第5章 移动通信

1、LOGOLOGO1第第5 5章章 移动通信系统移动通信系统本章内容本章内容v移动通信概述移动通信概述vGSM移动通信系统移动通信系统vCDMA移动通信系统移动通信系统v第三代移动通信系统第三代移动通信系统v其他移动通信系统简介其他移动通信系统简介本章重点本章重点移动通信的特点、工作移动通信的特点、工作方式和多址方式方式和多址方式GSM移动通信系统的组移动通信系统的组成成码分多址的基本原理码分多址的基本原理3G移动通信的制式移动通信的制式5.1.1什么是移动通信什么是移动通信v 移动通信移动通信是指通信双方是指通信双方至少有一方至少有一方是处在是处在移动状态移动状态下进行信下进行信息交换的通信方

2、式。通常是一个有线和无线相结合的通信系息交换的通信方式。通常是一个有线和无线相结合的通信系统。统。 v 按照移动体所处按照移动体所处运动区域运动区域的不同，移动通信可分为的不同，移动通信可分为 陆地移动通信陆地移动通信 海上移动通信海上移动通信 空中移动通信空中移动通信v 目前使用的移动通信系统有目前使用的移动通信系统有 航空航天通信系统航空航天通信系统 航海通信系统航海通信系统 国际卫星移动通信国际卫星移动通信 陆地移动通信系统。陆地移动通信系统。v 陆地移动通信系统应用陆地移动通信系统应用最为广泛最为广泛，主要是蜂窝移动通信系统。，主要是蜂窝移动通信系统。5.1.2 无线通信系统的组成无线

3、通信系统的组成v 无线通信系统无线通信系统由由发射机发射机、接收机接收机和相连接的和相连接的天线天线（含馈线）构成（含馈线）构成 v 发射机的主要作用发射机的主要作用 将所要传送的信号对高频载波进行将所要传送的信号对高频载波进行调制调制，形成已调载波，已调载波信，形成已调载波，已调载波信号经过上变频变成为号经过上变频变成为射频载波信号射频载波信号，再经过功率放大器，再经过功率放大器放大放大后送至天后送至天馈线。馈线。v 天线主要作用天线主要作用 把射频载波信号转换成把射频载波信号转换成电磁波电磁波，从天线，从天线发射发射出去，或者将出去，或者将接收接收的电磁的电磁波变成为射频载波信号。波变成为

4、射频载波信号。v 馈线的主要作用馈线的主要作用 把发射机输出的把发射机输出的射频载波信号送至天线射频载波信号送至天线。这就要求馈线的。这就要求馈线的衰耗衰耗要小，要小，又要求馈线的阻抗与发射机的输出阻抗和天线的输入阻抗相匹配。又要求馈线的阻抗与发射机的输出阻抗和天线的输入阻抗相匹配。v 接收机的主要作用接收机的主要作用 把天线接收下来的射频载波信号经过低噪声把天线接收下来的射频载波信号经过低噪声高频放大高频放大，再经过下，再经过下变频变频、中频放大中频放大和和解调解调后后还原还原出原始信号，最后经低频放大器出原始信号，最后经低频放大器放大放大后输出。后输出。用户在移动通信当中遇到的问题？用户在

5、移动通信当中遇到的问题？v手机没有信号手机没有信号v呼叫无法接通呼叫无法接通v通话过程中出现回音通话过程中出现回音v短信会延时短信会延时v5.1.3 移动通信的特点移动通信的特点 v1电磁波传播具有多径效应电磁波传播具有多径效应 v2移动通信是在强干扰环境下工作移动通信是在强干扰环境下工作 v3移动通信具有多普勒效应移动通信具有多普勒效应v4用户在经常地移动用户在经常地移动Multipath effect：电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应v 互调干扰互调干扰 发信设备中发信设备中器件的非线性引起的器件的非线性引起的。如接收输入回路

6、的选择性不好时，。如接收输入回路的选择性不好时，就会使不少干扰信号随有用信号一起进入混频级，从而形成对有用就会使不少干扰信号随有用信号一起进入混频级，从而形成对有用信号的干扰。信号的干扰。 要求移动通信设备必须具有良好的选择性，对接收机高频和中频放要求移动通信设备必须具有良好的选择性，对接收机高频和中频放大器的选择性要求更高。大器的选择性要求更高。 v 邻道干扰邻道干扰 邻道干扰是指邻道干扰是指相邻或邻近的信道之间的干扰相邻或邻近的信道之间的干扰，邻近信道强的信号压，邻近信道强的信号压倒邻近信道弱的信号。倒邻近信道弱的信号。 为了解决这个问题，在移动通信设备中使用了功率控制电路。当移为了解决这

7、个问题，在移动通信设备中使用了功率控制电路。当移动台动台靠近靠近基站台时，控制中心命令基站台时，控制中心命令降低降低发射功率，而远离基站时，发射功率，而远离基站时，命令其升高发射功率，这样就可以减少邻道干扰。命令其升高发射功率，这样就可以减少邻道干扰。 v 同频干扰同频干扰 同频干扰是指同频干扰是指相同载波频率移动台之间的干扰相同载波频率移动台之间的干扰，它是蜂窝式移动通，它是蜂窝式移动通信所特有的，因为窝式的各个小区可以使用相同的载频。信所特有的，因为窝式的各个小区可以使用相同的载频。 多普勒效应多普勒效应v 奥地利物理学家及数学家克里斯琴约翰多普勒（Christian Johann Dop

