GSM系统教材优化培训手册

1、GS陈统培训手册优化篇南京炎诚教育2009.10第一章GSM网络原理GSM基本知识回顾GSM : Global System for Mobile CommunicationGSM网络模型Switching System|aucSSGMSCMSCBSSOthernetworksBase Station SystemSignaling transmissionCall connections and signaling transmissionBSCBTSMS1.3缩略术语MSC :移动业务交换中心VLR:HLR:AUC:拜访位置寄存器归属位置寄存器Mobile services Switchi

2、ng CenterVisitor Location RegisterHome Location Register鉴权中心 AuthenticationCenterEIR:设备识别寄存器BSC:BTS:OMC:NMC:基站控制器 基站收发信站 操作维护中心 网络管理中心MS:移动台EIRNMCandOMCEquipment Identity RegisterBase Station ControllerBase Transceiver StationOperation and Maintenance CenterNetwork Management CenterMobile Station一个M

3、SC控制多个基站控制器，它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。HLR/AUC寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI , ISDN码等。VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的 MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI ）。VLR还包括当前的 MSC中该MS的更为详细的位置信息。与其它网络的接口通过GMSC , GMSC称为入口移动交换中心 （GATE WAY 网关或门道交换局） 相连，是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。AUC 与 HLR

4、EIR与MSC相连，对接入系统的移动台的设备进行识别。包括移动终端（如手机）和 SIM卡。（目前国内没有引入此设备）MS移动通信的蜂窝结构D3D3D2D2D1D1C1C1A1D31C3C3A3D2C2C2A21A2B1A1B1B3B3A2B2D3B1D3D2B3D2D1B2D1C1C1A1A1同频小区C3C3A3A3C2A2C2A2B1B1B3B3B2B2GSM网络是一个可以全球范围内联网漫游的 盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的全球通”系统，所以GSM业务区的范围可以覆 GSM/PLMN业务区构成。一个国家可以有一个或多个的 GSM/PLMN 网络，每个 GSM/PLMN 网络可由多个

5、MSC/VLR 业务区构成，每个 MSC/VLR业务区又被分成若个位置区，每个位置区又划分为若干个小区，每个小区是一个 特定的BTS覆盖的区域。GSM业务区：由全球所有的成员国的GSM/PLMN 业务区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。GSM/PLMN 业务区：一个网络运营商所运营的 GSM/PLMN网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个GSM/PLMN网络。MSC业务区：表示网络中由一个MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在写作 MSC/VLR。该区的拜位置寄存器 （VLR ）登记。所以，MSC总与VLR构成同一个节点,位置区（LA）:位置区是 MSC/VLR 业

6、务区的一部分。每一个 MSC/VLR业务区分成几个位一个位置区是广MSC/VLR 。利用位BCCH载波上PCH的数 LA区域内。置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以, 播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于一个 置区识另码（LAI ）,系统能够区别不同的位置区。LA区域的划分要充分虑 MS进行位置更新的频率和小区据量这两个方面的因素，尽量使MS移动较为频繁的地区划在同一小区（Cell）:它表示网络中一个 BTS的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个 小区，一个小区是具有一个全球识别码（ CGI）的。同时，利用基站识别码（ BSIC）,移动 台本

7、身能区分使用同样的载频的各个小区。LA3LA1小区MSC服务区移动台的几种状态1、移动台关机这种状态下 MS不能应答寻呼消息，网络不能达到MS。同时它也不能通知网络其所处的位置区的变化。此时 MS被认为是分离”状态。2、移动台开机，空闲状态这种状态下，系统可以成功地寻呼MS, MS被 认为是 附着”。当MS移动时，能够通过测试检查，MS连接到接收性能最好的 BCCH载波上，MS具有漫游功能，并能通知 网络其位置区的变化，即位置更新。另外， MS还要进行周期性登记。3、移动台忙在这时，网络分配给 MS 一个业务信道传送话音或数据，当MS移动时它必须有能力进行定位和切换。MS的登记和漫游移动中的移

8、动台从一个位置区移动至另一个位置区时，需要向系统登记其位置的变化信息， 这个过程称为位置更新。第一次接入系统时向系统报告位置称为位置登记。1.7 GSM的频率? GSM900上行：890915MHz ;HLR下行：935960MHz ;共分为124对双工载频，载频间隔为200KHZ。频道号：0-124 ( 0作保护，不用) 道。总信道数为124 X 8 = 992个信道。? GSM1800上行：1710-1785 MHz ;下行: 共分为374对双工载频，载频间隔为 频道号：512-885f=890+N*0.2每载频共分8个时隙，即为8个信124个频点中包含了移动 GSM(1-95),联通(9

