通信协议信令进阶gsm系统概述

1.1盖区域的或边缘，包含无线信道和架在塔上的发射与接收天线用于从向用户传送信息的无线信（FDD），而新的无绳或个人通信系统使用TDD将移动台从一个信道或切换到另一个信道或的过换中心将蜂窝和用户连到公用交 网上。移动交换中心也叫移 交换用来从移动用户向传输信息的无线信使用移动通信服务 的使用道。在的AMPS标准中，反向信道比前向信道的频率低45MHz(即的发比收低45MHz)。模拟无线系统只采用FDD。时分双工（TDD）方式，在时间上一条信道，将其一部分时间用于从向用户道，仍能给用户提供全双工操作。TDD只在数字传输和数字调制时才可以使用。一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。每个分配整个系统可用信道中的一部分，相邻则分配另外一些不同的信道，这样之间（以及在它们控制下的移动用户之间）的干扰就最小。只要间的同频干扰在可以接受的范围以内，可用信道就可以统中的所有选择和分配信道组的设计过程就叫做频率复用（FrequencyReuse）。S个可用的双向信道的蜂窝系统。如果每个小区都分配k（k<S），SNSkN率的N个小区叫做一簇（Cluster）。如果簇在系统中共了M次，则双向信道的总数可以作为容量的一个度量C=MkN=MS。蜂窝系统的容量直接与簇在某一固定范围内的次数成正比。因数N叫做簇的大小，典型值为4、7、12。如果簇的大小N减小但是小区的数目保持不变，则需要 目的簇来覆盖原来给定的范围，从而获得了更大的容量。M变大N变小意味着小区半径与同频小区间距离之比变大，M变小N变大则意味着小区半径与同频小区间距离之比变小。从设计的角度来看，N尽可能的取最小值，以便获得某一给定覆盖范围内的最大容量，但围以内。蜂窝系统的频率复用因子为1/N，因为一个簇中的每个小区都只能使用所有可用信道的1/N。1-1的小区组成一个簇，并在覆盖区域上进行。图中簇的大小N为7，频率复用因子为BB内含K个信 此簇为 M 次数D

1-1 站中可接受的话音质量的最小可用信号（一般在–90dBm到–100dBm之间稍微强一点的信号强度就可作为启动切换的门限，两者之间的信号强度之差值∆的选择必须慎重。在决定何时切换的时候，很重要的一点是要保证所检测到的信号电平的下降不是因为瞬时的衰减，而是由于移动台正在离开当前服务的，所以在准备切换之前先对信号监视一段时间。时候，为它服务的就向MSC请求一个信道，交换机则根据一种算法给发出请求的小率无关，而变为小区半径R和相距最近的同频小区的中心之间距离D的函数。增加D/RQQ表示为：Q=D/R

。QQNN例如，将一个半径为R的小区为半径为R/2的新小区，则需要4个新小区才能覆 实际上，不是所有的小区都同时，不同规模的小区将同时存在，这时需要特别注GSMGSM原意为“移动通信特别小组”（GroupSpecial 门会议（CEPT）为开发第二代数字蜂窝移动系统而在1982年成立的机构，开始制定适用欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1987年，欧洲15个国家的电信业务经营者在签署了一项关于在1991年实现泛欧900MHz数字蜂窝移动通信标准的谅解备忘录（MemorandumofUnderstanding，简称MOU）。随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM逐步成为欧洲数字蜂窝移动通信系统的代名词。后来，欧洲的专家们将GSM重新命名为“GlobalSystemfor GSMMOU1995界就已有69个国家约118个经营者签字参加了MOU。GSMGSM系统由以下分系统构成：交换分系统（MSS）；分系统（BSS）；移动（MS）和操作与分系统（OMS）。它包括了从固定用户到移动用户（或相反）所经过的全部设备，如图2-1所示。①移动交换中心（MSC— ServiceSwitching它主要处理与协调GSM系统内部用户的 续。MSC对位于其服务区内的移动MSC具有完成呼叫接续与控制的功能，同时还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与更新，MS的越区转接控制等。移动用户没有固定位置，要为网内用户建立通信时，路由都先接到一个关换局（GMSC——GatewayMSC），即由固定网接到GMSC。GMSC的作用是查询用户的位置信息，并把路由转到移动用户当时所拜访的移动交换局（VMSC）。GMSC首先根据移动用户的 位置寄存器HLR，然后从HLR中查询到该用户目前的VMSC。GMSC一般都与某个MSC合在一起，只要使MSC具有关口功能就可实现。MSC通常是一个大的程控数字交换机，能控制若干个控制器（BSC）。GMSC与固定网相接，固定网有公众 网PSTN、综合业务数字网ISDN、分组交换公众数据网PSPDN和电路交换公众数据网CSPDN。