【正文】 間將作為一種時(shí)間單位，稱為BP（突發(fā)脈沖周期）。統(tǒng)一地，我們將GSM中規(guī)定的200KHz帶寬稱為一個(gè)頻隙。每幀包括8個(gè)時(shí)隙（TS0－7）。TDMA幀號(hào)是以3小時(shí)28分53秒760毫秒（2048180。26180。51180。每2048180。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51180。復(fù)幀分為兩種類型。8BP），持續(xù)時(shí)長(zhǎng)120ms。這種復(fù)幀用于攜帶TCH（和SACCH加FACCH）。8BP），持續(xù)時(shí)長(zhǎng)3060/13ms。這種復(fù)幀用于攜帶BCH和CCCH。這與標(biāo)準(zhǔn)電話網(wǎng)有很大的區(qū)別，在電話網(wǎng)中無(wú)論有無(wú)呼叫，每個(gè)終端都與一個(gè)交換機(jī)相連。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(guò)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。這個(gè)信道與用于傳送尋呼信息的基站――移動(dòng)臺(tái)信道一起稱為GSM的公用信道，因?yàn)樗瑫r(shí)攜帶發(fā)自/發(fā)往許多移動(dòng)臺(tái)的信息。由于這種區(qū)別，可以定義移動(dòng)臺(tái)的兩種宏?duì)顟B(tài)：u 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。接入過(guò)程使移動(dòng)臺(tái)從空閑模式轉(zhuǎn)到專用模式。從BTS到MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路。1. 業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行和下行信道上，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（BTS對(duì)一個(gè)MS，或反之）方式傳播。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道，它們又可細(xì)分為： 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)。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。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)。 PIN碼這是一種簡(jiǎn)單的鑒權(quán)方法。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。PIN碼是由4～8位數(shù)字組成，其位數(shù)由客戶自己決定。 鑒權(quán)鑒權(quán)的計(jì)算如下圖所示。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。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。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）。發(fā)送數(shù)據(jù)可以是用戶信息（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)……），與用戶相關(guān)的信令（例如攜帶被呼號(hào)碼的消息），甚至是與系統(tǒng)相關(guān)信令（例如攜帶著準(zhǔn)備切換的無(wú)線測(cè)量結(jié)果的消息）。為獲得每個(gè)突發(fā)加密序列，A5對(duì)兩個(gè)輸入進(jìn)行計(jì)算：一個(gè)是幀號(hào)碼，另一個(gè)是移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間同意的密鑰（稱為Kc），見圖。1. 幀號(hào)：幀號(hào)編碼成一連串的三個(gè)值，總共加起來(lái)22比特。2. A5算法 A5算法必須在國(guó)際范圍內(nèi)規(guī)定，該算法可以描述成由22比特長(zhǎng)的參數(shù)（幀號(hào)碼）和64比特長(zhǎng)參數(shù)（Kc）生成兩個(gè)114比特長(zhǎng)的序列的黑盒子。GSM中選擇在鑒權(quán)期間計(jì)算密鑰Kc；然后把密鑰存貯于SIM卡的永久內(nèi)存中。由RAND（與用于鑒權(quán)的相同）和Ki計(jì)算Kc的算法為A8算法。Kc的計(jì)算如下圖所示。首先，加密不能應(yīng)用于公共信道；其次，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)到專用信道，網(wǎng)絡(luò)還不知道用戶身份時(shí)，也不能加密。