【正文】 叫路由。每個(gè)移動(dòng)用戶必須在某個(gè)HLR中登記注冊(cè)。MSC與固定網(wǎng)互連需要通過(guò)一定的適配才能符合對(duì)方網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸?shù)囊螅Q其為適配功能（IWF——Inter Working Function）。MSC通常是一個(gè)大的程控?cái)?shù)字交換機(jī)，能控制若干個(gè)基站控制器（BSC）。GMSC首先根據(jù)移動(dòng)用戶的電話號(hào)碼找到該用戶所屬的歸屬位置寄存器HLR，然后從HLR中查詢到該用戶目前的VMSC。移動(dòng)用戶沒(méi)有固定位置，要為網(wǎng)內(nèi)用戶建立通信時(shí)，路由都先接到一個(gè)關(guān)口交換局（GMSC——Gateway MSC），即由固定網(wǎng)接到GMSC。MSC對(duì)位于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)（MS）進(jìn)行交換與控制，同時(shí)提供移動(dòng)網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的接口。（MSS） 包括以下幾個(gè)部分：移動(dòng)交換中心（MSC），歸屬位置寄存器（HLR），拜訪位置寄存器（VLR），認(rèn)證（鑒權(quán)）中心（AUC），設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）。 GSM的系統(tǒng)構(gòu)成GSM系統(tǒng)由以下分系統(tǒng)構(gòu)成：交換分系統(tǒng)（MSS）；基站分系統(tǒng)（BSS）；移動(dòng)臺(tái)（MS）和操作與維護(hù)分系統(tǒng)（OMS）。目前，宣布采用GSM系統(tǒng)并參加MOU的國(guó)家早就不限在歐洲。隨著設(shè)備的開(kāi)發(fā)和數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的建立，GSM逐步成為歐洲數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的代名詞。 2 GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 GSM的發(fā)展概述GSM原意為“移動(dòng)通信特別小組”（Group Special Mobile），是歐洲郵電主管部門會(huì)議（CEPT）為開(kāi)發(fā)第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)而在1982年成立的機(jī)構(gòu)，開(kāi)始制定適用于泛歐各國(guó)的一種數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。當(dāng)然，新小區(qū)的發(fā)射功率也應(yīng)該下降，通過(guò)檢查在新舊小區(qū)邊界接收到的功率，并令它們相等來(lái)得到新小區(qū)的發(fā)射機(jī)功率。通過(guò)設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)和在原有小區(qū)間安置這些小區(qū)，使得單位范圍內(nèi)的信道數(shù)目增加，提高了信道的復(fù)用次數(shù)，因此能提高系統(tǒng)容量。 小區(qū)分裂 隨著服務(wù)需求的提高，實(shí)際中使用了小區(qū)分裂、裂向和覆蓋區(qū)域逼近等技術(shù)來(lái)增大蜂窩系統(tǒng)容量。通過(guò)順序地將連續(xù)的信道分配給不同的小區(qū)，許多分配方案可以使得在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的鄰頻信道間隔為N個(gè)信道帶寬，其中N是簇的大小。 鄰頻干擾可以通過(guò)精確的濾波和信道分配而減到最小。 鄰頻干擾 來(lái)自所使用信號(hào)頻率的相鄰頻率的信號(hào)干擾叫做鄰頻干擾。對(duì)于六邊形來(lái)說(shuō)，Q表示為：Q = D/R =。增加D/R的值，同頻干擾減小。 同頻干擾 使用同一組頻率的同頻小區(qū)之間的信號(hào)干擾叫做同頻干擾，減小同頻干擾必須在物理上隔開(kāi)一個(gè)最小的距離。 干擾 干擾是蜂窩無(wú)線系統(tǒng)性能的主要限制因素，是系統(tǒng)增加容量的重要瓶頸。