第二章第 2 代移动通信系统（ 2G ）

第二章第2代移动通信系统（2G） • 先导案例 • 2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.2 窄带CDMA系统

先导案例 • 第一代模拟移动通信系统(1G)因其容量小，语音质量不高，保密性差，不能提供非话业务，限制了模拟系统的进一步发展。因此，一些发达国家20世纪70年代初就着手考虑数字移动系统的开发，从此，移动通信跨入了第二代(2G)。比较典型的有两种:一种是由欧洲研究开发的GSM数字蜂窝移动通信系统;另一种是由美国高通公司提出的窄带CDMA码分多址的数字蜂窝通信系统。与模拟系统相比，数字系统容量大，频谱利用率高，通信质量好，业务种类多，保密性高，终端小巧轻便，成本低。目前，全球大部分国家建立了GSM或CDMA网络。GSM和CDMA移动通信系统的组成如图2-1、图2-2所示。返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.1.1 GSM移动通信系统技术标准规范 • GSM系统为第二代主流数字蜂窝移动通信系统，在GSM标准中，未对硬件作出规定，只对系统功能、接口制定了详细规范，以便于不同公司的产品可以互联互通。GSM标准包括12项内容.如表2-1所示。下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2. 1. 2 GSM移动通信系统的组成 • GSM是一种移动台在服务区内任意移动时都能高质量地进行收发话音、数据、补充业务等多种信息服务的通信系统。基于这些功能要求，GSM移动通信系统主要由移动台(MS)、基站子系统(BSS)、移动交换子系统(NSS)和操作与维护子系统(OMS)四部分组成，如图2-1所示。其中BSS通过无线接口直接与移动台相连，主要负责无线发送接收和无线资源的管理，由基站无线收发信台(BTS)和基站控制器( BSC)组成，B TS与MS与之间的信号传输采用Um无线接口，BSC与B TS之间采用Abis有线接口，数据传输速率为2.048 Mb/s。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • NSS是整个系统的核心，它对GSM移动用户之间及移动用户与其他通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能，BSC与MSC之间采用A有线接口，数据传输速率为2.048 Mb/s, MSC与PSTN或ISDN之间采用数据传输速率为2. 048 Mb/s的有线数字链路OMS则提供运营部门一种手段来负责对BSS与NSS的控制。 • 整个系统在链路上传输的数据流包括控制命令和业务信息两种，以移动台发，固定电话接收为例，其数据传输的流程如下: 上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 移动用户将他的话音送入移动台(MS)的送话器，在MS内，通过一系列处理，经大线转换成无线电波发送出去。 • 基站的大线接收到该电波后转换为电信号，由BTS处理后，复合成2. 048 Mb/s的数字信号，通过同轴电缆送到BSC，然后再送到MSC经过交换后送到PSTN最后送到电话机发出声音。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 1.移动台(MS) • 移动台是GSM移动通信网中移动用户使用的终端设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备，它可以为车载型、便携型和手持型。随着GSM标准的数字式手持型移动台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持型移动台的用户将占领整个用户的极大部分。移动台由两部分组成:移动电话机和存储用户认证信息的识别卡( SIM卡)。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (1)移动电话机 • 移动电话机包括一套无线收发信机，由射频信号处理单元、基带信号处理单元、电源处理单元、外设四部分组成。射频信号处理单元包括上变频/下变频、功率放大/低频放大、大线合路器、VCO频率合成器几个部分;基带处理单元主要包括GMSK数字调制/解调、均衡、TDMA帧分离/形成、加密与解密、信道解码/编码及语音解码/编码几个部分;电源处理单元包括射频部分电源和基带部分电源，两者各自独立，但多是由移动电话机电池原始提供，电池电压在移动电话机内部需要转换为多路不同电压值的电压供给移动电话机的不同部分;外设主要包括话筒、扬声器、键盘、显示屏，实现人机对话。移动电话机方框图组成如图2-3所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (2)SIM卡 • 当用户使用手机时，都必须插入一张SIM卡才可使用。