GSM通信系統(tǒng)解析

GSM通信系統(tǒng)分析GSM通信系統(tǒng)分析42/42GSM通信系統(tǒng)分析第六章GSM通信系統(tǒng)第一節(jié)GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及其特色GSM的業(yè)務(wù)分類廣義上說GSM的業(yè)務(wù)是指用戶使用GSM系統(tǒng)所供應(yīng)的設(shè)施的活動。換句話說一項GSM業(yè)務(wù)就是GSM系統(tǒng)為了滿足一個特別用戶的通信要求而向用戶供應(yīng)的服務(wù)。GSM依照ISDN對業(yè)務(wù)的分類方法對其業(yè)務(wù)進(jìn)行了分類，業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。基本業(yè)務(wù)按功能又可分為電信業(yè)務(wù)(Teleservices)(又稱用戶終端業(yè)務(wù))和承載業(yè)務(wù)(BearerServices)。這兩種業(yè)務(wù)是獨(dú)立的通信業(yè)務(wù)。圖9.1為GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類表示圖。業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)附加業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)圖6.1GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類電信業(yè)務(wù)是指為用戶通信供應(yīng)的包括終端設(shè)施功能在內(nèi)完滿能力的通信業(yè)務(wù)。承載業(yè)務(wù)供應(yīng)用戶接入點(diǎn)(也稱“用戶/網(wǎng)絡(luò)”接口)間信號傳輸?shù)哪芰?。GSM支持的基本業(yè)務(wù)，如圖6.2所示:電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)終端設(shè)施數(shù)字蜂窩PLMN傳輸網(wǎng)終端網(wǎng)終端設(shè)施圖6.2GSM支持的基本業(yè)務(wù)附加業(yè)務(wù)是對基本業(yè)務(wù)的改進(jìn)和補(bǔ)充，它不能夠單獨(dú)向用戶供應(yīng)，而必定與基本業(yè)務(wù)一起供應(yīng)。同一附加業(yè)務(wù)可應(yīng)用到若干個基本業(yè)務(wù)中。電信業(yè)務(wù)主要供應(yīng)的電信業(yè)務(wù)有以下幾類:1表6-1用戶信息種類電信業(yè)務(wù)碼話音傳輸11短信息212223傳真6162

電信業(yè)務(wù)名稱電話MS終端的點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)MS初步的點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)交替語音和三類傳真自動三類傳真緊急呼叫12在GSM系統(tǒng)所供應(yīng)的業(yè)務(wù)中，最重要的業(yè)務(wù)是電話業(yè)務(wù)，它為數(shù)字搬動通信系統(tǒng)的用戶和其余全部與其聯(lián)網(wǎng)的用戶之間供應(yīng)雙向電話通信。依照GSM技術(shù)規(guī)范，緊急呼叫是由電話業(yè)務(wù)引伸出來的一種特別業(yè)務(wù)。此業(yè)務(wù)可使搬動用戶經(jīng)過一種簡單而同一的手續(xù)接到就近的緊急業(yè)務(wù)中心。使用緊急業(yè)務(wù)能夠不收費(fèi)，也不需要鑒別使用者的鑒又名碼。依照我國情況，暫不供應(yīng)緊急呼叫業(yè)務(wù)。短信息業(yè)務(wù)分為三類，包括MS初步、MS終端的點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)以及小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)。點(diǎn)對點(diǎn)的短信息業(yè)務(wù)由短信息業(yè)務(wù)中心完成儲藏和前轉(zhuǎn)功能。短信息業(yè)務(wù)中心是與GSM系統(tǒng)在功能上完滿分其余實體。圖6.3和圖6.4分別說了然MS初步、MS終端的點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)以及小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)傳達(dá)過程?？罩薪涌贏接口

NSSMSCVLRBSS搬動臺始呼的短信息搬動臺被呼的短信息短消息圖6.3短信息服務(wù)(源端到終端)過程2空中接口A接口BSSNSSBSS小區(qū)廣播的短信息業(yè)務(wù)操作保護(hù)接口NSS圖6.4短信息服務(wù)(小區(qū)廣播)過程傳真業(yè)務(wù)有兩類：交替語音和三類傳真；自動三類傳真。交替語音和三類傳真是指語音與三類傳真交替?zhèn)鬟_(dá)的業(yè)務(wù)；自動三類傳真是指能使用戶經(jīng)GSM網(wǎng)以傳真編碼信息文件的形式自動交換各種信件的業(yè)務(wù)。承載業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)主要供應(yīng)的承載業(yè)務(wù)見表6-2。表6-2承載業(yè)務(wù)碼承載業(yè)務(wù)名稱透明屬性21異步300bps雙工電路型T或NT22異步1.2kbps雙工電路型T或NT24異步2.4kbps雙工電路型T或NT25異步4.8kbps雙工電路型T或NT26異步9.6kbps雙工電路型T或NT31同步1.2kbps雙工電路型T32同步2.4kbps雙工電路型T或NT33同步4.8kbps雙工電路型T或NT34同步9.6kbps雙工電路型T或NT41異步PAD接入300bps電路型NT42異步PAD接入1.2kbps電路型T或NT44異步PAD接入2.4kbps電路型T或NT45異步PAD接入4.8kbps電路型T或NT46異步PAD接入9.6kbps電路型T或NT61交替話音/數(shù)據(jù)注181話音后接數(shù)據(jù)注1注1:承載業(yè)務(wù)61和81中的數(shù)據(jù)為3.1KHz信息傳達(dá)能力的承載業(yè)務(wù)21-34。注2：表中“T”表示透明；“NT”表示不透明。附加業(yè)務(wù)附加業(yè)務(wù)是基本電信業(yè)務(wù)增強(qiáng)或補(bǔ)充。下面列出了大多數(shù)附加業(yè)務(wù)。計費(fèi)提示–AOC3交替線業(yè)務(wù)(ALS)-個人或商業(yè)來話限制-BAIC當(dāng)游覽在HPLMN之外時，限制全部來話在外國時限制來話呼出限制-BOC限制全部打出去的國際電話-BOIC限制全部打出去的國際電話，除了那些打到HPLMN國家的電話遇忙呼叫前轉(zhuǎn)-CFB無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)-CFNA無條件呼叫前轉(zhuǎn)-CFU呼叫保持呼叫等待-CW主叫線鑒別顯示-CLIP主叫線鑒別限制-永久或預(yù)呼-CLIR中央交換業(yè)務(wù)閉合用戶群-CUG會議呼叫-CONF顯式呼叫轉(zhuǎn)接運(yùn)營者確定的呼叫限制(ODB)第二節(jié)GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以下圖6.5為GSM系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)BGVLRVLRCDMSBTSBSCMSCEHLR/AUCUmAbiAMSCsFOMC注EIRBSS

SMCSSSPSTNISDNPLMNPSPDN圖6.5為GSM系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)由以下功能單元組成：(1)搬動臺(MS)：它包括搬動設(shè)施(ME)和用戶鑒別模塊(SIM)。依照業(yè)務(wù)的狀4況，搬動設(shè)施可包括搬動終端(MT)，終端適配功能(TAF)和終端設(shè)施(TE)等功能部件?；?BTS)：為一個小區(qū)服務(wù)的無線收發(fā)信設(shè)施?；究刂破?BSC)：擁有對一個或多個BTS進(jìn)行控制以及相應(yīng)呼叫控制的功能，BSC以及相應(yīng)的BTS組成了BSS(基站子系統(tǒng))。BSS是在必然的無線覆蓋區(qū)中，由搬動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)控制，與MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)施。(4)搬動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)：對于位于它管轄地區(qū)中的搬動臺進(jìn)行控制、交換的功能實體。拜看法址存放器(VLR)：MSC為所管轄地區(qū)中MS的呼叫接續(xù)，所需檢索信息的數(shù)據(jù)庫。VLR儲藏與呼叫辦理相關(guān)的一些數(shù)據(jù)，比方用戶的號碼，所處地址區(qū)的鑒別，向用戶供應(yīng)的服務(wù)等參數(shù)。歸屬地址存放器(HLR)：管理部門用于搬動用戶管理的數(shù)據(jù)庫。每個搬動用戶都應(yīng)在其歸屬地址存放器注冊登記。HLR主要儲藏兩類信息，相關(guān)用戶的參數(shù)和相關(guān)用戶當(dāng)前所處地址的信息。設(shè)施鑒別存放器(EIR)：儲藏相關(guān)搬動臺設(shè)施參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。主要完成對搬動設(shè)施的鑒別、監(jiān)察、閉鎖等功能。(8)鑒權(quán)中心(AUC)：為認(rèn)證搬動用戶的身份和產(chǎn)生相應(yīng)鑒權(quán)參數(shù)(隨機(jī)數(shù)RAND，符號響應(yīng)SRES，密鑰Kc)的功能實體。平時，HLR、AUC合設(shè)在一個物理實體中，VLR、MSC合設(shè)于一個物理實體中，MSC、VLR、HLR、AUC、EIR也可合設(shè)于一個物理實體中。MSC、VLR、HLR、AUC、EIR功能實體組成為交換子系統(tǒng)(SSS)。(9)操作保護(hù)中心(OMC)：操作保護(hù)系統(tǒng)中的各功能實體。依照廠家的實現(xiàn)方式可分為無線子系統(tǒng)的操作保護(hù)中心(OMC-R)和交換子系統(tǒng)的操作保護(hù)中心(OMC-S)。GSM系統(tǒng)可經(jīng)過MSC實現(xiàn)與多種網(wǎng)絡(luò)的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN。注：短信息業(yè)務(wù)中心(SC)功能實體可經(jīng)過與SSS的連接實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)，可經(jīng)過與BSS的連接完成小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù)。實質(zhì)系統(tǒng)舉例：BSS-基站子系統(tǒng)BTSBTS

