GSM移動通信系統(tǒng)課件

第九章GSM移動通信系統(tǒng)內容第一節(jié)GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特點第二節(jié)GSM系統(tǒng)的結構第三節(jié)GSM系統(tǒng)的信道第四節(jié)GSM系統(tǒng)的無線數(shù)字傳輸?shù)谖骞?jié)GSM的信令協(xié)議第六節(jié)接續(xù)和移動性管理第七節(jié)通用分組無線業(yè)務（GPRS）GSM業(yè)務就是GSM系統(tǒng)為了滿足一個特殊用戶的通信要求而向用戶提供的服務分類GSM支持的基本業(yè)務分別介紹電信業(yè)務承載業(yè)務附加業(yè)務9.1GSM系統(tǒng)的業(yè)務及其特征

業(yè)務基本業(yè)務附加業(yè)務電信業(yè)務承載業(yè)務圖9-1GSM系統(tǒng)業(yè)務分類

GSM支持的基本業(yè)務基本業(yè)務分類功能電信業(yè)務（Teleservices）又稱用戶終端業(yè)務為用戶通信提供包括終端設備功能在內的完整能力承載業(yè)務（BearerServices）提供用戶接入點（也稱“用戶/網絡”接口）間信號傳輸?shù)哪芰﹄娦艠I(yè)務終端設備數(shù)字蜂窩PLMN傳輸網終端網終端設備承載業(yè)務圖9-2GSM支持的基本業(yè)務電信業(yè)務其中，短消息業(yè)務的傳送過程見下頁電信業(yè)務類型業(yè)務碼電信業(yè)務名稱功能話音傳輸11電話為數(shù)字移動通信系統(tǒng)的用戶和其它所有與其聯(lián)網的用戶之間提供雙向電話通信緊急呼叫12通過一種簡單而同一的手續(xù)將用戶接到就近的緊急業(yè)務中心短消息21MS終端的點對點短消息業(yè)務由短消息業(yè)務中心完成存儲和前轉功能22MS起始的點對點短消息業(yè)務23小區(qū)廣播短消息業(yè)務傳真61交替語音和三類傳真語音與三類傳真交替?zhèn)魉?2自動三類傳真使用戶以傳真編碼信息文件的形式自動交換各種函件短消息業(yè)務的傳送過程BSSMSCVLR移動臺始呼的短消息移動臺被呼的短消息短消息NSS空中接口A接口圖9-3短消息服務（源端到終端）過程NSS小區(qū)廣播的短消息業(yè)務BSSBSSNSS操作維護接口空中接口A接口圖9-4短消息服務（小區(qū)廣播）過程承載業(yè)務注1.承載業(yè)務61和81中的數(shù)據(jù)為3.1KHz信息傳送能力的承載業(yè)務21-342.表中“T”表示透明；“NT”表示不透明業(yè)務碼承載業(yè)務名稱業(yè)務碼承載業(yè)務名稱透明屬性21異步300bps雙工電路型33同步4.8kbps雙工電路型T或NT22異步1.2kbps雙工電路型34同步9.6kbps雙工電路型24異步2.4kbps雙工電路型42異步PAD接入1.2kbps電路型25異步4.8kbps雙工電路型44異步PAD接入2.4kbps電路型26異步9.6kbps雙工電路型45異步PAD接入4.8kbps電路型32同步2.4kbps雙工電路型46異步PAD接入9.6kbps電路型61交替話音/數(shù)據(jù)81話音后接數(shù)據(jù)注131同步1.2kbps雙工電路型T41異步PAD接入1.2kbps電路型NT附加業(yè)務計費提示–AOC交替線業(yè)務(ALS)-個人或商業(yè)來話限制-BAIC當漫游在HPLMN之外時，限制所有來話在國外時限制來話呼出限制-BOC限制所有打出去的國際電話-BOIC限制所有打出去的國際電話，除了打到HPLMN國家的電話遇忙呼叫前轉-CFB無應答呼叫前轉-CFNA無條件呼叫前轉-CFU呼叫保持呼叫等待-CW 主叫線識別顯示-CLIP主叫線識別限制-永久或預呼-CLIR中央交換業(yè)務 會議呼叫-CONF運營者確定的呼叫限制(ODB)附加業(yè)務是基本電信業(yè)務增強或補充。9.2GSM系統(tǒng)的結構

總體結構功能單元GSM系統(tǒng)的總體結構

圖9-5GSM系統(tǒng)的總體結構短消息業(yè)務中心（SC）功能實體可通過與SSS的連接實現(xiàn)點對點短消息業(yè)務，可通過與BSS的連接完成小區(qū)廣播短消息業(yè)務。

BSSAGDMSCEIRHLR/AUCVLRVLRSMCMSUmBCEFPSTNISDNPLMNPSPDNSSSAbisBTSBSCOMCMSC注

GSM系統(tǒng)的功能單元子單元功能MS（移動臺）包括ME(移動設備)和SIM(用戶識別模塊)BTS（基站）為一個小區(qū)服務的無線收發(fā)信設備BSC（基站控制器）對一個或多個BTS進行控制以及相應呼叫控制MSC（移動業(yè)務交換中心）對于位于它管轄區(qū)域中的移動臺進行控制、交換VLR（拜訪位置寄存器）存儲與呼叫處理有關的一些數(shù)據(jù)HLR（歸屬位置寄存器）管理部門用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫存儲有關用戶的參數(shù)和目前所處位置的信息EIR（設備識別寄存器）對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖存儲有關移動臺設備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫AUC（鑒權中心）認證移動用戶的身份和產生相應鑒權參數(shù)OMC（操作維護中心）操作維護系統(tǒng)中的各功能實體GSM系統(tǒng)可通過MSC實現(xiàn)與多種網絡的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN9.3GSM系統(tǒng)的信道物理信道與邏輯信道物理信道邏輯信道物理信道與邏輯信道的配置突發(fā)脈沖幀偏離、定時提前量與半速率信道物理信道GSM系統(tǒng)多址接入技術

采用頻分多址接入（FDMA）和時分多址接入（TDMA）混合技術FDMA是說在規(guī)定頻率范圍內分配n個載頻TDMA是說在每個載頻上按時間分為8個時間段，每個時隙段稱為一個時隙（slot），一個載頻上連續(xù)的8個時隙組成一個幀(Frame)物理信道是指TDMA中的時隙

即GSM的一個載頻上可提供8個物理信道我國GSM技術體制對頻率配置的規(guī)定工作頻段頻道間隔雙工收發(fā)間隔頻道配置頻率復用方式干擾保護比保護頻帶時隙0時隙1時隙2時隙3時隙4時隙5時隙6時隙7圖9-6時分多址接入原理示意圖工作頻段

