GSM通信系统解析

GSM通信系统分析GSM通信系统分析42/42GSM通信系统分析第六章GSM通信系统第一节GSM系统的业务及其特色GSM的业务分类广义上说GSM的业务是指用户使用GSM系统所供应的设施的活动。换句话说一项GSM业务就是GSM系统为了满足一个特别用户的通信要求而向用户供应的服务。GSM依照ISDN对业务的分类方法对其业务进行了分类，业务分为基本业务和补充业务。基本业务按功能又可分为电信业务(Teleservices)(又称用户终端业务)和承载业务(BearerServices)。这两种业务是独立的通信业务。图9.1为GSM系统业务分类表示图。业务基本业务附加业务电信业务承载业务图6.1GSM系统业务分类电信业务是指为用户通信供应的包括终端设施功能在内完满能力的通信业务。承载业务供应用户接入点(也称“用户/网络”接口)间信号传输的能力。GSM支持的基本业务，如图6.2所示:电信业务承载业务终端设施数字蜂窝PLMN传输网终端网终端设施图6.2GSM支持的基本业务附加业务是对基本业务的改进和补充，它不能够单独向用户供应，而必定与基本业务一起供应。同一附加业务可应用到若干个基本业务中。电信业务主要供应的电信业务有以下几类:1表6-1用户信息种类电信业务码话音传输11短信息212223传真6162

电信业务名称电话MS终端的点对点短信息业务MS初步的点对点短信息业务小区广播短信息业务交替语音和三类传真自动三类传真紧急呼叫12在GSM系统所供应的业务中，最重要的业务是电话业务，它为数字搬动通信系统的用户和其余全部与其联网的用户之间供应双向电话通信。依照GSM技术规范，紧急呼叫是由电话业务引伸出来的一种特别业务。此业务可使搬动用户经过一种简单而同一的手续接到就近的紧急业务中心。使用紧急业务能够不收费，也不需要鉴别使用者的鉴又名码。依照我国情况，暂不供应紧急呼叫业务。短信息业务分为三类，包括MS初步、MS终端的点对点短信息业务以及小区广播短信息业务。点对点的短信息业务由短信息业务中心完成储藏和前转功能。短信息业务中心是与GSM系统在功能上完满分其余实体。图6.3和图6.4分别说了然MS初步、MS终端的点对点短信息业务以及小区广播短信息业务传达过程。空中接口A接口

NSSMSCVLRBSS搬动台始呼的短信息搬动台被呼的短信息短消息图6.3短信息服务(源端到终端)过程2空中接口A接口BSSNSSBSS小区广播的短信息业务操作保护接口NSS图6.4短信息服务(小区广播)过程传真业务有两类：交替语音和三类传真；自动三类传真。交替语音和三类传真是指语音与三类传真交替传达的业务；自动三类传真是指能使用户经GSM网以传真编码信息文件的形式自动交换各种信件的业务。承载业务GSM系统主要供应的承载业务见表6-2。表6-2承载业务码承载业务名称透明属性21异步300bps双工电路型T或NT22异步1.2kbps双工电路型T或NT24异步2.4kbps双工电路型T或NT25异步4.8kbps双工电路型T或NT26异步9.6kbps双工电路型T或NT31同步1.2kbps双工电路型T32同步2.4kbps双工电路型T或NT33同步4.8kbps双工电路型T或NT34同步9.6kbps双工电路型T或NT41异步PAD接入300bps电路型NT42异步PAD接入1.2kbps电路型T或NT44异步PAD接入2.4kbps电路型T或NT45异步PAD接入4.8kbps电路型T或NT46异步PAD接入9.6kbps电路型T或NT61交替话音/数据注181话音后接数据注1注1:承载业务61和81中的数据为3.1KHz信息传达能力的承载业务21-34。注2：表中“T”表示透明；“NT”表示不透明。附加业务附加业务是基本电信业务增强或补充。下面列出了大多数附加业务。计费提示–AOC3交替线业务(ALS)-个人或商业来话限制-BAIC当游览在HPLMN之外时，限制全部来话在外国时限制来话呼出限制-BOC限制全部打出去的国际电话-BOIC限制全部打出去的国际电话，除了那些打到HPLMN国家的电话遇忙呼叫前转-CFB无应答呼叫前转-CFNA无条件呼叫前转-CFU呼叫保持呼叫等待-CW主叫线鉴别显示-CLIP主叫线鉴别限制-永久或预呼-CLIR中央交换业务闭合用户群-CUG会议呼叫-CONF显式呼叫转接运营者确定的呼叫限制(ODB)第二节GSM系统的结构以下图6.5为GSM系统的整体结构BGVLRVLRCDMSBTSBSCMSCEHLR/AUCUmAbiAMSCsFOMC注EIRBSS

SMCSSSPSTNISDNPLMNPSPDN图6.5为GSM系统的整体结构GSM系统整体结构由以下功能单元组成：(1)搬动台(MS)：它包括搬动设施(ME)和用户鉴别模块(SIM)。依照业务的状4况，搬动设施可包括搬动终端(MT)，终端适配功能(TAF)和终端设施(TE)等功能部件。基站(BTS)：为一个小区服务的无线收发信设施。基站控制器(BSC)：拥有对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制的功能，BSC以及相应的BTS组成了BSS(基站子系统)。BSS是在必然的无线覆盖区中，由搬动业务交换中心(MSC)控制，与MS进行通信的系统设施。(4)搬动业务交换中心(MSC)：对于位于它管辖地区中的搬动台进行控制、交换的功能实体。拜看法址存放器(VLR)：MSC为所管辖地区中MS的呼叫接续，所需检索信息的数据库。VLR储藏与呼叫办理相关的一些数据，比方用户的号码，所处地址区的鉴别，向用户供应的服务等参数。归属地址存放器(HLR)：管理部门用于搬动用户管理的数据库。每个搬动用户都应在其归属地址存放器注册登记。HLR主要储藏两类信息，相关用户的参数和相关用户当前所处地址的信息。设施鉴别存放器(EIR)：储藏相关搬动台设施参数的数据库。主要完成对搬动设施的鉴别、监察、闭锁等功能。(8)鉴权中心(AUC)：为认证搬动用户的身份和产生相应鉴权参数(随机数RAND，符号响应SRES，密钥Kc)的功能实体。平时，HLR、AUC合设在一个物理实体中，VLR、MSC合设于一个物理实体中，MSC、VLR、HLR、AUC、EIR也可合设于一个物理实体中。MSC、VLR、HLR、AUC、EIR功能实体组成为交换子系统(SSS)。(9)操作保护中心(OMC)：操作保护系统中的各功能实体。依照厂家的实现方式可分为无线子系统的操作保护中心(OMC-R)和交换子系统的操作保护中心(OMC-S)。GSM系统可经过MSC实现与多种网络的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN。注：短信息业务中心(SC)功能实体可经过与SSS的连接实现点对点短信息业务，可经过与BSS的连接完成小区广播短信息业务。实质系统举例：BSS-基站子系统BTSBTS