DX200DX200MSC/VLRHLR/AC/EIRDX200TCSMBTSNSS-網(wǎng)絡(luò)子NMS/2000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)BTSPSTNNSS地點(diǎn)管理系統(tǒng)DX200ISDNBTSBSCPSPDNAirAbisASMSC5第三節(jié)GSM的信道物理信道與邏輯信道物理信道有前面的談?wù)撐覀冎繥SM系統(tǒng)采用的是頻分多址接入(FDMA)和時分多址接入(TDMA)混淆技術(shù)，擁有較高的頻率利用率。FDMA是說在GSM900頻段的上行（MS到BTS）890MHz~915MHz或下行（BTS到MS）935MHz~960MHz頻率范圍內(nèi)分配了124個載波頻率，簡稱載頻，各個載頻之間的間隔為200KHz。上行與下行載頻是成對的，即是所謂的雙工通信方式。雙工收發(fā)載頻對的間隔為45MHz。TDMA是說在GSM900的每個載頻上準(zhǔn)時間分為8個時間段，每一個時隙段稱為一個時隙（slot），我們稱這樣的時隙為信道，或為物理信道。一個載頻上連續(xù)的8個時隙組成一個稱之為“TDMAFrame”的TDMA幀。也就說GSM的一個載頻上可供應(yīng)8個物理信道。圖6.6給出了時分多址接入的原理表示圖。時隙0時隙1時隙2時隙3時隙4時隙5時隙6時隙7圖6.6時分多址接入原理表示圖為了是大家更好的理解當(dāng)前我國正在寬泛使用的GSM900和GSM1800的頻率配置情況，下面給出我國GSM技術(shù)系統(tǒng)對頻率配置所做的規(guī)定:工作頻段GSM網(wǎng)絡(luò)采用900/1800MHz頻段，見表6-3。表6-3搬動臺發(fā)、基站收基站發(fā)、搬動臺收GSM900/1800頻900MHz頻段890-915MHz935-960MHz段1800MHz頻段1710-1785MHz1805-1880MHz國家無委分配給900MHz頻段(注)886-909MHz931-954MHz中國電信的頻段1800MHz頻段1710-1720MHz1805-1815MHz注：國家無委分配的900MHz頻段包括本來分配的TACS頻段和新分配的ETACS頻段。GSM網(wǎng)絡(luò)總的可用頻帶為100MHz。中國電信應(yīng)使用原國家無線電管理委員6會分配的頻率建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，在頻譜資源不能夠滿足用戶容量需求時，可擴(kuò)展頻段。若是我們把TDMA幀的每個時隙看作為物理信道，那么在物理信道所傳輸?shù)膬?nèi)容又是什么呢？內(nèi)容就是邏輯信道。邏輯信道是指依照搬動網(wǎng)通信的需要為所傳達(dá)的各種控制信令和語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在TDMA的8個時隙分配的控制邏輯信道或語音、數(shù)據(jù)邏輯信道。GSM數(shù)字系統(tǒng)在物理信道上傳輸?shù)男畔⑹谴篌w由100多個調(diào)制比特組成的脈沖串，稱為突發(fā)脈沖序列—“Burst”。以不同樣的“Burst”信息格式來攜帶不同樣的邏輯信道。為了使讀者更好的理解物理信道、邏輯信道的看法，下面舉個例子來說明這個問題。若是用只有8個座位的汽車運(yùn)送一批軍官和士兵如圖6.9示。圖6.9一個后勤運(yùn)輸?shù)男栴}由圖可看出在每部汽車中8個座位上做了不同樣種類的人。一各種類的人為軍官人數(shù)少但起著指揮作用；另一類人是士兵人數(shù)多是戰(zhàn)場上的主力軍。這個例子可類比物理信道和邏輯信道的關(guān)系，即物理信道可類比為車的8個座位—個時隙，邏輯信道可類比為作在座為上的人。邏輯信道的不同樣種類可類比為軍官和士兵，起控制作用的邏輯控制信道可類比成軍官，起傳輸語音或數(shù)據(jù)邏輯業(yè)務(wù)信道可類比成士兵。邏輯信道邏輯信道的分類邏輯信道分為兩大類：專用信道和公共信道。專用信道主若是指用于傳達(dá)用戶語音或數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)信道，別的還包括一些用于控制的專用控制信道。公共信道主若是指用于傳達(dá)基站向搬動臺廣播信息的廣播控制信道和用于傳達(dá)MSC與MS間建立連接所需的雙向信號的公共控制信道。圖6.10為GSM所定義的各種邏輯信道。7邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制專用控制業(yè)務(wù)信道信道信道頻率校正信同步信道廣播控制獨(dú)立專用控慢速隨路信快速隨路信道信道制信道道道尋呼信道隨機(jī)接入信接入贊同信增強(qiáng)型全速道道全速率信道半速率信道率速率信道圖6.10GSM定義的邏輯信道表示圖廣播信道（BCH）：廣播信道（BCH）是從基站到搬動臺(MS)的單向信道。包括：頻率校正信道（FCCH）：此信道用于給用戶傳達(dá)校正MS頻率的信息。搬動臺在該信道接收頻率校正信息并用來校正搬動臺用戶自己的時基頻率。同步信道（SYCH）:同步信道（SYCH）用于傳達(dá)幀同步（TDMA幀號）信息和BTS鑒別碼（BSIC）信息給MS。廣播控制信道（BCCH）:廣播控制信道（BCCH）用于向每個BTS廣播通用的信息。比方在該信道上廣播本小區(qū)和相鄰小區(qū)的信息以及同步信息（頻率和時間信息）。搬動臺(MS)則周期地監(jiān)聽BCCH，以獲取BCCH上的以下信息：當(dāng)?shù)貐^(qū)鑒別（LocalAreaIdentity）相鄰小區(qū)列表（ListofNeighbouringCell）本小區(qū)使用的頻率表小區(qū)鑒別（CellIdentity）功率控制指示（PowerControlIndicator）中斷傳輸贊同（DTXpermitted）接入控制（AccessControl）,比方：緊急呼叫等CBCH（CellBroadcastControlChannel）的說明CBCH載波是由基站以固定功率發(fā)射，其信號強(qiáng)度被全部搬動臺測量。公共控制信道（CCCH）:公共控制信道（CCCH）是基站與搬動臺間的一點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向信道。包括：尋呼信道（PCH）此信道用于廣播基站尋呼搬動臺的尋呼信息，是下行信道(BTS→MS)。隨機(jī)接入信道（RACH）MS隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時用此信道向基站發(fā)送信息。發(fā)送的信息包括：對基站尋呼信息的應(yīng)答；MS8始呼時的接入。而且MS在此信道還向基站申請指配一獨(dú)立專用控制信道SDCCH。此是上行信道。贊同接入信道（AGCH）AGCH用于基站向隨機(jī)接入成功的搬動臺發(fā)送指配了的獨(dú)立專用控制信道SDCCH。下行信道。專用控制信道（DCCH）:專用控制信道（DCCH）是基站與移動臺間的點(diǎn)對點(diǎn)的雙向信道。包括：獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）用于傳達(dá)基站和搬動臺間的指令與信道指配信息，如鑒權(quán)、登記信令信息等。此信道在呼叫建即刻期支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，支持短信息業(yè)務(wù)信息的傳達(dá)。隨路信道（ACCH）該信道能與獨(dú)立專用控制信道SDCCH）也許業(yè)務(wù)信道公用在一個物理信道上傳達(dá)信令信息。隨路信道（ACCH）分為兩種信道：慢速隨路信道（SACCH）基站用此信道向搬動臺傳達(dá)功率控制信息、幀調(diào)整信息。另一方面，基站用此信道接收搬動臺發(fā)來的搬動臺接收的信號強(qiáng)度報告和鏈路質(zhì)量報告。快速隨路信道（FACCH）此信道主要用于傳達(dá)基站與搬動臺間的越區(qū)切換的信令信息。業(yè)務(wù)信道（TCH）:業(yè)務(wù)信道（TCH）是用于傳達(dá)用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道。依照交換方式的不同樣業(yè)務(wù)信道可分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道；依照傳輸速率的不同樣可分為全速率信道和半速率信道。GSM系統(tǒng)全速率信道的速率為13kbit/s；半速率信道的速率為。別的，增強(qiáng)全速率業(yè)務(wù)信道是指，它的速率與全速率信道的速率同樣為13kbit/s，可是其壓縮編碼方案比起全速率信道的壓縮編碼方案優(yōu)越，因此它有較好的話音質(zhì)量。5月30日物理信道與邏輯信道的配置邏輯信道與物理信道的照射由前面的談?wù)摽芍狦SM系統(tǒng)的邏輯信道數(shù)已經(jīng)高出了GSM一個載頻所供應(yīng)的8個物理信道，因此要想給每一個邏輯信道都配置一個物理信道，一個載頻所提供的8個物理信道是不夠的，需要再增加載頻。因此能夠看出，這樣的邏輯信道和物理信道的指配方法是無法進(jìn)行高效率的通信的，我們知道盡管控制信道在通信中起著至關(guān)重要的作用，但通信的根本任務(wù)是利用業(yè)務(wù)信道傳達(dá)語音或數(shù)據(jù)，而依照上面的信道配置方法，在一個載頻上已經(jīng)沒有業(yè)務(wù)信道的時隙了。解決上述問題的基本方法是，將公共控制信道復(fù)用，即在一個或兩個物理信道上復(fù)用公共控制信道。GSM系統(tǒng)是按下面的方法建立物理信道和邏輯信道間的照射對應(yīng)關(guān)系的。一個基站有N個載頻，每個載頻有8個時隙。將載波定義為f0、f1、f2、。對于下行鏈路，從f0的第0時隙（TS0）初步。f0的第0時隙（TS0）只用于照射控制信道，f0也稱為廣播控制信道。圖6.11為廣播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）在TS0上的復(fù)用關(guān)系。9圖6.11BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用廣播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）共占用51個TS0時隙。盡管只占用了每一幀的TS0時隙但從時間上講長度為51個TDMA幀。作為一種復(fù)幀，以每出現(xiàn)一個悠閑幀作為此復(fù)幀的結(jié)束，在悠閑幀此后，復(fù)幀再從F、S開始進(jìn)行新的復(fù)幀。