【正文】 的道路。移動臺將采用雙模手機，以便在網(wǎng)絡、信令層與GSM兼容。40 / 40第二章 GSM通信系統(tǒng) GSM的發(fā)展GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)源于歐洲。由于采用了高效調制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。通過鑒權、加密和TMSI號碼的使用，達到安全的目的。GSM系統(tǒng)可以提供全球漫游，當然也需要網(wǎng)絡運營者之間的某些協(xié)議，例如計費。每信道占用帶寬200 kHz/8＝25 kHz。這樣一個間隙可以在時間/頻率圖中用一個長15/26ms，寬200KHz的小矩形表示（見圖）。8BP或者說2048180。26幀的復幀：它包括26個TDMA幀（26180。 無線接口管理在GSM通信系統(tǒng)中，可用無線信道數(shù)遠小于潛在用戶數(shù)，雙向通信的信道只能在需要時才分配。u 專用模式：一條雙向信道分配給需要通信的移動臺，使它可以利用基礎設施進行雙向點對點通信。防止未授權的接入是通過鑒權（即插入的SIM卡與移動臺提供的用戶標識碼是否一致的安全性檢查）實現(xiàn)的。為防止盜打，帳單上產生訛誤計費，在SIM卡上設置了PIN碼操作（類似計算機上的Password功能）。A3算法為鑒權算法，由運營者決定，該算法是保密的。對于各種無線信道，每個突發(fā)的幀號都不同，所有同一方向上給定通信的每個突發(fā)使用不同的加密序列。 用戶身份保護加密對于機密信息十分有效，但不能用來在無線路徑上保護每一次信息交換。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。4. 操作維護子系統(tǒng)GSM子系統(tǒng)還包括操作維護子系統(tǒng)（OMC），對整個GSM網(wǎng)絡進行管理和監(jiān)控。一個基站控制器BSC根據(jù)話務量需要可以控制數(shù)十個BTS。 BSS中的BSC所控制的BTS的數(shù)量隨業(yè)務量的大小而改變。u 移動交換中心（MSC）u 拜訪位置寄存器（VLR）u 歸屬位置寄存器（HLR）u 鑒權中心（AUC）u 設備識別寄存器（EIR）u 短消息中心（SC）1. 移動交換中心（MSC）MSC是PLMN的核心。VLR從移動用戶的歸屬位置寄存器（HLR）處獲取并存貯必要的數(shù)據(jù)，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消該移動用戶的數(shù)據(jù)記錄。（2） 黑名單――存貯所有應被禁用的設備識別標識IMEI。短消息中心的主要功能是接收、存儲和轉發(fā)用戶的短消息。OMC功能與一般的維護臺功能類似，但需遵守相關規(guī)范要求。RR：無線資源管理，在呼叫期間建立和釋放移動臺和MSC之間的穩(wěn)定連接，主要由MS和BSC完成；MM：移動性和安全性管理，當環(huán)境發(fā)生變化時，移動臺可以作出不同網(wǎng)絡的蜂房選擇，使呼叫用戶過程有效建立，還需基礎設施來管理用戶的位置數(shù)據(jù)（位置更新）；CM：通信管理，應用戶要求，在用戶之間建立連接，維持和釋放呼叫。 （CSS7）的消息轉移部分（MTP）的第一級來實現(xiàn)，采用2Mbit/s的PCM數(shù)字鏈路作為傳輸鏈路，性能符合GB7611—87標準； 信令信道使用2Mbit/s鏈路中的TS16。 BSC支持900MHZ和1800MHZ兩種基站SITE配置。其業(yè)務接口為8條16Kbps（FR）的電路。首先，它實現(xiàn)了各種制造商的移動臺與不同運營者的網(wǎng)絡間的兼容性，從而實現(xiàn)了移動臺的漫游。其中：TUP為電話用戶部分 ISUP為ISDN用戶部分 MAP為移動應用部分 TCAP為事務處理能力應用部分相應的協(xié)議堆共享相同的較低層：在七號信令網(wǎng)路上用于傳輸信令的協(xié)議稱為MTP（信息傳輸單元）。4. E接口：MSC與MSC接口，用于越局頻道轉接。我國國內有效ISDN號碼的結構為： 國內有效ISDN號碼為一個十位數(shù)字的等長號碼。郵電部門GSM PLMN網(wǎng)為00，“中國聯(lián)通公司”GSM PLMN網(wǎng)為01。4. 切換號碼（HON） HON是在進行局間切換時為了選擇路由，由目標MSC/VLR臨時分配給移動用戶的一個號碼。 00＝國際長途有權字冠。位置區(qū)信息存儲于系統(tǒng)的MSC/VLR中，系統(tǒng)使用位置區(qū)識別碼LAI識別位置區(qū)。