DX200DX200MSC/VLRHLR/AC/EIRDX200TCSMBTSNSS-网络子NMS/2000系统网络BTSPSTNNSS地点管理系统DX200ISDNBTSBSCPSPDNAirAbisASMSC5第三节GSM的信道物理信道与逻辑信道物理信道有前面的谈论我们知道GSM系统采用的是频分多址接入(FDMA)和时分多址接入(TDMA)混淆技术，拥有较高的频率利用率。FDMA是说在GSM900频段的上行（MS到BTS）890MHz~915MHz或下行（BTS到MS）935MHz~960MHz频率范围内分配了124个载波频率，简称载频，各个载频之间的间隔为200KHz。上行与下行载频是成对的，即是所谓的双工通信方式。双工收发载频对的间隔为45MHz。TDMA是说在GSM900的每个载频上准时间分为8个时间段，每一个时隙段称为一个时隙（slot），我们称这样的时隙为信道，或为物理信道。一个载频上连续的8个时隙组成一个称之为“TDMAFrame”的TDMA帧。也就说GSM的一个载频上可供应8个物理信道。图6.6给出了时分多址接入的原理表示图。时隙0时隙1时隙2时隙3时隙4时隙5时隙6时隙7图6.6时分多址接入原理表示图为了是大家更好的理解当前我国正在宽泛使用的GSM900和GSM1800的频率配置情况，下面给出我国GSM技术系统对频率配置所做的规定:工作频段GSM网络采用900/1800MHz频段，见表6-3。表6-3搬动台发、基站收基站发、搬动台收GSM900/1800频900MHz频段890-915MHz935-960MHz段1800MHz频段1710-1785MHz1805-1880MHz国家无委分配给900MHz频段(注)886-909MHz931-954MHz中国电信的频段1800MHz频段1710-1720MHz1805-1815MHz注：国家无委分配的900MHz频段包括本来分配的TACS频段和新分配的ETACS频段。GSM网络总的可用频带为100MHz。中国电信应使用原国家无线电管理委员6会分配的频率建设网络，随着业务的不断发展，在频谱资源不能够满足用户容量需求时，可扩展频段。若是我们把TDMA帧的每个时隙看作为物理信道，那么在物理信道所传输的内容又是什么呢？内容就是逻辑信道。逻辑信道是指依照搬动网通信的需要为所传达的各种控制信令和语音或数据业务在TDMA的8个时隙分配的控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道。GSM数字系统在物理信道上传输的信息是大体由100多个调制比特组成的脉冲串，称为突发脉冲序列—“Burst”。以不同样的“Burst”信息格式来携带不同样的逻辑信道。为了使读者更好的理解物理信道、逻辑信道的看法，下面举个例子来说明这个问题。若是用只有8个座位的汽车运送一批军官和士兵如图6.9示。图6.9一个后勤运输的小问题由图可看出在每部汽车中8个座位上做了不同样种类的人。一各种类的人为军官人数少但起着指挥作用；另一类人是士兵人数多是战场上的主力军。这个例子可类比物理信道和逻辑信道的关系，即物理信道可类比为车的8个座位—个时隙，逻辑信道可类比为作在座为上的人。逻辑信道的不同样种类可类比为军官和士兵，起控制作用的逻辑控制信道可类比成军官，起传输语音或数据逻辑业务信道可类比成士兵。逻辑信道逻辑信道的分类逻辑信道分为两大类：专用信道和公共信道。专用信道主若是指用于传达用户语音或数据的业务信道，别的还包括一些用于控制的专用控制信道。公共信道主若是指用于传达基站向搬动台广播信息的广播控制信道和用于传达MSC与MS间建立连接所需的双向信号的公共控制信道。图6.10为GSM所定义的各种逻辑信道。7逻辑信道公共信道专用信道广播信道公共控制专用控制业务信道信道信道频率校正信同步信道广播控制独立专用控慢速随路信快速随路信道信道制信道道道寻呼信道随机接入信接入赞同信增强型全速道道全速率信道半速率信道率速率信道图6.10GSM定义的逻辑信道表示图广播信道（BCH）：广播信道（BCH）是从基站到搬动台(MS)的单向信道。包括：频率校正信道（FCCH）：此信道用于给用户传达校正MS频率的信息。搬动台在该信道接收频率校正信息并用来校正搬动台用户自己的时基频率。同步信道（SYCH）:同步信道（SYCH）用于传达帧同步（TDMA帧号）信息和BTS鉴别码（BSIC）信息给MS。广播控制信道（BCCH）:广播控制信道（BCCH）用于向每个BTS广播通用的信息。比方在该信道上广播本小区和相邻小区的信息以及同步信息（频率和时间信息）。搬动台(MS)则周期地监听BCCH，以获取BCCH上的以下信息：当地区鉴别（LocalAreaIdentity）相邻小区列表（ListofNeighbouringCell）本小区使用的频率表小区鉴别（CellIdentity）功率控制指示（PowerControlIndicator）中断传输赞同（DTXpermitted）接入控制（AccessControl）,比方：紧急呼叫等CBCH（CellBroadcastControlChannel）的说明CBCH载波是由基站以固定功率发射，其信号强度被全部搬动台测量。公共控制信道（CCCH）:公共控制信道（CCCH）是基站与搬动台间的一点对多点的双向信道。包括：寻呼信道（PCH）此信道用于广播基站寻呼搬动台的寻呼信息，是下行信道(BTS→MS)。随机接入信道（RACH）MS随机接入网络时用此信道向基站发送信息。发送的信息包括：对基站寻呼信息的应答；MS8始呼时的接入。而且MS在此信道还向基站申请指配一独立专用控制信道SDCCH。此是上行信道。赞同接入信道（AGCH）AGCH用于基站向随机接入成功的搬动台发送指配了的独立专用控制信道SDCCH。下行信道。专用控制信道（DCCH）:专用控制信道（DCCH）是基站与移动台间的点对点的双向信道。包括：独立专用控制信道（SDCCH）独立专用控制信道（SDCCH）用于传达基站和搬动台间的指令与信道指配信息，如鉴权、登记信令信息等。此信道在呼叫建即刻期支持双向数据传输，支持短信息业务信息的传达。随路信道（ACCH）该信道能与独立专用控制信道SDCCH）也许业务信道公用在一个物理信道上传达信令信息。随路信道（ACCH）分为两种信道：慢速随路信道（SACCH）基站用此信道向搬动台传达功率控制信息、帧调整信息。另一方面，基站用此信道接收搬动台发来的搬动台接收的信号强度报告和链路质量报告。快速随路信道（FACCH）此信道主要用于传达基站与搬动台间的越区切换的信令信息。业务信道（TCH）:业务信道（TCH）是用于传达用户的话音和数据业务的信道。依照交换方式的不同样业务信道可分为电路交换信道和数据交换信道；依照传输速率的不同样可分为全速率信道和半速率信道。GSM系统全速率信道的速率为13kbit/s；半速率信道的速率为。别的，增强全速率业务信道是指，它的速率与全速率信道的速率同样为13kbit/s，可是其压缩编码方案比起全速率信道的压缩编码方案优越，因此它有较好的话音质量。5月30日物理信道与逻辑信道的配置逻辑信道与物理信道的照射由前面的谈论可知GSM系统的逻辑信道数已经高出了GSM一个载频所供应的8个物理信道，因此要想给每一个逻辑信道都配置一个物理信道，一个载频所提供的8个物理信道是不够的，需要再增加载频。因此能够看出，这样的逻辑信道和物理信道的指配方法是无法进行高效率的通信的，我们知道尽管控制信道在通信中起着至关重要的作用，但通信的根本任务是利用业务信道传达语音或数据，而依照上面的信道配置方法，在一个载频上已经没有业务信道的时隙了。解决上述问题的基本方法是，将公共控制信道复用，即在一个或两个物理信道上复用公共控制信道。GSM系统是按下面的方法建立物理信道和逻辑信道间的照射对应关系的。一个基站有N个载频，每个载频有8个时隙。将载波定义为f0、f1、f2、。对于下行链路，从f0的第0时隙（TS0）初步。f0的第0时隙（TS0）只用于照射控制信道，f0也称为广播控制信道。图6.11为广播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）在TS0上的复用关系。9图6.11BCCH与CCCH在TS0上的复用广播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）共占用51个TS0时隙。尽管只占用了每一帧的TS0时隙但从时间上讲长度为51个TDMA帧。作为一种复帧，以每出现一个悠闲帧作为此复帧的结束，在悠闲帧此后，复帧再从F、S开始进行新的复帧。以此方法进行重复，即时分复用组成TDMA的复帧结构。上图中：F（FCCH）：搬动台据此同步频率。S（SCH）：搬动台据此读TDMA帧号和基站鉴别码（BSIC）。B（BCCH）：搬动台据此读相关小区的通用信息。I（IDEL）：悠闲帧，不包括任何信息，仅作为复帧的结束标志。在没有寻呼或呼叫接入时，基站也总在f0上发射。这使搬动台能够测试基站的信号强度以决定使用哪个小区更为合适。对上行链路，f0上的TS0不包括上述信道。它只用于搬动台的接入，即用于上行链路作为RACH信道。图6.12为51个连续的TDMA帧的TS0。