注：國家無委分配的900MHz頻段包括原來分配的TACS頻段和新分配的ETACS頻段GSM網絡總的可用頻帶為100MHz中國電信擴展頻段方式充分利用900MHz的頻率資源，可視不同需要向下擴展900MHz頻段，相應地向ETACS頻段壓縮模擬公用移動電話網的頻段在900MHz頻率無法滿足用戶容量需求時，可啟用1800MHz頻段考慮遠期需要，向頻率管理單位申請新的1800MHz頻率分類頻段移動臺發(fā)、基站收基站發(fā)、移動臺收GSM900/1800頻段900MHz頻段890-915MHz935-960MHz1800MHz頻段1710-1785MHz1805-1880MHz國家無委分配給900MHz頻段889-909MHz931-954MHz中國電信的頻段1800MHz頻段1710-1720MHz1805-1815MHz頻道間隔&雙工收發(fā)間隔&頻道配置900MHz頻段1800MHz頻段頻道間隔相鄰頻道間隔為200KHz每個頻道采用時分多址接入(TDMA)方式分為8個時隙，即8個信道雙工收發(fā)間隔45MHz95MHz等間隔頻道配置頻道序號1～124512～885頻道數(shù)124374頻道序號和頻道標稱中心頻率的關系上行下行其中，上行下行其中，頻率復用方式在建網初期及鄰省之間協(xié)調時應使用4×3的復用方式即N=4，采用定向天線，每基站用3個120°或60°方向性天線構成3個扇形小區(qū)，如圖

9-7所示業(yè)務量較大的地區(qū)可采用其它的復用方式如3×3，2×6，1×3復用方式若采用全向天線應采用N=7的復用方式其頻率可從4×3復用方式的12組中任選7組，頻道不夠用的小區(qū)可從剩余頻率組中借用頻道，但相鄰頻率組盡量不在相鄰小區(qū)使用，如圖9-8所示在話務密度高的地區(qū)，應適當采用新技術提高頻譜利用率如同心圓小區(qū)覆蓋技術；智能雙層網技術；微蜂窩技術等等在微蜂窩的頻率配置時，可根據(jù)需要保留出一些專用頻率261026102610261037113711371137111591591591594812481248124812圖9-74×3復用模式圖9-87組復用模式7977991111111555333888干擾保護比與保護頻帶

干擾保護比保護頻帶原則確保數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)能滿足干擾保護比要求。當某地GSM900系統(tǒng)與模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)共存時，兩系統(tǒng)之間(頻道中心頻率之間)應有約400KHz的保護帶寬。當某地GSM1800系統(tǒng)與其它無線電系統(tǒng)的頻率相鄰時，應考慮系統(tǒng)間的相互干擾情況，留出足夠的保護頻帶。干擾參考載干比同道干擾C/Ic9dB200kHz鄰道干擾C/Ia1－9dB400kHz鄰道干擾C/Ia2－41dB邏輯信道概念

邏輯信道是指在物理信道所傳輸?shù)膬热?，即依?jù)移動網通信的需要，為所傳送的各種控制信令和語音或數(shù)據(jù)業(yè)務在TDMA的8個時隙分配的控制邏輯信道或語音、數(shù)據(jù)邏輯信道形式GSM數(shù)字系統(tǒng)在物理信道上傳輸?shù)男畔⑹谴蠹s由100多個調制比特組成的脈沖串，稱為突發(fā)脈沖序列（Burst）以不同的“Burst”信息格式來攜帶不同的邏輯信道分類專用信道

用于傳送用戶語音或數(shù)據(jù)的業(yè)務信道，另外還包括一些用于控制的專用控制信道公共信道

用于傳送基站向移動臺廣播消息的廣播控制信道和用于傳送MSC與MS間建立連接所需的雙向信號的公共控制信道

GSM的各種邏輯信道示意圖

圖9-9GSM定義的各種邏輯信道示意圖

邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道專業(yè)控制信道業(yè)務信道廣播控制信道尋呼信道隨機接入信道接入允許信道獨立專用控制信道快速隨路信道慢速隨路信道全速率信道增強型全速率信道半速率信道廣播信道（BCH）是從基站到移動臺的單向信道公共控制信道（CCCH）是基站與移動臺間的一點對多點的雙向信道公共信道

組成功能頻率校正信道（FCCH）傳送頻率校正信息同步信道（SCH）傳送幀同步（TDMA幀號）信息和BTS識別碼（BSIC）信息廣播控制信道（BCCH）向每個BTS廣播通用的信息組成功能上/下行信道尋呼信道（PCH）廣播基站尋呼移動臺的尋呼消息下行信道隨機接入信道（RACH）MS隨機接入網絡時用此信道向基站發(fā)送信息并申請指配一獨立專用控制信道SDCCH上行信道允許接入信道（AGCH）基站向隨機接入成功的移動臺發(fā)送指配了的獨立專用控制信道SDCCH下行信道專用信道專用控制信道（DCCH）是基站與移動臺間的點對點的雙向信道業(yè)務信道（TCH）是用于傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務的信道分類根據(jù)交換方式的不同分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道依據(jù)傳輸速率的不同分為全速率信道（13kbit/s）和半速率信道（6.5kbit/s）注：增強全速率業(yè)務信道是指，它的速率與全速率信道的速率一樣為13kbit/s，只是其壓縮編碼方案更為優(yōu)越，所以有較好的話質組成功能獨立專用控制信道（SDCCH）傳送基站和移動臺間的指令與信道指配信息隨路信道（ACCH）慢速隨路信道（SACCH）基站向移動臺傳送功率控制信息、幀調整信息基站接收移動臺發(fā)來的移動臺接收信號強度報告和鏈路質量報告與獨立專用控制信道（SDCCH）或者業(yè)務信道公用在一個物理信道上傳送信令消息快速隨路信道（FACCH）傳送基站與移動臺間的越區(qū)切換的信令消息邏輯信道應用實例MS開機撥打電話為例說明邏輯信道的應用：FCCH——接收頻率校正信息。SCH——接收BTS同步信號。BCCH——接收系統(tǒng)消息。RACH——接入申請。AGCH——允許接入并分配SDCCH。SDCCH/SACCH——在SDCCH上進行鑒權和加密，在SACCH上進行功率控制并傳送TA值。TCH——進入TCH進行通話，通話期間短消息傳送通過SACCH傳送，切換信令通過FACCH傳送。BCCH——通話結束后，進入空閑狀態(tài)，守候在BCCH信道上。MobilelooksforBCCHafterswitchingonRACHsendchannelrequestAGCHreceiveSDCCHSDCCHauthenticateSDCCHswitchtociphermodeSDCCHrequestforlocationupdatingSDCCHauthenticateresponseSDCCHciphermodeacknowledgeSDCCHallocateTMSISDCCHacknowledgenewTMSISDCCHswitchidleupdatemode邏輯信道應用實例---位置更新物理信道與邏輯信道的配置

邏輯信道與物理信道的映射

GSM的時隙幀結構邏輯信道與物理信道的映射

問題GSM系統(tǒng)的邏輯信道數(shù)超過了一個載頻所提供的8個物理信道通信的根本任務是利用業(yè)務信道傳送語音或數(shù)據(jù)，而按照一對一的信道配置方法，在一個載頻上已經沒有業(yè)務信道的時隙了解決方法將邏輯控制信道復用，即在一個或兩個物理信道上復用邏輯控制信道映射對應關系映射對應關系一個基站有N個載頻，每個載頻有8個時隙，定義載頻數(shù)為f0、f1、f2

、…、fn-1，時隙數(shù)為TS0、TS1、…、TS7。f0的TS0時隙f0的TS1時隙f0的TS2~TS7時隙其它時隙映射關系小結供邏輯控制信道使用供業(yè)務信道使用映射對應關系

(1)f0的TS0時隙f0的TS0時隙用于映射廣播信道（BCH）和公共控制信道（CCCH）下行鏈路（BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH）上行鏈路（RACH）(2)f0的TS1時隙下行鏈路f0上的TS1時隙用來將專用控制信道