以此方法進(jìn)行重復(fù)，即時分復(fù)用組成TDMA的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。上圖中：F（FCCH）：搬動臺據(jù)此同步頻率。S（SCH）：搬動臺據(jù)此讀TDMA幀號和基站鑒別碼（BSIC）。B（BCCH）：搬動臺據(jù)此讀相關(guān)小區(qū)的通用信息。I（IDEL）：悠閑幀，不包括任何信息，僅作為復(fù)幀的結(jié)束標(biāo)志。在沒有尋呼或呼叫接入時，基站也總在f0上發(fā)射。這使搬動臺能夠測試基站的信號強(qiáng)度以決定使用哪個小區(qū)更為合適。對上行鏈路，f0上的TS0不包括上述信道。它只用于搬動臺的接入，即用于上行鏈路作為RACH信道。圖6.12為51個連續(xù)的TDMA幀的TS0。圖6.12TS0上RACH的復(fù)用BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH和RACH均照射到TS0。RACH照射到上行鏈路，其余照射到下行鏈路。下行鏈路f0上的TS1時隙用來將專用控制信道照射到物理信道上，其照射關(guān)系如圖6.13所示。10圖6.13SDCCH和SACCH在TS1上的復(fù)用（下行）由于呼叫建立和登記時的比特率相當(dāng)?shù)牡停虼丝稍谝粫r隙上放8個專用控制信道，以提高時隙的利用率。專用控制信道（SDCCH）和慢速隨路控制信道（SACCH）共有102個時隙，即102個時分復(fù)用幀。專用控制信道的DX（D0、D1、﹒﹒﹒）只用于搬動臺建立呼叫的開始時使用，當(dāng)搬動臺轉(zhuǎn)移到業(yè)務(wù)信道TCH上，用戶開始通話或登記完釋放后，DX就用于其余的搬動臺。慢速隨路控制信道（SACCH）的AX（A0、A1、﹒﹒﹒）主要用于傳達(dá)那些不緊急的控制信息，如傳達(dá)無線測量數(shù)據(jù)等。上行鏈路f0上的TS1與下行鏈路f0上的TS1有同樣的結(jié)構(gòu)，可是它們在時間上有一個偏移，即意味著對于一個搬動臺同時可雙向接續(xù)。圖6.14給出了專用控制信道（SDCCH）和慢速隨路控制信道（SACCH）在上行鏈路f0的TS1上的復(fù)用。圖6.14SDCCH與SACCH在TS1上的復(fù)用（上行）載頻f0上的上行、下行的TS0和TS1供邏輯控制信道使用，而其于6個物理信道TS2~TS7由業(yè)務(wù)信道使用。業(yè)務(wù)信道到物理信道的照射由以下圖6.15所示。11圖6.15TCH的復(fù)用圖6.15只給出了TS2時隙的時分復(fù)用關(guān)系，其中T表示TCH業(yè)務(wù)信道，用于傳達(dá)語音或數(shù)據(jù)；A表示SACCH慢速隨路信道，用于傳達(dá)控制命令，如命令改變輸出功率等；I為IDEL悠閑，它不含任何信息，主要用于配合測量。時隙TS2是以26個時隙為周期進(jìn)行時分復(fù)用的，以悠閑時隙I作為重復(fù)序列的開頭或結(jié)尾。上行鏈路的TCH與下行鏈路的TCH結(jié)構(gòu)完滿同樣，可是有一個時間的偏移。時間偏移為3個TS，也就是說上行的TS2與下行的TS2不同樣時出現(xiàn)，表示搬動臺的收發(fā)不用同時進(jìn)行。圖6.16給出了TCH上行與下行偏移的情況。圖6.16TCH上下行偏移經(jīng)過以上論述能夠得出在載頻f0上：TS0：邏輯控制信道，重復(fù)周期為51個TSTS1：邏輯控制信道，重復(fù)周期為102個TSTS2：邏輯業(yè)務(wù)信道，重復(fù)周期為26個TSTS3~TS7：邏輯業(yè)務(wù)信道，重復(fù)周期為26個TS其余f1~fN個載頻的TS0~TS7時隙全部是業(yè)務(wù)信道。GSM的時隙幀結(jié)構(gòu)前面論述了GSM的邏輯信道和物理信道的照射，在此基礎(chǔ)上給出GSM的幀結(jié)構(gòu)。GSM的時隙幀結(jié)構(gòu)有五個層次，即時隙、TDMA幀、復(fù)幀（multiframe）、超幀（superframe）和超高幀。時隙是物理信道的基本單元TDMA幀是由8個時隙組成的，是占有載頻帶寬的基本單元，即每個載頻有8個時隙。復(fù)幀（multiframe）有兩各種類：由26個TDMA幀組成的復(fù)幀。這種復(fù)幀用于業(yè)務(wù)信道（TCH）、慢速隨路控制信道（SACCH）和快速隨路控制信道（FACCH）。由51個TDMA幀組成的復(fù)幀。這種復(fù)幀用于廣播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）。12超幀是由51個由26幀的復(fù)幀或26個由51幀的復(fù)幀組成。超高幀等于2048個超幀。圖6.17給出了GSM系統(tǒng)分級幀結(jié)構(gòu)的表示圖。圖6.17分級的幀結(jié)構(gòu)在GSM系統(tǒng)中超高幀的周期是與加密和跳頻相關(guān)的。每經(jīng)過一個超高幀的周期，循環(huán)長度為2715648，相當(dāng)于3小時28分53秒760毫秒，系統(tǒng)將重新啟動密碼和跳頻算法。3.3突發(fā)脈沖突發(fā)脈沖是以不同樣的信息格式攜帶不同樣邏輯信道，在一個時隙內(nèi)傳輸?shù)模?00多個調(diào)制比特組成的脈沖序列。因此能夠?qū)⑼话l(fā)脈沖看作是邏輯信道在物理信道傳輸?shù)妮d體。依照邏輯信道的不同樣突發(fā)脈沖也不盡同樣。平時突發(fā)脈沖有5種類型：一般突發(fā)脈沖（NormalBurst）一般突發(fā)脈沖（NB）用于組成業(yè)務(wù)信道（TCH），以及除FCCH，SYCH，RACH和悠閑突發(fā)脈沖之外的全部控制信息信道，攜帶它們的業(yè)務(wù)信息和控制信息。一般突發(fā)脈沖的組成如圖6.18所示。圖6.18一般突發(fā)脈沖序列由圖6.18可看出：一般突發(fā)脈沖（NB）是由加密信息（2×57bit）、訓(xùn)練序列26bit）、尾位TB（2×3bit）、借用標(biāo)志F（StealingFlag，2×1bit）和保護(hù)時間GP（GuardPeriod，8.25bit）組成，總計156.25bit。因每個bit的連續(xù)時間為3.6923μs，一個一般突發(fā)脈沖所占用的時間為。在一般突發(fā)脈沖中，加密比特是57比特的加密語音、數(shù)據(jù)或控制信息，別的有1比特的“借用標(biāo)志”，當(dāng)業(yè)務(wù)信道被FACCH借用時，以此標(biāo)志表示借用一半業(yè)務(wù)信道資源；訓(xùn)練序列是一串已知比特，是供信道平衡用的；尾位TB總是000，是突發(fā)脈沖開始與結(jié)尾的標(biāo)志；保護(hù)時間GP是用來防范由于準(zhǔn)時誤差而造成突發(fā)脈沖間的重疊。13頻率校正突發(fā)脈沖（FrequencyCorrectionBurst）頻率校正突發(fā)脈沖（FB）用于組成頻率校正信道（FCCH），攜帶頻率校正信息。其結(jié)構(gòu)圖由圖6.19給出。圖6.19頻率校正突發(fā)脈沖序列頻率校正突發(fā)脈沖除了含有尾位和保護(hù)時間外，主要傳達(dá)固定的的頻率校正信息，即142個的全0bit。同步突發(fā)脈沖（SynchronizationBurst）同步突發(fā)脈沖（SB）用于組成同步信道（SYCH），攜帶有系統(tǒng)的同步信息。其結(jié)構(gòu)圖由圖6.20給出。圖6.20同步突發(fā)脈沖序列同步突發(fā)脈沖（SB）由加密信息（2×39bit）和一個易被檢測的長同步序列（64bit）組成。加密信息位攜帶有TDMA幀號（TN）以及基站鑒別碼（BSIC）信息。接入突發(fā)脈沖（AccessBurst）接入突發(fā)脈沖（AB）用于組成搬動臺的隨機(jī)接入信道（RACH），攜帶隨機(jī)接入信息。接入突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)圖如圖6.21給出。圖6.21接入突發(fā)脈沖序列接入突發(fā)脈沖（AB）由同步序列（41bit）、加密信息（36bit）、尾位（8+3bit）和保護(hù)時間組成。其中保護(hù)時間間隔較長，這是為了使搬動臺首次接入或切換到一個新的基站時不知道時間的提前量而設(shè)置的。當(dāng)保護(hù)時間長達(dá)252μs時，贊同小區(qū)半徑為35公里，在此范圍內(nèi)可保證搬動臺隨機(jī)接入搬動網(wǎng)。悠閑突發(fā)脈沖（DummyBurst）悠閑突發(fā)脈沖（DB）的結(jié)構(gòu)與一般突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)同樣，可是將一般突發(fā)脈沖中的加密信息比特?fù)Q成固定比特。其結(jié)構(gòu)如圖6.22所示。圖6.22悠閑突發(fā)脈沖悠閑突發(fā)脈沖（DB）的作用是當(dāng)無用戶信息傳輸時，用悠閑突發(fā)脈沖取代一般突發(fā)脈沖在TDMA時隙中傳達(dá)。幀偏離、準(zhǔn)時提前量與半速率信道幀偏離是指前向信道的TDMA幀準(zhǔn)時與反向信道的TDMA幀準(zhǔn)時的固定14誤差。GSM系統(tǒng)中規(guī)定幀誤差為3個時隙，如圖。這樣做的目的是簡化設(shè)計、防范搬動臺同一時隙收發(fā)的必要性，從而保證收發(fā)的時隙號不變。圖幀偏離與準(zhǔn)時提前量表示圖準(zhǔn)時提前量在GSM系統(tǒng)中，突發(fā)脈沖的發(fā)送與接收必定嚴(yán)格地在相應(yīng)的時隙中進(jìn)行，所以系統(tǒng)必定保證嚴(yán)格的同步。但是，搬動用戶是隨機(jī)搬動的，當(dāng)搬動臺與基站距離遠(yuǎn)近不同樣時，它的突發(fā)脈沖的傳輸延時就不同樣。為了戰(zhàn)勝由突發(fā)脈沖的傳輸延時所帶來的準(zhǔn)時的不確定，基站要指示搬動臺以必然的提前量發(fā)送突發(fā)脈沖，以補(bǔ)償所增加的延時。見圖。半速率信道全速率是指GSM中用于無線傳輸?shù)?3kbit/s的語音信號，即GSM系統(tǒng)中的語音編碼器將64kbit/s的語音變換成13kbit/s的語音信號。前面我們所介紹的業(yè)務(wù)信道都是以13kbit/s的速率傳輸語音數(shù)據(jù)的，平時稱為全速率信道；半速率信道是指語音速率從本來的13kbit/s下降到。這樣兩個搬動臺將可使用一個物理信道進(jìn)行呼叫，系統(tǒng)容量可增加一倍。圖6.24為全速率信道和半速率信道的示妄圖。圖6.24全速率信道和半速率信道第四節(jié)GSM的無線數(shù)字傳輸這里可是結(jié)合GSM系統(tǒng)談?wù)揋SM系統(tǒng)的無線信道衰落特色和一些相應(yīng)的抗攪亂技術(shù)。4．1GSM系統(tǒng)無線信道的衰落特色多徑衰落衰落15多經(jīng)衰落衰落信道的特色可由信號在自由空間傳輸耗費(fèi)、信號衰落深度、信號衰落次數(shù)等參數(shù)來表征。這些參數(shù)決定了電波傳輸?shù)母采w范圍和場強(qiáng)散布。對數(shù)字信號的傳輸來說，僅這些參數(shù)還不夠。