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1、GSMGSM数字移动通信系统数字移动通信系统目目 录录第一部分第一部分 移动通信系统的概述移动通信系统的概述第二部分第二部分 GSM系统结构与接口系统结构与接口第三部分第三部分 短消息业务介绍短消息业务介绍第四部分第四部分 无线应用协议无线应用协议WAP第五部分第五部分 通用分组无线业务通用分组无线业务GPRS第一部分 移动通信系统的概述一、移动通信的发展与现状一、移动通信的发展与现状二、二、GSM移动通信系统主要性能简介移动通信系统主要性能简介一、移动通信的发展与现状z第一阶段：从上世纪第一阶段：从上世纪20年代至年代至40年代早期，短波无线通年代早期，短波无线通信。信。z第二阶段：从第二阶
2、段：从40年代中期至年代中期至60年代初期，移动无线通信年代初期，移动无线通信开始问世。开始问世。z第三阶段：从第三阶段：从60年代中期至年代中期至70年代中期，大区制移动电年代中期，大区制移动电话。话。z第四阶段：从第四阶段：从70年代中期至年代中期至80年代中期，是移动通信蓬年代中期，是移动通信蓬勃勃 发展时期。发展时期。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进年底，美国贝尔实验室研制成功先进的移动电话系统（的移动电话系统（AMPS），），建成了蜂窝状移动通信网。建成了蜂窝状移动通信网。z第五阶段：从第五阶段：从80年代中期开始，欧洲推出年代中期开始，欧洲推出GSM体系，美体系，美国和日本
3、也制定了各自的数字移动通信体制。国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。移动通信迅速发展的原因市场驱动市场驱动-中国大陆：移动电话用户中国大陆：移动电话用户1999年超过年超过4000万用户，移动万用户，移动电话业务量占整个电信业务量的电话业务量占整个电信业务量的50%。据信息产业部副。据信息产业部副部长娄勤俭说，到六月底，中国内地移动电话用户将达到部长娄勤俭说，到六月底，中国内地移动电话用户将达到1.16亿户，比去年年底净增亿户，比去年年底净增3000多万户。多万户。-全球移动电话用户到全球移动电话用户到2000年已达到年已达到5亿。全球约每亿。全球约每10人人拥有一部手机，而现在，每五人就
4、拥有一部手机。拥有一部手机，而现在，每五人就拥有一部手机。移动通信迅速发展的原因(续)技术发展技术发展-微电子技术长足发展，如微电子技术长足发展，如DSP、天线技术天线技术-形成移动通信新体制，蜂窝网。形成移动通信新体制，蜂窝网。-微处理技术及计算机技术微处理技术及计算机技术政府调节政府调节-颁布有利于移动通信发展的政策颁布有利于移动通信发展的政策-分配或拍卖频段分配或拍卖频段移动通信系统的演进AMPSTACSNMTC450NAMTS模拟技术DAMPS IS-95 GSMPDC数字技术CDMA2000 WCDMATD-SCDMA语音业务多媒体业务技术驱动业务驱动第一代模拟蜂窝移动通信系统80年
5、代第二代数字蜂窝移动通信系统90年代第三代数字蜂窝移动通信系统21世纪FDMA话音TDMA话言和低速数据CDMA宽带多媒体技术技术驱动驱动z蜂蜂窝窝移移动动通通信信网网从从开开始始使使用用到到现现在在不不过过2020年年的的时时间间，其其发发展展速速度度之之快快十十分分惊惊人人。可可是是，在在一一些些经经济济发发达达的的国国家家，却却因因为为移移动动通通信信业业务务的的激激增增使使人人们很早就预感到模拟蜂窝系统存在着许多不足：们很早就预感到模拟蜂窝系统存在着许多不足：z (1)(1)已已有有的的模模拟拟蜂蜂窝窝系系统统制制式式混混杂杂，不不能能实实现现国国际漫游。际漫游。z(2)(2)模模拟拟