(SDCCH、SACCH）映射到物理信道上行鏈路f0上的TS1與下行鏈路f0上的TS1有相同的結構，只是它們在時間上有3個時隙的偏移。映射關系小結在載頻f0上：TS0：邏輯控制信道，重復周期為51個TSTS1：邏輯控制信道，重復周期為102個TSTS2~TS7：邏輯業(yè)務信道，重復周期為26個TS其它f1～fN個載頻的TS0~TS7時隙全部是業(yè)務信道GSM的時隙幀結構

GSM的時隙幀結構有五個層次：時隙、TDMA幀、復幀、超幀和超高幀時隙是物理信道的基本單元TDMA幀由8個時隙組成，是占據(jù)載頻帶寬的基本單元，即每個載頻有8個時隙。復幀有兩種類型由26個TDMA幀組成的復幀。用于TCH、SACCH和FACCH由51個TDMA幀組成的復幀。用于BCCH和CCCH超幀是由51個由26幀的復幀或26個由51幀的復幀構成超高幀等于2048個超幀超高幀的周期與加密和跳頻有關。每經過一個超高幀周期，循環(huán)長度為2715648，相當于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GSM系統(tǒng)分級幀結構的示意圖

超高幀超幀復幀復幀TDMA幀時隙圖9-16分級的幀結構

突發(fā)脈沖

突發(fā)脈沖是以不同的信息格式攜帶不同邏輯信道，在一個時隙內傳輸?shù)?，?00多個調制比特組成的脈沖序列?？煽闯墒沁壿嬓诺涝谖锢硇诺纻鬏?shù)妮d體。分類結構類型邏輯信道攜帶信息普通突發(fā)脈沖TCH及除RACHA、SCH、FCCH和空閑突發(fā)脈沖以外的控制信道業(yè)務信息和控制信息頻率校正突發(fā)脈沖頻率校正信道（FCCH）頻率校正信息同步突發(fā)脈沖同步信道（SYCH）系統(tǒng)同步信息接入突發(fā)脈沖隨機接入信道（RACH）隨機接入信息空閑突發(fā)脈沖控制信道無突發(fā)脈沖的結構1普通突發(fā)脈沖（NB：NormalBurst）57個加密比特：加密語音、數(shù)據(jù)或控制信息借用標志F：表明借用一半業(yè)務信道資源給FACCH訓練序列：一串已知比特，供信道均衡用尾位TB：總是000，是突發(fā)脈沖開始與結尾的標志保護時間GP：防止由于定時誤差而造成突發(fā)脈沖間的重疊頻率校正突發(fā)脈沖（FB：FrequencyCorrectionBurst）142個固定比特：全0，固定的的頻率校正信息TB3加密比特57F1訓練序列26F1加密比特57TB3GP8.250.577ms156.25bit圖9-17普通突發(fā)脈沖序列TB3固定比特142TB3GP8.250.577ms156.25bit圖9-18頻率校正突發(fā)脈沖序列

突發(fā)脈沖的結構

2同步突發(fā)脈沖（SB：SynchronizationBurst）39個加密比特：TDMA幀號（TN）以及基站識別碼（BSIC）信息長同步序列：易被檢測接入突發(fā)脈沖（AB：AccessBurst）長保護時間GP：適應移動臺首次接入或切換到新基站時不知時間的提前量空閑突發(fā)脈沖（DB：DummyBurst）將普通突發(fā)脈沖中的加密信息比特換成固定比特當無用戶信息傳輸時，用空閑突發(fā)脈沖替代普通突發(fā)脈沖在TDMA時隙中傳送TB3加密比特39同步序列64加密比特39TB3GP8.250.577ms156.25bitTB3加密比特39同步序列64加密比特39TB3GP68.25圖9-19同步突發(fā)脈沖序列

圖9-20接入突發(fā)脈沖序列

TB3固定比特57F1訓練序列26F1固定比特57TB3GP8.25突發(fā)（0.546ms）圖9-21空閑突發(fā)脈沖

幀偏離與定時提前量幀偏離定時提前量概念前向信道的TDMA幀定時與反向信道的TDMA幀定時的固定偏差基站指示移動臺以一定的提前量發(fā)送突發(fā)脈沖長度3個時隙視具體情況而定目的避免移動臺同一時隙收發(fā)的必要性，從而保證收發(fā)的時隙號不變克服由突發(fā)脈沖的傳輸延時所帶來的定時的不確定圖9-22幀偏離與定時提前量示意圖

GSM上行鏈路延遲TDMA幀T1T2T3T5T6T7T4T8RTRTR1R2R3R5R6R7R4R8上行鏈路F1-45MHz下行鏈路F1MHz上行鏈路延遲3個時隙TDMAframe(4.615ms)延遲3個時隙語音數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)點使系統(tǒng)容量增加一倍半速率信道業(yè)務信道種類語音數(shù)據(jù)傳輸速率全速率信道13kbit/s半速率信道6.5kbit/s圖9-23全速率信道和半速率信道

9.4GSM的無線數(shù)字傳輸

GSM系統(tǒng)無線信道的衰落特性GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術GSM系統(tǒng)中的語音編碼技術GSM系統(tǒng)中的語音處理的一般過程GSM系統(tǒng)無線信道的衰落特性陰影衰落多徑衰落時延擴展多徑衰落通信系統(tǒng)的好壞由輸出的誤碼率來判斷，但多徑效應卻會引起很高的誤碼率，使通信無法正常進行多徑傳輸帶來了額外的路徑損耗多徑衰落會導致數(shù)字信號傳輸?shù)耐话l(fā)性錯誤多徑延時擴展將導致數(shù)字信號傳輸?shù)拇a間干擾圖9-24多徑傳播環(huán)境圖9-25多徑傳播造成的符號間干擾及信號衰落陰影衰落（慢衰落）概念陰影衰落是由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波遮蔽所引起的衰落表達式電波傳播距離的m次冪和表示陰影損耗的正態(tài)對數(shù)分量的乘積時延擴展研究無線電波的多徑傳播的角度研究接收信號的包洛變化反映的多徑衰落特性研究數(shù)字脈沖信號經過多徑傳播的時延特性——時延擴展影響引起碼間串擾GSM系統(tǒng)中的抗衰落技術信道編碼與交織編碼Viterbi均衡與天線分集跳頻技術話音激活與功率控制信道編碼目的改善傳輸質量，克服各種干擾因素對信號產生的不良影響用有效性換取可靠性基本方法編碼：發(fā)送端將原始數(shù)據(jù)和增加的數(shù)據(jù)比特（通過某種約定從原始數(shù)據(jù)中經計算產生）一起發(fā)送解碼：接收端利用冗余信息檢錯并盡可能地糾錯。如果收到的數(shù)據(jù)經過同樣的計算得到的冗余與收到的不一致時，可確定傳輸有誤編碼方式

大多數(shù)情況下，最終的冗余碼是多種編碼的混合結果塊卷積碼：主要用于糾錯。解碼器宜采用最大似然估計方法糾錯循環(huán)碼：主要用于檢測和糾正成組出現(xiàn)的誤碼。通常與塊卷積碼混合使用，用于捕捉和糾正遺漏的組誤差。奇偶碼：一種普遍使用的，最簡單的檢測誤碼的方法交織編碼目的針對多徑衰落導致的突發(fā)性錯誤把一個較長的突發(fā)誤碼離散成隨機誤碼，再用糾正隨機誤碼的編碼技術消除隨機誤碼。原理

