戶所處基站位置，就近接入火警中心(119)、匪警中心(110)、急救中心(120)等。當(dāng)客戶按緊急呼叫鍵(SOS鍵)時(shí)，應(yīng)向客戶提示如何撥叫緊急中心。緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)先于其它業(yè)務(wù)，在移動(dòng)臺(tái)沒有插入客戶識(shí)別卡(SIM)或移動(dòng)客戶處于鎖定狀態(tài)時(shí)，也可按SOS鍵或撥112(歐洲統(tǒng)一使用的緊急呼叫服務(wù)中心號(hào)碼，目前我國(guó)使用的移動(dòng)臺(tái)均符合歐洲標(biāo)準(zhǔn))，即可接通緊急呼叫服務(wù)中心(目前我國(guó)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)是用送輔導(dǎo)音方式，提示客戶撥不同緊急呼叫服務(wù)中心號(hào)碼呼叫不同緊急服務(wù)中心，因我國(guó)各緊急呼叫服務(wù)中心尚未聯(lián)網(wǎng))。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)3.短信息業(yè)務(wù)（SMS）GSM可以提供給用戶的短消息業(yè)務(wù)，使GSM用戶無(wú)需同時(shí)攜帶尋呼機(jī)。GSM設(shè)計(jì)者還允許移動(dòng)用戶發(fā)送短消息，即開展雙向短消息業(yè)務(wù)。對(duì)于MO/PP(SMS-MT/PP-MobilTerminatedShortMessageService)和MT/PP(SMS-MO/PPmobile-originatedShortMessageService)兩類短消息業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)中心是作為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)中心，該業(yè)務(wù)中心在功能上與GSM網(wǎng)絡(luò)分開。所有GSM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息都來(lái)自或去向該業(yè)務(wù)中心。GSM允許短消息在一次呼叫中發(fā)送或空閑時(shí)發(fā)送。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)4.可視圖文接入

5.智能用戶電報(bào)傳送

6.傳真

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)表6-3電信業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)容話音服務(wù)全速（13kb/s），半速（6.5kb/s）。這項(xiàng)服務(wù)提供語(yǔ)音信息和語(yǔ)音信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)的傳輸緊急呼叫典型的是，緊急電話在一些受限的情況下，更具有優(yōu)先權(quán)。一般只提供移動(dòng)用戶主叫發(fā)起短消息服務(wù)（到移動(dòng)電話終端，MT/PP）短字符消息，小于160個(gè)字符。這項(xiàng)服務(wù)用于消息處理系統(tǒng)（服務(wù)中心）提供短消息給移動(dòng)用戶

短消息服務(wù)（移動(dòng)電話發(fā)起，MO/PP）短字符消息，小于160個(gè)字符。這項(xiàng)服務(wù)用于移動(dòng)用戶給消息處理系統(tǒng)（服務(wù)中心）提供短消息。以下由移動(dòng)用戶發(fā)起的呼叫可以進(jìn)行傳輸：一個(gè)在存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)的消息；從撥號(hào)盤上發(fā)起的一串?dāng)?shù)字；從另外的鍵盤或設(shè)備終端與移動(dòng)臺(tái)相連的信息短消息傳輸（小區(qū)廣播）短字符消息，小于93個(gè)字符。這項(xiàng)服務(wù)用于傳輸對(duì)小區(qū)范圍內(nèi)的所有的移動(dòng)用戶。這是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的服務(wù)自動(dòng)傳真第3類傳真。這項(xiàng)服務(wù)自動(dòng)提供第3類呼叫和被呼模式傳真2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.2.3補(bǔ)充業(yè)務(wù)表5-4GSM支持的補(bǔ)充業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)容號(hào)碼識(shí)別主叫號(hào)碼顯示(CLIP)主叫線號(hào)碼限制(CLIR)連接線顯示(CoLP)連接線限制(CoLR)呼叫服務(wù)前向呼叫無(wú)條件轉(zhuǎn)移（CFU）移動(dòng)臺(tái)忙時(shí)前向呼叫（CFB）無(wú)應(yīng)答前向呼叫（CFNRy）移動(dòng)用戶未能達(dá)到前向呼叫呼叫完成呼叫保持（HOLD）呼叫等待（CW）2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)表6-4GSM支持的補(bǔ)充業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)內(nèi)容多方多方業(yè)務(wù)(MPTY)興趣群體密切用戶群計(jì)費(fèi)計(jì)費(fèi)信息提示(AoCI)計(jì)費(fèi)費(fèi)用提示(AoCC)呼叫限制所有呼叫禁止(BAOC)國(guó)際呼出禁止(BOIC)除撥向歸屬國(guó)家的國(guó)際呼出禁止(BOIC-exHC)所有呼入禁止(BAIC)漫游出歸屬國(guó)家呼入禁止(BIC-Roam)無(wú)結(jié)構(gòu)化無(wú)結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)營(yíng)運(yùn)者確定限制由營(yíng)運(yùn)者確定的不同呼叫/業(yè)務(wù)限制2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3GSM結(jié)構(gòu)△圖6-2GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)系統(tǒng)的組成

