【正文】 操作與維護分系統(tǒng)（OMS）操作與維護管理的目的是使網(wǎng)絡運營者能監(jiān)視和控制整個系統(tǒng)，把需要監(jiān)視的內(nèi)容從被監(jiān)視的設備傳到網(wǎng)絡管理中心，顯示給管理人員；同時，應該使管理人員在網(wǎng)絡管理中心還應該能修改設備的配置和功能。它由多個國家構(gòu)成，將其稱為GSM服務區(qū)。將MSC/VLR又可分為若干個位置區(qū)（LA），最小的單元為小區(qū)（Cell）。上述結(jié)構(gòu)如圖22。一個PLMN通常由多個MSC服務區(qū)組成，在該區(qū)內(nèi)的移動用戶要在該區(qū)的拜訪位置寄存器（VLR）內(nèi)登記，MSC與VLR構(gòu)成同一節(jié)點。位置區(qū)是MSC/VLR業(yè)務區(qū)的一部分，在一個位置區(qū)內(nèi)移動臺可“自由地”移動，不需作位置更新處理。一個位置區(qū)只屬于某個MSC/VLR業(yè)務區(qū)，利用位置區(qū)識別碼（LAI），系統(tǒng)能夠區(qū)分不同位置區(qū)。（Cell）一個位置區(qū)包括若干個小區(qū)，每個小區(qū)都有專用的識別碼，它表示網(wǎng)絡中一個基本的無線覆蓋區(qū)域，是一個特定BTS所覆蓋的區(qū)域。 GSM系統(tǒng)的接口與協(xié)議 GSM系統(tǒng)非常復雜，每次通信前都要交換大量的信令，最后才能完成呼叫接續(xù)，在此基礎上才是傳輸、進行雙向通信。信令是個非常復雜的過程，采用電信網(wǎng)開放系統(tǒng)互連模式OSI的概念，把協(xié)議按功能分為不同的層面，每一層都有各自的協(xié)議規(guī)約。 Sm接口為人機接口，是用戶與移動網(wǎng)之間的接口，在移動臺中實現(xiàn)，包括鍵盤、液晶顯示以及用戶識別卡等。 A接口是基站與移動交換中心之間的接口，所傳遞的信息主要是基站管理、呼叫處理和移動性管理，當然還有具體通信信息。 HLR/VLR/AVC/EIR之間的接口是指 在移動交換分系統(tǒng)中的各種接口，移動應用部分MAP用來處理與呼叫無關的信令，與許多協(xié)議相關。這些協(xié)議都是由CCS7信令中的事物處理能力應用部分TCAP提供服務的，而它本身又由CCS7中的信令連接控制部分SCCP提供服務。當MSC需要某個移動臺位置時，就查詢VLR；當MSC得到移動臺要求位置更新時，MSC就會通知VLR。當呼叫結(jié)束時，相應的MSC向HLR發(fā)送計費信息。 D接口是歸屬位置寄存器HLR與拜訪位置寄存器VLR之間的接口，用于移動臺位置和用戶管理的信息交換。當移動臺漫游到另一個VLR服務區(qū)時，HLR應通知原來的VLR消除移動臺的有關信息。 F接口是移動交換中心與設備標志寄存器EIR之間的接口，用于在MSC與EIR之間交換有關移動設備的管理信息，例如國際移動臺設備識別碼等。 接口協(xié)議模型 作為第二代蜂窩移動網(wǎng)，數(shù)字PLMN采用開放系統(tǒng)互連模式OSI來規(guī)定其協(xié)議模型，如圖24所示，它是從MS到MSC之間的各種接口及其協(xié)議。在不同系統(tǒng)中，為實現(xiàn)共同目的而必須交換信息的同一層實體稱對等實體。低層向高層提供服務，第N層所提供的服務是它以下各層所提供的服務與功能的組合。 第二層L2為數(shù)據(jù)鏈路層，記作LAPDm，它包括各種數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)傳輸進行控制。第三層包括無線資源管理RRM、移動性管理MM和呼叫接續(xù)管理CM。具體情況為：第一層為64kbit/s地面線路，第二層為消息傳遞部分MTP，它是CCS7信令網(wǎng)中的一部分。信令連接控制部分SCCP與MTP共同在A接口上構(gòu)成網(wǎng)絡層協(xié)議。 GSM系統(tǒng)的特點及業(yè)務功能 GSM系統(tǒng)的主要特點① 移動臺具有漫游功能GSM給移動臺定義了三種識別碼：一個是DN碼，是在公用電話號碼簿上可以查到的統(tǒng)一電話號碼；第二個是移動臺漫游號碼（MSRN），是在呼叫漫游用戶時使用的號碼，由VLR臨時指定，并根據(jù)此號碼將呼叫接至漫游移動臺；第三個是國際移動臺識別碼（IMSI），是在無線信道上使用的號碼，用于用戶尋呼和識別移動臺。