8、pler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论，主要内容为：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。v 当移动台达到一定速度时，基站台接收到的载波频率将随运动速度 的不同，产生不同的频移，通常把这种现象称为多普勒效应。v 在移动台高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深。 v 采用“锁相技术”解决。 用户的移动性用户的移动性v由于是移动通信，那么通信的双方（或一方）的位由于是移动通信，那么通信的双方（或一方）的位置必然不会固定在某一个地方，他会因实际需要而置必然不会固定在某一个地方，他会因实际需要而不断移动自己的位置。不断移动自己的位置。v

9、发射机在不通话时又处于关闭状态，即没有一条音发射机在不通话时又处于关闭状态，即没有一条音信道专门配备给一台移动电话机。信道专门配备给一台移动电话机。v为了实现可靠有效的通信，要求移动通信设备必须为了实现可靠有效的通信，要求移动通信设备必须具具位置登记位置登记、越区切换越区切换及及漫游访问漫游访问等跟踪交换技术。等跟踪交换技术。5.1.4 移动通信的工作方式移动通信的工作方式v 按照通话的状态和频率的使用方法可分为三种工作方式：单按照通话的状态和频率的使用方法可分为三种工作方式：单工、半双工和全双工。工、半双工和全双工。v 在移动通信系统中，广泛采用准双工方式。在移动通信系统中，广泛采用准双工方

10、式。 移动电话的发射机仅在发话时才工作，而移动电台的接收移动电话的发射机仅在发话时才工作，而移动电台的接收机总是时刻在工作，通常称这种系统为准双工系统机总是时刻在工作，通常称这种系统为准双工系统 。 v 目前常见的双工方式有两种目前常见的双工方式有两种 一种是频分双工（一种是频分双工（FDD），即通过不同频率区分收发信号），即通过不同频率区分收发信号 另一种为时分双工（另一种为时分双工（TDD），即通过不同时隙区分收发信号。），即通过不同时隙区分收发信号。v目前目前3G制式中制式中WCDMA和和CDMA2000使用的双工方式使用的双工方式是是FDD，TD-SCDMA使用的双工方式是使用的双工方

11、式是TDD。 5.1.5 移动通信中的多址方式移动通信中的多址方式v频分多址频分多址(FDMA)v时分多址时分多址(TDMA)v码分多址码分多址(CDMA)v频分多址频分多址(FDMA) 把通信系统的总频段划分成若干等间隔的互不重叠把通信系统的总频段划分成若干等间隔的互不重叠的频道，分配给不同的用户使用。的频道，分配给不同的用户使用。 为了实现双工通信，收、发使用不同的频率为了实现双工通信，收、发使用不同的频率(称为双称为双频双工频双工)。早期时模拟移动通信系统采用频分多址方。早期时模拟移动通信系统采用频分多址方式。式。 FDMA的缺点是频率利用率低。的缺点是频率利用率低。 v 时分多址时分多

12、址(TDMA) 时分多址是把时间分割成时分多址是把时间分割成周期性帧周期性帧，每一帧又分割成若干个，每一帧又分割成若干个时隙时隙(无无论帧或时隙都互不重叠论帧或时隙都互不重叠)，然后根据一定的时隙分配原则，使移动台，然后根据一定的时隙分配原则，使移动台在每帧中按指定的时隙向基站发送信号，而基站可以分别在各时隙在每帧中按指定的时隙向基站发送信号，而基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而互不混扰，同时，基站向多个移动台发中接收到各移动台的信号而互不混扰，同时，基站向多个移动台发送的信号都按规定的时隙发射，各移动台在指定的时隙中接收，从送的信号都按规定的时隙发射，各移动台在指定的时隙中接收，从

13、各路的信号中提取发给它的信息。各路的信号中提取发给它的信息。 优点优点 频率利用率高，在同一频道可供几个移动台同时进行通信。抗干扰能力强。频率利用率高，在同一频道可供几个移动台同时进行通信。抗干扰能力强。 缺点缺点 时分多址移动通信系统需要全网同步，技术比较复杂。时分多址移动通信系统需要全网同步，技术比较复杂。v 码分多址码分多址(CDMA) 码分多址是各发送端用码分多址是各发送端用各不相同、相互正各不相同、相互正(准准)交交的地址码调制其所发的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的正送的信号。在接收端利用码型的正(准准)交性，通过地址识别交性，通过地址识别(相关检相关检测测)，从混合信

14、号中选出相符的信号。，从混合信号中选出相符的信号。 在在(CDMA)移动通信中，各移动用户传输信息所用的信号，不是靠频移动通信中，各移动用户传输信息所用的信号，不是靠频率的不同或时隙的不同来区分的，而是用各自不同的率的不同或时隙的不同来区分的，而是用各自不同的编码序列编码序列(地址地址码码)来区分的。来区分的。 特点特点 网内所有用户使用同一载波，共同占用整个带宽，各个用户可以网内所有用户使用同一载波，共同占用整个带宽，各个用户可以同时发送或接收信号，所以各用户的发射信号，在时间上，频率同时发送或接收信号，所以各用户的发射信号，在时间上，频率上都可以互相重叠。上都可以互相重叠。v频分多址、时分

15、多址和码分多址的比较频分多址、时分多址和码分多址的比较 5.1.6 移动通信服务区体制移动通信服务区体制v1.移动通信网体制移动通信网体制v2.无线覆盖的区域结构无线覆盖的区域结构1.移动通信网体制移动通信网体制v根据无线电波的传输特性一个基站台发射的电磁根据无线电波的传输特性一个基站台发射的电磁波只能在波只能在有限的地理区域有限的地理区域内被移动台接收，这个内被移动台接收，这个能为移动用户提供服务的范围称为能为移动用户提供服务的范围称为无线覆盖区无线覆盖区。v按照无线覆盖区的按照无线覆盖区的范围范围，移动通信网的体制分为，移动通信网的体制分为小容量的小容量的大区制大区制和大容量的和大容量的小

