通信人家园
标题: GSM移动通信系统 [查看完整版帖子] [打印本页]
时间: 2006-11-15 23:21
作者: 西红柿
标题: GSM移动通信系统
目 录
第一讲 GSM的发展历史
1.1 GSM的历史背景
1.2 GSM系统技术规范
第二讲 GSM通信系统
2.1 系统的组成
2.2 交换网络子系统
2.3 无线基站子系统
2.4 移动台
2.5 操作维护子系统
第三讲 GSM关键技术
3.1 工作频段的分配
3.2 时分多址(TDMA)技术
3.3 时分多址帧结构
3.4 空间分集
3.5 时间色散和均衡
3.6 基站与移动台间的时间调整
3.7 话音编码
3.8 信道编码
3.9 交织技术
3.10 跳频技术
3.11 保密措施
第四讲 GSM网络结构
4.1 全国GSM的网络结构
4.2 省内GSM的网络结构
4.3 移动业务本地网的网络结构
4.4 信令网络结构
第五讲 编号计划与拨号方式
5.1 编号方式
5.2 拨号方式
第六讲 GSM网支持的业务
6.1 电信业务
6.2 承载业务
6.3 补充业务
6.4 移动台支持的功能
第七讲 SIM卡
7.1 概述
7.2 SIM卡简介
7.3 SIM卡功能
7.4 SIM卡管理
第八讲 呼叫处理
8.1 客户状态
8.2 周期性登记
8.3 初始化
8.4 位置更新
8.5 切换
8.6 寻呼
8.7 MS主叫
8.8 MS被叫
8.9 释放
8.10 主要接续流程
时间: 2006-11-15 23:24
作者: 西红柿
标题: 第一讲 GSM数字移动通信发展史
1.1 GSM系统历史背景
GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化 委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。
蜂窝系统的概念和理论二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的移动电话业务)模拟蜂窝系统，而北欧也于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic 移动电话)系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统，德国开通C－450系统等。见表1-1。
表1-1 1991年欧洲主要蜂窝系统
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的服务范围，但上述模拟系统有四大缺点：
1. 各系统间没有公共接口；
2. 很难开展数据承载业务；
3. 频谱利用率低无法适应大容量的需求；
4. 安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。
尤其是在欧洲系统间没有公共接口相互之间不能漫游，对客户之间造成很大的不便。
GSM数字移动通信系统史源于欧洲。早在1982年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧多国的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统，不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统，1982年北欧国家向CEPT（欧洲邮电行政大）提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组＼Group SpecialMobile）简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。
1986年在巴黎，该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。
1987年5月GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE一LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式达成一致意见。同年，欧洲17个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录（MoU），相互达成履行规范的协议。与此同时还成立了MoU组织，致力于GSM标准的发展。
1990年完成了GSM900的规范，共产生大约130项的全面建议书，不同建议书经分组而成为一套12系列。
1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系统”（Globa1 system for Mobile communications）。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。同年，移动特别小组还完成了制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCSI800系统。该系统与 GSM900具有同样的基本功能特性，因而该规范只占GSM建议的很小一部分，仅将GSM900和DCSI800之间的差别加以描述，绝大部分二者是通用的，二系统均可通称为GSM系统。
1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务。到1994年5月已有50个GSM网在世界上运营，10月总客户数已超过400万，国际漫游客户每月呼叫次数超过500万，客户平均增长超过50％。
1993年欧洲第一个DCSI800系统投入运营。到1994年已有6个运营者采用了该系统。
时间: 2006-11-15 23:25
作者: 西红柿
标题: 第一讲 GSM数字移动通信发展史
1.2 GSM系统技术规范
GSM系统技术规范中只对功能和接口制定了详细规范，未对硬件做出规定。这样做目的是尽可能减少对设计者限制，又使各运营者有可能购买不同厂家的设备。
GSM系统技术规范共分12章：
01 概述
02 业务方面
03 网路方面
04 MS-BS接口与协议
05 无线路径上的物理层
06 话音编码规范
07 MS的终端适配器
08 BS-MSC接口
09 网路互通
10 业务互通
11 设备和型号认可规范
12 操作和维护
这些系列规范都是由ETSI组建的不同工作组和专家组编写而成的。1988年春天完成第一阶段标准的第一个版本，以支撑当时的投标活动。后来修改过几次，1990年以后除了传真方面的规范外，其它很少作改动，1992年底基本冻结。第二阶段标准到1993年底也基本完成了主要部分，并与1994年底冻结，为了提高系统的性能，从1994年6月又开始考虑第2＋阶段的有关标准的定义，后并入第二阶段标准，并宣布还会有第三阶段的标准。实际上由于第三代移动通信系统的提出，已中止第三阶段标准。
为了保证GSM网路内现有的和将来的业务开展，在制定标准时必须考虑兼容性的要求。
时间: 2006-11-15 23:27
作者: 西红柿
标题: 第二讲 GSM通信系统
2.1 系统的组成
蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统
(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，如图2－1所示。其中NSS与BSS之间的
接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。因此，各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范。也就是说，NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备。
图2－1 蜂窝移动通信系统的组成
由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。也就是说，各接口都是开放式接口。
GSM系统框图如图2-2，A接口往右是NSS系统，它包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR），A接口往左Um接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。Um接口往左是移动台部分（MS），其中包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。
图2－2 GSM系统框图
在GSM网上还配有短信息业务中心（SC），即可开放点对点的短信息业务，类似数字寻呼业务，实现全国联网，又可开放广播式公共信息业务。另外配有语音信箱，可开放语音留言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱留言，提高网路接通率，给运营部门增加收入。
时间: 2006-11-15 23:28
作者: 西红柿
标题: 第二讲 GSM通信系统
2.2 交换网路子系统
交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下：
MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS、还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。
VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。
HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。
AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。
EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。
时间: 2006-11-15 23:28
作者: 西红柿
标题: 第二讲 GSM通信系统
2.3 无线基站子系统
BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。
BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。
时间: 2006-11-15 23:28
作者: 西红柿
标题: 第二讲 GSM通信系统
2.4 移动台
移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。
移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。
SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。
时间: 2006-11-15 23:29
作者: 西红柿
标题: 第二讲 GSM通信系统
2.5 操作维护子系统
GSM系统还有个操作维护子系统（OMC），它主要是对整个GSM网路进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。OMC与MSC之间的接口目前还未开放，因为CCITT对电信网路管理的Q3接口标准化工作尚未完成。
时间: 2006-11-15 23:32
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.1 工作频段的分配
（1）工作频段
见图3-1。我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段：
905～915（移动台发、基站收）
950～960（基站发、移动台收）
随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的DCSI800过渡，即1800MHz频段：
1710～1785（移动台发、基站收）
1805～1880（基站发、移动台收）
图3-1 我国陆地蜂窝移动体系系统频段分配图
（2）频道间隔
相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz／8=25kHz，同模拟网TACS制式每个信道占用的频率带宽。从这点看二者具有同样的频谱利用率。
将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。
（3）频道配置
采用等间隔频道配置方法，频道序号为76～124，共49个频点（见图3-2）。频道序号和频点标称中心频率的关系为：
图3-2 900MHz频段数字蜂窝移动通信网的频道配置
fl(n)= 890.200MHz ＋（n-1）′ 0.200MHz 移动台发，基站收
fh(n)= fl(n) ＋ 45MHz 基站发，移动台收
n= 76～124频道
（4）双工收发间隔：45kHz。与模拟TACS系统相同。
发射标识：业务信道发射标识为271KF7W；控制信道发射标识为271KF7W。
271K F 7 W
必要带宽271kHz
主载波调制方式： 调频
调制主载波的信号性质： 包含量化或数字信息的双信道或多信道
被发送信息的类型： 电报传真数据、遥测、遥控、电话视频的组合
（5）干扰保护比
载波干扰保护比（C／I）就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其它一些因素如天线类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等所造成的。
GSM规范中规定：
同频道干扰保护比： C/I 39dB
邻频道干扰保护比： C/I 3 - 9dB
载波偏离400kHz时的干扰保护比： C/I 3 - 41dB
（6）频率复用方式
频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖。这些区域必须隔开足够的距离，以致所产生的同频道及邻频道干扰的影响可忽略不计。
频率复用方式就是指将可用频道分成若干组，若所有可用的频道N（如49）分成F组（如9组），则每组的频道数为N／F（49/9 ? 5.4即有些组的频道数为5个，有些为6个，见图3-3）。
图3-3 900MHz 3／9方式频道分配图
因总的频道数N是固定的，所以分组数F越少则每组的频道数就越多。但是，频率分组数的减少也使同频道复用距离减小，导致系统中平均C／I值降低。因此，在工程实际使用中是把同频干扰保护比C／I值加3dB的冗余来保护，采用12分组方式，即4个基站，12组频率(见图3-2和图3-4所示)。
图3-4 频率复用方式
对于有向天线而言，天线可采用120°或60°的定向天线，形成三叶草小区，即把基站分成3个扇形小区。如采用4／12复用方式，每个小区最大可用到5个频道，一般的也可用到4个频道。如采用3／9复用方式，则每个小区可用到6个或5个频道。
对于无方向性天线，即全向天线建议采用7组频率复用方式，其7组频率可从12组中任选，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用(见图3-5)。业务量较大的小区可借用剩余的频率组，如使用第9组的小区可借用第2组频率等。