6、蜂蜂窝窝网网不不能能提提供供综综合合业业务务数数字字网网(ISDN)(ISDN)业业务务。通通信信网网的的发发展展趋趋势势将将实实现现向向ISDNISDN过过渡渡，随随着着非非话话业业务务的的发发展展，综综合合业业务务数数字字网网逐逐步步投投入入使使用，对移动通信领域的数字化要求愈来愈迫切。用，对移动通信领域的数字化要求愈来愈迫切。z(3)(3)模拟系统设备价格高，手机体积大，功耗大。模拟系统设备价格高，手机体积大，功耗大。移动通信系统的演进移动通信系统的演进移动通信系统的演进移动通信系统的演进z(4)模模拟拟系系统统网网用用户户容容量量受受到到限限制制，在在人人口口密密度度很大的城市系统扩容
7、困难。很大的城市系统扩容困难。z(5)模拟系统保密性不好。模拟系统保密性不好。z为了克服第一代蜂窝系统的局限性，以满足移动为了克服第一代蜂窝系统的局限性，以满足移动通信网发展的需要，北美、欧洲和日本自通信网发展的需要，北美、欧洲和日本自20世纪世纪80年代中期起相继开始第二代即数字蜂窝系统的年代中期起相继开始第二代即数字蜂窝系统的研究。研究。z同模拟系统相比，数字系统具有系统容量大，频同模拟系统相比，数字系统具有系统容量大，频率利用率高，通信质量好，业务种类多，便于与率利用率高，通信质量好，业务种类多，便于与ISDN等网络互联，易于保密，便于集成，设备等网络互联，易于保密，便于集成，设备体积小
8、、重量轻、耗电省、成本低等优点，是移体积小、重量轻、耗电省、成本低等优点，是移动通信的发展趋势。动通信的发展趋势。移动通信系统的演进移动通信系统的演进z目前，世界上已投入市场的数字蜂窝通信系统有目前，世界上已投入市场的数字蜂窝通信系统有以下几种：以下几种：z1)1)欧洲的欧洲的GSMGSM系统系统z由由于于欧欧洲洲各各国国模模拟拟蜂蜂窝窝通通信信系系统统体体制制的的不不统统一一，无无法法实实现现国国与与国国之之间间的的漫漫游游通通信信，因因此此欧欧洲洲各各国国最最早早开开始始数数字字移移动动通通信信系系统统的的研研究究，并并于于19911991年年率率先先投投入入商商用用。GSMGSM系系统统
9、不不但但能能获获得得比比模模拟拟系系统统更更高高的的通通信信容容量量，而而且且可可以以实实现现相相邻邻国国家家之之间的漫游通信。间的漫游通信。移动通信系统的演进移动通信系统的演进z2)2)北美的北美的ADC(ADC(也称也称DAMPS)DAMPS)系统系统z这种系统的特点是数字和模拟兼容这种系统的特点是数字和模拟兼容(也叫双模也叫双模式式)。用户利用一种双模式设备，既能在数字蜂窝。用户利用一种双模式设备，既能在数字蜂窝网中通信，也能在模拟蜂窝网中通信。这样不仅网中通信，也能在模拟蜂窝网中通信。这样不仅能提高通信容量，而且有利于解决建立新设备和能提高通信容量，而且有利于解决建立新设备和利用旧设备
10、的矛盾。美国电子工业协会于利用旧设备的矛盾。美国电子工业协会于19901990年年批准了双模式数字蜂窝系统的标准，简称批准了双模式数字蜂窝系统的标准，简称IS-54IS-54标标准。准。z3)3)日本的日本的JDCJDC系统系统z继继欧欧洲洲的的GSMGSM系系统统和和北北美美的的ADCADC系系统统之之后后，日日本本于于19891989年年提提出出了了JDCJDC系系统统。JDCJDC系系统统的的有有些些技技术术特特征征和和ADCADC相相似似，但但它它有有自自己己的的特特点点，也也不不是是双双模模式。式。移动通信系统的演进移动通信系统的演进z4)4)CDMACDMA系统系统z这这也也是是一
11、一种种数数字字和和模模拟拟兼兼容容的的系系统统，由由美美国国QualcommQualcomm公公司司提提出出，并并于于19931993年年被被美美国国电电子子工工业业协协会会批批准准，定定为为IS-95IS-95标标准准。它它采采用用码码分分多多址址(CDMA)(CDMA)技技术术，具具有有用用户户容容量量更更大大，抗抗干干扰扰、保保密密性性能能好好，通通信信质质量量好好等优点，业已在许多国家投入使用。等优点，业已在许多国家投入使用。二、GSM系统主要性能简介1、发射频率：发射频率：上行上行890-915MHz 下行下行935-960MHz2、多址方式：多址方式：TDMA3、双工方式：双工方式
