第2章第二代移动通信网络及其移动性管理

1、第2章第二代移动通信网络及其移动性管理第一代移动通信系统采用模拟技术，有多种制式，我国主要采用的是tacso第二代移动 通信系统主要有欧洲的gsm和北美的damps和cdma技术筹，目前我国广泛应用的是gsm系 统。第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成了模拟技术向数字技术的转变，其主要特 性是为移动用户提供数字化的语音业务以及低速数据业务。2.1第二代移动通信网络系统2.1.1蜂窝系统的概念和理论二十吐纪六十年代就山美国贝尔实验室等单位提了出来,但其复 杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七i年代随着半导体技术的成熟，大规模集成 电路器件和微处理器技术的发展以及表而贴装工艺的广泛应川，

2、才为蜂窝移动通信的实现提 供了技术基础。直到1979年美国在芝加哥开通了第一个amps （先进的移动电话业务）模拟蜂 窝系统，而北欧也t 1981年9刀在瑞典开通了 nmt（nordic移动电话）系统，接着欧洲先后 在英国开通tacs系统，德国开通c-450系统等。蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复川大大捉高了频率利用率 并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客八的服务范围，但上 述第第一代模拟系统有四个主要的缺点：1、各个系统之i'可没有公共接口； 2、很难开展数据 承载业务；3、频谱利用率低无法适应系统大容量的需求；4、系统女全保密性差，易

3、被窃听, 易做“假机”。尤其是在系统间没有公共接口，因此系统相互之间不能漫游，给移动川户造 成很大的不便。第二代蜂窝移动通信系统主耍包插gsm. is-95以及d-amps三种。我国的第二代蜂 窝移动通信系统使川的是gsm标准制式。2.2gsm系统gsm数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计 出來的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。gsm数字移动通信系统史源于欧洲。早在1982年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在 运营，例如北欧多国的nmt （北欧移动电话）和英国的tacs （全接入通信系统），西欧其它 各国也提供移动业务。当吋这些系统是国内系统，不可能在国外使用

4、。为了方便全欧洲统一 使用移动电话，需要一种公共的系统，1982年北欧国家向cept （欧洲邮电行政大）提交了 -份建议书，要求制定900mhz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个 在欧洲电信标准学会（etsi）技术委员会下的"移动特别小组group special mobile）简 称“gsm”，来制定有关的标准和建议书。1991年在欧洲开通了第一个系统，同时mou组织为该系统设计和注册了市场商标，将 gsm更名为"全球移动通信系统” （global system for mob订e communications）。从此移 动通信的发展跨入了第二代数字移动

5、通信系统。同年，移动特別小组还完成了制定1800mhz 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为dcs1800系统。该系统与gsm900具有同样的基木功 能特性，因而该规范只占gsm建议的很小一部分，仅将gsm900和dcs 1800之间的差别加以 描述，绝大部分二者是通用的，gsm900和dcs1800两个系统均可通称为gsm系统。2.2.1 gsm的业务和功能gsm小组在概念上受到无线网向isdn发展的强烈影响，为发展与有线标准相兼容的无 线数字标准，小组决定gsm标准将尽可能地接近isdn标准。这意味着gsm与isdn将使用相 同的信令方案和信号特性。这一决定使得有线与无线需建立统一的接入平台

6、和统一的业务特 性。rh gsm网络支持的电信业务是rh网络营运者提供给用户的通信能力。gsm网络，与 其它网络，如pstn 起为用户提供服务。gsm小组受到了 isdn提供业务的影响，他们 打算gsm nj'以提供与isdn 一样的业务。但|tl于受空中接口的影响，对宽带业务忖前无法 提供支持。isdn支持64kbps的话音作为基本服务，gsm由于空屮接口达不到这么高的速 率不可能做到。由gsm支持的电信业务包含无线isdn及现冇模拟蜂窝系统和无线寻呼系 统提供的一切业务。gsm中的电信业务可分成两组：基木业务(basic services)和补充业务(s叩plcmcnlary se

