2.1 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

1、第二章第二章 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)2.1 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2.2 窄帶CDMA系統(tǒng)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期到年代中期到21世紀(jì)初，數(shù)字移動(dòng)世紀(jì)初，數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，其代表技術(shù)是歐通信系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，其代表技術(shù)是歐洲的洲的GSM和美國(guó)的和美國(guó)的CDMA，也就是通常所說(shuō)的第，也就是通常所說(shuō)的第二代移動(dòng)通信技術(shù)（二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G）。）。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，GSM（Global Sys

2、tem for Mobile Communications）。于）。于1990年完成了年完成了GSM900的規(guī)范并開(kāi)始在歐洲投入試運(yùn)的規(guī)范并開(kāi)始在歐洲投入試運(yùn)行，行，1991年，移動(dòng)特別小組還制定了年，移動(dòng)特別小組還制定了1 800 MHz頻段的規(guī)范，命名為頻段的規(guī)范，命名為DCS 1800系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) CDMA（Code Division Multiple Access）是）是碼分多址的英文縮寫(xiě)，它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)碼分多址的英文縮寫(xiě)，它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線(xiàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線(xiàn)通

3、信技術(shù)。通信技術(shù)。 CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源于人們對(duì)更高質(zhì)量無(wú)技術(shù)的出現(xiàn)源于人們對(duì)更高質(zhì)量無(wú)線(xiàn)通信的需求。線(xiàn)通信的需求。2.1.1 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃n在在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，只對(duì)系統(tǒng)功能、接口制定了詳細(xì)規(guī)劃，標(biāo)準(zhǔn)中，只對(duì)系統(tǒng)功能、接口制定了詳細(xì)規(guī)劃，以便不同公司產(chǎn)品相互聯(lián)通。它包含以便不同公司產(chǎn)品相互聯(lián)通。它包含12項(xiàng)內(nèi)容。項(xiàng)內(nèi)容。2.1.2 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)BTSBTSBSCMSC / VLROMCHLR / AUCEIRMSC / VLRSCMSMSGSMUmDCS1800AbisAX.25X.25或 No.7No

4、.7 BSSAPNo.7 MAPNo.7 TUPNo.7 MAP TUPPLMNPSTNISDNPSPDNMS： 移 動(dòng) 臺(tái)SC： 短 信 息 業(yè) 務(wù) 中 心VLR： 來(lái) 訪(fǎng) 位 置 寄 存 器EIR： 移 動(dòng) 設(shè) 備 識(shí) 別 寄 存 器PSPDN： 分 組 交 換 公 用 數(shù) 據(jù) 網(wǎng)BSS： 基 站 子 系 統(tǒng)OMC： 操 作 維 護(hù) 中 心HLR： 歸 屬 位 置 寄 存 器BSC： 基 站 控 制 器PSTN： 公 用 電 話(huà) 網(wǎng)NSS： 網(wǎng) 絡(luò) 交 換 子 系 統(tǒng)MSC： 移 動(dòng) 業(yè) 務(wù) 交 換 中 心AUC： 鑒 權(quán) 中 心BTS： 基 站 收 發(fā) 信 臺(tái)ISDN： 綜 合 業(yè) 務(wù)

5、數(shù) 字 網(wǎng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，GSM由MS（移動(dòng)臺(tái)）、 BSS（基站子系統(tǒng)） 、 MSS（移動(dòng)交換子系統(tǒng)，也叫網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)-NSS）和OSS（操作維護(hù)子系統(tǒng)）這四部分組成。組成GSM的四大部分GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)（ MS ） 移動(dòng)臺(tái)是GSM系統(tǒng)的用戶(hù)設(shè)備，包括車(chē)載臺(tái)、便攜臺(tái)和手持機(jī)。 每個(gè)移動(dòng)臺(tái)都有自己的識(shí)別碼，即國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)IMEI，IMEI主要由型號(hào)許可代碼和廠家有關(guān)的產(chǎn)品號(hào)構(gòu)成。 每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)有自己的國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別號(hào)IMSI，這個(gè)號(hào)碼全球唯一，存儲(chǔ)在用戶(hù)的SIM卡上。移動(dòng)終端的組成原理框圖如圖所示接 收解 調(diào)均

6、衡信 道 分 離解 密信 道 解 碼語(yǔ) 音 解 碼D / A終 端 適 配數(shù) 據(jù) 終 端頻 率 合 成 器VCO跳 變 單 元控 制 器鍵 盤(pán) 、 顯 示TDMA幀 形 成天線(xiàn)轉(zhuǎn)換發(fā) 送調(diào) 制加 密信 道 編 碼無(wú) 線(xiàn) 部 分處 理 部 分語(yǔ) 音 編 碼A / D接 口 部 分SIMSIM卡與卡與UIMUIM卡卡 手機(jī)與手機(jī)與SIMSIM卡共同構(gòu)成移動(dòng)通信終端設(shè)備卡共同構(gòu)成移動(dòng)通信終端設(shè)備。GSMGSM手機(jī)用戶(hù)在手機(jī)用戶(hù)在“入網(wǎng)入網(wǎng)”時(shí)會(huì)得到一張時(shí)會(huì)得到一張SIMSIM卡，機(jī)卡分離式卡，機(jī)卡分離式CDMACDMA手機(jī)手機(jī)“入網(wǎng)入網(wǎng)”時(shí)也需配置時(shí)也需配置UIMUIM卡，即卡，即“用戶(hù)識(shí)別模塊用戶(hù)