9、6-124)。1805-1880 MHz*P GSM 900E GSM 900GSM IB。GSM 1900Frequencies: Lplink Downlink890-915 MHz935-960 MHz880-915 MHz925-960 MHz1710-1785 MHz 18O5-lR8OMHz1850-1910 MHz1930-1990 MHzWavelength、33 cmz 33 cm77 cm、16 cmBandwidth25 MHz35 MHz75 MHz60 MHzDuplex Distance45 MHz45 MHz95 MHz80 MHzCarrier Separati

10、on200 kHz200 kHz200 kHz200 kHzRadio Channels1125175375300Transmission Rate270 kbits/s270 kbits/s270 kbits/s270 kbits/s200KHZ 。关于下行链路”和工行链路”的概念基站下行链路1.8移动台的漫游（小区重选）在移动中的移动台， 由于接收质量原因， 需要通过空中接口不时地改变与系统的连接，这种在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的,010101由于采用了 TDMA技术，因此要求移动台必须在指配给它的时隙内发送，而在其余时间则必须保持沉默。否则它将对使用同

11、一载频上不同时隙的另一些移动台的呼叫造成干扰。如图2 GSM的信号处理原理GSM中的信号处理时间色散时间提前话音编码（压缩话音数据的比特速率）误码处理（采用信道编码、交织、跳频等技术）时间色散其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。如图所示：基站发射101010的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动台，可见反射信号比直射信号经过路程长。在GSM系统中，比特速率为 270Kbit/s ,则每一比特时间为3.7us,也即是一比特对应 1.1Km。假若反射信号经过的路程比直射信号经过的路程 长1.1公里，

12、则移动台就会在接收到的有用信号中混有比它迟到一个比特时间的一个信号， 即移动台同时会收到一个为“1的信号和一个为 “崎号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。时间提前0l12&mi7所示:某一移动台非常靠近基站，指配给它的是时隙2 (TS2),它只能利用该时隙进行呼叫，在该移动台呼叫期间，它向远离基站的方向移动。因此，从基站发出的信息，将会越来 越迟地到达移动台，与此同时，移动台的应答信息也将越来越迟地到达基站。如果不采取任何措施，则该时延将会长到使该移动台在TS2发送的信息与基站在 TS3接收到的信息相重迭起来，引起相邻时隙的相互干扰。所以，在呼叫期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台

13、发出指令，使移动台能够随着它离开基站距离的增加，逐渐提前发送信号， 这个移动台提前发送信号的时间称为定时提前时间(TA)。信道编码和调制解调GSM中话音处理的一般过程话音编码GSM中话音编码采用混合编码器，其编码过程分为:第一阶段：话音分段。64KBITS的话音分成20MS 一段进行编码。 第二阶段：编码。每20MS话音编成260BIT的数码。即比特速率为：26020=13KBITS在GSM系统中，由于无线信道的带宽只有200KHZ ,且无线信道为变参信道，传输数字信号的误码率高，因此，话音信号在无线信道上传送之前应进行处理，使话音数字信号能够适合无线信道的高误码、窄带宽的要求，本节主要讲述C

14、ME 20系统对话音的处理过程，包括PCM编码技术、话音编码技术、信道编码技术、交织技术、突发脉冲形成技术、均衡技术、 分集接收技术和移动台的构成框图。PCM编码方式是一种波形编码器，这类编码方式传送的是实际波形的直接信息，其编码过程是先对模拟信号进行取样，再对取样值进行量化，然后进行编码形成数字信号，即是我们较为熟识的取样、量化、编码的过程。在现在的公用电话中通常采用这种编码方式， 它质量相应较高，但需要很的比特速率，公用电话中每个话路的比特速率为64Kbit/s。这样高的比特速率不适应在 GSM系统中的无线信道中传输。在公用电话网中用户电路的模拟信 号经PCM抽样、量化、编码后形成每个话路

15、的数字信号速率为64Kbit/s ,在GSM系统中，无线信道也采用数字信号，但每载频的带宽只有 200KHZ ,如果采用传统的 PCM编码方式，则每个移动台的数字话音比特速率为64Kbit/S , 8个用户至少为512Kbit/S ,调制后的频带远远大于200KHZ ,因此必须采用其它的编码方式来降低每个话路信息编码所需的比特率。当前的话音编码方式主要有三种：波形编码、声音编码和混合编码。CME 20系统中采用了混合编码方式。波形编码器具有音质好的特点，但比特速率要求高； 声音编码器具有编码比特速率低的特点，但音质较差；混合编码器为波形编码器和声音编码器两者的结合，吸取两种编码器的优点，使话音