7、rvices)o基本业务进一步乂可分为以下两个项目：电信业务(teleservices)和承载业务(bearer services), jal图 2-1 所示。图21电信业务和承载业务1. 承载业务这类业务主要是保证用八在两个接入点之间传输有关信号所需的带宽 容量。主要使川户之间实时可靠地传递信息(语音、数据等等)。这类业务与osi模型的低 三层有关。承载业务定义了对网络功能的需求。提供各种承载业务，gsm用户能够发送和 接收速率高达9600bps的数据，山于gsm是数字网，在用户和gsm网络之间不需modem, 虽然话音modem在gsm和pstn接口方而仍然需要。表2-2列出了 gsm支持

8、的支持业务。表22承载业务业务内容异步数据3009600bps同步数据1200-9600bpspad接入300-9600bps,分组打包和拆包，为gsm用户接入分组网提 供一个异步连接。该业务只能山移动台主叫发起。分组接入2400-9600bps,为 gsm用户接入分组网提供一个同步连 接。该业务只能由移动台主叫发起。话咅/数据交替在呼叫过程中，提供话咅和数据的交替。话音后数据先话音连接,而后进入数据连接。2.电信业务这类业务主要是提供用户足够的容量，包括终端设备功能，其它用户的通信。它们结合了与信息处理功能相关的传输功能，使用承载业务来传送数据及提供更 高层的功能。这些更高层的功能与osi模

9、型中的47层相对应。电信业务包括网络及终端容 量，如电话、传真等等。而承载业务将用于携带包括话音的数据串给终端，电信业务将它转 换成用户町以听到的声音。表2-3列出gsm支持的电信业务情况。表2-3电信业务业务内容话音服务全速（13kbps）,半速（6.5kbps）。这项服务提供语音 信息和语音信号到网络的传输紧急呼叫典型的是，紧急电话在一些受限的情况卜，更具有优先 权。一般只提供移动用户主叫发起。短消息服务（到移动电话终端，mt/pp）短字符消息,小于160个字符。这项服务用于消息处理 系统（服务中心）提供短消息给移动用户。短消息服务（移动电话发起，mo/pp）短字符消息，小于160个字符。

10、这项服务川于移动用户 给消息处理系统（服务屮心）提供短消息。以下山移动 用户发起的呼叫可以进行传输:一个在存储器中预先存 储的消息；从拨号盘上发起的一串数字；从另外的键盘 或设备终端与移动台相连的信息。短消息传输（小区广播）短字符消息，小于93个字符。这项服务川于传输对小 区范围内的所有的移动川户。这是一点对多点的服务。自动传真第3类传真。这项服务自动提供第3类呼叫和被呼模式 传真。3.补充业务（supplcmcnlary services） 这类业务在承载业务和电信业务基础上获得 的。一项补充业务是在联合一项或多项承载业务中使用，它不能单独使用，它必须和基木电 信业务一起提供给用八，相同的补

11、充业务对一系列电信业务来说是有利的。前向呼叫是补充 业务一个例子，对于该业务的预要求是电话或传真业务。如果用户要求，前向呼叫业务能在 电话和传真呼叫屮应用。表2-4给出了 gsm支持的补充业务。表2-4 gsm支持的补充业务业务内容号码识别主叫号码显示（clip ） 主叫线号码限制（clir） 连接线显示（colp） 连接线限制（colr）呼叫服务前向呼叫尢条件转移（cfu）移动台忙时前向呼叫（cfb） 无应答前向呼叫（cfnry） 移动用八未能达到前向呼叫（cfnrc）呼叫完成呼叫保持（hold） 呼叫等待（cw）多方多方业务（mpty）兴趣群体密切用户群（cug）计费计费信息提示（aoci

12、） 计费费用提示（aocc）呼叫限制所有呼叫禁止(baoc)国际呼出禁止(boic)除拨向归属国家的国际呼出禁k(boic-exhc)所有呼入禁止(ba1c)漫游出归属国家呼入禁止(bic-roam)无结构化无结构化补充业务数据运营者确定限制由运营者确定的不同呼叫/、l k务限制2.2.2 gsm通信网络组成结构gsm系统框图如图2-2所示，a接口往右是网路交换子系统(nss)，它包括有移动业务 交换中心(msc)、访问位置寄存器(vlr)、归属位置寄存器(hlr)、鉴权中心(auc) 和移动设备识别寄存器(etr) , a接口往左um接口是bss系统，它包括有基站控制器(bsc) 和基站收发

