【正文】 系列： BS 到 MSC 接口（ A 和 Abis 接口） 09 系列：網(wǎng)絡(luò)互連 10 系列：暫缺 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 8 11 系列：設(shè)備和型號(hào)批準(zhǔn)規(guī)范 12 系列：操作和維護(hù) GSM 的主要特點(diǎn)可以歸結(jié)為： 1. 頻譜效率。為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動(dòng)電話，需要一種公共的系統(tǒng)。 3． 漫游功能： 移動(dòng)通信網(wǎng)之間的自動(dòng)漫游，移動(dòng)通信網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通（公用電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、專網(wǎng)、現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)等），各種業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)等（電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 6 短消息業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)等）。但是在 IMT20xx 頻譜分配上，各國家和地區(qū)的考慮并不相同，不可能完全遵照這樣的頻譜安排。由于每時(shí)隙僅 8 個(gè)用戶（碼分），故可采用聯(lián)合檢測（ Joint Detection）從而不需快速功率控制和減少碼間干擾，另外還可采用時(shí)分雙工（ TDD）?，F(xiàn)在愛立信等公司以與 NTT DoCoMo 公司合作，共同提出無線傳輸技術(shù)采用 WCDMA，而 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 5 核心網(wǎng)路則沿用 GSM 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其目的在于能從 GSM 演進(jìn)到第三代 IMT20xx。 美國考慮在 IMT20xx 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)上，支持寬帶分組交換網(wǎng)為核心，將當(dāng)前的從功能上分層的網(wǎng)絡(luò)模式演變成端到端的客戶 服務(wù)器模式。而隨著科學(xué)技術(shù)和通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要的將是一個(gè)綜合現(xiàn)有移動(dòng)電話系統(tǒng)功能和提供多種服務(wù)的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，所以國際電聯(lián)要求在 20xx 年實(shí)現(xiàn)商用化的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，即 IMT20xx，它 的關(guān)鍵特性有： （ 1）包含多種系統(tǒng)； （ 2）世界范圍設(shè)計(jì)的高度一致性； （ 3） IMT20xx 內(nèi)業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)絡(luò)的兼容； （ 4）高質(zhì)量； （ 5）世界范圍內(nèi)使用小型便攜式終端。北美數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的規(guī)范是由美國電信工業(yè)協(xié)會(huì)制定的， 1987 年開始系統(tǒng)研究，1990 年被美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)接受，由于北美地區(qū)已經(jīng)有統(tǒng)一的 AMPS 模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)按雙模式設(shè)計(jì)。 （ 3）歐洲郵電聯(lián)合會(huì) CEPT 的移動(dòng)通信特別小組（ SMG）在 88 年制定了 GSM 第一階段標(biāo)準(zhǔn) phase1，工作頻帶為 900MHz左右， 90年投入商用；同年，應(yīng)英國要求，工作頻帶為 1800MHz的 GSM 規(guī)范產(chǎn)生。代表產(chǎn)品分為兩類： TDMA 系統(tǒng) TDMA系列中比較成熟和最有代表性的制式有：泛歐 GSM、美國 DAMPS 和日本 PDC。 D) 安全 .利用率低，易于被竊聽，易做 假機(jī) 。由于移動(dòng)通信是基于固定電話網(wǎng)的，因此由于各個(gè)模擬通信移動(dòng)網(wǎng)的構(gòu)成方式有很大差異，所以總的容量受著很大的限制。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)試運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)在芝加哥開通時(shí)，美國第一個(gè)蜂窩系統(tǒng) AMPS（高級(jí)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)）在 1979 年成為現(xiàn)實(shí)。 從通信網(wǎng)的角度看，移動(dòng)網(wǎng)可以看成是有線通信網(wǎng)的延伸，它由無線和有線兩部分組成。 培 訓(xùn) 教 材 移動(dòng)通信基本知識(shí) 深圳市中興通訊股份有限公司 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 2 第一章 引言 隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)、程控交換、數(shù)字通信的發(fā)展，近些年來，移動(dòng)通信系統(tǒng)以其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)越性能得以迅猛發(fā)展，應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，到目前為止，全球移動(dòng)用戶超過 1億 ，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末用戶數(shù)將達(dá)到 2億。