图3-5 7小区分组
以上所谈每小区可用频道数都是在可用频段为10MHz情况下，目前10MHz中4MHz为邮电部使用，另6MHz为“中国联通公司”使用。从频道序号来看，76～95为邮电部使用，95～124为“中国联通公司”使用。这样，邮电部建的GSM数字移动通信网如采用4／12频率复用方式时，每小区可用频道数最大仅有2个(16个信道)，有些只能用到1个(8个信道)。为此，邮电部下属大部分邮电管理局将4MHz带宽向下端扩展2MHz，即占用模拟B网2MHz，使GSM数字移动通信网从可用频道76～95(20个)扩展到66～95(30个)，4／12方式每个小区一般可用3个频道(24信道)，最小也能用到2个频道(16个信道)。
(7) 保护带宽：400kHz
当一个地区数字移动通信系统与模拟移动通信系统共存时，两系统之间(频道中心频率之间)应有约400kHz的保护带宽，通常是由模拟B网预留。邮电部的数字移动通信系统与“中国联通公司”的数字移动通信系统之间也应有400kHz的保护带宽，即它们之间少用一个频道，或由邮电部一方预留，或由“中国联通公司”一方预留。
时间: 2006-11-15 23:33
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
.2 时分多址技术（TDMA）
多址技术就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术。实现多
址的方法基本上有三种，即采用频率、时间或码元分割的多址方式，人们通常
称它们为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。在传统的无线电广播中，均采用频分多址（FDMA ）方式，每个广播信道都有一个频点，如果你要收听某一广播信道，则必须把你的收音机调谐到这一频点上。模拟蜂窝移动系统也采用了此技术，某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点，即一个信道（实际上是占用两个，因为是双向连接，即双工通信），则其它呼叫就不能再占用。
在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个移动客户同时使用，见图3－6所示。
图3－6 频分多址和时分多址方式
图中所示（a为FDMA，b为TDMA）是一个方向的情况，在相反方向上必定有一组对应的频率（FDMA）／时隙（TDMA）。
TDMA系统具有如下特性：
(1) 每载频多路。如前所述，TDMA系统形成频率时间矩阵，在每一频率上产生多个时隙，这个矩阵中的每一点都是一个信道，在基站控制分配下，可为任意一移动客户提供电话或非话业务。
(2) 突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉冲序列。
(3) 传输速率高，自适应均衡。每载频含有时隙多，则频率间隔宽，传输速率高，但数字传输带来了时间色散，使时延扩展量加大，则务必采用自适应均衡技术。
(4) 传输开销大。由于TDMA分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都得重新获得同步。为了把一个时隙和另一个时隙分开，保护时间也是必须的。因此，TDMA系统通常比FDMA系统需要更多的开销。
(5) 对于新技术是开放的。例如当话音编码算法的改进而降低比特速率时，TDMA系统的信道很容易重新配置以接纳新技术。
(6) 共享设备的成本低。由于每一载频为许多客户提供业务，所以TDMA系统共享设备的每客户平均成本与FDMA系统相比是大大降低了。
(7) 移动台较复杂。它比FDMA系统移动台完成更多的功能，需要复杂的数字信号处理。
时间: 2006-11-15 23:39
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.3 时分多址(TDMA)帧结构
（1）TDMA信道概念
GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙(TS)，而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道。这些逻辑信道映射到物理信道上传送。从BTS到MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。
逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制信道。
① 业务信道（TCH）：用于传送编码后的话音或客户数据，在上行和下行信道上，点对点（BTS对一个MS，或反之）方式传播。
② 控制信道：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，它们又可细分为：
广播信道（BCH）:
---频率校正信道（FCCH）：携带用于校正MS频率的消息，下行信道，点对多点（BTS对多个MS）方式传播。
---同步信道（SCH）：携带MS的帧同步（TDMA帧号）和BTS的识别码（BSIC）的信息，下行信道，点对多点方式传播。
---广播控制信道（BCCH）：广播每个BTS的通用信息（小区特定信息）。下行，点对多点方式传播。
公共控制信道（CCCH） :
---寻呼信道（PCH）：用于寻呼（搜索）MS。下行，点对多点方式传播。
---随机接入信道（RACH）：MS通过此信道申请分配一个独立专用控制信道（SDCCH），可作为对寻呼的响应或MS主叫／登记时的接入。上行信道，点对点方式传播。
---允许接人信道（AGCH）：用于为MS分配一个独立专用控制信道（SDCCH）。下行信道，点对点方式传播。
专用控制信道(DCCH)：
---独立专用控制信道（SDCCH）：用在分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令。例如登记和鉴权在此信道上进行。上行和下行信道，点对点方式传播。
---慢速随路控制信道（SACCH）：它与一个TCH或一个SDCCH相关，是一个传送连续信息的连续数据信息，如传送移动台接收到的关于服务及邻近小区的信号强度的测试报告。这对实现移动台参与切换功能是必要的。它还用于MS 的功率管理和时间调整。上行和下行信道，点对点方式传播。
---快速随路控制信道（FACCH）：它与一个TCH相关。工作于借用模式，即在话音传输过程中如果突然需要以比SACCH所能处理的高得多的速 度传送信令信息，则借用20ms的话音（数据）来传送。这一般在切换时发生。由于语音译码器会重复最后20ms的话音，因此这种中断不被用户查觉。
控制信道的配置是依据每小区（BTS）的载频（TRX）数而定的，见图3-7所示。在使用6MHz带宽的情况下，每小区最多两个控制信道，当某小区配置一个载频时，仅需一个控制信道。
图3－7 小区信令信道配置
（2）TDMA帧
在TDMA中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统中的一个频道，每帧包括8个时隙（TS0-7），要有TDMA 帧号，这是因为GSM的特性之一是客户保密性好，是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。计算加密序列的算法是以TDMA帧号为一个输入参数，因此每一帧都必须有一个帧号。有了TDMA帧号，移动台就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。
TDMA帧号是以3.5小时（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又可分为2048个超帧，一个超帧持续时间为6.12s，每个超帧又是由复帧组成。复帧分为两种类型（见图3-8所示）。
图3－8 帧结构图
26帧的复帧---它包括26个TDMA帧，持续时长120ms,51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH（和SACCH加FACCH）。
51帧的复帧---它包括51个TDMA帧，持续时长3060／13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。
时间: 2006-11-15 23:39
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
（3）突发脉冲序列（Burst）
TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列。共有五种类型。
① 普通突发脉冲序列（NB）：用于携带TCH及除RACHA，SCH和FCCH以外的控制信道上的信息，图3-9所示，“57个加密比特”是客户数据或话音，再加“1”个比特用作借用标志。借用标志是表示此突发脉冲序列是否被FACCH信令借用。“26个训练比特”是一串已知比特，用于供均衡器产生信道模型（一种消除时间色散的方法）。
“TB”尾比特总是000帮助均衡器判断起始位和中止位。“GP”保护间隔，8.25个比特（相当于大约30ms），是一个空白空间。由于每载频最多8个客户，因此必须保证各自时隙发射时不相互重迭。尽管使用了时间调整方案，但来自不同移动台的突发脉冲序列彼此间仍会有小的滑动，因此8.25个比特的保护可使发射机在GSM建议许可范围内上下波动。
图3－9 普通突发脉冲序列
② 频率校正突发脉冲序列（FB）：用于移动台的频率同步，它相当于一个带频移的未调载波。此突发脉冲序列的重复称FCCH，见图 3-10。图中“固定比特”全部是0，使调制器发送一个未调载波。“TB”和“GP”同普通突发脉冲序列中的“TB”和“GP”。
图3－10 频率校正突发脉冲序列
③ 同步突发脉冲序列（SB）：用于移动台的时间同步，它包括一个易被检测的长同步序列并携带有TDMA帧号和基站识别码（BSIC）信息。这种突发脉冲序列的重复称为SCH，见图3－11所示。
图3－11 同步突发脉冲序列
④ 接入突发脉冲序列（AB）：用于随机接入，它有一个较长的保护间隔，这是为了适应移动台首次接入（或切换到另一个BTS）后不知道时间提前量而设置的。移动台可能远离BTS，这意味着初始突发脉冲序列会迟一些到达BTS，由于第一个突发脉冲序列中没有时间调整，为了不与下一时隙中的突发脉冲序列重叠，此突发脉冲序列必须短一些，见图3－12所示。
图3－12 接入突发脉冲序列
⑤ 空闲突发脉冲序列（DB）：此突发脉冲序列在某些情况下由BTS发出，不携带任何信息。它的格式与普通突发脉冲序列相同，其中加密比特改为具有一定比恃模型的混合比特。
（4）逻辑信道到物理信道的映射
谈过TDMA信道、TDMA帧和突发脉冲序列之后，我们就可以谈谈逻辑信道映射到物理信道的方法。我们知道每小区有若干个载频，每个载频都有8个时隙，我们定义载频数为C0，C1，…，Cn，时隙数为T30，T51，···，T87。
① 控制信道的映射
对某小区超过1个载频时，该小区C0上的TS0就映射广播和公共控制信道，具体映射方法见图3－13。图中所示：
F（FCCH）--- 移动台依此同步频率，它的突发脉冲序列为FB。
S（SCH）--- 移动台依此读TDMA帧号和BSIC码，突发脉冲序列为SB。
B（BCCH）--- 移动台依此读有关此小区的通用信息。突发脉冲序列为NB。
I（IDEL）--- 空闲帧，不包括任何信息。突发脉冲序列为DB。
C（CCCH）--- 移动台依此接受寻呼和接入，突发脉冲序列NB。
即便没有寻呼或接入进行，BTS也总在C0上发射，用空位突发脉冲序列代之。
我们从帧的分级结构知道，51帧的复帧是用于携带BCH和CCCH，因此51帧的复帧中共有51个TS0，所携带的控制信道排列的序列如图3-13下面的序列。此序列在第51个TDMA帧上映射一个空闲帧之后开始重复下一个51帧的复帧。
图3－13 BCCH与CCCH在TS0上的复用
以上叙述了下行链路C0上的TS0的映射。对上行链路C0上映射的TS0是不包含上述各信道的，它只含有随机接入信道（RACH），用于移动台的接入，如图3－14所示，它给出了51个连续TDMA帧的TS0。
图3－14 TS0上RACH的复用
下行链路C0上的TS1用于映射专用控制信道。它是102个TDMA帧复用一次，三个空闲帧之后从D0开始，见图3－15所示。
图3－15 下行SDCCH和SACCH在TS1上的复用
Dx（SDCCH）--- 此处移动台X是一个正在建立呼叫或更新位置或与GSM交换系统参数的移动台。Dx只在移动台X建立呼叫时使用，在移动台X转到TCH上开始通话或登记完释放后，Dx可用于其它MS。
Ax（SACCH）--- 在传输建立阶段（也可能是切换时）必须交换控制信令，如功率调整等信息，移动台X的此类信令就是在该信道上传送。
由于是专用信道，所以上行链路C0上的TSI也具有同样的结构，即意味着对一个移动台同时可双向连接，但时间上有个偏移，如图3-16所示。 Dx、Ax含义与下行链路的相同。
图3－16 上行SDCCH和SACCH在TS1上的复用
某个小区仅一个载频时，就只有8个时隙，这时的TS0即可用作公共控制信道又可用作专用控制信道，映射方法如图3－17所示。102个TDMA帧重复一次，图中仅描述了102个TDMA帧的TS0上映射的信令信息。字符含意同上述某小区多个载频时的C0上的TS0和TS1映射字符含意。
图3－17 仅有一个收发单元时控制信道在TS0上的映射
② 业务信道的映射
除映射控制信道以外的时隙均映射业务信道（TCH），映射方法如图3－18所示。图中仅给出了下行C0上的TS2映射构成。
图4－18 TCH的复用
T（TCH）--- 编码话音或数据，用于通话。突发脉冲序列为NB。
A（SACCH）--- 控制信号。用于移动台接受命令改变输出功率、了解应监视那些BTS的BCCH、向系统报告从周围BTS接收到的信号强度等，突发脉冲序列NB。
I（IDEL）：空闲帧。通常对于分配到TS2的移动台，每个TDMA帧的每个TS2都包含此移动台的信息。只有空闲帧是个例外，它不包含任何信息。
上行链路的结构与下行的一样的，唯一不同的是有一个时间的偏移，也就是说上下行的TS2是在不同时间出现，时间偏移约为3个时隙。
用于携带TCH的复帧是26帧的，因此有26个TS2，第26TS2 时隙是空闲时隙，空闲时隙之后序列从头开始。
携带TCH的复帧相对携带控制信道的复帧要加一个滑动，因为携带TCH的复帧是26个TDMA帧重复一次，而携带控制信道的复帧要每51个TDMA帧重复一次，所以空闲帧在51复帧所有不同的控制信道上均有一个滑动。
时间: 2006-11-15 23:44
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.4 空间分集