MSC与固定网互连需要通过一定的适配才能符合对方网络对传输的要求，称其为适配功能（IWF——InterWorkingFunction）②归属位置寄存器（HLR——HomeLocateHLR是管理移动用户的数据库，作为物理设备，它是一立的计算机。每个移动用户必须在某个HLR中登记。在数字蜂窝网中，应包括一个或多个HLR。HLR所的码、VLR地址等，用于建立至移动台的呼叫路由。HLR不受MSC的直接控制。③拜访位置寄存器（VLR——VisitorLocationVLR是用户位置信息的动态库，当漫游用户进入某个MSC区域时，必须在MSC相关的VLR中进行登记，VLR分配给移动用户一个漫游号（MSRN）。在VLR中建HLRMSC在处理入网和出网呼叫时需要查访VLR中的有关信息。一个VLR可以负责一个或多个MSC区域。由于MSC与VLR之间交换信息很多，所以两者的设备通常合在一起。④认证（鉴权）中心（AUC——Authentication它直接与HLR相连，是认证移动用户及产生相应认证参数的功能实体。认证参数包括随机号码RAND、信号响应SREC和密匙KC。认证中心对移动用户的 ⑤设备标志寄存器（EIR——EquipmentIdentificationEIR是有关移动台设备参数的数据库，用来实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。EIR只允许合法的设备使用，它与MSC相连接。BSS包含GSM数字移动通信系统中无线通信部分的所有地面基础设施，通过无线接口直接与移动台实现通信连接。BSS具有控制功能与无线传输功能，完成无线信道的发 控制器（BSC——BaseStationController）和 （BTS——BaseTransceiverStation）①控制器BSCBTS分系统只有一个BSC，而有多套BTS。它的功能是负责控制和管理，BSC通过对BTS和MS的指令来管②收发信台BTSBTS（TRX），TRX占用一个频率点，而每个频率点又分成8个时隙，这些时隙就构成了信道。BTS是覆盖一BTS还有一个重要的部件称为码型转换器（Transcoder）和速率适配器（RateAdaptor）TRAUGSM64kbit/sPCM相配合，例如移动台（MS）发话，它首先进行语音编码，变为13kbit/s的数字流，信号经BTS收信机的接收，其输出仍为13kbit/s信号，需经TRAU后变为64kbit/sPCM信TRAU系统采用用户识别模块SIM（SubscriberIdentityModule），将模块做成的形式。SIM卡中存又用户认证所需的信息，并能执行一些与安全有关的信息。移动设备只有插入SIM卡后才能进网使用。操作与管理的目的是使网络运营者能监视和系统，把需要监视的内容从被监视的设备传到网络，显示给管理人员；同时，应该使管理人员在网络管理中GSMGSM于一个国家（或少数几个国家）的移动网，称为公众陆地移动网（PLMN——PublicLandNetwork）服务区，这个服务区又可分为多个MSC/VLR服务区。将MSC/VLR又 换中心（GMSC），将全部入局（网）呼叫接至一个或多个GMSC，它们作为该移动网的入网汇接交换机，具有为呼叫查询、选择呼叫路由的功能。上述结构如图2-2。MSCMSCPLMNMSC务区组成，在该区内的移动用户要在该区的拜访位置寄存器（VLR）内登记，MSCVLR每个MSC/VLR业务区分成几个位置区。位置区是MSC/VLR业务区的一部分，在一息，以便找到移动用户，是一个寻呼区域。一个位置区只属于某个MSC/VLR业务区，利一个或几个BSC有关，它是定位和寻呼区。一个位置区包括若干个小区，每个小区都有的识别码，它表示网络中一个基本的无线覆盖区域，是一个特定BTS所覆盖的区域。利用识别码（BSIC）移动台能区分各GSM系统非常复杂，每次通信前都要交换大量的信令，最后才能完成呼叫接续，在模式OSI的概念，把协议按功能分为不同的层面，每一层都有各自的协议规约。GSM2-3m接口为人机接口，是用户与移动网之间的接口，在移动台中实现，包括键盘、液晶Um接口是移动台与 A接口是 Abis接口是系统中控制器BSC与收发信台BTS之间的无线接口，支持所有向用户提供的服务，着重支持对BTS无线设备的控制和分配的无线资源管理。HLR/VLR/AVC/EIR之间的接口是指在移动交换分系统中的各种接口，移动应用部分MAP用来处理与呼叫无关的信令，与许多协议相关。将MAP/X表示成X接口的MAP协议，X从B一直到I。这些协议都是由CCS7信令中的事物处理能力应用部分TCAP提供服务的，而它本身又由CCS7中的信令连接控制部分S B接口是移动交换中心MSC与拜访位置寄存器VLR之间的接口。当MSC需要某个VLR；当MSC，MSC就会通知VLRC接口是移动交换中心MSC与归属位置寄存器HLR之间的接口，主要用于传递管理与路由选择信息。当呼叫结束时，相应的MSC向HLR发送计费信息。