在數(shù)字通信中，通信系統(tǒng)的利害由輸出的誤碼率來判斷。有時盡管接收信號電平很高，但多經(jīng)效應(yīng)卻會引起很高的誤碼率，使通信無法正常進(jìn)行。事實上，多經(jīng)傳輸帶來了額外的路徑耗費(fèi)；多經(jīng)衰落會以致數(shù)字信號傳輸?shù)耐话l(fā)性錯誤；多經(jīng)延時擴(kuò)展將以致數(shù)字信號傳輸?shù)拇a間攪亂。圖6.25示出搬動通信中的多經(jīng)流傳環(huán)境。圖6.25多徑流傳環(huán)境圖6.26為由于多經(jīng)傳輸所帶來的符號間的攪亂以及信號衰落。圖多徑流傳造成的符號間攪亂及信號衰落陰影衰落陰影衰落是由于流傳環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其余阻擋物對電波掩蓋所引起的衰落。陰影衰落又稱慢衰落，它一般表示為電波流傳距離的m次冪和表示陰影耗費(fèi)的正態(tài)對數(shù)重量的乘積。時延擴(kuò)展研究無線電波的多經(jīng)流傳能夠從不同樣的角度進(jìn)行。一方面能夠從接收信號的包洛變化反響的多經(jīng)衰落特色，如瑞利衰落特色、電平經(jīng)過率和平均衰落連續(xù)時間等察看多經(jīng)流傳；另一方面，在時間域，研究數(shù)字脈沖信號經(jīng)過多經(jīng)流傳的時延特色，即在多經(jīng)流傳條件下接收信號會產(chǎn)生時延擴(kuò)展或稱時延散布。時延擴(kuò)展所帶來的直接結(jié)果是接收信號中一個碼元的波形會擴(kuò)展到其余碼元周期中，引最少間串?dāng)_。4．2GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術(shù)信道編碼與交錯信道編碼信道編碼用于改進(jìn)傳輸質(zhì)量，戰(zhàn)勝各種攪亂因素對信號產(chǎn)生的不良影響。16但是信道編碼是以增加數(shù)據(jù)長度，降低信息量為代價的。信道編碼的基本方法是在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上附加一些冗余信息。增加的數(shù)據(jù)比特是經(jīng)過某種約定從原始數(shù)據(jù)經(jīng)計算產(chǎn)生的，發(fā)送端則將原始數(shù)據(jù)和增加的數(shù)據(jù)比特一起發(fā)送，這就是所謂的信道編碼。接收端的解碼過程是利用這個冗余信息檢測誤碼并盡可能地糾正錯誤。若是收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過同樣的計算獲取的冗余比與收到的不一致時，就可以確定傳輸有誤。依照傳輸模式不同樣，在無線傳輸中使用不同樣的碼型。實質(zhì)上，大多數(shù)情況下是把幾種編碼方式組合在一起應(yīng)用，最后的冗余碼是多種編碼的混淆結(jié)果。GSM系統(tǒng)中使用的編碼方式有：塊卷積碼：主要用于糾錯。當(dāng)解碼器采用最大似然估計方法時，能夠產(chǎn)生十分有效的糾錯結(jié)果。糾錯循環(huán)碼：主要用于檢測和糾正成組出現(xiàn)的誤碼。平時與塊卷積碼混淆使用，用于捕捉和糾正遺漏的組誤差。奇偶碼：這是一種寬泛使用的，最簡單的檢測誤碼的方法。交錯編碼交錯編碼的目的是把一個較長的突發(fā)誤碼失散成隨機(jī)誤碼，再用糾正隨機(jī)誤碼的編碼技術(shù)，如卷積編碼技術(shù)，除掉隨機(jī)誤碼。在搬動通信中多經(jīng)衰落會以致數(shù)字信號傳輸?shù)耐话l(fā)性錯誤。利用交錯編碼技術(shù)能夠改進(jìn)數(shù)字通信的傳輸能力。在GSM系統(tǒng)中采用了較為復(fù)雜的交織編碼技術(shù)。交錯就是把碼字序次相關(guān)的比特流非相化。GSM交錯編碼器的輸入碼流是20ms的幀，每幀含456bit。每兩幀（40ms）共912bit，按每行8位寫入，共寫入114行，計８×114=912bit。輸出按列輸出，每次讀出114bit，恰好對應(yīng)GSM的一個TDMA時隙。也就是說將912bit字符交錯后分別到8個TDMA幀的時隙中來傳輸。依照這種方法就會使傳輸中碰到突發(fā)性攪亂的信息碼流，經(jīng)交錯譯碼后，突發(fā)錯誤變成了隨機(jī)差錯。圖6.28給出了GSM系統(tǒng)采用的交錯編碼矩陣。17圖6.27交錯編碼矩陣GSM系統(tǒng)的交錯編碼過程如圖6.28所示。圖交錯過程將輸入碼流長為20ms幀中的456bit分成8段，每段含有57bit。交錯是在40ms共912bit間進(jìn)行的。當(dāng)前幀的456bit分別與第n-1幀的后半幀的228bit和第n+1幀的前半幀228bit交錯，即當(dāng)前幀的1、2、3、4段與n-1幀的5、6、7、8段組成時隙1、2、3、4；當(dāng)前幀的5、6、7、8段與n+1幀的1、2、3、4段組成時隙5、6、7、8。這就實現(xiàn)了將912bit碼流交錯，分別到TDMA幀的8個時隙傳輸?shù)哪康?。Viterbi平衡與天線分集Viterbi平衡平衡是用于解決符號間攪亂問題，合適于信號不能分別多經(jīng)的條件下，且時延擴(kuò)展遠(yuǎn)大于符號寬度的情況。如第二章所述，平衡分為頻域均衡和時域平衡。在數(shù)字通信中多采用時間平衡。實現(xiàn)平衡的算法有很多種，當(dāng)前在GSM的標(biāo)準(zhǔn)中沒有對采用那種平衡算法作出規(guī)定。但有一個重要的限制，就是采用的算法必定能夠辦理在16μs之內(nèi)收到的兩個等功率的多經(jīng)信號。因此在GSM系統(tǒng)中多采用Viterbi均衡算法。相關(guān)Viterbi平衡的詳細(xì)算法和實現(xiàn)方法見第五章的相關(guān)內(nèi)容。天線分集實現(xiàn)天線分集的一種方法是使用兩個接收信道，它們碰到的衰落影響是不相關(guān)的。它們兩者在某一時辰同時經(jīng)受某一深衰落點(diǎn)影響的可能性很小。因此我們能夠利用兩付接收天線獨(dú)立地接收同一信號，當(dāng)合成來自兩付天線的信號時，衰落的程度能被減小。圖6.29為天線分集接收的示妄圖。18圖天線分集接收表示圖跳頻技術(shù)所謂跳頻就是有規(guī)則地改變一個信道的頻隙（載頻頻帶）。跳頻分為快跳頻和慢跳頻，在GSM的無線接口上采用的是慢跳頻技術(shù)。這是由于在GSM中要求在整個突發(fā)脈沖時期傳輸?shù)念l隙保持不變。GSM系統(tǒng)引入跳頻有兩個主要原因：一是頻率分集；其次是攪亂分集。頻率分集是為了抗拒搬動通信系統(tǒng)中瑞利衰落的影響而采用的抗攪亂分集技術(shù)。研究表示，瑞利衰落將因頻率的不同樣而產(chǎn)生不同樣的影響，換句話說同一信號在不同樣頻隙上有不同樣的瑞利衰落的影響。頻率相差越大這種攪亂的相關(guān)性越小，頻率相差1MHz時，幾乎是完滿不相關(guān)的。因此由頻率分集分別到不同樣頻隙上的突發(fā)脈沖不會碰到同一瑞利衰落的影響。，從而改進(jìn)了傳輸質(zhì)量。當(dāng)MS高速搬動時，同一信道接收的兩個突發(fā)脈沖之間的地址變化也要承受其余衰落的影響，此時GSM中所采用的慢跳頻技術(shù)就無能力所不及了。但是，就MS靜止或慢速搬動時，慢跳頻技術(shù)能夠使傳輸質(zhì)量提高大體6.5dB。攪亂分集源于碼分多址（CDMA）的應(yīng)用。在高業(yè)務(wù)量地區(qū)，系統(tǒng)所能供應(yīng)的容量要碰到頻率復(fù)用條件的限制，也就是碰到限制系統(tǒng)質(zhì)量的載干比（C/I）的限制。我們知道一個呼叫所承受的攪亂電平是由其余呼叫的同時存在引起的。在贊同攪亂總合下，能夠存在的攪亂源越多，系統(tǒng)的容量越大，這就是攪亂分集的目的。在GSM系統(tǒng)中為了保證在相鄰小區(qū)之間不發(fā)生攪亂，每個小區(qū)應(yīng)分配不同樣的頻率組，即采用頻分小區(qū)的方法。但有時為了提高頻譜的利用率，不同樣的小區(qū)中能夠包括同樣的頻率，如圖6.30所示。19圖6.30GSM蜂房結(jié)構(gòu)與調(diào)頻組網(wǎng)這時應(yīng)用跳頻和不應(yīng)用跳頻對A小區(qū)的攪亂是大不同樣的。表9-5給出了A小區(qū)受攪亂的情況。表6-5f1f2f3f4搬動臺→基站攪亂0.10.140.250.28電平(C/I=10dB)(C/I=8.5dB)(C/I=6dB)(C/I=5.5dB)(無跳頻)搬動臺→基站平均0.19攪亂電平(C/I=7.2dB)(有跳頻)搬動臺→搬動臺干0.100.14擾電平(C/I=10dB)(C/I=5.5dB)(無跳頻)搬動臺→基站平均0.19攪亂電平(C/I=7.2dB)(有跳頻)平時當(dāng)攪亂總合小于C/I=7dB時，呼叫將碰到嚴(yán)重攪亂。若是沒有跳頻，只有分配在?或?上的用戶能夠獲取正確接受。但是有了跳頻，就可以在全部情況下12保證質(zhì)量。這是由于誠然小區(qū)間擁有同樣的頻率，但是由于采用了不相關(guān)的跳頻序列，產(chǎn)生了攪亂分集收效，也就獲取表6-5中平均攪亂電平的水平。GSM系統(tǒng)的跳頻是在TDMA幀中的時隙進(jìn)步行的。蜂窩結(jié)構(gòu)的每個區(qū)群分配n組頻率，每個區(qū)群又分成若干個小區(qū)，每個小劃分配一組頻率（跳頻頻率集），其中每一個頻率為GSM的一個頻道（頻隙）。時隙和頻隙組成了跳頻信道，用時隙號（TN，TimeSlotNumber）表示。跳頻是在時隙和頻隙進(jìn)步行的，換句話說，是在必然的時間間隔不斷地在不同樣的頻隙上跳頻如圖。圖6.31GSM慢跳頻表示圖GSM中規(guī)定最多可用的跳頻序列個數(shù)為64個。對于n個指定的頻率會集，可以建立64×n個不同樣的跳頻序列。它們由兩個參數(shù)描述，一個是跳頻序列號（HSN，HoppingSequenceNumber），有64種不同樣的值；另一個是搬動指配偏置度（MAIO，MobileAllocationIndexOffset）,可包括全部n個頻率。平時在一個小區(qū)內(nèi)的全部信道采用同樣的HSN和不同樣的MAIO進(jìn)行跳頻，這樣能夠防范小區(qū)內(nèi)信道之間的干20擾；而在周邊小區(qū)之間由于使用不相關(guān)的頻率會集，能夠為相互之間沒有攪亂。跳頻系統(tǒng)的抗攪亂性能與跳頻的頻率集的大小關(guān)系親近，平時要求跳頻頻率集很大。但在蜂窩搬動通信系統(tǒng)中，考慮到頻率資源和系統(tǒng)容量，每組頻率的數(shù)目最少應(yīng)大于4個，否則將起不到跳頻抗攪亂的目的。使用跳頻的一個限制是公共信道必定使用固定頻率，因此把公共信道選在不參加跳頻的頻隙上（NT0），同時集中在一個頻率上。也就是說，支持廣播控制信道（BCCH）的物理時隙NT0是不跳頻的。這是由于在任何小區(qū)中的BCCH必定在一個專用載波上傳輸，否則，搬動臺將不能夠找到BCCH，解不出BCCH中的信息話音激活與功率控制在GSM系統(tǒng)中，采用話音激活與功率控制能夠有效地減少同信道攪亂。話音激活控制就是采用非連續(xù)發(fā)射（DTX）。圖6.32給出了非連續(xù)發(fā)射（DTX）的原理圖。