图6.12TS0上RACH的复用BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH和RACH均照射到TS0。RACH照射到上行链路，其余照射到下行链路。下行链路f0上的TS1时隙用来将专用控制信道照射到物理信道上，其照射关系如图6.13所示。10图6.13SDCCH和SACCH在TS1上的复用（下行）由于呼叫建立和登记时的比特率相当的低，因此可在一时隙上放8个专用控制信道，以提高时隙的利用率。专用控制信道（SDCCH）和慢速随路控制信道（SACCH）共有102个时隙，即102个时分复用帧。专用控制信道的DX（D0、D1、﹒﹒﹒）只用于搬动台建立呼叫的开始时使用，当搬动台转移到业务信道TCH上，用户开始通话或登记完释放后，DX就用于其余的搬动台。慢速随路控制信道（SACCH）的AX（A0、A1、﹒﹒﹒）主要用于传达那些不紧急的控制信息，如传达无线测量数据等。上行链路f0上的TS1与下行链路f0上的TS1有同样的结构，可是它们在时间上有一个偏移，即意味着对于一个搬动台同时可双向接续。图6.14给出了专用控制信道（SDCCH）和慢速随路控制信道（SACCH）在上行链路f0的TS1上的复用。图6.14SDCCH与SACCH在TS1上的复用（上行）载频f0上的上行、下行的TS0和TS1供逻辑控制信道使用，而其于6个物理信道TS2~TS7由业务信道使用。业务信道到物理信道的照射由以下图6.15所示。11图6.15TCH的复用图6.15只给出了TS2时隙的时分复用关系，其中T表示TCH业务信道，用于传达语音或数据；A表示SACCH慢速随路信道，用于传达控制命令，如命令改变输出功率等；I为IDEL悠闲，它不含任何信息，主要用于配合测量。时隙TS2是以26个时隙为周期进行时分复用的，以悠闲时隙I作为重复序列的开头或结尾。上行链路的TCH与下行链路的TCH结构完满同样，可是有一个时间的偏移。时间偏移为3个TS，也就是说上行的TS2与下行的TS2不同样时出现，表示搬动台的收发不用同时进行。图6.16给出了TCH上行与下行偏移的情况。图6.16TCH上下行偏移经过以上论述能够得出在载频f0上：TS0：逻辑控制信道，重复周期为51个TSTS1：逻辑控制信道，重复周期为102个TSTS2：逻辑业务信道，重复周期为26个TSTS3~TS7：逻辑业务信道，重复周期为26个TS其余f1~fN个载频的TS0~TS7时隙全部是业务信道。GSM的时隙帧结构前面论述了GSM的逻辑信道和物理信道的照射，在此基础上给出GSM的帧结构。GSM的时隙帧结构有五个层次，即时隙、TDMA帧、复帧（multiframe）、超帧（superframe）和超高帧。时隙是物理信道的基本单元TDMA帧是由8个时隙组成的，是占有载频带宽的基本单元，即每个载频有8个时隙。复帧（multiframe）有两各种类：由26个TDMA帧组成的复帧。这种复帧用于业务信道（TCH）、慢速随路控制信道（SACCH）和快速随路控制信道（FACCH）。由51个TDMA帧组成的复帧。这种复帧用于广播控制信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）。12超帧是由51个由26帧的复帧或26个由51帧的复帧组成。超高帧等于2048个超帧。图6.17给出了GSM系统分级帧结构的表示图。图6.17分级的帧结构在GSM系统中超高帧的周期是与加密和跳频相关的。每经过一个超高帧的周期，循环长度为2715648，相当于3小时28分53秒760毫秒，系统将重新启动密码和跳频算法。3.3突发脉冲突发脉冲是以不同样的信息格式携带不同样逻辑信道，在一个时隙内传输的，由100多个调制比特组成的脉冲序列。因此能够将突发脉冲看作是逻辑信道在物理信道传输的载体。依照逻辑信道的不同样突发脉冲也不尽同样。平时突发脉冲有5种类型：一般突发脉冲（NormalBurst）一般突发脉冲（NB）用于组成业务信道（TCH），以及除FCCH，SYCH，RACH和悠闲突发脉冲之外的全部控制信息信道，携带它们的业务信息和控制信息。一般突发脉冲的组成如图6.18所示。图6.18一般突发脉冲序列由图6.18可看出：一般突发脉冲（NB）是由加密信息（2×57bit）、训练序列26bit）、尾位TB（2×3bit）、借用标志F（StealingFlag，2×1bit）和保护时间GP（GuardPeriod，8.25bit）组成，总计156.25bit。因每个bit的连续时间为3.6923μs，一个一般突发脉冲所占用的时间为。在一般突发脉冲中，加密比特是57比特的加密语音、数据或控制信息，别的有1比特的“借用标志”，当业务信道被FACCH借用时，以此标志表示借用一半业务信道资源；训练序列是一串已知比特，是供信道平衡用的；尾位TB总是000，是突发脉冲开始与结尾的标志；保护时间GP是用来防范由于准时误差而造成突发脉冲间的重叠。13频率校正突发脉冲（FrequencyCorrectionBurst）频率校正突发脉冲（FB）用于组成频率校正信道（FCCH），携带频率校正信息。其结构图由图6.19给出。图6.19频率校正突发脉冲序列频率校正突发脉冲除了含有尾位和保护时间外，主要传达固定的的频率校正信息，即142个的全0bit。同步突发脉冲（SynchronizationBurst）同步突发脉冲（SB）用于组成同步信道（SYCH），携带有系统的同步信息。其结构图由图6.20给出。图6.20同步突发脉冲序列同步突发脉冲（SB）由加密信息（2×39bit）和一个易被检测的长同步序列（64bit）组成。加密信息位携带有TDMA帧号（TN）以及基站鉴别码（BSIC）信息。接入突发脉冲（AccessBurst）接入突发脉冲（AB）用于组成搬动台的随机接入信道（RACH），携带随机接入信息。接入突发脉冲的结构图如图6.21给出。图6.21接入突发脉冲序列接入突发脉冲（AB）由同步序列（41bit）、加密信息（36bit）、尾位（8+3bit）和保护时间组成。其中保护时间间隔较长，这是为了使搬动台首次接入或切换到一个新的基站时不知道时间的提前量而设置的。当保护时间长达252μs时，赞同小区半径为35公里，在此范围内可保证搬动台随机接入搬动网。悠闲突发脉冲（DummyBurst）悠闲突发脉冲（DB）的结构与一般突发脉冲的结构同样，可是将一般突发脉冲中的加密信息比特换成固定比特。其结构如图6.22所示。图6.22悠闲突发脉冲悠闲突发脉冲（DB）的作用是当无用户信息传输时，用悠闲突发脉冲取代一般突发脉冲在TDMA时隙中传达。帧偏离、准时提前量与半速率信道帧偏离是指前向信道的TDMA帧准时与反向信道的TDMA帧准时的固定14误差。GSM系统中规定帧误差为3个时隙，如图。这样做的目的是简化设计、防范搬动台同一时隙收发的必要性，从而保证收发的时隙号不变。图帧偏离与准时提前量表示图准时提前量在GSM系统中，突发脉冲的发送与接收必定严格地在相应的时隙中进行，所以系统必定保证严格的同步。但是，搬动用户是随机搬动的，当搬动台与基站距离远近不同样时，它的突发脉冲的传输延时就不同样。为了战胜由突发脉冲的传输延时所带来的准时的不确定，基站要指示搬动台以必然的提前量发送突发脉冲，以补偿所增加的延时。见图。半速率信道全速率是指GSM中用于无线传输的13kbit/s的语音信号，即GSM系统中的语音编码器将64kbit/s的语音变换成13kbit/s的语音信号。前面我们所介绍的业务信道都是以13kbit/s的速率传输语音数据的，平时称为全速率信道；半速率信道是指语音速率从本来的13kbit/s下降到。这样两个搬动台将可使用一个物理信道进行呼叫，系统容量可增加一倍。图6.24为全速率信道和半速率信道的示妄图。图6.24全速率信道和半速率信道第四节GSM的无线数字传输这里可是结合GSM系统谈论GSM系统的无线信道衰落特色和一些相应的抗搅乱技术。4．1GSM系统无线信道的衰落特色多径衰落衰落15多经衰落衰落信道的特色可由信号在自由空间传输耗费、信号衰落深度、信号衰落次数等参数来表征。这些参数决定了电波传输的覆盖范围和场强散布。