16、编码后的比特速率能够满足GSM系统中无线信道的传输要求，而又能保证一定的话音质量，但话音质量比公用电话的PCM编码方式差。64K20m20m260分段话音编码编码后话260编码前话其编码过程为：先对 64Kbit/S的数字话音进行分段，每段 20ms,然后再进行混合编码，每 20ms的话音编成260个比特，即比特速率为260bit/20ms=13Kbit/S ,这样每路话音的比特速 率从 64Kbit/S 降至 13Kbit/S。信道编码信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响（误码）。由于在GSM系统中的无线信道为变参信道，传输时的误码较为严重，采用信道 编码能够检出和

17、校正接收比特流中的差错，克服无线信道的高误码缺点。信道编码的纠错和检错原理可以从下面简单的例子看出：假定要发送的信息是一个“瞰是一个“1。”为了提高保护能力，以这样简单的方式添加3个比特，对于每一个比特（0或1）,只有一个有效的编码组（0000或1111）。如果收 到的不是0000或1111,就说明传输期间出现了差错，差错的情况有三种，错一个比特、错 二个比特和错三或四个比特。由图例可见，错一个比特可以校正； 错二个比特时不能够校正，但能够检出；错三或四个比特才发生误码。所以，这个简单的编码方式能够校正一个差错和 检出二个差错。由此例可见信道编码可以纠错和检错。它是以增加 bit,降低信息量为

18、代价 的。编码的基本方法是在原始数据上附加一些冗余信息。在CME 20系统中，信道编码采用了卷积编码和分组编码两种编码方式。卷积编码具有纠错的功能；分组编码具有检错的功能。 同时由于编码时要添加比特， 而使话音信号的 比特速率升高，所以不能对全部的话音比特进行编码，而是只对部分重要的比特进行编码。GSM中采用分组编码和卷积编码两种编码方式。把话音编码产生的260比特分成50个最重要比特 132个重要比特 78个不重要比特对50个比特先添加3个奇偶检验比特（分组编码）。再与132比特和4个尾比特 一起卷积编码，比率为 1 ： 2,形成378个比特。另外78个不重要比特不予保护。7878已编码比特

19、378未编码比特78132个重要比信道编码的过程是：50个最重要的比特先加入 3个比特进行分组编码，再与特一起加入4个比特进行第二次分组编码，然后再按1: 2的比率进行卷积编码，形成 378个已编码比特，78个不重要比特不进行编码。这样，260个比特的数字话音信号经信道编码后成为456个比特。6交织交织就是把码字顺序相关的bit非相关化。Why?在实际应用中，比特差错经常成串发生，具有连续性。这是由于持续时间较长的衰 落谷点会影响到几个边续的比特。而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时 才是最有效的。采用交织技术，即是将码流以非连续的方式发送出去，使成串的比特差错能够被间隔开来，再

20、由信道编码进行纠错和检错。为克服比特差错经常成串发生，而信道编码只在检测和校正不太长的差错串时才最 有效，利用交织可把一条消息中相继比特隔开，将它们以非相继的方式发送，从而使成串的差错化为较短的差错串。一次交织在20MS话音内进行。二次交织在相邻的两个 20MS话音间进行。message blocksinterleavinginterleavedmessage blocks1X341X341X341X34第一次交织The cliannei coder prov ides 456 bits fbr every 20 ms of speech.These are interleaved, form

21、ing eight blocks of 57 bits each, as8 blocks在GSM系统中，信道编码器为每一段 20ms的话音提供456个比特，根据上述的交织原理，把456个比特分成八组，每组57个比特，在4个TDMA帧发送。发送时按非连续的方式发 码，即对它们作交织处理，其发码规律如图所示，这个比特的处理过程称为第一次交织。第 一次交织是在20ms的话音中进行的。设某个用户进行通话，每 20ms产生一个456bit的话音帧，假设现有 A、B、C、D 四帧，每帧第一次交织后形成 8组，每组57个比特，如果每帧的2个57个比特是取自同一 话音帧并插入同一突发脉串，那么该突发脉冲串如果

22、丧失将会导致总共丧失25%的比特，而信道编码难以对付丢失这么多的比特，所以必须在两个话音帧间再来一次交织。第二次交织C/8D/8D/8C/820 m总 speech456 bits = 8x5720 ms speech456 bits - 8x5720 ms speecli456 bits = 8x5720 ms spe&th456 bits = 8x57D/8C/8第二次交织是在两个 20ms的话音之间进行的，其原理如图所示，第二次交织后，每串突发 脉冲串发送相邻两个 20ms各57个比特的信息，每 20ms的话音要分成8个TDMA帧才能 送完。二次交织将增加系统的时延，但却能经得住丧失整个