MSC根據(jù)該用戶發(fā)送的IMSI號，向HLR發(fā)送“位置更新請求”，HLR記錄發(fā)請求的MSC號以及相應的VLR號，并向MSC回送“位置更新接受”消息。3. MS忙此時，給MS分配一個業(yè)務信道傳送話音或數(shù)據(jù)，并在用戶ISDN上標注用戶“忙”。這個過程就叫“位置更新”，位置更新是移動臺主動發(fā)起的。2. 越局位置更新：當移動用戶從一個MSC局漫游到另一個MSC局時，就要進行越局位置更新。切換與否主要由BSS決定，當BSS檢測到當前的無線鏈路通信質量下降時，BSS將根據(jù)具體情況進行不同的切換。只有在切換已完成時，MSC才能釋放原先的連接并在新連接上為MS提供通信。（1） 主叫用戶MS1撥叫MS2電話號碼，經(jīng)過基站系統(tǒng)通知MSC1；（2） MSC1分析被叫用戶MS2的電話號碼，找到MS2所屬的HLR，向HLR發(fā)送路由申請；（3） HLR查詢MS2的當前位置信息，獲得MS2服務于MSC2/VLR2，HLR向MSC2/VLR2請求路由信息；（4） MSC2/VLR2分配路由信息，即漫游號碼MSRN；將MSRN提交給HLR；（5） HLR將MSRN送給主叫MSC1；（6） MSC1根據(jù)MSRN與MSC2之間進行呼叫建立；（7） MSC2/VLR2向被叫用戶 MS2發(fā)送尋呼消息；（8） MSC2/VLR2收到MS2用戶可以接入消息；（9） MSC2與MSC1間呼叫建立；（10） MSC1向主叫MS1發(fā)送信號接通信號，MS1與MS2可以通話?；厩袚Q的實現(xiàn)需要MSC－A與MSC－B/VLR相互配合，MSC－A作為切換的移動用戶控制方直至呼叫釋放為止。切換包括BSS內部切換、BSS間的切換和MSS間的切換。（2）. MSC/VLR2接到位置更新請求，發(fā)現(xiàn)當前MSC中不存在該用戶信息（從其他MSC漫游過來的用戶），就向用戶登記的HLR發(fā)一個位置更新請求。1. 同一MSC局內的位置更新：如果在同一MSC局內進行位置更新，HLR并不參與位置更新過程?；蛘進S開著機，卻移動到覆蓋區(qū)以外的地方，即盲區(qū)，GSM系統(tǒng)也不知道，仍認為MS處于附著狀態(tài)。（2）. 若MS不是第一次開機，而是關機后再開機的，MS接受到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI不一致，則MS立即向MSC發(fā)送“位置更新請求”，VLR要判斷原有的LAI是否是自己服務區(qū)的位置：u 如判斷為肯定，MSC只需要對該用戶的SIM卡原來的LAI碼改成新的LAI碼即可。PLMN（公用陸地移動通信網(wǎng)）業(yè)務區(qū)是由一個或多個MSC業(yè)務區(qū)組成。 PQR＝局號。5. 臨時移動用戶識別碼（TMSI）TMSI是為了對IMSI保密，由VLR臨時分配給來訪移動用戶的識別碼，為一個4字節(jié)的BCD碼，僅在本地使用，由各MSC/VLR自行分配。其中H1H2H3與MSISDN號碼中的H1H2H3 相同；9代表GSM900MHZ；XXXXXX為用戶號碼。(2) HLR識別號（H1H2H3）HLR識別號中H1H2全國統(tǒng)一分配；H3由各省自行分配。5. F接口：MSC與EIR接口，MSC向EIR查詢移動臺設備的合法性。在MSC和完畢網(wǎng)路之間與呼叫有關的信令利用TUP（電話用戶單元）、ISUP（集成業(yè)務用戶單元）。很明顯，Um接口實現(xiàn)了MS到GSM系統(tǒng)固定部分的物理連接，即無線鏈路，同時它負責傳遞了無線資源管理、移動性管理和接續(xù)管理等信息。3. BSC與TC之間的接口（Ater接口）。Layer2——數(shù)據(jù)鏈路層采用LAPD協(xié)議，它為一點對多點的通訊協(xié)議。在該接口中，業(yè)務信號的傳輸速率為64Kbit/s，為A律PCM編碼方式。 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)議棧結構圖示如下：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RSM：信道釋放確認SCCP：信令連接控制部分MTP：信息傳遞部分BSSMAP：基站子系統(tǒng)移動應用部分LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議TCAP：轉移能力應用部分MAP：移動應用部分LAPD：D信道鏈路接入?yún)f(xié)議參考以上信令協(xié)議模型：1. BSC與MSC之間的接口（A接口）。隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡開放系統(tǒng)互連模型（OSI）的出現(xiàn)，我們可以把GSM這樣一個具體系統(tǒng)接口的功能、接口和協(xié)議，在OSI模型基礎上來進行分析。