交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）

無(wú)線基站子系統(tǒng)（BSS）操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）移動(dòng)臺(tái)(MS+SIM

)

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)就是移動(dòng)客戶設(shè)備部分，它由兩部分組成，移動(dòng)終端(MS)和客戶識(shí)別卡（SIM）。

移動(dòng)終端就是“機(jī)”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息(用戶識(shí)別號(hào)、位置信息和有關(guān)保密數(shù)據(jù)（如密鑰）、禁止GSM網(wǎng)絡(luò)和參考語(yǔ)言),并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)入網(wǎng)路。SIM卡還存儲(chǔ)與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動(dòng)終端才能接入進(jìn)網(wǎng)，但SIM卡本身不是代金卡。

6.3.1移動(dòng)臺(tái)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)表6-5GSM900系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)功率等級(jí)功率級(jí)移動(dòng)臺(tái)最大功率120W28W35W42W50.8W2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)表6-6DCS1800系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)功率等級(jí)功率級(jí)移動(dòng)臺(tái)最大功率11W20.25W2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.2無(wú)線基站子系統(tǒng)（BSS）

包括：基站控制器(BSC)和基站收發(fā)信機(jī)（BTS）

表6-7基站的功率等級(jí)功率級(jí)GSM900基站的最大功率DCS1800基站的最大功率1320W20W2160W10W380W5W440W2.5W520W610W75W82.5W2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.2.1基站控制器（BSC）具有對(duì)一個(gè)或多個(gè)BTS進(jìn)行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.2.2基站收發(fā)信機(jī)（BTS）無(wú)線接口設(shè)備完全由BSC控制主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道加密、跳頻等功能。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.2.3發(fā)送編碼器和速率適配器單元（TRAU）TRAU網(wǎng)絡(luò)單元負(fù)責(zé)對(duì)16kb/s到64kb/s的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送編碼及速率適配。在物理上，TRAU可以在BTS任何一邊，即在BTS和BSC的BTS邊；或在BSC和MSC的BSC邊或MSC邊。通常在BSC和MSC的BSC邊。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.3交換網(wǎng)路子系統(tǒng)

交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。

包括：MSC、HLR、VLR

、

AUC、EIR

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）GSM系統(tǒng)的核心，對(duì)應(yīng)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，是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口?？赏瓿删W(wǎng)路接口、公共信道信令系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等。為了建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，每個(gè)MS、還應(yīng)能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查詢位置信息的功能。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2歸屬位置寄存器（HLR）存儲(chǔ)管理部門用于移動(dòng)客戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)移動(dòng)客戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊(cè)登記。它主要存儲(chǔ)兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)；二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)3訪問者位置寄存器（VLR）

存儲(chǔ)MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來(lái)話、去話呼叫所需檢索的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如客戶的號(hào)碼，所處位置區(qū)域的識(shí)別，向客戶提供的服務(wù)等參數(shù)。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)4鑒權(quán)中心（AUC）認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份以及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能實(shí)體。用于產(chǎn)生為確定移動(dòng)客戶的身份和對(duì)呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機(jī)號(hào)碼RAND，符合響應(yīng)SRES，密鑰Kc）的功能實(shí)體。AUC只與HLR通信。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)5設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）一個(gè)存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。主要完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動(dòng)臺(tái)的使用。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.3.4操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）