12、：FDD4、双工间隔：双工间隔：45MHz5、载波频道间隔：载波频道间隔：200KHz，共共124载频。载频。6、语音编码：语音编码：规则脉冲激励长期预测编码规则脉冲激励长期预测编码 （RPE-LPC），），语音编码速率语音编码速率13kbps。GSM系统主要性能简介（续）7、信道编码：信道编码：采用循环冗余码、采用循环冗余码、1/2卷积码及交织编码。卷积码及交织编码。8、跳频速率：跳频速率：217跳跳/秒秒9、调制方式：调制方式：高斯滤波最小移频键控（高斯滤波最小移频键控（GMSK），），调制速调制速率率270.833kbps。10、时隙和时隙和TDMA帧：帧：物理信道物理信道/时隙，时隙周
13、期时隙，时隙周期577us，8时隙时隙/帧。帧。9、小区结构：小区结构：在农村地区可采用宏小区，小区半径可达在农村地区可采用宏小区，小区半径可达35km；城市地区小区半径一般为城市地区小区半径一般为10-20km；市中心等市中心等业务密集地区可采用微小区，半径业务密集地区可采用微小区，半径0.5km。GSM系统主要特点z根根据据GSM标标准准及及性性能能，可可以以看看出出GSM系系统统具具有有以以下特点：下特点：z(1)(1)具有开放的通用接口标准。具有开放的通用接口标准。z 现现有有的的GSMGSM网网络络采采用用7 7号号信信令令作作为为互互连连标标准准，并并采采用用与与ISDNISDN用
14、用户户网网络络接接口口一一致致的的三三层层分分层层协协议议，这这样样易易于于与与PSTNPSTN、ISDNISDN等等公公共共电电信信网网实实现现互互通通，同时便于功能扩展和引入各种同时便于功能扩展和引入各种ISDNISDN业务。业务。z(2)(2)具有跨系统、跨地区、跨国度的自动漫游能具有跨系统、跨地区、跨国度的自动漫游能力。力。GSM系统主要特点z(3)(3)提供可靠的安全保护功能。提供可靠的安全保护功能。z 在在GSMGSM系统中，采用了多种安全手段来进行用系统中，采用了多种安全手段来进行用户识别、鉴权与传输信息的加密，保护用户的权户识别、鉴权与传输信息的加密，保护用户的权利和隐私。利和
15、隐私。z GSM GSM系统中的每个用户都有一张惟一的系统中的每个用户都有一张惟一的SIM(SIM(客客户识别模块户识别模块)卡，它是一张带微处理器的智能卡卡，它是一张带微处理器的智能卡(IC(IC卡卡)，存储着用于认证的用户身份特征信息和，存储着用于认证的用户身份特征信息和与网络操作、安全管理以及保密相关的信息；移与网络操作、安全管理以及保密相关的信息；移动台只有插入动台只有插入SIMSIM卡才能进行网络操作。卡才能进行网络操作。GSM系统主要特点z(4)(4)支持各种电信承载业务和补充业务，增值业支持各种电信承载业务和补充业务，增值业务丰富。务丰富。z 电信业务是电信业务是GSMGSM的主
16、要业务，它包括电话、的主要业务，它包括电话、传真、短消息、可视图文以及紧急呼叫等业务。传真、短消息、可视图文以及紧急呼叫等业务。z 由于由于GSMGSM中所传输的是数字信息，因此无需采中所传输的是数字信息，因此无需采用用ModemModem就能提供数据承载业务，这些数据业务包就能提供数据承载业务，这些数据业务包括括3003009600 b/s9600 b/s的电路交换异步数据、的电路交换异步数据、120012009600 b/s9600 b/s的电路交换同步数据和的电路交换同步数据和3003009600 b/s9600 b/s的的分组交换异步数据。分组交换异步数据。z 升级至升级至GPRSGP