多径衰落和阴影衰落产生原因是不相同的。随着移动台的移动，瑞利衰落随信号瞬时值快速变动，而对数正态衰落随信号平均值（中值）变动。这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大地恶化，虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通信中比较昂贵，有时也显得不切实际。而采用分集方法即在若干个支路上接收相互问相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。
分集的方法有空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和分量分集等多种。在移动通信中，通常采用空间分集，因此这里也就此方法进行讨论。
我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集，见图3－19所示。空间分集是利用场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异就越大，所接收场强的相关性就越小。这里所提相关性是个统计术语，表明信号间相似的程度，因此必须确定必要的空间距离。经过测试和统计，CCIR建议为了获得满意的分集效果，移动单元两天线间距大于0.6个波长，即d＞0．6l，并且最好选在l/4的奇数倍附近。若减小天线间距，即使小到l/4，也能起到相当好的分集效果。
图3-19 空间分集
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时间: 2006-11-15 23:46
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.5 时间色散和均衡
数字传输的引入带来了另一问题是时间色散。这一问题也起源于反射，但与多径衰落不同，其反射信号来自远离接收天线的物体约在几千米远处，图3－20为时间色散一例。由基站发送“1”、“0”序列，如果反射信号的达到时间刚好滞后直射信号一个比特的时间，那么接收机将在从直射信号中检出“0”的同时，还从反射信号中检出“1”，于是导致符号“1”对符号“0”的干扰。
图3－20 时间色散
在GSM系统中，比特速率为270kbit／s，则每一比特时间为3.7ms。因此，一比特对应1.1km。假如反射点在移动台之后lkm，那么反射信号的传输路径将比直射信号长2km。这样就会在有用信号中混有比它迟到两比特时间的另一个信号，出现了码间干扰。时间色散似乎是个很棘手的问题，不过在GSM系统中采用了自适应均衡技术，这一问题的严重性得以缓解。
均衡有两个基本途径：一为频域均衡，它使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输的条件。它往往是分别校正幅频特性和群时延特性，序列均衡通常采用这种频域均衡法。二为时域均衡，就是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条件。目前我们面临的信号是时变信号，因此需要采用第二个均衡途径时域均衡来达到整个系统无码间串扰。
时域均衡系统的主体是横向滤波器，也称横截滤波器，它由多级抽头延迟线、加权系数相乘器（或可变增益电路）及相加器组成，如图3-21。
图3－21 横向滤波器
自适应均衡器所追求的目标就是要达到最佳抽头增益系数，是直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的随机变化，使均衡器总是保持最佳的工作状态，有更好的失真补偿性能，自适应均衡器需有三个特点：快速初始收敛特性、好的跟踪信道时变特性和低的运算量。因此，实际使用的自适应均衡器系统除在正式工作前先发一定长度的测试脉冲序列，又称训练序列，以调整均衡器的抽头系数，使均衡器基本上趋于收敛，然后再自动改变为自适应工作方式，使均衡器维持最佳状态。自适应均衡器一般还按最小均方误差准则来构成，最小均方算法采用维特比（“Viterbi）算法。维特比算法其实质就是最大似然比算法，维特比均衡器的方框图如图3-22。
图3－22 维特比均衡器
GSM数字移动通信系统中的训练序列如表3-1，它们具有很好的自相关性，以使均衡器具有很好的收敛性。
表3-1 GSM系统的训练序列
下面简单介绍一下均衡技术的原理。信道可以是金属线、光缆、无线链路等，每种信道有其自己的特性，如带宽、衰减等等。因此，最佳接收机应适合用于特殊类型传输信道，这就意味着该接收机应知道信道是什么样的，否则就不是最佳接收机：我们要做的事情就是建立一个传输信道（即空中接口）的数学模型，计算出最可能的传输序列，这就是均衡器。传输序列是以突发脉冲串的形式传输，在突发脉冲串的中部，加有已知方式的且自相关性强的训练序列，利用这一训练序列，均衡器能建立起该信道模型。这个模型随时间改变，但在一个突发脉冲串期间被认为是恒定的。建立了信道模型，下一步是产生全部可能的序列，并把它们馈入通过信道模型，输出序列中将有一个与接收序列最相似，与此对应的那个输入序列便被认为是当前发送的序列，见图3-23。
图3-23 均衡器工作原理
例中序列长度N ＝ 3，接收序列为010。N ＝ 3给出了馈入信道模型的8种可能的输入系列：
输入000，输出100；
输入001，输出010；
输入010，输出：110等等。
显然，第二个输入系列001产生了最相似输出序列010，因此认为001＝为发送序列。
这看起来似乎很简单，不过问题是通常不会有N＝3的情况。例如在GSM中，N ＝ 116，这就需要相当大量的比较。假如每秒钟比较1千万个组合，计算全部组合将要花费1029年。由此导致的话音时延是绝对不能容忍的，所以实际使用的均衡器中使用了维特比算法就是这个道理。
GSM规范要求均衡器应能处理时延高达15ms左右的反射信号，15ms约对应4比特时间。此外，由于近区（相对于接收机）反射，反射信号本身易受到瑞利衰落的影响。然而，与直射信号相比，反射信号具有不相关性衰落图形，困而能被均衡器利用，从而改善性能。因此只要反射信号的时延不超过15ms就可以得到很好的信号质量。
时间: 2006-11-15 23:50
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.6 基站与移动台间的时间调整
由于在空中接口采用了TDMA技术，那么某一移动台必须在指配给它的时隙内
发送，而在其余时间又必须保持寂静，否则它会干扰使用同样载频上不同时隙的
另一些移动客户。
从图3－24可见，收发之间是间隔3个时隙。假如某移动台占用了时隙2（TS2），可它在呼叫期间向远离基站方向移动，因此从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台。与此同时移动台的应答信息，也会越来越迟地到达基站。如果不采取措施，该时延长至使该移动台在TS2发送的信息与基站在TS3接受到的另一个呼叫信息重迭起来。所以，在呼叫进行期间，必须监视呼叫到达基站的时间，并由系统向移动台发送指令，随着移动台离开基站的距离，逐步指示移动台提前发送的时间，这就是时间的调整。
图3-24 TCH上下行偏移
时间调整的提前是0～63个比特之间的任意值。如0个比特就表示不必调整，表明MS和BTS在一起。63个比特是调整的最大量，也就是BTS与BS之间最长距离。所以我们说，GSM系统最大覆盖范围是：
3.7us* 63 *3 *10^8m／s = 70km
3.7us：每个比特的时长。
63：时间调整的最大比特数。
3*10^8m／s ：电波速度。
其覆盖半径是35km。
当一个特定连接建立时，BTS不断测量自己脉冲时隙与收到的MS时隙之间的时间偏移量。基于这个测量，它可以向MS提供要求的时间提前量，并在SACCH上以每秒2次的频度通知MS。
时间: 2006-11-15 23:57
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.7 话音编码
由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进行数字化处理，因而第一步要把话音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）。
我们对PCM编码比较熟悉，它是采用A律波形编码，分为3步：
--- 采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s。
--- 量化。对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬间值，即为样值指配256（28）个不同电平值中的一个。
--- 编码。每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。
用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit／s （8kbit／s 8）。如果GSM系统也采用此种方式进行话音编码，那么每个话音信道是64kbit／s，8个话音信道就是512kbit／s。考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz。因此要把它们保持在规定的频带内，必需大大地降低每个话音信道的编码的比特率，这就要靠改变话音编码的方式来实现。
声码器编码可以是很低的速率（可以低于5kbit／s，虽然不影响话音的可懂性，但话音的失真性很大，很难分辨是谁在讲话。波形编码器话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高。因此GSM系统话音编码器2是采用声码器和波形编码器的混合物--- 混合编码器，全称为线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器（LPC-LTP-RPE编码器），见图3-25所示。LPC+LTP为声码器，RPE为波形编码器，再通过复用器混合完成模拟话音信号的数字编码，每话音信道的编码速率为13kbit／s。
图3－25 GSM话音编码器框图
声码器的原理是模仿人类发音器官喉、嘴、舌的组合，将该组合看作一个滤波器，人发出的声音使声带振动就成为激励脉冲。当然“滤波器” 脉冲 m频率是在不断地变换，但在很短的时间（10ms～30ms）内观察它，则发音器官是没有变换的，因此声码器要做的事是将话音信号分成20ms的段，然后分析这一时间段内所相应的滤波器的参数，并提取此时的脉冲串频率，输出其激励脉冲序列。相继的话音段是十分相似的，LTP将当前段与前一段进行比较，相应的差值被低通滤波后进行一种波形编码。
LPC十LTP参数：3.6 kbit/s。
RPE参数：9.4kbit/s。
因此，话音编码器的输出比特速率是13kbit。
时间: 2006-11-15 23:57
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.8 信道编码
采用数字传输时，所传信号的质量常常用接收比特中有多少是正确的”来表示，并由此引出比特差错率(BER)概念。BER表明总比特率中有多少比特被检测出错误，差错比特数目或所占的比特要尽可能小。然而，要把它减小到0，那是不可能的，因为路径是在不断变化的。这就是说必须允许存在一定数量的差错，但还必须能恢复出原信息，或至少能检测出差错，这对于数据传输来说特别重要，对话音来说只是质量降低。
为了有所补益，可使用信道编码。信道编码，能够检出和校正接收比特流中的差错。这是因为加入一些冗余比特，把几个比特上携带的信息扩散到更多的比特上。为此付出的代价是必须传送比该信息所需要的更多的比特，但有效地减少差错。
为了便于理解，我们举一简单例子加以说明。
假定要传输的信息是一个“0”或是一个“l”，为了提高保护能力，各添加3个比特：
信息 添加比特 发送比特
O 000 0000
1 111 1111
对于每一比特(0或1)，只有一个有效的编码组(0000或l111)。如果收到的不是0000或1111，就说明传输期间出现了差错。比例关系是1：4，必须发送是必要比特4倍的比特。保护作用如何?
接收编码组可能为： 0000 0010 0110 0111 1111
判决结果： 0 0 X 1 1
如果4个比特中有1个是错的，就可以校正它。例如发送的是0000，而收到的却是0010，则判决所发送的是0。如果编码组中有两个比特是错的，则能检出它，如0ll0表明它是错的，但不能校正。最后如果其中有3个或4个比特是错的，则既不能校正它，也不能检出它来。所以说这一编码能校正1个差错和检出2个差错。
图3-26表示了数字信号传输的这一过程，其中信源可以是话音、数据或图像的电信号“s”，经信源编码构成一个具有确定长度的数字信号序列“m”，人为地在按一定规则加进非信息数字序列，以构成一个一个码子“c(信道编码)，然后再经调制器变换为适合信道传输的信号。经信道传输后，在接收端经解调器判决输出的数字序列称为接收序列“R”，再经信道译码器译码后输出信息序列“m”，而信源译码器则将“m”变换成客户需要的信息形式“s”。
图3-26 数字信息传输方框图
移动通信的传输信道属变参信道，它不仅会引起随机错误，而更主要的是造成突发错误。随机错误的特点是码元间的错误互相独立，即每个码元的错误概率与它前后码元的错误与否是无关的。突发错误则不然，一个码元的错误往往影响前后码元的错误概率。或者说，一个码元产生错误，则后面几个码元都可能发生错误。因此，在数字通信中，要利用信道编码对整个通信系统进行差错控制。差错控制编码可以分为分组编码和卷积编码两类。
分组编码的原理框图见图3-27。分组编码是把信息序列以k个码元分组，通过编码器将每组的k元信息按一定规律产生r个多余码元(称为检验元或监督元)，输出长n＝k十r的一个码组。因此，每个码组的r个检验元仅与本组的信息元有关而与别组无关。分组码用(n，k)表示，n表示码长，k表示信息位数目，R＝k／n称为分组编码的效率，也称编码率或码率。
图3-27 分组编码
卷积编码的原理框图见图3-28。卷积编码就是将信息序列以ko个码元分段，通过编码器输出长为no的一段码段。但是该码的no - ko个检验码不仅与本段的信息元有关，而且也与其前m段的信息元有关，故卷积码用(no，ko，m)表示，称No＝(2n十1)no为卷积编码的编码约束长度。与分组编码一样，卷积编码的编码效率也定义为R＝ko／no，对于具有良好纠、检错性能并能合理而又简单实现的大多数卷积码，总是ko＝l或是(no - ko)＝l，也就是说它的编码效率通常只有l／5，1／4，1／3，1／2，2／3，3／4，4／5……。
图3-28 卷积编码
在GSM系统中，上述两种编码方法均在使用。首先对一些信息比特进行分组编码，构成一个“信息分组十奇偶(检验)比特”的形式，然后对全部比特做卷积编码，从而形成编码比特。这两次编码适用于话音和数据二者，但它们的编码方案略有差异。采用“两次”编码的好处是：在有差错时，能校正的校正(利用卷积编码特性)，能检测的检测(利用分组编码特性)。
GSM系统首先是把话音分成20ms的音段,这20ms的音段通过话音编码器被数字化和话音编码，产生260个比特流，并被分成：
·50个最重要比特
·132个重要比特
·78个不重要比特