無線部分提供用戶終端的接入，利用有限的頻率資源在空中可靠地傳送話音和數(shù)據(jù)；有線部分完成網(wǎng)絡(luò)功能，包括交換、用戶管理、漫游、鑒權(quán)等，構(gòu)成公眾陸地移動(dòng)通信網(wǎng) PLMN。 現(xiàn)在存在于世界各地比較實(shí)用的、容量較大的系統(tǒng)主要有： （ 1）北美的 AMPS；（ 2）北歐的 NMT450/900；（ 3）英國的 TACS；其工作頻帶都在 450MHz和 900MHz 附近，載頻間隔在 30kHz 以下。 鑒于模擬移動(dòng)通信的局限性，因此盡管模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)還會(huì)以一定的增長率在近幾年內(nèi)繼續(xù)發(fā)展，但是它有著下列致命的弱點(diǎn)： A) 各系統(tǒng)間沒有公共接口。 這些致命的弱點(diǎn)將妨礙其進(jìn)一步發(fā)展，因此模擬蜂窩移動(dòng)通信將逐步被數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信所替代。 （ 1） DAMPS 是在 1989 年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 完成技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作， 1993 年正式投入商用。 上述三種產(chǎn)品的共同點(diǎn)是數(shù)字化，時(shí)分多址、話音質(zhì)量比第一代好，保密性好、可傳送數(shù)據(jù)、能自動(dòng)漫游等。隨后頻帶擴(kuò)展到 1900MHz，即基于 NCDMA 的 PCS1900。 具有代表性的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)： 主要存在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)： （ 1）以 Qualm 公司為代表提出的與 IS95 系統(tǒng)反向兼容的寬帶 cdmaOne 建議。 （ 2）專門開發(fā)與 GSM 系統(tǒng)反向兼容的 UMTS 標(biāo)準(zhǔn)，包括兩個(gè)子方案： ? 日本的 WCDMA 日本最大的移動(dòng)電話運(yùn)營商 NTT DoCoMo 提出的建議為相干多碼率寬帶 CDMA（ WCDMA）。 ? 歐洲的 TDCDMA 歐洲西門子和阿爾卡特等公司提出了一種 TDCDMA。移動(dòng)臺(tái)將采用雙模手機(jī)，以便在網(wǎng)絡(luò)、信令層與 GSM 兼容。 移動(dòng)通信：對(duì)于通話的雙方，只要有一方處于移動(dòng)狀態(tài)，即構(gòu)成移動(dòng)通信方式。 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 7 第二章 GSM 通信系統(tǒng) 的發(fā)展 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)源于歐洲。 1982 年在歐洲郵電行政大會(huì)（ CEPT）上成立“移動(dòng)特 別小組”（ Group Special Mobile）簡稱“ GSM”，開始制定使用于泛歐各國的一種數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術(shù)，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。鑒于數(shù)字傳輸技術(shù)的特點(diǎn)以及 GSM 規(guī)范中有關(guān)空中接口和話音編碼的定義，在門限值以上時(shí)，話音質(zhì)量總是達(dá)到相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。通過鑒權(quán)、加密和 TMSI 號(hào)碼的使用，達(dá)到安全的目的。 6. 與 ISDN、 PSTN 等的互連。 GSM 系統(tǒng)可以提供全球漫游，當(dāng)然也需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者之間的某些協(xié)議，例如計(jì)費(fèi)。 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 9 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng) GSM 通信系統(tǒng)采用 900MHz 頻段： 890～ 915（移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收） 935～ 960（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收） 雙工間隔為 45MHz，工作帶寬為 25 MHz，載頻間隔為 200 kHz。每信道占用帶寬 200 kHz/8＝ 25 kHz。脈沖持續(xù)時(shí)間優(yōu)先，在無線頻譜中也占一有限部分。 這樣一個(gè)間隙可以在時(shí)間 /頻率圖中用一個(gè)長 15/26ms，寬 200KHz的小矩形表示（見圖）。每個(gè) TDMA 幀有一個(gè) TDMA幀號(hào)。 26 幀的復(fù)幀：它包括 26 個(gè) TDMA 幀（ 26?8BP），持續(xù)時(shí)長 120ms。 26 個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。 在移動(dòng)網(wǎng)中，需要根據(jù)用戶的呼叫動(dòng)態(tài)地分配和釋放無線信道。相反地，在一定時(shí)間內(nèi)分配給一單獨(dú)移動(dòng)臺(tái)的信道稱作專用信道。 信道 GSM 中的信道分為物理信道和邏輯信道，一個(gè)物理信道就為一個(gè)時(shí)隙（ TS），而邏輯信道是根據(jù) BTS 與 MS 之間傳遞的信息種類的不同而定義的不同邏輯信道，這些邏輯信道映射到物理信道上傳送。 2. 控制信道：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。公共控制信道（ CCCH ）尋呼信道（ P CH ）： 用于尋呼（搜索） MS ， 下行信道，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（ BT S 對(duì)多個(gè) MS ）方式傳播。