第9章TDMA数字蜂窝网

第9章TDMA数字蜂窝网引言9.1

GSM系统总体9.2

GSM系统的无线接口(空中接口)9.3

GSM系统的控制与管理9.4蜂窝系统的通信容量习题典型的TDMA数字蜂窝网有以下三种：(1).GSM(欧，1988年)(2).D-AMP(美IS-54标准，又称为ADC，1990年)(3).JDC(日，1993年)

引言9.1GSM系统总体9.1.1网络结构9.1.2GSM的区域与号码9.1.3主要业务9.1.1网络结构移动台MSMSMSBTSBSCBSCVLRMSCEIRAUCHLRBTS固定网：PSTNPDNISDN…………OMC基站子系统BSS网络子系统NSS…UmAbisABCD1.移动台MS(MobileStation)。2.基站子系统BSS(BaseStationSubsystem)：。(1).基站控制器BSC(BaseStationController)(2).基站收发信台BTS(BaseTransceiverStation)3.网络子系统NSS(NetworkSubsystem)：。(1).移动交换中心MSC(MobileSwitchCenter)(2).原籍用户位置寄存器HLR(HomeLocationRegister)(3).访问用户位置寄存器VLR(VisitorLocationRegister)(4).鉴权中心AUC(AuthenticationCenter)(5).移动设备识别寄存器EIR(EquipmentIdentityRegister)(6).操作与维护中心OMC(OperationandMaintenanceCenter)4.网络接口。TE人机介面MSSIMBTSUm：无线接口(空中接口)1.移动台MS(MobileStation)(1).类型：车载台及手机。手机用户占绝大多数。(2).接口：人机介面：键盘、显示器、及送受话器。

TE：其他终端设备，例如，PC机、传真机等。

SIM卡(SubscriberIdentityModule用户识别模块)：存储用户有关信息：①固定信息：

a.用户号码：国际移动用户识别码(IMSI)等。

b.鉴权和加密信息：鉴权键，鉴权和加密算法。②动态信息：

a.临时移动用户识别码TMSI。

b.所在VLR识别码及位置区识别码LAI。

以上信息同时存储在MS所属HLR及VLR中。MS只有插入SIM卡后才能入网使用，SIM卡与用户唯一对应，可使用任一部MS通话。使电台的移动性成为个人移动性，为今后发展个人通信打下基础。(1).连接关系及功能①通过Um无线接口与MS实现通信连接。②与网络子系统NSS中的MSC连接，实现移动用户与其他固定及移动用户之间的通信。(2).功能实体①基站收发信台BTS(BaseTransceiverStation)：提供无线信道。②基站控制器BSC(BaseStationController)：控制BTS，进行无线资源管理，例如，无线信道的分配和释放，越区信道切换。2.基站子系统BSS(BaseStationSubsystem)(1).功能①.移动用户交换、接续：移动移动、移动固定连接通信。②.移动性管理：位置登记(更新)、越区切换。③.安全性管理：鉴权与加密。(2).功能实体①.移动交换中心MSC程控交换机，是网络的核心，它使用网络的其他功能实体实现上述功能。3.网络子系统NSS(NetworkSubsystem)从使用功能上可细分为以下几类：GMSC：GatewayMSC入口(关口)移动交换中心VMSC：VisitedMSC被访移动交换中心BSGMSC交换机VMSCMSCPSTN移动网。。。。。。BS②.原籍（用户）位置寄存器HLR(HomeLocationRegister)：用户中央数据库，存储在该移动通信网注册（入网）的所有本地移动用户的有关信息：静态数据：

a.MS用户号码：IMSI、MSISDN

b.MS用户类别、业务类别等动态数据：位置信息：MS用户正在访问的MSC/VLR的地址码等。③.访问（用户）位置寄存器VLR(VisitorLocationRegister)：VLR是正在该MSC/VLR服务区访问的所有移动用户（包括本地及外地用户）的动态数据库：

a.取自HLR的用户参数（号码、业务类别）。

b.动态数据：临时移动用户识别码TMSI（用在空中信令中，保密IMSI）；MS所在位置区识别码LAI。④.鉴权中心AUC(AuthenticationCenter)：存储移动用户的鉴权和加密信息，保证无线通信的安全性。