每次呼叫請(qǐng)求來(lái)的時(shí)候，為它服務(wù)的基站就向MSC請(qǐng)求一個(gè)信道，交換機(jī)則根據(jù)一種算法給發(fā)出請(qǐng)求的小區(qū)分配一個(gè)信道，當(dāng)然這種算法必須考慮到避免同頻干擾。有一種借用策略，就是當(dāng)某小區(qū)的所有信道都已被占用，則允許它從相鄰小區(qū)中借用信道并且不影響借出小區(qū)的任何一個(gè)正在進(jìn)行的呼叫，該過(guò)程由移動(dòng)交換中心（MSC）來(lái)管理。 在固定的信道分配策略中，每個(gè)小區(qū)分配給一組預(yù)先確定好的語(yǔ)音信道。在決定何時(shí)切換的時(shí)候，很重要的一點(diǎn)是要保證所檢測(cè)到的信號(hào)電平的下降不是因?yàn)樗矔r(shí)的衰減，而是由于移動(dòng)臺(tái)正在離開(kāi)當(dāng)前服務(wù)的基站，所以基站在準(zhǔn)備切換之前先對(duì)信號(hào)監(jiān)視一段時(shí)間。 在小區(qū)內(nèi)分配空閑信道時(shí)，許多切換策略都使切換請(qǐng)求優(yōu)先于呼叫初始請(qǐng)求。 FGDCEABDGFEACBEFDCAGBB內(nèi)含K個(gè)信道此簇為N=7M為復(fù)制次數(shù)3 圖11 蜂窩頻率復(fù)用思想圖解 越區(qū)切換 當(dāng)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)正在通話的時(shí)候，從一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站，為了使通話不被中斷，系統(tǒng)自動(dòng)地將呼叫轉(zhuǎn)移到新基站的信道上。標(biāo)有相同字母的小區(qū)使用相同的頻率，相同顏色的小區(qū)組成一個(gè)簇，并在覆蓋區(qū)域上進(jìn)行復(fù)制。蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用因子為1/N，因?yàn)橐粋€(gè)簇中的每個(gè)小區(qū)都只能使用所有可用信道的1/N。M變大N變小意味著小區(qū)半徑與同頻小區(qū)間距離之比變大，M變小N變大則意味著小區(qū)半徑與同頻小區(qū)間距離之比變小。因數(shù)N叫做簇的大小，典型值為12。如果簇在系統(tǒng)中共復(fù)制了M次，則雙向信道的總數(shù)可以作為容量的一個(gè)度量C = M k N = M S。如果每個(gè)小區(qū)都分配k個(gè)信道（kS），并且S個(gè)信道在N個(gè)小區(qū)中分為各不相同的、各自獨(dú)立的信道組，而且每個(gè)信道組有相同的信道數(shù)目，那么可用無(wú)線信道的總數(shù)表示為 S = k N 。為整個(gè)系統(tǒng)中的所有基站選擇和分配信道組的設(shè)計(jì)過(guò)程就叫做頻率復(fù)用（Frequency Reuse）。給相鄰小區(qū)的基站分配一個(gè)信道組，所包含的信道全部不能在相鄰小區(qū)內(nèi)使用。 頻率復(fù)用 蜂窩無(wú)線系統(tǒng)依賴于整個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)信道的分配及復(fù)用。每個(gè)基站分配整個(gè)系統(tǒng)可用信道中的一部分，相鄰基站則分配另外一些不同的信道，這樣基站之間（以及在它們控制下的移動(dòng)用 戶之間）的干擾就最小。 蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng) 蜂窩概念是解決頻率不足和用戶容量問(wèn)題的一個(gè)重大突破，是一種系統(tǒng)級(jí)的概念。如果信道內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)大于終端用戶的數(shù)據(jù)速率，就可以存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，即使在同一時(shí)刻不存在兩條同步無(wú)線傳輸信道，仍能給用戶提供全雙工操作。模擬無(wú)線系統(tǒng)只采用FDD。