SIM卡上存储有与用户有关的所有身份特征信息和安全认证、加密信息等。这些信息包括三部分:一是存储与卡和持卡者特征有关的信息;二是GSM网络操作所需的信息，例如IMSI , TMSI , LAI、加密键Kc、用户密钥Ki,鉴权算法A3、加密算法AS和加密键A8算法等;三是缩位拨号码、网络承载性能、移动台设备参数、短消息业务信息等。SIM卡的外形如图2-4所示，内部由微处理器、程序存储器、工作存储器、数据存储器和串行通信单元组成。SIM卡共有8个引脚，使用时最少需要5个连接线，分别是时钟CLK、数据I/ 0、复位(Reset )和接地端GND，另外一端为Vrr，还有两个引脚空着，没有使用。引脚功能如图2-5所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.基站子系统(BSS) • BSS是GSM系统实现无线通信的关键组成部分。它通过无线接口直接与移动台通信，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面通过有线接口与NSS中的MSC相连，实现移动台之间或移动台与固定网用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息。此外，还受操作维护子系统(OSS)之间的控制。一个完整的基站子系统由基站收发信机(BTS)和基站控制器( BSC)组成。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (1)基站收发信机(BTS)。 • BTS属于基站子系统的无线部分，BTS主要负责无线传输。一个典型的BTS由若干个收发信机、复用与解复用单元和电源处理单元构成，每个收发信机主要由射频处理单元、基带处理单元组成。射频处理单元主要包括发射大线、接收大线、大线合路器、射频放大、上变频与下变频几个部分;基带处理单元主要包括GMSK数字解调与调制、均衡、TDMA帧形成与分离、加密与解密、交织与去交织及信道编解码、码型转换/速率适配(TRAU)几个部分等。方框图如图2-6所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (2)基站控制器(BSC)。 • BSC是BTS和移动交换系统中交换子中心(MSC)的连接点，也为基站收发信台和操作维护子系统(OMS)之间交换信息提供接口。BSC主要负责无线信道的分配、释放及越区信道的管理。典型的BSC有一到两个机架，能管理数十个BTS，实际管理的BTS数量取决于业务量的多少。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 3.移动交换子系统(NSS) • 移动交换子系统(NSS)主要完成GSM系统的交换功能和用于用户数据管理、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信以及GSM移动用户与其他通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由移动交换中心(MSC)和存储用户数据及移动管理信息的数据库，即归属位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、认证(鉴权)中心(AUC)、设备标志寄存器( EIR)组成。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (1)移动交换中心(MSC) • MSC是网络的核心，它主要处理和协调GSM系统内部用户的通信接续，它将移动用户与固定网用户连接起来，或者把移动用户互相连接起来。 • 移动用户没有固定位置，在不明路径的情况下，要为网内用户建立通信时，路由都先由固定网接到关口交换局( GMSC) 。 GMSC的作用是查询用户的位置信息，并把路由转到移动用户当时拜访的移动交换局MSC GMSC首先根据移动用户的电话号码找到该用户所属的HLR，然后从HLR中查询到该用户目前的MSC GMSC一般与某个MSC合在一起。 • MSC通常是一个大的程控数字交换机，能控制若干个基站控制器( BSC )。目前，一个典型的移动交换中心有8-12个机架，大约可满足一个百万人口城市的需要，使其移动通信的普及率达到中等水平。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (2)归属位置寄存器(HLR)。 • HLR是管理移动用户的数据库，作为物理设备，它是一台独立的服务器。每个移动用户必须在某个HLR中登记注册。在数字蜂窝网中，应包括一个或多个HLR。所存储的信息分两类:一类是有关用户参数的信息，例如用户类别、所提供的服务、用户的各种号码、识别码，以及用户的保密参数等;另一类是用户当前的位置信息，例如移动台漫游号码、VLR地址等，用于建立至移动台的呼叫路由。HLR不受MSC的直接控制。