GSM基礎知識簡介

GSM根底知識簡介

測試部蔡素麗目錄無線技術(shù)相關(guān)術(shù)語GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)接口GSM功能分層GSM系統(tǒng)中的數(shù)字標識GSM的空中接口GSM的呼叫處理無線技術(shù)相關(guān)術(shù)語GSM：全球移動通信〔GlobalSystemForMobileCommunication〕GPRS：通用無線分組業(yè)務〔GeneralPacketRadioService〕WAP：無線應用協(xié)議〔WirelessApplicationProtocol〕EDGE：增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進技術(shù)〔EnhancedDatarateforGSMEvolution〕CDMA：碼分多址〔Code-DivisionMultipleAccess〕3G：第三代移動通信技術(shù)〔3rdGeneration〕，包括：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMAGSM系統(tǒng)組成蜂窩移動通信系統(tǒng)主要由交換網(wǎng)絡子系統(tǒng)〔NSS〕無線基站子系統(tǒng)〔BSS〕、移動臺〔MS〕、操作與維護子系統(tǒng)〔O&M〕組成。GSM系統(tǒng)組成框圖GSM系統(tǒng)組成-功能實體說明MSC：移動交換中心，是GSM系統(tǒng)的核心，對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。VLR：拜訪位置存放器，是一個數(shù)據(jù)庫，存儲MSC處理所管轄區(qū)域中MS的來話、去話呼叫所需檢索的信息。例如客戶的號碼，所處位置區(qū)域的識別，向客戶提供的效勞等參數(shù)HLR：歸屬位置存放器，也是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。每個移動客戶都應在其歸屬位置存放器〔HLR〕注冊登記，它主要存儲兩類信息：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，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如：MSC、VLR地址等等AUC：鑒權(quán)中心，用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)〔RAND、SRES、KC〕的功能實體GSM系統(tǒng)組成-功能實體說明EIR：設備識別存放器，也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設備參數(shù)。主要完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。BSC：基站控制器，具有對一個或多個BTS進行控制的功能，它主要負責無線網(wǎng)路資源管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等BTS：基站收發(fā)信臺，無線接口設備，它完全由BSC控制，主要負責無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能移動臺：就是移動客戶設備局部，分為移動終端〔MS〕和客戶識別卡〔SIM〕GSM系統(tǒng)接口示意圖GSM系統(tǒng)接口說明Um接口：是移動臺〔MS〕與BTS之間的接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定局部之間的互通。Abit接口：是BTS與BSC之間的接口，此接口支持所有向用戶提供的業(yè)務，并支持對BTS無線設備的控制和無線頻率的分配。A接口：是NSS和BSS之間的接口。該接口傳送有關(guān)移動呼叫處理、基站管理、移動臺管理、信道管理等信息，并與Um接口互通，在MSC和移動臺之間互傳信息。B接口：是VLR與MSC之間的接口。MSC通過該接口向VLR傳送漫游用戶位置信息，并在呼叫建立時向VLR查詢漫游用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。GSM系統(tǒng)接口說明C接口：是HLR與MSC之間的接口。MSC通過該接口向HLR查詢被叫移動臺的選路信息，以獲取被叫移動用戶的漫游號碼，確定呼叫路由?！踩缫訦LR作為計費中心，那么在呼叫結(jié)束時向HLR發(fā)送計費信息〕D接口：是HLR與VLR之間的接口。該接口主要用于在HLR與VLR之間傳送移動臺的用戶數(shù)據(jù)、位置信息和選路信息。E接口：是相鄰域的不同MSC之間的接口。該接口主要用于越局切換。F接口：是MSC與EIR之間的接口。該接口主要用于交換相關(guān)的國際移動通信設備識別碼管理信息。G接口：是VLR之間的接口。當出現(xiàn)VLR切換時，新VLR通過該接口向原VLR索取IMSI和鑒權(quán)參數(shù)信息，以對該用戶進行位置更新。GSM功能分層-結(jié)構(gòu)示意