圖6.32非連續(xù)發(fā)射（DTX）框圖在發(fā)端有一個話音激活檢測器（VAD），其功能是檢測可否有話音或可是是噪音，圖6.33為話音激活檢測器（VAD）的表示圖。圖話音激活監(jiān)測器（VAD）框圖在圖6.32中還有一個發(fā)射機(jī)酣暢噪音發(fā)生器，用于產(chǎn)生與發(fā)射機(jī)背景噪音相似的信號參數(shù)，并發(fā)送給接收端。在接收端，同樣有一個接收機(jī)酣暢噪音發(fā)生器，可依照收到的背景噪音信號參數(shù)產(chǎn)生一個與發(fā)射機(jī)背景噪音相似的背景噪音信號。其目的在于使收聽者覺察不到發(fā)言過程中話音激活控制開關(guān)的動作。別的，在接收端還有一個話音幀代換器（SFS），其作用是當(dāng)話音編碼數(shù)據(jù)中的某些重要碼位受到攪亂而譯碼器又無法糾正時，將前面未碰到攪亂的話音幀取代碰到攪亂的話音幀，從而保證接收的話音質(zhì)量。功率自適應(yīng)控制的目的是，在保證通佩服務(wù)質(zhì)量的條件下，使發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率為最小。平均功率的減小就相應(yīng)地降低了系統(tǒng)內(nèi)的同信道攪亂的平均電平。GSM支持基站和搬動臺各自獨(dú)立地進(jìn)行發(fā)射功率控制。GSM規(guī)定總的控制范圍是30dB，每步伐節(jié)范圍是20dB，從20mW到20W之間的16個功率電平，每步精度為±3dB，最大功率電平的精度為±1.5dB。功率自適應(yīng)控制的過程是：搬動臺測量信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量，并如期向基站報告，基站按預(yù)置的門限參數(shù)與之對照較，爾后確定發(fā)射功率的增減量。同理，搬動21臺按預(yù)置的門限參數(shù)與之對照較，爾后確定發(fā)射功率的增減量。平時在實質(zhì)應(yīng)用中，對基站不采用發(fā)射功率控制。其發(fā)射功率以滿足覆蓋區(qū)內(nèi)搬動用戶能正常接收為準(zhǔn)。而主若是對搬動臺的發(fā)射功率進(jìn)行控制。4．3GSM系統(tǒng)中的語音編碼技術(shù)在前面的第六章我們較詳細(xì)地談?wù)摿苏Z音編碼技術(shù)。因此在這里只對GSM系統(tǒng)中的語音編碼作一介紹，不做深入的論述。當(dāng)前GSM采用的語音方案是13kbit/sRPE-LTP碼（規(guī)則脈沖激勵長遠(yuǎn)展望）。它的目的是在不增加誤碼的情況下，以較小的速率優(yōu)化頻譜占有，同時達(dá)到與固定電話網(wǎng)盡量湊近的語音質(zhì)量。GSM系統(tǒng)第一把語音分成20ms為單位的段，每個段編成260bit的數(shù)據(jù)塊，爾后對每個小段分別編碼；塊與塊之間依靠外同步，塊內(nèi)部不含同步信息。這樣在無線接口上20ms一幀的數(shù)據(jù)流中不包括任何幫助收端定位幀標(biāo)志的信息。收端將收到的信息塊（激勵信號）經(jīng)LPT和LPC濾波重組，最后經(jīng)過一個起初設(shè)計好的去加重網(wǎng)絡(luò)加以復(fù)原，恢復(fù)語音信號。4GSM系統(tǒng)中的語音辦理的一般過程前面我們談?wù)摿薌SM無線數(shù)字傳輸?shù)闹T多問題，其實質(zhì)是在保證語音或數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的條件下，提高系統(tǒng)的無線資源利用率，增加系統(tǒng)的容量?？偨Y(jié)前面討論的各種語音辦理技術(shù)，我們給出如圖6.34所示的GSM系統(tǒng)語音辦理的一般框圖。圖6.34GSM中語音辦理的一般過程第五節(jié)GSM的信令協(xié)議GSM系統(tǒng)的信令系統(tǒng)是以七號信令的主體再加上GSM的專用協(xié)議組成的，見圖6.35所示。22圖6.35GSM網(wǎng)絡(luò)中各部分的信令從上圖可知，在GSM網(wǎng)絡(luò)單元間的信令主要有MAP、BSSAP（BSS應(yīng)用部分）、數(shù)據(jù)通道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPD、以及GSM專用的LAPDm協(xié)議（特地用于空中接口的信令協(xié)議）。1GSM的無線信令接口協(xié)議GSM無線信令接口三層協(xié)議的看法GSM的無線信令接口協(xié)議是指GSM的Um接口上信令及其傳輸所應(yīng)遵守的規(guī)定。由于GSM的Um接口是開放式接口，因此它的接口信令協(xié)議是公開的。只要生產(chǎn)搬動臺和基站的不同樣廠家遵守Um接口的協(xié)議，它們的設(shè)施就可以成功地互通，而其設(shè)施自己能夠采用不同樣技術(shù)和結(jié)構(gòu)。GSM無線信令接口協(xié)議采用的是OSI模型建議的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)。按功能通信過程分為三個層次。第一層是物理層，為最低層，包括各種信道，為高層的信息傳送供應(yīng)基本的無線信道。第二層是數(shù)據(jù)鏈路層，為中間層（LAPDm），包括各種數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制。第三層為最高層，包括各種信息和程序，對業(yè)務(wù)進(jìn)行控制，并有無線資源管理（RM）、搬動性管理（MM）和呼叫管理三個子層。在OSI分層的看法中，分層結(jié)構(gòu)中的每層都存在實體單元。在不同樣系統(tǒng)中為了實現(xiàn)共同目標(biāo)而必定交換信息的同一層實體稱為同等層。相鄰層次中的實體經(jīng)過共同層面相互作用。低層向高層供應(yīng)服務(wù)，也就是第N+1層被供應(yīng)的服務(wù)是第N層及下全部各層所供應(yīng)的服務(wù)和功能的組合。當(dāng)層于層之間相互作用時，是采用原語來描述的。原語表示的是相鄰層之間信息與控制的邏輯交換，其實不規(guī)定這種交換是如何實現(xiàn)的。一般地說，第N+1層與第N層之間交換的原語有4種，如圖。23圖同等層通信的原語其中：“央求”原語種類：高層向相鄰低層央求一種業(yè)務(wù)時使用的原語；“指示”原語種類：供應(yīng)某種業(yè)務(wù)的層次通知其相鄰高層與“央求”類原語相關(guān)的活動時使用的原語；“響應(yīng)”原語種類：某層確認(rèn)收到某個低層的“指示”類原語時使用的原語；“證明”原語種類：供應(yīng)“央求”業(yè)務(wù)的層為證明操作活動已經(jīng)完成時使用的原語。別的，在各個相鄰功能層（實體）間的接口為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）。SAP既用于對供應(yīng)業(yè)務(wù)的實體的控制，又用于數(shù)據(jù)傳達(dá)。以物理層為例，SAP用于對供應(yīng)業(yè)務(wù)的實體的控制是相關(guān)信道的建立和釋放命令；用于數(shù)據(jù)傳輸是為比特傳輸。但是在GSM中對物理層SAP的控制其實不是由數(shù)據(jù)鏈路層，而是由第三層中的無線資源管理子層進(jìn)行的。對每種控制邏輯信道都在物理層和數(shù)據(jù)層之間確定了一個SAP，如圖6.37所示。圖物理層SAP物理層（L1）物理層是為上層供應(yīng)不同樣的邏輯信道，每個邏輯信道都有自己的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)SAP。由前面6.3節(jié)GSM信道的談?wù)撐覀冎肋壿嬓诺朗菑?fù)用在物理信道上的，即各種邏輯信道是復(fù)用在TDMA物理信道的TS0或TS1時隙上的。別的，由于搬動臺采用的是時分多址方式，能夠在其悠閑時監(jiān)測周圍的無線環(huán)境，把監(jiān)測結(jié)果經(jīng)過慢速隨路控制信道（SACCH）準(zhǔn)時地傳達(dá)給基站，以確定可否進(jìn)行切換。數(shù)據(jù)鏈路層（L2）數(shù)據(jù)鏈路層采用的是搬動D信道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPDm，它實際上是ISDN“D”24信道協(xié)議LAPD的變形。LAPDm的作用是為搬動臺和基站之間供應(yīng)可靠的無線鏈路。為此它的主要信令協(xié)議包括：信令層兩連接的建立和釋放;依照不同樣的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)說明連接的復(fù)用和去復(fù)用;業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元到協(xié)議數(shù)據(jù)單元的照射。完成以下操作：數(shù)據(jù)單元的拆裝，重組；誤碼的檢測和恢復(fù)；流量控制。LAPDm的用途是在L3實體之間經(jīng)過Dm通路經(jīng)空中接口Um傳達(dá)信息。LAPDm支持：多個第三層實體；多個物理實體；BCCH信令；PCH信令；AGCH信令；DCCH信令（包括SDCCH，F(xiàn)ACCH和SACCH信令）。LAPDm的信令幀與LAPD的信令幀是有區(qū)其余。以下圖6.38為LAPDm與LAPD的幀結(jié)構(gòu)。圖6.38LapD和LapDm的幀結(jié)構(gòu)LAPDm幀中不含有幀校驗（FSC），標(biāo)志，地址和控制段也比較短。LAPDm與LAPD幀的種類和作用如表6-6所示。表6-6LapD和LapDm兩種協(xié)議中的幀種類幀名意義任務(wù)SABM建立異步平衡模建立證明模式時的第一個幀式DISC拆線釋放證明模式時的第一個幀UA無序號證明對上述兩種幀的證明DM非連接模式指示非連接模式的信息幀UI無信號信息非證明模式下的信息幀I信息證明模式下的信息幀RR接收器準(zhǔn)備好流量控制,也能夠用于證明RNR接收器未準(zhǔn)備好流量控制REJ拒絕否定證明25FRMR幀拒絕錯誤返回報告第三層（L3）三層主要完成以下功能：專用無量信道連接的建立、操作和釋放（無線資源管理RM）；地址更新、鑒權(quán)和TMSI的再分配（搬動性管理MM）；電路交換呼叫的建立、保持和結(jié)束（呼叫控制CC）；補(bǔ)充業(yè)務(wù)支持（SS）；短信息業(yè)務(wù)支持（SMS）。三層的這些功能分別由組成三層的3個子層完成。現(xiàn)在我們分別談?wù)摳鱾€子層的功能和作用。無線資源管理RM無線資源管理RM子層的作用是：在呼叫時期搬動臺與MSC間連接的建立和釋放，在越區(qū)或游覽時期的信道切換，實現(xiàn)動向地共享有限的無線資源（包括地面網(wǎng)的有線資源）。無線資源管理RM的詳細(xì)功能，包括呼叫建立的信道配置，加密和非連續(xù)傳輸模式管理，信道切換操作，功率控制和準(zhǔn)時提前等。這些功能主要由MS和BSC來完成。搬動性管理MM搬動性管理主要支持用戶的搬動性。