按行輸入，按列輸出。把碼字順序相關的比特流非相化。方法將912bit字符交織后分散到8個TDMA幀的時隙中來傳輸交織編碼方法輸入碼流是20ms的幀，每幀含456bit。每兩幀（40ms）共912bit，按每行8位寫入，共寫入114行輸出按列輸出，每次讀出114bit，恰好對應GSM的一個TDMA時隙過程：在40ms共912bit間進行將輸入碼流長為20ms幀中的456bit分成8段，每段含57bit當前幀的456bit分別與第n-1幀后半幀的228bit和第n+1幀前半幀的228bit交織圖9-26交織編碼矩陣圖9-27交織過程Viterbi均衡均衡的目的解決符號間干擾問題，適合于信號不可分離多徑的條件下，且時延擴展遠大于符號寬度的情況。均衡的分類頻域均衡：使包括均衡器在內的整個系統(tǒng)的總傳輸函數(shù)滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件時域均衡：使包括均衡器在內的整個系統(tǒng)的沖激響應滿足無碼間串擾的條件（數(shù)字通信中常用）均衡算法的限制所用算法必須能夠處理在16μs之內收到的兩個等功率的多經信號。因此在GSM系統(tǒng)中多采用Viterbi均衡算法天線分集

實現(xiàn)方法之一：使用兩個接收信道，它們受到的衰落影響是不相關的（即兩者在某一時刻同時經受某一深衰落點影響的可能性很?。Ｒ虼水敽铣蓙碜詢筛短炀€的信號時，衰落程度能被減小。圖9-28天線分集接收示意圖

跳頻技術跳頻就是有規(guī)則地改變一個信道的頻隙（載頻頻帶）分類快跳頻慢跳頻

GSM的無線接口上采用GSM引入跳頻的主要原因頻率分集干擾分集頻率分集目的

抗拒移動通信系統(tǒng)中瑞利衰落的影響原理同一信號在不同頻隙上有不同的瑞利衰落的影響頻率相差越大這種干擾的相關性越小因此由頻率分集分散到不同頻隙上的突發(fā)脈沖不會受到同一瑞利衰落的影響，從而改善了傳輸質量。適用條件當MS高速移動時，其它衰落影響較大，GSM所采用的慢跳頻技術就無能為力了MS靜止或慢速移動時，慢跳頻技術可以使傳輸質量提高大約6.5dB干擾分集干擾分集源于碼分多址（CDMA）的應用在高業(yè)務量區(qū)域，系統(tǒng)所能提供的容量受載干比（C/I）限制。在允許干擾總合下，可存在的干擾源越多，系統(tǒng)容量越大，這就是干擾分集的目的。在GSM系統(tǒng)中，有時為了提高頻譜的利用率，不同小區(qū)中可以包含相同頻率。通常當干擾總合小于C/I=7dB時，呼叫將受嚴重干擾：如果沒有跳頻，只有分配在?1或?2上的用戶可以得到正確接收。然而有了跳頻，就可以在所有情況下保證質量。A小區(qū)受干擾情況f1f2f3f4移動臺→基站干擾電平(無跳頻)0.1(C/I=10dB)0.14(C/I=8.5dB)0.25(C/I=6dB)0.28(C/I=5.5dB)移動臺→基站平均干擾電平(有跳頻)0.19(C/I=7.2dB)移動臺→移動臺干擾電平(無跳頻)0.10(C/I=10dB)0.14(C/I=5.5dB)移動臺→基站平均干擾電平(有跳頻)0.19(C/I=7.2dB)圖9-29GSM蜂房結構與調頻組網

跳頻技術的相關規(guī)定跳頻在時隙和頻隙上進行TDMA幀中的時隙蜂窩結構的每個區(qū)群分配n組頻率，并分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分配一組頻率（跳頻頻率集），其中每一個頻率為一個頻道（頻隙）。跳頻序列的描述參數(shù)

GSM中規(guī)定最多可用的跳頻序列個數(shù)為64個。對于n個指定的頻率集合，可以建立64×n個不同的跳頻序列。跳頻序列號（HSN），有64種不同值移動指配偏置度（MAIO）,可包括全部n個頻率通常在一個小區(qū)內的所有信道采用相同的HSN和不同的MAIO進行跳頻，可避免區(qū)內信道間干擾；而在鄰近小區(qū)之間由于使用不相關的頻率集合，可認為彼此之間沒有干擾。圖9-30GSM慢跳頻示意圖

話音激活與功率控制

有效地減少同信道干擾話音激活功率控制話音激活話音激活控制就是采用非連續(xù)發(fā)射。元件功能發(fā)端話音激活檢測器檢測是否有話音或僅僅是噪音發(fā)射機舒適噪音發(fā)生器產生并發(fā)送與發(fā)射機背景噪音相似的信號參數(shù)收端接收機舒適噪音發(fā)生器產生與發(fā)射機背景噪音相似的背景噪音信號，使收聽者覺察不到話音激活控制開關的動作話音幀代換器用前面未受干擾的話音幀取代受干擾的話音幀，從而保證接收的話音質量圖9-31非連續(xù)發(fā)射（DTX）框圖圖9-32話音激活監(jiān)測器（VAD）框圖功率控制目的在保證通信服務質量的條件下，使發(fā)射機的發(fā)射功率為最小，從而降低系統(tǒng)內的同信道干擾的平均電平。規(guī)定支持基站和移動臺各自獨立地進行發(fā)射功率控制規(guī)定總的控制范圍是30dB，每步調節(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。過程移動臺測量信號強度和信號質量，并定期向基站報告，基站按預置的門限參數(shù)與之相比較，然后確定發(fā)射功率的增減量。同理，移動臺按預置的門限參數(shù)與之相比較，然后確定發(fā)射功率的增減量。在實際應用中，主要是對移動臺（而非基站）的發(fā)射功率進行控制：以滿足覆蓋區(qū)內移動用戶能正常接收為準GSM系統(tǒng)中的語音編碼技術

語音方案

13kbit/sRPE-LTP碼（規(guī)則脈沖激勵長期預測）目的在保證語音或數(shù)據(jù)傳輸質量的條件下，提高系統(tǒng)的無線資源利用率，增加系統(tǒng)的容量

過程把語音分成20ms為單位的段，每個段編成260bit的數(shù)據(jù)塊，然后對每個小段分別編碼塊與塊之間依靠外同步，塊內部不含同步信息收端將收到的信息塊經LPT和LPC濾波重組經過一個預先設計好的去加重網絡加以復原，恢復語音信號GSM系統(tǒng)中的語音處理的一般過程圖9-33GSM中語音處理的一般過程語音編碼編碼方式：規(guī)則脈沖激勵──長期預測編碼(RPE-LTP)20ms為一幀，純比特率為13kbit/s。語音編碼器以20ms為單位，經壓縮編碼后輸出260bits，因此碼速率為13kbps。根據(jù)重要性不同，輸出的比特分成182bits和78bits兩類。未來的更加先進的話音編碼器可以將速率進一步降低到6.5kbps（半速率編碼）。信道編碼50bit塊編碼器＋3卷積編碼器＋4×2132bit456bit78bit交織語音幀突發(fā)脈沖的結構三個語音幀9.5GSM的信令協(xié)議構成七號信令的主體GSM的專用協(xié)議主要信令MAPBSSAP（BSS應用部分）數(shù)據(jù)通道鏈路接入協(xié)議LAPDLAPDm協(xié)議（專用于空中接口）GSM的無線信令接口協(xié)議GSM的地面信令接口協(xié)議圖9-34

