GSM基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介

GSM根底知識(shí)簡(jiǎn)介

測(cè)試部蔡素麗目錄無(wú)線技術(shù)相關(guān)術(shù)語(yǔ)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(biāo)識(shí)GSM的空中接口GSM的呼叫處理無(wú)線技術(shù)相關(guān)術(shù)語(yǔ)GSM：全球移動(dòng)通信〔GlobalSystemForMobileCommunication〕GPRS：通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)〔GeneralPacketRadioService〕WAP：無(wú)線應(yīng)用協(xié)議〔WirelessApplicationProtocol〕EDGE：增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)〔EnhancedDatarateforGSMEvolution〕CDMA：碼分多址〔Code-DivisionMultipleAccess〕3G：第三代移動(dòng)通信技術(shù)〔3rdGeneration〕，包括：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMAGSM系統(tǒng)組成蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)〔NSS〕無(wú)線基站子系統(tǒng)〔BSS〕、移動(dòng)臺(tái)〔MS〕、操作與維護(hù)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(shí)體說(shuō)明MSC：移動(dòng)交換中心，是GSM系統(tǒng)的核心，對(duì)位于它所覆蓋區(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，也是移動(dòng)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)MSC處理所管轄區(qū)域中MS的來(lái)話、去話呼叫所需檢索的信息。例如客戶的號(hào)碼，所處位置區(qū)域的識(shí)別，向客戶提供的效勞等參數(shù)HLR：歸屬位置存放器，也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是存儲(chǔ)管理部門(mén)用于移動(dòng)客戶管理的數(shù)據(jù)。每個(gè)移動(dòng)客戶都應(yīng)在其歸屬位置存放器〔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地址等等AUC：鑒權(quán)中心，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)〔RAND、SRES、KC〕的功能實(shí)體GSM系統(tǒng)組成-功能實(shí)體說(shuō)明EIR：設(shè)備識(shí)別存放器，也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。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。BSC：基站控制器，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(tái)，無(wú)線接口設(shè)備，它完全由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、跳頻等功能移動(dòng)臺(tái)：就是移動(dòng)客戶設(shè)備局部，分為移動(dòng)終端〔MS〕和客戶識(shí)別卡〔SIM〕GSM系統(tǒng)接口示意圖GSM系統(tǒng)接口說(shuō)明Um接口：是移動(dòng)臺(tái)〔MS〕與BTS之間的接口，用于移動(dòng)臺(tái)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(wù)，并支持對(duì)BTS無(wú)線設(shè)備的控制和無(wú)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(dòng)呼叫處理、基站管理、移動(dòng)臺(tái)管理、信道管理等信息，并與Um接口互通，在MSC和移動(dòng)臺(tái)之間互傳信息。B接口：是VLR與MSC之間的接口。MSC通過(guò)該接口向VLR傳送漫游用戶位置信息，并在呼叫建立時(shí)向VLR查詢漫游用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。GSM系統(tǒng)接口說(shuō)明C接口：是HLR與MSC之間的接口。MSC通過(guò)該接口向HLR查詢被叫移動(dòng)臺(tái)的選路信息，以獲取被叫移動(dòng)用戶的漫游號(hào)碼，確定呼叫路由。〔如以HLR作為計(jì)費(fèi)中心，那么在呼叫結(jié)束時(shí)向HLR發(fā)送計(jì)費(fèi)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(dòng)臺(tái)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(guó)際移動(dòng)通信設(shè)備識(shí)別碼管理信息。G接口：是VLR之間的接口。當(dāng)出現(xiàn)VLR切換時(shí)，新VLR通過(guò)該接口向原VLR索取IMSI和鑒權(quán)參數(shù)信息，以對(duì)該用戶進(jìn)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(shuō)明信號(hào)層1〔物理傳輸層〕：為無(wú)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(wù)信道和邏輯信道，每個(gè)邏輯信道都有它自己的邏輯接入點(diǎn)信號(hào)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(jìn)行消息通信所需的可靠專用數(shù)據(jù)鏈路。