16、区制小区制两大类。两大类。（1）大区制）大区制v 大区制大区制，就是在一个服务区，就是在一个服务区(如一个小城市如一个小城市)内，只设有一个基站，内，只设有一个基站，并由它负责移动通信的联络和控制并由它负责移动通信的联络和控制 。v 通常为了扩大服务区域的范围，基地站通常为了扩大服务区域的范围，基地站天线天线架设得很架设得很高高，发射机输，发射机输出出功率也较大功率也较大，覆盖，覆盖半径大半径大（服务区半径通常可为（服务区半径通常可为2050 km ）。）。v 在服务区内的所有信道的频率都不能重复在服务区内的所有信道的频率都不能重复 。v 优点优点 简单、投资少、见效快。简单、投资少、见效快。

17、 在客户较少的地区，或在开展移动通信业务的初期使用。在客户较少的地区，或在开展移动通信业务的初期使用。v 缺点缺点 频率利用率低、通信容量小（容纳的用户数有限，通常只有几百用户频率利用率低、通信容量小（容纳的用户数有限，通常只有几百用户 ）。）。 （2）小区制）小区制v小区制小区制 把整个服务区域划分为若干个把整个服务区域划分为若干个小区小区，每个小区分别设置一，每个小区分别设置一个个基站基站，负责本区移动通信的联络和控制。，负责本区移动通信的联络和控制。 每个小区的半径可视用户的分布密度在一至数十公里左右。每个小区的半径可视用户的分布密度在一至数十公里左右。 每个小区和相隔较远的其他小区可再

18、每个小区和相隔较远的其他小区可再重复使用重复使用相同相同频率频率，称为称为频率复用频率复用。 优点优点 频率利用率高（不相邻小区频率重复使用）、整体容量大。频率利用率高（不相邻小区频率重复使用）、整体容量大。（3）小区制的形式）小区制的形式v 面状服务区面状服务区 面状服务区有正三角形、正方形、正六边形等。面状服务区有正三角形、正方形、正六边形等。 用用正六边形正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的，形状很像蜂窝，无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的，形状很像蜂窝，所以又称为所以又称为蜂窝式蜂窝式网。网。v 带状服务区带状服务区 带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区内的用户

19、呈带状分布。带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区内的用户呈带状分布。 AABBAABBAABB小区铁路铁路ACBACB小区河道河道2无线覆盖的区域结构无线覆盖的区域结构v 为便于控制和交换，公用移动电话一般包括小区、基站区、位置区、移动业务交为便于控制和交换，公用移动电话一般包括小区、基站区、位置区、移动业务交换区、服务区及系统区六个区域。换区、服务区及系统区六个区域。 (1)小区小区：是一个基站或基站的一部分：是一个基站或基站的一部分(120度扇形天线，一付天线度扇形天线，一付天线)所覆盖的区域。所覆盖的区域。(2)基站区基站区：是一个基站所覆盖的区域。：是一个基站所覆盖的区域。(

20、3)位置区位置区：可由几个基站区组成，移动台在该区内可自由移动而无需更新位置：可由几个基站区组成，移动台在该区内可自由移动而无需更新位置登记。登记。(4)移动业务交换区移动业务交换区：是一个移动业务交换中心覆盖的网络中的一部分范围，可：是一个移动业务交换中心覆盖的网络中的一部分范围，可以由一个或几个位置区组成。以由一个或几个位置区组成。(5)服务区服务区：由几个移动业务交换区组成，在该服务区内，固定客户无需知道移：由几个移动业务交换区组成，在该服务区内，固定客户无需知道移动台的实际位置即可与该移动台建立连接。如中国移动和中国联通分别属于动台的实际位置即可与该移动台建立连接。如中国移动和中国联通

21、分别属于两个服务区。两个服务区。(6)系统区系统区：由一个或几个服务区所组成，它可容纳全部制式相同的移动台。例：由一个或几个服务区所组成，它可容纳全部制式相同的移动台。例如如GSM系统区包括中国移动系统区包括中国移动GSM服务区和中国联通服务区和中国联通GSM服务区。服务区。无线覆盖区域结构无线覆盖区域结构小区小区小区基站区基站区位置区位置区移动业务移动业务交换区交换区服务区服务区5.1.7 我国蜂窝移动通信系统的频率分配我国蜂窝移动通信系统的频率分配v 无线电频率是是全人类无线电频率是是全人类共享共享的的有限有限自然资源。自然资源。v 1993年国务院中央军委颁布年国务院中央军委颁布中华人民

22、共和国无线电管理条例中华人民共和国无线电管理条例明确提出：明确提出：“无线电管理实行统一领导、统一规划、分工管理、无线电管理实行统一领导、统一规划、分工管理、分级负责的原则，贯彻科学管理、促进发展的方针。分级负责的原则，贯彻科学管理、促进发展的方针。” v 2002年，经国务院批准，信息产业部发布了年，经国务院批准，信息产业部发布了中华人民共和国中华人民共和国无线电频率划分规律无线电频率划分规律该频率划分规定是参照国际电信联盟该频率划分规定是参照国际电信联盟无线电规则无线电规则，结合我国无线电技术应用的市场需求制定的，结合我国无线电技术应用的市场需求制定的，是我国使用无线电频率、从事无线电设备