当固定网不能查询HLR以获得所需移动用户位置信息时，有关的关 换局GMSC就应查询此用户归属的DHLRVLR用户管理的信息交换。VLR将归属于HLR的移动台当前位置通知HLR，在再提供该移动台的漫游号码；HLR向VLR发送支持该移动台服务所需的所有数据。当移动台漫游到另一个VLR服务区时，HLR应通知原来的VLR消除移动台的有关信息。EMSCFEIRMSCEIRGVLRVLRGVLRPLMNOSI如图2-4所示，它是从MS到MSC之间的各种接口及其协议。OSI参考模型的基本结构是分层，根据分层的概念，通信处理过程可以看作由最低层 务，第N层所提供的服务是它以下各层所提供的服务与功能的组合。无线接口Um的协议第一层为物理层，记作L1，传输结构，对数据传输进行控制。L3为最，称作应用层，它包括各类消息和RRMMM理CM。AbisUm64kbit/sLAPD64kbit/sMTP，它是CCS7MTP包含有的网络协议，并集中了全部的链路层协议。信令连接控制部分S与MTP共同在A接口上构成网络层协议。MMCMBSC①移动台具有漫游功能GSM给移动台定义了三种识别码：一个是DN码，是在公用 码，由VLR漫游用户必须进行位置登记。当A区的移动台进入B区后，它会自动搜索该区的移动台会向当地发出位置更新请求，B区的被访局收到此信号后，通知本局的VLR，VLR即为漫游用户指定一个临时号码MSRN，并将此号码通过CCS7号信令通知移动台所在业务区备案。这样，当固定用户呼叫漫游移动用户时，拨移动台的DN码，DN码首先经公用交换网络接至最靠近的本地GSM移动业务交换中心（GSMC），GSMC利用DN码母局位置登记器即归属位置寄存器（HLR），从中获取漫游台的MSRN码，GSMC根据此码将呼叫接至被的移动业务交换中心（VMSC），VMSC接到MSRN号码后，证实漫游台是否仍在本区工作，经确认后，VMSC将MSRN码转换成国际移动台识别码（IMSI），通过，在无线信道上向漫游台发出呼叫，从而建立通话②可提供多种业务除语音通话外，GSM持ISDN终端。③具有较好的功④越区切换功能GSM主动参与越区切换。移动台在通话期间，不断向所在工作区报告本区及相邻区的无线环境的详细数据，当需要越区切换时，移动台主本区（MSCBSC）根据来自移动台的数据，查找是否有替补信道。如果不存在，则选择第GSM①业务紧急呼叫是由业务引申出来的一种特殊业务。移动台用户能通过一种简便而统一的手续接到就近的紧急业务中心（例如局或消防中心）。使用紧急业务不，也不需要认证使用者的 语音信箱能将话音起来，被叫移动用户提取②数字业务GSM35与公众通信网（PSTN）用户相连的数字业务PSTN中最常用的数字业务有三类传真和可视图文（ TEX），数字网GSM要与PSTN相连接，必须使用MODEM，GSM能处理9600bit/s速率以下的全双工方式下的数GSM系统中的数据速率最高为9600bit/s，而ISDN使用的速率是64kbit/s，因此必须采用速率转换技术。采用标准化的ISDN数据格式，在64kbit/s链传送低速数据，这种方式可实现高于2400bit/s的异步数据传输。GSM在大多数情况下，GSMGSM交换机之间的传输都是通过公众固定网的缘故。目前，GSM望所能提供的业务必须是PSTN传输网能支持的业务，GSM用户之间的通信与GSM用户和PSTN用户间的连接是PSPDN也支持远端数据库的和信息处理系统。PSTN采用的是电路传输技术，GSM可以有几种方式接入PSPDN。与电路交换数据通信网（CSPDN）③短消息业务GSM（SMS），便可实现短消息业务。息业务（SMS-MO/PP）。GSM④补充业务 编号就是用于识别①移动台的国际号ISDN（又称相当于公众网内的用户 MSISDN=CC+NDC+CC为国家码，86；NDC为国内目的地码；SN为用户号码②国际移动用户识别码国际移动用户识别码（IMSI）PLMN系统内使用的用户号码，在无线信道上唯一能识别用户的号码。它于SIMIMSI=MCC+MNC+MCC为移动国家号，460；MNC为移动网号；MSIN是移动用户识别码③移动台漫游号码OXYZ；PQR；ABCD给移动用户的漫游号码。当一个HLR管辖多个MSC时，它们可公用一个端局号。④移动用户临时识别码TMSI等同于IMSI，它是对IMSI而设置的号码。当移动用户每次呼叫时，VLR分TMSI4BCDTMSIIMSI固定关系，仅在MS呼叫时临时指定，也就是说TMSI可以重复地给不同的MS使用。⑤国际移动台设备识别码IMEI是唯一用来识别移动台设备的号码，称作系列号或串号，它可防止移动台设⑥位置识别码GSM位置区识别码（LAI）MCC+MNC+LAC，MSC全球小区识别码（GCI）在LAI基础上加上小区识别码（CI）构成。识别码（BSIC）主要供移动台区分相邻使用，结构BSIC=NCC+BCC无线通道信号传输的规范就是所谓的无线接口（RadioInterface），又称UmGSMGSM900MHzDCS1800MHz。