23、突发脉串的打击。因为丧失一 个脉冲串只影响每个话音帧比特数的12.5% ,而这是能通过信道编码加以校正的。加密在数字传输的众多优点中,能够提供良好的保密性是很重要的 特性之一，GSM通过传输加密提供保密措施。这种加密可以用于语 言，用户数据和信令,与数据类型无关，只限制用于常规Burst之上。 加密是通过在一个泊松随机序列与常规道之中114个有用Bit 之间进行异或操作而得到的“随机序列由Burst序号和一个加密钥 是可以通过信令经常（每次通信）更改的.调制采用高斯滤波最小频移键控（ GMSK）,比普通的 MSK更窄的带宽，但代价是减小了对噪 声的抵抗能力。天线（空间）分集接收GSM中的实现分

24、集的方法是使用两个接收天线，它们受到的衰落影响是不相关的。它们两者在某一时该经受某很深衰落点影响的可能性很小。利用两付接收天线来接收信号， 它们独立接收同一信号，并因此受到衰落包络的不同影响， 当合成来自两付天线的信号时， 衰落的 程度能被减小。在900MHz频段，天线间距5米6米，可得到6dB左右的增益。在1800MHz 频段，由于波长较短，所以天线间距可以缩短。均衡器用于消除时间色散，当出现反射信号时，移动台收到的可能是直射信号和反射信号， 按一比 特1.1公里计算，两种信号的路径差距是 1.1公里时，移动台收到的可能是两个比特，如 0 和1,这时移动台无法取舍。基站发信序列移动台接收序列

25、接收码输出假设基站的发信序列为 A (t),无线信道的规律为 G (t),移动台的接收到的序列为B (t)。如果我们知道了无线信道的规律G (t),并且知道移动台的接收序列B (t),那么可以计算出基站的发信序列 A (t)。基站的发信序列 A经无线信道的传输后到达移动台，移动台所接收的序列为 B, B序列中的26个训练比特被提出来后经相关器的计算形成信道模型的控制参数去控制信道模 型，使道模型与实际的无线信道相似，然后码发生器产生可能出现的基站发信序列经信道模型后与接收到的实际接收序列相比较，经比较后，差值最小的码发生器所产生的序列作为接收到的数据输出。Burst突发脉冲串的形成在GSM系统

26、中，一个TDMA帧每时隙只能送出 2个57个比特，并以不连续的脉冲串形式 在无线信道上传送，因此除了2个57个比特的话音数据外，还必须加入其它的一些比特，这些比特包括前后各 3个尾比特(TB ),用于帮助均衡器知道突发脉冲串的起始位和停止位； 26个训练比特，用于均衡器计算信道模型；两个 1比特的借用标志，用于表示此突发脉冲 序列是否被FACCH信令借用。插入这些比特后，信号的数码率从22.8Kbit/s升至33.8Kbit/S。 话音先要经A/D电路的数字化处理，分成 20ms的音段。此后是话音编码，以降低比特率， 信道编码以控制差错。经交织处理和加密，然后，这些比特形成8个1/2突发脉冲串

27、(对应每20ms的话音）。最后，它们填充在适当的时隙内，以约 270Kbit/s的速率发送。接收机的工作流程是：接收突发脉冲串，在均衡器中计算评估比特序列的同时,建立起信道模型。在全部8个1/2突发脉冲串接收齐和解密之后，它们被个比特的消息。该消息序列被解码， 器的、能改善差错校正功能的软信息, 把它转换成模拟话音。以便检测和校正传输期间的差错。重新装配成456 解码器使用来自均衡即比特正确的概率。最后是对该比特流进行话音解码,Mobite equipm&nt国五国专T 旧 nsmitt 已 ModitiliatorReceiver DemodulatorRsgbivst Demodulato

28、rTan 与 mitt自 1r ModulatorAdaplive EqualizationAdaptive Equalizationformatting Ciphering Inteda vingDe-cipheiring De-interlsaving日 urst f。门 netting Ciphering InteirgayingGSM N&h/jorkI 22,a WsChannel113 kbiteSpeech cndingiSegmentationChannel decodingB kHz 13 bitsSpeech 由 cod i ngD/A-corwersionjVD-cQiv

29、jersini】|Receivi ng pwrt(icropho)ansmitting partReceiving pahDe-cipheriirirgDe-imierleaving8kH2 1Gbits64 kbit/s PCMTransmitting partCharm目 coding 3 kbit/s | |Channel DECodingJ2.13跳频瑞利衰落的衰落图形是与频率相关的,即衰落谷点将因频率不同而发生在不同的地点。这样这种如果在呼叫期间，让载波频率在几个频率点上变化，并假定只在一个频率上有一衰落谷点， 那么仅会损失呼叫的一小部分，而采用复杂的信号处理过程能重新恢复全部信息内