專用控制信道（ DCCH ）獨(dú)立專用控制信道（ S DCCH ）： 用在分配 T CH 之前呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。這對(duì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)殘余切換功能是必要的。這一般在切換時(shí)發(fā)生。從運(yùn)營者方面看，該功能是頭等重要的，尤其在國際漫游 情況下，被訪問網(wǎng)絡(luò)并不能控制用戶的記錄，也不能控制它的付費(fèi)能力。 碼 這是一種簡單的鑒權(quán)方法。 PIN碼是由 4～ 8 位數(shù)字組成，其位數(shù)由客戶自己決定。 RAND 是由網(wǎng)絡(luò)側(cè) AUC 的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的，長度為 128 比特，它的值隨機(jī)地在 0～2128－ 1（成千上萬億） 范圍內(nèi)抽取。 A3 算法的唯一限制是輸入?yún)?shù)的長度（ RAND 是 128 比特）和輸出參數(shù)尺寸（ SRES 必須是 32 比特）。 加密和解密是對(duì) 114個(gè)無線突發(fā)脈沖編碼比特與一個(gè)由特殊算法產(chǎn)生的 114 比特加密序列進(jìn)行異或運(yùn)算（ A5 算法）完成的。 對(duì)于各種無線信道，每個(gè)突發(fā)的幀號(hào)都不同，所有同一方向上給定通信的每個(gè)突發(fā)使用不同的加密序列。在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)，這個(gè)“潛在”的密鑰也存貯于拜訪 MSC/VLR 中，以備加密開始時(shí)使用。 培訓(xùn)教材――移動(dòng)通信基本知識(shí) 15 移動(dòng)終端 網(wǎng) 絡(luò)算法 A8隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 算法 A8Ki RANDKcKiKc 加密對(duì)于機(jī)密信息十分有效，但不能用來在無線路徑上保護(hù)每一次信息交換。 在可能的情況下通過使用臨時(shí)移動(dòng)用戶身份號(hào) TMSI 替代用戶身份 IMSI，可以得到保護(hù)。其中 MSS 與 BSS 之間 的接口為 A 接口， BSS 與 MS之間的接口為 Um 接口。 3. 移動(dòng)臺(tái) MS MS 是 GSM 系統(tǒng)的移動(dòng)用戶設(shè)備，它由兩部分組成，移動(dòng)終端和客戶識(shí)別卡（ SIM 卡）。 4. 操作維護(hù)子系統(tǒng) GSM 子系統(tǒng)還包括操作維護(hù)子系統(tǒng)（ OMC），對(duì)整個(gè) GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和監(jiān)控。 BS C MS C/VL RHL R/AU C E I R MS C/VL ROMCSCP L MNP S T NI S DNP S P DNBT SUmAbisABT SNo .7 BS S APNo .7 MA PNo .7 MA P T UPNo .7 T UP信令 話路 圖 3－ 1 PLMN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 其中： BSC Base Station Controller 基站控制器 BTS Base Transceiver Station 基站收發(fā)信機(jī) MSC Mobile services Switching Center 移動(dòng)交換中心 OMC Operation and Maintenance Center 操作維護(hù)中心 AUC Authentication Centre 鑒權(quán)中心 EIR Equipment Identification Register 設(shè)備識(shí)別登記器 HLR Home Location Register 歸屬位置登記器 VLR Vistor Location Register 拜訪位置登記器 MS Mobile Station 移動(dòng)臺(tái) ISDN Intergrated Service Digital Network 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) PSTN Public Switching Telephone Network 公用電話交換網(wǎng) PSPDN Public Switched Data Network 公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng) PLMN PublicL and Mobile Network 公用陸地移動(dòng)網(wǎng) 子系統(tǒng) 基站子系統(tǒng) BSS 為 PLMN 網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無線部分提供中繼，一方面 BSS 通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信連接，另一方面 BSS 又連接到移動(dòng)交換子系統(tǒng) MSS 的移動(dòng)交換中心 MSC。一個(gè)基站控制器 BSC 根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個(gè) BTS。 MSAte r 接口BS 接口Um 接口B S CB I EB T SB T SB I EAbis 接口SM SM TCA 接口M S COM CQ3 接口 圖 3－ 2 BSS 子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 其中： TC TransCoder 碼型變換器 SM SubMultiplexing 子復(fù)用 BIE Base station Interface Equipment 基站接口設(shè)備 如上圖， BSS 的組成： （ 1）基站收發(fā)信臺(tái)（ BTS）： 基站收發(fā)信臺(tái)（ BTS）包括基帶單元、載頻單元和控制單元三部分，屬于基站系統(tǒng)的無線部分，是由基站控制器控制，服務(wù)于某個(gè)小區(qū)的無線收發(fā)信設(shè)備，完成 BSC 與無線信道之間的轉(zhuǎn)