13、信台(bts) o um接口往左是移动台部分(ms),其中包括移动终端(ms)和客 户识别卡(sim)。aur( + v|5c.<m 屮&图2-2 gsm系统框图在gsm网上还配有短信息业务中心(sc),即可开放点对点的短信息业务，类似数字寻 呼业务，实现全国联网，又可开放广播式公共信息业务。另外配有语音信箱，可开放语音留 言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱留言，提高网路接通率，给运营部 门增加收入。1. 移动台(ms)移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(ms)和客户识别卡(slm)o 移动终端完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、

14、信息发射和接收。s1m卡存有认证客八身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息， 以防止非法客户进入网路。sim卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入sim后移 动终端才能接入迓网(紧急呼叫除外)，但stm卡本身不是代金卡。2. 无线基站子系统bss系统是在一定的无线覆盖区屮由msc控制，与ms进行通信的系统设备，它主要负 责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（bsc）和基站收 发信台（bts）。a. 基站控制器（bsc）:-个基站控制器（bsc）具有对一个或多个bts进行监视和控制的功能，它主要负责无 线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控

15、制、定位和切换筹。bsc通过bts和ms 的远程命令对无线电接口进行管理，主要有无线信道安排和释放、切换的安排。bsc向下 连接一系列bts,向上连接移动交换中心（msc）。一个bsc及它相应的bts看成是基站 子系统（bss）ob. 基站收发信机（bts）无线接口设备，它完全由bsc控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线 分集、无线信道加密、跳频等功能。一个bts由无线收发信机及多块川于无线电接口的信 号处理模块组成。在朝bsc狈0，bts区分与移动台有关的话音和控制信令，并通过各自信 道传给bsc。在朝ms侧，bts将信令和语音合在一个载波上。bts位置通常在小区中心。 bts

16、的发射功率决定小区的尺寸。一个典型的bts通常具有1到24个收发信机（trx）, 每个trx代表一个单独的rf信道。基站的各种配置与应用有关，一些基站是在野外使用，必须考虑到环境和机械强度，如 一年的天气变化等等。另一些是在室内使用的，审美更为重要。室内使用的一个重要因数是 尺寸要小。棊站可设置成扇形或全向。一个bts可控制一个扇区或多个扇区。另外需要的 设备有供电系统及一旦掉电用的后备电源。3. 网路交换子系统网路交换子系统（nss）主耍完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需 的数据库功能。nss由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下：c. 移动交换中心（msc）：msc是g

17、sm系统的核心，是对位于它所覆盖区域屮的移动台进行控制和完成话路交换的 功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道 信令系统和讣费等功能，它主要山交换机及支持呼叫建立所需的儿个数据库组成。它还是 gsm网和pstn之间的接u o msc完成由msc负责区域的移动川户所有的交换和信令功能。一 个msc可以连接数个bsc。除了支持bsc之外,msc还处理bsc/msc内部的切换及相互之间的 呼叫。msc具有无线资源管理和移动性管理等功能，例如移动台位置登记更新、越区切换 等。为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网就远进入关口 msc （gmsc）,由该

18、 gmsc查询有关的hlr,并建立至移动台当前所属的msc的呼叫路由。d归属位置寄存器（hlr）:hlr是心储管理部门丿ij于移动客户管理的数据，每个移动丿ij户都应在其归属位置寄存器 （hlr）注册登记。从逻辑上讲，每个移动网有一个hlr。hlr所存储的用户信息分为两类： 一类是一些永久性的信息，例如用户类别，业务限制，电信业务，承载业务，补充业务，用 户的1ms1码，以及川户的保密参数等。另一类是有关川户当前位置的临时性信息，例如移 动台漫游号码（msrx）等，川于建立至移动台的呼叫路由。存储在hlr的数据由授权维护人 员设置。(1) 用户数据的存储hlr必须存储其归属川户的有关数据。hl