GSM網絡中各部分的信令GSM無線信令的接口協(xié)議結構OSI模型建議的分層協(xié)議結構三個層次內容功能物理層各類信道為高層信息傳送提供基本的無線信道數(shù)據(jù)鏈路層各種數(shù)據(jù)傳輸結構對數(shù)據(jù)傳輸進行控制第三層無線資源管理（RM）各類消息和程序對業(yè)務進行控制移動性管理（MM）呼叫管理低高GSM無線信令接口的物理層為上層提供不同的邏輯信道每個邏輯信道都有自己的業(yè)務接入點SAP各種邏輯信道是復用在TDMA物理信道的TS0或TS1時隙上的移動臺采用時分多址方式，可以在空閑時監(jiān)測周圍環(huán)境，把監(jiān)測結果通過SACCH定時地傳送給基站，以確定是否進行切換GSM無線信令接口的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議移動D信道鏈路接入協(xié)議LAPDm作用為移動臺和基站之間提供可靠的無線鏈路主要信令協(xié)議信令層兩連接的建立和釋放；根據(jù)不同的業(yè)務接入點(SAP)說明連接的復用和去復用；業(yè)務數(shù)據(jù)單元到協(xié)議數(shù)據(jù)單元的映射。用途在L3實體之間通過Dm通路經空中接口Um傳遞信息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。各子層的功能和作用子層作用功能無線資源管理RM呼叫期間移動臺與MSC間連接的建立和釋放；越區(qū)或漫游期間的信道切換；動態(tài)地共享有限的無線資源。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；功率控制和定時提前等。移動性管理MM支持用戶的移動性，如：跟蹤漫游移動臺的位置；登記位置信息；處理用戶通信過程中連接的切換。在MS和MSC間建立、保持及釋放一個MM連接；由移動臺啟動的位置更新；保密識別和用戶鑒權。連接管理CM呼叫控制CC支持以交換信息為目的的通信移動臺主呼（或被呼）的呼叫建立（或拆除）電路交換連接補充業(yè)務SS支持呼叫的管理功能短消息業(yè)務SMS提供快速分組消息的傳輸GSM的地面信令接口協(xié)議

通信協(xié)議標準應用NO.7信令系統(tǒng)網絡接口X.25OMC到BSC間2M鏈路的數(shù)據(jù)通信G7322048Mb/sPCM鏈路PSTN到MSC、MSC到MSC、MSC到BSC、BSC到BTS、MSC到ITW(InterworkingFunction)之間LAPDAbis接口網絡單元間的接口協(xié)議接口協(xié)議MSC與公共電話網（PSTN）TUP、MTPMSC與分組交換公共數(shù)據(jù)網ISUP、MTPMSC與VLR、HLR、EIRMAP、TCAP、SCCPMSC與BSCBSSAP、SCCP和MTPMSC與MSCDTAPBSC與BTSLAPD圖9-38GSM系統(tǒng)的總體結構

BSSAGDMSCEIRHLR/AUCVLRVLRSMCMSUmBCEFPSTNISDNPLMNPSPDNSSSAbisBTSBSCOMCMSC注

9.6接續(xù)和移動性管理概述位置更新呼叫建立過程越區(qū)切換與漫游安全措施概述接續(xù)和移動性管理出發(fā)點為了建立一個呼叫連接需要解決的問題用戶所在的位置用戶識別用戶所需提供的業(yè)務操作過程呼叫接續(xù)過程移動性管理過程（越區(qū)漫游時）建立或釋放控制信道和業(yè)務信道設備和用戶的識別無線鏈路、地面鏈路的交換和連接建立點到點的通信鏈路各種位置寄存器中移動臺位置信息的登記、修改或刪除越區(qū)轉接正在通話位置更新目的使移動臺總與網絡保持聯(lián)系，以便移動臺在網絡覆蓋范圍內的任何地方都能接入到網絡內內容移動用戶的登記以及相關數(shù)據(jù)庫移動用戶位置更新移動用戶的周期位置更新移動用戶的登記及相關數(shù)據(jù)庫SIM（SubscriberIdentityModule）卡功能存有用于用戶身份認證所需的信息執(zhí)行一些與安全保密有關的信息存儲與網絡和用戶有關的管理數(shù)據(jù)結構由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件組成完整的單片計算機內容用戶管理的有關信息：國際移動用戶識別號（IMSI）、鑒權密鑰（Ki）、用戶接入等級控制以及用戶注冊的業(yè)務種類和相關網絡信息等IMSI附著鑒權登記網絡識別移動用戶的登記過程MSC用戶的臨時位置信息用戶基本信息當前位置信息MSC/VLRIMSIVLRHLRONplayOFFONOFFplay位置更新請求附著入網注：IMSI——國際移動用戶識別碼playMSC/VLR分離處理請求離網分離移動用戶位置更新

移動用戶從一個網絡服務區(qū)到達另外一個網絡服務區(qū)時，系統(tǒng)所進行的位置更新操作。位置更新請求過程位置更新過程BSSNMSNSSMSCVLRO&M空中接口Ａ接口MSCVLR涉及了兩個VLR圖9-39位置更新所涉及的網絡單元BCCH位置更新請求過程通常移動用戶處于開機空閑狀態(tài)時，被鎖定在所在小區(qū)的廣播信道（BCCH）載頻上網絡位置識別信息ＩＤ兩次ＩＤ是否相同不發(fā)送位置請求信息ONＹＮ位置更新LA1LA2LA3oldMSC/VLRHLR位置區(qū)識別碼LAI)newMSC/VLR123456位置更新過程

網絡端接收到請求信息后便將移動臺注冊到一個新的VLR區(qū)域用戶的歸屬寄存器HLR與新的VLR交換數(shù)據(jù)得到移動用戶的新位置信息HLR通知移動臺所屬的舊的VLR刪除用戶有關信息MSBSSMSCVLRnewVLRoldHLR2.位置修改請求1.分配信道3.請求用戶身份4.請求用戶身份5.請求用戶數(shù)據(jù)6.請求用戶數(shù)據(jù)7.鑒權進程8.修改位置9.修改HLR10.修改確認11.刪除舊的位置登記12.接受位置刪除圖9-40位置更新過程

移動用戶的周期位置更新解決問題網絡在特定時間未能收到來自移動臺的任何信息方法系統(tǒng)采取強制登記措施，要求MS每隔一定時間登記一次定時器控制移動臺每隔一定時間便向網絡發(fā)送一次位置更新請求消息如果在特定時間內網絡接收不到某用戶的周期位置更新消息，則對該其做去“附著”處理呼叫建立過程