a.鉴权：鉴别移动用户是否为合法用户。

b.加密：对无线话音、信令进行加密。⑤.移动设备识别寄存器EIR(EquipmentIdentityRegister)：EIR存储移动台的国际移动设备识别码IMEI,通过核查白色、黑色、灰色三种清单，实现对移动台的识别、监视和闭锁等功能：白色：准许使用；黑色：禁止使用（例失窃）；灰色：有故障等，需监视。（注：我国实际未使用EIR）⑥.操作维护中心OMC(OperationandMaintenanceCenter)：OMC通过专用数据链路与网络中心其他所有部件相连，实现对各部件及网络的管理操作及维护。说明：

(1).由于在MS呼叫接续过程中，MSC要频繁访问VLR，故一般两者都做在一起。同样原因，AUC与HLR常做在一起。(2).移动网中设备数量举例（武汉市，2002年）：HLRVLR/MSCBSCGMSC2918(≈2×9)44.网络接口GSM标准对系统各部分之间的连接规定了接口标准：Um、Abis、A、B、C、D等。不同厂家生产的设备只要严格符合接口标准，就可以通用。接口标准包含以下内容：(1).物理链接方式；(2).信令信息及相应的协议等。9.1.2GSM的区域及号码1.区域2.号码1.区域定义GSM服务区PLMN1服务区PLMN2服务区MSC1区MSC2区位置区1位置区2基站区1基站区2扇区1扇区2扇区3。。。(小区)(120度扇形定向天线)。。。。。。。。。包含若干个小区（基站区），是MS未通话时网络能定位MS的最小区域(在MSC/VLR设置)：①.MS在位置区内移动时不需进行位置更新。②.呼叫MS时，该MS所在位置区内所有基站要一齐寻呼。(1).位置区LA(LocationArea)：一个MSC所管辖的区域。包含1个或几个位置区。

一个MSC又包含1个或几个BSC。

但BSC区与位置区LA是二个不同的概念，可以相互对应,也可以互不相关。(2).MSC区：(3).PLMN(PublicLandMobileNetwork)公用陆地移动通信网：一个PLMN由若干MSC区组成，对应于PSTN的同一长途区号的区域。由许多个PLMN组成。主呼用户无需知道MS的实际位置可与之通信的区域。例如，中国的GSM网络（包括中国移动GSM和中国联通GSM）；大而言之，全球签定了漫游协议的各国GSM网。(4).GSM服务区MS呼叫接续涉及到MS及网络中的各种设备。这就需要对它们正确寻址，各设备都应该有自己的地址码，亦称为号码或识别码。

(1).移动台国际ISDN号码(MSISDN)①.功能：其他用户呼叫该MS时所需拨的号码。例如.组成：2.号码CCNDCSN

CC：国家代码，中国为86

NDC：国内目的代码，包括国内网号及HLR识别码。HLR识别码国内网号移动联通……139135134130H0H1H2H3

SN：用户号例：1390710ABCD(国内电话不需拨中国代码86)1387125ABCD1350715ABCD1302637ABCD注：

①.中国GSM网MSISDN号长11位，前二位固定为13，后9位共可编号109=10亿。

②.MS呼叫时，网络由H0H1H2H3寻址MS所属的HLR。(2).国际移动用户识别码IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)：①.功能：在全球GSM系统中，一个移动用户唯一对应一个IMSI，存放在用户SIM卡及该用户HLR及VLR中。用在MS的移动性、安全性管理及呼叫接续中。②.组成：MCCMNCMSIN中国：46000移动H0H1H2H3XXXXX01联通MCC：移动用户所属国家代码MNC：移动网号MSIN：移动用户识别号(包含有HLR识别号H0H1H2H3)(3).临时移动用户识别码(TMSI)①.功能：GSM系统的安全保密措施之一是，空中信令尽可能用TMSI代替IMSI，以防他人从空中非法窃取并盗用IMSI。由VLR临时给来访MS用户分配一个在该服务区使用的TMSI号码，并且MS每呼叫一次就重新分配一个TMSI。②.组成：长度≤4个字节，格式由运营部门自订。(4).HLR号码MSISDN号码中NDC所包含的HLR识别码例：138H0H1H2H3