19、r还必须存储由运营者选择的不同川户提供的 业务数据，并能随着业务的发展，增改相应存储内容。(2) 用户数据的检索任何时候当vlr请求(例如登记时),hlr应能依据要求向vlr提供有关的用户数据。 当某些用八数据有变化吋(例如签约的变化，服务项目清单的变化)，hlr要能够将这些数 据信息通知vlro(3) 提供移动台漫游号码(msrn)msrn是在ms进行位置更新时,由当地的vlr负责产生。ms被叫时,hlr应能根据gmsc (关口 msc)或始发msc的请求,将msrn发往请求的msc。请求的msc从而得到ms目前所 在的msc和la区域。(4) 鉴权hlr应能支持川户的鉴权操作。(5) 登记

20、hlr应能配合vlr完成登记功能和向询-个vlr发起取消登记功能。(6) 移动台去话当hlr接收到vlr发來的移动台去话通知后，hlr应能设置此移动台为去话状态。(7) hlr的恢复应能周期性拷贝hlr中的数据(一般在24小时内)，拷贝可存储在磁盘或磁带中。当 hlr重新启动后，在前一次拷贝的基础上，执行iilr恢复程序，尽量得到正确的移动用户位 置补充业务有关的信息。为避免错误数据的扩散，hlr应通知相关的vlr,使vlr删除为 hlr有关的数据，同时hlr应能够撤消ms的登记,等待ms的重新登记。e访问位置寄存器(vlr):vlr是一个数据库，是存储msc为了处理所管辖区域中ms (统称访

21、问客户)的来话、去 话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数, 通常每一个移动交换区有一个vlro永久性数据与hlr中的相同，临时性数据略有所不同。 这些数据包括当前已激活的特性，临时川户识别号(tms1)和移动台在网络中准确位置(位置 区域识别号)o当漫游川户进入某个msc区域时，必须向该msc相关的vlr登记，并被分配 一个移动川户漫游号(msrn),在vlr中建立该川户的有关信息，其中包括临时移动川户识 别码(tms1)、移动用八漫游号(1srn),所在位置区的标志以及向用户提供的服务等参数， 这些信息是从相应的hlr中传递过來。msc在处理入网出

22、网呼叫时需要杏询vlr中的有关信 息。一个vlr可以负责一个或若干个msc区域。(1) 用户数据的存储vlr必须存储其归属川户的有关数据。vlr还必须存储由运营者选择的不同用户捉供的 业务数据，并能随着业务的发展，增改相应存储内容。(2) 用户数据的检索当呼叫建立吋，根据msc的请求,vlr应能够依据tmst, msrn向msc提供用户的信息。 通常在移动台呼叫时，依据tmsi；移动台被叫时，依据msrno(3) 登记当移动用户出现在一个新的位置区域或从移动台收到登记、呼叫建立、补充业务操作消 息后，若需耍则应能向hlr发出登记通知。vlr应能完成登记、取消登记的功能，并能向hlr 检索川户的

23、信息。根据hlr的请求或当丿ij户在24小时内没有在msc/vlr区域屮出现时，vlr 应能删除该川户的有关信息。(4) 移动台去话当vlr收到msc发來的移动台去话通知后，vlr应能删除此用户的数据，并能通知相应 的 hlro(5) 鉴权vlr应能向鉴权中心(auc)索取并存储鉴权参数。vlr通过msc要求移动台进行鉴权， 并比较从移动台返冋的和自己存储的鉴权参数。当比较不一致时，拒绝移动台的业务请求， 同吋予以告警。(6) 提供 msrn当ms在位置更新时,当地的vlr应能够根据hlr请求,要求msc分配msrn, )將msrn 发往请求的hlr,即支持每次ms被呼时进行的msrn分配。(

24、7) vlr的恢复当vlr发生数据错谋时，vi.r应能够通知相应的iir,删除与其相应的数据。f鉴权中心(auc):auc鉴权屮心是川于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数 (随机号码rand,符合响应sres,密钥kc)的功能实体。auc对任何试图入网的用户进行 身份认证，只有合法用八才能接入网中并得到服务。它给每一个在相关hlr登记的移动用户 安排了一个识别字,该识别字川来产生丿ij于鉴别移动川户身份的数据及川来产生川于对移动 台与网络之间无线信道加密的另一个密钥。auc存储鉴权(a3)和加密(a8)算法。auc只与iilr 通信。g设备识别寄存器(eir):eir是