這對(duì)于用戶的隱私性來(lái)說(shuō)是有害的，GSM中為確保這種機(jī)密性引入了一個(gè)特殊的功能。TMSI由MSC/VLR分配，并不斷地進(jìn)行更換，更換周期由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者設(shè)置。GSM通信系統(tǒng)主要由移動(dòng)交換子系統(tǒng)（MSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和移動(dòng)臺(tái)（MS）三大部分組成，如圖1－1所示。GSM規(guī)范對(duì)系統(tǒng)的A接口和Um接口都有明確的規(guī)定，也就是說(shuō)，A接口和Um接口是開放的接口。2. 基站子系統(tǒng)BSS BSS系統(tǒng)是在一定的無(wú)線覆蓋區(qū)中由MSC控制，與MS進(jìn)行通信的系統(tǒng)設(shè)備，完成信道的分配、用戶的接入和尋呼、信息的傳送等功能。移動(dòng)終端就是“機(jī)”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡還存儲(chǔ)與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM卡后移動(dòng)終端才能接入進(jìn)網(wǎng)。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、故障診斷等功能。移動(dòng)終端與BSS子系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Um無(wú)線接口通信，BSS子系統(tǒng)與MSS子系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的A接口通信。基站子系統(tǒng)BSS可分為兩部分。一個(gè)BSS系統(tǒng)由一個(gè)BSC與一個(gè)或多個(gè)BTS組成，BSS子系統(tǒng)可由多個(gè)BSC和BTS組成。BTS可以直接與BSC相連，也可以通過(guò)基站接口設(shè)備BIE與遠(yuǎn)端的BSC相連。圖3－2為典型的BSS子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 當(dāng)BTS與BSC為遠(yuǎn)端配置方式時(shí)，則需采用Abis接口，這時(shí)，BTS與BSC兩側(cè)都需配置BIE設(shè)備；而當(dāng)BSC與BTS之間的間隔不超過(guò)10米時(shí)，可將BSC與BTS直接相連，采用內(nèi)部BS接口，不需要接口設(shè)備BIE。 BSC一端可與多個(gè)BTS相連，另一端與MSC和操作維護(hù)中心OMC相連，BSC面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理、無(wú)線資源管理及無(wú)線基站的監(jiān)視管理，控制移動(dòng)臺(tái)和BTS無(wú)線連接的建立、接續(xù)和拆除等管理，控制完成移動(dòng)臺(tái)的定位、切換和尋呼，提供語(yǔ)音編碼、碼型變換和速率適配等功能，并能完成對(duì)基站子系統(tǒng)的操作維護(hù)功能。（3）碼型變換器（TC）： 碼型變換器TC主要完成16kbit/sRPELTP(規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè))編碼和64kbit/s A律PCM之間的語(yǔ)音變換。 當(dāng)TC位于MSC側(cè)時(shí)，通過(guò)MSC和BSC之間以及BSC和BTS之間的傳輸線路子復(fù)用器SM、BIE，可以充分利用在空中接口使用的低語(yǔ)音編碼傳輸速率，降低傳輸線路的成本。 MSS子系統(tǒng)移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS完成GSM的主要交換功能，同時(shí)管理用戶數(shù)據(jù)和移動(dòng)性所需的數(shù)據(jù)庫(kù)。如上圖3－1所示，移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS包括七個(gè)功能單元。MSC對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路接續(xù)的功能，也是PLMN和其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口。另外，為了建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，每個(gè)MSC還完成GMSC的功能，即查詢移動(dòng)臺(tái)位置信息的功能。反之，MSC根據(jù)其最新數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。VLR是一個(gè)動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。