7、識(shí)別模塊”的意思。的意思。 手機(jī)卡是一張符合通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的手機(jī)卡是一張符合通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的“智能智能”卡，它內(nèi)部包卡，它內(nèi)部包含了與用戶(hù)有關(guān)的、被存儲(chǔ)在用戶(hù)這一方的信息。含了與用戶(hù)有關(guān)的、被存儲(chǔ)在用戶(hù)這一方的信息。SIMSIM卡內(nèi)部卡內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)可以歸納為以下四種類(lèi)型：保存的數(shù)據(jù)可以歸納為以下四種類(lèi)型：（1 1）由）由SIMSIM卡卡生產(chǎn)商生產(chǎn)商存入的存入的系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號(hào)、，如生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號(hào)、SIMSIM卡資源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)?？ㄙY源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)。 （2 2）由）由GSMGSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商寫(xiě)入的寫(xiě)入的SIMSIM卡卡所屬網(wǎng)絡(luò)所屬網(wǎng)絡(luò)與

8、與用戶(hù)有關(guān)的、被存儲(chǔ)在用戶(hù)有關(guān)的、被存儲(chǔ)在用戶(hù)這一方的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)這一方的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和用戶(hù)數(shù)據(jù)等，包括：等，包括： 鑒權(quán)和加密信息鑒權(quán)和加密信息Ki(KcKi(Kc算法輸入?yún)?shù)之一：密鑰號(hào)算法輸入?yún)?shù)之一：密鑰號(hào)) )國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)號(hào)（國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)號(hào)（IMSIIMSI）；）；移動(dòng)電話(huà)移動(dòng)電話(huà)機(jī)用戶(hù)號(hào)碼、呼叫限制信息等。機(jī)用戶(hù)號(hào)碼、呼叫限制信息等。（3 3）由）由用戶(hù)自己存入的數(shù)據(jù)用戶(hù)自己存入的數(shù)據(jù)。如縮位撥號(hào)信息、電話(huà)號(hào)碼簿等。如縮位撥號(hào)信息、電話(huà)號(hào)碼簿等。 （4 4）用戶(hù)在使用）用戶(hù)在使用SIMSIM卡過(guò)程中自動(dòng)存入及更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶(hù)信息?？ㄟ^(guò)程中自動(dòng)存入及更新的網(wǎng)絡(luò)接續(xù)和用戶(hù)信息

9、。 在實(shí)際使用中有兩種功能相同而形式不同在實(shí)際使用中有兩種功能相同而形式不同的的SIMSIM卡：卡： (1)(1)卡片式卡片式( (俗稱(chēng)大卡俗稱(chēng)大卡)SIM)SIM卡，這種形式的卡，這種形式的SIMSIM卡卡符合有關(guān)符合有關(guān)ICIC卡的卡的ISOISO標(biāo)準(zhǔn)，類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)，類(lèi)似ICIC卡?？?。 (2)(2)嵌入式嵌入式( (俗稱(chēng)小卡俗稱(chēng)小卡)SIM)SIM卡，其大小只有卡，其大小只有25 25 mmmm15 mm15 mm，是半永久性地裝入到移動(dòng)臺(tái)設(shè)備中，是半永久性地裝入到移動(dòng)臺(tái)設(shè)備中的卡。的卡。 SIM卡外形 SIM SIM卡的構(gòu)造卡的構(gòu)造 SIMSIM卡是帶有微處理器的芯片卡是帶有微處理器的芯片

10、，包括五個(gè)，包括五個(gè)模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)功能：模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)功能：微處理器微處理器、程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器、工作存儲(chǔ)器工作存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和和串串行通信單元行通信單元。 最少有最少有五個(gè)端口五個(gè)端口：電源；電源；時(shí)鐘；時(shí)鐘；數(shù)數(shù)據(jù)；據(jù)；復(fù)位；復(fù)位；接地端。接地端。 卡觸點(diǎn)功能 SIM卡座 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)基站子系統(tǒng)（BSS）功能：基站子系統(tǒng)BSS在GSM網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無(wú)線(xiàn)部分之間提供中繼，BSS通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口直接與移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信連接，同時(shí)BSS又連接到網(wǎng)絡(luò)端的移動(dòng)交換機(jī)。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)