对数字信号的传输来说，仅这些参数还不够。在数字通信中，通信系统的利害由输出的误码率来判断。有时尽管接收信号电平很高，但多经效应却会引起很高的误码率，使通信无法正常进行。事实上，多经传输带来了额外的路径耗费；多经衰落会以致数字信号传输的突发性错误；多经延时扩展将以致数字信号传输的码间搅乱。图6.25示出搬动通信中的多经流传环境。图6.25多径流传环境图6.26为由于多经传输所带来的符号间的搅乱以及信号衰落。图多径流传造成的符号间搅乱及信号衰落阴影衰落阴影衰落是由于流传环境中的地形起伏、建筑物及其余阻挡物对电波掩盖所引起的衰落。阴影衰落又称慢衰落，它一般表示为电波流传距离的m次幂和表示阴影耗费的正态对数重量的乘积。时延扩展研究无线电波的多经流传能够从不同样的角度进行。一方面能够从接收信号的包洛变化反响的多经衰落特色，如瑞利衰落特色、电平经过率和平均衰落连续时间等察看多经流传；另一方面，在时间域，研究数字脉冲信号经过多经流传的时延特色，即在多经流传条件下接收信号会产生时延扩展或称时延散布。时延扩展所带来的直接结果是接收信号中一个码元的波形会扩展到其余码元周期中，引最少间串扰。4．2GSM系统中的抗衰落技术信道编码与交错信道编码信道编码用于改进传输质量，战胜各种搅乱因素对信号产生的不良影响。16但是信道编码是以增加数据长度，降低信息量为代价的。信道编码的基本方法是在原始数据的基础上附加一些冗余信息。增加的数据比特是经过某种约定从原始数据经计算产生的，发送端则将原始数据和增加的数据比特一起发送，这就是所谓的信道编码。接收端的解码过程是利用这个冗余信息检测误码并尽可能地纠正错误。若是收到的数据经过同样的计算获取的冗余比与收到的不一致时，就可以确定传输有误。依照传输模式不同样，在无线传输中使用不同样的码型。实质上，大多数情况下是把几种编码方式组合在一起应用，最后的冗余码是多种编码的混淆结果。GSM系统中使用的编码方式有：块卷积码：主要用于纠错。当解码器采用最大似然估计方法时，能够产生十分有效的纠错结果。纠错循环码：主要用于检测和纠正成组出现的误码。平时与块卷积码混淆使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。奇偶码：这是一种宽泛使用的，最简单的检测误码的方法。交错编码交错编码的目的是把一个较长的突发误码失散成随机误码，再用纠正随机误码的编码技术，如卷积编码技术，除掉随机误码。在搬动通信中多经衰落会以致数字信号传输的突发性错误。利用交错编码技术能够改进数字通信的传输能力。在GSM系统中采用了较为复杂的交织编码技术。交错就是把码字序次相关的比特流非相化。GSM交错编码器的输入码流是20ms的帧，每帧含456bit。每两帧（40ms）共912bit，按每行8位写入，共写入114行，计８×114=912bit。输出按列输出，每次读出114bit，恰好对应GSM的一个TDMA时隙。也就是说将912bit字符交错后分别到8个TDMA帧的时隙中来传输。依照这种方法就会使传输中碰到突发性搅乱的信息码流，经交错译码后，突发错误变成了随机差错。图6.28给出了GSM系统采用的交错编码矩阵。17图6.27交错编码矩阵GSM系统的交错编码过程如图6.28所示。图交错过程将输入码流长为20ms帧中的456bit分成8段，每段含有57bit。交错是在40ms共912bit间进行的。当前帧的456bit分别与第n-1帧的后半帧的228bit和第n+1帧的前半帧228bit交错，即当前帧的1、2、3、4段与n-1帧的5、6、7、8段组成时隙1、2、3、4；当前帧的5、6、7、8段与n+1帧的1、2、3、4段组成时隙5、6、7、8。这就实现了将912bit码流交错，分别到TDMA帧的8个时隙传输的目的。Viterbi平衡与天线分集Viterbi平衡平衡是用于解决符号间搅乱问题，合适于信号不能分别多经的条件下，且时延扩展远大于符号宽度的情况。如第二章所述，平衡分为频域均衡和时域平衡。在数字通信中多采用时间平衡。实现平衡的算法有很多种，当前在GSM的标准中没有对采用那种平衡算法作出规定。但有一个重要的限制，就是采用的算法必定能够办理在16μs之内收到的两个等功率的多经信号。因此在GSM系统中多采用Viterbi均衡算法。相关Viterbi平衡的详细算法和实现方法见第五章的相关内容。天线分集实现天线分集的一种方法是使用两个接收信道，它们碰到的衰落影响是不相关的。它们两者在某一时辰同时经受某一深衰落点影响的可能性很小。因此我们能够利用两付接收天线独立地接收同一信号，当合成来自两付天线的信号时，衰落的程度能被减小。图6.29为天线分集接收的示妄图。18图天线分集接收表示图跳频技术所谓跳频就是有规则地改变一个信道的频隙（载频频带）。跳频分为快跳频和慢跳频，在GSM的无线接口上采用的是慢跳频技术。这是由于在GSM中要求在整个突发脉冲时期传输的频隙保持不变。GSM系统引入跳频有两个主要原因：一是频率分集；其次是搅乱分集。频率分集是为了抗拒搬动通信系统中瑞利衰落的影响而采用的抗搅乱分集技术。研究表示，瑞利衰落将因频率的不同样而产生不同样的影响，换句话说同一信号在不同样频隙上有不同样的瑞利衰落的影响。频率相差越大这种搅乱的相关性越小，频率相差1MHz时，几乎是完满不相关的。因此由频率分集分别到不同样频隙上的突发脉冲不会碰到同一瑞利衰落的影响。，从而改进了传输质量。当MS高速搬动时，同一信道接收的两个突发脉冲之间的地址变化也要承受其余衰落的影响，此时GSM中所采用的慢跳频技术就无能力所不及了。但是，就MS静止或慢速搬动时，慢跳频技术能够使传输质量提高大体6.5dB。搅乱分集源于码分多址（CDMA）的应用。在高业务量地区，系统所能供应的容量要碰到频率复用条件的限制，也就是碰到限制系统质量的载干比（C/I）的限制。我们知道一个呼叫所承受的搅乱电平是由其余呼叫的同时存在引起的。在赞同搅乱总合下，能够存在的搅乱源越多，系统的容量越大，这就是搅乱分集的目的。在GSM系统中为了保证在相邻小区之间不发生搅乱，每个小区应分配不同样的频率组，即采用频分小区的方法。但有时为了提高频谱的利用率，不同样的小区中能够包括同样的频率，如图6.30所示。19图6.30GSM蜂房结构与调频组网这时应用跳频和不应用跳频对A小区的搅乱是大不同样的。表9-5给出了A小区受搅乱的情况。表6-5f1f2f3f4搬动台→基站搅乱0.10.140.250.28电平(C/I=10dB)(C/I=8.5dB)(C/I=6dB)(C/I=5.5dB)(无跳频)搬动台→基站平均0.19搅乱电平(C/I=7.2dB)(有跳频)搬动台→搬动台干0.100.14扰电平(C/I=10dB)(C/I=5.5dB)(无跳频)搬动台→基站平均0.19搅乱电平(C/I=7.2dB)(有跳频)平时当搅乱总合小于C/I=7dB时，呼叫将碰到严重搅乱。若是没有跳频，只有分配在?或?上的用户能够获取正确接受。但是有了跳频，就可以在全部情况下12保证质量。这是由于诚然小区间拥有同样的频率，但是由于采用了不相关的跳频序列，产生了搅乱分集收效，也就获取表6-5中平均搅乱电平的水平。GSM系统的跳频是在TDMA帧中的时隙进步行的。蜂窝结构的每个区群分配n组频率，每个区群又分成若干个小区，每个小划分配一组频率（跳频频率集），其中每一个频率为GSM的一个频道（频隙）。时隙和频隙组成了跳频信道，用时隙号（TN，TimeSlotNumber）表示。跳频是在时隙和频隙进步行的，换句话说，是在必然的时间间隔不断地在不同样的频隙上跳频如图。图6.31GSM慢跳频表示图GSM中规定最多可用的跳频序列个数为64个。对于n个指定的频率会集，可以建立64×n个不同样的跳频序列。它们由两个参数描述，一个是跳频序列号（HSN，HoppingSequenceNumber），有64种不同样的值；另一个是搬动指配偏置度（MAIO，MobileAllocationIndexOffset）,可包括全部n个频率。平时在一个小区内的全部信道采用同样的HSN和不同样的MAIO进行跳频，这样能够防范小区内信道之间的干20扰；而在周边小区之间由于使用不相关的频率会集，能够为相互之间没有搅乱。