【正文】 上行鏈路。由于這種區(qū)別，可以定義移動(dòng)臺(tái)的兩種宏?duì)顟B(tài)： ? 空閑模式：移動(dòng)臺(tái)在偵聽 廣播信道，此時(shí)它不占用任一信道。不論是移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的呼叫，還是發(fā)往移動(dòng)臺(tái)的呼叫，其建立過程都要求用專門方法使移動(dòng)臺(tái)接入系統(tǒng)，從而獲得一條信道。這種復(fù)幀用于攜帶 BCH和 CCCH。 51個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。 TDMA幀號(hào)是以 3小時(shí) 28分 53秒 760毫秒（ 2048?51?26?8BP或者說2048?51?26個(gè) TDMA幀）為周期循環(huán)編號(hào)的。統(tǒng)一地，我們將 GSM中規(guī)定的 200KHz帶寬稱為一個(gè)頻隙。它們在時(shí)間窗和頻率窗內(nèi)發(fā)送，我們稱之為間隙。 將來 GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻道可容納 16個(gè)半速率信道。 隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，可視需要向下擴(kuò)展，或向 GSM1800過渡，即 1800MHz頻段： 1710～ 1785（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基 站收） 1805～ 1880（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收） 雙工間隔為 95MHz，工作帶寬為 75 MHz，載頻間隔為 200 kHz。 在 GSM系統(tǒng)中，漫游是在 SIM卡識(shí)別號(hào)以及被稱為 IMSI的國際移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。與其他網(wǎng)絡(luò)的互連通常利用現(xiàn)有的接口，如ISUP或 TUP等。鑒權(quán)用來驗(yàn)證用戶的入網(wǎng)權(quán) 利。 4. 開放的接口。 2. 容量。 1990年完成了 GSM900的規(guī)范，產(chǎn)生一套 12章規(guī)范系列。早在 80年代初，歐洲已有幾大模擬蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)營，例如北歐的 NMT（北歐移動(dòng)電話）和英國的 TACS（全接入通信系統(tǒng)），西歐其他各國也提供移動(dòng)業(yè)務(wù)。 移動(dòng)通信是有線通信的延伸，與有線通信相比具有以下特點(diǎn)： 1. 終端用戶的移動(dòng)性： 移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)在于用戶的移動(dòng)性，需要隨時(shí)知道用戶當(dāng)前位置，以完成呼叫 、接續(xù)等功能；用戶在通話時(shí)的移動(dòng)性，還涉及到頻道的切換問題等。 此方案便于由 GSM 平滑過渡到第三代，故受到很多 GSM 供應(yīng)商支持。該方案將 FDMA/TDMA/CDMA 組合在一起。由于日本的第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)并沒有成為全球化標(biāo)準(zhǔn)，而在第三代 IMT20xx網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案上，日本決心走全球 化合作的道路。 建 議 采 用 多 級 DSCDMA ， 射 頻 信 道 帶 寬 ， PN 碼 片 率 為。 4 第三代―― IMT20xx 隨著用戶的不斷增長和數(shù)字通信的發(fā)展，第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)逐漸顯示出它的不足之處。 三種不同制式各有其優(yōu)點(diǎn)， PDC 系統(tǒng)頻譜利用率很高，而 DAMPS 系統(tǒng)容量最大，但 GSM技術(shù)最成熟，而且它以 OSI 為基礎(chǔ)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公開，發(fā)展規(guī)模最大。它是在 AMPS 的基礎(chǔ)商改造成的，數(shù)模兼容，基站和移動(dòng)臺(tái)比較復(fù)雜。然而，在模擬系統(tǒng)中的組網(wǎng)技術(shù)仍將在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用。 B) 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)字承載業(yè)務(wù)很難開展。 鑒于移動(dòng)通信用戶的特點(diǎn)：一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅要滿足區(qū)內(nèi)，越區(qū)及越局自動(dòng)轉(zhuǎn)接信道的功能，還應(yīng)具有處理漫游用戶呼叫（包括主被叫）的功能。