23、研制、生产、进口、是我国使用无线电频率、从事无线电设备研制、生产、进口、销售、试验和设置使用的基础性和纲领性法规文件。销售、试验和设置使用的基础性和纲领性法规文件。 12G移动通信系统频率分配移动通信系统频率分配CDMAGSM900GSM18008258358708809059159509601710178518051880图例：移移动动台台发发基基站站台台发发v （1）GSM900MHz频率分配频率分配 我国我国GSM900MHz系统可用频段规定为：系统可用频段规定为： 905 MHz915MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收， 950 MHz960MHz 基站发、移动台收。基站发、移

24、动台收。 可用频段为可用频段为10MHz。 双工间隔为双工间隔为45 MHz。 相邻频道间隔为相邻频道间隔为200KHz。 每个频道采用时分多址接入（每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分）方式，分8个个时隙，即时隙，即8个信道。每信道占用带宽个信道。每信道占用带宽200kHz8=25kHz 采用半速率话音编码，每个频道可容纳采用半速率话音编码，每个频道可容纳16个半速率个半速率信道。信道。 v（2）DCSl800频率分配频率分配 DCS1800使用使用1800MHz频段，频率范围是频段，频率范围是 1710 MHz1785MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收， 1805 MHz1

25、880MHz 基站发、移动台收。基站发、移动台收。 可用频段为可用频段为75MHz。 双工间隔为双工间隔为95MHz。 频道间隔为频道间隔为200kHz。v（3）CDMA频率分配频率分配 825 MHz835MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收， 870 MHz880MHz 基站发、移动台收。基站发、移动台收。 频段宽度为频段宽度为10MHz。 双工间隔为双工间隔为45MHz。 频道间隔为频道间隔为1.25MHz。23G移动通信系统的频率分配移动通信系统的频率分配v 依据国际电联有关第三代公众移动通信系统（依据国际电联有关第三代公众移动通信系统（IMT-2000） 频率划分和技术标准，按

26、照我国无线电频率划分规定，结频率划分和技术标准，按照我国无线电频率划分规定，结合我国无线电频谱使用的实际情况，信息产业部于合我国无线电频谱使用的实际情况，信息产业部于2002年年12月月23日公布了我国第三代公众移动通信系统频率规划日公布了我国第三代公众移动通信系统频率规划（信息产业部无（信息产业部无2002479号文件）。号文件）。v 目前在目前在800MHz/900MHz频段及频段及1800MHz频段的频段的2G/2.5G相应频带，规划为向相应频带，规划为向3G演进的扩展频带。演进的扩展频带。 v主要工作频段有主要工作频段有 IMT2000 FDD方式为方式为1920 MHz1980MHz

27、/21102170MHz； TDD方式为方式为1880 MHz1920MHz、20102025MHz。v补充工作频段：补充工作频段： 对对FDD方式为方式为1755 MHz1785MHz/18501880MHz； 对对TDD方式为方式为2300 MHz2400MHz。v卫星移动通信系统卫星移动通信系统3GMSS工作频段：工作频段： 1980 MHz2010 MHz /2170 MHz2200MHz。 TD-SCDMATD-SCDMA2010MHz-2025MHz2010MHz-2025MHz1880MHz-1920MHz1880MHz-1920MHz2300MHz-2400MHz2300MHz

28、-2400MHz共共155MHZ155MHZv 我国目前给无线局域网规划频率已有我国目前给无线局域网规划频率已有2400MHz2483.5MHz和和57255850MHz。v 在在2003年召开的世界无线电通信大会（年召开的世界无线电通信大会（WRC03）上，无线）上，无线电局域网为主要应用的移动业务新增加了电局域网为主要应用的移动业务新增加了5150MHZ5350MHz和和54705725MHz共计共计455MHz的频率资源。的频率资源。v 我国根据技术发展和市场需求适时调整频率规划，目前规划的我国根据技术发展和市场需求适时调整频率规划，目前规划的无线电移动和固定通信频率资源从无线电移动和固

29、定通信频率资源从400MHZ和和1800MHz无线接无线接入，到入，到3.5GHz和和5.8GHz的中宽带无线接入，一直到的中宽带无线接入，一直到26GHz LMDS宽带无线接入等，涵盖了各个层面的需要。宽带无线接入等，涵盖了各个层面的需要。5.2 GSM移动通信系统移动通信系统v GSM是全球移动通信系统（是全球移动通信系统（Global systerm for mobile communication）简称，是）简称，是20世纪世纪80年代中期，欧洲首先推出年代中期，欧洲首先推出的数字蜂窝移动电话系统，它采用时分多址的数字蜂窝移动电话系统，它采用时分多址/频分双工频分双工（TDMA/FDD

30、）方式入网，即用户在不同频道上通信，而且每）方式入网，即用户在不同频道上通信，而且每一频道上可分为一频道上可分为8个时隙，每一时隙为一个信道，又称物理信个时隙，每一时隙为一个信道，又称物理信道。道。v 世界上第一个世界上第一个GSM网络于网络于1992年在芬兰投入使用，揭开了第二年在芬兰投入使用，揭开了第二代移动通信的序幕，成为陆地公用移动通信的主要系统。代移动通信的序幕，成为陆地公用移动通信的主要系统。5.2.1 GSM网络系统的组成网络系统的组成v GSM移动电话系统由网络交换子系统（移动电话系统由网络交换子系统（NSS）、基站子系）、基站子系统（统（BSS）、操作维护中心（）、操作维护中