30、容。 方法称为跳频。在呼叫期间，载波频率在几个频率上变化，以克服瑞利衰落。因瑞利衰落谷点只所有的发信机都同时打开，碰分组方案，邻频碰撞也无妨，但若采 若采用跳频技术，且负荷不大时，是对某一个频点有效，对另一个频点无效。撞的机会很大，跳频的作用体现不出来。若按照4/12另外，跳频与不连续发射可以降低干扰，但当大负荷时,用多频复用技术，邻频的距离小于12,彼此干扰变大,可以减小碰撞机会。3交换概述鉴权、加密及设备识别下列情况需先经过鉴权：）移动台呼出及呼入2）移动台位置登记、位置更新3）移动台补充业务的登记、使用、删除鉴权过程1、用户购机入网时，电信部门将IMSI号和用户鉴权键 Ki 一起分配给用

31、户。同时，该用户 的IMSI和Ki存入AUC。2、在AUC鉴权中心按下步骤产生一个用于鉴权和加密的三参数组。1）产生一个不可预测的随机数RAND。2）以IMSI、Ki和RAND为输入参数由两个不同的算法电路（ A8和A3）计算出密钥 Kc 和符号响应SRES。3）将RAND、SRES、Kc组成一个三参数组送往 HLR作为今后为该用户鉴权时使用。3、HLR自动存储 110组每个用户的三参数组，并在 MSC/VLR 需要时传给它。而在 MSC/VLR中也为每个用户存储 17组这样的三参数组。这样做的目的是减少MSC/VLR与HLR、AUC之间信号传送的频次。4、在呼叫处理过程中，MSC向需被鉴权的

32、移动台发送一组参数中的RAND号码，移动台据此再加上要身 SIM卡内存储的IMSI和Ki作为A3鉴权运算电路的输入信号，算出鉴权 的符号响应SRES并将其送回MSC/VLR。5、MSC将原参数组中由 AUC算出的SRES与移动台返回的 SRES比较，若相同，则认为 合法，允许接入，否则为不合法，拒绝为其服务。三参数组的产生过程系统的鉴权过程AUCHIRMSC/VIRMS存储HLR中所有用 户的鉴权键Ki对所有用户产生一临时存储所有用户的 三参数组（每用户i至存储所有拜访用户 的存储所有有关的用接入请求RANDRANDKi*L算法SRESAUCSRESMSX ?、NOYESSERS系统的加密过程

33、1、鉴权程序中产生的密钥 KC随RAND和SRES 一起送往 MSC/VLR。2、MSC/VLR启动加密进程，发加密模式命令 M（一个数据模型） 经基站发往移动台。3、在移动台中对 “M进行加密运算（A5算法），其输入参数为KC、M和TDMA当前帧 号。加密后的信息送基站解密。若解密成功（“M被还原出来），则从现在开始，双方交换的信息（话音、 数据、信令）均需经过加密、解密步骤。移动设备的识别1、MSC/VLR向移动台要求IMEI号，移动台送该号至 MSC。2、MSC/VLR 将 IMEI 送 EIR 检查。3、EIR中定义有三个关于移动用户设备的消息。白名单：记有全部合法移动设备号码。黑名单

34、：记有全部被禁止使用的移动设备的号码。灰名单：记录有故障的移动设备号或末经型号认 证的移动设备号。4、EIR收到IMEI后，在以上三个名单中查找，并将结果送回MSC,以决定是否允许该移动设备使用网络。在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡 SIM ),它寄存用户的鉴约信息， 没有SIM卡，MS不能接入GSM网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备(即话机， 也可以使用另一个话机)，这样为防失窃，系统配置了EIR,用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。用户权与用户设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户可以买卡租机，这也是一种新的业务。三种名单：白名单-合

35、法设备 黑名单一非法设备 灰名单一故障设备3.2号码规则 移动台的国际身份号码 ISDN (MSISDN)是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：MSISDN = CC+ NDC + SNCC:国家代码（Country Code）,即在国际长途电话通信网中的号码（86）NDC ：网号（ National Destination Code ）SN：用户号码（Subscriber Number）如 8613902223456 ： 139 便是 NDC 网号，后面8 位为 SN 用户号。 SN 的前四位（H0H1H2H3） 和网号合起来用于识别归属区 （HLR

36、） 。移动目前开通的135-139 实际上是同一个网。联通用130-132。国际移动用户识别码（IMSI ）是唯一地识别 GSM PLMN 网中某一用户的信息。IMSI = MCC + MNC + MSIN （460-00-）MCC=移动网的国家号码（与CC不同）MNC =移动网号MSIN =移动台识别号，最长为15位。移动台漫游号码（MSRN ）用于一次呼叫的路由选择。MSRN = CC+NDC + SNCC=国家号NDC =国内目的地号码（用于识别 MSC/VLR ）SN = 用户号，对应于用户的IMSI号码动态漫游号含有拜访MSC/VLR的地址信息。临时移动用户识别码（TMSI ）用于保