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (3)认证鉴权中心(AUC)。 • 它直接与HLR相连，是认证移动用户身份及产生相应认证参数的功能实体。认证中心对移动用户的身份进行认证，将用户的信息与认证中心的随机号码等进行核对，合法用户才能接入网络，并得到网络的服务，不合法的用户不允许接入网络。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (4)访问位置寄存器(VLR)。 • VLR是存储用户位置信息的动态数据库，当漫游用户进入某个MSC区域时，必须在MSC相关的VIR中进行登记，VLR分配给移动用户一个漫游号码(MSRN)。在VLR中建立用户的有关信息，其中包括移动用户识别码(MSI)、移动台漫游号码(MORN)、移动用户所在位置区的标志及向用户提供服务等参数，而这些信息是从相关的HLR中传递过来的。MSC在处理入网和出网呼叫时需要查访VLR中的有关信息。一个VLR可以负责一个或多个MSC区域。一般情况下，MSC与VLR的设备合在一起，因为它们之间交换信息相当多。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (5)设备标志寄存器(EIR)。 • EIR是存储有关移动台设备参数的数据库，用来实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。EIR只允许合法的设备使用，对非法设备禁止接入网络。它与MSC相连接。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 4.操作与维护子系统(OMS) • 操作与维护子系统(OMS)用于对基站分系统BSS和交换分系统NSS的设备实行操作与维护。由OMC-R , OMC-S , NMC组成，OMC-R用于对基站分系统BSS的操作与维护，OMC-S用于对交换分系统NSS的操作与维护，NMC为显示终端。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.1.3 GSM系统的无线传输特征 • 1.频率配置 • GSM系统采用频分双工模式运行，将一个频带用于上行链路(移动台发、基站收)，而将另一个单独的频带用于下行链路(移动台收、基站发)。 • 最初，把900 MHz附近的50 MHz频带分配给了GSM系统，这种频带的GSM系统通常称为GSM900，上行为890~915 MHz下行为935~960 MHz，各占25 MHz，每一个载频的间隔为0. 2 MHz，共分124个载频，双工收发间隔为45 MHz。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 随着用户数量的急剧增加，原有的频段不能满足用户快速大量增长的需要，后来，又把1 800 MHz附近的150 MHz也分配给了GSM系统，这种频带的GSM系统通常称为GSM1 800，上行为1 710~1 785 MH，下行为1 805~1 880 MHz，各占75 MHz，每一个载频的间隔为0. 2 MHz，共分375个载频，双工收发间隔为95 MHz。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.多址方式 • GSM系统中，由3个，4个或7个构成一个区群，区群不能使用相同的载频，每个小区含有多个载频，每个载频含8个时隙，时隙占时0. 577 ms。 8个时隙构成一个TDMA帧，一帧占时4. 615 ms。一个载频的时隙称为一个物理信道，对GSM900系统，共有124 x 8 = 992个物理信道，对GSM1800系统，共有375 x 8 = 3 000个物理信道，根据需要分配给不同的用户使用。移动台在特定的频率上的特定时隙内，以突发方式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应的时隙内，以时分复用的方式向各个移动台传输信息。因此，GSM系统采用时分和频分混合多址方式，记作TDMA/FDMA，简称TDMA多址方式如图2-7所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 3. 跳频技术 • 采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性，它首先被用于军事通信，后来在GSM标准中也被采纳跳频的主要优点是: • (1)能大大提高通信系统抗多径衰落的能力，相当于频率分集 • (2)提高通信系统抗频率干扰的能力。 • (3)保密性强，可以防止信号被窃听。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。基带跳频的原理是每个发射机的频率不变，将话音信号随着时间的变换使用不同的频率发射机发射。 • 射频跳频的原理是话音信号固定在一个发射机上发射，但是该发射机的发射频率不断变化，具体变化过程由跳频序列控制。