…

1个HLR可对应多个号码。(5).MSC/VLR号码例：1390M0M1M2M3(6).移动台漫游号码(MSRN)①.功能：MS被呼时，由所访问的VLR分配一个MSRN(其中包括VLR号码)，以确定至MS的路由。路由一旦建立，该号码立即释放。②.组成：例，1390M0M1M2M3X1X2X3MCCMNCLAC(7).位置区识别码LAI组成：同IMSIMCC：移动用户国家代码MNC：移动网号LAC：位置区码，二个字节十六进制数例：中国460008EF0NCC：PLMN色码，用来识别相邻PLMN网BCC：BTS色码，用来识别相同载频的不同基站。(8).基站识别码BASICNCCBCC3bit3bit话音、短消息等。9.1.3主要业务9.2GSM系统的无线接口(空中接口)9.2.1GSM系统无线传输特征9.2.2信道类型及组合9.2.3话音和信道编码9.2.4跳频和间断传输技术9.2.1GSM系统无线传输特征

1.GSM系统无线传输特征概述2.频率与频道序号3.TDMA/FDMA混合多址方式4.调制方式5.区群结构及容量1.GSM系统无线传输特征概述项目参数注多址方式TDMA/FDMA频率/MHzMS发890~915频带宽度25MHz；双工方式FDD，Δf=45MHzBS发935~960载频间隔/KHz200等效为25KHz/时隙时隙数/载频8TDMA帧长/ms4.615时隙长/ms0.577调制方式GMSK高斯预滤波MSK(最小FSK)话音速率(kb/s)加差错保护前13加差错保护后22.8卷积码+交织信道速率/(kb/s)270.8338×(22.8+训练序列等)交织跨度/ms40MS发频率低，传播损耗低，有利于补偿上、下行功率不平衡。频道数=(25MHz/200KHz)–1=124(频段二端频率未用)频道序号：n=1~124载频：fn上行=(890+0.2n)MHz

fn下行=(935+0.2n)MHz2.频率与频道序号物理信道数=124(载频)8(时隙/载频)=992(时隙)

≈1000(时隙)每信道等效带宽=200KHZ/8=25KHZ，

与模拟FM相同。3.TDMA/FDMA混合多址方式特点：占用频带窄频谱利用率=270.833kb/s/200kHz=1.35b/s/Hz

GMSK高斯型预滤波最小频移键控：4.调制方式高斯型低通MSK调制信码NRZ高斯型(钟型)脉冲GMSKBT=0.3

(1).模拟调频蜂窝网

∵4级话音，同频信干比门限(S/I)S

=18dB

∴同频再用距离D大区群N=7(2).TDMA数字蜂窝网由于采用了多种抗干扰措施(如，自适应均衡，纠错编码，跳频等)，则4级话音的(S/I)s=9dB同频再用距离D小区群N=3，频率再用率提高，系统容量增大。5.区群结构及容量9.2.2信道类型及组合1.概述2.帧结构3.信道分类4.时隙格式(突发脉冲序列)5.信道组合方式1.概述TDMA信道按功能可分为二类：(1).业务信道TCH(TrafficChannel)：传用户信息。(2).控制信道CCH(ControlChannel)，即信令信道：传信令及同步信号。又可细分为二类：①.共路信令信道。②.业务信道上传随路信令。(1).帧及复帧结构为便于管理与控制，与PCM传输系统一样，GSM系统亦采用多层复帧结构：2.帧结构以超高帧为周期，给每帧编序号0、1、2、3…2715647(帧序号信令中要用到)。详图帧(TDMA帧：帧长4.615ms，时隙长0.577ms)复帧=超帧=1326帧=超高帧=2048个超帧=2048×1326=2715648帧(约3.5小时)26帧，业务信道51帧，控制信道51×26，业务信道(51个复帧)26×51，控制信道(26个复帧)

(2).上行帧号和下行帧号时间对应关系②.MS发射的时隙信号应按BS规定的时序到达BS。上行帧滞后3个时隙便于进行上行时隙时间提前量TA的调整，以保证上行时隙不与相邻时隙重叠：①.系统为FDD频分双工，但MS不同时收发，则可简化电路(用合路器—收发切换电子开关代替双工器)。上行帧相对下行帧滞后3个时隙，其作用在于：