漫游用戶必須進行位置登記。當其發(fā)現(xiàn)接收到的區(qū)域識別碼與自己的號碼不同時，漫游移動臺會向當?shù)鼗景l(fā)出位置更新請求，B區(qū)的被訪局收到此信號后，通知本局的VLR，VLR即為漫游用戶指定一個臨時號碼MSRN，并將此號碼通過CCS7號信令通知移動臺所在業(yè)務區(qū)備案。② 可提供多種業(yè)務除語音通話外，GSM系統(tǒng)還能提供多種數(shù)據(jù)業(yè)務、三類傳真、可視圖文等，并能支持ISDN終端。在通信過程開始時，首先由網(wǎng)絡向移動臺發(fā)出一個信號并同時啟動自己的“用戶認證”單元，移動臺收到這個信號后，連同內(nèi)部的“電子密鑰”一起來啟動“用戶認證”單元，并將結(jié)果返回網(wǎng)絡；網(wǎng)絡將這兩個“用戶認證”單元結(jié)果相比較，只有相同才為合法。在GSM中，移動臺應主動參與越區(qū)切換。固定方（MSC或BSC）根據(jù)來自移動臺的數(shù)據(jù)，查找是否有替補信道。 GSM系統(tǒng)的業(yè)務功能GSM系統(tǒng)主要提供以下四大類業(yè)務。移動臺用戶能通過一種簡便而統(tǒng)一的手續(xù)接到就近的緊急業(yè)務中心（例如警察局或消防中心）。語音信箱能將話音存儲起來，事后由被叫移動用戶提取。與綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）用戶相連的數(shù)字業(yè)務 GSM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)速率最高為9600bit/s，而ISDN使用的速率是64kbit/s，因此必須采用速率轉(zhuǎn)換技術(shù)。GSM用戶之間的數(shù)字業(yè)務在大多數(shù)情況下，GSM網(wǎng)內(nèi)用戶之間的通信會有外面的通信網(wǎng)參與，因為GSM網(wǎng)內(nèi)交換機之間的傳輸都是通過公眾固定網(wǎng)的緣故。與分組交換數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（PSPDN）用戶相連的數(shù)字業(yè)務PSPDN是一種采用分組傳輸技術(shù)的通用性數(shù)據(jù)網(wǎng)，主要用于計算機之間的通信，同時也支持遠端數(shù)據(jù)庫的訪問和信息處理系統(tǒng)。與電路交換數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（CSPDN）用戶相連的數(shù)字業(yè)務③ 短消息業(yè)務通過GSM網(wǎng)并設有短消息業(yè)務中心（SMS），便可實現(xiàn)短消息業(yè)務。GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)用戶可以發(fā)出或接收有限長度的數(shù)字或文字消息，這就是短消息業(yè)務功能。④ 補充業(yè)務補充業(yè)務只限于電話業(yè)務，它允許用戶能按自己的需要改變網(wǎng)絡對其呼入呼出的處理，或者通過網(wǎng)絡向用戶提供某種信息，使用戶能智能化的利用一些常規(guī)業(yè)務。① 移動臺的國際身份號ISDN（又稱MSISDN）相當于公眾電話網(wǎng)內(nèi)的用戶電話號碼，是供用戶撥打的公開號碼，是唯一的，它的號碼結(jié)構(gòu)如下： MSISDN = CC + NDC + SNCC為國家碼，中國是86；NDC為國內(nèi)目的地碼；SN為用戶號碼。它是移動通信系統(tǒng)內(nèi)使用的用戶號碼，在無線信道上唯一能識別用戶的號碼。③ 移動臺漫游號碼（MSRN）這是針對移動用戶的移動特性而設置的號碼，其組成如下：OXYZ為被訪地的長途區(qū)號；PQR為被訪地未使用的一個端局號；ABCD為臨時分配給移動用戶的漫游號碼。