一般在实际网络中，同一个小区的发射机采用同一个跳频序列，但是起跳点不同，这样就避免了相互干扰。 • 　　射频跳频比基带跳频具有更高的性能和抗同频干扰能力，目前的GSM网络一般都采用射频跳频。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 4.逻辑信道 • 　　在BTS和MS间必须传送许多信息，如用户数据和控制信令。这些信息都必须在规定的时隙中进行传输，根据传递信息种类的不同，GSM系统把传送不同种类信息的物理信道称为各种不同的逻辑信道。据此，逻辑信道分为业务信道(Traffic Channel )和控制信道( Control Channel)两类，如图2-8所示 • (1)业务信道(TCH)。 • TC H用于传送数字语音或数据，有全速率(TCH/F )和半速率(TCH/H)两种。 • 　　语音业务信道:全速率为22. 8 kbit/s，半速率为11.4 kbit/s。 • 　　数据业务信道:全速率为9. 6 kbit/s , 4. 8 kbit/s，对应的半速率分别为4. 8 kbit/s ,2.4 kbit/s。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 　一个载频可提供8个全速率业务信道或16个半速率业务信道。 • (2)控制信道(CCH)。 • 　控制信道(CCH)用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道。 • ①广播信道(BCH):是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有移动台广播公用信息。传输的内容是移动台入网和呼叫建立所需要的各种信息。其中又可细分为: • ·频率校正信道(FCCH):传输供移动台校正其工作频率的信息。 • ·同步信道( SCH):传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息。 • ·广播控制信道(BCCH):传输系统公用控制信息，用于移动台测量信号强度和识别小区标志等。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • ②公共控制信道(CCCH):是一种“一点对多点”的双向控制信道;其用途是在呼叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制命令其中又可细分为以下几种信道: • ·寻呼信道(PCH):传输基站寻呼移动台的信息。 • ·随机接入信道(RACH):移动台申请入网时，向基站发送入网请求信息。 • .准许接入信道(AGCH):用于基站对移动台的入网申请做出应答，向移动台发送分配一个独立专用控制信道。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • ③专用控制信道(DCCH):是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。其中又可细分为以下几种信道: • ·独立专用控制信道(SDCCH):传输移动台和基站连接和信道分配的信令。例如，登记、监权等。 • .慢速辅肋控制信道(SACCH ):在移动台和基站之间，周期地传输一些特定的信息，如功率调整、时间调整等信息。 • ·快速辅助控制信道(FACCH ):传送与SDCCH相同的信息。使用时要中断业务信息(4帧)，把FACCH插入，不过，只有在没有分配SDCCH的情况下，才使用这种控制信道。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 2.1.4 GSM系统信号传输与处理的基本原理 • GSM系统传输与处理的信号主要是语音、数据，涉及的主要功能设备的方框图如图2-9所示)下面以移动台发、固定电话收为例介绍信号传输与处理的工作流程。 • 移动用户首先将它的语音送入移动台(MS)的送话器，在MS内，经过PCM编码和带宽压缩处理，模拟语音信号转换成13 kbit/s的数字信息流，再将这个13 kbit/s的数字信息流经过检验纠错信道编码后变为22.8 kbit/s，经加密交织处理后，进行TDMA帧形成变为270 kbit/s，经GMSK数字调制后送到射频单元发送电路的上变频调制得到射频信号，通过功率放大后，送到大线合路器和其他发信机处理后的信号合成一路通过发射大线转换成电磁波发射出去。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 　　基站收发信机(BTS)大线检测到后，将这个无线电信号接收、经放大解调、TDMA帧分离、信道解码等处理后，恢复成代表语音的16 kbit/s数字信号;实际上，16 kbit/s数字信号除包含13 kbit/s的语音编码数字信息流外，还包括3 kbit/s的同步信息。