MS2发送时刻应提前TA时间。提前量TA由BS测量计算后经SACCH(慢速辅助控制信道)传送给MS。BSMS3MS20km38km来回延时TA=250usTAMS上行时隙实际到达时刻TS3TS2TS6BS规定时序(在BS处观测)TS4TS5TS3TS2TS2TS3577μs3.信道分类信道CH控制信道CCH业务信道TCH广播信道BCH快速辅助控制信道FACCH专用控制信道DCCH频率校正信道FCCH同步信道SCH广播控制信道BCCH随机接入信道RACH准许接入信道AGCH寻呼信道PCH公用控制信道CCCH慢速辅助控制信道SACCH慢速辅助控制信道SACCH独立专用控制信道SDCCH(随路信令)(下行)(下行)(下行)(下行)(下行)(上行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)(上/下行)SACCH/CSACCH/T业务信道TCH(TrafficChannel)传送二类信号：(1).话音、数据等用户信息；(2).随路信令(与用户信息时分复用)。控制信道CCH(ControlChannel)：专门用来传送信令及同步信号。

GSM系统为增强系统控制功能，设置了多种控制信道，大多是专用控制信道，传送共路信令，仅有二种随路控制信道。信道分为业务信道、控制信道二大类频率校正信道FCCH(FrequencyCorrectionChannel)：

广播MS载波频率同步信号。同步信道SCH(SynchronizationChannel)：

广播时间同步信号(帧同步及时隙同步信号)及BS识别码。广播控制信道BCCH(BroadcastControlChannel)：

广播本小区通用信息，例：位置区识别码LAC等。广播信道BCH(BroadcastChannel)：

下行(BSMS)广播公用信息，点对多点。寻呼信道PCH(PagingChannel)下行，BS寻呼MS随机接入信道RACH(RandomAccessChannel)上行，MS以随机接入方式向BS发出入网申请。准许接入信道AGCH(AccessGrantChannel)：下行，给发出入网申请的MS的应答，分配一个独立专用控制信道。公用控制信道CCCH(CommonControlChannel)：呼叫接续开始阶段信令传输信道，全体空闲MS公用。独立专用控制SDCCH(Stand-aloneDedicationControlChannel)：呼叫接续主要阶段信令(鉴权、加密、分配TCH)传输。慢速辅助控制信道SACCH(SlowAssociatedControlChannel)：SACCH/CBSMS：传输MS功率调整、时间提前量TA等消息。MSBS：传输BS信号强度测试报告等消息。专用控制信道DCCH(DedicationControlChannel)：呼叫接续主要阶段(第二阶段)信令传输信道，分配给一台MS专用。慢速辅助控制信道SACCH(SlowAssociatedControlChannel)：SACCH/T(功能同SACCH/C)BSMS：传输MS功率调整、时间提前量TA等消息。

MSBS：传输BS信号强度测试报告等消息，以便网络判定是否应越区切换。快速辅助控制信道FACCH(FastAssociatedControlChannel)：

越区切换时快速传送大量信令，中断话音约18ms。业务信道TCH上的随路信令：有如下四类：(1).常规突发序列(除后面三种外的全部TCH、CCH)(2).频率校正突发序列(FCCH)(3).同步突发序列(SCH)(4).接入突发序列(RACH)4.时隙格式(时隙突发脉冲序列)TB尾比特(000)：TX功率上升/下降时间。GP保护期：防时隙重叠的保护时间。IB标志位：标志是业务信号/控制信号。训练比特：已知的具有尖锐相关峰的比特序列，供收端调整自适应均衡器，再对信息比特进行均衡，消除多径时散引起的码间窜扰。TB3信息比特57IB1训练比特26IB1信息比特57TB3GP8.25156.25bit=0.577ms(1).常规突发序列信息比特共114bitTB3固定比特（全0）142TB3GP8.25(2).频率校正突发序列(FCCH)