從陸地移動(dòng)通信的具體實(shí)現(xiàn)形式來分主要有模擬移動(dòng)通信和數(shù)字移動(dòng)通信這兩部種。無線通信的發(fā)展?jié)摿Υ笥谟芯€通信的發(fā)展，它不僅僅提供普通的電話業(yè)務(wù)功能，并能提供或即將提供豐富的多種業(yè)務(wù)，滿足用戶的需求。 移動(dòng)通信的主要目的是實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地 點(diǎn)和任何通信對象之間的通信。 移動(dòng)通信系統(tǒng)從 40年代發(fā)展至今，根據(jù)其發(fā)展歷程和發(fā)展方向，可以劃分為三個(gè)階段： 第一代――模擬蜂窩通信系統(tǒng) 第一代移動(dòng)電話系統(tǒng)采用了蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，蜂窩概念由貝 爾實(shí)驗(yàn)室提出， 70 年代在世界許多地方得到研究。因此 移動(dòng)通信系統(tǒng)不僅希望有一個(gè)與公眾網(wǎng)之間開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，還需要一個(gè)開放的開發(fā)接口。 3 C) 頻率利用率低，無法適應(yīng)大容量的要求。 第二代――數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 由于 TACS 等模擬制式存在的各種缺點(diǎn)， 90 年代開發(fā)出了以數(shù)字傳輸、時(shí)分多址和窄帶碼分多址為主體的移動(dòng)電話系統(tǒng)，稱之為第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)。 （ 2）日本的 JDC（現(xiàn)已更名為 PDC）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在 1990 年制定， 93 年使用，只限于本國使用。 NCDMA 系統(tǒng) NCDMA（碼分多址）系列主要是以高通公司為首研制的基于 IS95 的 NCDMA（窄帶CDMA）。首先是頻帶太窄，不能提供如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等的各種寬帶信息業(yè)務(wù)；其次是 GSM雖然號(hào)稱“全球通”，實(shí)際未能實(shí)現(xiàn)真正的全球漫游，尤其是在移動(dòng)電話用戶較多的國家如美國，日本均未得到大規(guī)模的應(yīng)用。采用多級的目的在于將 5MHz 分為 3 個(gè) 帶寬的信道，以便于 IS95 后向兼容，可以共享或重疊。在支持 ITU 的 IMT20xx 家族及接口概念基礎(chǔ)上，有意參照無線傳輸技術(shù)的合作方式，支持歐洲的 GSM UMTS 的網(wǎng)絡(luò)概念。其特點(diǎn)是信道間隔擴(kuò)展為 ，但它的幀結(jié)構(gòu)和時(shí)隙結(jié)構(gòu)與 GSM 相同，擴(kuò) 展因子為16，可支持每時(shí)隙 8 個(gè)用戶。 IMT20xx的頻譜分配： 1992 年世界無線電管制大會(huì)的規(guī)定： IMT20xx 頻譜分配如下： 上行頻段： 1885~2025MHz；下行頻段： 2110~2200MHz； 移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)頻段： 1980~20xxMHz； 2170~2200MHz； 從上面的分配可以看出，其上、下行頻段是不對稱的，因此有的系統(tǒng)提出利用不對稱的頻段以TDD 方式提供業(yè)務(wù)。 2. 無線接入方式： 移動(dòng)用戶與基站系統(tǒng)之間采用無線接入方式，頻率資源的有限性、用戶與基站系統(tǒng)之間信號(hào)的干擾（頻率利用、建筑物的影響、信號(hào)的衰減等）、信息（信令、數(shù)據(jù)、話路等）的安全保護(hù)（鑒權(quán)、加密）等。但是模擬系統(tǒng)有一些限制：第一，盡管在 80年代初的過低估計(jì)下，移動(dòng)業(yè)務(wù)的潛在需求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)模擬蜂窩網(wǎng)的預(yù)計(jì)容量；第二，運(yùn)營中的不同系統(tǒng)不能向用戶提供兼容性：一個(gè) TACS終端不能進(jìn)入 NMT網(wǎng)，一個(gè) NMT終端也不能進(jìn)入 TACS網(wǎng)。隨著設(shè)備的開發(fā)和數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的建立， GSM逐漸演變?yōu)椤叭蛞苿?dòng)通信系統(tǒng)”（ Global System for Mobile Communication）的簡稱。由于每個(gè)信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用栽干比要求降低至 9dB，故 GSM系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到 4/12 或 3/9 甚至更?。?