37、护 IMSI 码，该号只在本MSC 区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过 4 个字节。国际移动台设备识别码（IMEI ）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。IMEI =TAC + FAC+SNR+SPTAC =型号论证码FAC =最终装配码，用于识别制造厂家。SNR =序号SP=备用位置区识别码（LAI ）LAI 代表 MSC 业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。LAI =MCC +MNC + LACMCC =移动国家号，识别一个国家MNC=移动网号，识别国内的GSM网LAC=位置区号码，识别一个GSM网中的位置区 小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小

38、区。CGI = MCC + MNC + LAC + CI 基站识别码（BSIC） （6bit）BSIC = NCC + BCCNCC =国家色码，用于识别GSM移动网（3bit）BCC =基站色码，用于识别基站（3bit）BCC=TSC训练序歹U码各种号码的应用在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示:PSTNMSC Add下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户的呼叫接续过程中各种识别码的 应用过程。1、主叫拨号。北京市话用户 A拨打广州GSM用户B的MSISDN号码，PSTN网 络的交换机分析 MSISDN号码，得知B用户为移动用户，它把呼叫转到 GSM网络上距它 最近的一个具有入口

39、功能的移动业务交换中心 GMSC。2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR,要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。3、HLR申请漫游号码 MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前 处于哪个 MSC并将该IMSI发至该MSC,向该MSC申请分配一个漫游号码。4、选定漫游号码 MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户 B分配一个漫游号码 并将此号码送回 HLR,再由HLR发给GMSC使用。5、连接呼叫至被叫所在的 MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一条出中继路由至 MSC o MSC将负责本次

40、呼叫的建立和计费功能。6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC发出寻呼命令到 MS所在位置区内的所有无线基站，再由基站向被叫用户B发呼叫信号。7、基站寻呼被叫用户 B。基站收到寻呼命令后， 将该寻呼消息(含有MS的IMSI )通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。8、呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC ,经鉴权、设备识别后认为合 法，则令BSC给该MS分配一条TCH,接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向 被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费。4无线信道描述4.1 TDMA时分多址GSM900/1800上行频率/下行频率载频间隔为200K

41、Hz每载频共分8个时隙，即为8个信道。在GSM中，无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分白方式传送，所以，在 GSM中，无线路径上采用的是时分多址 (TDMA)方式。每一个载频上有 8个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提 供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频带， 他们使用不同的时隙。 如图所示, 8个移动台分别工作在一个载频上的8个不同的时隙上。时分多址TDMA 小意图GSM 是一个 采 用 FMDA 和 TDMA 技 术 的 制 式MHz 690915Logical Channel: TCH TCH4.2信道分类物理信

42、道是指一个载频上一个FACCHTCHTDMA帧的一个时隙，它相当于 FDMA系统中的一个频道。用户通过某一个载频上的个信道接入系统通信。 特流被称为突发脉冲序列。用户在该入道上，即该时隙上发出的信息比逻辑信道是从信息内容的性质角度定义划分的。把信道上传递的内容分成业务信息（话音、数据等）和控制信息（控制呼叫进程的信令）两大类。定义与之对应的逻辑信道称 为业务信道和控制信道。业务信道（TCH）用于传送编码后的话音或数据信息。控制信道（CCH） 用于传递控制信息如控制呼叫进程的信令的信道传送控制信息4.3控制信道（CCH）控制信道（CCH）: Control Channel控制信道分为下面三种：?

43、广播信道（BCH）：Broadcast Channels? 公共控制信道（CCCH）:Common Control Channels? 专用控制信道（DCCH）Dedicated Control Channels广播信道BCH1、广播信道（BCH）包才BCCH、FCCH、SCH三种信道。其特点为下行信道，且是点对多 点的方式，用于向移动台传递小区的各项广播信息，使移动台与基站取得同步。广播控制信道（BCCH）用于向移动台传送所有小区的通用消息。如 LAI、小区内允许MS最大输出功率、相邻小区的BCCH载频等。频率校正信道（FCCH）向移动台传递频率校正信号，使移动台能调到相应的频率上。同步信道

44、（SCH）用于向移动台传送帧同步号，即 TDMA帧号，同 公共 控制信道CCCH2、公共控制信道包括 PCH、RACH、AGCH三种信道。该类信道主要用于移动台作主叫或寻呼被叫时，完成所需专用控制信道的申请和分 配。寻呼信道（PCH）用于在小区内寻呼移动台，是下行信道。PCH含有被叫移动台的号码信息，故只有相应的移动台才会响应。随机接入信道（RACH）是一个点对点的上行信道。当移动台经RACH申请到专用信 道后，系统经接入允许信道 AGCH将分配给该移动台的专用信道通知移动台。所以 AGCH 和RACH成对使用。3、 专用控制信道（DCH）由SDCCH、SACCH、FACCH、和CBCH四种信