31、心（OMC）和移动台（）和移动台（MS）等四）等四大部分组成大部分组成 .MS（移动台）（移动台）包括包括ME (移动设备移动设备)和和SIM (用户识别模块用户识别模块)BTS（基站收（基站收发信台）发信台）为一个小区服务的无线收发信设备为一个小区服务的无线收发信设备BSC（基站控（基站控制器）制器）对一个或多个对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制进行控制以及相应呼叫控制MSC（移动业（移动业务交换中心）务交换中心）对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换VLR（拜访位（拜访位置寄存器）置寄存器）存储与呼叫处理有关的一些数据存储与呼叫处理有关

32、的一些数据HLR（归属位（归属位置寄存器）置寄存器）管理部门用于移动用户管理的数据库管理部门用于移动用户管理的数据库存储有关用户的参数和目前所处位置的信息存储有关用户的参数和目前所处位置的信息EIR（设备识（设备识别寄存器）别寄存器）对移动设备的识别、监视、闭锁对移动设备的识别、监视、闭锁存储有关移动台设备参数的数据库存储有关移动台设备参数的数据库AUC（鉴权中（鉴权中心）心）认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数OMC（操作维（操作维护中心）护中心）操作维护系统中的各功能实体操作维护系统中的各功能实体5.2.2v 为了建立一个呼叫连接需要解决的问题为了建立一

33、个呼叫连接需要解决的问题 用户所在的位置用户所在的位置 用户识别用户识别 用户所需提供的业务用户所需提供的业务v 操作过程操作过程 呼叫接续过程呼叫接续过程 移动性管理过程（越区漫游时）移动性管理过程（越区漫游时）2022年2月17日星期四39v 目的目的v 使移动台总与网络保持联系，以便移动台在网络覆盖使移动台总与网络保持联系，以便移动台在网络覆盖范围内的任何地方都能接入到网络内范围内的任何地方都能接入到网络内v 内容内容 移动用户的登记以及相关数据库移动用户的登记以及相关数据库 移动用户位置更新移动用户位置更新 移动用户的周期位置更新移动用户的周期位置更新v SIM（Subscriber

34、Identity Module）卡）卡 功能功能 存有用于用户身份认证所需的信息存有用于用户身份认证所需的信息 执行一些与安全保密有关的信息执行一些与安全保密有关的信息 存储与网络和用户有关的管理数据存储与网络和用户有关的管理数据 结构结构 由由CPU、ROM、RAM和和EEPROM等部件组成完整的单等部件组成完整的单片计算机片计算机 内容内容 用户管理的有关信息：用户管理的有关信息： 国际移动用户识别号（国际移动用户识别号（IMSI）、鉴权密钥（）、鉴权密钥（Ki）、用户）、用户接入接入 等级控制以及用户注册的业务种类和相关网络信息等等级控制以及用户注册的业务种类和相关网络信息等v 登记过程

35、登记过程v鉴权登记v网络识别注：注： IMSI国际移动用户识别码国际移动用户识别码v 移动用户从一个网络服务区到达另外一个网络服务区时，移动用户从一个网络服务区到达另外一个网络服务区时，v 系统所进行的位置更新操作。系统所进行的位置更新操作。v 位置更新请求过程位置更新请求过程v 位置更新过程位置更新过程v通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所在小区的广播信道（在小区的广播信道（BCCH）载频上）载频上v 网络端接收到请求信息后便将移动台网络端接收到请求信息后便将移动台注册注册到一个新的到一个新的VLR区域区域v 用户的归属寄存器用户的归属寄存器H

36、LR与新的与新的VLR交换交换数据得到移动用户的新位数据得到移动用户的新位置信息置信息v HLR通知移动台所属的旧的通知移动台所属的旧的VLR删除删除用户有关信息用户有关信息 MSBSSMSCVLRnewVLRoldHLR图图640 位置更新过程位置更新过程v 解决问题解决问题v 网络在特定时间网络在特定时间未能收到未能收到来自移动台的任何来自移动台的任何信息信息v 方法方法v 系统采取系统采取强制登记措施强制登记措施，要求，要求MS每隔一定时间登记一次每隔一定时间登记一次 定时器控制定时器控制 移动台每隔一定时间便向网络发送一次位置更新请求消息移动台每隔一定时间便向网络发送一次位置更新请求消

37、息 如果在特定时间内网络接收不到某用户的周期位置更新消如果在特定时间内网络接收不到某用户的周期位置更新消息，则对该其做去息，则对该其做去“附着附着”处理处理呼叫建立过程呼叫建立过程 v以固定网以固定网PSTN呼叫移动用户为例呼叫移动用户为例v固定网的用户拨打移动用户的电话号码固定网的用户拨打移动用户的电话号码MSISDNvPSTN交换机分析交换机分析MSISDN号码号码vGMSC分析分析MSISDN号码号码vHLR分析由分析由GMSC发来的信息发来的信息vHLR查询当前为被呼移动用户服务的查询当前为被呼移动用户服务的MSC/VLRv由正在服务于被呼用户的由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到

38、呼叫的路得到呼叫的路由信息由信息vMSC/VLR将呼叫的路由信息传送给将呼叫的路由信息传送给HLRvGMSC接收包含接收包含MSRN的路由信息的路由信息v MSISDN移动用户的国际移动用户的国际ISDN号码号码v 号码结构号码结构v CC为国家代码，我国为为国家代码，我国为86v 国内有效国内有效ISDN号码：号码：11位位 NDC数字蜂窝移动业务接入号数字蜂窝移动业务接入号 13S(S9、8、7、6、5移动通信公司）移动通信公司） 联通公司目前的接入网号为联通公司目前的接入网号为130，131)。 HLR识别号：识别号：H0 H1 H2 H3 我国的我国的H0 H1 H2 H3分配分为分配