跳频系统的抗搅乱性能与跳频的频率集的大小关系亲近，平时要求跳频频率集很大。但在蜂窝搬动通信系统中，考虑到频率资源和系统容量，每组频率的数目最少应大于4个，否则将起不到跳频抗搅乱的目的。使用跳频的一个限制是公共信道必定使用固定频率，因此把公共信道选在不参加跳频的频隙上（NT0），同时集中在一个频率上。也就是说，支持广播控制信道（BCCH）的物理时隙NT0是不跳频的。这是由于在任何小区中的BCCH必定在一个专用载波上传输，否则，搬动台将不能够找到BCCH，解不出BCCH中的信息话音激活与功率控制在GSM系统中，采用话音激活与功率控制能够有效地减少同信道搅乱。话音激活控制就是采用非连续发射（DTX）。图6.32给出了非连续发射（DTX）的原理图。图6.32非连续发射（DTX）框图在发端有一个话音激活检测器（VAD），其功能是检测可否有话音或可是是噪音，图6.33为话音激活检测器（VAD）的表示图。图话音激活监测器（VAD）框图在图6.32中还有一个发射机酣畅噪音发生器，用于产生与发射机背景噪音相似的信号参数，并发送给接收端。在接收端，同样有一个接收机酣畅噪音发生器，可依照收到的背景噪音信号参数产生一个与发射机背景噪音相似的背景噪音信号。其目的在于使收听者觉察不到发言过程中话音激活控制开关的动作。别的，在接收端还有一个话音帧代换器（SFS），其作用是当话音编码数据中的某些重要码位受到搅乱而译码器又无法纠正时，将前面未碰到搅乱的话音帧取代碰到搅乱的话音帧，从而保证接收的话音质量。功率自适应控制的目的是，在保证通佩服务质量的条件下，使发射机的发射功率为最小。平均功率的减小就相应地降低了系统内的同信道搅乱的平均电平。GSM支持基站和搬动台各自独立地进行发射功率控制。GSM规定总的控制范围是30dB，每步伐节范围是20dB，从20mW到20W之间的16个功率电平，每步精度为±3dB，最大功率电平的精度为±1.5dB。功率自适应控制的过程是：搬动台测量信号强度和信号质量，并如期向基站报告，基站按预置的门限参数与之对照较，尔后确定发射功率的增减量。同理，搬动21台按预置的门限参数与之对照较，尔后确定发射功率的增减量。平时在实质应用中，对基站不采用发射功率控制。其发射功率以满足覆盖区内搬动用户能正常接收为准。而主若是对搬动台的发射功率进行控制。4．3GSM系统中的语音编码技术在前面的第六章我们较详细地谈论了语音编码技术。因此在这里只对GSM系统中的语音编码作一介绍，不做深入的论述。当前GSM采用的语音方案是13kbit/sRPE-LTP码（规则脉冲激励长远展望）。它的目的是在不增加误码的情况下，以较小的速率优化频谱占有，同时达到与固定电话网尽量凑近的语音质量。GSM系统第一把语音分成20ms为单位的段，每个段编成260bit的数据块，尔后对每个小段分别编码；块与块之间依靠外同步，块内部不含同步信息。这样在无线接口上20ms一帧的数据流中不包括任何帮助收端定位帧标志的信息。收端将收到的信息块（激励信号）经LPT和LPC滤波重组，最后经过一个起初设计好的去加重网络加以复原，恢复语音信号。4GSM系统中的语音办理的一般过程前面我们谈论了GSM无线数字传输的诸多问题，其实质是在保证语音或数据传输质量的条件下，提高系统的无线资源利用率，增加系统的容量。总结前面讨论的各种语音办理技术，我们给出如图6.34所示的GSM系统语音办理的一般框图。图6.34GSM中语音办理的一般过程第五节GSM的信令协议GSM系统的信令系统是以七号信令的主体再加上GSM的专用协议组成的，见图6.35所示。22图6.35GSM网络中各部分的信令从上图可知，在GSM网络单元间的信令主要有MAP、BSSAP（BSS应用部分）、数据通道链路接入协议LAPD、以及GSM专用的LAPDm协议（特地用于空中接口的信令协议）。1GSM的无线信令接口协议GSM无线信令接口三层协议的看法GSM的无线信令接口协议是指GSM的Um接口上信令及其传输所应遵守的规定。由于GSM的Um接口是开放式接口，因此它的接口信令协议是公开的。只要生产搬动台和基站的不同样厂家遵守Um接口的协议，它们的设施就可以成功地互通，而其设施自己能够采用不同样技术和结构。GSM无线信令接口协议采用的是OSI模型建议的分层协议结构。按功能通信过程分为三个层次。第一层是物理层，为最低层，包括各种信道，为高层的信息传送供应基本的无线信道。第二层是数据链路层，为中间层（LAPDm），包括各种数据传输结构，对数据传输进行控制。第三层为最高层，包括各种信息和程序，对业务进行控制，并有无线资源管理（RM）、搬动性管理（MM）和呼叫管理三个子层。在OSI分层的看法中，分层结构中的每层都存在实体单元。在不同样系统中为了实现共同目标而必定交换信息的同一层实体称为同等层。相邻层次中的实体经过共同层面相互作用。低层向高层供应服务，也就是第N+1层被供应的服务是第N层及下全部各层所供应的服务和功能的组合。当层于层之间相互作用时，是采用原语来描述的。原语表示的是相邻层之间信息与控制的逻辑交换，其实不规定这种交换是如何实现的。一般地说，第N+1层与第N层之间交换的原语有4种，如图。23图同等层通信的原语其中：“央求”原语种类：高层向相邻低层央求一种业务时使用的原语；“指示”原语种类：供应某种业务的层次通知其相邻高层与“央求”类原语相关的活动时使用的原语；“响应”原语种类：某层确认收到某个低层的“指示”类原语时使用的原语；“证明”原语种类：供应“央求”业务的层为证明操作活动已经完成时使用的原语。别的，在各个相邻功能层（实体）间的接口为业务接入点（SAP）。SAP既用于对供应业务的实体的控制，又用于数据传达。以物理层为例，SAP用于对供应业务的实体的控制是相关信道的建立和释放命令；用于数据传输是为比特传输。但是在GSM中对物理层SAP的控制其实不是由数据链路层，而是由第三层中的无线资源管理子层进行的。对每种控制逻辑信道都在物理层和数据层之间确定了一个SAP，如图6.37所示。图物理层SAP物理层（L1）物理层是为上层供应不同样的逻辑信道，每个逻辑信道都有自己的业务接入点SAP。由前面6.3节GSM信道的谈论我们知道逻辑信道是复用在物理信道上的，即各种逻辑信道是复用在TDMA物理信道的TS0或TS1时隙上的。别的，由于搬动台采用的是时分多址方式，能够在其悠闲时监测周围的无线环境，把监测结果经过慢速随路控制信道（SACCH）准时地传达给基站，以确定可否进行切换。数据链路层（L2）数据链路层采用的是搬动D信道链路接入协议LAPDm，它实际上是ISDN“D”24信道协议LAPD的变形。LAPDm的作用是为搬动台和基站之间供应可靠的无线链路。为此它的主要信令协议包括：信令层两连接的建立和释放;依照不同样的业务接入点(SAP)说明连接的复用和去复用;业务数据单元到协议数据单元的照射。完成以下操作：数据单元的拆装，重组；误码的检测和恢复；流量控制。LAPDm的用途是在L3实体之间经过Dm通路经空中接口Um传达信息。LAPDm支持：多个第三层实体；多个物理实体；BCCH信令；PCH信令；AGCH信令；DCCH信令（包括SDCCH，FACCH和SACCH信令）。LAPDm的信令帧与LAPD的信令帧是有区其余。以下图6.38为LAPDm与LAPD的帧结构。图6.38LapD和LapDm的帧结构LAPDm帧中不含有帧校验（FSC），标志，地址和控制段也比较短。LAPDm与LAPD帧的种类和作用如表6-6所示。表6-6LapD和LapDm两种协议中的帧种类帧名意义任务SABM建立异步平衡模建立证明模式时的第一个帧式DISC拆线释放证明模式时的第一个帧UA无序号证明对上述两种帧的证明DM非连接模式指示非连接模式的信息帧UI无信号信息非证明模式下的信息帧I信息证明模式下的信息帧RR接收器准备好流量控制,也能够用于证明RNR接收器未准备好流量控制REJ拒绝否定证明25FRMR帧拒绝错误返回报告第三层（L3）三层主要完成以下功能：专用无量信道连接的建立、操作和释放（无线资源管理RM）；地址更新、鉴权和TMSI的再分配（搬动性管理MM）；电路交换呼叫的建立、保持和结束（呼叫控制CC）；补充业务支持（SS）；短信息业务支持（SMS）。