主要是對(duì)整個(gè)GSM網(wǎng)路進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過它實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、故障診斷等功能。OMC與MSC之間的接口目前還未開放，因?yàn)镃CITT對(duì)電信網(wǎng)路管理的Q3接口標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未完成。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.4GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)6.4.1GSM系統(tǒng)在抗瑞利衰落及干擾方面均優(yōu)于TACS系統(tǒng)1.GSM系統(tǒng)具有較為完善的對(duì)抗瑞利衰落和符號(hào)間干擾的措施（1）天線（空間）分集。當(dāng)分集天線間距5~6m時(shí)，最大可獲得約6dB的分集增益。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）跳頻由于瑞利衰落的衰落谷點(diǎn)隨頻率不同而發(fā)生在不同地點(diǎn)，因此，使載頻在幾個(gè)頻率點(diǎn)上變化（跳頻），可減少信息損失，然后通過復(fù)雜的信息處理過程重新恢復(fù)全部信息。跳頻只對(duì)慢速移動(dòng)用戶有好處，其得益約為1~4dB（當(dāng)無(wú)天線分集時(shí)，最多可達(dá)4dB,當(dāng)有二重分集時(shí)，最多可有2.5dB）。但是，當(dāng)一個(gè)基站或小區(qū)只有2個(gè)載波時(shí)，不能獲得跳頻增益。(3）均衡GSM規(guī)范要求均衡器能處理時(shí)延高達(dá)15us的反射信號(hào)，大約相當(dāng)于4bit時(shí)間。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.要求干擾保護(hù)比低無(wú)跳頻時(shí)要求C/I≥12dB有跳頻時(shí)要求C/I≥9dB鄰道干擾保護(hù)比要求C/I≥-9dB，載波偏離400kHz時(shí)，要求C/I≥-41dB。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)由于同頻干擾保護(hù)比只要求大于等于9~12dB，可以采用4×3方式，如果有跳頻功能而且網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃考慮周全，也可采用3×3或2×6方式。無(wú)論采用無(wú)方向性天線或有方向性天線，以及無(wú)論哪一種復(fù)用方式，都應(yīng)避免相鄰載波在相鄰基站或小區(qū)使用。選用3×3復(fù)用方式時(shí)不能避免相鄰頻道在相鄰小區(qū)內(nèi)使用。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.4.2GSM系統(tǒng)與TACS系統(tǒng)的性能比較1.GSM系統(tǒng)頻率利用率高、系統(tǒng)容量高(1)TACS系統(tǒng)共有400個(gè)頻道，按7×3復(fù)用方式計(jì)算，每個(gè)扇區(qū)只有(19-1)18個(gè)話音頻道可用。每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量0.027erl計(jì)算，一個(gè)3小區(qū)的基站可負(fù)荷13.385（有頻道呼損率）×3=40.155erl的話務(wù)量或可容1487個(gè)用戶。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(2)GSM系統(tǒng)10MHz共有50個(gè)載波400個(gè)頻道，按4×3復(fù)用方式計(jì)算，每個(gè)扇區(qū)有31或32個(gè)話音信道，一個(gè)3扇區(qū)的基站可負(fù)荷78.292erl的話務(wù)量或可容2899個(gè)用戶。如果按3×3復(fù)用方式，則每個(gè)扇區(qū)有42或43個(gè)話音信道，一個(gè)3扇區(qū)的基站可負(fù)荷110.713erl的話務(wù)量或可容4100個(gè)用戶。以上按目前采用的全速率（FR）計(jì)算所得結(jié)果，如按半速率（HR）考慮，則有：4×3復(fù)用方式可容177.82erl的話務(wù)量或可容6586個(gè)用戶；3×3復(fù)用方式可容244.83erl的話務(wù)量或可容9067個(gè)用戶。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(3)GSM與TACS兩個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率及容量比較，見表5-8。

表6-8GSM與TACS的頻譜利用率及容量比較頻率復(fù)用方式頻譜利用率系統(tǒng)容量GSM（FR）/TACSGSM（HR）/TACSGSM（FR）/TACSGSM（HR）/TACSGSM4×31.743.591.954.43TACS7×3GSM3×32.354.812.766.1TACS7×32023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

2.GSM系統(tǒng)具有開放的接口和通用的接口標(biāo)準(zhǔn)

3.GSM系統(tǒng)支持電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)