39、分为H0=0和和H00两种情况两种情况 H0=0时，时，H1、H2由全国统一分配，由全国统一分配，H3 由各省自行分配。一个由各省自行分配。一个HLR可可以包含一个或多个以包含一个或多个H3数值数值 H0 0时，时，S、H0、H1、H2由全国统一分配。一个由全国统一分配。一个HLR可包含一个或可包含一个或若干个若干个SH0H1H2数值数值 SN（移动用户号）：（移动用户号）：ABCD。由各。由各HLR自行分配自行分配v PSTN交换机分析交换机分析MSISDN号码号码v PSTN分析分析NDC，将接续转接到相应移动网的关口移动交，将接续转接到相应移动网的关口移动交换中心（换中心（GMSC ）v

40、 GMSC分析分析MSISDN号码号码 GMSC分析分析MSISDN号码得到被呼用户所在的归属寄存器号码得到被呼用户所在的归属寄存器HLR的地址的地址 HLR查询查询 v GMSC发送一个携带发送一个携带MSISDN的消息，的消息， 给给HLR，以得，以得到用户呼叫的路由信息到用户呼叫的路由信息v HLR根据根据GMSC发来的消息，在其数据库中发来的消息，在其数据库中找到用户的位找到用户的位置信息置信息，即被呼用户是在哪一个，即被呼用户是在哪一个VLR区登记的区登记的v HLR的的内容内容v MSISDN v 国际移动用户识别国际移动用户识别IMSI ：移动用户的唯一识别号码（：移动用户的唯一

41、识别号码（15位数字组成）位数字组成） 此处不使用此处不使用MSISDN号码的原因号码的原因 不同国家的不同国家的MSISDN号码长度不同，不同部分易混淆号码长度不同，不同部分易混淆 不同不同MSISDN号码可以识别不同业务号码可以识别不同业务v VLR的地址的地址v 用户的数据用户的数据结构识别对象位数中国MCC移动国家号码3460MNC移动网号2中国移动为00中国联通为01MSIN移动用户识别码10中国自行分配 v HLR查询为正在服务于被呼用户的查询为正在服务于被呼用户的MSC/VLR 目的：目的： 在在VLR中得到被呼用户的状态信息以及呼叫建立的中得到被呼用户的状态信息以及呼叫建立的路

42、由信息，路由信息，由正在服务于被呼用户的由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到呼叫的得到呼叫的路由信息，路由信息，正在服务于被呼用户的正在服务于被呼用户的MSC/VLR产生一个移动产生一个移动台漫游号码台漫游号码MSRN。 MSRN结构结构 结构结构1： 13S 00 M1M2M3 ABC。（。（M1M2M3为为MSC/VLR号码，号码， S为为9、7、6、5或或1和和0） 结构结构2： 1354 S M0M1M2 ABC。（。（S M0M1M2为为MSC/VLR号码）号码） 方式：方式： MSRN通过给出正在为被呼用户服务的通过给出正在为被呼用户服务的MSC/VLR号码来应答号码来应答HL

43、R所请求的路由信息所请求的路由信息v MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给将呼叫的路由信息传送给HLRv 在此传送过程在此传送过程HLR对路由信息不做任何处理，而是直接将对路由信息不做任何处理，而是直接将其传送给其传送给GMSC。v GMSC和和MSC/VLR的连接的连接 GMSC接收包含接收包含MSRN的路由信息，并分析的路由信息，并分析MSRN，得，得到被叫的路由信息到被叫的路由信息 向服务于被呼用户的向服务于被呼用户的MSC/VLR发送携有发送携有MSRN的呼叫建的呼叫建立请求消息立请求消息 服务于被呼用户的服务于被呼用户的MSC/VLR接到此消息，通过检查接到此消息，通过检查VLR识别

44、出被叫号码，找到被叫用户识别出被叫号码，找到被叫用户 v MSC/VLR定位被叫用户定位被叫用户v 寻呼过程寻呼过程v划分划分位置区位置区LA (Location Area)v 将将MSC/VLR的业务区域划分成的业务区域划分成若干较小的区域，并由若干较小的区域，并由MSC/VLR管理管理，以减小搜索被叫用户的工作量，以减小搜索被叫用户的工作量vVLR的内容的内容IMSILAC（位置区代码）（位置区代码）MSRN用户数据用户数据v识别码的规定识别码的规定识别码结构说明位置区识别LAIMCC+MNC+LACMCC，MNC为移动国家号码和移动网号；LAC为一个2字节十六进制编码X1 X2 X3 X

45、4 全球小区识别码（GCI）MCC+MNC+LAC+CICI为一个2字节BCD编码，由各MSC自定基站识别码（BSIC）NCC+BCCNCC (网络色码)用于识别不同国家和省份及不同运营者，结构为XY1Y2LA划分示意图划分示意图v当网络知道了被叫用户所在的位置区后，便在此位置区内启当网络知道了被叫用户所在的位置区后，便在此位置区内启动一个寻呼过程动一个寻呼过程将寻呼消息经基站通过寻呼信道将寻呼消息经基站通过寻呼信道PCH发送发送出去出去位置区内某小区位置区内某小区PCH上空闲的移动用户接到寻呼信息，上空闲的移动用户接到寻呼信息，识别出识别出IMSI码，便发出寻呼码，便发出寻呼响应响应消息给网