如图3-29，对上述50个比特添加上3个奇偶检验比特(分组编码)，这53个比特同132个重要比特与4个尾比特一起卷积编码，比率1：2，因而得378个比特，另外78个比特不予保护。
图3-29 GSM数字话音的信道编码
时间: 2006-11-15 23:59
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.9 交织技术
在陆地移动通信这种变参信道上，比特差错经常是成串发生的。这是由于持
续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特。然而，信道编码仅在检测和
校正单个差错和不太长的差错串时才有效。为了解决这一问题，希望能找到
把一条消息中的相继比特分散开的方法，即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样，在传输过程中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个(或长度很短)，这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原消息。这种方法就是交织技术。
1．交织技术的一般原理
假定由一些4比特组成的消息分组，把4个相继分组中的第1个比特取出来，并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组，称作第一帧，4个消息分组中的比特2～4，也作同样处理，如图3-30所示。
然后依次传送第1比特组成的帧，第2比特组成的帧，……。在传输期间，帧2丢失，如果没有交织，那就会丢失某一整个消息分组，但采用了交织，仅每个消息分组的第2比特丢失，再利用信道编码， 全部分组中的消息仍能得以恢复，这就是交织技术的基本原理。概括地说，交织就是把码字的b个比特分散到n个帧中，以改变比特间的邻近关系，因此n值越大，传输特性越好，但传输时延也越大，所以在实际使用中必须作折衷考虑。
图3-30 交织原理
2．GSM系统中交织方式
在GSM系统中，信道编码后进行交织，交织分为两次，第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织。
话音编码器和信道编码器将每一20ms话音数字化并编码，提供456个比特。首先对它进行内部交织，即将456个比特分成8帧，每帧57比特，见图3-31所示。
图3-31 GSM 20ms话音编码交织
如果将同一20ms话音的2组57比特插入到同一普通突发脉冲序列中(见图3-32)，那么该突发脉冲串丢失则会导致该20ms的话音损失25％的比特，显然信道编码难以恢复这么多丢失的比特。因此必须在两个话音帧间再进行一次交织，即块间交织。
图3-32 普通突发脉冲串
把每20ms话音456比特分成的8帧为一个块，假设有A、B、C、D四块，见图3-33所示，在第一个普通突发脉冲串中，两个57比特组分别插入A块和D块的各1帧(插入方式如图3-34所示，这就是二次交织)，这样一个20ms的话音8帧分别插入8个不同普通突发脉冲序列中，然后一个一个突发脉冲序列发送，发送的突发脉冲序列首尾相接处不是同一话音块，这样即使在传输中丢失一个脉冲串，只影响每一话音比特数的12.5％，而这能通过信道编码加以校正。
图3-33 话音信道编码
图3-34 二次交织
二次交织经得住丧失一整个突发脉冲串的打击，但增加了系统时延。因此，在GSM系统中，移动台和中继电路上增加了回波抵消器，以改善由于时延而引起的通话回音。
时间: 2006-11-16 00:01
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.10 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。
跳频功能主要是：
(1) 改善衰落。
(2) 处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集。
(3) 跳频相当于频率分集
GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。
基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射，其原理图如图3-35所示，实施的方框图如图3-36所示。
图3-35 基带跳频原理
图3-36 基带跳频实施框图
射频跳频是将话音信号用固定的发射机，由跳频序列控制，采用不同频率发射，原理图如图3-37所示，实施框图如图3-38所示。需要说明的是，射 频跳频必须有两个发射机，一个固定发射载频Fo，因它带有控制信道BCCH；另一发射机载波频率可随着跳频序列的序列值的改变而改变。
图3-37 射频跳频
图3-38 射频跳频实施框图
射频跳频比基带跳频具有更高的性能改善和抗同频干扰能力，但其缺点是：
(1) 射频跳频目前还不成熟。
(2) 射频跳频只有当每小区拥有4个频率以上时效果比较明显。
(3) 射频跳频必须使用HIBRID合成器，每小区如使用4个载频就需要配置3个HIBRID，损耗约6dB，比空腔合成器的损耗大3dB 左右。对基站覆盖范围有一定影响。
(4) 合成器要求网路中各基站必须同步，而目前很多供货商难满足。
综上原因，大多数厂家的BTS是采用基带跳频技术，而不采射频跳频技术。
时间: 2006-11-16 00:03
作者: 西红柿
标题: 第三讲 GSM关键技术
3.11 保密措施
大家都知道，GSM系统在安全性方面有了显著的改进，其主要是在下列部分加强了保护：接入网路方面采用了对客户鉴权；无线路径上采用对通信信息加密；对移动设备采用设备识别；对客户识别码用临时识别码保护；SMI卡用PIN码保护。
(1)提供三参数组
客户的鉴权与加密是通过系统提供的客户三参数组来完成的。客户三参数组的产生是在GSM系统的AUC(鉴权中心)中完成，如图3-39所示。每个客户在签约(注册登记)时，就被分配一个客户号码(客户电话号码)和客户识别码(IMSI)。IMSI通过SIM写卡机写入客户SIM卡中，同时在写卡机中又产生一个对应此IMSI的唯一的客户鉴权键Ki，它被分别存储在客户SIM卡和AUC中。AUC中还有个伪随机码发生器，用于产生一个不可预测的伪随机数(RAND)。RAND和Ki经AUC中的A8算法(也叫加密算法)产生一个Kc(密钥)，经A3算法(鉴权算法)产生一个响应数(SRES)。由产生Kc和SRES的RAND与Kc、SRES一起组成该客户的一个三参数组，传送给HLR，存储在该客户的客户资料库中。一般情况下，AUC一次产生5组三参数，传送给HLR，HLR自动存储。HLR可存储10组三参数，当MSC／VLR向HLR请求传送三参数组时，HLR又一次性地向MSC／VLR传5组三参数组。MSC／VLR一组一组地用，用到剩2组时，再向HLR请求传送三参数组。
图3-39 三参数组的提供
(2) 鉴权
鉴权的作用是保护网路，防止非法盗用。同时通过拒绝假冒合法客户的“ 入侵” 而保护GSM移动网路的客户。鉴权的程序见图3-40，当移动客户开机请求接入网路时，MSC／VLR通过控制信道将三参数组的一个参数伪随机数RAND传送给客户，SIM卡收到RAND后，用此RAND与SIM卡存储的客户鉴权键Ki，经同样的A3算法得出一个响应数SRES，传送给MSC／VLR。MSC／VLR将 收到的SRES与三参数组中的SRES进行比较。由于是同一RAND，同样的Ki和A3算法，因此结果SRES应相同。MSC／VLR比较的结果相同就允许接入，否则为非法客户，网路拒绝为此客户服务。
在每次登记、呼叫建立尝试、位置更新以及在补充业务的激活、去活、登记或删除之前均需要鉴权。
图3-40 鉴权
(3) 加密
GSM系统中的加密也只是指无线路径上的加密，是指BTS和MS之间交换客户信息和客户参数时不被非法个人或团体所得或监听，加密程序见图3-41所示。在鉴权程序中，当客户侧计算SRES 图3-39 三参数组的提供时，同时用另一算法(A8算法)也计算出密钥Kc。根据MSC／VLR发送出的加密命令，BTS侧和MS侧均开始使用Kc。在MS侧，由Kc、TDAM帧号和加密命令M一起经A5算法，对客户信息数据流进行加密(也叫扰码)，在无线路径上传送。在BTS侧，把从无线信道上收到加密信息数据流、TDMA帧号和Kc，再经过A5算法解密后，传送BSC和MSC。
所有的语音和数据均需加密，并且所有有关客户参数也均需加密。
图3-41 加密
(4) 设备识别
每个移动台设备均有设备识别码(1MEl)，移动台设备如允许进入运营网，必需经过欧洲型号认证中心认可，并分配一个十进制6位数字，占用IMEI 15位十进制数字的前6位设备识别的作用就是确保系统中使用的移动台设备不是盗用的或非法的。设备的识别是在设备识别寄存器EIR中完成。
EIR中存有三种名单：
白名单--- 包括已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别序列号码。
黑名单--- 包括所有应被禁用的设备识别码。
灰名单--- 包括有故障的及未经型号认证的移动台设备，由网路运营者决定。
设备识别的程序见图3-42，MSC／VLR向MS请求IMEI，并将其发送给EIR，EIR将收到的IMEI与白、黑、灰三种表进行比较，把结果发送给MSC／VLR，以便MSC／VLR决定是否允许该移动台设备进入网路。
图3-42 设备识别
何时需要设备识别取决于网路运营者。目前我国大部分省市的GSM网路均未配置此设备(EIR)，所以此保护措施也末采用。
(5) 临时识别码(TMSI)
临时识别码的设置是为了防止非法个人或团体通过监听无线路径上的信令交换而窃得移动客户真实的客户识别码(IMSI)或跟踪移动客户的位置。
客户临时识别码(TMSI)是由MSC／VLR分配，并不断地进行更换，更换周期由网路运营者设置。更换的频次越快，起到的保密性越好，但对客户的SIM卡寿命有影响。
客户识别码保密程序见图3-43，每当MS用IMSI向系统请求位置更新、呼叫尝试或业务激活时，MSC／VLR对它进行鉴权。允许接入网路后，MSC／VLR产生一个新的TMSI，通过给IMSI分配 图3-43 位置更新TMIS的命令将其传送给移动台，写入客户SIM卡。此后，MSC／VLR和MS之间的命令交换就使用TMIS，客户实际的识别码IMSI便不再在无线路径上传送。
图3-43 位置更新
(6) PIN码
在GSM系统中，客户签约等信息均被记录在一个客户识别模块(SIM)中，此模块称作客户卡。客户卡插到某个GSM终端设备中，便视作自己的电话机，通话的计费帐单便记录在此客户卡户名下。为防止帐单上产生讹误计费，保证入局呼叫被正确传送，在SIM卡上设置了PIN码操作(类似计算机上的Password功能)。PIN码是由4～8位数字组成，其位数由客户自己决定。如客户输入了一个错误的PIN码，它会给客户一个提示，重新输入，若连续3次输入错误，SIM 卡就被闭锁，即使将SIM卡拔出或关掉手机电源也无济于事。闭锁后，还有个“个人解锁码”，是由8位数字组成的，若连续l0次输入错 误，SIM卡将再一次闭锁，这时只有到SIM卡管理中心，由SIM卡业务激活器予以解决。
时间: 2006-11-16 00:07
作者: 西红柿
标题: 第四讲 GSM网络结构
我国GSM数字移动通信网是采用独立网号方式来组网的。它与PSTN、ISDN、PSPDN以及现有模拟PLMN之间的关系见图4-1所示。“中国电信”GSM网路接入号为“139”，“中国联通”GSM网路接入号为“130”。
图4-1 GSM网路与其它网路间的关系
4.1 全国GSM移动通信网的网路结构
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路结构。它与PSTN网(公用电话网)的连接关系参见图4-2。从图中可见，三级网路结构组成了一个完全独立的数字移动通信网路。而模拟移动通信网路结构是与PSTN网混合方式来组建的(它与PSTN网的连接关系可见图4-3)，它在省内建立二级汇接中心，在移动业务本地网内建端局，无一级汇接中心，省际间的通信是借助于PSTN网的长途电话网来实现，当然为实现省际间的自动漫游，模拟移动电话网必须建立自己的全国信令网。另外，模拟移动通信网是采用PSTN网的端局号方式接入，以“9”字头为标志，因此可以说模拟移动通信网是PSTN网的一部分，而GSM数字移动通信网与PSTN网相重叠。当然，公用电话网还有它的国际出口局，而GSM数字移动通信网却无国际出口局，国际间的通信仍然还需借助于公用电话网的国际局。
图4-2 GSM网路与PSTN网路连接示意图
图4-3 模拟移动通信网与PSTN网路连接示意图
“中国联通”的GSM移动通信网与邮电部门的GSM移动通信网和PSTN网(称公用通信主网，简称主网)之间的网路结构见图4-4。在“中国联通”GSM移动交换局所在地，联通网和主网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连。联通GSM客户与主网GSM、PSTN客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。
图4-4 联通GSM与主网PSTN/GSM网路间互通组网方式示意图
时间: 2006-11-16 00:07
作者: 西红柿
标题: 第四讲 GSM网络结构
4.2 省内GSM移动通信网的网路结构
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网结构，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(即不带客户，全有至基站接口，只作汇接)，也可兼作移动端局(与基站相连，可带客户)。省内GSM移动通信网中一般设置二三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，见图4-5所示。任意两个移动交换局之间若有较大业务量时，可建立话音专线。
图4-5 省内GSM移动通信网络结构示意图
时间: 2006-11-16 00:07
作者: 西红柿
标题: 第四讲 GSM网络结构
4.3 移动业务本地网的网路结构
全国可划分为若干个移动业务本地网，划分的原则是长途区号为2位或3位的地区为一个移动业务本地网。每个移动业务本地网中应设立一个HLR(必要时可增设HLR，HLR可以是有物理实体的，也可是虚拟的，即几个移动业务本地网公用同一个物理实体HLR，HLR内部划分成若干个区域，每个移动业务本地网用一个区域，由一个业务终端来管理，见图4-6)和一个或若干个移动业务交换中心(MSC)， 还可以几个移动业务本地网共用一个MSC，见图4-7。
图4-6 虚拟HLR的实现框图
图4-7 GSM移动业务本地网结构示意图
在移动业务本地网中，每个MSC与局所在地的长途局相连，并与局所在地的市话汇接局相连。在长途多局制地区，MSC应与该地区的高级长途局相连。在没有市话汇接局或话务量足够大的情况下，MSC亦可与本地市话端局相连。当一个MSC覆盖几个长途编号区时，该MSC亦可和这几个长途编号区的市话汇接局和长途局相连。
每个MSC均为数字移动通信网的入口局，入口局具有为移动终端的呼叫询问呼叫路由的功能和为呼叫选路至它们终端的目的地---被叫移动台的功能。