25、存储有关移动台设备参数的数据库。etr实现对移动设备的识别、监视、闭锁等 功能，以防止非法移动台使用。此外，gsm系统还有个操作维护子系统(0mc),它主要是对整个gsm网路进行管理和 监控。通过它实现对gsm网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。omc ai msc z间的接口目前述耒开放，因为ccitt对电信网路管理的q3接口标准化工作尚未完成。2.2.2 gsm中的移动性管理移动通信系统与固定通信网络相比，其主耍优点是可移动性(mobility) o “移动服务” 与其他的儿大功能结合在一起，使得移动用户可以在很人的地域范围内在移动过程中可以方 便地进行通信，并在移动过程中保

26、持通信的连续性。在所有的陆地移动通信系统屮，能最广 泛地提供移动通信服务的系统就是蜂窝移动通信系统，一般简称为蜂窝系统，更确切地说， 就是像gsm 一样能够覆盖整个国家甚至整个洲的系统。这些系统通过从一个小区切换到刃一 个小区而使用户在移动过程中保持通信的连续。本章的車点就是蜂窝系统中的移动件管理。实际上，一些大范围专用无线通信系统，如早期的dect系统，已经包含了某些移动性 功能，这些移动性功能与蜂窝系统中的移动性有某些相似之处。移动性管理包括两个方而：切换管理和位置管理。其中，切换管理反映移动台在小区之 间甚至不同地区z间切换的无线链路接续以及移动通信网络管理的过程;而位置管理则确保 了移

27、动台在移动过程屮能被移动通信网络有效地寻呼到。gsm网络跟踪记录移动台(ms)的位置信息，这样就能把来话发送给用户。为了实现 位置跟踪，一个移动服务区划分成几个定位区(la)或注册区。每一个定位区la都包括 -组基站收发信台(bts),谈 bts通过无线链接与ms进行通信。移动性管理的主要任 务就在于当ms从一个la移动到另一个la时更新ms的位置信息。位置更新的过程称作 “注册”，该过程由ms发起。整个过程如下：bts周期性的向mstw相应的la地址。 当ms收到的la位置信息与所存储的位置信息不同时，ms就向网络发送一个注册消息。 该位置信息被存储在移动数据炸屮，如归属位置寄存储器（hlr

28、）和访问位置寄存器（vlr）o 每个vlr维护一组la信息。当ms访问一个la时，就在vlr中创建一个ms的临时记 录，用來衣示ms的位置，即la地址。对于每一个ms來说，hlr中保存的是ms的永久 记录，该记录存储了 ms最后访问的vlr的地址。gsm定位区分级结构中,la的bts与 相应的msc连接。这样，一个msc就能覆盖儿个la。而一个或多个msc 乂与一个vlr 相连接，msc可以通过7号信令（ss7）网与vlr交换位置信息。类似的，vlr与hlr 之问也使用ss7信令交换位置信息。我们首先描述gsm位置信息更新过程，然后介绍gsm移动性数据库的两个关键问题: 容错和数据库溢出。容错

29、：如果位置信息数据库出错，那么位置信息的丢失或破坏都将会严重影响提供给川 户的服务质量。因此，位置信息数据库的容错就成为移动网络管理中最重要的问题之一。本 章描述了 gsm中故障恢复过程，并提出了一可加快hlr故障恢复过程的算法。数据库溢出：如果在一个很短的时间范围内过多的移动川户进入到vlr控制的区域内， 该vlr可能会发生溢出。如果当一个移动用户进入vlr控制区时，vlr数据库已满，那 么用户在该数据库中的注册失败，因而导致该用八无法接收到业务。这一现象称作vlr溢 出。为了解决这一问题，我们提出了-种vlr溢出控制方案，该方案允许用户在vlr已满 的情况下仍能接收业务。1、移动性数据库归