第一阶段的 MS发，BTS收的频段为890—915MHz； BTS发，MS收的频段为935—频带宽度88，16信道总速率RPE—LPC13kbit/s；分集接收：跳频每秒217跳，交错信道编码，自适应均衡。 信号变换成13kbit/s的GSM中的数字化语音信发信台（BTS）的天线检测到这个信号后，经过一系列的处理，再现13kbit/s的数字语音把13kbit/s变换成64kbit/s速率。移动交换局（MSC）以64kbit/s标准格式经过不同链路的传输，直至收话人的端局。如果受话方是PSTN用户，它就可以按PCM规则从64kbit/s数字信号流中恢复发话方的语音。把上面的描述表达成不同的传输平面层，如图3-1如果把GSM看成是一个整体，则从MS到MSC为一个本地段，中间路径所涉及的PSTN、ISDN为长途段，从端局到被叫用户看成是另一个本地段，当被叫是MS用户时，两个本地段具有相同的意义。为了适应与其他网络的互连以及GSM内部传输的需要，要应用到网络交互功能IWF（Interworking—Function）。在移动端由于限制于语声平面时比较简单的，而在网络一侧，IWFPSTNISDN采用数字化传输，对语音信号的采样经64kbit/sPCM编码而使其数字化。64kbit/sPCM编码是电信领域的基本码型。由于语音信号的带宽小于4kHz，根据Nyquist定律，8kHz8bit为64kbit/s。这个从模拟到数字的过程包括预加重和采样。采样值线性量化成13bit的数13bitA8bitPCMMSTE，可以是语音也可以是数据终端；另一部分称为TAF。MS中所有业务共用的部分称为移动终端（MT），用于语音业务类的就是MT0，即形式。在MS与IWF之间的传输路径包括MS与BTS之间的无线接口。信息承载在900MHz或1800MHz频段。BTS经BSC到MSC的传输为有线路径，它的划分与信令结构有关。MSC与BSC的主要功能在于控制和交换，而不是传输。传输链上另一个重要的部分是码变换/速率适配单元（TRAU），这是一个完整的传输设备，包括几个功能实体。MSC传输规范很接近ISDN的规范，不仅电路交换的基础是64kbit/s，而且A接口的低层规范ISDNGSM16kbit/s，64kbit/s电路中引入子复用概念，允许几个小于64kbit/s的数据流复用到64kbit/s的信道中（如32kbit/s、16kbit/s8kbit/s），这样做的缺点是引入了附加的传输时延，降低了话音质量。为保证MSC具有ISDN的交换能力，TRAU可以放在传输链中BTS与MSC之间的3-2BTSMSC，这样BTS的功能通过BSC延伸到MSC。与其他通信一样，MS首先要把语音信号转换成模拟电信号，以及其反变换，这就是话筒和听筒的功能。MS再把这个模拟电信号变成13kbit/s（或反变换），用于无线传输。BTSTRAU13kbit/s64kbit/sGSM系统中就存在两个码变换点。GSM13kbit/sRPE—LTP（规则脉冲激励长期预测）。首先把语20ms260bit同步信息。这样无线接口上20ms一帧的数据流，也就是13kbit/s流中不包括任何帮助收端定位帧标志的信息。收端把收到的信号块（激励信号）经过LTP（长期预测）和LPCLTP滤波器是把一个信号与其Nr次延时采样br倍延时相加的输出，Nr和br值在语音帧中每5ms传一次。LPC滤波器是一个倒置的8阶线性滤波器，线性n阶滤波器是把1，2，……n260bit激励信号自身描述码，激励信号是按8/3kHz的速率规则采样的，收端可以精确地恢复激励信号中带宽小于1.3kHz的信息内容。激励信号在滤波器输入端通过插入空值采样而重组，使它变成8kHz采样的信号，导致从1.3kHz中恢复原信号中高于1.3kHz的特殊成分。8/3kHz采样变到8kHz采样时，相位将发生变化，需要每5ms传递一次相位信息。PCM语音可以分成下面几个步骤①13ADPCM278kHz②LTP5ms块中的样值和这之前的三个5ms③LPC④GSM语音传输方面还引入了一个非连续传输模式概念，即DTX。其目的是通过限制无用信息的无线发送，减少干扰，提高了系统概率。DTX模式下，当用户有效时编码成13kbit/s，而在其他时候仅保持在500bit/s，用于模拟背景噪声，使收端能产生连续 称为话音活性检测VAD。在系统设备一侧完成13kbit/s与64kbit/s之间变换的功能实体称为TRAU单元。当TRAUBTS13kbit/s16kbit/sBTS13kbit/s20ms，260bitbit信息，这个同步需要另外提供。在无线传输一个块的开始时刻与从16kbit/s链收到一个附加时延，最大可达20ms。BTS要通过带内信息控制TRAU产生的20ms块的输入相位，它所占用的比特称为时间校准量（TimeAlignment）TRAU多路接入技术是实现无线资源共享的普遍方法，GSM（FDMA）道可以同时传输不同的流，这种比特流是按照传输方案复合而成的。