【正文】 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(lái)進(jìn)行分析。 OMC功能與一般的維護(hù)臺(tái)功能類似，但需遵守相關(guān)規(guī)范要求。它主要具 有以下功能：維護(hù)測(cè)試功能、障礙檢測(cè)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。 操作維護(hù)中心（ OMC） OMC 系統(tǒng)按照功能 劃分成幾大模塊，各大模塊又分為前臺(tái)和后臺(tái)兩個(gè)子模塊，強(qiáng)調(diào)各模塊的獨(dú)立性以及模塊間接口的通用性，以適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化及功能的增加。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。短消息中心的主要功能是接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)用戶的短消息。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息的傳遞與發(fā)送由短消息中心 SC 進(jìn)行中繼。短消息業(yè)務(wù)功能是一種類似于傳呼機(jī)的業(yè)務(wù)功能，但是它具有尋呼網(wǎng)絡(luò)無(wú)法具備的優(yōu)點(diǎn)：即保證到達(dá)和雙向?qū)ず艄δ堋? 6. 短消息中心（ SC） 短消息中心提供短消息業(yè)務(wù)功能。 （ 2） 黑名單――存貯所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識(shí)別標(biāo)識(shí) IMEI。完成對(duì)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。鑒權(quán)中心產(chǎn)生鑒權(quán)三參數(shù)組（隨機(jī)數(shù) RAND、符號(hào)響應(yīng) SRES、加密鍵 Kc），用來(lái)鑒權(quán)用戶身份的合法性以及對(duì)無(wú)線接口上的話音、數(shù)據(jù) 、信令信號(hào)進(jìn)行加密，防止無(wú)權(quán)用戶接入和保證移動(dòng)用戶通信的安全。每個(gè)移動(dòng)用戶都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（ HLR）注冊(cè)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(wèn)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。 VLR從移動(dòng)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(dòng)用戶離開(kāi)該 VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè) VLR登記，原 VLR將取消該移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)記錄。 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)。 MSC從三種數(shù)據(jù)庫(kù)，拜訪位置寄存器（ VLR）、歸屬位置寄存器（ HLR） 和鑒權(quán)中心（ AUC）中取得處理用戶呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。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(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理等功能。 ? 移動(dòng)交換中心（ MSC） ? 拜訪位置寄存器 （ VLR） ? 歸屬位置寄存器（ HLR） ? 鑒權(quán)中心（ AUC） ? 設(shè)備識(shí)別寄存器（ EIR） ? 短消息中心（ SC） 1. 移動(dòng)交換中心（ MSC） MSC是 PLMN的核心。 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。 BSC 與 TC 之間的接口稱為 Ater 接口；在 TC 與 MSC 之間的接口稱為 A接口。在典型的實(shí)施方案中， ZXG10TC 位于 MSC 與 BSC 之間。 BSS 中的 BSC 所控制的 BTS 的數(shù)量隨業(yè)務(wù)量的大小而改變。 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。 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(wú)線部分，是由基站控制器控制，服務(wù)于某個(gè)小區(qū)的無(wú)線收發(fā)信設(shè)備，完成 BSC 與無(wú)線信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn) BTS 與 MS 之間通過(guò)空中接口的無(wú)線傳輸及相關(guān)的控制功能?；咀酉到y(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（ TC）和子復(fù)用設(shè)備（ SM）。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。通過(guò)無(wú)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(wú)線傳輸、 BSC 負(fù)責(zé)控制與管理。 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) BSS 子系統(tǒng) 基站子系統(tǒng) BSS 為 PLMN 網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無(wú)線部分提供中繼，一方面 BSS 通過(guò)無(wú)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 19 中心 MSC。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(jiàn)下圖 3－ 1，如圖所示從物理實(shí)體來(lái)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。 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。 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。 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）。 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。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。 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）。 在可能的情況下通過(guò)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)。第三方就有可能在這兩種情況下幀聽(tīng)到用戶身份，從而得知該用戶此時(shí)漫游到的地點(diǎn)。 16 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 用戶身份保護(hù) 加密對(duì)于機(jī)密信息十分有效，但不能用來(lái)在無(wú)線路徑上保護(hù)每一次信息交換。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(yíng)者選擇決定。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(kāi)始時(shí)使用。 3. 密鑰 Kc 開(kāi)始加密之前，密鑰 Kc 必須是移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)同意的。 對(duì)于各種無(wú)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。上行鏈路和下行鏈路上使用兩個(gè)不同的序列：對(duì)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。 加密和解密是對(duì) 114個(gè)無(wú)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。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)。 A3 算法的唯一限制是輸入?yún)?shù)的長(zhǎng)度（ RAND是 128比特）和輸出參數(shù)尺寸（ SRES必須是 32比特）。 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(zhǎng)度的。 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(zhǎng)度為 128比特，它的值隨機(jī)地在 0～ 2128－ 1（成千上萬(wàn)億） 范圍內(nèi)抽取。 鑒權(quán) 鑒權(quán)的計(jì)算如下圖所示。 PIN碼是由 4～ 8位數(shù)字組成，其位數(shù)由客戶自己決定。 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。 13 PIN 碼 這是一種簡(jiǎn)單的鑒權(quán)方法。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(shuí)。從運(yùn)營(yíng)者方面看，該功能是頭等重要的，尤其在國(guó)際漫游 情況下，被訪問(wèn)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。 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)。這一般在切換時(shí)發(fā)生。上行和下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播。這對(duì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)殘余切換功能是必要的。上行和下行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(guò)程中傳送系統(tǒng)信令。上行信道，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳播。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。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(duì)多點(diǎn)（ BT S 對(duì)多個(gè) MS ） 方式傳播。 2. 控制信道：用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。 邏輯信道又分為兩大類，業(yè)務(wù)信道和控制信道。 GSM 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。 ? 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(duì)點(diǎn)通信。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。在 GSM中，這個(gè)接入過(guò)程是在一條專用的移動(dòng) 11 臺(tái)－－基站信道上實(shí)現(xiàn)的。 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(wú)線信道。 無(wú)線接口管理 在 GSM通信系統(tǒng)中，可用無(wú)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。 26個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀用于攜帶 TCH（和 SACCH加 FACCH）。 26幀的復(fù)幀：它包括 26個(gè) TDMA幀（ 26?8BP），持續(xù)時(shí)長(zhǎng) 120ms。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。每個(gè) TDMA幀有一個(gè) TDMA幀號(hào)。 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。 這樣一個(gè)間隙可以在時(shí)間 /頻率圖中用一個(gè)長(zhǎng) 15/26ms，寬 200KHz的小矩形表示（見(jiàn)圖）。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）。脈沖持續(xù)時(shí)間優(yōu)先，在無(wú)線頻譜中也占一有限部分。 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)。每信道占用帶寬 200 kHz/8＝ 25 kHz。 相鄰兩頻道間隔為 200kHz。 9 GSM 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 工作頻段的分配 我國(guó)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