CMMMRR數(shù)據(jù)鏈路層物理傳輸層GSM功能分層說明信號層1〔物理傳輸層〕：為無線接口或陸地接口的最底層局部，用于提供傳送比特流所需的物理鏈路，為高層提供各種不同功能的邏輯信道，包括業(yè)務信道和邏輯信道，每個邏輯信道都有它自己的邏輯接入點信號層2〔數(shù)據(jù)鏈路層〕：主要目的是為了建立GSM各功能單元間進行消息通信所需的可靠專用數(shù)據(jù)鏈路。信號層3：1、RR對無線信道進行分配、釋放、切換、性能監(jiān)視和控制等2、MM負責移動用戶位置更新、定期更新、鑒權(quán)、開機接入、關(guān)機退出、TMSI重新分配和設備識別3、CM包括三個子層，即呼叫控制〔CC〕、補充業(yè)務〔SS〕和短消息業(yè)務〔SMS〕管理GSM系統(tǒng)中的數(shù)字標識移動臺的ISDN號：〔MS-ISDN〕 是指主叫客戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中客戶所需撥打的號碼。其結(jié)構(gòu)：CC國家碼86NDC數(shù)字移動業(yè)務接入碼，由N1N2N3三們組成H0H1H2H3為HLR的識別號，H0H1H2全國統(tǒng)一分配，H3由省內(nèi)分配。ABCD為每個HLR中移動用戶的號碼國家號碼（CC）NDC（N1N2N3）H0H1H2H3ABCDGSM系統(tǒng)中的數(shù)字標識國際移動客戶識別碼〔IMSI〕：建立呼叫和位置更新時使用。其結(jié)構(gòu)：MCC移動國家號碼460，唯一地識別移動客戶所屬的國家MNC移動網(wǎng)號，用于識別移動客戶所歸屬的移動網(wǎng)移動00，聯(lián)通01MSIN移動用戶識別碼，采用等長10位數(shù)字構(gòu)成.唯一地識別國內(nèi)GSM移動通信網(wǎng)中移動客戶號碼結(jié)構(gòu)為H1H2H3移動國家號碼（MCC）數(shù)字移動通信網(wǎng)號（MNC）移動客戶識別號（MSIN）GSM系統(tǒng)中的數(shù)字標識國際移動臺設備識別碼〔IMEI〕：用于唯一地識別數(shù)字移動網(wǎng)內(nèi)一個移動臺設備，該碼是在制造商生產(chǎn)出廠時以電子序號的方式存在于移動臺物理設備中，為一個15位的數(shù)字，其結(jié)構(gòu)：TAC為型號批準碼，由歐洲型號認證中心分配FAC為工廠最后裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家或最后裝配地SNR為流水序號碼，由廠家分配，識別每個TAC和FAC中的某個設備SP為備用碼，由廠家做設置，現(xiàn)在的SP一般為0TAC（6位數(shù)字）FAC（2位數(shù)字）SNR（6位數(shù)字）SP（2位數(shù)字）GSM的空中接口頻分多址〔FDMA〕＋時分多址〔TDMA〕把整個系統(tǒng)頻率資源分為多個頻點，每個頻點采用時分技術(shù)分成8個時隙，提供給多個用戶使用。每個用戶以TDMA幀〔4.615ms〕為單位周期循環(huán)。GSM的空中接口-TDMAGSM的無線路徑上采用時分多址(TDMA)技術(shù)，每個頻點〔頻道/載頻TRX〕可分成8個時隙，每個時隙就是一個信道，因此一個TRX最多可以有8個移動用戶同時使用。GSM的空中接口-信道概念物理信道：1個物理信道就是1個時隙(TS)邏輯信道：根據(jù)BTS和MS之間傳遞的信息種類的不同而定義的不同的邏輯信道。這些邏輯信道被映射到物理信道上進行傳送。GSM的空中接口-邏輯信道邏輯信道又分為：1.業(yè)務信道〔TCH〕2.控制信道〔CCH〕用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行或下行信道上，點對點〔BTS對一個MS，或反之〕方式傳播。用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)，根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成播送、公共及專用三種控制信道GSM的空中接口-控制信道播送信道〔BCH〕頻率校正信道〔FCCH〕：攜帶用于校正MS頻率的消息，在下行信道中傳送，點對多點方式傳播同步信道〔SCH〕：攜帶MS的幀同步和BTS的識別碼的信息，在下行信道中傳送，點對多點方式傳播播送控制信道〔BCCH〕：播送每個BTS的通用信息。在下行信道中傳送，點對多點方式傳播。