17、RS后更支持高达后更支持高达171.2 kb/s171.2 kb/s的分组的分组交换数据业务。交换数据业务。GSM系统主要特点z(5)(5)容容量量大大，频频谱谱利利用用率率高高，抗抗衰衰落落、抗抗干干扰扰能能力得到加强。力得到加强。z 与与模模拟拟移移动动系系统统相相比比，在在相相同同频频带带宽宽度度下下其其通通信信容容量量增增大大了了3 35 5倍倍，另另外外，由由于于在在系系统统中中使使用用了了窄窄带带调调制制、语语言言压压缩缩编编码码等等技技术术，频频率率可可多多次次重重复复使使用用，从从而而提提高高了了频频率利用率，同时便于灵活组网。率利用率，同时便于灵活组网。z 又又因因为为在在G
18、SMGSM系系统统中中采采用用了了分分集集、交交织织、差差错错控控制制、跳频等技术，系统的抗衰落、抗干扰能力得到了加强。跳频等技术，系统的抗衰落、抗干扰能力得到了加强。z(6)(6)易于实现向第三代系统的平滑过渡。易于实现向第三代系统的平滑过渡。z正是由于正是由于GSMGSM系统具有以上诸多优点，真正实现了个系统具有以上诸多优点，真正实现了个人移动性和终端移动性，因此在全球得到了广泛的应用，人移动性和终端移动性，因此在全球得到了广泛的应用，占据了全球移动通信市场占据了全球移动通信市场70%70%以上的份额。以上的份额。第二部分 GSM系统结构与接口一、一、GSM系统结构系统结构二、二、GSM系
19、统的各类接口系统的各类接口三、三、GSM系统的控制与管理系统的控制与管理一、GSM系统结构zGSMGSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分为数字蜂窝通信系统的主要组成部分为网网络子系统络子系统(NSS)(NSS)、基站子系统、基站子系统(BSS)(BSS)和移动和移动台台(MS)(MS)；（图；（图4.6.14.6.1）z除此之外，除此之外，GSMGSM网中还配有网中还配有短信息业务中心短信息业务中心(SC)(SC)，既可实现点对点的短信息业务，也，既可实现点对点的短信息业务，也可实现广播式的公共信息业务以及语音留可实现广播式的公共信息业务以及语音留言业务，从而提高网络接通率。言业务，从而提高网络
20、接通率。一、GSM系统结构GSM系统设备1、移动台、移动台MS2、基站子系统、基站子系统BSS 基站控制台基站控制台BSC 基站收发信台基站收发信台BTS4、操作维护子系统操作维护子系统OMC OMC-B OMC-S3、网络交换子系统网络交换子系统 移动交换中心移动交换中心MSC 归属位置寄存器归属位置寄存器HLR 访问位置寄存器访问位置寄存器VLR 设备标志寄存器设备标志寄存器EIR 认证中心认证中心AUC移动台（MS）移动台语音处理的过程移动台语音处理的过程移动台是移动终端（移动台是移动终端（MS）和用户识别模块（）和用户识别模块（SIM）组成。组成。基站子系统BSS基站子系统包括基站子系
21、统包括基站收发信机组基站收发信机组(BTS)和基站控制和基站控制器器(BSC)。该子系统由。该子系统由MSC控制，通过无线信道控制，通过无线信道完成与完成与MS的通信，主要实现无线信号的收发以及的通信，主要实现无线信号的收发以及无线资源管理等功能。无线资源管理等功能。基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线信道，传送网络的各种信令及用户信息等。信道，传送网络的各种信令及用户信息等。基站子系统z1)1)基站收发信机组基站收发信机组(BTS)(BTS)z 基站收发信机组包
22、括无线传输所需要的各种硬基站收发信机组包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如多部收发信机、支持各种小区结构件和软件，如多部收发信机、支持各种小区结构(如全向、扇形如全向、扇形)所需要的天线、连接基站控制器所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及收发信机本身所需要的检测和控的接口电路以及收发信机本身所需要的检测和控制装置等。制装置等。z 它实现对服务区的无线覆盖，并在它实现对服务区的无线覆盖，并在BSCBSC的控制的控制下提供足够的与下提供足够的与MSMS连接的无线信道。连接的无线信道。基站子系统z2)2)基站控制器基站控制器(BSC)(BSC)z 基站控制器基站控制器(BSC)(BSC)是基