4.GSM系統(tǒng)的保密性和安全性大大提高

利用用戶識(shí)別鑒權(quán)可以防止無(wú)權(quán)用戶使用GSM系統(tǒng)。利用用戶識(shí)別保密，則可使竊聽者不能確定在無(wú)線路徑上使用資源的是哪一個(gè)用戶，以保證用戶識(shí)別系統(tǒng)的安全與保密。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.5GSM網(wǎng)絡(luò)接口△

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.5.1空中接口（Um）圖6-3空中接口的協(xié)議堆棧每個(gè)RF八個(gè)時(shí)隙

ISDN協(xié)議的改進(jìn)型

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)圖6-4A-bis的接口協(xié)議堆棧6.5.2A-bis接口物理接口E12023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.5.3A接口圖6-5A接口協(xié)議堆棧2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.5.4PSTN接口GSM結(jié)構(gòu)是建立在ISDN接入的基礎(chǔ)上的。為了充分利用ISDN業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，MSC通過以CCS7為基礎(chǔ)的協(xié)議如ISUP連接公共交換電話網(wǎng)PSTN。在GSM中，無(wú)ISUP信令方案連接，PSTN就無(wú)法支持基本呼叫。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.5.5移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP）圖6-6MAP界面協(xié)議堆棧2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.MAP-B2.MAP-C3.MAP-D4.MAP-E5.MAP-F

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.6GSM的編號(hào)、鑒權(quán)與加密6.6.1編號(hào)和路由1.移動(dòng)用戶ISDN號(hào)（MSISDN）移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN）MSISDN包含國(guó)家代碼（CC）、國(guó)家目的代碼（NDC）和用戶碼（SN）2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）圖6-7IMSI結(jié)構(gòu)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)3.臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)存儲(chǔ)在移動(dòng)臺(tái)和SIM卡中的信息縮寫全名解釋IMSI國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼它是作為惟一的用戶識(shí)別碼，但不是可撥打的號(hào)碼TMSI臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)由VLR分配使用在空中接口，是出于安全意圖。它確保用戶的保密性IMEI國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼用于空中接口，提供設(shè)備識(shí)別號(hào)。手機(jī)的惟一識(shí)別號(hào)圖6-8在GSM中用于記數(shù)和鑒別的參數(shù)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)縮寫全名解釋MSISDN移動(dòng)用戶ISDN號(hào)可撥打的移動(dòng)用戶電話號(hào)MSRN移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用，提供被訪的MSC路由網(wǎng)絡(luò)使用的路由信息圖6-9在GSM中用于記數(shù)和鑒別的參數(shù)呼叫流程.exe2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)4.位置區(qū)域(locationareas)圖6-9定位區(qū)域和小區(qū)識(shí)別參數(shù)

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(1)位置識(shí)別碼（LAI）和小區(qū)識(shí)別碼(CI)