30、属位置寄存器（iilr）是川來管理移动用户信息的数据库，该数据库存有用户的所有永 久性数据，但不包括密钥。一个hlr记录包括3种信息： 移动台信息，如移动台用于接入网络的tmst,以及mstsdn,这就是isdn号，即ms 的“电话号码”。 位置信息,如ms所驻留的vlr的isdn号码（地址）以及ms所驻留的msc的isdn 号码（地址）。 业务信息，如签约业务、业务极限和附加业务。访问位置寄存器（vlr）是ms所访问的业务区的数据库。该数据库川来存储ms进行呼叫 业务和其他业务的所冇川户数据。与hlr类似，vlr信息分为3种： 移动台信息,如1ms1. ms1sdn和tmsi,这在gsm 0

31、3.03规范中已做定义。 位置信息,如msc的号和定位区id （lai）o 业务信息，该佶息是存储在hlr中业务信息的一部分。在、1s相关域屮，每一位运营商都可以决定tms1的结构，但其长度不应人于8位。51包 括3位的移动国家代码（mcc）, 2位或3位的移动网络代码（mnc）,以及不超过16位的位 置接入号码。2、gsm位置更新在gsm网络中，当ms从- la移动到另一个la吋需要进行注册或位置更新。下而 首先讲述基本位置更新的具体过程皋木位置更新过程是在网络不考虑容错和vlr溢出的情况下，处理川户在la之间、 mscz间以及vlrz间的移动。需耍注意的是，ms并不能区分移动的类型。因此，

32、无论 出现什么类型的移动，rh ms向网络发送的位置更新请求消息都具有同样的格式。一、第一种情况：la间的移动ms从la1移动至la2,其中，la1和la2都连接到同一个msc （如图2-3所示）。 在gsm 04.08规范中，ms和msc之间有9条消息需要交换,msc和vlr之间则有10条消息需要交换。为了简化描述，这里只列出其中4条主要步骤：第1步：由ms通过bts向msc发出位置更新请求消息。该消息包折前一个访问的 la地址、msc地址和vlr地址。在这种方式下，前一个msc和vlr的地址与新的msc 和vlr的地址相同。另外，ms利用临时移动用户识别码(tms1)來识别本身，tms1的

33、 作用与国际移动用户识别码(1msi)的作用相同。如第10.4节中所述，1msi是用八的唯一 确认识别符，即识别ms的hlr。对于无线传播，为了避免发送imsi,使用了 tmsi。该 临吋识别符是在vlr间注册时由vlr分配ms的，且vlr可以改变这个符号，例如，在 每次呼叫建立后改变之。第 2 步：msc 利用一条 tcap 消息 map-update-location-area 向 vlr 发送位置 更新请求。该消息包括： msc的地址; ms 的 tmsi； 前一定位区识别码(lat),例如图11. 2中ml的td； 口标定位区识別码，例如图11. 2中la2的id； 其他相关信息可参见

34、gsm 09. 02规范和gsm 03. 12规范的6. 1. 1节。需要注意的是，在呼叫终结过程中，la1可川来寻呼ms。第34步：vlr注意到la1和la2属于同一个msc,然后更新vlr记录中lai域,并通过 msc向ms回送一条确认应答。注意,消息2和消息3是属于invoke类的tcap消息，而消息4和消息5是属于retun result 类的tcap消息。在本书的其余部分,我们用概念“消息”和“消息应答”来表示“（invoke） 消息”和“（return result）消息”这一消息对。二、第二种情况：msc间的移动如图2-4所示,两个la分别属于同一个vlr的两个不同的msc,简化

35、过程如下: 第广2步：由ms向vlr发送位置更新请求，该步骤与第一种情况的前两步相同。图2-4 ms c间的注册消息流第3步:vlr首先注意到前一个la和目标la分别属于msc1和msc2,并且msc1和msc2 与同一个vlr相连。然后，vlr更新vlr记录中的lat和msc域,并从vlr记录的ms的tmst 码中得到hlr地址。此时，vlr向hlr发送map-update-location消息。该消息包括： ms 的 imsi； 目标msc的地址（即msc2）； 目标vlr的地址（即vlr1）； 其他相关信息，可参见gsm 09. 02规范的6. 1. 2节。第4步：hlr利用收到的ims