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。6. 短消息中心（SC）短消息中心提供短消息業(yè)務功能。每個移動用戶都應在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記，它主要存儲兩類信息：一是有關移動用戶的參數(shù)，包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務等數(shù)據(jù)；一是有關移動用戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。它完成通話接續(xù)，計費，BSS和MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等功能。在典型的實施方案中，ZXG10TC位于MSC與BSC之間?；咀酉到y(tǒng)還應包括碼變換器（TC）和子復用設備（SM）。第三章 數(shù)字公用陸地移動通信網(wǎng)PLMN 數(shù)字公用陸地移動通信網(wǎng)PLMN的網(wǎng)絡結構見下圖3－1，如圖所示從物理實體來看，數(shù)字PLMN網(wǎng)包括：移動終端、BSS子系統(tǒng)和MSS子系統(tǒng)等部分。BSSMSSMS圖1－1 GSM系統(tǒng)的組成1. 移動交換子系統(tǒng)MSS完成信息交換、用戶信息管理、呼叫接續(xù)、號碼管理等功能。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漫游到的地點。3. 密鑰Kc開始加密之前，密鑰Kc必須是移動臺和網(wǎng)絡同意的。 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。如客戶輸入了一個錯誤的PIN碼，它會給客戶一個提示，重新輸入，若連續(xù)3次輸入錯誤，SIM卡就被閉鎖，即使將SIM卡拔出或關掉手機電源也無濟于事，必須向運營商申請，由運營商為用戶解鎖。保護用戶的隱私是通過不同手段實現(xiàn)時，對傳輸加密可以防止在無線信道上竊聽通信。 GSM信道GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道，一個物理信道就為一個時隙（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。在移動網(wǎng)中，需要根據(jù)用戶的呼叫動態(tài)地分配和釋放無線信道。51個這樣的復幀組成一個超幀。26個TDMA幀）為周期循環(huán)編號的。圖 在時域和頻域中的間隙在GSM系統(tǒng)中，每個載頻被定義為一個TDMA幀，相當于FDMA系統(tǒng)的一個頻道。 多址方案GSM通信系統(tǒng)采用的多址技術：頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）結合，還加上跳頻技術。這意味著用戶不必帶著終端設備而只需帶其SIM卡進入其他國家即可。加密用于空中接口，由SIM卡和網(wǎng)絡AUC的密鑰決定。由于每個信道傳輸帶寬增加，使同頻復用栽干比要求降低至9dB，故GSM系統(tǒng)的同頻復用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更?。M系統(tǒng)為7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區(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。但是模擬系統(tǒng)有一些限制：第一，盡管在80年代初的過低估計下，移動業(yè)務的潛在需求也遠遠超過當時模擬蜂窩網(wǎng)的預計容量；第二，運營中的不同系統(tǒng)不能向用戶提供兼容性：一個TACS終端不能進入NMT網(wǎng)，一個NMT終端也不能進入TACS網(wǎng)。IMT2000的頻譜分配：1992年世界無線電管制大會的規(guī)定：IMT2000頻譜分配如下：上行頻段：1885~2025MHz；下行頻段：2110~2200MHz；移動衛(wèi)星業(yè)務頻段：1980~2010MHz；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?，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采用WCDMA，而核心網(wǎng)路則沿用G