移動臺的被呼過程移動臺的主呼過程移動臺的被呼過程以固定網PSTN呼叫移動用戶為例固定網的用戶撥打移動用戶的電話號碼MSISDNPSTN交換機分析MSISDN號碼GMSC分析MSISDN號碼HLR分析由GMSC發(fā)來的信息HLR查詢當前為被呼移動用戶服務的MSC/VLR由正在服務于被呼用戶的MSC/VLR得到呼叫的路由信息MSC/VLR將呼叫的路由信息傳送給HLRGMSC接收包含MSRN的路由信息移動用戶所用的號碼國際移動用戶識別碼(IMSI)移動用戶ISDN號碼(MSISDN)移動用戶漫游號碼(MSRN)臨時移動用戶識別碼(TMSI)HLRBSSGMSCMSC/VLRMSISDNMSISDNMSRNIMSIMSRNMSRNIMSIMSRN(IMEI)(TMSI)固網用戶撥打MSISDNMSISDN——移動用戶的國際ISDN號碼號碼結構CC為國家代碼，我國為86國內有效ISDN號碼：11位NDC數(shù)字蜂窩移動業(yè)務接入號13S(S＝9、8、7、6、5移動通信公司）聯(lián)通公司目前的接入網號為130，131)。HLR識別號：H0H1H2H3

我國的H0H1H2H3分配分為H0=0和H0≠0兩種情況H0=0時，H1、H2由全國統(tǒng)一分配，H3由各省自行分配。一個HLR可以包含一個或多個H3數(shù)值H0≠0時，S、H0、H1、H2由全國統(tǒng)一分配。一個HLR可包含一個或若干個SH0H1H2數(shù)值SN（移動用戶號）：ABCD。由各HLR自行分配CCNDCSN國際移動用戶ISDN號碼國內有效ISDN號碼HLRN1

N2

N3H0

H1

H2H3ABCD86圖9-41MSISDN的號碼結構MSISDN號碼的分析PSTN交換機分析MSISDN號碼

PSTN分析NDC，將接續(xù)轉接到相應移動網的關口移動交換中心（GMSC）GMSC分析MSISDN號碼GMSC分析MSISDN號碼得到被呼用戶所在的歸屬寄存器HLR的地址HLR查詢

GMSC發(fā)送一個攜帶MSISDN的消息給HLR，以得到用戶呼叫的路由信息HLR根據(jù)GMSC發(fā)來的消息，在其數(shù)據(jù)庫中找到用戶的位置信息，即被呼用戶是在哪一個VLR區(qū)登記的HLR的內容MSISDN國際移動用戶識別IMSI：移動用戶的唯一識別號碼（15位數(shù)字組成）此處不使用MSISDN號碼的原因不同國家的MSISDN號碼長度不同，不同部分易混淆不同MSISDN號碼可以識別不同業(yè)務VLR的地址用戶的數(shù)據(jù)HLR分析由GMSC發(fā)來的信息

結構識別對象位數(shù)中國MCC移動國家號碼3460MNC移動網號2中國移動為00中國聯(lián)通為01MSIN移動用戶識別碼10中國自行分配

國際用戶用戶識別MCCMNCMSIN

國內移動用戶識別圖9-42IMSI的號碼結構路由信息的查找及傳送HLR查詢?yōu)檎诜沼诒缓粲脩舻腗SC/VLR目的在VLR中得到被呼用戶的狀態(tài)信息以及呼叫建立的路由信息由正在服務于被呼用戶的MSC/VLR得到呼叫的路由信息正在服務于被呼用戶的MSC/VLR產生一個移動臺漫游號碼MSRN。MSRN結構結構1：13S00M1M2M3ABC。（M1M2M3為MSC/VLR號碼，

S為9、7、6、5或1和0）結構2：1354SM0M1M2ABC。（SM0M1M2為MSC/VLR號碼）方式

MSRN通過給出正在為被呼用戶服務的MSC/VLR號碼來應答HLR所請求的路由信息MSC/VLR將呼叫的路由信息傳送給HLR

在此傳送過程HLR對路由信息不做任何處理，而是直接將其傳送給GMSC。連接被叫用戶

GMSC和MSC/VLR的連接GMSC接收包含MSRN的路由信息，并分析MSRN，得到被叫的路由信息向服務于被呼用戶的MSC/VLR發(fā)送攜有MSRN的呼叫建立請求消息服務于被呼用戶的MSC/VLR接到此消息，通過檢查VLR識別出被叫號碼，找到被叫用戶

MSC/VLR定位被叫用戶尋呼過程MSC/VLR定位被叫用戶劃分位置區(qū)LA(LocationArea)

將MSC/VLR的業(yè)務區(qū)域劃分成若干較小的區(qū)域，并由MSC/VLR管理，以減小搜索被叫用戶的工作量VLR的內容IMSILAC（位置區(qū)代碼）MSRN用戶數(shù)據(jù)圖9-43LA劃分示意圖

LA1LA2LA3MSC/VLRHLRMSC/VLR位置區(qū)識別(LAI)小區(qū)全球識別CGI)基站識別(BSIC)區(qū)域識別碼位置區(qū)識別碼LocationAreaIdetity)MCCMNCLAC網絡色碼(NCC):3bits基站色碼(BCC):3bitsMCCMNCLACCINCCBCC基站識別碼BaseStationIdentityCode)小區(qū)全球識別碼CellGlobalIdentity)移動國家號碼(MCC):中國為460。移動網絡號碼(MNC):為00、01。位置區(qū)號碼(LAC):二個字節(jié)長的BCD碼小區(qū)識別碼CI):二個字節(jié)長的BCD碼尋呼過程當網絡知道了被叫用戶所在的位置區(qū)后，便在此位置區(qū)內啟動一個尋呼過程將尋呼消息經基站通過尋呼信道PCH發(fā)送出去位置區(qū)內某小區(qū)PCH上空閑的移動用戶接到尋呼信息，識別出IMSI碼，便發(fā)出尋呼響應消息給網絡。網絡接到尋呼響應后，為用戶分配一業(yè)務信道，建立始呼和被呼的連接，完成一次呼叫建立呼叫建立過程圖示圖9-44呼叫建立的簡單步驟ASubscriberPSTNGMSCHLRMSC/VLR呼叫建立(MSISDN)分析號碼呼叫建立(MSISDN)MSISDNIMSIMSRNMSRN呼叫建立(MSRN)尋呼移動臺的始呼過程

移動用戶通過隨機接入信道（RACH）向系統(tǒng)發(fā)送接入請求消息MSC/VLR分配給用戶一專用信道，查看主呼用戶的類別并標記此主叫用戶示忙若系統(tǒng)允許該主呼用戶接入網絡，則MSC/VLR發(fā)證實接入請求消息主叫用戶發(fā)起呼叫如果被呼叫用戶是固定用戶，則系統(tǒng)直接將被呼用戶號碼經固定網（PSTN）路由至目的地如果被呼號是同網中的其他移動臺，則MSC以類似從固定網發(fā)起呼叫處理方式，進行HLR的請求過程，轉接被呼用戶的移動交換機一旦接通被呼用戶的鏈路準備好，網絡便向主呼用戶發(fā)出呼叫建立證實，并給它分配專用業(yè)務信道TCH主呼用戶等候被呼用戶響應證實信號，這時完成移動用戶主呼的過程EXCGMSCHLRMSCVLR1.信道分配BSSMS2.鑒權過程4.檢查服務5.全部通過6.呼叫處理7.話務信道分配8.建立呼叫9.呼叫建立完成10.示警10.反向應答3.呼叫建立始呼建立過程圖示圖9-45移動臺發(fā)起呼叫過程越區(qū)切換與漫游

越區(qū)切換的定義越區(qū)切換的策略越區(qū)切換的種類越區(qū)切換的定義切換（Handover）：將正處于通話狀態(tài)的MS轉移到新的業(yè)務信道上（新的小區(qū)）的過程目的