46、络。消息给网络。网络接到寻呼响应后，为用户分配一业务信道，建立始呼网络接到寻呼响应后，为用户分配一业务信道，建立始呼和被呼的和被呼的连接连接，完成一次呼叫建立，完成一次呼叫建立v呼叫建立的简单步骤v 移动用户通过随机接入移动用户通过随机接入信道（信道（RACH）向系统）向系统发送接入请求消息发送接入请求消息v MSC/VLR分配给用户分配给用户一专用信道，查看主呼一专用信道，查看主呼用户的类别并标记此主用户的类别并标记此主叫用户示忙叫用户示忙v 若系统允许该主呼用户若系统允许该主呼用户接入网络，则接入网络，则MSC/VLR发证实接入发证实接入请求消息请求消息v 主叫用户发起呼叫主叫用户发起呼叫

47、v 如果被呼叫用户是固定用户，则如果被呼叫用户是固定用户，则系统直接将被呼用户号码经固定系统直接将被呼用户号码经固定网（网（PSTN）路由至目的地）路由至目的地v 如果被呼号是同网中其他移动台如果被呼号是同网中其他移动台，则，则MSC以类似从固定网发起呼以类似从固定网发起呼叫处理方式，进行叫处理方式，进行HLR的请求过的请求过程，转接被呼用户的移动交换机程，转接被呼用户的移动交换机v 一旦接通被呼用户的链路准备好一旦接通被呼用户的链路准备好，网络便向主呼用户发出呼叫建，网络便向主呼用户发出呼叫建立证实，并给它分配专用业务信立证实，并给它分配专用业务信道道TCHv 主呼用户等候被呼用户响应证实主

48、呼用户等候被呼用户响应证实信号，这时完成移动用户主呼的信号，这时完成移动用户主呼的过程过程 10.10.示警示警v 切换（切换（Handover）：将正处于通话状态的：将正处于通话状态的MS转移到新的转移到新的业务信道上（新的小区）的过程业务信道上（新的小区）的过程v 目的目的v 保证通信的连续性保证通信的连续性v 操作操作 识别新的小区识别新的小区 分配给移动台在新小区的话音信道和控制信道分配给移动台在新小区的话音信道和控制信道v 原因原因 信号强度或质量下降到门限以下，此时移动台被切换到信信号强度或质量下降到门限以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区号强度较强的相邻小区 由移动台发

49、起由移动台发起 由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区 由上级实体发起由上级实体发起v同一同一BSC内不同小区间的切换内不同小区间的切换v同一同一MSC/VLR内不同内不同BSC控制的小区间的控制的小区间的切换切换v不同不同MSC/VLR控制的小区间的切换控制的小区间的切换vBSC需要建立与新基站之间的链路，并在新的需要建立与新基站之间的链路，并在新的小区基站分配一个业务信道小区基站分配一个业务信道TCH。v网络网络MSC对这种切换不做控制对这种切换

50、不做控制 。v 网络参与切换过程网络参与切换过程v 原原BSC向向MSC请求切换请求切换v 建立建立MSC与新的与新的BSC、新的、新的BTS的链路的链路v 选择并保留新小区空闲选择并保留新小区空闲TCH供供MS切换后使用切换后使用v 命令命令MS切换到新频率的新的切换到新频率的新的TCH上上v 切换成功后切换成功后MS需要了解周围需要了解周围小区的信息，若位置区域发小区的信息，若位置区域发生了变化，呼叫完成后必须生了变化，呼叫完成后必须进行位置更新进行位置更新 v 路由信息路由信息v 当当MS从正在为其服务的原从正在为其服务的原MSC的区域移动到目标的区域移动到目标MSC的区域时，目标的区域

51、时，目标MSC要向原要向原MSC提供一路由信息以建立两提供一路由信息以建立两个移动交换机的连接个移动交换机的连接v 切换号码切换号码（HON，Handover Number）v 路由信息由切换号码提供路由信息由切换号码提供v HON=CC+NDC+SNv CC为国家码为国家码v NDC为数字蜂窝移动业务接入号为数字蜂窝移动业务接入号v SN为移动用户号为移动用户号 4移动网（移动网（PLMN）与固定网（）与固定网（PSTN）的连接）的连接5.2.3 移动电话的编号方式移动电话的编号方式v在移动通信系统中不同的用户如何区分？在移动通信系统中不同的用户如何区分？v移动电话号码有什么规定？移动电话号

52、码有什么规定？1移动用户号码移动用户号码 v用户向电信经营部门申请数字移动电话使用权用户向电信经营部门申请数字移动电话使用权时，电信部门就会给每位用户指定一个移动用时，电信部门就会给每位用户指定一个移动用户号码，每一个数字移动用户号码在全国范围户号码，每一个数字移动用户号码在全国范围内是惟一的，不会有重复。内是惟一的，不会有重复。电信网种类电信网种类码号种类和结构码号种类和结构相关名词含义相关名词含义数字蜂窝数字蜂窝移动通信网（移动通信网（GSMGSM）码分多址码分多址移动通信网（移动通信网（CDMACDMA）全球卫星系统全球卫星系统用户号码：用户号码：国家（地区）码国家（地区）码+ +网号网

53、号+H+H0 0H H1 1H H2 2H H3 3+ABCD+ABCD最大位长为最大位长为1515位，目前的长度为位，目前的长度为1313位。位。例如：例如： 86 139 0123 456786 139 0123 45671 1国家（地区）码：由国际电联管理的国家（地区）码：由国际电联管理的用来标识国家或特定地区的代码。如用来标识国家或特定地区的代码。如我国的国家码是我国的国家码是8686。2 2网号：标记一个网路的号码网号：标记一个网路的号码, ,在号码结在号码结构中位于国家号码后面。如构中位于国家号码后面。如139139、130130、150150、159159、188188等。等。3