如追蹤游覽搬動臺的地址、對地址信息的登記、辦理搬動用戶通信過程中連接的切換等。其功能是在MS和MSC間建立、保持及釋放一個MM連接；由搬動臺啟動的地址更新（數(shù)據(jù)庫更新），以及保密鑒別和用戶鑒權(quán)。連接收理（CM）連接收理CM支持以交換信息為目的的通信。它由呼叫控制（CC）、補(bǔ)充業(yè)務(wù)（SS）、短信息業(yè)務(wù)（SMS）組成。呼叫控制（CC）擁有搬動臺主呼（或被呼）的呼叫建立（或拆掉）電路交換連接所必要的功能；補(bǔ)充業(yè)務(wù)（SS）支持呼叫的管理功能，如呼叫轉(zhuǎn)移、記費(fèi)等；短信息業(yè)務(wù)（SMS）是GSM定義的一種業(yè)務(wù)，供應(yīng)快速分組信息的傳輸。2GSM的地面信令接口協(xié)議GSM地面接口采用的通信協(xié)議有以下一些標(biāo)準(zhǔn)：NO.7信令系統(tǒng)X.25，用于OMC到BSC間2M鏈路的數(shù)據(jù)通信G7322048Mb/sPCM鏈路，用于PSTN到MSC、MSC到MSC、MSC到BSC、BSC到BTS、MSC到ITW(InterworkingFunction)之間，供應(yīng)30個64kb/s話音信道LAPD用于Abis接口網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議采用的NO.7信令系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)間各個網(wǎng)絡(luò)單元間采用的不同樣接口協(xié)議如圖1-49所示。MSC與公共電話網(wǎng)（PSTN）間的接口采用的是TUP、MTP；MSC與分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)間的接口采用的是ISUP、MTP；MSC與VLR、HLR、EIR間的B、C、D、F接口采用的是MAP、TCAP、SCCP；MSC與BSC間的接口采用的是BSSAP、SCCP和MTP，其中BSSAP包括BSSMAP和DTAP；MSC與MSC間的E接口采用的是DTAP。Abis接口是位于BSC與BTS間的內(nèi)部接口。Abis接口協(xié)議為LAPD。26第六節(jié)接續(xù)和搬動性管理6.1歸納在全部電話網(wǎng)絡(luò)中建立兩個用戶—始呼和被呼之間的連接是通信的最基本的任務(wù)。為了完成這一任務(wù)網(wǎng)絡(luò)必定完成一系列的操作，諸如鑒別被呼用戶、定位用戶所在的地址、建立網(wǎng)絡(luò)到用戶的路由連接并保持所建立的連接直至兩用戶通話結(jié)束。最后當(dāng)用戶通話結(jié)束時，網(wǎng)絡(luò)要拆掉所建立的連接。由于固定網(wǎng)的用戶所在的地址是固定的，因此在固定網(wǎng)中建立和管理兩用戶間的呼叫連接是相對簡單的。而搬動網(wǎng)由于它的用戶是搬動的，因此建立一個呼叫連接是較為復(fù)雜的。平時在搬動網(wǎng)中，為了建立一個呼叫連接需要解決三個問題：用戶所在的地址用戶鑒別用戶所需供應(yīng)的業(yè)務(wù)將要論述的接續(xù)和搬動性管理過程就是以解決上述三個問題為出發(fā)點(diǎn)的。當(dāng)一個搬動用戶在隨機(jī)接入信道上倡導(dǎo)呼叫另一個搬動用戶或固定用戶時，或者每個固定用戶呼叫搬動用戶時，搬動網(wǎng)絡(luò)就開始了一系列的操作。這些操作涉及到網(wǎng)絡(luò)的各個功能單元，包括基站、搬動臺、搬動交換中心、各種數(shù)據(jù)庫，以及網(wǎng)絡(luò)的各個接口。這些操作將建立或釋放控制信道和業(yè)務(wù)信道，進(jìn)行設(shè)施和用戶的識別、完成無線鏈路、地面鏈路的交換和連接，最后在主叫和被叫之間建立點(diǎn)到點(diǎn)的通信鏈路，供應(yīng)通佩服務(wù)。這個過程就是呼叫接續(xù)過程。當(dāng)搬動用戶從一個地址區(qū)游覽到另一個地址區(qū)時，同樣會引起網(wǎng)絡(luò)各個功能單元的一系列操作。這些操作將引起各種地址存放器中搬動臺地址信息的登記、更正或刪除，若搬動臺正在通話則將引起越區(qū)轉(zhuǎn)接過程。這些就是支持蜂窩系統(tǒng)的搬動性管理過程。地址更新GSM系統(tǒng)的地址更新包括三個方面的內(nèi)容：第一，搬動臺的地址登記；第二，當(dāng)搬動臺從一個地址地區(qū)進(jìn)入一個新的地址地區(qū)時，搬動系統(tǒng)所進(jìn)行的平時意義下的地址更新；第三，在必然的特準(zhǔn)時間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)與搬動臺沒有發(fā)生聯(lián)系時，搬動臺自動地、周期地（以網(wǎng)絡(luò)在廣播信道發(fā)給搬動臺的特準(zhǔn)時間為周期）與網(wǎng)絡(luò)獲取聯(lián)系，核對數(shù)據(jù)。搬動系統(tǒng)中地址更新的目的是使搬動臺總與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，以便搬動臺在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)的任何一個地方都能接入到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；也許說網(wǎng)絡(luò)能隨時知道MS所在的地址，以使網(wǎng)絡(luò)可隨時尋呼到搬動臺。在GSM系統(tǒng)中是用各種數(shù)據(jù)庫類維系搬動臺與網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系的。搬動用戶的登記以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫在用戶側(cè)一個最重要的數(shù)據(jù)庫就是SIM（SubscriberIdentityModule）卡。SIM卡中存適用于用戶身份認(rèn)證所需的信息，并能執(zhí)行一些與安全保密相關(guān)的信息，以防范非法用戶入網(wǎng)，別的，SIM卡還儲藏與網(wǎng)絡(luò)和用戶相關(guān)的管理數(shù)據(jù)。SIM卡是一個獨(dú)立于用戶搬動設(shè)施的用戶鑒別和數(shù)據(jù)儲藏設(shè)施，搬動用戶搬動設(shè)施只有插入SIM卡后，才能進(jìn)網(wǎng)使用。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的角度看，SIM卡就代表了用戶，就好象搬動用戶的“身份證”，每次每次通話網(wǎng)絡(luò)對用戶的鑒權(quán)實際上是對SIM卡的鑒權(quán)。SIM卡的內(nèi)部是由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件組成的完滿的單片計算機(jī)。生產(chǎn)SIM的廠商已經(jīng)在每個卡內(nèi)存入了生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號、卡的資27源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)，并為卡的正常工作供應(yīng)了合適的軟、硬件環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部門向用戶供應(yīng)SIM卡時需要注入用戶管理的相關(guān)信息，其中包括：用戶的國際搬動用戶鑒又名（IMSI）、鑒權(quán)密鑰（Ki）、用戶接入等級控制以及用戶注冊的業(yè)務(wù)種類和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息等內(nèi)容。這些內(nèi)容同時也存入網(wǎng)絡(luò)端的相關(guān)數(shù)據(jù)庫中，如HLR和AUC中。盡管在平時情況下SIM卡中以及網(wǎng)絡(luò)端的相關(guān)必要的數(shù)據(jù)是起初注入好的，但是在業(yè)務(wù)經(jīng)營部門沒有與用戶簽署契約從前SIM卡是不能夠使用的。只有業(yè)務(wù)供應(yīng)者把已注適用戶數(shù)據(jù)的SIM卡發(fā)放給來注冊的用戶此后，通知網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部門對HLR中的那些用戶賜予初始化，這時用戶拿到的SIM卡才開始生效。當(dāng)一個新的搬動用戶在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)開機(jī)登記時，它的登記信息經(jīng)過空中接口送到網(wǎng)絡(luò)端的VLR存放器中，并在此進(jìn)行鑒權(quán)登記。平時情況下VLR是與搬動交換中心（MSC）集成在一起的。別的，網(wǎng)絡(luò)端的歸屬存放器也要隨時知道MS所在的地址，因此在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部VLR和HLR要隨時交換信息，更新它們的數(shù)據(jù)。因此在VLR中存放的是用戶的臨時地址信息，而在HLR中要存放兩類信息，一類是搬動用戶的基本信息，是用戶的永久數(shù)據(jù)；另一類是從VLR獲取的搬動用戶的當(dāng)前地址信息，是臨時數(shù)據(jù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端贊同一個新的用戶接入網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)要對新的搬動用戶的國際搬動用戶鑒別碼（IMSI）的數(shù)據(jù)做“附著”標(biāo)志，表示此用戶是一個被激活的用戶能夠入網(wǎng)通信了。搬動用戶關(guān)機(jī)時，搬動用戶要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送最后一次信息，其中包括分別辦理央求，MSC/VLR收到“分別”信息后，就在該用戶對應(yīng)的IMSI上作“分別”標(biāo)志，去“附著”。搬動用戶地址更新搬動系統(tǒng)平時意義下的地址更新是說搬動用戶從一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)到達(dá)別的一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)時，系統(tǒng)所進(jìn)行的地址更新操作。這種地址更新涉及了兩個VLR，圖6.39給出了地址更新所涉及的網(wǎng)絡(luò)單元?？罩薪涌贏接口MSCVLRBSSNSS