数据比特对载波为GMSK(一种特殊的FSK)调制方式，所以该突发序列为有固定频差的载波。TB3信息比特39扩展训练比特64信息比特39TB3GP8.25(3).同步突发序列(SCH)位同步、时隙同步：由扩展训练比特提取帧同步(帧号)及BSIC：在信息比特中TB3同步序列42信息比特36TB3GP68.25(252μS)(4).接入突发序列(RACH)

为什么GP长达252μS？

∵时隙ALOHA接入

这是MS在呼叫接续过程中第一次发射的时隙信号，无法进行时间超前量TA调整(BS还未测量到TA，未向MS发过TA调整消息)，长的GP防止它与后一时隙重叠，对应MS—BS距离38km的最大传输时延。156.25bit=0.577ms=577μS(1).物理信道安排设每个基站分配n个双工频道C0,C1,…Cn-1，而每载频有8个时隙TS0,TS1

…TS7，则有8n个物理信道：CH0,CH1,CH2,…CH8n-1

一般安排如下：CH0（C0的TS0）：CCH(包括BCCH，有特殊识别码组)CH1（C0的TS1）：CCH或TCH，现小区信道总数而定…TCHCH2（C0的TS2）：5.信道组合方式

MS开机后顺次搜索个信道，最后锁定在所在小区的BCCH.其中，T：业务帧(偶尔连续4帧—18.5ms作为FACCH)A：随路的慢速辅助控制信道(SACCH/T)帧

I：空闲帧注：上/下行信道组合方式相同(上行帧滞后3个时隙)(2).业务信道组合方式ITT…TTATT…TTT…TCH1复帧(26TDMA帧)01314242521011121…1复帧(26TDMA帧)I1C4C4S1F1C4C4S1F1C4C4S1F1C4C4S1F1C4B4S1F1下行…RACH513T上行其中，F=FCCH频率校正信道S=SCH同步信道B=BCCH广播控制信道C=CCCH公用控制信道(包括PCH、AGCH)RACH随机接入信道BCH(3).控制信道组合方式控制信道组合方式较多，下面介绍一种常用组合方式：

①.CH0(C0的TS0)：BCH与CCCH复用其中，D=SDCCH独立专用控制信道A=SACCH慢速辅助控制信道I=空闲帧注：上/下行信道构成相同(上行帧滞后3个时隙)②.CH1(C0的TS1)：专用控制信道I3A74A64A54A44D74D64D54D44D34D24D14D04I3A34A24A14A04D74D64D54D44D34D24D14D042个复帧=2×51=102TDMA帧……

1.话音编码(信源编码)

RPE-LTP编码(Regular-PulseExcitationLongTimePrediction-code规则脉冲激励长期预测编码)是波形编码及声码器(参量编码)相结合的混合编码方法，以较低的码速率获得较高的话音质量。

2.信道编码(1).卷积纠错编码：纠正随机误码及短冲突发误码；(2).交织编码：与(1)配合纠正长突发误码。9.2.3话音和信道编码3.系统框图(MS侧)MIC13位线性A/DRPE-LTP编码GMSK解调纠错编码交织无线接入及GMSK调制D/ARPE-LTP解码纠错解码去交织双工器SP8×13kb/s13kb/s22.8kb/s22.8kb/s270.833kb/s话音编码信道编码注：BS侧与此对应两种编码说明……20mS20mS20mS模拟话音…话音编码话音编码260bit260bit纠错编码纠错编码456bit456bit交织帧1帧2(每帧114bit/4.615ms，8×4.615=40ms)20ms×13kb/s=260bit2×456=2×(8×57)=8×114bit8×114交织矩阵*1帧8*2*1纠错编码260bit差错敏感182bit差错不敏感78bitΣ(不加纠错编码)卷积纠错编码：2×(182bit+3bit奇偶检错位+4bit尾比特)=2×189=378bit456bit可纠正随机误码和短突发误码，但无法纠正长突发误码交织/去交织将传输中的成片误码分散，再由卷积码纠正。···114帧1帧2帧8读/写写/读TX端交织：RX端去交织：

……

12312345678交织矩阵(RAM)误码*2

前面已介绍了GSM系统中针对移动信道特点采取的多种抗干扰措施：(1).多径时散使码元展宽，引起码间窜扰：自适应均衡(训练序列调整)(2).随机干扰：卷积纠错编码(3).突发干扰：交织+卷积纠错编码本节介绍另外二种抗干扰措施：