GSM限制在13kbit/s以内。同样，数据业务的速率也被限制在12kbit/s、6kbit/s和3.6kbit/s之内，分别对应于PSTN中MODEM的9.6kbit/s、4.8kbit/s和2.4kbit/s速率。从多路接TCHTCH/F，13kbit/s12kbit/s、6kbit/s3.6kbit/sTCH/H，7kbit/s6kbit/s、除了用户数据，还有另一类信息需要传送，这就是信令流。信令消息用于MS与网络之间功能控制和业务管理。为了实现信令流与用户数据的同时传输，GSMTCH慢速随路控制信道SACCH，这个双向信道每秒大约可以传送2个控制信息（一个方向上），0.5其二是把TCH用于信令传输，这样的TCH称为快速随路控制信道FACCH，主要用FACCH不是一个独立的信道，只是用户TCH的一部分，接收端可以通过TCH信息中的一个特定bitTCHFACCHTCH还有一些情况，在MS与网络之间虽然没有呼叫要求，但还是需要建立连接，由于信TCHGSM道类型，它等于TCH的1/8，记为TCH/8，在GSM中定义为独立控制信道SDCCH其信道特性除速率以外与TCH/F、TCH/H几乎一样，它也有一个对应的SACCH。GSMTCH。系统仅在用户需要时才分配一条TCH，用毕后释放。因此TCH就有和空闲两个基本模式。MS与网络建立双向点到点传输时，如呼叫建立和位置更新处理，TCH与定义为信道当MS处于激活状态（开电源）而未进入模式时，称其为空闲模式，但实际上MSBTSBTSBTS。除此之外，在空闲状态下还要向MS提供小区广播短消息业务CBSM。从空闲模式到模式的变化需要在MS与BTS之间交换信息，这就是接入过程。MS通知网络它需要呼叫，网络返回一个指示，令MS占据一条指定的信道。用于完成接CCCH，MS为了保持与BTS通信，MS首先要与其所在的BTS同步，每个BTS有两个信道以广播MSFCCHSCH。空闲模式下的MS可以接收几个小区的广播信息，并从中选择一个接收质量最好的小区作为当前小区。每个小区都有一个广播控制信道BCCH，用于传递那些使MS能决定所在小区选择的信息，并发出让本小区空闲模式下的MS收听的其他信息。在接续过程中，小区首先向本小区广播寻呼被叫MS。寻呼消息和向MS分配初始化信道的消息分别在寻呼信道PCH和接AGCHFCCH、SCH、BCCH、PCHAGCH的公共控制信道。MS向网络要求接入的信道称为随机接入信道RACH，是唯一的上行信空闲模式下另一类信息是CBSM，它是由网络每两秒向MS传送的一个约80字节的TCH/8一个小区广播信道CBCH，MS在收听CBCH的同时还可以收听BCCH和PCH上的信GSM采用频分多路（FDMA）和时分多路（TDMA）的混合技术，具有较高的频谱利用率。每个频率的中心频带为200kHz，将所给频带890—915MHz等间隔（200kHz）分成125个载频，每个载频又分成8个时隙，每个时隙为一个信道，总计为1000个信道。GSM引入的另一项技术是跳频（FrequencyHop ）。它规则地改变MS到BTS上的 GSM无线路径上的传输单位是由大约100个调制bit组成的脉冲串，称“Burst”。称为“Slot”。“Slot200kHz（约0.577ms）的时间重复。这个由频域和时域构成的空间“Slot”就是FDMA和TDMAGSM“Slot”的时间范围都是一样的，这个相同的时间间隔称为时隙（TimeSlot），把它作为一个时间单位，恰好是一个“Burst”周期，记为BP，如图3-3所示。由图可知，“Slot15/26ms200kHz，“Slot”在频域上的这个相同的间隔称为频隙（FrequencySlot），在GSM规范中定义为无线信道。频率，也就是我们说的跳频情况。对于双向信道（TCH），在两个方向上可以用不同的方法定义各自的信道。通常，上下行保持固定的45MHz频率间隔（900MHz情况下）或90MHz频率间隔（1800MHz情况下）。同时根据信道类型，保持一个时间偏移，通过这还要遵循系统中所有信道周期所规定的时间安排。在GSM系统中，不同频率上的每个时隙都有一个序号，BTS和MS通过对序号的约定取得同步，因此序号也是同步信息的一部分。时隙序号具有一个很长的重复周期，大约是3.5小时，在此周期内任何一个“Slot”GSMTDMATCH/FSACCHTACH/F，TACH/F8个BP组成，时长为（15/26）×8约等于4.615ms。所有的时隙号可以分解成8×整数＋n，n=0，1，2……78BP8，8BPTDMATN8TACH/F8TACH/FTDMATN8TACH/F由一个发信机激励，也就每个TACH/F是时分激励的，这是时分多路概念的所在。正TACH/F（或TCH/F与SACCH组）在时间域上是以26个TDMA帧为周期的，时长26×8BP=120ms。在26个TDMA中，24个用于TCH/F的发送，一个用于SACCH的TDMA构如图3-4所示。