三层的这些功能分别由组成三层的3个子层完成。现在我们分别谈论各个子层的功能和作用。无线资源管理RM无线资源管理RM子层的作用是：在呼叫时期搬动台与MSC间连接的建立和释放，在越区或游览时期的信道切换，实现动向地共享有限的无线资源（包括地面网的有线资源）。无线资源管理RM的详细功能，包括呼叫建立的信道配置，加密和非连续传输模式管理，信道切换操作，功率控制和准时提前等。这些功能主要由MS和BSC来完成。搬动性管理MM搬动性管理主要支持用户的搬动性。如追踪游览搬动台的地址、对地址信息的登记、办理搬动用户通信过程中连接的切换等。其功能是在MS和MSC间建立、保持及释放一个MM连接；由搬动台启动的地址更新（数据库更新），以及保密鉴别和用户鉴权。连接收理（CM）连接收理CM支持以交换信息为目的的通信。它由呼叫控制（CC）、补充业务（SS）、短信息业务（SMS）组成。呼叫控制（CC）拥有搬动台主呼（或被呼）的呼叫建立（或拆掉）电路交换连接所必要的功能；补充业务（SS）支持呼叫的管理功能，如呼叫转移、记费等；短信息业务（SMS）是GSM定义的一种业务，供应快速分组信息的传输。2GSM的地面信令接口协议GSM地面接口采用的通信协议有以下一些标准：NO.7信令系统X.25，用于OMC到BSC间2M链路的数据通信G7322048Mb/sPCM链路，用于PSTN到MSC、MSC到MSC、MSC到BSC、BSC到BTS、MSC到ITW(InterworkingFunction)之间，供应30个64kb/s话音信道LAPD用于Abis接口网络接口协议采用的NO.7信令系统。GSM系统间各个网络单元间采用的不同样接口协议如图1-49所示。MSC与公共电话网（PSTN）间的接口采用的是TUP、MTP；MSC与分组交换公共数据网间的接口采用的是ISUP、MTP；MSC与VLR、HLR、EIR间的B、C、D、F接口采用的是MAP、TCAP、SCCP；MSC与BSC间的接口采用的是BSSAP、SCCP和MTP，其中BSSAP包括BSSMAP和DTAP；MSC与MSC间的E接口采用的是DTAP。Abis接口是位于BSC与BTS间的内部接口。Abis接口协议为LAPD。26第六节接续和搬动性管理6.1归纳在全部电话网络中建立两个用户—始呼和被呼之间的连接是通信的最基本的任务。为了完成这一任务网络必定完成一系列的操作，诸如鉴别被呼用户、定位用户所在的地址、建立网络到用户的路由连接并保持所建立的连接直至两用户通话结束。最后当用户通话结束时，网络要拆掉所建立的连接。由于固定网的用户所在的地址是固定的，因此在固定网中建立和管理两用户间的呼叫连接是相对简单的。而搬动网由于它的用户是搬动的，因此建立一个呼叫连接是较为复杂的。平时在搬动网中，为了建立一个呼叫连接需要解决三个问题：用户所在的地址用户鉴别用户所需供应的业务将要论述的接续和搬动性管理过程就是以解决上述三个问题为出发点的。当一个搬动用户在随机接入信道上倡导呼叫另一个搬动用户或固定用户时，或者每个固定用户呼叫搬动用户时，搬动网络就开始了一系列的操作。这些操作涉及到网络的各个功能单元，包括基站、搬动台、搬动交换中心、各种数据库，以及网络的各个接口。这些操作将建立或释放控制信道和业务信道，进行设施和用户的识别、完成无线链路、地面链路的交换和连接，最后在主叫和被叫之间建立点到点的通信链路，供应通佩服务。这个过程就是呼叫接续过程。当搬动用户从一个地址区游览到另一个地址区时，同样会引起网络各个功能单元的一系列操作。这些操作将引起各种地址存放器中搬动台地址信息的登记、更正或删除，若搬动台正在通话则将引起越区转接过程。这些就是支持蜂窝系统的搬动性管理过程。地址更新GSM系统的地址更新包括三个方面的内容：第一，搬动台的地址登记；第二，当搬动台从一个地址地区进入一个新的地址地区时，搬动系统所进行的平时意义下的地址更新；第三，在必然的特准时间内，网络与搬动台没有发生联系时，搬动台自动地、周期地（以网络在广播信道发给搬动台的特准时间为周期）与网络获取联系，核对数据。搬动系统中地址更新的目的是使搬动台总与网络保持联系，以便搬动台在网络覆盖的范围内的任何一个地方都能接入到网络内；也许说网络能随时知道MS所在的地址，以使网络可随时寻呼到搬动台。在GSM系统中是用各种数据库类维系搬动台与网络的联系的。搬动用户的登记以及相关数据库在用户侧一个最重要的数据库就是SIM（SubscriberIdentityModule）卡。SIM卡中存适用于用户身份认证所需的信息，并能执行一些与安全保密相关的信息，以防范非法用户入网，别的，SIM卡还储藏与网络和用户相关的管理数据。SIM卡是一个独立于用户搬动设施的用户鉴别和数据储藏设施，搬动用户搬动设施只有插入SIM卡后，才能进网使用。在网络侧，从网络运营商的角度看，SIM卡就代表了用户，就好象搬动用户的“身份证”，每次每次通话网络对用户的鉴权实际上是对SIM卡的鉴权。SIM卡的内部是由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件组成的完满的单片计算机。生产SIM的厂商已经在每个卡内存入了生产厂商代码、生产串号、卡的资27源配置数据等基本参数，并为卡的正常工作供应了合适的软、硬件环境。网络运营部门向用户供应SIM卡时需要注入用户管理的相关信息，其中包括：用户的国际搬动用户鉴又名（IMSI）、鉴权密钥（Ki）、用户接入等级控制以及用户注册的业务种类和相关的网络信息等内容。这些内容同时也存入网络端的相关数据库中，如HLR和AUC中。尽管在平时情况下SIM卡中以及网络端的相关必要的数据是起初注入好的，但是在业务经营部门没有与用户签署契约从前SIM卡是不能够使用的。只有业务供应者把已注适用户数据的SIM卡发放给来注册的用户此后，通知网络运营部门对HLR中的那些用户赐予初始化，这时用户拿到的SIM卡才开始生效。当一个新的搬动用户在网络服务区开机登记时，它的登记信息经过空中接口送到网络端的VLR存放器中，并在此进行鉴权登记。平时情况下VLR是与搬动交换中心（MSC）集成在一起的。别的，网络端的归属存放器也要随时知道MS所在的地址，因此在网络内部VLR和HLR要随时交换信息，更新它们的数据。因此在VLR中存放的是用户的临时地址信息，而在HLR中要存放两类信息，一类是搬动用户的基本信息，是用户的永久数据；另一类是从VLR获取的搬动用户的当前地址信息，是临时数据。当网络端赞同一个新的用户接入网络时，网络要对新的搬动用户的国际搬动用户鉴别码（IMSI）的数据做“附着”标志，表示此用户是一个被激活的用户能够入网通信了。搬动用户关机时，搬动用户要向网络发送最后一次信息，其中包括分别办理央求，MSC/VLR收到“分别”信息后，就在该用户对应的IMSI上作“分别”标志，去“附着”。搬动用户地址更新搬动系统平时意义下的地址更新是说搬动用户从一个网络服务区到达别的一个网络服务区时，系统所进行的地址更新操作。这种地址更新涉及了两个VLR，图6.39给出了地址更新所涉及的网络单元。空中接口A接口MSCVLRBSSNSS