时间: 2006-11-16 00:09
作者: 西红柿
标题: 第四讲 GSM网络结构
4.4 信令网路结构
在建网初期，由于国内的No.7信令网不适宜传输MAP消息，作为过渡，可先建立
移动专用No.7信令网。网路结构仍采用三级结构(见图4-8)：
第一级为最高级，称高级信令转接点(HSTP)；
第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)。
移动通信网的专用高级信令转接点(HSTP)设置在大区一级移动业务汇接中心，专用的低级信令转接点(LSTP)设置在各省二级移动业务汇接中心，移动业务本地网中的每个MSC／VLR、EIR、HLR／AUC、SCH和BSC设置信令点。
图4-8 GSM信令网结构图
各大区只设置一个专用HSTP，呈单星型结构，HSTP之间以网状网互连。各省专用LSTP连接到本大区中心的专用HSTP上，LSTP间一般不直接相连。各移动业务本地网的SP点至少应连接到本省的2个LSTP点上，LSTP根据业务量可单独设置或合设在省内二级汇接中心内。图4-9表示了我国邮电部门近期数字移动通信网的信令网结构示意图。
图4-9 中国电信近期GSM信令网结构
将来，我国数字移动通信网的信令网结构将取消移动通信网专用的HSTP，割接到公用信令网的HSTP上。如图4-10所示。届时我国公用数字移动通信网的信令网路组织将按<<我国No。7信令网技术体制>>规定组织，即第一级HSTP间采用A、B平面方式连接，A和 B平面内部各个HSTP网状相连，A、B平面间成对的HSTP相连；每个LSTP与一对HSTP间设置直达信令链路，每个SP连至个LSTP(LSTP或HSTP)；若连至HSTP时，应分别固定连至A、B面内成对的HSTP上。远期移动通信网的信令网结构示意图如图4-11所示。
图4-10 我国NO.7信令网组网方式
图4-11 远期我国GSM信令网结构图
时间: 2006-11-16 00:11
作者: 西红柿
标题: 第五讲 编号计划和拨号方式
5.1 编号计划
GSM网路是复杂的，它包括交换系统和基站系统。交换子系统包括HLR、MSC、
VLR、AUC和EIR，和与基站系统、其它网路如PSTN、ISDN，数据网、其它PLMN等
间接口。为了将一个呼叫接至某个移动客户，需要调用相应的实体。因此要正确寻址，编号计划就非常重要。本章就GSM移动通信网中用来识别身份的各种号码的编号计划进行介绍。
1．移动台ISDN号码(MSISDN)
MSISDN号码是指主叫客户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中客户所需拨的号码。号码的结构为：
CC -----------------NDC --------------------------SN
|-----------国际移动客户ISDN号码 -------------------|
|-- 国内有效移动客户ISDN号码 --|
CC＝国家码。我国为86。
NDC＝国内目的地码，即网路接入号，邮电部门GSM网为139，“中国联通公司”GSM网为130。
SN＝客户号码，采用等长7位编号计划。
邮电部SN号码结构是H1H2H3ABCD，其中HlH2H3为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动客户码。“中国联通公司”SN号码结构是H1H2ABCDE，HlH2是移动业务本地网的HLR号码，ABCDE是移动客户码。
当客户号码容量受限时，可扩充国内目的地码。邮电部可启用138，137…，“中国联通公司”可启用131，132…等。
2．国际移动客户识别码(IMSI)
为了在无线路径和整个GSM移动通信网上正确地识别某个移动客户，就必须给移动客户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动客户识别码(IMSI)，用于GSM移动通信网所有信令中，存储在客户识别模块(SIM)、HLR、VLR中。
IMSI号码结构为：
MCC------------- MNC------------------ MSIN
|------------国际移动客户识别 ------------|
|--国内移动客户识别 --|
MCC＝移动国家号码，由3位数字组成，唯一地识别移动客户所属的国家。我国为460。
MNC＝移动网号，由2位数字组成，用于识别移动客户所归属的移动网。邮电部门GSM PLMN网为00，“中国联通公司”GSMPLMN网为0l。
MSIN＝移动客户识别码，采用等长11位数字构成。唯一地识别国内GSM移动通信网中移动客户。
3．移动客户漫游号码(MSRN)
被叫客户所归属的HLR知道该客户目前是处于哪一个MSC／VLR业务区，为了提供给入口MSC／VLR(GMSC)一个用于选路由的临时号码，HLR请求被叫所在业务区的MSC／VLR给该被叫客户分配一个移动客户漫游号码(MSRN)，并将此号码送至HLR，HLR收到后再发送给GMSC，GMSC根据此号码选路由，将呼叫接至被叫客户目前正在访问的MSC／VLR交换局。路由一旦建立，此号码就可立即释放。这种查询、呼叫选路由功能(即请求一个MSRN功能)是No．7信令中移动应用部分(MAP)的一个程序，在GMSC－HLR－MSC／VLR问的No．7信令网中进行传递。
移动客户漫游号码(MSRN)结构是：
CC --------------NDC----------------------- SN
|---------国际移动客户ISDN号 -----------------|
|--国内有效移动客户ISDN号码 |
我国邮电部门GSM移动通信网技术体制规定139后第一位为零的MSISDN号码为移动客户漫游号码(MSRN)，即 1390MlM2M3ABC。MlM2M3为MSC的号码。MlM2与MSISDN号码中的HlH2相同。
4．临时移动客户识别码(TMSI)
为了对IMSI保密，MSC／VLR可给来访移动客户分配一个唯一的TMSI号码，即为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务区内使用。
5．位置区识别码(LAI)
位置区识别码用于移动客户的位置更新，其号码结构是：
3位数字 2位数字 最大16bit
MCC MNC LAC
|------------LAI-------|
MCC＝移动客户国家码，同IMSI中的前三位数字。
MNC＝移动网号，同IMSI中的MNC。
LAC＝位置区号码，为一个2字节BCD编码，表示为 X1X2X3X4。在一个GSM PLMN网中可定义65536个不同的位置区。
6．全球小区识别码(CGI)
CGI是用来识别一个位置区内的小区，它是在位置区识别码 (LAI)后加上一个小区识别码(CI)，其结构是：
3位数字 2位数字 最大16bit 最大16bit
MCC MNC LAC CI
|---------------------LAI-----|
|---------------------------------------CGI-------|
CI是一个2字节BCD编码，由各MSC自定。
7. 基站识别码(BSIC)
BSIC是用于识别相邻国家的相邻基站的，为6bit编码，其结构是：
3bit 3bit
NCC BCC
|--------BSIC-------------|
NCC＝国家色码，主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省)，为XY1Y2。
X：运营者(邮电X＝1，联通＝0)
Y1、Y2：分配见表5-1。
Y1/Y2 0 1
0 吉林、甘肃、西藏、广西、福建、湖北、北京、江苏 黑龙江、辽宁、宁夏、四川、海南、江西、天津、山西、山东
1 新疆、广东、河北、安徽、上海、贵州、陕西 内蒙古、青海、云南、河南、浙江、湖南
NCC＝基站色码，识别基站。由运营设定。
8．国际移动台设备识别码(IMEI)
唯一地识别一个移动台设备的编码，为一个15位的十进制数数字，其结构是：
6位数字 2位数字 6位数字 l位数字
TAC FAC SNR SP
TAC＝型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。
FAC＝工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。
SNR＝序号码，由厂家分配。识别每个TAC和FAC中的某个设备的。
SP＝备用，备作将来使用。
9．MSC／VLR号码
MSC／VLR号码在No.7信令信息中使用，代表MSC的号码。我国邮电部门GSM移动通信网中的MSC／VLR号码结构为1390MlM2M3，其中MlM2的分配同HlH2的分配。
lO．HLR号码
切换HLR号码在No.7信令信息中使用，代表HLR的号码。邮电部门GSM移动通信网中的HLR号码结构是客户号码为全零的MSISDN号码，即139HlH2H30000。
11.切换号码(HON)
HON是当进行移动交换局间越局切换时，为选择路由，由目标MSC(即切换要转移到的MSC)临时分配给移动客户的一个号码。此号码为MSRN号码的一部分。
时间: 2006-11-16 00:11
作者: 西红柿
标题: 第五讲 编号计划和拨号方式
5.2 拨号方式
拨号方式是使客户可以通过拨十进制数字实现本地呼叫、国内长途呼叫及国际长途呼叫的一种方式。我国邮电部移动通信网技术体制规定的GSM移动通信的拨号方式是：
移动客户 ? 固定客户(含模拟移动客户) 0XYZ PQR ABCD
固定客户 ? 本地移动客户 139HlH2H3ABCD
固定客户 ? 外地移动客户 0139HlH2H3ABCD
移动客户 ? 移动客户 139HlH2H3ABCD
移动客户 ? 待服业务 0XYZlXX 其中对火警只须拨119，对匪警只须拨110，对急救中心只须拨120，对交警中心只须拨122。
国际客户 ? 移动客户 国际长途有权字冠 +139HlH2H3ABCD
移动客户 ? 国际客户 00 + 国家代码 + 该国内有效电话号码
其中，0＝国内长途有权字冠。
00＝国际长途有权字冠。
XYZ＝长途区号，由3位或2位数字组成。
PQR＝局号。
ABCD＝客户号码，当长途区号为2位时，客户号可以由4位或5位号码组成。
lXX＝特种业务号码。
由于GSM移动通信网的网路接入号是“139”，因此“139”既有特服号码的特性，又有长途区号的特性。因无论国际、国内长途均是分析“139”后接入邮电部门GSM移动通信网的。根据我国电话网技术体制规定的拨号方式是采用闭锁拨号方式，即在一个闭锁编号区内(一个长途编号区为一个闭锁编号区)客户相互呼叫时，不须加拨长途区号，而两个闭锁编号区内的客户相互呼叫时，必须加拨被叫闭锁区的长途区号。因此移动客户呼叫固定电话网客户是两个闭锁编号区内客户互通，移动客户需加拨被叫固定客户所在地的长途区号。反之，固定客户(含模拟移动客户)呼叫移动客户时，同样也是两个闭锁区间的客户互通，固定客户应拨移动客户的“长途区号”139，但在长途区号前需加长途字冠“0”方可知道“0”后的数字是长途区号。这样就出现了一个问题，即无论固定客户呼叫何处移动客户首先均要拨“0139”，限于我国目前公用电话网固定客户大量还属非长途有权客户，又因为移动业务本地网和固定电话本地网相一致，因此就会出现非长途有权固定客户可以呼叫本地固定电话客户而不能呼叫本地GSM移动通信网的移动客户，这显然不合理，而且会给邮电局带来很大的业务损失。所以，我国邮电部移动通信网技术体制在制定GSM移动通信网拨号方式中就将固定客户呼叫本地移动客户和外地移动客户分开规定，呼叫本地移动客户时只须拨139HlH2H3ABCD，这时的139就具有了特服号码特性；呼叫外地移动客户时需在139前加拨长途字冠“0”，这时的139就具有长途区号特性。
当移动客户呼叫移动客户是在同一闭锁编号区内，如按上述说法客户呼叫时只须拨HlH2H：ABCD，不须加拨139，但考虑到将来可能会号码扩容，即启用138，137…，那时客户就必须拨全号(即13XHlH2H3ABCD)，网路方可寻找到唯一的一个被叫客户。因此邮电部在制定GSM移动通信网的拨号方式时就规定移动客户呼叫移动客户时拨全号，避免将来客户号码扩容后要改变客户拨号习惯。
时间: 2006-11-16 00:13
作者: 西红柿
标题: 第六讲 GSM网络支持的业务
6.1 电信业务
GSM移动通信网能提供6类10种电信业务，其业务编号、名称、种类和实现阶段见表6-1所示。
表6-1 电信业务分类
(1) 电话业务
电话业务是GSM移动通信网提供的最重要业务。经过GSM网和PSTN网，能为数字移动客户之间、数字蜂窝移动电话网客户月模拟蜂窝移动电话网客户之间以及与固定网客户之间，提供实时双向通信，其中包括各种特服呼叫、各类查询业务和申告业务，以及提供人工、自动无线电寻呼业务。
(2) 紧急呼叫业务
紧急呼叫业务来源于电话业务，它允许数字移动客户在紧急情况下，进行紧急呼叫操作，即拨119或110或120等时，依据客户所处基站位置，就近接入火警中心(119)、匪警中心(110)、急救中心(120)等。当客户按紧急呼叫键(SOS键)时，应向客户提示如何拨叫紧急中心。
紧急呼叫业务优先于其它业务，在移动台没有插入客户识别卡(SIM)或移动客户处于锁定状态时，也可按SOS键或拨112(欧洲统一使用的紧急呼叫服务中心号码，目前我国使用的移动台均符合欧洲标准)，即可接通紧急呼叫服务中心(目前我国GSM移动通信网是用送辅导音方式，提示客户拨不同紧急呼叫服务中心号码呼叫不同紧急服务中心，因我国各紧急呼叫服务中心尚未联网)。
(3) 短消息业务
短消息业务又可分为包括移动台起始和移动台终止的点对点的短消息业务和点对多点的小区广播短消息业务。移动台起始的短消息业务能使GSM客户发送短消息给其它GSM点对点客户；点对点移动台终止的短消息业务，则可使GSM客户接收由其它GSM客户发送的短消息。点对点的短消息业务是由短消息业务中心完成存储和前转功能的。短消息业务中心是在功能上与GSM网完全分离的实体，不仅可服务于GSM客户，亦可服务于具备接收短消息业务功能的固定网客户，尤其是把短消息业务与话音信箱业务相结合，更能经济地综合地发挥短消息业务的优势。点对点的信息发送或接收即可在MS处于呼叫状态(话音或数据)时进行，也可在空闲状态下进行。当其在控制信道内传送时，信息量限制为140个八位组(7比特编码，160个字符)。
点对多点的小区广播短消息业务是指在GSM移动通信网某一特定区域内以有规则的间隔向移动台MS重复广播具有通用意义的短消息，如道路交通信息、天气预报等。移动台连续不断地监视广播消息，并在移动台上向客户显示广播短消息。此种短消息也是在控制信道上发送，移动台只有在空闲状态时才可接收，其最大长度为82个八位组(7比特编码，92个字符)。
(4) 可视图文接入
可视图文接入是一种通过网路完成文本、图形信息检索和电子邮件功能的业务。
(5) 智能用户电报传送
智能用户电报传送能够提供智能用户电报终端间的文本通信业务。此类终端具有文本信息的编辑、存储处理等功能。
(6) 传真
交替的语音和三类传真是指语音与三类传真交替传送的业务。自动3类传真是指能使客户经GSM网以传真编码信息文件的形式自动交换各种函件的业务。