36、i识别ms的记录,并更新记录中msc的号码域，向vlr发送 确认应答。第56步：与第一-种情况的第3步和第4步相似，向ms转发确认应答。三、第三种情况：vlr间的移动如图2-5所示，两个la分属于不同vlr下的两个msc,简化的vlr间位置更新过程（省 略了鉴权）如下：第1步：ms向vlr发送位置更新请求，该步骤同第一种情况的前两步。第23步:因为ms由vlr1移动到vlr2, h. vlr2中没有ms的记录,所以并不知道ms的 imslo 从 map-update-l0cat10n-area 消息中,vlr2 可以识别出前一个 vlr （即 vlr1）的地 址，并向vlr1发送map-sen

37、d-1 dent if1 cat 1 on消息。关于该消息的细节可参见gsm 09. 02msc2vlr 2iilrvlr11. vi ap.update_location.areamap.senddentificatk)nma p_sezd_identificatk)nck4.map.update location5.map update location ack6. map_updste_location_area_ack27map-cancel_location& map.cancel location.ack图2-5 vlr间的注册消息交换流规范的6. 1.4节。本质上，该消息

38、提供了 ms的tmsi,并且vlr1可利用该消息从数据库中 提取出相应的imsi,然后把imsi回送给vlr2o为了提窩安全性，在gsm位置更新过程屮，保密性数据（1ms1）尤其不能通过无线传播。 另一方面，在is-41中，为了减少信令流量，川户标识符直接由ms向新的vlr发送。第45步：vlr2为ms创建一个记录，并发送注册消息更新hlr （参见第二种情况中的第3步。hlr更新ms的记录过程与第二种情况中的第4步一样，但还需更新记录中的vlr地 址域。然后向vlr2回送确认应答。第6步：vlr2产生一个新的tms1,并发送给ms。在gsm网络中，为了避免欺骗使川，tms1 是随时改变的。第7

39、8步：删除vlr1中ms的过时记录。下面再具体说明一下基木呼叫发生和终结规程。下图2-6详细描述了基木呼叫发生的过程，其算法如下: 第1步：移动用户ul向msc发送呼叫发起请求。图2-6呼叫发牛过程第 2 步：msc 通过发送 map-send-1nf0-e0r-0utg01ng-call 消息向 vlr 发送请求。第 3 步:vlr 检査 ul 的简表,并向 msc 发送 map-send-info-for-outgoing-call-ack 消 息允许其呼叫请求。第4步：msc根据标准的pstn呼叫建立规程建立中继。对gsm用户作为被叫的呼叫，必须从当前正在服务地vlr中获得路由信息(如图

40、11. 6所 示)。基木呼叫终结规程如下：第1步：当一个pstn用户拨打移动台的isdn号码(msisdn)时,利用一条ss7 tsup tam 消息向一个网关msc发送该呼叫，参见第5. 4节。第2步：为了得到路由信息,通过向hlr发送map-send-routing-information消息,网 关msc或sidn交换查询hlro该消息包括了 ms的msisdn和其他相关信息,详见gsm 09. 02 规范的8. 3节。第3步：hlr向vlr发送map-prov1de-roam1ng-number消息，以获取移动台漫游号码 (msrn)o该消息包括了 imsi、msc号和其他相关信息。注

41、意,msc间的位置更新过程和vlr 间的位置更新过程中，hlr 直保存有msc的编号。该编号能够提供目标新msc的地址，并 可用来建立语咅中继。第45步：利用ms的vlr记录所存储的msc号，vlr可创建msrn。这个漫游号码通过hlr 被回送给msc网关。第6步:msrn可提供ms所驻留的n标msc的地址。由网关msc直接向目标msc发送ss7 tsup iam消息以建立语音中继。在位置更新和呼叫传递过程屮，我们采川了 hlr/vlr屮存储的位置信息。如果移动性数据 廉发生故障，系统将无法跟踪ms的位置。如何维护hlr/vlr «|«的信息，h.旦在数据库发 生故障后如何