从TDMA0到TDMA11和TDMA13到TDMA24，总计24个TN0时隙构成它所承载的TCH0/F，TDMA12TN0为该TCH0/F对应的SACCH，TDMA25TN0空闲，TN1较TN0滞后8（BP）×12＋1个时隙。就是从图3-4中TDMA13的TN1，以26TDMA12TDMATN1，24TCH/F周期，该TCH/F对应的SACCH占据TDMA25的TN1。以此类推，TN2的SACCH在TDMA12的TN2，TN3的SACCH在TDMA25的TN3……。按SACCH分布在TDMA12TDMA25TCH/F，SACCH4×26×8（BP）=480ms。这种安排的原因出于网络侧的负载考虑。如果SACCH安排在几乎同时送出，BTS480msMSSACCH每480ms重复一次的瞬间高负载情况。为了避免这种情况，采用令TNn＋1（n=0，1，……，6）的TACH/F周期较之TNn的TACH/F周期偏移12×8（BP）＋1=97BP的安排。这种安排在时隙结构上产生了影响，BTS处理TN0，TN1，……TN7共8个TCH/F的SACCH消息是分布在8个不同的时刻，很好地均匀了负载。 的角度看，下行方向延时3个BP就可以得到上行方向的结构。3BP延时在GSM系统中是一个常数，也就是上行时隙号是其对应下行时隙号的3BP的偏移。这种安排使得可以在两个方向上用一个信道的时隙承载相同的TN。从MS的角度看，这是由于传播时延的影响。MS用一个时间值来补偿 前量（TimingAdvance）。此时，从MS角度看，上下行之间准确偏移量是3BP减去TA，TA值由BTS计算并通过信令方式通知MS，MS延时结构如图3-5。与TDMA的时隙相同，FDMA的频隙概念是GSM复路方式的另一方面。GSM在900MHz频带所占的基本带宽是两个25MHz，分别是890—915MHz和935—960MHz，45MHz（上下行对），而两个载频的间隔距离是200kHz，就是与TDMA时隙对应的频隙。频隙的中心频点以200kHz间隔分25MHz1243-6GSM200kHz025MHz在122个有用频隙。由于调制频谱有时会超过200kHz，产生同频或邻频干扰，这时边界载频会对邻带的非GSM应用产生不希望出现的干扰，所以一般不用频段两端的频隙。GSM（SFH），所谓跳频就是规则地改变一个信道所使用的频隙。GSM引入慢速跳频基于两个原因：频率分集（FrequencyDiversity）和干扰分集（InterferenceDiversity）。一系列这样的逆处理直至恢复原始数据，有关语音的处理过程如图3-7。BurstGSM（576+12/13）us，即（156+1/4）bit这个时间间隔内，激励的幅度由0值快速变到正常值，把信号相位调制成一个发送的bit包，然后幅度迅速回归0值。根据这个时间窗口上的时间——幅度轨迹的不同定义了几种Burst，BurstBurst。用于调制的比特包一般由有用信息，加上一个训练序列（TrainingSequency）和两端的各三个0bit组成。理论上，我们可以在一个无限的bitBurst1bit无限bit串。加在两端的0bit用于Burst定义，以避免解调无用的信息而降低解调效率，因为从1bit到Burst的第一个0bit，以及Burst最后一个0bit到1bit的变化可在Burst训练序列是一个收端已知的bit串，带有这种序列的发信号可以使收端准确定位接受据不同的用途，GSM中定义了几种Burst格式：Burst：MSBTSMSBTS这种情况出现在上行方向的RACH上，是一种短Burst。FBurstSBurst：FCCHSCH，MSBurst：Burst，①常规Burst由2个58bit的包和一个26bit的训练序列组成，并在两端加三个0bit，如图3-8所示。训练序列插在Burst中间是为了减少它与有用bit之间的距离。这种安排要 在解调Burst之前，先要记录前半部分的内容（前面58bit包）。注意，两个具 从收到的信号中区分它们。所以GSM定义了8种训练序列，用不同的序列分配给小区中这是一种较短的Burst，是BTS在上行方向上解调的第一个Burst，结构及曲线如图3-941bit36bit7bit3bit中头标志和训练序列要长于标准Burst的相应部分。②SSCH，Burst3-10SBurstMSBurst④F是一种很特殊的Burst，长达148bit，且全为0bit。它主要用于使MS可以定位并解SBurst。FBurst1625/24kHz⑤预占信令块可以插入正在使用中的TCH中，以偷帧的形式与用户数据共用一条TCH。虽然两者都使用标准Burst，但却有不同的信道编码。收端可以在之前区分出Burst中的内容是用户数据还是信令。在Burst中使用了一种编址机制，收端在解调之后就可以得到 GSM3-11GSMbit不加冗余bit，所以交织前后码速率不变。在实际传输中，比特差错经常是成串发生的。