时间: 2006-11-16 00:15
作者: 西红柿
标题: 第六讲 GSM网络支持的业务
6.2 承载业务
GSM系统一开始就考虑兼容多种在ISDN中定义的承载业务，满足GSM移动客户对数据通信服务的需要。GSM系统设计的承载业务不仅使移动客户之间能完成 数据通信，更重要的是能为移动客户与PSTN或ISDN客户之间提供数据通信服务，还能使GSM移动通信网与其它公用数据网互通，例如公用分组数据网和公用电路数据网。
GSM系统各种承载业务的定义都可归结为在R／S参考点(参见图6-1)之间提供信息传送，用来支持多客户应用。
图6-1 GSM支持的业务接入点
GSM系统第一阶段提供的承载业务，其业务编号、名称、终端网路和在MS的接入口等见表6-2所示，需要说明的是，在表中“MS(或IWF互通功能)的接入接口”括号内的数字表示终端网路的代号，不加括号的数字表示在MS或互通功能(1WF)所需的接入接口特征编号，分别与不同的终端网路相对应，也就是说对于不同的终端网路可采用不同的或系统的接入接口。表6-3表示了接入接口的编号。
表6－2 接入接口编号
在传输数据业务时，MSC应启用互通功能单元(1WF)，见图6-2，互通功能单元是为完成数据连通而规定的全部功能。数据业务要求MS与BS空中接口具有不同协议，因而它是在其低层上把这些不同协议联系在一起。
图6-2数据传输网路示意图
透明与不透明的主要差异在于透明支持业务与不透明支持业务，只需用承载业务的业务特征质量指定为透明值或不透明值来区分。
多种客户应用需要不同种类的承载业务，要支持各种承载业务也就需要经过不同类型的MS或IWF接入接口和终端网路。下面归纳性地介绍一下不同种类的承载业务所能支持的各种客户应用：
① 归纳在承载业务具有透明和不透明非限制数字能力的非结构电路型，所支持的多种客户应用经过速率适配的子速率信息流。
② 归纳在承载业务分组组合和分解器(PAD)业务，所支持的多种客户应用包括：
--- 经过速率适配的高速率信息流；
--- 接入分组组合／分解功能。
② 归纳在承载业务分组业务，所支持的多种客户应用包括：
--- 接入X.25公用数据网，采用X32或X3l选择A接入；
--- X31选择B接入的应用(虚拟电路承载业务)。
④ 归纳在承载业务具有透明和不透明交替话音／非限制数字能力的非结构电路型，所支持的多种客户应用包括：
--- 经过速率适配的子速率信息流；
--- 具有在呼叫中交替话音和数据的能力。
⑤ 具有透明和不透明话音后接非限制数字能力的非结构电路型，所支持的多种客户应用包括：
--- 经过速率适配的子速率信息流；
--- 一开始建立话音呼叫，然后在呼叫持续过程中的某端时间能使客户转换为数据通信。
实际上，以上对不同种类的承载业务所支持的各种客户应用阐述也就是各种承载业务在定义上的差异点。
时间: 2006-11-16 00:18
作者: 西红柿
标题: 第六讲 GSM网络支持的业务
6.3 补充业务
GSM系统能提供8大类补充业务，其业务名称、业务种类操作规则和实现阶段
等见表6-4所示。表中8种业务操作定义如下。
注：E1：必需项，第一阶段以前提供
E2：必需项，第二阶段以前提供
E3：必需项，第三阶段以前提供
A：附加项
(1) 提供：业务提供者准许客户使用业务的操作。提供可以是：
--- 一般：业务提供者不需要事先安排，此业务对所有客户都可用。
--- 预先安排：只有在业务提供者做了必要的安排之后，此业务才对某一客户可用。
(2) 取消：由业务提供者从客户接入点取消一个可用业务的操作。
--- 一般：对所有提供此业务的客户取消此业务。
--- 特定：对提供此业务的某一个客户取消此业务。
(3) 登记：是由业务提供者或客户在使用某种业务前操作的一种程序。它是将为一些特定的补充业务信息(如呼叫前转的前转号码)提供网路。登记仅适用于某些必须将特殊信息输入网路的业务。对于某些登记会导致激活(如呼叫前转)，或未登记前就
已经处于激活状态(如号码识别等)的业务，不需要激活操作。
(4) 删除：由业务提供者、客户或系统进行的一种业务操作，以去除以前已登记的特定业务的存储信息。它仅适用于那些需要登记的补充业务。它可以是由于业务撤销、客户新登记被驳回或客户控制的结果。
(5) 激活：由业务提供者、客户或系统进行的一种操作，使业务进入“做好提供请求准备”的状态。
(6) 去活：由业务提供者、客户或系统终止激活状态的操作。
对于某些业务有激活、去活的特定客户操作程序，而对于另一些业务，是处于随时可提供的状态。
(7) 请求：能让业务进行工作的操作。它可能是由客户的某一特定条件下自动发起的。
(8) 询问：使一个客户从业务提供者那里得到关于补充业务信息的操作。所询问的信息可以是：状态检查、数据检查、数据请求。
表中各种操作对应的字母含义解释如下：
提供操作：p--- 依据注册需预先办理
g--- 一般均提供
撤销操作：s--- 依据客户请求或由于管理原因
…-- 不应用
登记操作：a--- 由业务提供者提供
s--- 受客户控制
p--- 提供操作结果
…-- 不应用
删除操作：w--- 是撤销操作的结果
s--- 受客户控制
r--- 由于新的登记操作
…-- 不应用
激活操作：r--- 是登记操作的结果
s--- 受客户控制
a--- 受业务提供者的控制
p--- 提供操作结果
c--- 当注册选择时的条件满足后
…-- 不应用
去活操作: e--- 是删除操作的结果
a--- 受业务提供者控制
s--- 受客户控制
w--- 取消操作的结果
n--- 当注册选择时的条件不满足后
c--- 在每次呼叫活动结束后
…--不应用
请求操作：n--- 作为某一特定条件的结果，网路自动请求
询问操作：dr--- 数据请求
s--- 状态检验
…-- 不应用
此外，一些业务可用口令(Password)来进行控制。在提供某些补充业务(呼叫限制类补充业务)时，向客户提供由客户进行控制的可选项。选项确定后，补充业务相关的每一操作，如登记、删除、激活或去活将由移动客户当前输入的口令来控制。口令是一个4位数字(十进制)，范围从0O0O到9999。
时间: 2006-11-16 00:18
作者: 西红柿
标题: 第六讲 GSM网络支持的业务
6.3.1 号码类补充业务
(1) 主叫号码识别显示(CNIP)：向被叫方提供主叫方的MSISDN号码。
(2) 主叫号码识别码限制(CNIR)：限制将主叫方的MSISDN号码提供给被叫方。
(3) 被叫号码识别显示(CONP)：将被叫方的MSISDN号码提供给主叫方。
(4) 被叫号码识别限制(CONR)：限制将被叫方的MSISDN号码提供给主叫方。
(5) 恶意呼叫识别(MCl)：移动客户可要求在网路中识别并记录一个不希望的呼入源。
6.3.2 呼叫提供类补充业务
(1) 无条件呼叫前转(CFU)：被服务的移动客户可以让网路将呼叫他的所有入局呼叫接至另一个设定号码。
(2) 遇移动客户忙呼叫前转(CFB)：当遇到被叫移动客户忙时，将入局呼叫接至另一个设定号码。
(3) 遇无应答呼叫前转(CFNR)：当网路遇被叫移动客户无应答时，将入局呼叫接至另一设定号码。
(4) 遇移动客户不可及呼叫前转(CFNR)：当移动客户末登记、没有SIM卡、或无线链路阻塞、或移动客户离开无线覆盖区域，而无法找到时，将入局呼叫接至另一个设定号码。
(5) 呼叫转移(CT)：能使客户将已经建立(即进入通话状态)的呼叫转移给第三方。进行呼叫转移的移动客户可以是主叫方，也可以是被叫方。
(6) 移动接入搜索(MAN)：使入呼叫能按照某种次序在一组接入点范围内进行搜索，以接通其中某一移动客户。这组接入点仅限于一个MSC区域内，每一移动接入搜索组分配有一个直接号码，只需拔打直接号码就可搜索属于搜索组并登记于同一MSC／VLR区域的移动客户。
6.3.3 呼叫完成类补充业务
(1) 呼叫等待(CM)：可以通知处于忙状态的被叫移动客户有来话呼叫等待，然后由被叫方选择是否接受还是拒绝这一等待中的呼叫。
(2) 呼叫保持(HOLD)：允许移动客户在现有的呼叫连接上暂时中断通话，让对方听录音通知，而在随后需要时重新恢复通话。
(3) 至忙客户的呼叫完成(CCBS)：主叫移动客户遇被叫忙时，可在被叫空闲时被通知，如需要可提供重新发起该呼叫的业务。
6.3.4 多方通信类补充业务
(1) 三方业务(3PTY)：可使正在进行的呼叫另增一个对第三方的呼叫，即三方之间能够互相听到各方的声音。也可根据需要，暂时与某一方的通话置于保持状态而只与一方通话。任何一方可以独立退出三方通话。
(2) 会议电话(CONF)：允许一个客户与多个客户同时通话，并且这些客户之间也能同时通话。
6.3.5 集团类补充业务
闭合客户群(CUG)：能使一些客户构成闭合客户群，呼入和呼出该客户群要受限制。一个特定的移动客户可以是一个或多个CUG的成员。一个特定CUG的成员彼此间可以相互进行通信，但一般不能与客户群外的客户通信。CUG的某些特定成员可以有附加能力，使它们能向客户群外发出呼叫和／或接受来自客户群外的呼叫。
6.3.6 计费类补充业务
(1) 计费通知(AOC)：此业务可以将呼叫的计费信息实时地通知应付费的移动客户。计费通知可以是如下一个或多个类型：
--- 呼叫终了的计费信息
--- 呼叫期间的计费信息
--- 呼叫建立期间的计费信息
(2) 免费业务(FPH)：指移动客户为所有呼叫该客户的电话支付话费。 (3) 对方付费(REVC)：通常指移动客户作为被叫，在主叫明确提出对方付费请求而经被叫同意后可由被叫方付费。但是被叫方也可拒绝，不应答而不接通电话或者不承认主叫方而接通电话。
6.3.7 附加信息传送类补充业务
客户至客户信令(UUS)：此业务允许许多应答客户发送通过信令信道透明传输的有限量的客户信息至另一个PLMN或ISDN客户，或从这些客户接收信息。客户可以在呼叫建立的不同阶段发送客户至客户的信息。
6.3.8 呼叫限制类补充业务
(1) 闭锁所有出局呼叫(BAOC)：除紧急呼叫外，不允许有任何出局呼叫。
(2) 闭锁所有国际出局呼叫(BOIC)：阻止移动客户进行所有出局国际呼叫，仅可与本国的PLMN或固定网建立出局呼叫，不管此PLMN是否为归属PLMN。
(3) 闭锁除归属PLMN国家外的所有国际呼叫(BOICEXXHC)：仅可与本国的PLMN或固定客户，以及与归属PLMN某一运营部电在不同国家经营的同一PLMN所跨及的国家的PLMN或固定网建立出局呼叫。
(4) 闭锁所有入局呼叫(BAIC)：移动客户无法接收任何入局呼叫。
(5) 当漫游出归属PLMN国家后，闭锁入局呼叫(BAIC-Roam)：当移动客户漫游出归属PLMN所跨及的国家后，闭锁所有入局呼叫。
GSM移动通信网第一阶段仅提供呼叫提供类补充业务(除呼叫电提供类补充业务中的(5)(6)和呼叫限制类补充业务。由客户控制的这两类补充的操作码见表6-6所示。
表6-6 用户操作
表中字母的含义：
DN＝号码簿号码
PW＝口令
Sib＝业务号码(见表6-7)
表6-7 电话与承载业务业务码(sib)
限制类业务存在口令的更改(指重新登记)，其操作为：XX03XXZZX旧口令X新口令＃send(ZZ＝330，对应于限制类业务)
可见，GSM网与PSTN网的补充业务操作码是不一致的。若改成一致，对客户的记忆和使用是非常有益的，但对中国市场的手机在天线信号方式要改动，将会提高手机的成本，且在国标漫游时网间又不可互通，所以为实现今后全球联网，仍维持GSM的规范。
时间: 2006-11-16 00:19
作者: 西红柿
标题: 第六讲 GSM网络支持的业务
6.4 移动台支持的功能
移动台(MS)是GSM系统的一个组成部分，具有多样的、不断增加的服务功能。 移动台的功能是与其相应业务的操作密切相关的。
一般分以下三类：
--- 基本功能
--- 补充功能
--- 附加功能
移动台的基本功能直接对应于基本电信业务；补充功能对应于补充业务的操作；附加功能是有别于基本功能和补充功能的业务操作。以上的功能又分为必备项和可选项。必备项是指移动台中应该具备的功能项，而可选项由制造厂家自己决定。
1．基本功能
必备项：
(1) 被叫号码的输入和显示。
(2) 环境进程信号提示音。
(3) 地区／PLMN指示。
--- 漫游时所登记的地区／PLMN指示
--- 同一时间／地点可以使用的几种不同PLMN指示
--- 当自动登记到另外PLMN时的指示
(4) 地区／PLMN选择。
(5) 签署识别管理：当SIM卡从移动台设备中抽出时，不能进行正常的呼叫。
(6) PIN输入错误指示。
(7) 业务指示：登记成功时的一种指示。
(8) 短消息指示和应答。
(9) 短消息溢出指示。
可选项：
(1) DTE／DCE接口
在数据业务传输中，此接口是用于MS与DTE／DCE之间的标准连接器。
(2) ISDN“S”接口
此接口是用于MS与ISDN按标准连接的标准连接器。
(3) 模拟接口
此接口用于给MS与外部设备之间提供模拟连接。
(4) 国际接续功能(“十”)
MS利用“十”键获得与国际接续的目的。
(5) 自动呼叫限制
当MS呼叫尝试失败时，需要重新尝试。
2．补充功能
MS补充功能是指直接针对补充业务的操作。
必备项：
MS可对补充业务进行控制。一旦运营部门拒绝提供服务时，MS能提供明确指示。
可选项：
MS能显示来自PLMN的每次通话的费率信息。
3．MS附加功能
必备项：
自检功能。MS开机后，在进入网路之前必需进行自检，以便为正常运行做准备。
可选项：
(1) 缩位拨号。
(2) 固定号码呼叫。
(3) 号码重拨。
(4) 免提功能。
(5) 禁止呼出选择。
(6) 鉴权保护。
(7) 耳机音量调整。
(8) 自动开机，定时关机。
(9) 接收质量指示。
(10) 呼叫费率计量。
时间: 2006-11-16 00:25
作者: 西红柿
标题: 第七讲 SIM卡
7.2 SIM卡简介
1. SIM卡的结构和类型
SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡，它的构成是以下几个模块：
--- CPU
--- 程序存储器(ROM)
--- 工作存储器(RAM)
--- 数据存储器(EPROM或E2PROM)
--- 串行通信单元
这五个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁。因为，芯片间的连线可能成为非法存取和盗用SIM卡的重要线索。
在实际使用中有两种功能相同而形式不同的SIM卡：
(a) 卡片式(俗称大卡)SIM卡，这种形式的SIM卡符合有关IC卡的ISO…7816标准，类似IC卡。
(b) 嵌入式(俗称小卡)SIM卡，其大小只有25mm×15mm，是半永久性地装入到移动台设备中的卡。
两种卡外装都有防水、耐磨、抗静电、接触可靠和精度高的特点。
2．SIM卡的软件特性
SIM卡采用新的单片机及存储器管理结构，因此处理功能大大增强。SIM卡中存有三类数据信息：
(1) 与持卡者相关的信息以及SIM卡将来准备提供的所有业务信息，这种类型的数据存储在根目录下。
(2) GSM应用中特有的信息，这种类型的数据存储在GSM目录下。
(3) GSM应用所使用的信息，此信息可与其它电信应用或业务共享，位于电信目录下。
3．SIM卡中的保密算法及密钥