45、道组成，用于 向特定的呼叫提供专门的信道来传递其专用信令信息。SDCCH:独立专用控制信道SACCH:慢速随路控制信道FACCH:快速随路控制信道CBCH :小区广播信道独立专用控制信道（SDCCH）是一个点对点的双向信道，主要用于在移动台呼叫建立之前，即在使用TCH之前，传送系统信息：如登记和鉴权呼在此信道上进行。慢速随路控制信道（SACCH）,它与一个业务信道或一个独立专用控制信道相关，用于传送有关连接信息的点对点的双向连接数据信道。如传送服务小区及相邻小区的信号强 度，移动台功率等级管理等信息。快速随路控制信道（FACCH）与一个TCH相关，用于传送速度（实时）要求高的信 令信息，它工作

46、于借用模式，每当需要传送该类信息时，例如需要完成一次切换，则需借用 TCH ,即当前的一个20ms的话音信息位置被借用来传送这些信息。由于译码器会重复最后 20ms的话音，故这种中断不会让用户感觉到。小区广播信道：CBCH。逻辑信道分类图Control ChannelsT raffic ChannelsDCCHHalf即场FCCHSIKCHSACCHAGCHRACHFACCHFull RRte wind EFRDymmy BurstLogical ChannelsRACH uaes iimeslaLO el m tS uplink50DCH md SACCH les tirneat 1 erf

47、 口 由.upinAc 4nd J doEinicBCH and CCCH kKoepI far RACH; use-s lirnT曰 D / |af C, downliMc Each Burst ra 156.25 brt ernes. long andl la carried in 1 加磔乌3NprnvilBurstFrequency CorrsclidriSyndv酬心lion Burst英语缩略语BCCH :Broadcast Control ChannelFCCH :Frequency Correction ChannelSCH:Synchronization ChannelRAC

48、H : Random Access Channel AGCH : Access Grant Channel PCH:Paging ChannelSDCCH : Stand alone Dedicated Control Channel SACCH : Slow Associated Control Channel FACCH : Fast Associated Control Channel CBCH : Cell Broadcast Channel TCH :Traffic Channel4.3举例说明5 GSM话务流程5.1位置更新1、普通的位置更新2、IMSI的分离3、IMSI的附着4、

49、周期性位置登记The MSC.A LR knows which LA the MS is located in. A paging niesscige is sent to the BSCs controUing the LA,The BSCs distribute ihc paging message to The BTSs in the desired LA. The BTSs transmit the message over the air interface using PCH.When 小七 MS tlctects a PC H identiiving itscIC it send

50、s :】 request tor a signaling channel using RACH.The BSC uses AGCH to inform the MS of the signaling channel SDCCH and SACCH) to use,SDCCH and SACCH are used for call set-up. A 1 CH 运 allocated and the SDCCH is released,The MS and BTS switch to the identified TCH frequency and Time slot. The MS rings

51、. If The subscriber answers, the conncctioEi is csTablishcd. During the ealL the nidio connection is niaintained by iulbrmutian stint mid received by die MS 口事ng SACCH.正常的位置更新(2) IMSIxMGTMSC/VLR(3) LSubscriberinformation r/f/subscriber request / informationHLR(5) Location cancellationX| BSC |(4)IMSI

52、MSC/VLR-AddressHLRK, / / WlMSI / / (4) (2)/ /MSRNMSISDN/ /(4) MSRN, t (5) rMSC/VLRMSRNIMSIIMSI LAISignalingSpeech/Data1、拨叫移动用户的话路从最近的GMSC接入GSM网络；2、GMSC分析被叫 MSISDN号码，并根据 MSISDN问询相应的 HLR。HLR中存储有移动 用户所在的 MSC地址，且有 MSISDN号码和IMSI号的关联；3、HLR请求被叫移动用户（？IMSI ）所在的MSC分配动态漫游号（MSRN ）, MSC为该被 叫移动用户分配一个未使用的MSRN号码，并使

53、此 MSRN号码和该IMSI号关联起来；4、HLR得到MSRN ,并返回给 GMSC ;5、GMSC通过MSRN把话路指向被叫所在 MSC （MSRN有MSC地址信息）；6、拜访MSC收到来话，通过 MSRN检索到刚才关联的被叫 IMSI号，然后释放 MSRN ;7、通过IMSI号，MSC即检索出该用户所在的 LAI ;8、在LAI位置区内所有小区内寻呼被叫移动用户（视具体MSC参数设置）；9、当被叫移动寻呼台响应后，进行鉴权、加密、 IMEI检查；10、若鉴权证实、加密成功后，建立通话话路。手机作主叫(1b)MSC/VLR(6)(7)(8)1、移动台通过 RACH申请一个信令信道 SDCCH