移動(dòng)交換中心也叫作移動(dòng)電話交換局 尋呼將簡(jiǎn)短的信息廣播到整個(gè)服務(wù)區(qū)域中，一般通過(guò)許多基站同時(shí)廣播的方式進(jìn)行 反向信道用來(lái)從移動(dòng)用戶向基站傳輸信息的無(wú)線信道 漫游移動(dòng)臺(tái)可以在不是最初登記的區(qū)域內(nèi)通信 單工系統(tǒng)只提供單向通信的通信系統(tǒng) 用戶使用移動(dòng)通信服務(wù)而付費(fèi)的使用者 收發(fā)信機(jī)能同時(shí)發(fā)送和接收無(wú)線信號(hào)的設(shè)備頻分雙工（FDD）中，一對(duì)有著固定頻率間隔的單向信道用作系統(tǒng)中的特定無(wú)線信道。在任一個(gè)指定的時(shí)刻，用戶只能發(fā)送或接收信息 切換將移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)信道或基站切換到另一個(gè)信道或基站的過(guò)程移動(dòng)臺(tái)在蜂窩移動(dòng)服務(wù)中，計(jì)劃在不確定的地點(diǎn)并在移動(dòng)中使用的終端移動(dòng)交換/中心在大范圍服務(wù)區(qū)域中協(xié)調(diào)呼叫路由的交換中心?；窘ㄔ诟采w區(qū)域 的中央或邊緣，包含無(wú)線信道和架在塔上的發(fā)射與接收天線 控制信道用于呼叫建立，呼叫請(qǐng)求，呼叫初始化和其他標(biāo)志及控制用途 前向通道用于從基站向用戶傳送信息的無(wú)線信道全雙工系統(tǒng)同時(shí)允許雙向通信的通信系統(tǒng)。GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 ? 無(wú)線通信系統(tǒng)的基本概念、蜂窩通信? GSM系統(tǒng)組成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口與協(xié)議、業(yè)務(wù)功能? GSM無(wú)線傳輸原理、標(biāo)準(zhǔn)、語(yǔ)音編碼、信道編碼與調(diào)制解調(diào)? 移動(dòng)臺(tái)登記、漫游、切換、呼叫接續(xù)過(guò)程1 蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)的基本概念。 無(wú)線通信系統(tǒng)要素定義 術(shù)語(yǔ) 定義 基站移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)中的固定站臺(tái)，用來(lái)和移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行無(wú)線通信。發(fā)送和接收一般使用兩個(gè)不同的頻道（例如FDD），而新的無(wú)繩或個(gè)人通信系統(tǒng)使用TDD技術(shù)半雙工系統(tǒng)使用一條信道來(lái)發(fā)送和接收，只允許單向通信的通信系統(tǒng)。在蜂窩系統(tǒng)中，移動(dòng)交換中心將蜂窩基站和用戶連到公用交換電話網(wǎng)上。在美國(guó)的AMPS標(biāo)準(zhǔn)中，反向信道比前向信道的頻率低45MHz(即手機(jī)的發(fā)比收低45MHz)。時(shí)分雙工（TDD）方式，在時(shí)間上分享一條信道，將其一部分時(shí)間用于從基站向用戶發(fā)送信息，而其余的時(shí)間用于從用戶向基站發(fā)送信息。TDD只在數(shù)字傳輸和數(shù)字調(diào)制時(shí)才可以使用。其思想是用許多小功率的發(fā)射機(jī)（小覆蓋區(qū)）來(lái)代替單個(gè)的大功率發(fā)射機(jī)（大覆蓋區(qū)），每一個(gè)小覆蓋區(qū)只提供服務(wù)范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。只要基站間的同頻干擾在可以接受的范圍以內(nèi)，可用信道就可以盡可能的復(fù)用。每一個(gè)蜂窩基站分配一組無(wú)線信道，這組無(wú)線信道作用于一個(gè)小區(qū)。通過(guò)將基站天線的覆蓋范圍限制在小區(qū)邊界以內(nèi)，相同的信道組就可用于覆蓋不同的小區(qū)，只要距離足夠遠(yuǎn)，相互間的干擾就可以接受?，F(xiàn)在考慮一個(gè)共有S個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng)。共同使用全部 可用頻率的N個(gè)小區(qū)叫做一簇（Cluster）。 蜂窩系統(tǒng)的容量直接與簇在某一固定范圍內(nèi)復(fù)制的次數(shù)成正比。如果簇的大小N減小但是小區(qū)的數(shù)目保持不變，則需要更多數(shù)目的簇來(lái)覆蓋原來(lái)給定的范圍，從而獲得了更大的容量。