LAI有MCC、MNC和LAC（LocationAreaCode）。在檢測(cè)位置更新和信道切換時(shí)，要使用位置區(qū)識(shí)別標(biāo)志。號(hào)碼結(jié)構(gòu)為：三位數(shù)字兩位數(shù)字最大16bitMCCMNCLAC(2)基站識(shí)別碼(BSIC)結(jié)構(gòu)為：3bit3bitNCCBCCNCC為網(wǎng)絡(luò)色碼，用來(lái)識(shí)別相鄰的移動(dòng)通信網(wǎng)。BCC為BTS色碼，用來(lái)識(shí)別相同載波的不同基站。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)位置區(qū)劃分的示意圖2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.6.2鑒權(quán)與加密(AuthenticationandCiphering)圖6-10GSM的鑒權(quán)過程2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)圖6-11GSM的加密過程2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7GSM無(wú)線信道6.7.1頻域分析GSM900/1800系統(tǒng)使用900/1800MHz頻段,收發(fā)頻差為45/95MHz。每個(gè)射頻（RF）信道頻道寬度為200kHz,共有8個(gè)時(shí)隙信道。每個(gè)RF信道由一個(gè)上行和一個(gè)下行頻率對(duì)組成，這種方式稱為頻分雙工（FDD）。由于各基站(BTS)會(huì)占用頻段中任何一組頻率,移動(dòng)臺(tái)必須有在整個(gè)頻段上發(fā)送和接收信號(hào)的能力。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.2時(shí)域分析GSM將每個(gè)用戶安排在無(wú)線信道的8個(gè)不同時(shí)隙一個(gè)時(shí)隙中并只能在該時(shí)隙發(fā)送。時(shí)隙從0~7編碼。這相同頻率的8個(gè)時(shí)隙被稱為一個(gè)TDMA幀。用戶在某一時(shí)隙發(fā)送被稱為突發(fā)時(shí)隙(burst)。一個(gè)突發(fā)長(zhǎng)度時(shí)隙為577μs，一幀為4.615ms。若用戶在上行頻率的0時(shí)隙發(fā)送，則將在下行頻率的0時(shí)隙接收。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)由若干個(gè)TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：業(yè)務(wù)復(fù)幀:由26TDMA幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長(zhǎng)120ms，主要用于業(yè)務(wù)信息的傳輸.控制復(fù)幀:是由51TDMA幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長(zhǎng)235.385ms，專用于傳輸控制信息.2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)由51個(gè)業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個(gè)控制復(fù)幀均可組成一個(gè)超幀，超幀的周期為1326個(gè)TDMA幀，超幀長(zhǎng)51×26×4.615×10-3≈6.12秒。由2048個(gè)超幀組成超高幀，超高幀的周期為2048×1326=2715648個(gè)TDMA幀，即12533.76秒，即3小時(shí)28分53秒760毫秒。幀的編號(hào)(FN)以超高幀為周期，從0到2715647。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)復(fù)幀控制復(fù)幀2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.3語(yǔ)音編碼(SpeechCoding)圖6-12不同GSM接口的語(yǔ)音傳輸示意(發(fā)送編碼和速率適配單元)凈速率260bit/20ms=13k全速率456bit/20ms=22.8k2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.4信道編碼(ChannelCoding)圖6-13語(yǔ)音編解碼的前向糾錯(cuò)（全速業(yè)務(wù)信道）2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.5交織（Interleaving）交織是用來(lái)抗瑞利衰落影響的。瑞利衰落是頻率選擇性衰落，它引起大塊數(shù)據(jù)連續(xù)出錯(cuò)，使接收機(jī)上很難正確接收。GSM所采用的交織是一種既有塊交織又有比特交織的交織技術(shù)。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)全速語(yǔ)音的時(shí)塊被交織成8個(gè)突發(fā)時(shí)隙，即，從語(yǔ)音編碼器來(lái)的兩個(gè)20ms456bit輸出被分裂成8個(gè)時(shí)塊，每個(gè)子塊2×57個(gè)比特，再將每2×57個(gè)比特進(jìn)行比特交織，然后再根據(jù)奇偶原則分配到不同的突發(fā)塊口。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.6調(diào)制

GSM采用GMSK（高斯最小移頻鍵控）調(diào)制。GMSK具有每符號(hào)１bit的有效性，由于這種調(diào)制技術(shù)有個(gè)很窄的功率譜，2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)如接入許可CH6.7.7信道組成(ChannelOrganization△)

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)用于GSM的各類突發(fā)時(shí)隙

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.8不連續(xù)發(fā)送和話音激活檢測(cè)GSM不連續(xù)發(fā)送（DTX）能在通話期對(duì)話音進(jìn)行13kb/s編碼，在停頓期用500b/s編碼。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.7.9定時(shí)前置和功率控制1.定時(shí)前置（TimingAdvance）GSM具有非常嚴(yán)格的時(shí)間同步系統(tǒng)，處理傳輸時(shí)延變化的方法是考慮可能的最大傳輸時(shí)延。在每個(gè)時(shí)隙片的結(jié)尾要留有足夠的保護(hù)時(shí)間作補(bǔ)償。定時(shí)前置允許對(duì)每個(gè)時(shí)隙的上行發(fā)送時(shí)間獨(dú)立控制，遠(yuǎn)離BTS的MS要求比離BTS近的MS發(fā)射早。在GSM中最大的定時(shí)前置限制小區(qū)尺寸在35km左右。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.功率控制