MSCVLRO&MNMS圖地址更新所涉及的網(wǎng)絡(luò)單元平時搬動用戶處于開機(jī)悠閑狀態(tài)時，它被鎖定在所在小區(qū)的廣播信道（BCCH）載頻上，隨時接收網(wǎng)絡(luò)端發(fā)來的信息。在這個信息中包括了搬動用戶當(dāng)前所在小區(qū)的地址鑒別信息。為了確定自己的所在地址，搬動臺要將這個地址鑒別信息（IDIdentification）儲藏到它的數(shù)據(jù)單元中。當(dāng)搬動臺再次接收到網(wǎng)絡(luò)端發(fā)來的地址鑒別28信息ID時，它要將接收到ID與本來儲藏的ID進(jìn)行比較。若兩個ID同樣則表示移動臺還在本來的地址地區(qū)內(nèi)，若兩ID不同樣則表示搬動臺發(fā)生了地址搬動，此時搬動臺要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出地址更新央求信息。網(wǎng)絡(luò)端接收到央求信息后便將搬動臺注冊到一個新的地址地區(qū)，新的VLR地區(qū)。同時用戶的歸屬存放器HLR要與新的VLR交換數(shù)據(jù)獲取搬動用戶新的地址信息，并通知搬動臺所屬的本來的VLR刪除用戶的相關(guān)信息。這一地址更新過程如圖6.40所示。MSBSSMSCVLRnewVLRoldHLR分配信道地址更正央求3.央求用戶身份4.央求用戶身份5.央求用戶數(shù)據(jù)6.央求用戶數(shù)據(jù)鑒權(quán)進(jìn)度更正地址9.更正HLR10.更正確認(rèn)11.刪除舊的地址登記12.接受地址刪除圖地址更新過程上述地址更新過程可是搬動地址管理的一部分，實質(zhì)上搬動用戶的搬動性管理內(nèi)容是很復(fù)雜的。別的，當(dāng)搬動用戶在通話狀態(tài)時發(fā)生的地址變化，在搬動通信系統(tǒng)中稱這種地址更新為切換，此問題后邊再談?wù)?。搬動用戶的周期地址更新周期地址更新發(fā)生在當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在特定的時間內(nèi)沒有收到來自搬動臺任何信息。比方在某些特定條件下由于無線鏈路質(zhì)量很差，網(wǎng)絡(luò)無法接收搬動臺的正確信息，而此時搬動臺還處于開機(jī)狀態(tài)并接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的信息，在這種情況下網(wǎng)絡(luò)無法知道搬動臺所處的狀態(tài)。為認(rèn)識決這一問題，系統(tǒng)采用了逼迫登記措施。如系統(tǒng)要求搬動用戶在一特準(zhǔn)時間內(nèi)，比方一個小時，登記一次。這種地址登記過程就叫做周期地址更新。周期地址更新是由一個在搬動臺內(nèi)的準(zhǔn)時器控制的，其準(zhǔn)時器的準(zhǔn)市價由網(wǎng)絡(luò)在BCCH上通知搬動用戶。當(dāng)準(zhǔn)市價到時，搬動臺便向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送地址更新央求信息啟動周期地址更新過程。若是在這個特準(zhǔn)時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)還接收不到某搬動用戶的周期地址更新信息，則網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為搬動臺已不在服務(wù)區(qū)內(nèi)或搬動臺電池耗盡，這時網(wǎng)絡(luò)對該用戶做去“附著”辦理。周期地址更新過程只有證明信息，搬動臺只有接收到證明信息才會停止向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送周期地址更新央求信息。呼叫建立過程呼叫建立過程分為兩個過程：搬動臺的被呼過程；搬動臺的主呼過程。搬動臺的被呼過程我們以固定網(wǎng)PSTN呼叫搬動用戶為例，來說明搬動臺的被呼過程。呼叫處理過程實上是一個復(fù)雜的信令接續(xù)過程，包括交換中心間信令的操作辦理、鑒別定29位呼叫的用戶、選擇路由和建立業(yè)務(wù)信道的連接等。下面將詳細(xì)地介紹這一辦理過程。固定網(wǎng)的用戶撥打搬動用戶的電話號碼MSISDN搬動用戶的MSISDN號碼相當(dāng)于固定網(wǎng)的用戶電話號碼，是供用戶撥打的公開號碼。由于GSM系統(tǒng)中搬動用戶的電話號碼結(jié)構(gòu)是基于ISDN的編號方式，所以稱為MSISDN，即為搬動用戶的國際ISDN號碼。MSISDN的編碼方法依照CCITT的建議，號碼結(jié)構(gòu)以下：其中：CCNDCSN國內(nèi)有效ISDN號碼國際搬動用戶ISDN號碼為國家碼，我國為86。國內(nèi)有效ISDN號碼為一個11位數(shù)字的等長號碼：N1N2N3H0H1H2H3ABCDNDCHLR鑒又名SN我國有效ISDN號碼由三部分組成：數(shù)字蜂窩搬動業(yè)務(wù)接入號NDC：13S(S＝9、8、7、6、5這些為中國搬動通信公司的接入網(wǎng)號；中國聯(lián)通公司當(dāng)前的接入網(wǎng)號為130，131);HLR鑒又名：H0H1H2H3，我國的H0H1H2H3分配分為H0=0和H0≠0兩種情況。HLR鑒又名的分配(1)當(dāng)H0等于0時，H1H2由全國一致分配，拜會表5-1，5-2，5-3，5-4，5-5。a、網(wǎng)號為139時表6-7H20123456789H101北京北京北京北京江蘇江蘇上海上海上海上海2天津天津廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東3廣東河北河北河北山西山西黑龍江河南河南河南4遼寧遼寧遼寧吉林吉林黑龍江黑龍江內(nèi)蒙古黑龍江遼寧5福建江蘇江蘇山東山東安徽安徽浙江浙江福建6福建江蘇江蘇山東山東浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南廣西廣西廣西8四川四川四川四川湖南貴州湖北云南云南西藏9四川陜西廣東甘肅甘肅寧夏安徽青海遼寧新疆b、網(wǎng)號為138時表6-830H20123456789H101北京北京北京北京江蘇江蘇上海上海上海上海2天津天津廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東3天津河北河北河北山西江西黑龍江河南河南河南4遼寧遼寧遼寧吉林吉林黑龍江黑龍江內(nèi)蒙古黑龍江遼寧5福建江蘇江蘇山東山東安徽安徽浙江浙江福建6福建江蘇江蘇山東山東浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南廣西廣西廣西8四川四川四川重慶湖南福建湖北云南廣東山東9江蘇陜西廣東甘肅貴州福建廣東廣東廣東新疆c、網(wǎng)號為137時表6-9H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東3河北河北河南山西黑龍江河南河南河南4遼寧遼寧遼寧吉林黑龍江黑龍江黑龍江5福建江蘇江蘇山東山東安徽安徽浙江浙江福建6福建江蘇江蘇山東山東浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南廣西廣西廣西8四川四川四川重慶貴州云南云南山東9陜西甘肅重慶寧夏青海新疆d、網(wǎng)號為136時表6-10H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東3河北河北河南山西黑龍江河南河南河南4遼寧遼寧遼寧吉林黑龍江黑龍江黑龍江5福建江蘇江蘇山東山東安徽安徽浙江浙江福建6福建江蘇江蘇山東山東浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南廣西廣西廣西8四川四川四川重慶貴州云南9陜西甘肅重慶青海新疆31e、當(dāng)網(wǎng)號為135時表6-11H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東廣東3河北河北河南山西黑龍江河南河南河南4遼寧遼寧遼寧吉林黑龍江黑龍江黑龍江5福建江蘇江蘇山東山東安徽安徽浙江浙江福建6福建江蘇江蘇山東山東浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南廣西廣西廣西8四川四川四川重慶貴州云南9陜西甘肅重慶新疆注：表中空格處的H1H2為備用。H3由各省自行分配，一個HLR可包括一個或若干個H3數(shù)值。(2)當(dāng)H0不等于0時，SH0H1H2由全國一致分配。分配方案如表6-6所示。一個HLR可包含一個或若干個SH0H1H2數(shù)值。表6-121北京(00-49)上海(50-99)山東(00-99)江蘇(00-99)廣東(00-99)

23456789天津河北河北山西遼寧遼寧內(nèi)蒙黑龍江(00-29(00-99)(00-99)(00-99)(00-99)(00-19)(00-59)(00-99))吉林預(yù)留重慶(20-99)(60-99)(30-99)山東山東河南河南四川四川貴州云南(00-99(00-49)(00-99)(00-99)(00-99)(00-94)(00-79)(00-99))河南西藏預(yù)留(50-99)(95-99)(80-99)江蘇安徽安徽浙江湖北湖北湖南江西(00-99(00-99)(00-49)(00-99)(00-99)(00-49)(00-99)(00-99))浙江湖南(50-99)(50-99)廣東廣東預(yù)留福建廣西陜西寧夏甘肅(00-99(00-69)(00-29)(00-39)(00-99)(00-79)(00-09)(00-59))海南福建預(yù)留預(yù)留預(yù)留預(yù)留(70-99)(30-99)(40-89)(80-99)(10-49)(60-99)青海32廣西(50-59)(90-99)新疆(60-99)135搬動用戶號：ABCD，由各HLR自行分配。PSTN交換機(jī)分析MSISDN號碼PSTN接到用戶的呼叫后，依照MSISDN號碼中的NDC分析得出此用戶是要接入搬動用戶網(wǎng)，這樣就將接續(xù)轉(zhuǎn)接到搬動網(wǎng)的關(guān)口搬動交換中心（GMSCGatewayMobileServicesSwitchingCenter）。GMSC分析MSISDN號碼GMSC分析MSISDN號碼獲取被呼用戶所在的歸屬存放器HLR的地址。這是由于GMSC不含有被呼用戶的地址信息，而用戶的地址信息只存放在用戶登記的HLR和VLR中，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在HLR中獲取被呼用戶的地址信息。因此獲取HLR地址的GMSC發(fā)送一個攜帶MSISDN的信息給HLR，以便獲取用戶呼叫的路由信息。這個過程稱為HLR盤問。HLR分析由GMSC發(fā)來的信息HLR依照GMSC發(fā)來的信息，在其數(shù)據(jù)庫中找到用戶的地址信息。如前面所述，只有HLR知道當(dāng)前被呼用戶所在的地址信息，即被呼用戶是在哪一個VLR區(qū)登記的。要說明的是HLR不負(fù)責(zé)建立業(yè)務(wù)信道的連接，業(yè)務(wù)信道的連接是由搬動交換機(jī)MSC負(fù)責(zé)的，而HLR只起到用戶信息的盤問的作用。現(xiàn)在介紹HLR中的內(nèi)容，以示被叫用戶是如何定位的。HLR包括以下內(nèi)容：MSISDNIMSIVLR的地址用戶的數(shù)據(jù)其中MSISDN已介紹過了。