持续较长的谷点会影响到几个相邻20ms信道编码为456bit1到456857bit1，9，17，25，……，4493-12示。在没交织前，若连续错码为100bit，假设从序号1到100，这样就有一段消息都错；交织后，还是连续100个错码，此时为第一帧的57bit加上第二帧的43bit，再恢复为原1，2，9，10，17，18，25，26，……非连续出错，可通过信道编GSMburst一个时隙传输构成一个burst，时长为576μs，共有156.25位，而20ms语音段是分857bitburst114bit268148bitburst156bit一个burst出错，则有114bit信息出错，占20ms语音的25%。若进行交织，将一个burst3-13burst个语音段来说只错57bit，占12.5%。加bit降低信息量为代价的。编码的基本方法是在原始数据上附加一些冗余信息，增加的bit是通过某种约定从原始数据经计算产生的。GSM纠错循环码（FireCode）：主要用于检测和纠正成组出现的误码，通常与前GSM使用的调制是BT=0.3的GMSK，其调制速率为270.833千波特，使用Viterbi是要发射的数据。GSM系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式。解调的功能是接 GSM900MHz（FDMA）200kHzGMSK情况下是个中频信号；然后再把这个已调信号上调到要求的Burst频隙，也就是载频上，GSMViterbi卷积码的最大似然处理，因此可以用一致的方法执行解调和。当移动台开机后，在它所处的小区，通过空中接口搜索BCCH（广播控制信道），内含有位置区域识别码（LAI）信息（GSM90016bit），这个信息在BCCH上规则的广播，以便知道自己目前的位置小区。BCCH是个小容量信道，每0.235S传一个23字长的消息。移动台依靠收到的频率校身的频率，通过同步信息校身的信号，锁定到一个正确频率上，从该频率的信道上接收寻呼信号和其它信假如此MSLAIMSC/VLR息，通知网络它是此位置区的新用户。此消息经BS到MS，最后到VL。VLR对消息中含有的国际移动用户识别码（IMI）或临时移动台识别码（TMSI）MSMSC/VLRHLRHLRVLR发送位置更新接受消息。最后由MSC向MS成，至此MS已在HLR和VLR 登记MSMS（IMSI）；MSIMSIMSMS息。因此分离与附着程序都与IMSI有关。MS，MS，MSC/VLR“分离”消息后，就在该MS对应的IMSI上作“分离”标记。归属位置寄存器（HLR）并没有得到这个分离消息，只有拜访位置寄存器（VLR）已“分离”信息作了更新。当MSMS，它要不断地移动，在某一个时刻它被锁定于一个已定义的无线频率上，即某个小区的BCCH载频上。当MS向远离此小区的方向上移动时，信号强度就会减弱，当它移动到两个小区理论边界附近的某一点时，MS要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量，当发现新的BTS发出的BCCH，MS换。MS所接收的BCCH载频的改变并没通知给网络。MS，由于接收信号质量的原因，通过无线空中接口不时地改变与网络的连位置更新过程是由MS。在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，HLR、VLRMS（SIM）。当这个信息发生变化时，需要保持三者的一致。MS后就会对周围进试，并连接到接收性能最好的广播信道上。如图4-1所示，移动台所①在同一位置区内的不同小区（特征：属于同一BSC）（如图中A）BCCH②在同一业务区的不同位置区（MSC）（当MS从LA1向A2移动时，信号强度会减弱，当它移动到边界附近某一点时，MS就率，MS要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量，当发现新的BTS发出的BCCH载频信号强度优于原小区时，MS就锁定于这个新的载频上（小区选择的规则主要来自无线条件，以达到最佳传输质量为目的。一个正常业务状态的MS，收听由业务小区广播的频率表，从中获得同一PLMN（公用陆地移动网）中邻近小区的标志信道（CCCH），MSBCCHPLMN（LA）标志以及各种无线参数。MS并与当前环境比较，这些处理是与当前小区寻呼信道的接收并行的。当MS在同一LA内MSC，MSMSC/VLR更新。此时，VLR中MS的位置就由原来的LA1改为LA2。③在不同业务区（MSC）（MS的业务区改变必须通知网络，以便能找到漫游的移动台，MS开机后就得 它目前所处位置。当它锁定在新的BCCH的载频上，并在BCCH消息中得知此时它所处的位置区及所属业务区。首先MS向网络发出位置更新请求，此信息通过空中接口传到LA1的BSC，再由它传送到新的MSC。第二步是由新的MSC向HLR发送位置更新请求信息。