在每個基站收發(fā)信臺中總有一個收發(fā)信機含有這個信道，以向移動臺播送系統(tǒng)信息。GSM的空中接口-控制信道公共控制信道〔CCCH〕尋呼信道〔PCH〕：用于尋呼MS。在下行信道中傳送，點對多點方式傳播隨機接入信道〔RACH〕：MS通過此信道申請分配一個獨立專用控制信道，作為對尋呼的響應或MS主叫/登記時的接入。在上行信道中傳送，點對點方式傳播允許接入信道〔AGCH〕：用于為MS分配一個獨立專用控制信道。在下行信道中傳送，點對點方式傳播GSM的空中接口-控制信道專用控制信道〔DCCH〕獨立專用控制信道(SDCCH)：用在分配TCH之前的呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。慢速隨路控制信道(SACCCH)：與一個TCH或一個SDCCH相關(guān)，是一個用于傳送連續(xù)信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如傳送移動臺接收到的關(guān)于效勞及鄰近小區(qū)的信號強度的測試報告，還用于MS的功率管理和時間調(diào)整。快速隨路控制信道(FACCH)：與一個TCH相關(guān)，工作于借用模式，即在話音傳輸過程中如果突然需要以比SACCH速度高得多的速率傳送信令信息時，那么借用20ms的話音來傳送，一般在切換時發(fā)生，由于語音譯碼器會重復最后20ms的話音，因此這種中斷不會被用戶標查覺呼叫處理-客戶狀態(tài)MS客戶狀態(tài)包括MS開和MS關(guān)機兩種，MS開機后，也存在兩種狀態(tài)：一是空閑狀態(tài)，另一種是通話狀態(tài)一、MS開機，空閑狀態(tài)〔也稱附著狀態(tài)〕：當MS開機后，它首先要在空中接口上搜索以找到正確的頻率，并依靠搜索到的正確頻率校正和同步頻率，并將此頻率鎖定。該頻率載有播送信息和可能的尋呼信息MS需要將其原存儲的位置區(qū)識別碼LAI與接收到的LAI進行比較，分為三種情況：第一次開機、關(guān)機后開機LAI不一致和關(guān)機后開機LAI一致，對于前兩種情況均需要進行位置更新，完成后MSC將在MS對應的IMSI上做“附著”標記，以表示該MS已經(jīng)被激活呼叫處理-客戶狀態(tài)MS關(guān)機〔也稱別離狀態(tài)〕：當MS切斷電源關(guān)機時，MS即向網(wǎng)路發(fā)送最后一條消息，其中包括別離處理請求，MSC接收到后，隨即通知VLR對該MS對應的IMSI上作“別離”標記，而歸屬位置存放器〔HLR〕并沒有得到該客戶已脫離網(wǎng)路的通知。當該客戶被尋呼，HLR向拜訪MSC/VLR要漫游號碼時，MSC/VLR通知HLR該客戶已別離網(wǎng)路，不再需要發(fā)送尋找該客戶的尋呼消息位置更新：MS在移動中發(fā)現(xiàn)其位置區(qū)發(fā)生了變化，那么發(fā)送位置更新請求至MSC/VLR，MSC將識別出該MS是已登記用戶還是新用戶，并進行新位置區(qū)登記MS通話：無線網(wǎng)路分配給MS一個業(yè)務信道傳送話音或數(shù)據(jù)，并在該客戶ISDN上標注客戶忙切換：當MS移動時，由于接收質(zhì)量原因，需要通過空中接口不時地改變網(wǎng)絡的連接，其相應的TCH進行變換。呼叫處理-MS主叫流程圖呼叫處理-MS主叫RR層連接的建立：通過RACH〔隨即接入信道〕上行發(fā)送channelrequest信令，發(fā)送建立的原因〔起呼、緊急呼叫、呼叫重建和尋呼響應等〕和隨機參考值〔RAND〕；BSC通過AGCH〔接入運行信道〕發(fā)送immediateassignment(立即指派)，在Um接口建立MS與系統(tǒng)間的無線連接，分配SDCCH。至此，RR連接建立。MM層連接的建立：MS上行通過CCCH發(fā)送CMservicerequest，請求業(yè)務；移動交換中心通過SDCCH下行發(fā)送authrequest(鑒權(quán)請求)；MS通過SDCCH上行發(fā)送authresponse(鑒權(quán)響應)；交換中心通過SDCCH下行發(fā)送cipheringrequest(加密命令)；MS在SDCCH上行發(fā)送cipheringcomplete〔加密完成〕。至此，MM層建立完成。呼叫處理-MS主叫CC層連接的建立〔CC層開始使用的都是SDCCH信道〕上行發(fā)送setup(呼叫請求)，交換中心下行發(fā)送callconfirmed〔呼叫確認〕并下行發(fā)送alerting(振鈴)，MSC發(fā)送提醒消息給BSS，如果MS收到提醒消息，就應當接通話音通路，此時主叫用戶可以聽到振鈴聲，表示被叫用戶正在振鈴；MSC通過BSS發(fā)送connect〔連接〕消息給MS,表示連接證實消息，停止所有本地產(chǎn)生的振鈴指示，進入“激活”狀態(tài)；呼叫處理-MS主叫BTS進一步把收到的消息assigmentcommand發(fā)送