保證通信的連續(xù)性操作識別新的小區(qū)分配給移動臺在新小區(qū)的話音信道和控制信道原因信號強度或質量下降到門限以下，此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)由移動臺發(fā)起由于某小區(qū)業(yè)務信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務信道容量較空閑的相鄰小區(qū)由上級實體發(fā)起越區(qū)切換的策略分散控制移動臺與基站均參與測量接受信號的強度（RSSI）和質量（BER）移動臺對不同基站RSSI進行測量，將測量結果報告給基站（兩次/秒）基站對移動臺所占用的業(yè)務信道TCH進行測量，并報告給基站控制器BSC，最后由基站控制器決定是否需要切換。反映信道鏈路的指標意義WEI（worderrorindicator）表明在MS側當前的突發(fā)脈沖是否得到正確解調RSSI(receivedsignalstrengthindicator)反映信道間干擾和噪聲QI（qualityindicator）在一個有效窗口內用載干比（S/I）加上信噪比來估計無線信號質量

缺點克服方法硬切換GSM系統(tǒng)固有乒乓效應正確選擇滯后門限掉話滯后門限的設置不可過大越區(qū)切換的種類

同一BSC內不同小區(qū)間的切換同一MSC/VLR內不同BSC控制的小區(qū)間的切換不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換同一BSC內不同小區(qū)間的切換BSC需要建立與新基站之間的鏈路，并在新的小區(qū)基站分配一個業(yè)務信道TCH。網絡MSC對這種切換不做控制。圖9-46同BSC內的BTS間的切換同一MSC/VLR內

不同BSC控制的小區(qū)間的切換網絡參與切換過程原BSC向MSC請求切換建立MSC與新的BSC、新的BTS的鏈路選擇并保留新小區(qū)空閑TCH供MS切換后使用命令MS切換到新頻率的新的TCH上切換成功后MS需要了解周圍小區(qū)的信息，若位置區(qū)域發(fā)生了變化，呼叫完成后必須進行位置更新圖9-47同MSC/VLR區(qū)不同BSC切換不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換路由信息當MS從正在為其服務的原MSC的區(qū)域移動到目標MSC的區(qū)域時，目標MSC要向原MSC提供一路由信息以建立兩個移動交換機的連接切換號碼（HON，HandoverNumber）路由信息由切換號碼提供

HON=CC+NDC+SN

CC為國家碼

NDC為數(shù)字蜂窩移動業(yè)務接入號

SN為移動用戶號

圖9-48不同MSC/VLR交換機之間的切換安全措施

對用戶接入的網鑒鑒權原理安全算法及鑒權三參數(shù)的產生無線鏈路上對有權用戶通信信息的加密移動設備的識別移動用戶的安全保密作用保護網絡，防止非法盜用保護用戶，拒絕假冒合法用戶的“入侵”原理基于GSM系統(tǒng)定義的鑒權鍵Ki當客戶在網絡上注冊登記時，會被分配一個MSISDN、一個IMSI及一個與IMSI對應的移動用戶鑒權鍵KiKi被分別存放在網絡端的鑒權中心AC中和移動用戶的SIM卡中鑒權的過程就是在VLR中驗證網絡端和用戶端的Ki是否相同問題用戶將鑒權鍵Ki傳輸給網絡時可能被人截獲解決方法用鑒權算法A3產生加密的數(shù)據(jù)——符號響應（SRES，SignedResponse）鑒權原理符號響應SRESA3VLR鑒權鍵Ki+偽隨機數(shù)RAND安全算法及鑒權三參數(shù)安全算法鑒權三參數(shù)鑒權過程安全算法算法目的A3鑒權A8產生一個供用戶數(shù)據(jù)加密使用的密鑰KcA5用戶數(shù)據(jù)的加密圖9-49安全算法所在GSM系統(tǒng)的位置鑒權三參數(shù)的產生在進行鑒權和加密時，GSM系統(tǒng)要在其鑒權中心AC產生鑒權三參數(shù) 隨機數(shù)RAND符號響應SRES密鑰Kc圖9-50鑒權三參數(shù)產生過程鑒權的過程AC產生鑒權三參數(shù)后將其傳送給VLR鑒權開始時VLR通過BSS將RAND送給移動臺的SIM卡。SIM卡中具有與網絡端相同的Ki和A3、A8算法，可產生與網絡端相同的SRES和KcMS將SIM卡產生的SRES發(fā)給VLR，在VLR中進行鑒權驗證因為SRES是隨機的，所以在空中傳輸時是加密的VLRBSCBTSRANDSRESKc鑒權三參數(shù)比較KcRANDKiSIMA3A8SRESKc圖9-51鑒權過程無線鏈路上有權用戶

通信信息的加密

目的在空中對用戶數(shù)據(jù)和信令的保密過程加密開始時根據(jù)MSC/VLR發(fā)出的加密指令，BTS側和MS側均開始使用Kc。MS側，由Kc、TDMA幀號一起經A5算法，對用戶信息數(shù)據(jù)流加密，在無線路徑上傳輸。BTS側，把從無線信道上收到的加密信息流、TDMA幀號和Kc，再經過A5算法解密后，傳送給BSC和MSC。上述過程反之亦然BTSA5KcTDMAA5A5KcTDMAA5語音/數(shù)據(jù)語音/數(shù)據(jù)加密的語音/數(shù)據(jù)圖9-52通信信息加密移動設備的識別

目的

確保系統(tǒng)中使用的移動設備不是盜用或非法的設備過程MSC/VLR向移動用戶請求IMEI（國際移動臺設備識別碼）并將IMEI發(fā)送給EIR（設備識別寄存器）。收到IMEI后，IER使用所定義的三個清單：白名單：包括已分配給參加運營者的所有設備識別序列號碼。黑名單：包括所有被禁止使用的設備識別?；颐麊危河蛇\營者決定，例如包括有故障的及未經型號認證的移動設備。將設備鑒定結果送給MSC/VLR，以決定是否允許入網移動用戶的安全保密用戶的臨時識別碼TMSI用戶的個人身份號PIN用戶的臨時識別碼TMSI目的

防止非法個人和團體通過監(jiān)聽無線路徑上的信令交換而竊得移動用戶的真實IMSI或跟蹤移動用戶的位置。分配者

MSC/VLR更換周期

由網絡運營者決定使用過程每當MS用IMSI向系統(tǒng)請求位置更新、呼叫建立或業(yè)務激活時，MSC/VLR對它進行鑒權。允許入網后，MSC/VLR產生一個新TMSI，通過給IMSI分配TMSI的信令將其傳送給MS，寫入用戶的SIM卡。此后，MSC/VLR和MS之間的信令交換就使用TMSI，而用戶的IMSI不在無線路徑上傳送。用戶的個人身份號PIN位數(shù)