42、恢复将十分重要。2. 3is-95 系统1992年3月，tia委派tr-45小组制定了一个扩频数字蜂窝系统标准。1993年7月， t1a批准了 cdma 1s-95标准。1s-95主要是一个无线接口标准，棊于1s-95无线接口标准的 蜂窝网络可以使用像d-amps z类的网络标准，这在is-95网络中是很普通的，霊要强调的 是1s-95可以同样用于像gsm -样的网络，所不同的仅仅是无线接口不一样。2. 3. 1 is-95的无线接口ts95上行信道使用的频率为824 mhz 849 mhz,下行信道使用的频率为869mhz 894mhz,信道带宽为1.2288mhz（可以包含41个amps信

43、道）。上行信道与下行信道向隔 45mhzo精确的功率控制和各种用于系统优化的算法使得系统非常复杂。系统采用了纠错 编码结合交织技术、话咅活动检测、变速率的语咅编码以及用rake接收技术来增人系统容 量。话咅信号通过一个速率为8. 55kb / s的celp（ts-96a）声码器进行编码，加入纠错编码 后的救据速率为9. 6kb / s （见图2-7） o这些比特流被分成20ms长的数据块，在上行链路与 k = 9的1 / 2码速的卷积码进行卷积编码（即总的比特率为19. 2kb / s）,在下行链路中使用 1/3的编码速率（比特率为28. 8kb / s） o cdma开发小组和tia也指定了

44、一种新的声码器, 这种声码器叫做增强型变速率声码器（evrc）或is-126。数据涼速率为9.6kb/$长度为20ms的数据快walsh：码01.2288mb/s1.2288mh/sqpsk 调制器图2-7传输链路（上行信道或前向信道）传输速率为19. 2kb/s的数据与一个用户加密的长码进行交织后，再使用一个64位的 walsh正交码进行编码（产牛的比特率为1. 2288mb / s）。在呼叫期|'可分配给移动台一个码字，进行walsh编码后的数据被分成i和q两路，每路 再与一个短码相加，然后送到i / q qpsk调制器。小区使用同样的频段和相同的walsh码，只焰两个短码序列（这

45、两个短码是一样的，在 所有的基站和所有的移动台都被使用）在时间上有一定的位移，这样每个cdma信道对以用唯 一的方法加以识別。每个基站在一个信道（导频信道）发射一个pn序列（引导序列），基站的身份由该序列的 偏移暈来确定。更精确地讲，在从基站到移动台的无线链路的编码的最后阶段，cdma在信 号中加上一个周期性的伪随机码，基站通过在任意给定的时间发射该伪随机码的不同部分來 表明自己的身份。也就是说，各基站发送的是同一个伪随机码经过时间平移后的不同版本。 导频信道的信号电平一般比其他信道的信号电平高4-6dbo2. 3. 2 is-95的网络和控制结构ts-95的信令协议是与比特同步的，所有信道上

46、传检的消息具有相同的结构。最高层 的消息结构格式为：消息十填充比特。信令系统的结构包括物理层、逻辑链路层和控制处理层（见图2-8） o移动台的基本功能 和呼叫建立、功率控制、切换、管理、鉴权和注册登记等都是通过这些层进行控制的。上层 主业务上层 次业务第层控制处理第层 主业务第层 次业务第层信令第层 琏路层寻呼和接 入信道第层 同步信道多路复用子层业务侑道第层物理层图2-8 ts-95的层次结构当移动台处于持机状态时，信令的传输是由同步信道、寻呼信道和接入信道（在前向控 路上）执行的。第1层（物理层）管理信号帧的发送和接收，对于所有的系统佶道，物理层都是相同的。 多路复用于层被业务信道用于多路复用和分离信令业务与用户业务。物理层也用于确定信号 帧的类型。根据参数如传输比持率、信息的种类（信令或数据）的不同，可以确定14利啖型 的帧。第2层（短路层）处理信令消息的发送接收。第2层的协议在同步、寻呼和接入信道上 与业务信道稍有区別。第3层（处理控制层）处理消息，并管理对移动台的控制。2. 4 d-amps 系统is-54北美数字蜂駕系统（nadc）或常说的数字amps （d-amps）是一个市eia / tia小 组委员会tr 45. 3提出用于替换模拟amps的一个tdma无线接口标准。与gsm相类似,d-amps 采川了 fdma与tdma技