54、 3 H H0 0H H1 1H H2 2H H3 3：HLRHLR的标识码。的标识码。4 4短号码：目前是指长度小于短号码：目前是指长度小于1111位的号位的号码（包含国家码）。码（包含国家码）。国际移动台识别码：国际移动台识别码：国家（地区）码国家（地区）码+ +移动网络识别码移动网络识别码+ +移动台识别码移动台识别码长度为等位长长度为等位长1515位位例如：例如：460 00 1234567890460 00 12345678901 1国家（地区）码：由国际电联管理的，国家（地区）码：由国际电联管理的，在国际移动台中，用来标识国家或特在国际移动台中，用来标识国家或特定地区的代码。如我国

55、国际移动台的定地区的代码。如我国国际移动台的国家码是国家码是4604602 2移动网络识别码：用于识别不同运营移动网络识别码：用于识别不同运营者的网路，位长者的网路，位长2 2位位. .例如中国移动的例如中国移动的GSMGSM网为网为0000，中国联通的，中国联通的GSMGSM网为网为01013 3移动台识别码：识别移动台的号码。移动台识别码：识别移动台的号码。2国际用户识别码（国际用户识别码（IMSI）v 每一个用户，当他申请每一个用户，当他申请GSM使用权时，就被指配了一个与他的移动使用权时，就被指配了一个与他的移动用户号码相对应的惟一的国际移动用户识别码（用户号码相对应的惟一的国际移动用

56、户识别码（IMSI）。）。v 实际上，实际上，IMSI是一小段信息，是一小段信息，IMSI和与之对应的一个密钥（和与之对应的一个密钥（Ki）被分别储存在被分别储存在SIM卡和系统的卡和系统的“鉴权中心（鉴权中心（AUC）”这个密钥是在这个密钥是在保密的情况下按一定的保密算法产生的，不同的用户具有不同的个保密的情况下按一定的保密算法产生的，不同的用户具有不同的个人识别号码和密钥。人识别号码和密钥。v 当用户鉴权中心对用户进行身份鉴别时，首先产生一个随机数自己当用户鉴权中心对用户进行身份鉴别时，首先产生一个随机数自己作鉴别运算，同时也送给移动台。作鉴别运算，同时也送给移动台。v 用户鉴权中心与用户

57、鉴权中心与SIM计算的结果一致为有权用户，否则就反之。计算的结果一致为有权用户，否则就反之。3国际设备识别码（国际设备识别码（IMEI） v 每一个移动台设备本身就具有一个惟一的国际移动设备识别每一个移动台设备本身就具有一个惟一的国际移动设备识别码（码（IMEI），用户可以用），用户可以用 *#06# 读出自已手机的读出自已手机的IMEI码。码。v 世界上每一个生产数字移动台的厂家在生产时必须给每个移世界上每一个生产数字移动台的厂家在生产时必须给每个移动台输入一个设备识别码方能出厂。动台输入一个设备识别码方能出厂。v 设备识别码共有设备识别码共有15位数组成，是全球统一编制的惟一的号码，位数组

58、成，是全球统一编制的惟一的号码，而且是无法更改的。而且是无法更改的。v 在在“GSM”数字蜂窝移动电话系统中有一个移动台识别中心数字蜂窝移动电话系统中有一个移动台识别中心（EIR），它是一个数据库，存储着移动台识别号码。），它是一个数据库，存储着移动台识别号码。 4移动台漫游号（移动台漫游号（MSRN）v移动台漫游号是系统赋给来访用户的一个临时号码，移动台漫游号是系统赋给来访用户的一个临时号码，其作用是供移动交换机路由选择用。其作用是供移动交换机路由选择用。v移动台的位置是不确定的，它的用户号码只反映其移动台的位置是不确定的，它的用户号码只反映其原籍地，当它漫游至其他地区时，该地区的移动系原籍

59、地，当它漫游至其他地区时，该地区的移动系统分配给一个漫游号，并通知其原籍地。统分配给一个漫游号，并通知其原籍地。v当移动台离开该访问区域后，该漫游号将被释放，当移动台离开该访问区域后，该漫游号将被释放，可再分配给其它用户。可再分配给其它用户。 5.2.4 数字移动台的构成数字移动台的构成v数字移动台（数字移动台（MS）包括两部分：）包括两部分：ME和和SIM。v ME是移动台设备，是移动台设备， SIM卡是数字蜂窝移动电话的用卡是数字蜂窝移动电话的用户识别卡户识别卡 。vSIM卡所存储的内容卡所存储的内容 （1）用户识别号码）用户识别号码 （2）用户的密钥和保密算法）用户的密钥和保密算法 （3

60、）个人密码（）个人密码（PIN）和）和SIM卡解锁密码（卡解锁密码（PUK） （4）用户使用的存储空间）用户使用的存储空间 5.3 CDMA移动通信系统移动通信系统 vCDMA是是“Code Divison Multiple Access”的缩写，的缩写，译为译为“码分多址码分多址”，CDMA移动通信系统（以下移动通信系统（以下简称为简称为CDMA系统）是一种以扩频通信为基础，系统）是一种以扩频通信为基础，载波调制和码分多址技术相结合的移动通信系统。载波调制和码分多址技术相结合的移动通信系统。5.3.4 CDMA系统的主要优势系统的主要优势v1. 系统容量高系统容量高v2. 越区软切换，切换的