MSCVLRO&MNMS图地址更新所涉及的网络单元平时搬动用户处于开机悠闲状态时，它被锁定在所在小区的广播信道（BCCH）载频上，随时接收网络端发来的信息。在这个信息中包括了搬动用户当前所在小区的地址鉴别信息。为了确定自己的所在地址，搬动台要将这个地址鉴别信息（IDIdentification）储藏到它的数据单元中。当搬动台再次接收到网络端发来的地址鉴别28信息ID时，它要将接收到ID与本来储藏的ID进行比较。若两个ID同样则表示移动台还在本来的地址地区内，若两ID不同样则表示搬动台发生了地址搬动，此时搬动台要向网络发出地址更新央求信息。网络端接收到央求信息后便将搬动台注册到一个新的地址地区，新的VLR地区。同时用户的归属存放器HLR要与新的VLR交换数据获取搬动用户新的地址信息，并通知搬动台所属的本来的VLR删除用户的相关信息。这一地址更新过程如图6.40所示。MSBSSMSCVLRnewVLRoldHLR分配信道地址更正央求3.央求用户身份4.央求用户身份5.央求用户数据6.央求用户数据鉴权进度更正地址9.更正HLR10.更正确认11.删除旧的地址登记12.接受地址删除图地址更新过程上述地址更新过程可是搬动地址管理的一部分，实质上搬动用户的搬动性管理内容是很复杂的。别的，当搬动用户在通话状态时发生的地址变化，在搬动通信系统中称这种地址更新为切换，此问题后边再谈论。搬动用户的周期地址更新周期地址更新发生在当网络在特定的时间内没有收到来自搬动台任何信息。比方在某些特定条件下由于无线链路质量很差，网络无法接收搬动台的正确信息，而此时搬动台还处于开机状态并接收网络发来的信息，在这种情况下网络无法知道搬动台所处的状态。为认识决这一问题，系统采用了逼迫登记措施。如系统要求搬动用户在一特准时间内，比方一个小时，登记一次。这种地址登记过程就叫做周期地址更新。周期地址更新是由一个在搬动台内的准时器控制的，其准时器的准市价由网络在BCCH上通知搬动用户。当准市价到时，搬动台便向网络发送地址更新央求信息启动周期地址更新过程。若是在这个特准时间内网络还接收不到某搬动用户的周期地址更新信息，则网络认为搬动台已不在服务区内或搬动台电池耗尽，这时网络对该用户做去“附着”办理。周期地址更新过程只有证明信息，搬动台只有接收到证明信息才会停止向网络发送周期地址更新央求信息。呼叫建立过程呼叫建立过程分为两个过程：搬动台的被呼过程；搬动台的主呼过程。搬动台的被呼过程我们以固定网PSTN呼叫搬动用户为例，来说明搬动台的被呼过程。呼叫处理过程实上是一个复杂的信令接续过程，包括交换中心间信令的操作办理、鉴别定29位呼叫的用户、选择路由和建立业务信道的连接等。下面将详细地介绍这一办理过程。固定网的用户拨打搬动用户的电话号码MSISDN搬动用户的MSISDN号码相当于固定网的用户电话号码，是供用户拨打的公开号码。由于GSM系统中搬动用户的电话号码结构是基于ISDN的编号方式，所以称为MSISDN，即为搬动用户的国际ISDN号码。MSISDN的编码方法依照CCITT的建议，号码结构以下：其中：CCNDCSN国内有效ISDN号码国际搬动用户ISDN号码为国家码，我国为86。国内有效ISDN号码为一个11位数字的等长号码：N1N2N3H0H1H2H3ABCDNDCHLR鉴又名SN我国有效ISDN号码由三部分组成：数字蜂窝搬动业务接入号NDC：13S(S＝9、8、7、6、5这些为中国搬动通信公司的接入网号；中国联通公司当前的接入网号为130，131);HLR鉴又名：H0H1H2H3，我国的H0H1H2H3分配分为H0=0和H0≠0两种情况。HLR鉴又名的分配(1)当H0等于0时，H1H2由全国一致分配，拜会表5-1，5-2，5-3，5-4，5-5。a、网号为139时表6-7H20123456789H101北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3广东河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西8四川四川四川四川湖南贵州湖北云南云南西藏9四川陕西广东甘肃甘肃宁夏安徽青海辽宁新疆b、网号为138时表6-830H20123456789H101北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3天津河北河北河北山西江西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西8四川四川四川重庆湖南福建湖北云南广东山东9江苏陕西广东甘肃贵州福建广东广东广东新疆c、网号为137时表6-9H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西8四川四川四川重庆贵州云南云南山东9陕西甘肃重庆宁夏青海新疆d、网号为136时表6-10H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西8四川四川四川重庆贵州云南9陕西甘肃重庆青海新疆31e、当网号为135时表6-11H20123456789H101北京北京北京上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3河北河北河南山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林黑龙江黑龙江黑龙江5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南广西广西广西8四川四川四川重庆贵州云南9陕西甘肃重庆新疆注：表中空格处的H1H2为备用。H3由各省自行分配，一个HLR可包括一个或若干个H3数值。(2)当H0不等于0时，SH0H1H2由全国一致分配。分配方案如表6-6所示。一个HLR可包含一个或若干个SH0H1H2数值。表6-121北京(00-49)上海(50-99)山东(00-99)江苏(00-99)广东(00-99)

23456789天津河北河北山西辽宁辽宁内蒙黑龙江(00-29(00-99)(00-99)(00-99)(00-99)(00-19)(00-59)(00-99))吉林预留重庆(20-99)(60-99)(30-99)山东山东河南河南四川四川贵州云南(00-99(00-49)(00-99)(00-99)(00-99)(00-94)(00-79)(00-99))河南西藏预留(50-99)(95-99)(80-99)江苏安徽安徽浙江湖北湖北湖南江西(00-99(00-99)(00-49)(00-99)(00-99)(00-49)(00-99)(00-99))浙江湖南(50-99)(50-99)广东广东预留福建广西陕西宁夏甘肃(00-99(00-69)(00-29)(00-39)(00-99)(00-79)(00-09)(00-59))海南福建预留预留预留预留(70-99)(30-99)(40-89)(80-99)(10-49)(60-99)青海32广西(50-59)(90-99)新疆(60-99)135搬动用户号：ABCD，由各HLR自行分配。PSTN交换机分析MSISDN号码PSTN接到用户的呼叫后，依照MSISDN号码中的NDC分析得出此用户是要接入搬动用户网，这样就将接续转接到搬动网的关口搬动交换中心（GMSCGatewayMobileServicesSwitchingCenter）。GMSC分析MSISDN号码GMSC分析MSISDN号码获取被呼用户所在的归属存放器HLR的地址。这是由于GMSC不含有被呼用户的地址信息，而用户的地址信息只存放在用户登记的HLR和VLR中，因此网络应在HLR中获取被呼用户的地址信息。因此获取HLR地址的GMSC发送一个携带MSISDN的信息给HLR，以便获取用户呼叫的路由信息。这个过程称为HLR盘问。HLR分析由GMSC发来的信息HLR依照GMSC发来的信息，在其数据库中找到用户的地址信息。如前面所述，只有HLR知道当前被呼用户所在的地址信息，即被呼用户是在哪一个VLR区登记的。要说明的是HLR不负责建立业务信道的连接，业务信道的连接是由搬动交换机MSC负责的，而HLR只起到用户信息的盘问的作用。现在介绍HLR中的内容，以示被叫用户是如何定位的。HLR包括以下内容：MSISDNIMSIVLR的地址用户的数据其中MSISDN已介绍过了。这里出现了一个新的号码IMSI，IMSI（InternationalMobileSubscriberIdentity）叫做国际搬动用户鉴别，它是搬动用户的唯一鉴又名码，为一个15位数字的号码。IMSI的号码结构为：MCCMNCMSIN国内搬动用户鉴别由三部分组成：国际用户用户鉴别搬动国家号码MCC：由3个数字组成，唯一地鉴别搬动用户所属的国家。中国为460。搬动网号MNC：鉴别搬动用户所归属的搬动网。