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，N盡可能的取最小值，以便獲得某一給定覆蓋范圍內(nèi)的最大容量，但是一定要顧及到使用相同頻率的小區(qū)距離過(guò)近而引起的同頻干擾必須限制在可以接受的范圍以內(nèi)。 圖11說(shuō)明了蜂窩頻率復(fù)用的思想。圖中簇的大小N為7，頻率復(fù)用因子為1/7。這種切換操作不僅要識(shí)別一個(gè)新基站，而且要求將話音和信令信號(hào)分派到新基站的信道上，此過(guò)程不需要用戶的介入。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須要指定一個(gè)啟動(dòng)切換的最恰當(dāng)?shù)男盘?hào)強(qiáng)度，一旦將某個(gè)特定的信號(hào)強(qiáng)度指定為基站接收機(jī)中可接受的話音質(zhì)量的最小可用信號(hào)（一般在–90 dBm到 –100 dBm之間），稍微強(qiáng)一點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度就可作為啟動(dòng)切換的門限，兩者之間的信號(hào)強(qiáng)度之差值?的選擇必須慎重。 信道分配 信道分配策略可以分為兩類：固定的和動(dòng)態(tài)的。小區(qū)中的任何呼叫都只能使用該小區(qū)中的空閑信道，如果該小區(qū)的所有信道都已被占用，則出現(xiàn)呼叫阻塞。 在動(dòng)態(tài)的信道分配策略中，語(yǔ)音信道不是固定地分配給各個(gè)小區(qū)。動(dòng)態(tài)的信道分配策略可以減小阻塞的可能性，系統(tǒng)中的所有可用信道對(duì)于所有小區(qū)都可用。蜂窩系統(tǒng)中兩種主要的干擾是：同頻干擾和鄰頻干擾。 假設(shè)每個(gè)小區(qū)的大小都差不多，基站也都發(fā)射相同的功率，則同頻干擾比例與發(fā)射功率無(wú)關(guān)，而變?yōu)樾^(qū)半徑R和相距最近的同頻小區(qū)的中心之間距離D的函數(shù)。參數(shù)Q叫做同頻復(fù)用比例，與簇的大小有關(guān)。Q的值越小，則容量越大；但是Q的值大則同頻干擾小。鄰頻干擾是由于接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號(hào)泄漏到了傳輸帶寬內(nèi)而引起的。通過(guò)使小區(qū)中的信道間隔盡可能的大，鄰頻干擾會(huì)減小。有些信道分配方案還通過(guò)避免在相鄰小區(qū)中使用鄰頻信道來(lái)阻止一些次要的鄰頻干擾。 小區(qū)分裂是將擁塞的小區(qū)分成更小小區(qū)的方法，每個(gè)新小區(qū)都有自己的基站并相應(yīng)地降低天線高度和減小發(fā)射機(jī)功率。例如，將一個(gè)半徑為R的小區(qū)分裂為半徑為R/2的新小區(qū)，則需要4個(gè)新小區(qū)才能覆蓋原來(lái)的范圍。實(shí)際上，不是所有的小區(qū)都同時(shí)分裂，不同規(guī)模的小區(qū)將同時(shí)存在，這時(shí)需要特別注意保持同頻小區(qū)間所需的最小距離，頻率分配將變得更為復(fù)雜，而且發(fā)射機(jī)的功率也不盡相等。1987年，歐洲15個(gè)國(guó)家的電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)者在哥本哈根簽署了一項(xiàng)關(guān)于在1991年實(shí)現(xiàn)泛歐900MHz數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的諒解備忘錄（Memorandum of Understanding，簡(jiǎn)稱MOU）。后來(lái)，歐洲的專家們將GSM重新命名為“Global System for Mobile Communications”，即“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。在1995年初，全世界就已有69個(gè)國(guó)家約118個(gè)經(jīng)營(yíng)者簽字參加了MOU。它包括了從固定用戶到移動(dòng)用戶（或相反）所經(jīng)過(guò)的全部設(shè)備，如圖21所示。① 移動(dòng)交換中心（MSC——Mobile Service Switching Center） 它主要處理與協(xié)調(diào)GSM系統(tǒng)內(nèi)部用戶的通信接續(xù)。