1.跳频2.间断传输(DTX)9.2.4跳频和间断传输技术(1).原理：每帧(4.615ms)改变1次载频，跳频速率1/4.615=217跳/秒(2).功能：

躲避载频上的干扰，从而：

①.降低同频道干扰；②.降低频率选择性衰落。1.跳频(1).原理：音控发射(话音激活TX：讲话时发，无话音仃发)

基于双工话音通信占空比≈35%，因为：①.对方讲话我不讲→占空比=50%②.一方讲话有句间仃顿或更长的仃顿→占空比<50%(2).特点：①.不发射时，不产生干扰(同道、邻道、互调)②.MS节电2.间断传输(DTX：DiscontinuousTransmision)9.3GSM系统的控制与管理概述9.3.1位置登记9.3.2鉴权与加密9.3.3呼叫接续9.3.4越区切换

本节内容包括以下几个部分：(1).移动性管理：位置登记(更新)，越区切换(2).安全性管理：鉴权与加密(3).呼叫接续概述通信网要跟踪MS位置变化，对其位置信息进行登记、更新，以保证能寻呼到该MS。位置登记发生在以下几种情况下：1.入网位置登记(1).合法移动台的SIM卡已由网络运营商在所属的HLR中登记注册，存有SIM卡上的用户参数(IMSI,MSISDN号码及业务类型等)(2).MS首次入网时，要在当前位置所属VLR中进行位置登记，VLR从其HLR读取、存储有关用户参数，并将MS当前位置(VLR号码)存入HLR。9.3.1位置登记2.MS移动中，位置区(LA)或VLR区发生变化，则在当前VLR中重新进行位置登记(更新)3.IMSI分离与附着MS关机时，首先在HLR及VLR中置一特定标志为“不可接入”，然后关断电源，使网络拒绝向该用户呼叫(主叫方听“你所拨打的电话已关机”)，以免浪费有关信令资源，称为“IMSI分离”。而MS开机时，将该标志置为“允许接入”，恢复正常工作，称为“IMSI附着”。4.周期性位置更新为防止信令传输，尤其是空中信令传输错误造成实际位置及“IMSI分离/附着”状态与网络中登记的不一致，MS要进行周期性位置更新：

由网络设置定时周期(步距0.1小时，从小时)经BCH下传给全部MS。MS在无实际位置更新发生时，按此定时进行周期性位置登记(更新)，使MS与网络保持可靠联系。位置登记(更新)的信令传输过程如下：在同一个VLR区内进行位置登记(更新)ＭＳＭＳＣＶＬＲＨＬＲ位置登记请求位置登记请求确认更新位置登记更新位置登记确认在不同VLR区进行位置登记(MS用IMSI)位置登记请求位置登记请求确认更新位置登记更新位置登记确认查询ＭＳ参数查询ＭＳ参数响应位置信息注销MSMSCnVLRnHLRVLRo

1.含义：通话期间，MS跨越小区(或扇区)边界时，网络将MS从原小区(或扇区)使用的信道切换到新小区的某一信道，而保持通话不中断。2.越区切换控制方法(1).网络控制越区切换(模拟蜂窝网采用)方法：MS周围多个BS的监测接收机监测来自该MS的信号强度和质量，报告给MSC，由MSC分析判定是否该切换，然后控制切换。9.3.4越区切换网络负荷大：①.BS-MSC传输链路负荷大；②.MSC集中处理切换，负荷大。所以处理切换的速率(切换次数/单位时间)低，不适于用户多、通信业务量大、小区半径小，越区切换频繁的通信网。缺点：(2).移动台辅助越区切换(GSM等数字蜂窝网采用)方法：MS时分测量周围多个BS来的信号强度和质量，在判定应该切换时，就向MSC发出越区切换请求(包括测量报告)，MSC综合考虑网络情况，决定是否进行切换。特点：将越区切换信号监测和部分处理分散到各MS，极大降低传输链路及MSC的负荷，增大了处理切换的速率，适用于大容量移动通信网。注：模拟蜂窝网通话中的MS，连续收发模拟话音，无法监测所在小区BS以外的周围BS信号强度，故无法采用此方法。(1).同一BSC区内不同小区(或扇区)之间切换。(2).同一MSC/VLR区内不同BSC区之间切换。(3).不同MSC/VLR区之间切换。3.越区切换的几种情况(1).同一BSC区内不同小区(或扇区)之间切换(由BSC控制切换)MSCBSCBTSnBTSoMS测试报告切换完成信道分配信道分配完成切换命令释放信道释放信道完成切换完成(2).同一MSC/VLR区内不同BSC区之间切换(由MSC控制切换)清除完成清除命令切换完成切换完成切换命令切换证实切换命令切换请求切换命令测试报告BSCnMSCBSCoMS