擬系統(tǒng)為 7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動(dòng)話務(wù)分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使 GSM 系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比 TACS系統(tǒng)高 3～ 5倍。 GSM標(biāo)準(zhǔn)所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，而且報(bào)刊網(wǎng)絡(luò)直接以及網(wǎng)絡(luò)中個(gè)設(shè)備實(shí)體之間，例如 A接口和 Abis接口。加密用于空中接口，由 SIM 卡和網(wǎng)絡(luò) AUC的密鑰決定。 7. 在 SIM卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游。這意味著用 戶不必帶著終端設(shè)備而只需帶其 SIM卡進(jìn)入其他國家即可。 相鄰兩頻道間隔為 200kHz。 多址方案 GSM通信系統(tǒng)采用的多址技術(shù)：頻分多址（ FDMA）和時(shí)分多址（ TDMA）結(jié)合，還加上跳頻技術(shù)。精確地講，間隙的中心頻率在系統(tǒng)頻帶內(nèi)間隔 200 kHz安排（ FDMA情況），它們每隔 （更精確地是 15/26ms）出現(xiàn)一次（ TDMA情況）。 時(shí)間頻率BP1 5 / 2 6 m s2 0 0 KH z間隙 圖 在時(shí)域和頻域中的間隙 在 GSM系統(tǒng)中，每個(gè)載頻被定義為一個(gè) TDMA幀，相當(dāng)于 FDMA系統(tǒng)的一個(gè)頻道。每 2048?51?26個(gè) TDMA幀為一個(gè)超高幀，每一個(gè)超高幀又可分為 2048個(gè)超幀，一個(gè)超幀是 51?26個(gè) TDMA幀的序列（ ），每個(gè)超幀又是由復(fù)幀組成。這種復(fù)幀用于攜帶 TCH（和 SACCH加 FACCH）。 無線接口管理 在 GSM通信系統(tǒng)中，可用無線信道數(shù)遠(yuǎn)小于潛在用戶數(shù)，雙向通信的信道只能在需要時(shí)才分配。在 GSM中，這個(gè)接入過程是在一條專用的移動(dòng) 11 臺(tái)－－基站信道上實(shí)現(xiàn)的。 ? 專用模式：一條雙向信道分配給需要通信的移動(dòng)臺(tái)，使它可以利用基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行雙向點(diǎn)對點(diǎn)通信。 邏輯信道又分為兩大類，業(yè)務(wù)信道和控制信道。同步信道（ S CH ）： 攜帶 MS 的幀同步（ T DMA 幀號(hào)）和 BT S 的識(shí)別碼（ BS I C ） 的信息，下行信道，點(diǎn)對多點(diǎn)（ BT S 對多個(gè) MS ） 方式傳播。上行信道，點(diǎn)對點(diǎn)方式傳播。上行和下行信道，點(diǎn)對點(diǎn)方式傳播。上行和下行信道，點(diǎn)對點(diǎn)方式傳播。 保密措施 GSM系統(tǒng)在安全性方面有了顯著的改進(jìn)， GSM與保密相關(guān)的功能有兩個(gè)目標(biāo)：第一，包含網(wǎng)絡(luò)以防止未授權(quán)的接入，（同時(shí)保護(hù)用戶不受欺騙性的假冒）；第二，保護(hù)用戶的隱私權(quán)。大多數(shù)的信令也可以用同樣方法保護(hù)，以防止第三方了解被叫方是誰。 SIM卡插到某個(gè)GSM終端設(shè)備中，便視作自己的電話機(jī)，通話的計(jì)費(fèi)帳單便記錄在此 SIM卡名下。 鑒權(quán) 鑒權(quán)的計(jì)算如下圖所示。 Ki 以相當(dāng)保密的方式存儲(chǔ)于 SIM卡和 AUC中，用戶也不了解自己的 Ki，Ki 可以是任意格式和長度的。SRESKi 加密 在 GSM中，傳輸鏈路中加密和解密處理的位置允許所有專用模式下的發(fā)送數(shù)據(jù)都用一種方法保護(hù)。上行鏈路和下行鏈路上使用兩個(gè)不同的序列：對每一個(gè)突發(fā)，一個(gè)序列用于移動(dòng)臺(tái)內(nèi)的加密，并作為 BTS中的解密序列；而另一個(gè)序列用于 BTS的加密，并作為 移動(dòng)臺(tái)的解密序列。 3. 密鑰 Kc 開始加密之前，密鑰 Kc 必須是移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)同意的。與 A3 算法（由 RAND和 Ki 計(jì)算 SRES的鑒權(quán)算法）類似，可由運(yùn)營者選擇決定。第三方就有可能在這兩種情況下幀聽到用戶身份，從而得知該用戶此時(shí)漫游到的地點(diǎn)。 GSM 通信系統(tǒng)的組成 GSM系統(tǒng)（ Global System for Mobile Communication）又稱全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（全球通）。 17 圖 1－ 1 GSM系統(tǒng)的組成 1. 移動(dòng)交換子系統(tǒng) MSS 完成信息交換、用戶信息管理、呼叫接續(xù)、號(hào)碼管理等功能。 