中国搬动通信公司的TDMA数字公用蜂窝搬动通信网为00。中国连通公司的TDMA数字公用蜂窝搬动通信网为01。搬动用户鉴别码：MSIN由10位数字组成。这里存在一个要说明的问题，即为什么不用用户的MSISDN号码进行网络登记和建立呼叫，而要引出一个IMSI号码呢？原因是这样的：第一不同样国家搬动用户的MSISDN号码的长度是不同样的，这主若是它们的国家码CC长度不同样。中国的CC为3386，美国的CC为1，而芬兰的CC为358。因此若是用MSISDN进行用户登记，为了防范来自不同样国家的MSISDN号码的不同样部分（CC、NDC、SN）混淆，则在网络办理时需为每个部分加一个长度指示，这将使办理变得复杂；其次为了使一个搬动用户能够鉴别话音、数据、传真等不同样的业务，一个搬动用户则要有不同样MSISDN号码与相应的业务对应。因此搬动用户的MSISDN号码不是唯一的，而搬动用户的IMSI号码倒是全球唯一的。HLR中别的的一个数据字段VLR地址字段是用于保留被呼用户当前登记的VLR地址的，这是网络建立与被呼用户的连接所需要的。HLR盘问当前为被呼搬动用户服务的MSC/VLRHLR盘问当前为被呼搬动用户服务的MSC/VLR的目的是为了在VLR中获取被呼用户的状态信息以及呼叫建立的路由信息。由正在服务于被呼用户的MSC/VLR获取呼叫的路由信息正在服务于被呼用户的MSC/VLR是由其产生的一个搬动台游览号码（MSRN）给出呼叫路由信息的。这里由VLR分配的MSRN是一个临时搬动用户的一个号码。该号码在接续完成后即能够释放给其余用户使用。它的结构为：（1）结构1：13S00M1M2M3ABC其中：M1M2M3为MSC/VLR号码，分配方案拜会我国GSM技术系统。S为9、7、6、5或1和0。（2）结构2：1354SM0M1M2ABC其中：SM0M1M2为MSC/VLR号码，分配方案拜会我国GSM技术系统。要注意的是MSRN主若是经过给出正在为被呼用户服务的MSC/VLR号码来应答HLR所央求的路由信息。MSC/VLR将呼叫的路由信息传达给HLR在此传达过程HLR对路由信息不做任何办理，而是直接将其传达给GMSC。GMSC接收包括MSRN的路由信息GMSC接收包括MSRN的路由信息，并分析MSRN，获取被叫的路由信息。最后将向正在为被呼用户服务的MSC/VLR发送携带有MSRN的呼叫建立央求信息，正在为被呼用户服务的MSC/VLR接到此信息，经过检查VLR鉴别出被叫号码，找到被叫用户。上述的过程只完成了GMSC和MSC/VLR的连接，但还没有连接到最后的被叫用户。下面的过程是MSC/VLR定位被叫用户。当我们在一个MSC/VLR的业务地区内搜寻被叫用户时，我们发现在这样大的区域内搜寻一个用户，会开销MSC/VLR大量的工作量。因此，有必要将MSC/VLR的业务地区划分成若干较小的地区，这些小的地区称为地址区（LALocationArea），并由MSC/VLR管理。如图6.41所示。34图6.41LA划分表示图每一个MSC/VLR包括若干个地址区（LA），这样我们就可以将寻呼被呼用户位置地区由本来的MSC/VLR业务区减小到LA地区，以减小MSC/VLR搜寻被叫用户的工作量。这里要说明的是，当地址区为LA时，平时的地址更新就要在LA之间进行了，详细过程与前面介绍的迥然不同样，这里不在论述了。现在再看看VLR所存的内容。VLR的内容为：IMSILACMSRN用户数据其中LAC为地址区代码。为了表记一个地址区我们给每个LA分配一个地址区鉴别LAI。地址区鉴别(LAI)由三部分组成：LAI=MCC+MNC+LACMCC，MNC为搬动国家号码和搬动网号LAC为一个2字节十六进制编码，表示为X1X2X3X4。(范围为0000～FFFF)。全部为0的编码不用。我国的X1X2的分配见下表，X3X4的分配由各省市自行分配。表6-13X20123456789ABCDEFX101北京上海2天津广东广东3河北山西河南4辽宁吉林黑龙内蒙江5江苏山东安徽浙江福建67湖北湖南海南广西江西358四川贵州云南西藏9陕西甘肃宁夏青海新疆ABCDEF别的，为了划分全球每一个GSM系统的小区（cell）GSM系统还定义了一个全球小区鉴别码（GCI）。全球小区鉴别码(GCI)是在LAI的基础上再加小区鉴别(CI)组成的。其结构为：MCC+MNC+LAC+CI其中：MCC，MNC，LAC同上。CI为一个2字节BCD编码，由各MSC自定。GSM系统还定义了一个基站鉴别码（BSIC），用于鉴别各个网络运营商之间的相邻基站。基站鉴别码(BSIC)为6比特编码。其结构为：NCC(3bits)+BCC(3bits)网络色码(NCC)：鉴别不同样国家(国内差异不同样的省)及不同样运营者，结构为XY1Y2;：可扩展使用；我国的Y1Y2分配以下表。表6-14Y201Y10吉林、甘肃、西藏、广西黑龙江、辽宁、四川、宁夏福建、北京、湖北、江苏山西、山东、海南、江西、天津1新疆、广东、安徽内蒙古、青海、云南上海、贵州、陕西、河北河南、浙江、湖南基站色码(BCC)：由运营部门设定。当网络知道了被叫用户所在的地址区后，便在此地址区内启动一个寻呼过程。图6.42给出了一个网络进行寻呼过程简单步骤。APSTNGMSCHLRMSC/VLRSubscriber呼叫建立(MSISDN)分析号码呼叫建立(MSISDN)MSISDNIMSIMSRNMSRN呼叫建立(MSRN)寻呼36图呼叫建立的简单步骤当寻呼信息经基站经过寻呼信道PCH发送出去后，在地址区内某小区PCH上空闲的搬动用户接到寻呼信息，鉴别出IMSI码，便发出寻呼响应信息给网络。网络接到寻呼响应后，为用户分配一业务信道，建立始呼和被呼的连接，完成一次呼叫建立。以上介绍了固定网用户呼叫搬动用户的呼叫建立过程，下面介绍搬动台始呼的过程。当一个搬动用户要建立一个呼叫，只需拨被呼用户的号码，再按“发送”键，移动用户则开始启动程序。第一，搬动用户经过随机接入信道（RACH）向系统发送接入央求信息。MSC/VLR便分配给它一专用信道，查察主呼用户的种类并标志此主叫用户示忙，若系统赞同该主呼用户接入网络，则MSC/VLR发证明接入央求信息，主叫用户倡导呼叫，若是被呼叫用户是固定用户，则系统直接将被呼用户号码送入固定网（PSTN），固定网将号码路由至目的地。若是被呼号是同一网中的另一个搬动台，则MSC以近似从固定网倡导呼叫办理方式，进行HLR的央求过程，转接被呼用户的搬动交换机，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立证明，并给它分配专用业务信道TCH。主呼用户等待被呼用户响应证明信号，这时完成搬动用户主呼的过程。图6.43为搬动台始呼的简单过程。EXCGMSCHLRMSCVLRBSSMS1.信道分配2.鉴权过程3.呼叫建立4.检查服务5.全部经过6.呼叫办理7.话务信道分配建立呼叫呼叫建立完成10.示警反向应答图搬动台倡导呼叫过程6.4越区切换与游览越区切换的定义当搬动用户处于通话状态时，若是出现用户从一个小区搬动到另一个小区的情况，为了保证通话的连续，系统需要将对该MS连接控制也从一个小区转移到另一个小区。这种将正在处于通话状态的MS转移到新的业务信道上（新的小区）的过程称为“切换”Handover）。因此，从实质上说，切换的目的是实现蜂窝搬动通信的“无缝隙”覆盖，即当搬动台从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。切换的操作不但包括鉴别新的小区，而且需要分配给搬动台在新小区的话音信道和控制信道。平时，有以下两个原因引起一个切换：信号的强度或质量下降到由系统规定的必然参数以下，此时搬动台被切换到信号强度较强的相邻小区。由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时搬动台被切换到业务37信道容量较悠闲的相邻小区。由第一种原因引起的切换一般由搬动台倡导，由第二种原因引起的切换一般由上级实体倡导。以下我们主要谈论由第一种原因引起