由于空中信令极易受到侵犯，GSM系统为保证通信安全，采取以下措施：鉴权：鉴别MS的合法性加密：加密空中信令及话音，防止别人窃听本节具体内容如下：1.鉴权中心AUC产生鉴权/加密的参数2.鉴权过程3.加密过程4.用户识别码(IMSI)保密9.3.2鉴权与加密1.鉴权中心AUC产生三参数组三参数组(多组)送HLR随机数RANDIMSIKiRAND加密算法A8鉴权算法A3鉴权键密钥Kc符号响应SRES产生多个随机数2.鉴权过程RAND/Kc/SRESRAND/Kc/SRESRAND/Kc/SRESSIM卡存有本用户鉴权键Ki等参数存储HLR中所有用户鉴权键KiMSMSC/VLRHLRAUC鉴权算法A3与SRESAUC相同?yN不能接入…(重复/失败)SRES接入请求Ki(1个)RAND可接入…加密过程(接鉴权通过)M

RANDKi存储本用户RAND、Ki存储访问用户Kc存储访问用户RAND/Kc/SRESMSBTSMSC/VLR加密模式A8A5加密TDMA帧号KcA5解密与原M一样？加密的MTDMA帧号KcMYesNo(重复/失败)…加密模式完成加密模式命令(消息M)(续下表)MSBTSMSC/VLRA5加密A5解密A5解密A5加密TDMA帧号KcTDMA帧号Kc加密数据数据数据(信令、话音)数据数据加密数据

空中数据的加密传输(续上表)为防止他人监听、盗用IMSI，空中信令中均用临时移动用户识别码TMSI代替

IMSI。仅在MS得不到TMSI(例第一次入网)或TMSI失效(VLRo分配的TMSI在VLRn中得不到响应)时，才使用IMSI。4.用户识别码(IMSI)的保密9.3.3呼叫接续1.移动用户主呼2.移动用户被呼1.移动用户主呼接续过程鉴权与加密MSBSMSCVLRRACHAGCHSDCCH+SACCH信道请求立即分配业务请求业务请求开始接入请求“开始接入请求”应答分配新TMSI“分配新TMSI”应答TMSI指令TMSI响应TMSI响应TMSI指示建立呼叫请求建立呼叫请求(含有线号码)呼叫开始呼叫开始呼叫信息要求呼叫信息MSBSMSCVLR信道指配信道指配信道指配完成信道指配完成与固定用户接续连接完成回铃音TCH+SACCH/T+FACCH…连接连接连接确认连接确认用户摘机…通话回铃音……2.移动用户被呼接续过程SDCCH+SACCH/CTELEXHLRVLRMSBS鉴权及加密电话交换机(PSTN)1387125xxxx13906753MSISDN1387125ABCD拨号拨号信息询问路由询问路由1387125ABCDMSRNMSRN13906753xxx拨号信息临时分配用完即释放查呼叫参数寻呼请求寻呼请求TMSILAI(TMSI)寻呼请求位置区全体BSCCH守候PCHRACHAGCH开始接入请求寻呼响应寻呼响应立即指配信道请求GMSCVMSC信道指配信道指配指配完成指配完成回铃回铃连接连接…连接完成拨号应答通话回铃音…BS测试报告(越区切换)功率及TA调整…TCH自振铃摘机SACCH/TFACCHTELEXHLRGMSCVLRVMSCMSBS①.呼叫接续信令传输过程：消