SIM卡中最敏感的数据是保密算法A3、A8算法、密约Ki、PIN、PUK和Kc。A3、A8算法是在生产SIM卡的同时写入的，一般人都无法读A3、A8算法；HN码可由客户在手机上自己设定；PUK码由运营者持有；Kc是在加密过程中由Ki导出；Ki需要根据客户的IMSI和写卡时用的母钥(Kki)，由运营部门提供的一种高级算法DES，即Ki＝DES(IMSI，Kki)，经写卡机产生并写入SIM卡中，同时要将IMSI、Ki这一对数据送入GSM网路单元AUC鉴权中心。
如何保证Ki在传送过程中安全保密是一件非常重要的事情。Ki在写卡时生成，同时加密，然后进入HLR／AUC后再解密，那么连写卡和HLR／AUC的操作人员也不知道Ki的真实数据。
一般流行的做法是用一高级方程DES对Ki进行加密，DES方程需要一把密钥Kdes，加密和解密都用同一把密钥。由运营部门提供DES方程给HLR／AUC设备供应商，运营部门制定严格的保密制度，管理好密钥Kdes就能保证Ki传递的安全性，此过程见图7-1所示。
图7-1 SIM卡写卡流程
时间: 2006-11-16 00:26
作者: 西红柿
标题: 第七讲 SIM卡
4. 数据和参数
SIM卡中存有数据：ISDN、Ki、PIN、PUK、TMSI、LAI和ICCID(SIM卡号码)。其中ISDN、Ki、PIN、PUK上面已提到；TMSI和LAI是随着客户移动，网路随时写入的；ICCID号码是SIM卡号，它的数据格式定义如下：
898600 9F SS YY G xxxxxX Chk
898600 固定不变
9 代表移动业务接入号的末位
F 代表功能位，暂定为0
SS 代表各省编号
YY 代表编制ICCID时的年号(取后两位)
G 代表SIM卡供应商编号
XXXXXX 由各局自行定义
Chk 校验位
ICCID号码一共20位，采用条形码和数字号码印刷，颜色为黑色，印在SIM卡的反面，即不带芯片的那面。大卡、小卡均印20位，大卡将条形码、数字号码印在左上方，条形码在上，数字号码在下。小卡只在芯片反面印制数字号码，数字号码分四行，每行五位。ICCID的条形码采用交叉二五码。
另外，SIM卡中还存有许多参数，分为GSM系统参数和电信业务参数两类。GSM系统参数一般包括有管理类别、业务表、接入控制BCCH信息、TMSI、IMSI、Kc等；电信业务参数包括有缩位拨号、短消息、话费数据等。
下面按GSM的Phasel(阶段1)和Phase2(阶段2)两种情况对SIM卡的数据格式说明如下：
(1) Phasel
① GSM系统参数
在阶段l时所选GSM系统参数数据项目见表7-1所示。其中，6F38业务表中选有五项开放业务：
表7-1 GSM阶段1系统参数数据所选项
业务1(Servicel)：PIN码取消(PIN Disabling)
业务2(Service2)：缩位拨号(AbbreviatedDialling Numbers)
业务3、业务5和业务8在Phase．1中不开放。6F78接入控制采用低级等级。
业务4(Service4)：短消息存储(Short Message Storage)
业务6(Service6)：容量配置参数(Capability Configuration Pa-rameters)
业务7(Service7)：PLMN选择(PLMN Selector)
② 电信业务参数
电信业务所选项目见表7-2所示。
表7-2 GSM阶段1电信业务所选项
(2) Phase2
① GSM系统参数
在阶段2时GSM系统参数数据所选项目见表7-3所示。其中，6F38业务表在Phasel的基础上增加的业务有：
表7-3 GSM阶段2 系统参数数据所选项
业务9(Service9)：MSISDN
业务10(Servicelo)：扩展1文件(Extension l file)
业务12(servicel2)：短消息参数(short Message Parameters)
业务13(Servicel3)：最后拨号存储(Last Number Dialled)
业务14(servicel4)：小区广播消息识别(cell Broadcasting
Message ldentifier fi1e) ．
业务3、业务5、业务8和业务11在Phase2中不开放。6F78接入控制采用低级等级。
② 电信业务参数
电信业务所选项目见表7-4所示。
表7-4 GSM阶段2电信业务所选项
5. SIM卡的寿命
SIM卡的使用是有一定年限的。一般来说，它的物理寿命是取决于客户的插拔次数，约在1万次左右；而集成电路芯片的寿命取决于数据存储器的写入次数，不同厂家其指标有所不同，就Motorola经试验室试验约5万次左右。SIM卡的平均寿命约为4年左右。
时间: 2006-11-16 00:27
作者: 西红柿
标题: 第七讲 SIM卡
7.3 SIM卡功能
1．功能简介
SIM卡的主要完成两种功能：存储数据(控制存取各种数据)和在安全条件 下(个人身份号码PIN、鉴权钥Ki正确)完成客户身份鉴权和客户信息加密算法的 全过程。
此功能主要是由SIM卡内的一部具有操作系统的微处理机完成。芯片有八个触点，与移动台设备相互接通是在卡插入设备中接通电源后完成。此时，操作系统和指令设置可以为SIM提供智能特性。
SIM卡智能特性的逻辑结构是树型结构。全部特性参数信息都是用数据字段方式表达，如图7-2所示。即在根目录下有三个应用目录，一个属于行政主管部门应用目录，两个属于技术管理的应用目录，分别是GSM应用目录和电信应用目录。所有的目录下均为数据字段，有二进制的和格式化的数据字段。数据字段中的信息有的是永存性的即不能更新的，有的是暂存的，需要更新的。每个数据字段都要表达出它的用途、更新程度、数据字段的特性(如识别符)、类型是二进制的还是格式化的等。
图7-2 SIM卡存储配置
SIM卡除了存储正常的数据字段，也存储有非文件字段，如鉴权钥、个人身份鉴权号码、个人解锁码等数据。
SIM卡是随着GSM阶段实施，开发其阶段性的功能。通常在第二阶段所建议的功能都是在第一阶段的基础上建立的，因而第二阶段的SIM卡也适用于第一阶段。
2．功能配置
(1) 业务表
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F38，用于识别在 SIM卡中已分配的和已激活的业务。这些业务是移动开发所需要的业务，如电信目录下的各种业务。
(2) 国际移动开发识别(IMSI)
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F07，是用于存储国际移动开发身份的字段。IMSI最长可由15位设置组成，每位数字需4比特容量，共需9字节容量。为了它的安全性，则在空中接口传输一次，以后均由可变化的TMSI来替代。
(3) 闭锁PLMN问路
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F7B，用于存储4个不允许移动设备自动进入的PLMN网路。因每个PLMN由移动国家码(MCC)和移动网路码(MNC)表示，需要3字节的容量，所以共需12字节的容量。
(4) 位置信息
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F7E，用于存储客户临时身份识别(TMSI)、位置区识别(LAI)、临时身份的有效时间(TMSITIME)、位置更新状态。这样，既能保证客户的移动性，又能很快地寻找到客户移动后的新位置。TMSI需要4字节的容量，LAI需要5字节的容量，TMSITIME需要1字节的容量，共需要ll字节容量。
(5) 加密密钥(Kc)及它的序列号码(n)
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F20，用于存储加密密钥(Kc)和它的序列号码(n)。Kc是客户信息加解密A5算法的入口参数，需要8字节的容量。n是代表Kc可在空中接口上传输代号，通常需要3比特容量，一般给予1字节容量。
(6) PLMN选择器
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F30，用于客户或运营者选择使用PLMN网路的优先次序。至少能存储8个PLMN 代号，每个需要3字节容量，共24字节的容量。
(7) 广播控制信道信息(BCCH)
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F74，用于存储加快呼叫连接进程的BCCH。即在选择小区时，可以缩小移动台对 BCCH载波的搜索范围。需要容量共16字节。
(8) 接入控制
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F78，用于存储客户接入控制等级。在15个等级中，有l0个等级可分配给一般的客户，5个等级分配给有高、优先权的客户，所以共需2个字节。
(9) 被叫客户子地址
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F3E，用于存储被叫客户子地址。一般可以结合存储在时间字段6F3A的缩位拨号进行操作。这个字段对将来电信业务的发展是很有用的。目前，所配置的容量为22字节。
(10) 缩位拨号
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F3A，用于存储客户电话号码、被叫客户子地址识别符、网路／承载能力识别符等。其需要的容量为14＋X字节。这种功能客户可在移动设备的键盘上完成。
(11) 容量配置参数
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F3D，用于存储所需要的网路／承载能力的参数和当采用缩位拨号时移动设备结合已建立的呼叫配置参数。所需容量为14字节，l0字节分配给网路／承载能力，4字节给移动设备客户接口配置。
(12) 短消息
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F3C，用于存储移动设备从网路端接收的短消息，以及移动台发起的短消息。所需要的容量为176字节。
(13) 计费
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F39，用于存储所有的呼叫话费信息，即在客户通话结束后的最终话费。所需容量为2字节。
(14) 固定拨号
这种功能在图7-2中所配置的数据字段为6F3B。GSM第一、第二发展阶段暂不考虑如何应用，但在SIM卡中的位置要保留。
时间: 2006-11-16 00:28
作者: 西红柿
标题: 第七讲 SIM卡
7.4 SIM卡管理
我国GSM移动通信网路中，对客户识别卡(SIM卡)采用集中管理分散处理 的管理方法。
1. 组织管理结构
全国GSM客户识别卡的组织管理结构分为三级，参见图7-3所示。
图7-3 SIM卡组织管理结构
第一级称为全国数字移动电话(GSM)客户识别卡管理中心。
负责：
(1) 全国SIM卡的组织管理工作，协调各方面的业务关系。
(2) 统一管理和分配国际移动台识别码(IMSI)及SIM卡号码(ICCID)，制定IMSI、ICCID号码对应表的编制基本原则要求及格式。
(3) 统一申请SIM卡中的鉴权算法A3、密钥算法A8；规定产生密钥Ki的高级算法方程；制定向鉴权中心传输SIM卡内保密数据的专用加密高级算法方程。
(4) 统一规定SIM卡内有关通信业务方面的数据及参数。
(5) 统一选择购卡厂商。
(6) 统一制定SIM卡的正面版面。
(7) 根据各省级管理中心上报的相关数据，作数据汇总、统计、整理工作。
(8) 做好保密管理工作。
第二级称为省(市)数字移动电话(GSM)客户识别卡管理中心。
负责：
(1) 按照全国管理中心制定的IMSI号码和ICCID号码格式及范围，具体负责本省(市)IMSI号码和ICCID号码对应关系。
(2) 制定各省SIM卡反面的版面设计。
(3) 统一购卡，并负责检验工作，包括物理检测，芯片中数据内容的检测，以及一些必要的电气检测。
(4) 完成SIM卡的写卡工作。
(5) 保管各种算法、方程及母钥卡。
(6) 组织SIM卡的分发工作。
(7) 数据统计。
(8) 安全保密管理工作。
第三级为各地营业点，主要负责SIM卡的销售工作。
2．SIM卡的处理流程
SIM卡的处理大致要经过以下几个步骤：
--- 购卡
--- SIM卡处理(写卡)
--- 数据传送
--- 发卡
在卡的制造过程中，操作系统已装入芯片的ROM之中。购卡，交付客户投入正常使用之前，必须对卡执行个人化程序处理。
个人化程序可分为：
(1) 初始化
一般均由卡制造商把操作系统码，如特定的数据(出厂号、运输号等)、A3、A8算法等装入SIM卡中，一次性完成。
(2) 预个人化
对SIM卡进行预个人化，即建立目录结构，格式化A3、A8，并把网路运营者所需要的数据装入，如个人身份码(PIN码)、个人身份码解钥码(PUK码)，也是一次性完成。
(3) 个人化
把所规定的信息都装入SIM卡里，如IMSI、Ki、Kc、接入控制等级等。
当写卡后将有关数据要传送到鉴权中心时，如采用数据传输方式要专用的高级算法方程对IMSI、Ki进行加密处理传输；如采用邮寄方式要将含有数据的软盘与SIM卡分别包装邮寄，防止失密。
时间: 2006-11-16 00:30
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.1 客户状态
移动台客户状态一般是处于MS(客户)开机(空闲状态)、MS关机和MS忙三 种状态之一，因此网路需要对这三种状态做相应处理。
(1) MS开机，网路对它作“附着”标记。
当移动台开机(打开电源)后，它首先要在空中接口上搜索以找到正确的频率，并依靠搜索到的正确频率校正和同步频率，并将此频率锁定。该频率载有广播信息和可能的寻呼信息。
若MS是第一次开机，在其数据存储器(SIM卡)中找不到原来的位置区识别码(LAI)，它就立即要求接入网路，向MSC发送“位置更新请求”消息，通知GSM系统这是一个此位置区内的新客户，如图8－1所示，MSC根据该客户发送的IMSI中的HlH2H3消息，向该客户的归属位置寄存器(HLR)发送“位置更新请求”，HLR记录发请求的MSC号码(即M1M2M3)，并向MSC回送“位置更新接受”消息，至此MSC认为此MS已被激活，在拜访位置寄存器(VLR)中对该客户对应的IMSI上作“附着”标记，再向MS发送“位置更新证实”消息，MS的SIM卡记录此位置区识别码。
图8－1 第一次登记若MS不是第一次开机，而是关机后又开机的，MS接收到的LAI(LAI是在空中接口上连续发送的广播信息的一部分)与它SIM卡中原来存储的LAI不一致，那么它也是立即向MSC发送“位置更新请求”，MSC要判断原有的LAI是否是自己服务区的位置，如判断为肯定，MSC只需对该客户的SIM卡原来的LAI码改写成新的LAI码，并在该客户对应的IMSI作“附着”标记即可；判断为否定，MSC需根据该客户的IMSI中的HlH2H3信息，向该客户的HLR发送“位置更新请求”，HLR在该客户数据库内记录发请求的MSC号码，再回送“位置更新接受”，MSC再对该客户的IMSI作“附着”标记，并向MS回送“位置更新证实”信息，MS将SIM卡原来的LAI码改写成新的LAI码。