這里出現(xiàn)了一個新的號碼IMSI，IMSI（InternationalMobileSubscriberIdentity）叫做國際搬動用戶鑒別，它是搬動用戶的唯一鑒又名碼，為一個15位數(shù)字的號碼。IMSI的號碼結(jié)構(gòu)為：MCCMNCMSIN國內(nèi)搬動用戶鑒別由三部分組成：國際用戶用戶鑒別搬動國家號碼MCC：由3個數(shù)字組成，唯一地鑒別搬動用戶所屬的國家。中國為460。搬動網(wǎng)號MNC：鑒別搬動用戶所歸屬的搬動網(wǎng)。中國搬動通信公司的TDMA數(shù)字公用蜂窩搬動通信網(wǎng)為00。中國連通公司的TDMA數(shù)字公用蜂窩搬動通信網(wǎng)為01。搬動用戶鑒別碼：MSIN由10位數(shù)字組成。這里存在一個要說明的問題，即為什么不用用戶的MSISDN號碼進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登記和建立呼叫，而要引出一個IMSI號碼呢？原因是這樣的：第一不同樣國家搬動用戶的MSISDN號碼的長度是不同樣的，這主若是它們的國家碼CC長度不同樣。中國的CC為3386，美國的CC為1，而芬蘭的CC為358。因此若是用MSISDN進(jìn)行用戶登記，為了防范來自不同樣國家的MSISDN號碼的不同樣部分（CC、NDC、SN）混淆，則在網(wǎng)絡(luò)辦理時需為每個部分加一個長度指示，這將使辦理變得復(fù)雜；其次為了使一個搬動用戶能夠鑒別話音、數(shù)據(jù)、傳真等不同樣的業(yè)務(wù)，一個搬動用戶則要有不同樣MSISDN號碼與相應(yīng)的業(yè)務(wù)對應(yīng)。因此搬動用戶的MSISDN號碼不是唯一的，而搬動用戶的IMSI號碼倒是全球唯一的。HLR中別的的一個數(shù)據(jù)字段VLR地址字段是用于保留被呼用戶當(dāng)前登記的VLR地址的，這是網(wǎng)絡(luò)建立與被呼用戶的連接所需要的。HLR盤問當(dāng)前為被呼搬動用戶服務(wù)的MSC/VLRHLR盤問當(dāng)前為被呼搬動用戶服務(wù)的MSC/VLR的目的是為了在VLR中獲取被呼用戶的狀態(tài)信息以及呼叫建立的路由信息。由正在服務(wù)于被呼用戶的MSC/VLR獲取呼叫的路由信息正在服務(wù)于被呼用戶的MSC/VLR是由其產(chǎn)生的一個搬動臺游覽號碼（MSRN）給出呼叫路由信息的。這里由VLR分配的MSRN是一個臨時搬動用戶的一個號碼。該號碼在接續(xù)完成后即能夠釋放給其余用戶使用。它的結(jié)構(gòu)為：（1）結(jié)構(gòu)1：13S00M1M2M3ABC其中：M1M2M3為MSC/VLR號碼，分配方案拜會我國GSM技術(shù)系統(tǒng)。S為9、7、6、5或1和0。（2）結(jié)構(gòu)2：1354SM0M1M2ABC其中：SM0M1M2為MSC/VLR號碼，分配方案拜會我國GSM技術(shù)系統(tǒng)。要注意的是MSRN主若是經(jīng)過給出正在為被呼用戶服務(wù)的MSC/VLR號碼來應(yīng)答HLR所央求的路由信息。MSC/VLR將呼叫的路由信息傳達(dá)給HLR在此傳達(dá)過程HLR對路由信息不做任何辦理，而是直接將其傳達(dá)給GMSC。GMSC接收包括MSRN的路由信息GMSC接收包括MSRN的路由信息，并分析MSRN，獲取被叫的路由信息。最后將向正在為被呼用戶服務(wù)的MSC/VLR發(fā)送攜帶有MSRN的呼叫建立央求信息，正在為被呼用戶服務(wù)的MSC/VLR接到此信息，經(jīng)過檢查VLR鑒別出被叫號碼，找到被叫用戶。上述的過程只完成了GMSC和MSC/VLR的連接，但還沒有連接到最后的被叫用戶。下面的過程是MSC/VLR定位被叫用戶。當(dāng)我們在一個MSC/VLR的業(yè)務(wù)地區(qū)內(nèi)搜尋被叫用戶時，我們發(fā)現(xiàn)在這樣大的區(qū)域內(nèi)搜尋一個用戶，會開銷MSC/VLR大量的工作量。因此，有必要將MSC/VLR的業(yè)務(wù)地區(qū)劃分成若干較小的地區(qū)，這些小的地區(qū)稱為地址區(qū)（LALocationArea），并由MSC/VLR管理。如圖6.41所示。34圖6.41LA劃分表示圖每一個MSC/VLR包括若干個地址區(qū)（LA），這樣我們就可以將尋呼被呼用戶位置地區(qū)由本來的MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)減小到LA地區(qū)，以減小MSC/VLR搜尋被叫用戶的工作量。這里要說明的是，當(dāng)?shù)刂穮^(qū)為LA時，平時的地址更新就要在LA之間進(jìn)行了，詳細(xì)過程與前面介紹的迥然不同樣，這里不在論述了?，F(xiàn)在再看看VLR所存的內(nèi)容。VLR的內(nèi)容為：IMSILACMSRN用戶數(shù)據(jù)其中LAC為地址區(qū)代碼。為了表記一個地址區(qū)我們給每個LA分配一個地址區(qū)鑒別LAI。地址區(qū)鑒別(LAI)由三部分組成：LAI=MCC+MNC+LACMCC，MNC為搬動國家號碼和搬動網(wǎng)號LAC為一個2字節(jié)十六進(jìn)制編碼，表示為X1X2X3X4。(范圍為0000～FFFF)。全部為0的編碼不用。我國的X1X2的分配見下表，X3X4的分配由各省市自行分配。表6-13X20123456789ABCDEFX101北京上海2天津廣東廣東3河北山西河南4遼寧吉林黑龍內(nèi)蒙江5江蘇山東安徽浙江福建67湖北湖南海南廣西江西358四川貴州云南西藏9陜西甘肅寧夏青海新疆ABCDEF別的，為了劃分全球每一個GSM系統(tǒng)的小區(qū)（cell）GSM系統(tǒng)還定義了一個全球小區(qū)鑒別碼（GCI）。全球小區(qū)鑒別碼(GCI)是在LAI的基礎(chǔ)上再加小區(qū)鑒別(CI)組成的。其結(jié)構(gòu)為：MCC+MNC+LAC+CI其中：MCC，MNC，LAC同上。CI為一個2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。GSM系統(tǒng)還定義了一個基站鑒別碼（BSIC），用于鑒別各個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商之間的相鄰基站?；捐b別碼(BSIC)為6比特編碼。其結(jié)構(gòu)為：NCC(3bits)+BCC(3bits)網(wǎng)絡(luò)色碼(NCC)：鑒別不同樣國家(國內(nèi)差異不同樣的省)及不同樣運(yùn)營者，結(jié)構(gòu)為XY1Y2;：可擴(kuò)展使用；我國的Y1Y2分配以下表。表6-14Y201Y10吉林、甘肅、西藏、廣西黑龍江、遼寧、四川、寧夏福建、北京、湖北、江蘇山西、山東、海南、江西、天津1新疆、廣東、安徽內(nèi)蒙古、青海、云南上海、貴州、陜西、河北河南、浙江、湖南基站色碼(BCC)：由運(yùn)營部門設(shè)定。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)知道了被叫用戶所在的地址區(qū)后，便在此地址區(qū)內(nèi)啟動一個尋呼過程。圖6.42給出了一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行尋呼過程簡單步驟。APSTNGMSCHLRMSC/VLRSubscriber呼叫建立(MSISDN)分析號碼呼叫建立(MSISDN)MSISDNIMSIMSRNMSRN呼叫建立(MSRN)尋呼36圖呼叫建立的簡單步驟當(dāng)尋呼信息經(jīng)基站經(jīng)過尋呼信道PCH發(fā)送出去后，在地址區(qū)內(nèi)某小區(qū)PCH上空閑的搬動用戶接到尋呼信息，鑒別出IMSI碼，便發(fā)出尋呼響應(yīng)信息給網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接到尋呼響應(yīng)后，為用戶分配一業(yè)務(wù)信道，建立始呼和被呼的連接，完成一次呼叫建立。以上介紹了固定網(wǎng)用戶呼叫搬動用戶的呼叫建立過程，下面介紹搬動臺始呼的過程。當(dāng)一個搬動用戶要建立一個呼叫，只需撥被呼用戶的號碼，再按“發(fā)送”鍵，移動用戶則開始啟動程序。第一，搬動用戶經(jīng)過隨機(jī)接入信道（RACH）向系統(tǒng)發(fā)送接入央求信息。MSC/VLR便分配給它一專用信道，查察主呼用戶的種類并標(biāo)志此主叫用戶示忙，若系統(tǒng)贊同該主呼用戶接入網(wǎng)絡(luò)，則MSC/VLR發(fā)證明接入央求信息，主叫用戶倡導(dǎo)呼叫，若是被呼叫用戶是固定用戶，則系統(tǒng)直接將被呼用戶號碼送入固定網(wǎng)（PSTN），固定網(wǎng)將號碼路由至目的地。若是被呼號是同一網(wǎng)中的另一個搬動臺，則MSC以近似從固定網(wǎng)倡導(dǎo)呼叫辦理方式，進(jìn)行HLR的央求過程，轉(zhuǎn)接被呼用戶的搬動交換機(jī)，一旦接通被呼用戶的鏈路準(zhǔn)備好，網(wǎng)絡(luò)便向主呼用戶發(fā)出呼叫建立證明，并給它分配專用業(yè)務(wù)信道TCH。主呼用戶等待被呼用戶響應(yīng)證明信號，這時完成搬動用戶主呼的過程。圖6.43為搬動臺始呼的簡單過程。EXCGMSCHLRMSCVLRBSSMS1.信道分配2.鑒權(quán)過程3.呼叫建立4.檢查服務(wù)5.全部經(jīng)過6.呼叫辦理7.話務(wù)信道分配建立呼叫呼叫建立完成10.示警反向應(yīng)答圖搬動臺倡導(dǎo)呼叫過程6.4越區(qū)切換與游覽越區(qū)切換的定義當(dāng)搬動用戶處于通話狀態(tài)時，若是出現(xiàn)用戶從一個小區(qū)搬動到另一個小區(qū)的情況，為了保證通話的連續(xù)，系統(tǒng)需要將對該MS連接控制也從一個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)。這種將正在處于通話狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）的過程稱為“切換”Handover）。因此，從實質(zhì)上說，切換的目的是實現(xiàn)蜂窩搬動通信的“無縫隙”覆蓋，即當(dāng)搬動臺從一個小區(qū)進(jìn)入另一個小區(qū)時，保證通信的連續(xù)性。切換的操作不但包括鑒別新的小區(qū)，而且需要分配給搬動臺在新小區(qū)的話音信道和控制信道。平時，有以下兩個原因引起一個切換：信號的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的必然參數(shù)以下，此時搬動臺被切換到信號強(qiáng)度較強(qiáng)的相鄰小區(qū)。由于某小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時搬動臺被切換到業(yè)務(wù)37信道容量較悠閑的相鄰小區(qū)。由第一種原因引起的切換一般由搬動臺倡導(dǎo)，由第二種原因引起的切換一般由上級實體倡導(dǎo)。以下我們主要談?wù)撚傻谝环N原因引起