16 kbit/s数字信号经过TRAU单元码型变换和速率适配后转换成64 kbit/s的数字信息流，通过和其他的移动用户的话音信号复用后转换成2.048 Mbit/s的数字信息流，2.048 Mbit/s的数字信息流经过移动交换中心(MSC)后，送到PSTN网，然后PSTN分别将各自的话音送到相应的固定电话中，经数模转换，变成话音信号，供用户接听。 • 　　固定电话发、移动台收是上述过程的逆变换。两个移动台之间的信号处理流程与上述流程类似。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 1.信源编码 • GSM系统信源编码的方式是采用波形编码技术和参量编码技术的混合物—混合编码器，全称为规则脉冲长期预测混合编码方式(RPE-LTP )，其原理示意图如图2-10所示。LPC-LTP为声码器，声码器编码可以是很低速率(可以低于5 khit/s)，虽然不影响语音的可懂性，但语音的失真性很大，很难分辨是谁在讲话。RPE为波形编码器，波形编码器语音质量很高，但要求的比特率相应的较高。再通过复用器混合完成模拟语音信号的数字编码，每个语音信道的编码速率为13 khit/s。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.信道编码 • 　　信道编码主要包括纠错编码和交织技术。纠错编码的作用是通过对信源编码的数据增加一些冗余数据对信源编码的数据进行监督，以使在接收时能从接收的数据中检出由于传送过程中引起的差错从而进行纠正。交织技术的作用是通过将纠错编码后分散，对付在传输过程中产生的连续干扰。图2-11为GSM系统的编码结果图。编码流程为:信源编码产生的13 kbit/s数字信号，把其20 ms分成一个段，共260 bit，经过加上冗余数据纠错编码后变为456 bit，随后的20 ms也按照上述步骤变为456 bit，将这两段的(2 x 456 = 912 hit)数据组成8 x 114矩阵，按水平写入，垂直读出的顺序进行交织，如图2-12所示，获得8个114bit的信息段。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 3.突发序列形成 • 　　经过交织后的8个114 bit的信息段，在每个信息段头尾各加上3 bit用于控制功率上升时间和下降时间，中间加26 bit供信道均衡，以消除多径效应产生的码间干扰，最后再加上8. 25 bit的保护时间位，用于防止不同移动台发出的信号不会因为传输距离不同而在基站发生前后重叠，一共为156. 25 hit，谓之突发序列。形成过程是采用存储器，交织后的数据存入储存器，然后用0. 577 ms时间读出每一个信息段。形成结果如图2-13所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 4. TDMA帧形成 • GSM系统中，通常由3个、4个或7个小区构成一个区群，区群不能使用相同的频道(载频)，每个小区使用多个载频，每个载频分成8个时隙，每个时隙的时间为0. 577 ms , 8个时隙占用时间为4. 615 ms，构成一个TDMA帧。一个用户只占用一个时隙，每个载频8个时隙供8个用户使用。 • 8个用户经过突发形成后的数据都被存入TDMA帧形成存储器，TDMA帧形成存储器把每一个用户的第1段用 0. 577 ms时间读出来，8个用户的第1段构成一个TDMA帧，按此顺序，依次读出第2~8段，这样每个用户的信息就被分离到TDMA帧的时隙中传输，实际上用户需要传送的信息并非只有40 ms的时间，这样TDMA帧必须不断地形成。TDMA帧形成示意过程如图2-14所示。形成结果如图2-15所示上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • TDMA帧无限重复构成数字基带信号，如图2-16所示。GSM系统为了满足不同速率的信息传输，将多个TDMA帧构成复帧复帧结构有两种:业务信道复帧和控制信道复帧，它们分别含连贯的26个或51个TDMA复帧含26帧的业务复帧其周期为120 ms，用于业务信道及其随路控制信道。业务信道复帧的24个突发序列用于业务，2个突发序列用于信令含51帧的复帧其周期为235.385 ms,专用于控制信道。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 　　多个复帧又构成超帧，它是连贯的51 x 26TDMA帧，即一个超帧可以是包括51个26TDMA复帧，也可以是包括26个51 TDMA复帧。超帧的周期均为1 326个TDMA帧，即6. 12s。多个超帧构成超高帧，用于加密的话音和数据。超高帧包括2 048个超帧，周期为3小时28分53秒760毫秒，这就使得黑客更难于截获用户呼叫。超高帧每一周期包含2 715 628个TDMA帧，这些TDMA帧按顺序编号，依次为0~2 715 647。