④ 移動用戶臨時識別碼（TMSI）TMSI等同于IMSI，它是對IMSI保密而設置的號碼。TMSI與IMSI沒有長期固定關系，僅在MS呼叫時臨時指定，也就是說TMSI可以重復地給不同的MS使用。（*06）⑥ 位置識別碼在GSM系統(tǒng)中，共用三個號碼組成移動臺的位置識別。全球小區(qū)識別碼（GCI） 在LAI基礎上加上小區(qū)識別碼（CI）構(gòu)成。3 GSM全球移動通信系統(tǒng)的無線傳輸 GSM系統(tǒng)的無線傳輸標準無線通道信號傳輸?shù)囊?guī)范就是所謂的無線接口（Radio Interface），又稱Um接口。GSM系統(tǒng)將無線頻率定在900MHz范圍，第二階段DCS為1800MHz。 GSM系統(tǒng)的無線傳輸 語音傳輸移動臺（MS）首先把發(fā)話方的聲音信號變換成13kbit/s的GSM中的數(shù)字化語音信號?；臼瞻l(fā)信臺（BTS）的天線檢測到這個信號后，經(jīng)過一系列的處理，再現(xiàn)13kbit/s的數(shù)字語音信號形式。移動交換局（MSC）以64kbit/s標準格式經(jīng)過不同鏈路的傳輸，直至收話人的端局。把上面的描述表達成不同的傳輸平面層，如圖31所示。為了適應與其他網(wǎng)絡的互連以及GSM內(nèi)部傳輸?shù)男枰?，要應用到網(wǎng)絡交互功能IWF（Interworking—Function）。PSTN和ISDN都是采用數(shù)字化傳輸，對語音信號的采樣經(jīng)64kbit/s PCM編碼而使其數(shù)字化。由于語音信號的帶寬小于4kHz，根據(jù)Nyquist定律，8kHz的采樣速率可以使采樣信號無失真的恢復。這個從模擬到數(shù)字的過程包括預加重和采樣。這就是PCM碼，是數(shù)字傳輸中的基本碼型。 GSM內(nèi)部的傳輸在MS一側(cè)，一般把直接與用戶相關的部分稱為終端設備TE，可以是語音也可以是數(shù)據(jù)終端；另一部分稱為TAF。在MS與IWF之間的傳輸路徑包括MS與BTS之間的無線接口。BTS經(jīng)BSC到MSC的傳輸為有線路徑，它的劃分與信令結(jié)構(gòu)有關。傳輸鏈上另一個重要的部分是碼變換/速率適配單元（TRAU），這是一個完整的傳輸設備，包括幾個功能實體。由于GSM中傳輸信道小于16kbit/s，為提高效率，在64kbit/s電路中引入子復用概念，允許幾個小于64kbit/s的數(shù)據(jù)流復用到64kbit/s的信道中（如32kbit/s、16kbit/s和8kbit/s等），這樣做的缺點是引入了附加的傳輸時延，降低了話音質(zhì)量。功能上它是屬于BTS，但在實現(xiàn)上通常是把它放在MSC，這樣BTS的功能通過BSC延伸到MSC。MS再把這個模擬電信號變成13kbit/s數(shù)字信號（或反變換），用于無線傳輸。這樣在GSM系統(tǒng)中就存在兩個碼變換點。目前無線路徑上有兩種并行的信道類型，分別是“全速”和“半速”信道。首先把語音分成20ms為單位的段，每個段編成260bit的數(shù)據(jù)塊；塊之間依靠外同步，塊內(nèi)部不含同步信息。收端把收到的信號塊（激勵信號）經(jīng)過LTP（長期預測）和LPC（線性預測編碼）濾波重組，最后經(jīng)過一個預先設計好的去加重網(wǎng)絡加以復原，恢復語音信號。LPC濾波器是一個倒置的8階線性濾波器，線性n階濾波器是把一個信號與其1，2，……n次采樣的時延相加。激勵信號自身的編碼把一組參數(shù)復合到260bit幀之中，包括上面提到的濾波器參數(shù)和激勵信號自身描述碼，激勵信號是按8/3kHz的速率規(guī)則采樣的。8/3kHz采樣變到8kHz采樣時，相位將發(fā)生變化，需要每5ms傳遞一次相位信息。 語音解碼語音解碼可以分成下面幾個步驟：① 把13個ADPCM采樣值還原成實際值，根據(jù)相位指示，增加27個空樣值，組成8kHz采樣信號；② LTP濾波，涉及當前5ms塊中的樣值和這之前的三個5ms塊中的樣值；③ LPC濾波，根據(jù)傳遞的參數(shù)進行處理；④ 去加重濾波，恢復語音信號。其目的是通過限制無用信息的無線發(fā)送，減少干擾，提高了系統(tǒng)概率。