信號(hào)層3：1、RR對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行分配、釋放、切換、性能監(jiān)視和控制等2、MM負(fù)責(zé)移動(dòng)用戶位置更新、定期更新、鑒權(quán)、開(kāi)機(jī)接入、關(guān)機(jī)退出、TMSI重新分配和設(shè)備識(shí)別3、CM包括三個(gè)子層，即呼叫控制〔CC〕、補(bǔ)充業(yè)務(wù)〔SS〕和短消息業(yè)務(wù)〔SMS〕管理GSM系統(tǒng)中的數(shù)字標(biāo)識(shí)移動(dòng)臺(tái)的ISDN號(hào)：〔MS-ISDN〕 是指主叫客戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中客戶所需撥打的號(hào)碼。其結(jié)構(gòu)：CC國(guó)家碼86NDC數(shù)字移動(dòng)業(yè)務(wù)接入碼，由N1N2N3三們組成H0H1H2H3為HLR的識(shí)別號(hào)，H0H1H2全國(guó)統(tǒng)一分配，H3由省內(nèi)分配。ABCD為每個(gè)HLR中移動(dòng)用戶的號(hào)碼國(guó)家號(hào)碼（CC）NDC（N1N2N3）H0H1H2H3ABCDGSM系統(tǒng)中的數(shù)字標(biāo)識(shí)國(guó)際移動(dòng)客戶識(shí)別碼〔IMSI〕：建立呼叫和位置更新時(shí)使用。其結(jié)構(gòu)：MCC移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼460，唯一地識(shí)別移動(dòng)客戶所屬的國(guó)家MNC移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，用于識(shí)別移動(dòng)客戶所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)移動(dòng)00，聯(lián)通01MSIN移動(dòng)用戶識(shí)別碼，采用等長(zhǎng)10位數(shù)字構(gòu)成.唯一地識(shí)別國(guó)內(nèi)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中移動(dòng)客戶號(hào)碼結(jié)構(gòu)為H1H2H3移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼（MCC）數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)號(hào)（MNC）移動(dòng)客戶識(shí)別號(hào)（MSIN）GSM系統(tǒng)中的數(shù)字標(biāo)識(shí)國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼〔IMEI〕：用于唯一地識(shí)別數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備，該碼是在制造商生產(chǎn)出廠時(shí)以電子序號(hào)的方式存在于移動(dòng)臺(tái)物理設(shè)備中，為一個(gè)15位的數(shù)字，其結(jié)構(gòu)：TAC為型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)認(rèn)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(hào)碼，由廠家分配，識(shí)別每個(gè)TAC和FAC中的某個(gè)設(shè)備SP為備用碼，由廠家做設(shè)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(shí)分多址〔TDMA〕把整個(gè)系統(tǒng)頻率資源分為多個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)采用時(shí)分技術(shù)分成8個(gè)時(shí)隙，提供給多個(gè)用戶使用。每個(gè)用戶以TDMA幀〔4.615ms〕為單位周期循環(huán)。GSM的空中接口-TDMAGSM的無(wú)線路徑上采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，每個(gè)頻點(diǎn)〔頻道/載頻TRX〕可分成8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)信道，因此一個(gè)TRX最多可以有8個(gè)移動(dòng)用戶同時(shí)使用。GSM的空中接口-信道概念物理信道：1個(gè)物理信道就是1個(gè)時(shí)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(jìn)行傳送。GSM的空中接口-邏輯信道邏輯信道又分為：1.業(yè)務(wù)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)〔BTS對(duì)一個(gè)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(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播同步信道〔SCH〕：攜帶MS的幀同步和BTS的識(shí)別碼的信息，在下行信道中傳送，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播播送控制信道〔BCCH〕：播送每個(gè)BTS的通用信息。在下行信道中傳送，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播。在每個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)中總有一個(gè)收發(fā)信機(jī)含有這個(gè)信道，以向移動(dòng)臺(tái)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(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式傳播隨機(jī)接入信道〔RACH〕：MS通過(guò)此信道申請(qǐng)分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道，作為對(duì)尋呼的響應(yīng)或MS主叫/登記時(shí)的接入。