从HLR向新的MSC发回位置更新请求接受，这个消息通过LA1所属的BSC到新BTSMSMSMSC业务区，它必须删除旧的MSC中的位置信息，否则它的位置就有两处，无法准确找到HLRMSCMSCVLRHLR，MSMSC/VLRBTS内的切换类型由BTSBTS之间、BSC之内的切换由BSC决定；BSCMSCMSCMSC之间的切换由GMSC决定。BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP（BSS管理应用部分），用以支持各种连ACSS.7BTSBSC为RSM（无线分系统管理），用于支持分配传输路径和测量报告处理，其承载方式是Abits接口上的LAPD信令协议。BTS与MS之间的协议称为RIL3—RR（无线接口第三层RR），它只是整个第三层实体的一部分，用于支持无线连接处理和测试报告处理，其载体是Um接口上的LapDm信令协议。除此之外，还有邻近MSC之间交换消息的协MAP/E（移动应用部分—E），MAPMSC交换处理，其承载是MSC之间的CSS.7信令系统。一个小区移动到另一个小区，两小区的无线频率是不相同的，若想要维持通话，MS的频能是同一业务区的同一BSC管辖下的小区；也可能是同一业务区不同BSC管辖下的另一BSC这是最简单的切换过程。BSCMSBTSMS所在区，即MS报告中最强信号的小区。BSC与新小区的BTS建立链路，并在新小区中给MS分配一个TCH供MS切换后使用。MS切换后，BSC向MSC报告，MS由A点移动到B点的情况，此时MS仍属B1管辖。MS在切换后继续测量周围小区的信号强移动台从B点移动到C点就属于这种切换，此时MS已两个BSC，即从B1B2BTSMSTCH，即允许切换，B2MSCB2MSM2建立通路。B2MSCMSMSCMS到达一个新的位置区后，要继续测量周围小区的信号强度，同时接收B2的有关MSCDMSA，MSCB，这是最复杂的切换情况，要进行多种信令的传递过程才能实现。当主呼MS（MSCA）发送执行切换消息MS（MSB）MSB分配无线信道的部分参数，并应标明呼叫所切换到的（BS）。当该完成无线信道分配，并且MSB从其相关VLR取回切换号码后，MSBMSAMSA接续到MSBMSA，MSCA结束切换进程。MS建立连接。MSB发出地址完成消息（ACM）并开始无线信道的切换。收到ACM后，MSAB2MSMSB，MSBMSAMSA释放原有无为了不与MSA和MSB之间所用的PSTN/ISDN信令系统，MSB收到证实后产MSA将掌握总的呼叫控制直至固定用户或MS。然后，MSCA释放至MSB的MAPMSC-BRR换报告消息给其相关的VLR，用来释放切换号码。原先工作在广播控制信道（BCCH）MSBSBS发来的立即分配消息后，MS转到指定的信道（DCCH）②MS申请业务信道（由BS发给MSC），MSC向VLR发送请求以获得移动台的参MS128bitRANDMS，MS应给网络，VLR向MSC回送信息证实，由网络方面判断此用户的。 方面考虑向MS发送置模式消息（加密模式管理是无线传输性之一，传输是否采用加密取决于MSC的选择，加密模式用于无线路径，管理主要涉及MS和BTS，MS提供加密参数（KC）到BTS，以决定是否选用加密模式）。将有关用户数据加密的信息传给移动台，MS对此消息返回 模式完成消息给MSC，（如果需要，VLR将重新分配一个TMSI给MS）。 模式作出响应后，MS发送建立消息给MSC，MSC为此次呼叫分配一路地面信道，并要求BS分配无线业务信道TCH。③移动网络的通信链路建立后，MSC向固定网络发送消息IAM（初始地址），以便FIN（连接证实）MSC。被叫接通后，送回铃消息给MS。在被叫摘机后，固定网发给MSC回应信息（ANS）。MSC发给MS连接命令，MS发回响应并转入通话，至此，完成了MS主呼进程。 并不说明某条用户线或某个地理位置，而只是指向某个HLR中的用户数据区。在GSM系统中，移动用户 构是基于ISDN的编号方式，因此称为MSISDN，其编号方式是按照CCITT的E.164建 码还能确定存放该用户数据的HLR，从这个HLR的用户数据中就能读出该用户目前的移动交换中心VMSC。因此通过查询HLR，可以确定最终到达该移动用户的路由。由此可见，整个呼叫建立过程可分为两部分：查询HLR以前和查询以后。这使得呼叫路由分为两X1X2X4X1X2X4X5X6国内有效ISDNISDN其中：CC为国家码NDCPLMN识别码（不一定与地区号一致X1X2X3HLRX4X5X6X7为用户号码 ①呼叫用户拨出移动用户号码（MSISDN）后，固定网络将此呼叫接续到最近的相关移动交换中心（GSMC），GSMC（HLR）发出查询消息以获得路由信息。固定网发出的初始地址（IAM0）就是移动用户号码。HLR根据其保留的被叫用户数MSVLRVLRVLRMS码（MSRN），并由HLR返回给GMSC（第一部分查询HLR以前）。根据这些消息，GMSC将呼叫接续到拜询MSC，即MS目前归属的MSC。MSC向VLR发送信息I/C，②MSC向相关的BS发出寻呼请求信息，以建