54、;2、移动台表明它试图建立一个呼叫。MSC/VLR 分析其IMSI号，并在 VLR中把MS标注为忙”；3、进行鉴权；4、加密和IMEI检查；（3和4视具体MSC参数设置而定，可选）；5、MSC收到MS发的Setup消息，包括业务类型和被叫B号码；6、MSC检查该主叫的业务是否受限。若没有，则呼叫流程继续；7、建立MSC到BSC的话音通路，并分配一个 TCH信道给主叫；? MSC请求BSC分配一个TCH话音信道；?BSC检查是否有空闲的 TCH信道，分配彳t道，叫 BTS激活信道；? BTS激活信道后，向 BSC发回证实消息；?信道分配完成后 BSC通知MSC ;? MSC分析B号码并建立到被叫

55、端的呼叫；8、若被叫振铃时，对端 MSC向MS回送振铃音；9、被叫摘机，网络发送连接消息给主叫移动台。移动台发回连接证实消息，完成呼叫接续过程。紧急呼叫;对于登记的用户，若鉴权失紧急呼叫时，未登记的用户将被允许（视交换参数设置而定） 败也可忽略，另外不采用加密方式。紧急呼叫的接续：小区参数（MGCEI ）中定义 RO、EA;ES=2290 :含SIM卡的紧急呼叫；ES=2577 :不含SIM卡的紧急呼叫；在GSM中，紧急呼叫号码是 112。5.5切换8TS measureB：Signal Strength 1 up|jnkQuality J TCHSignal Strength (6 neig

56、hbours a/rtfl downlinkQuality s&rving cell) J TCH测量报告：手机：本下行TCH信道的信号强度和质量，邻区的信号强度（但只报告6个最强的邻区）；基站：上行TCH信道的信号强度（不用于定位）、质量、TA。Locating 运算：手机和基站的测量报告都由 BTS报给BSC,进行Locating运算。5.6切换类型Intra-BSCInter-BSCInter-MSC内部切换间外部切换间越局切换Handover BSCHandover BSCHandover MSC对于我们后面看到的内部和外部切换之分：1就属于内部切换，2和3都属于外部切换!Intra-

57、BSC Handover1、移动台在通话期间，把测量的本TCH的信号强度、质量，6个最强邻区的信号强度以 480ms 的频度报告发送给 BTS ;2、BTS加上自己的上行测量报告，一同报给 BSC, BSC进行定位运算，决定是否切换；3、若需要切换，BSC检查目标BTS有否可用信道，通知它激活信道；4、BSC让旧的BTS给移动台发送切换的消息：要切换到的频率和时系；5、移动台调谐到新的频点上，并在大致的时系上发送hand-over access bursts ;6、若移动台切换成功，则发送 “hand-over complete? BTS ? BSC,新的话音通路建立了；7、BSC通知旧的BT

58、S拆除旧的TCH信道。在此BSC的内部切换，没有MSC的参与，但切换完成后BSC会告知MSC有个切 换完成了。Inter-BSC Handover1、若切换的目标小区属于另一个BSC,则源BSC （当前）会发送hand-over required的消息给MSC,消息中包含目标小区的CGI;2、MSC中有小区的列表 （MGCEP）,它知道该小区属于哪个BSC,便发送hand-over request给该目标BSC;3、若有空闲信道，则目标BSC让该小区激活信道；4、信道激活后，目标 BSC把该信道的频率和时系告诉MSC;5、MSC把此信道信息回给源 BSC;6、源BSC让移动台切换到新的 TCH

59、信道上；7、移动台在新的信道上发送切换脉冲：handover burst;8、一旦BTS检测到切换脉冲，则把 TA和输出功率等要求发给移动台；9、目标BSC证实该目标小区收到了handover burst;10、BSC回送此信息给 MSC, MSC改变话音通路；11、MSC告诉旧的源BSC,旧的TCH信道不用了；12、拆除旧的TCH信道。Inter-MSC Handover三种类型:Basic HandoverSubsequent Handover backSubsequent Handover to a third MSC注：切换到第三方 MSC时话路要交回起呼的MSC进行话务接续!1、源

60、BSC 发送 hand-over-required 消息给 MSC ;2、源MSC向目标MSC请求分配越局切换所需的切换号码（同 MSRN ）;3、目标 MSC向切换的目标 BSC发送切换请求：hand-over request ;4、若有空闲信道的话，目标 BSC让该BTS激活TCH信道；5、目标BSC向自己的MSC发回新信道的信息；6、目标MSC把此信道信息和分配的切换号码发回源MSC ;7、源MSC根据切换号码把话路指向目标MSC;8、向移动台发送切换命令（新信道的频率和时系号）9、移动台在新的信道上发送Handover Burst;10、目标MSC向源MSC传回切换成功的信息；11、源