作為交換設(shè)備，MSC具有完成呼叫接續(xù)與控制的功能，同時(shí)還具有無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理等功能，例如移動(dòng)臺(tái)位置登記與更新，MS的越區(qū)轉(zhuǎn)接控制等。GMSC的作用是查詢用戶的位置信息，并把路由轉(zhuǎn)到移動(dòng)用戶當(dāng)時(shí)所拜訪的移動(dòng)交換局（VMSC）。GMSC一般都與某個(gè)MSC合在一起，只要使MSC具有關(guān)口功能就可實(shí)現(xiàn)。GMSC與固定網(wǎng)相接，固定網(wǎng)有公眾電話網(wǎng)PSTN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN、分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN和電路交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPDN。② 歸屬位置寄存器（HLR——Home Locate Register） HLR是管理移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)，作為物理設(shè)備，它是一臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。在數(shù)字蜂窩網(wǎng)中，應(yīng)包括一個(gè)或多個(gè)HLR。HLR不受MSC的直接控制。在VLR中建立用戶的有關(guān)信息，其中包括移動(dòng)用戶識(shí)別碼（MSI）、移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)（MSRN）、移動(dòng)用戶所在位置區(qū)的標(biāo)志及向用戶提供服務(wù)等參數(shù)，而這些信息是從相關(guān)的HLR中傳過(guò)來(lái)的。一個(gè)VLR可以負(fù)責(zé)一個(gè)或多個(gè)MSC區(qū)域。④ 認(rèn)證（鑒權(quán)）中心（AUC——Authentication Center） 它直接與HLR相連，是認(rèn)證移動(dòng)用戶身份及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能實(shí)體。認(rèn)證中心對(duì)移動(dòng)用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證，將用戶的信息與認(rèn)證中心的隨機(jī)號(hào)碼進(jìn)行核對(duì)，合法用戶才能接入網(wǎng)絡(luò)，并得到網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。EIR只允許合法的設(shè)備使用，它與MSC相連接。BSS具有控制功能與無(wú)線傳輸功能，完成無(wú)線信道的發(fā)送、接收和管理。① 基站控制器（BSC）BSC的一側(cè)與移動(dòng)交換分系統(tǒng)相連接，另一側(cè)與BTS相連接。它的功能是負(fù)責(zé)控制和管理，BSC通過(guò)對(duì)BTS和MS的指令來(lái)管理無(wú)線接口，主要進(jìn)行無(wú)線信道分配、釋放以及越區(qū)信道的切換管理。BTS是覆蓋一個(gè)小區(qū)的無(wú)線電收發(fā)信設(shè)備。它的作用是將GSM系統(tǒng)中話音編輯信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)64kbit/sPCM相配合，例如移動(dòng)臺(tái)（MS）發(fā)話，它首先進(jìn)行語(yǔ)音編碼，變?yōu)?3kbit/s的數(shù)字流，信號(hào)經(jīng)BTS收信機(jī)的接收，其輸出仍為13kbit/s信號(hào)，需經(jīng)TRAU后變?yōu)?4kbit/sPCM信號(hào)，才能在有線信道上傳輸。 移動(dòng)臺(tái)（MS）移動(dòng)臺(tái)靠無(wú)線接入進(jìn)行通信，線路不固定，因此它必須具備用戶的識(shí)別號(hào)碼。SIM卡中存又用戶身份認(rèn)證所需的信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的信息。