3. 歸屬位置寄存器（HLR） HLR存儲(chǔ)管理部門用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)。4. 鑒權(quán)中心（AUC） AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元部分，專門用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。5. 設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）EIR存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。EIR中存有三種名單：（1） 白名單――存貯已分配給可參與運(yùn)營(yíng)的GSM各國(guó)的所有設(shè)備識(shí)別標(biāo)識(shí)IMEI。（3） 灰名單――存貯有故障的以及未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的設(shè)備識(shí)別標(biāo)識(shí)IMEI，由網(wǎng)路運(yùn)營(yíng)者決定。 短消息業(yè)務(wù)（SHORT MESSAGE SERVICE：SMS）提供在GSM網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)用戶和固定用戶之間或移動(dòng)用戶和移動(dòng)用戶之間發(fā)送訊息長(zhǎng)度較短的信息。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)包括移動(dòng)臺(tái)MS發(fā)起的短消息業(yè)務(wù)MO/PP及移動(dòng)臺(tái)終止的短消息業(yè)務(wù)MT/PP。短消息中心的作用像郵局一樣，接收來(lái)自各方面的郵件，然后把它們進(jìn)行分揀，再發(fā)給各個(gè)用戶。通過(guò)短消息中心能夠更可靠地將信息傳送到目的地。短消息業(yè)務(wù)的另一個(gè)突出特點(diǎn)是，即使移動(dòng)臺(tái)處于通話狀態(tài)，仍然可以同時(shí)接收短消息。OMC與GSM系統(tǒng)各網(wǎng)絡(luò)單元的關(guān)系如下圖所示：OMC即操作維護(hù)中心，用于對(duì)GSM系統(tǒng)的交換實(shí)體進(jìn)行管理。 OMC的功能大部分分布在MSC/VLR、HLR/AUC、BSS等實(shí)體中與操作維護(hù)相關(guān)的有關(guān)模塊中完成，OMC操作臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)OMC的人機(jī)接口。 GSM系統(tǒng)各個(gè)接口和協(xié)議 作為現(xiàn)代電信系統(tǒng)，GSM是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在多業(yè)務(wù)方面它與ISDN有很多共同點(diǎn)，同時(shí)它還增加了來(lái)自蜂窩網(wǎng)獨(dú)有的功能。 就GSM系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，可劃分為三大邊界，因而也有了三大外部接口： 首先，在用戶側(cè)，有移動(dòng)臺(tái)MS和用戶之間的界面，可認(rèn)為是一個(gè)人機(jī)界面。 其次，GSM與其他電信網(wǎng)接口，規(guī)定GSM作為一種接入網(wǎng)，建立起GSM用戶與其他電信網(wǎng)用戶之間的呼叫；當(dāng)然也我們可以這樣認(rèn)識(shí)，GSM是一種電信交換機(jī)，既執(zhí)行GSM功能，又能管理PSTN/ISDN用戶，而一般規(guī)范的GSM體系結(jié)構(gòu)不考慮這種可能性，只是明確定義了GSM與其它電信網(wǎng)的接口。 根據(jù)OSI基本原理，可對(duì)GSM系統(tǒng)系統(tǒng)功能做分層結(jié)構(gòu)，描述如下圖所示：傳輸：數(shù)據(jù)傳輸功能，在沿著通信路徑的各段上提供攜帶用戶數(shù)據(jù)，并提供實(shí)體間傳送信令的方法。（可分為CC——呼叫控制、SSM——附加業(yè)務(wù)管理、SMS——短消息業(yè)務(wù)）；OAM：運(yùn)行、管理和維護(hù)平面，為運(yùn)營(yíng)者操作提供手段；它直接由傳輸層提供服務(wù)。 BSC與MSC之間的接口即A接口，它用于BSC和MSC之間的報(bào)文和進(jìn)/出移動(dòng)臺(tái)的報(bào)文（通過(guò)CC或MM協(xié)議鑒別器實(shí)現(xiàn)）。180。Layer1——物理和電器參數(shù)及信道結(jié)構(gòu)，定義MSC—BSC物理層結(jié)構(gòu)。