但若MS关机再开机时，所接收到的LAI与它SIM卡中原来存储的LAI相一致，那么MSC只对该客户作“附着”标记。
(2) MS关机，从网路中“分离”。
前面已经提到，一个激活状态的MS在VLR中标有“附着”标记。当MS切断电源关机时，MS即向网路发送最后一条消息，其中包括分离处理请求，MSC接收到后，即通知VLR对该MS对应的IMSI上作“分离”标记(如图8－2所示)，而归属位置寄存器(HLR)并没有得到该客户已脱离网路的通知。当该客户被寻呼，HLR向拜访MSC／VLR要漫游号码(MSRN)时，MSC／VLR通知HLR该客户已分离网路，不再需要发送寻找该客户的寻呼消息。
图8－2 分离程序
(3) MS忙
此时，无线网路分配给MS一个业务信道传送话音或数据，并在该客户ISDN上标注客户”忙”。
当MS移动时，必须有能力转到别的信道上，这就叫切换。为了决定是否需要切换及怎样切换，系统要对来自MS和BTS的消息进行判断分析，这叫“定位”。
时间: 2006-11-16 00:31
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.2 周期性登记
若MS向网路发送“IMSI分离”消息时，由于此时无线链路质量很差，衰落很大，那么GSM系统有可能不能正确译码，这就意味着系统仍认为MS处于附着状态。
再如MS开着机，可移动到覆盖区以外的地方，即盲区，GSM系统也不知道，仍认为MS处于附着状态。此时该客户被寻呼。系统就会不断地发出寻呼消息，无效占用无线资源。
为了解决上述问题，GSM系统采取了强制登记的措施。例如要求MS每30分钟登记一次(时间的长短由运营者设定)，这就是周期性登记。这样，若GSM系统没有接收到某MS的周期性登记信息，它所处的VLR就以“隐分离”状态在该MS上做记录，只有当再次接收到正确的周期性登记信息后，将它改写成“附着”状态。
网路是通过BCCH通知MS其周期性登记的时间。
时间: 2006-11-16 00:32
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.3 初始化
初始化过程是一个随机接入过程。从广义上说，这个过程始于MS，MS在 RACH(随机接入信道)上发送一条“信道请求”消息，BTS收到此消息后通知BSC，并附上BTS对该MS到BTS传输时延的估算及本次接入原因，BSC根据接入原因及当前资料情况，选择一条空闲的专用信道SDCCH通知BTS激活它。BTS完成指定信道的激活后，BSC在AGCH(允许接入)上发送“立即分配”消息或称为初始化分配消息，其中包含BSC分配给MS的SDCCH信道描述，初始化时间提前量、初始化最大传输功率以及有关参考值。每个在AGCH信道上等待分配的MS可以通过比较参考值来判断这个分配信息的归属，以避免争抢引起混乱。
当MS正确地收到自己的初始分配后，根据信道的描述，把自己调整到该信道上，建立一条传输信令的链路，发送第一个专用信道上的初始消息，其中含有客户的识别码(来自SIM卡上的信息)、本次接入的原因、登记和鉴权等内容。
当BSC没有空闲信道可供分配时，BSC要向MS发出“立即分配拒绝”消息，其中可以含有一个限制MS继续呼出的时间指示。这是—种减少RACH信道过载的方法。
时间: 2006-11-16 00:34
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.4 位置更新
MS从一个位置区移到另一位置区时(如图8－3)，必须进行登记，也就是说一旦MS发现其存储器中的LAI与接收到的LAI发生了变化，便执行登记。这个过程就叫“位置更新”。
图8－3 MS从一个位置移动到另一个位置区
首先考虑处于开机空闲状态的连续移动的MS，它被锁定于一个已定义的无线频率，即某小区(如图8－4小区1)的BCCH载频上，此载频的零时隙(TSo)载有BCCH和CCCH。当MS向远离此小区BTS的方向移动时，信号强度就会减弱。当移动到两小区(如图8－4小区l与小区2)理论边界附近的某一点时，MSC就会因信号强度太弱而决定转移到邻近小区的新的无线频率上。为了正确选择无 线频率，MS要对每一个邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量。当发现新的BTS(如图8－4小区2的BTS)发出的BCCH 载频信号强度优于原小区时，MS将锁定于这个新载频，并继续接收广播消息及可能发给它的寻呼消息，直到它移向另一小区。
由于小区1和小区2有相同的位置区码，所以MS接收的BCCH载频的改变并没有通知网路。这就是说，MS在没有进行位置更新时，网路并不参与此处理过程。
小区2和小区3不属于同一位置区。当MS从小区2移动到小区3时，MS通过接收BCCH便可知道已接入了新位置区。由于位置信息非常重要，因此位置区的变化一定要通知网路。这在移动通信中称为“强制登记”。
图8－4 MS从一个小区移动到另一个小区
(1) 不同MSC／VLR业务区间的位置更新
当MS从小区3移向小区5时(如图8－5)，BTS5通过新的 BSC把位置区消息传到新的MSC／VLR。这就是不同MSC／VLR业务区间位置更新。
图8－5 不同MSC/VLR业务区位置更新
图8－6示范了MSC之间的位置更新过程。MS从一个BTS小区移向不同MSC的另一个 BTS小区时，它发现自己锁定的BCCH载频信号强度在减弱，而另一BTS小区的BCCH信号在增强，MS就通过新的BTS小区向MSC发送一个具有“我在这里”的信息，即位置更新请求。MSC把位置更新请求消息送给HLR，同时给出 MSC的和MS的识别码，HLR 修改该客户数据，并回给MSC一个确认响应，VLR对该客户进行数据注册，最后由新的MSC发送给MS一个位置更新确认，同时由HLR通知原来的MSC 删除VLR中有关该MS的客户数据。当然在这一过程发生前，要进行MS的鉴权。
图8－6 位置更新的网路方案
(2) 同MSC／VLR不同位置区的位置更新
不同BSC控制的位置区，BTS4通过新的BSC把位置消息传给原来的MSC／VLR，图8－7示范了这一过程。
图8－7 同MSC/VLR业务区内漫游时的位置更新
当MS从某一小区移向同一MSC不同BSC的另一小区时，MS通过新的朋C将位置更新消息传给原来的MSC，MSC分析出新的位置区也属本业务区内的位置区，即通知VLR修改客户数据，并向MS发送位置更新确认。
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时间: 2006-11-16 00:38
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.7 MS主叫
若一MS处于激活且空闲状态，客户A 要建立一个呼叫，他只要拨被叫 B 客户号码，再按“发送”键，MS便开始启动程序。
首先，MS通过随机接入控制信道（RACH)向网路发第一条消息，既接入请求消息，MSC会分配它一专用信道，查看A客户的类别并标注此客户忙。若网路容许此MS接入网路，则MSC发证实接入请求消息。
接着，MS发呼叫建立消息及B客户号码，MSC根据此号码将主叫与被叫所在MSC连通，并将被叫号码送至被叫所在MSC（B客户为移动客户时）或送入固定网（PSTN)转界交换机（B客户为固定客户时）中进行分析。
一旦通往B客户的链路准备好，网路便向MS发呼叫建立证实，并给它分配专用业务信道TCH。至此，呼叫建立过程基本完成，MS等待B客户的证实信号。
时间: 2006-11-16 00:39
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.8 MS被叫
若MS作被叫，以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫建立过程, 如图8－13所示。B客户号码为139HlH2H3ABCD。
图8－13 GSM系统呼叫移动客户时接续示意图
A客户(如北京固定网某客户)拨打B客户(如上海数字移动某客户)，拨MSISDN(0139HlH2H3ABCD)号码。本地交换机根据A客户所拨B客户号码中国内目的地代码(139)可以与GSM网的GMSC(GSM网入口交换机)间建立链路，并将B客户MSISDN号码传送给GMSC。GMSC分析此号码，根据HlH2H3ABCD，应用查询功能向B客户的HLR发MSISDN号码，询问B客户漫游号码(MSRN)。
HLR将B客户MSISDN号码转换为客户识别码(IMSI)，查询B客户目前所在的业务区MSC(如他已漫游到广州)，向该区VLR发被叫的IMSI，请求VLR分配给被叫客户一个漫游号码MSRN，VLR 把分配给被叫客户的MSRN号码回送给HLR，由HLR发送给GMSC。GMSC有了MSRN，就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC(北京-广州)。GMSC与MSC的连接可以是直达链路，也可 由汇接局转接。VLR查出被叫客户的位置区识别码(LAI)之后，MSC将寻呼消息发送给位置区内所有的BTS，由这些BTS通过无线路径上的寻呼信道(PCH)发送寻呼消息，在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼。守候的空闲MS接收到此寻呼消息，识别出其IMSI码后，发送应答响应。
时间: 2006-11-16 00:39
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.9 释 放
GSM系统使用的呼叫释放方法与其它通信网使用的呼叫释放方法基本相同，通信的双方都可以随时终止通信。
在GSM实施第一阶段的规范中，对释放过程可以简化成只用两条消息，如释放由移动台发起，客户按“结束(END)”键发“拆除” 消息，MSC收到后就发送“释放”消息。若是网路端(如PSTN)发起的释放过程，MSC收到“释放”消息就向移动台发出“拆线”消息。在GSM实施的第一阶段，客户从拆线到释放这段时间内不再交换信令数据，于是释放过程可以简化成只用两条消息。
用三条消息这种更复杂的释放过程只是用于将来在客户拆线到释放这段时间交换必要的信令。
如果是一次ISDN的通信，MSC在ISUP上送出“释放”消息，通知对方通信终止，端到端的连接到此结束。但至此呼叫并末完全释放，MSC到移动台的本地链路仍然保持还需执行一些辅助任务，例如向移动台发送收费指示等。当MSC认为没有理由再保持与移动台之间的链路时，就向移动台送“拆除”消息，移动台返回“释放完成”消息，这时所有低层链路才释放，移动台回到空闲状态。
时间: 2006-11-16 00:43
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
8.10 主要接续流程
为了对GSM系统的整体工作流程有进一步的认识，本节描述几种主要接续流程。
移动客户至固定客户出局呼叫流程
移动台始发呼叫框图见图8－14，流程图见图8－15。
图8－14 移动台始发呼叫框图
图8－15 MS始发呼叫流程图
图中流程说明如下：
(1) 在服务小区内，一旦移动客户拨号后，移动台向基站请求随机接入信道。
(2) 在移动台MS与移动业务交换中心MSC之间建立信令连接的过程。
(3) 对移动台的识别码进行鉴权，如果需加密则设置加密模等，进入呼叫建立的起始阶段。
(4) 分配业务信道的过程。
(5) 采用七号信令的客户部分(1SUP／TUP)，建立与固定网(ISDN／PSTN)至被叫客户的通路，并向被叫客户振铃，向移动台回送呼叫接通证实信号。
(6) 被叫客户取机应答，向移动台发送应答连接消息，最后进入通话阶段。
固定客户至移动客户入局呼叫的基本流程
移动台终结呼叫框图如图8-16所示，流程图如图8-17所示。
图8－16 移动台终结呼叫框图
图8－17 MS终结呼叫流程图
流程说明如下：
（1）通过No．7信令客户部分ISUP／TUP，入口MSC(GMSC)接受来自固定网(1SDN／PSTN)的呼叫。
(2) GMSC向HLR询问有关被叫移动客户正在访问的MSC地址(即MSRN)。
(3) HLR请求拜访VLR分配MSRN。MSRN是在客户每次呼叫时由拜访VLR分配并通知HLR。
(4) GMSC从HLR获得MSRN后，便可寻找路由建立至被访MSC的通路。
(5)(6) 被访MSC从VLR获得有关客户数据。
(7)(8) MSC通过位置区内的所有基站BTS向移动台发送寻呼消[息。
(9)(10) 被叫移动客户的移动台发回寻呼响应消息后，执行与上述出局呼叫流程中的(1)、(2)、(3)、(4)相同的过程，直到移动台振铃，向主叫客户回送呼叫接通证实信号。
(11) 移动客户取机应答，向固定网发送应答连接消息，至此进入通话阶段。
时间: 2006-11-16 00:43
作者: 西红柿
标题: 第八讲 呼叫处理
位置更新基本流程
图8－18为一种典型的MSC间位置更新基本流程。
图8－18 位置更新流程图
图说明如下：
(1) 移动台MS从一个位置区(属于MSCA的覆盖区)移动到另一个位置区(属于MSCB的覆盖区)。
(2) 通过检测由基站BTS持续发送的广播信息，移动台发现新收到的位置识别码与目前使用的位置区识别码不同。
(3)(4) 移动台通过该基站向MSCB发送“我在这里”位置更新请求消息。
(5) MSCB把含有MSCB标识和MS识别码的位置更新消息送给HLR(鉴权或加密计算过程从此时开始)。
(6) HLR返回响应消息，其中包含全部相关的客户数据。
(7)(8) 在访问的VLR中进行客户数据登记。
(9) 通过基站把有关位置更新响应消息送给移动台(如果重新分配TMSI，此时一起送给移动台)。
(10) 通知原来的VLR则除有关此移动客户的数据。
切换基本流程
图8-19为一种典型的MSC之间切换的基本流程。
图8－19 MSC间切换流程图
图说明如下：
(1) 稳定的呼叫连接状态。
(2) 移动台对邻近基站发出的信号进行无线测量，包括功率、距离和话音质量。这三个指标决定切换的门限值。无线测量结果通过信令信道报告给基站子系统BSS中的基站收发信台BTS。
(3) 无线测量结果经过BTS预处理后传送给基站控制器BSC，BSC综合功率、距离和话音质量进行计算，并与切换门限值进行比较，决定是否要进行切换，如果需要再向MSCA发出切换请求。
(4) MSCA决定执行MSC之间的切换。
(5) MSCA请求在MSCB区域内建立无线通道，然后在MSCA与MSCB之间建立连接。
(6) MSCA向移动台发出切换命令后，移动台切换到已准备好连接通路的基站。
(7) 移动台发出切换成功确认消息传送给MSCA，以释放原来的信息等资源。
呼叫释放基本流程
图8－20和图8－21表示了MS发起呼叫和网路端发起呼叫信道释放基本流程。
图8－20 MS发起释放
图8－21 网路端发起信道释放
时间: 2011-8-25 16:09
作者: dyliang77
好呀 讲得不错 对GSM全面阐述
时间: 2014-5-5 10:55
作者: 不对法
好东西，学习一下
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