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 5. GMSK数字调制 • 　　数字调制的作用是使所传送的信息更好地适应于信道特性，以达到最有效和最可靠的传输，在移动通信中，由于电波传播条件的恶劣，快衰落的影响，使接受信号的幅度发生急剧变化，衰落幅度很大。因此，在移动通信中必须采用抗干扰能力强的调制方式，GSM移动通信系统采用高斯最小频移键控( GMSK)数字调制方式。 • GMSK数字调制的基本原理是把TDMA帧形成的基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行MSK调制，MSK调制可采用压控振荡器(VCO)或正交形式，处理方框图如图2-17 (a)、图2-17 (b)所示。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 6.射频调制 • 　　由图2-17可知，GMS系统的移动台MS和基站的收发信机都需要射频调制，射频调制的作用是将需要传输的基带信号进行频谱搬移至相应频段的信道上以低高度的大线转换为电磁波发射。 • 7.码型转换/速率适配(TRAU) • 　　基站收发信机信道解码/编码输出/输入的数据速率为16 kbit/s(其中话音速率为13 khit/s，同步控制速率为3 khit/s)，而PSTN用户的话音在A接口为A律PC M编码，速率为64 khit/s。 TRAU的作用就是在基站收发信机信道解码/编码输出/输入与PSTN之间实现码型和速率变换，即能在A律PCM64 kbit/s的话音速率与13 kbit/s话音速率之间进行变换。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.1.5 GSM移动通信的网络结构 • 　　前面从单一GSM系统构成的角度讲述了组成的各个部分及信号处理过程。为了实现全球移动用户之间以及移动用户和不同位置的固定电话之间的通信，若干个不同地区的GSM系统必须与市话网相连接，形成GSM移动通信网，不同的组网范围，形成网络结构也不尽相同。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 1.全国GSM移动网的网络结构 • 　　全国GSM移动电话网按大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移动业务本地网设立端局构成三级网络结构。它与公用交换电话网(PSTN)的连接关系如图2-18所示。 • 　　从图2-18中可见，三级网络结构组成了一个完全独立的数字移动通信网络。它在省内设立二级中心，在移动业务本地网建端局，省际通信是借助于PSTN网的长途电话交换网( PSTN)还有它的国际出口局，而GSM数字移动网却无国际出口局，国际通信仍然还需借助于公用电话交换网的国际局。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • “中国联通”的GSM移动通信网与“中国移动”的GSM移动网和公用交换电话网( PSTN )之间的网络结构如图2-19所示。在“中国联通”GSM移动交换局所在地，联通网和公用电话网(PSTN)之间各设一个网间接口局，双方接口局按一对一的方式成对互联联通GSM用户与GSM、公用电话网(PSTN)用户间的各种业务互通(含本地、自动长途、移动及国际业务等)所需的话路接续和信号，均经过网间接口局连通。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 2.省内GSM移动通信网的网络结构 • 　　省内GSM移动通信网由省内的各移动业务本地网构成，省内设若干个移动业务汇接中心(即二级汇接中心)，汇接中心之间为网球状结构，汇接中心与移动端局之间成星状网。 • 　　根据业务量的大小，二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心(即不带用户、全有至基站接口，只作汇接)，也可兼作移动端局(与基站相连，可带用户)。省内GSM移动通信网中一般设置两三个移动汇接局较为适宜，最多不超过四个，每个移动端局至少应与省内两个二级汇接中心相连，如图2-20所示。任意两个移动交换局之间若有较大业务时，可建立语音专线。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 3.移动业务本地网的网络结构 • 　　全国可划为若干个移动业务本地网，划分的原则是长途区号为1位、2位或3位的地区可建立移动业务本地网。每个移动业务本地网应设立一个原籍用户寄存器( HLR)，用于存储归属该移动业务本地网的所有用户的有关数据。 • 　　每个移动业务本地网中可设一个或若干个移动业务交换中心MSC(移动端局)。每个MSC与局所在本地的长途局相连，并与局所在地的市话汇接局相连。在长途局多局制地区，MSC应与该地区的高一级长途局相连。如没有市话汇接局的地区，可与本地市话端局相连。如图2-21所示上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 4.