在上行信道中傳送，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播允許接入信道〔AGCH〕：用于為MS分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道。在下行信道中傳送，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播GSM的空中接口-控制信道專用控制信道〔DCCH〕獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)：用在分配TCH之前的呼叫建立過(guò)程中傳送系統(tǒng)信令。慢速隨路控制信道(SACCCH)：與一個(gè)TCH或一個(gè)SDCCH相關(guān)，是一個(gè)用于傳送連續(xù)信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信息，如傳送移動(dòng)臺(tái)接收到的關(guān)于效勞及鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試報(bào)告，還用于MS的功率管理和時(shí)間調(diào)整。快速隨路控制信道(FACCH)：與一個(gè)TCH相關(guān)，工作于借用模式，即在話音傳輸過(guò)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(shí)，那么借用20ms的話音來(lái)傳送，一般在切換時(shí)發(fā)生，由于語(yǔ)音譯碼器會(huì)重復(fù)最后20ms的話音，因此這種中斷不會(huì)被用戶標(biāo)查覺(jué)呼叫處理-客戶狀態(tài)MS客戶狀態(tài)包括MS開(kāi)和MS關(guān)機(jī)兩種，MS開(kāi)機(jī)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(kāi)機(jī)，空閑狀態(tài)〔也稱附著狀態(tài)〕：當(dāng)MS開(kāi)機(jī)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(chǔ)的位置區(qū)識(shí)別碼LAI與接收到的LAI進(jìn)行比較，分為三種情況：第一次開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)后開(kāi)機(jī)LAI不一致和關(guān)機(jī)后開(kāi)機(jī)LAI一致，對(duì)于前兩種情況均需要進(jìn)行位置更新，完成后MSC將在MS對(duì)應(yīng)的IMSI上做“附著”標(biāo)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(jī)〔也稱別離狀態(tài)〕：當(dāng)MS切斷電源關(guān)機(jī)時(shí)，MS即向網(wǎng)路發(fā)送最后一條消息，其中包括別離處理請(qǐng)求，MSC接收到后，隨即通知VLR對(duì)該MS對(duì)應(yīng)的IMSI上作“別離”標(biāo)記，而歸屬位置存放器〔HLR〕并沒(méi)有得到該客戶已脫離網(wǎng)路的通知。當(dāng)該客戶被尋呼，HLR向拜訪MSC/VLR要漫游號(hào)碼時(shí)，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(dòng)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(qǐng)求至MSC/VLR，MSC將識(shí)別出該MS是已登記用戶還是新用戶，并進(jìn)行新位置區(qū)登記MS通話：無(wú)線網(wǎng)路分配給MS一個(gè)業(yè)務(wù)信道傳送話音或數(shù)據(jù)，并在該客戶ISDN上標(biāo)注客戶忙切換：當(dāng)MS移動(dòng)時(shí)，由于接收質(zhì)量原因，需要通過(guò)空中接口不時(shí)地改變網(wǎng)絡(luò)的連接，其相應(yīng)的TCH進(jìn)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(guò)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(yīng)等〕和隨機(jī)參考值〔RAND〕；BSC通過(guò)AGCH〔接入運(yùn)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(wú)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(guò)CCCH發(fā)送CMservicerequest，請(qǐng)求業(yè)務(wù)；移動(dòng)交換中心通過(guò)SDCCH下行發(fā)送authrequest(鑒權(quán)請(qǐng)求)；MS通過(guò)SDCCH上行發(fā)送authresponse(鑒權(quán)響應(yīng))；交換中心通過(guò)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(kāi)始使用的都是SDCCH信道〕上行發(fā)送setup(呼叫請(qǐng)求)，交換中心下行發(fā)送callconfirmed〔呼叫確認(rèn)〕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(yīng)當(dāng)接通話音通路，此時(shí)主叫用戶可以聽(tīng)到振鈴聲，表示被叫用戶正在振鈴；MSC通過(guò)BSS發(fā)送connect〔連接〕消息給MS,表示連接證實(shí)消息，停止所有本地產(chǎn)生的振鈴指示，進(jìn)入“激活”狀態(tài)；呼叫處理-MS主叫BTS進(jìn)一步把收到的消息assigmentcommand發(fā)送