對于話音，編碼器要能區(qū)別什么是有效話音，這個功能稱為話音活性檢測VAD。當TRAU與BTS分離配置時，它們之間的承載是13kbit/s的碼流，使用16kbit/s的標準數(shù)字電路，多出的可以提供一些輔助信息，或用于BTS控制遠端碼變換器的工作，統(tǒng)稱為帶內(nèi)信息。在無線傳輸一個塊的開始時刻與從16kbit/s鏈路上收到一個塊的結(jié)束時刻之間存在一個時間差。BTS要通過帶內(nèi)信息控制TRAU產(chǎn)生的20ms塊的輸入相位，它所占用的比特稱為時間校準量（Time Alignment）。 GSM系統(tǒng)的無線信道 GSM系統(tǒng)的無線業(yè)務信道無線系統(tǒng)中的頻譜效率是衡量一個系統(tǒng)的主要經(jīng)濟依據(jù)，效率越高，小區(qū)數(shù)量越少。為了更好地把通信業(yè)務與傳輸方案對應，引進了信道（Channel）的概念。GSM系統(tǒng)為了在有限頻譜條件下，實現(xiàn)無線路徑上的雙向語音傳輸，采用了有效的語音編碼方案，把實際速率限制在13kbit/s以內(nèi)。從多路接入的概念說，一個用戶在指定的時刻進行通信時，就是占有一個特定的信道，稱之為業(yè)務信道TCH，規(guī)定把全速信道記為TCH/F，用于傳輸13kbit/s的語音或12kbit/s、6kbit/s、把半速信道記為TCH/H，用于傳輸7kbit/s的語音或6kbit/s、。信令消息用于MS與網(wǎng)絡之間功能控制和業(yè)務管理。其一是讓每個TCH與一個用于傳輸信令的低速率信道成對出現(xiàn)，這個低速率信道稱為慢速隨路控制信道SACCH，這個雙向信道每秒大約可以傳送2個控制信息（一個方向上）。其二是把TCH用于信令傳輸，這樣的TCH稱為快速隨路控制信道FACCH，主要用于那些緊急的和必不可少的信令處理，如呼叫處理、用戶鑒權(quán)、切換處理等。在初始化和釋放階段，沒有用戶數(shù)據(jù)傳輸，因此信令可以使用這條TCH而不會影響用戶數(shù)據(jù)的傳輸。還有一些情況，在MS與網(wǎng)絡之間雖然沒有呼叫要求，但還是需要建立連接，由于信息量很少，用TCH來傳輸信令就比較浪費，因此GSM又定義了一種僅用于信令的低速信道類型，它等于TCH的1/8，記為TCH/8，在GSM中定義為獨立專用控制信道SDCCH其信道特性除速率以外與TCH/F、TCH/H幾乎一樣，它也有一個對應的SACCH。系統(tǒng)僅在用戶需要時才分配一條TCH，用畢后釋放。當MS與網(wǎng)絡建立雙向點到點傳輸時，如呼叫建立和位置更新處理，TCH與SACCH定義為專用信道。除此之外，在空閑狀態(tài)下還要向MS提供小區(qū)廣播短消息業(yè)務CBSM。MS通知網(wǎng)絡它需要呼叫，網(wǎng)絡返回一個指示，令MS占據(jù)一條指定的專用信道。為了保持與BTS通信，MS首先要與其所在的BTS同步，每個BTS有兩個信道以廣播方式通知MS本小區(qū)的特征，這就是頻率校準信道FCCH和同步信道SCH。每個小區(qū)都有一個廣播控制信道BCCH，用于傳遞那些使MS能決定所在小區(qū)選擇的信息，并發(fā)出讓本小區(qū)空閑模式下的MS收聽的其他信息。尋呼消息和向MS分配初始化信道的消息分別在尋呼信道PCH和接入允許信道AGCH上傳送。MS向網(wǎng)絡要求接入的信道稱為隨機接入信道RACH，是唯一的上行信道。這大約是一個下行TCH/8信道的一半容量。 GSM系統(tǒng)的復路接入方法 GSM系統(tǒng)的頻分復用GSM采用頻分多路（FDMA）和時分多路（TDMA）的混合技術(shù)，具有較高的頻譜利用率。GSM引入的另一項技術(shù)是跳頻（Frequency Hopping）。GSM無線路徑上的傳輸單位是由大約100個調(diào)制bit組成的脈沖串，稱“Burst”。“Slot”的中心頻率位于系統(tǒng)頻帶上200kHz的間隔上，并且以15/26ms（）的時間重復。在一個小區(qū)內(nèi)，全部“Slot”的時間范圍都是一樣的，這個相同的時間間隔稱為時隙（Time Slot），把它作為一個時間單位，恰好是一個“Burst”周期，記為BP，如圖3