11、基站收發(fā)信臺(tái)BTS 完成無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)的轉(zhuǎn)換，屬于基站系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)部分，是由BSC控制，服務(wù)于小區(qū)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)信設(shè)備，完成BSC與無(wú)線(xiàn)信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)BTS與MS之間通過(guò)空中接口的無(wú)線(xiàn)傳輸及相關(guān)的控制功能。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)基站控制器BSC 是BSS的控制部分，在BSS中起交換作用。BSC一端可與多個(gè)BTS相連，另一端與MSC和操作維護(hù)中心（OMC）相連，BSC面向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)資源管理及無(wú)線(xiàn)基站的監(jiān)視管理，并能完成對(duì)基站子系統(tǒng)的操作維護(hù)功能。 BSS中的BSC所控制的BTS的數(shù)量隨業(yè)務(wù)量的大小而改變。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)碼型變換器T

12、C 主要完成13kbit/s RPE-LTP（規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)）編碼和64kbit/s A律PCM之間的語(yǔ)音變換。在典型的實(shí)施方案中，ZXG10-TC位于MSC與BSC之間。 當(dāng)TC位于MSC側(cè)時(shí)，通過(guò)MSC和BSC之間以及BSC和BTS之間的傳輸線(xiàn)路子復(fù)用器SM、BIE，可以充分利用在空中接口使用的低語(yǔ)音編碼傳輸速率，降低傳輸線(xiàn)路的成本。 BSC與TC之間的接口稱(chēng)為Ater接口，TC與MSC之間的接口稱(chēng)為A接口。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)交換子系統(tǒng)（MSS） 主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶(hù)數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需要的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，它對(duì)GSM移動(dòng)用戶(hù)之間的

13、通信和GSM移動(dòng)用戶(hù)與其它通信網(wǎng)用戶(hù)之間通信起著管理作用。GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）（2）歸屬位置寄存器（HLR）（3）拜訪(fǎng)位置寄存器（VLR）（4）鑒權(quán)中心（AUC）（5）設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）（6）短消息中心（SC）移動(dòng)交換子系統(tǒng)（MSS）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) MSC是網(wǎng)絡(luò)的核心。它提供交換功能，把移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)用戶(hù)連接起來(lái)，或把移動(dòng)用戶(hù)互相連接起來(lái)。為此，它提供到固定網(wǎng)（即PSTN、ISDN、PDN等）的接口，及與其它MSC互連的接口。 MSC從三種數(shù)據(jù)庫(kù)歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪(fǎng)位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（A

14、UC） 中取得處理用戶(hù)呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC根據(jù)其最新數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫(kù)，存貯著該HLR控制的所有存在的移動(dòng)用戶(hù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，一個(gè)HLR能夠控制若干個(gè)移動(dòng)交換區(qū)域或整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)，所有用戶(hù)的重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存貯在HLR中，包括移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別號(hào)碼、訪(fǎng)問(wèn)能力、用戶(hù)類(lèi)別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還存儲(chǔ)且為MSC提供移動(dòng)臺(tái)實(shí)際漫游所在的MSC區(qū)域的信息（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)），這樣就使任何入局呼叫立即按選擇的路徑送往被叫用戶(hù)。歸屬位置寄存器（HLR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) VLR存儲(chǔ)進(jìn)入其覆蓋

15、區(qū)的移動(dòng)用戶(hù)的全部有關(guān)信息，這使得MSC能夠建立呼入/呼出呼叫?？梢园阉醋鲃?dòng)態(tài)用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。VLR從移動(dòng)用戶(hù)的歸屬位置寄存器（HLR）處獲取并存儲(chǔ)必要的數(shù)據(jù)，一旦移動(dòng)用戶(hù)離開(kāi)該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動(dòng)用戶(hù)數(shù)據(jù)。拜訪(fǎng)位置寄存器（VLR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元部分，專(zhuān)用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。鑒權(quán)中心（AUC）存儲(chǔ)著鑒權(quán)信息與加密密鑰，用來(lái)進(jìn)行用戶(hù)鑒權(quán)及對(duì)無(wú)線(xiàn)接口上的話(huà)音、數(shù)據(jù)、信令信號(hào)進(jìn)行加密，防止無(wú)權(quán)用戶(hù)接入和保證移動(dòng)用戶(hù)通信安全。鑒權(quán)中心（AUC）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) EIR存貯著移動(dòng)設(shè)備的國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)（IMEI），通過(guò)核查白色清單、黑色清單、灰色清單這三種表格，分別列出準(zhǔn)許使用、出現(xiàn)故障需監(jiān)視、失竊不準(zhǔn)使用的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)（IMEI）。運(yùn)營(yíng)部門(mén)可據(jù)此確定被盜移動(dòng)臺(tái)的位置并將其阻斷，對(duì)故障移動(dòng)臺(tái)能采取及時(shí)的防范措施。移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)