4～8位目的

控制對SIM卡的使用使用過程只有PIN碼認證通過，移動設備才能對SIM卡進行存取，讀出相關數(shù)據(jù)，并可以入網。每次呼叫結束或移動設備正常關機時，所有的臨時數(shù)據(jù)都會從移動設備傳送到SIM卡中，再打開移動設備時要重新進行PIN碼校驗。錯誤輸入處理如果輸入不正確的PIN碼，用戶可以再連續(xù)輸入兩次；超過三次不正確，SIM卡被阻塞，須到網絡運營商處消阻；連續(xù)十次不正確輸入時，SIM卡回被永久阻塞，即作廢。9.7通用分組無線業(yè)務GPRS概述GPRS的業(yè)務GPRS的網絡結構及其功能描述GPRS的移動性管理和會話管理GPRS的空中接口9.7.1GPRS概述GSM低速：9.6kbit/s或14.4kbit/s只能為每個用戶分配一個信道高速電路數(shù)據(jù)（HSCSD）提供與有線網64kbit/s相比的高速數(shù)據(jù)不適于突發(fā)性強的數(shù)據(jù)傳輸GPRS按需動態(tài)占用資源：只在有數(shù)據(jù)傳輸時才分配無線資源頻譜利用率較高數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達到171.2kbit/s適合各種突發(fā)性強的數(shù)據(jù)傳輸按傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和計時兩者結合的計費方式9.7.2GPRS的業(yè)務

GPRS網絡業(yè)務

GPRS的業(yè)務質量用戶終端業(yè)務GPRS網絡業(yè)務點對點業(yè)務

GPRS網絡在業(yè)務請求者和業(yè)務接收者之間提供的分組傳送業(yè)務點對多點業(yè)務可根據(jù)某業(yè)務請求者請求，把信息傳送給多個或一組用戶PTM業(yè)務請求者定義用戶組成員國際移動組識別（IMGI）識別組成員業(yè)務請求者可定義所傳信息的地理區(qū)域，地理區(qū)域可以是一個或幾個，即所有成員可能分布在不同的地理區(qū)域內點對點業(yè)務類型特點業(yè)務對象面向無連接的網絡業(yè)務PTP-CLNS數(shù)據(jù)報型業(yè)務用戶之間的信息傳遞沒有端到端的呼叫建立過程；分組的傳送沒有邏輯連接和交付確認保證突發(fā)非交互式應用業(yè)務，如基于IP的網絡應用面向連接的網絡業(yè)務PTP-CONS虛電路型業(yè)務為兩用戶間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯電路；要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。面向連接的網絡協(xié)議CONP支持的業(yè)務，即X.25協(xié)議支持的業(yè)務主要為移動用戶用戶終端業(yè)務基于PTP的用戶終端業(yè)務信息點播業(yè)務E-mail業(yè)務會話業(yè)務遠程操作業(yè)務基于PTM的用戶終端業(yè)務點對多點應用業(yè)務點對多點單向廣播業(yè)務集團內部點對多點雙向數(shù)據(jù)量事務處理業(yè)務9.7.3GPRS的網絡結構及其功能描述GPRS網絡是在GSM網基礎上發(fā)展的移動數(shù)據(jù)分組網GPRS的基本功能

在移動終端和標準數(shù)據(jù)通信網的路由器之間傳遞分組業(yè)務GPRS的網絡結構GPRS協(xié)議棧GPRS信令平面組成作用無線接入在移動臺和基站子系統(tǒng)（BSS）之間傳遞數(shù)據(jù)核心網在基站子系統(tǒng)和標準數(shù)據(jù)網邊緣路由器之間中繼傳遞數(shù)據(jù)新增功能（相對于GSM）SGSN及其對外接口GGSN及其對外接口其它功能實體和網絡接口GPRS網絡結構及其接口

GPRS新增功能

SGSN—GPRS業(yè)務支持節(jié)點GGSN—GPRS網關支持節(jié)點PTMSC—點對多點業(yè)務中心等基站軟件更新新的GPRS移動臺新的移動性管理（MM）程序原有GSM網絡子系統(tǒng)的軟件更新和新的MAP信令及GPRS信令MSC/VLRBSCRAbisAPSTNHLR/AUCSMS-GMSCSS7SS7SS7GGSN防火墻防火墻GiGi數(shù)據(jù)網X.25數(shù)據(jù)網（Internet)其它PLMN網GrGdBTSUm防火墻GcGsEIRGfSGSNGbPTMSCBGGnGpGnGPRSbackbone(IPbased)圖9-54GPRS網絡結構及其接口SGSNSGSNGnGnGGSNGnBSSBSSGbGb歸屬PLMN其它PLMNIP網絡外部IP網絡（或X.25網絡）GiGpBSSBSSGbGbIP(Backbone)SGSN及其對外接口在一個歸屬PLMN內，可以有多個SGSNSGSN功能類似GSM中的MSC/VLR對移動臺進行鑒權、移動性管理和路由選擇建立移動臺GGSN的傳輸通道接收基站子系統(tǒng)透明傳來的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉換后經過

GPRS的IP骨干網傳給

GGSN（或SGSN）或反向進行計費和業(yè)務統(tǒng)計SGSN的對外接口圖9-55SGSN及對外部的接口SGSN的對外接口接口連接SGSN與功能GbBSS傳輸信令和話務信息。流量控制，支持移動性管理和會話功能，支持MS經BSS到SGSN間分組數(shù)據(jù)的傳輸Gn同PLMNSGSN或GGSN支持用戶數(shù)據(jù)和有關信令的傳輸，支持移動性管理Gp異PLMN與Gn接口功能相似，還提供邊緣網關BG、防火墻及不同PLMN間互聯(lián)功能GsMSC/VLR支持SGSN和MSC/VLR之間的配合工作：SGSN向MSC/VLR發(fā)送MS的位置信息或接收來自MSC/VLR的尋呼信息。GrHLR支持SGSN接入HLR并獲得用戶管理數(shù)據(jù)和位置信息GfEIR支持SGSN與EIR交換數(shù)據(jù)，認證MS的IMEI信息GdSMS-GMSC提高SMS的使用效率GGSN及其對外接口

GGSN功能GPRS網對外部數(shù)據(jù)網絡的網關或路由器，提供GPRS和外部分組數(shù)據(jù)網的互聯(lián)。接收移動臺發(fā)送的數(shù)據(jù)，選擇到相應的外部網絡或接收外部網絡的數(shù)據(jù)，根據(jù)其地址選擇GPRS網內的傳輸通道，傳輸給相應的SGSN。地址分配和計費等GGSN的對外接口接口連接GGSN與功能Gn見上頁GpGi外部分組數(shù)據(jù)網與外部分組數(shù)據(jù)網互聯(lián)（IP、X.25等）GcGGSN與HLR獲得MS的位置信息，從而實現(xiàn)網絡發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務其它功能實體和網絡接口

為支持分組數(shù)據(jù)的新協(xié)議必須升級軟件，增加新的協(xié)議功能以Um接口為例邏輯信道增加了分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）采用4種新的信道編碼方式

CS-1（9.05kbit/s）、CS-2（13.4kbit/s）、

CS-3（15.6kbit/s）、CS-4（21.4kbit/s）。支持多時隙的傳輸方式（最多可達8個時隙）GPRS骨干網（IPBackbone）將（S/G）GSNs等互聯(lián)起來的IP專用網或分組數(shù)據(jù)網，也可做為專用線路。PLMN內部骨干網專用IP網（只用于GPRS數(shù)據(jù)和GPRS信令）。通過Gp接口，采用邊緣網關（BG）和多個PLMN互連骨干網連接起來。多個PLMN骨干網通過漫游協(xié)議進行選擇，該協(xié)議包括BG安全功能。多個PLMN骨干網互連可以通過分組數(shù)據(jù)網，也可以用一條專用線路。GPRS的移動臺分類A類GPRS手機、B類GPRS手機和C類GPRS手機

GPRS的移動臺移動臺類型同時連接GSM和GPRS系統(tǒng)同時提供GPRS和GSM業(yè)務