SIM卡就是“人”，它類似于我們現(xiàn)在所用的 IC 卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)入網(wǎng)路。BSS MSS MS 18 數(shù)字公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng) PLMN 數(shù)字公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng) PLMN 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見下圖 3－ 1，如圖所示從物理實(shí)體來看，數(shù)字 PLMN 網(wǎng)包括：移動(dòng)終端、 BSS 子系統(tǒng)和 MSS 子系統(tǒng)等部分。通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相連的基站收發(fā)信臺(tái)（ BTS）以及與移動(dòng)交換中心相連的基站控制器（ BSC）， BTS 負(fù)責(zé)無線傳輸、 BSC 負(fù)責(zé)控制與管理?；咀酉到y(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（ TC）和子復(fù)用設(shè)備（ SM）。 20 （ 2）基站控制器（ BSC）： BSC 是基站系統(tǒng)（ BSS）的控制部分，在 BSS 中起交換作用。在典型的實(shí)施方案中， ZXG10TC 位于 MSC 與 BSC 之間。 MSS子系統(tǒng)的主要作用是管理 GSM移動(dòng)用戶之間的通信和GSM移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間的通信。它完成通話接續(xù)，計(jì) 21 費(fèi)， BSS和 MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動(dòng)性管理等功能。 2. 拜訪位置寄存器（ VLR） VLR通常與 MSC合設(shè)，其中存儲(chǔ) MSC所管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)（稱拜訪客戶）的相關(guān)用戶數(shù)據(jù)，包括：用戶號(hào)碼、移動(dòng)臺(tái)的位置區(qū)信息、用戶狀態(tài)和用戶可獲得的服務(wù)等參數(shù)。每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（ HLR）注冊登記，它主要存儲(chǔ)兩類信息：一是有關(guān)移動(dòng)用戶的參數(shù)，包括移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼、訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)；一是有關(guān)移動(dòng)用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，例如 MSC、 VLR地址等。完成對移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動(dòng)臺(tái)的使用。 6. 短消息中心（ SC） 短消息中心提供短消息業(yè)務(wù)功能。點(diǎn)對點(diǎn)短消息的傳遞與發(fā)送由短消息中心 SC 進(jìn)行中繼。如果傳送失敗，短消息中心保存失敗消息直至發(fā)送成功為止。它主要具 有以下功能：維護(hù)測試功能、障礙檢測及處理功能、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視功能、系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制功能、局?jǐn)?shù)據(jù)的修改、性能管理、用戶跟蹤、告警、話務(wù)統(tǒng)計(jì)功能等。隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)開放系 統(tǒng)互連模型（ OSI）的出現(xiàn)，我們可以把 GSM 這樣一個(gè)具體系統(tǒng)接口的功能、接口和協(xié)議，在 OSI 模型基礎(chǔ)上來進(jìn)行分析。 再次， GSM 與運(yùn)營者的接口，提供對 NSS、 BSS 設(shè)備管理和運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)的管理。 我們首先考慮無線接口上的協(xié)議，這里有許多很重要的 GSM 協(xié)議，其協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖示如下： R I L3 － CCR I L3 － MMR I L3 － RR R S M B S S MAP MAP / ETC APLAP Dm LAP DS C C PMTPS C C PMTPS C C PMTPMAP / DMS B TS B S C MS C MS C / VLR HLR服務(wù) 歸屬CMMMRRL 3L 2L 1 RIL3CC：無線接口第 3 層－ CC 層 RIL3MM：無線接口第 3 層－ MM 層 RIL3RR：無線接口第 3 層－無線資源管理層