在GSM中，功率電平每60ms變化臺(tái)階為2dB（步長(zhǎng)）。上行功率控制范圍是20~30dB；下行功率控制范圍一般可達(dá)30dB。BSS是功率控制的管理者，通過指令規(guī)定BTS和MS的功率。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.8GSM呼叫接續(xù)(自學(xué))6.9三種TDMA系統(tǒng)分析比較(自學(xué))2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)采用線路交換的方式,主要用于語(yǔ)音通話，因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳遞則采用分組交換的方式，因而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)彼此獨(dú)立運(yùn)行的情況。制定GPRS(GeneralPacketRadioService通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))標(biāo)準(zhǔn)的目的：是改變兩種網(wǎng)絡(luò)互相獨(dú)立的現(xiàn)狀，使GSM網(wǎng)輕易地實(shí)現(xiàn)與高速數(shù)據(jù)分組的接入。6.10GSM通向3G的一個(gè)重要里程碑——GPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))（了解）2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)GPRS網(wǎng)絡(luò)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.9.1GPRS標(biāo)準(zhǔn)制定的過程與階段GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)部分的標(biāo)準(zhǔn)2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第1階段：（1）GPRS網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。（2）定義GPRS網(wǎng)絡(luò)所需要的各種識(shí)別碼（Identity）。這一工作是同GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)要定義的包括IMEI、IMSI等識(shí)別碼是一樣的。（3）當(dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，維護(hù)分組安全的特殊算法（Algorithm）。（4）根據(jù)傳輸?shù)姆纸M數(shù)據(jù)量確定收費(fèi)的方式。（5）原有GSM網(wǎng)絡(luò)上的短信業(yè)務(wù)（SMS）如何以GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第2階段：（1）GPRS網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)的聯(lián)機(jī)，可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，也可以是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸，如此則因特網(wǎng)上的電子郵件即可同時(shí)發(fā)送給很多不同的手機(jī)用戶。（2）定義出當(dāng)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送聲音、圖像或多媒體等應(yīng)用業(yè)務(wù)時(shí)，不同的應(yīng)用業(yè)務(wù)所需要不同的傳輸速率與延遲時(shí)間，即各個(gè)應(yīng)用業(yè)務(wù)傳輸時(shí)所需要的服務(wù)品質(zhì)。（3）在許多架設(shè)GPRS網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家間，如何實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游的功能。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.9.2GPRS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.業(yè)務(wù)設(shè)備結(jié)點(diǎn)SGSN傳輸GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)分組(類似通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由器)，將BSC送出的數(shù)據(jù)分組路由到其他的SGSN，或是由GGSN將分組傳遞到外部的因特網(wǎng)。GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)最大的區(qū)別，就是GPRS網(wǎng)絡(luò)增加了手機(jī)或終端的移動(dòng)性管理（MobilityManagement），同GSM網(wǎng)一樣，GPRS網(wǎng)絡(luò)同樣有針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)蔫b權(quán)、加密功能，2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.網(wǎng)關(guān)設(shè)備結(jié)點(diǎn)GGSNGGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)連接外部因特網(wǎng)的一個(gè)網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換。在GPRS標(biāo)準(zhǔn)的定義內(nèi)，GGSN可以與外部網(wǎng)絡(luò)的路由器、ISP的RADIUS服務(wù)器或是企業(yè)公司的Intranet等IP網(wǎng)絡(luò)相連接，也可以與X.25網(wǎng)絡(luò)相連接，不過全世界大部分的電信營(yíng)運(yùn)商都傾向于只將GPRS網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)連接。2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)6.9.3GPRS網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)SGSN路徑區(qū)域RA（RoutingArea）:

GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的位置區(qū)域（LA）范圍與GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的RA區(qū)域范圍并不需要完全相同，通常一個(gè)RA區(qū)域范圍包含許多的LA區(qū)，通常與電信營(yíng)運(yùn)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃有關(guān)。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)SGSN服務(wù)區(qū)域（ServiceArea）

在GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，多個(gè)SGSN路徑區(qū)域RA共同組成一個(gè)SGSN服務(wù)區(qū)域（ServiceArea），SGSN服務(wù)區(qū)域包含一個(gè)SGSN。SGSN服務(wù)區(qū)域的范圍并不需要與MSC／VLR區(qū)域的涵蓋范圍相同。

2023/7/17第67章GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩小區(qū)更新GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)MS的操作模式分為三種狀態(tài)。第一種是閑置狀態(tài)（IdleState）;第二種狀