2Mbit/sPCM鏈路中的TS0通常用于傳輸MSC與BSC之間的同步信號(hào)，其他時(shí)隙（TS1~TS15，TS17~TS31）傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)。Layer2——網(wǎng)絡(luò)操作程序，定義數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，即MTP2（—）和MTP3（—）、SCCP（—）。Layer3——應(yīng)用層。2. BSC與BTS之間的接口（Abis接口）。Layer1——物理層通常采用2Mbit/sPCM鏈路。LAPD也是采用幀結(jié)構(gòu)，包含標(biāo)志字段、控制字段、信息字段、校驗(yàn)字段和標(biāo)志序列。Layer3——在上層部分，主要傳輸BTS的應(yīng)用部分，包括無(wú)線鏈路管理（RLM）功能和操作維護(hù)功能（OML）。同一基站的多個(gè)TRX可以共用一條LAPD信令鏈路，鏈路應(yīng)該具備流量指示功能。如果采用復(fù)用方案，則每個(gè)TRX有3條64Kbps的電路，其中一條用作LAPD信令鏈路，另外兩條64Kbps鏈路用作8條語(yǔ)音或數(shù)據(jù)鏈路（4路復(fù)用）。 Ater接口為ZXG10BSS系統(tǒng)內(nèi)部自己定義的接口。在Ater接口中傳輸?shù)男帕钚盘?hào)為CCS7，信令信道占用TS16。 Um接口被定義為MS與BTS之間的通信接口，我們也可稱它為空中接口，在所有GSM系統(tǒng)接口中，Um接口是最重要的。其次，它的制定解決了蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率，采用了一些抗干擾技術(shù)和降低干擾的措施。 在GSM規(guī)范中很明確的定義了Um接口的協(xié)議，根據(jù)OSI模型，我們把Um接口分成三層來(lái)分析：第一層，信號(hào)鏈路層（物理層）：此層為無(wú)線接口最低層，提供無(wú)線鏈路的傳輸通道，為高層提供不同功能的邏輯信道，包括業(yè)務(wù)信道和邏輯信道。第三層，信號(hào)鏈路層3：此層主要負(fù)責(zé)控制和管理的協(xié)議層，把用戶和系統(tǒng)控制過(guò)程的信息按一定的協(xié)議分組安排到指定的邏輯信道上。 在移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS內(nèi)部，每個(gè)設(shè)備與七號(hào)信令網(wǎng)都有一個(gè)單獨(dú)接口，其七號(hào)信令接口的協(xié)議堆如下圖所示。在MTP之上，協(xié)議可能根據(jù)涉及的對(duì)等實(shí)體而不同。GSM特有的，與呼叫不相關(guān)的信令對(duì)應(yīng)于許多不同協(xié)議，組合在MAP（移動(dòng)應(yīng)用單元）中。1. B接口：MSC與VLR接口，MSC通過(guò)該接口向VLR傳送漫游用戶位置信息，并在呼叫建立時(shí)向VLR查詢漫游用戶的有關(guān)用戶數(shù)據(jù)，通常MSC與VLR合設(shè)，其間采用內(nèi)部接口。3. D接口：VLR與HLR接口，此接口用于兩個(gè)位置寄存器之間傳送用戶數(shù)據(jù)信息（位置信息、路由信息、業(yè)務(wù)信息等）。該接口要傳送控制兩個(gè)MSC之間話路接續(xù)的常規(guī)的電話網(wǎng)局間信令。6. G接口：VLR之間的接口，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由某一VLR進(jìn)入另一VLR覆蓋區(qū)域時(shí)，新老VLR通過(guò)該接口交換必要的信息，僅用于數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。第四章 編號(hào)計(jì)劃和撥號(hào)方式 編號(hào)計(jì)劃本節(jié)介紹GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中識(shí)別客戶身份的各種號(hào)碼的編號(hào)計(jì)劃。 號(hào)碼組成為： 我國(guó)的國(guó)家號(hào)碼為86。(1) 移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)（N1N2N3）識(shí)別不同的移動(dòng)系統(tǒng)，目前郵電的移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)為135－139；聯(lián)通為130。一個(gè)HLR可包含一個(gè)或若干個(gè)H1H2H3數(shù)值。2. 國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）IMSI是在PLMN網(wǎng)中唯一識(shí)別一個(gè)移動(dòng)用戶的號(hào)碼，由15位數(shù)字組成： MCC＝移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼，由3