识别号码 • GSM网络是比较复杂的，它包含无线信道、有线信道，并与其他网络如PSTN ,ISDN、公共数据网或其他PLMN网互相连接为了将一次呼叫接续传至某个移动用户需要调用相应的实体这样，正确地寻址非常重要。因此，GSM系统需要用不同的号码来识别用户身份和设备身份。下面介绍GSM系统中，用来识别身份的各种号码。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • 各种号码的定义及用途如下。 • (1)移动用户的电话号码(MSISDN ) • 　　它是移动用户对外公开的电话号码。任何主叫用户要呼叫GSM系统中的用户就要拨打该号码。MSISDN号码结构为 • 　　其中CC为国家号码，中国为86 ; NDC为网络接入号码，有3位，中国移动的GSM网为139, 138, 137, 136, 135, 134;中国联通的GSM网为132, 131, 130; SN为移动用户号码，采用等长8位编号 • 　　移动用户号码存在归属位置寄存器HLR中。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (2)国际移动用户识别码(IMSI)。 • 　　为了在整个GSM移动通信网络中正确地识别某个移动用户，在GSM系统中就必须给移动用户分配一个独一无二的识别码。这个识别码称为国际移动用户识别码(IMSI)。 IMSI的结构为 • 　　其中，MCC为移动国家号码，由3位数字组成，唯一识别移动用户所属国家。中国为460 ; MNC为移动网号，由2位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动的GSM的MNC为00，中国联通的GSM的MNC为01。 MSIN为移动用户识别码，采用等长的11位数字构成。唯一地识别国内GSM移动通信中的移动用户。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • IMSI号码存放在用户识别模块SIM卡及归属位置寄存器HLR中。当用户在系统登记以后，在访问位置寄存器VLR中临时登记该用户的IMSI号码。IMSI号码对移动用户是保密的，用户只知道自己的职别码IMSI。 • 　　当用户把SIM卡插入移动台MS后，移动台MS首先通过基站向移动交换中心MSC登记。在无线信道上传送的就是经过加密的存储在SIM卡上的IMSI号码。移动交换中心MSC收到IMSI号码后，到归属位置寄存器HLR中查询，确认有该用户，就把该用户的有关信息从归属位置寄存器HLR传到访问位置寄存器VLR并临时存储。登记的用户就允许使用移动网。 • 　　在呼叫移动用户时，根据所拨的移动用户电话号码，找到该用户的IMSI号码，用IMSI号码来寻呼移动用户。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (3)移动用户漫游号码(MSRN)。 • 　　当移动台漫游到一个新的服务区时，由访问用户位置寄存器( VLR)给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的原籍用户寄存器( H LR )，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并分配给其他来访的移动用户使用。 • 　　移动用户漫游号MSRN，根据GSM建议，包括三个部分 • MSRN=CC+NDC+SN • 式中，CC为国家码，中国为86 ; NDC为国内长途区号;SN为用户码。包含移动交换中心MSC的地址。上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (4)移动用户临时识别码(TMSI)。 • 　　移动用户临时识别码TMSI是为保密而设置的。在移动用户做主叫或被叫时，它代替国际移动用户识别码IMSI在无线路径上传输。移动用户临时识别码TMSI与国际移动用户识别码IMSI之间没有长期的固定联系，仅在移动台MS呼叫时，由访问位置寄存器VLR临时指定。一个移动用户临时识别码TMSI可以重复地给不同的移动合MS使用。这样在空中就无法截获用户的移动用户识别码IMSI 上一页下一页返回

2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 • (5)国际移动台设备识别码(IMEI)。 • IMEI是区别移动台设备的标志，防止不法分子未经批准非法生产移动设备。IMEI的结构为 • 　　其中TAC为型号批准码，6位数字，由欧洲型号认证中心分配;FAC为工厂装配码，3位数字，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地;SNR为序号码，6位数字，由厂家分配，识别每个TAC和FAC中的某个设备;SP为备用，1位数字，留着将来使用。上一页下一页返回

第二章第 2 代移动通信系统（ 2G ）