23、站收发信机组是基站收发信机组(BTS)(BTS)和移和移动交换中心之间的连接点，也为动交换中心之间的连接点，也为BTSBTS和操作维护中和操作维护中心心(OMC)(OMC)之间交换信息提供接口。之间交换信息提供接口。z 一个基站控制器通常控制多个一个基站控制器通常控制多个BTSBTS，完成无线，完成无线网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、网络资源管理、小区配置数据管理、功率控制、呼叫和通信链路的建立和拆除、本控制区内移动呼叫和通信链路的建立和拆除、本控制区内移动台的越区切换控制等功能。台的越区切换控制等功能。网络子系统NSS网络子系统由一系列功能实体构成，主要起交换、移动性管网络子系统由
24、一系列功能实体构成，主要起交换、移动性管理和安全性管理等功能。理和安全性管理等功能。z1)1)移动交换中心移动交换中心(MSC)(MSC)z移动交换中心移动交换中心(MSC)(MSC)是蜂窝通信网络的核心，它是用于对是蜂窝通信网络的核心，它是用于对覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体，同覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体，同时也为本系统连接别的时也为本系统连接别的MSCMSC和其它公用通信网络和其它公用通信网络(如公用交如公用交换电信网换电信网PSTNPSTN、综合业务数字网、综合业务数字网ISDNISDN和公用数据网和公用数据网PDN)PDN)提提供链路接口。供链路接口
25、。zMSCMSC主要完成交换功能、计费功能、网络接口功能、无线主要完成交换功能、计费功能、网络接口功能、无线资源管理与移动性能管理功能等，具体包括信道的管理和资源管理与移动性能管理功能等，具体包括信道的管理和分配、呼叫的处理和控制、越区切换和漫游的控制、用户分配、呼叫的处理和控制、越区切换和漫游的控制、用户位置信息的登记与管理、用户号码和移动设备号码的登记位置信息的登记与管理、用户号码和移动设备号码的登记和管理、服务类型的控制、对用户实施鉴权、保证用户在和管理、服务类型的控制、对用户实施鉴权、保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务等。转移或漫游的过程中实现无间隙的服务等。网络子系统NSS
26、z2)2)归属位置寄存器归属位置寄存器(HLR)(HLR)z 这这是是GSMGSM系系统统的的中中央央数数据据库库，存存储储着着该该HLRHLR控控制制区区内内所所有有移移动动用用户户的的管管理理信信息息，其其中中包包括括用用户户的的漫漫游游能能力力、签签约约服务和补充业务；服务和补充业务；z此此外外，还还为为移移动动交交换换中中心心提提供供移移动动台台实实际际漫漫游游所所在在地地的的信信息息，这这样样就就使使任任何何来来话话呼呼叫叫立立即即按按选选择择的的路路径径送送到到被被叫叫用用户。户。z3)3)访问位置寄存器访问位置寄存器(VLR)(VLR)z 这是一个动态数据库，记录着当前进入其服务
27、区内已这是一个动态数据库，记录着当前进入其服务区内已登记的移动用户的相关信息，如用户号码、所处位置区域登记的移动用户的相关信息，如用户号码、所处位置区域信息等，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫；信息等，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼叫；z 一旦移动用户离开该一旦移动用户离开该VLRVLR服务区而在另一个服务区而在另一个VLRVLR中重新中重新登记时，该移动用户的相关信息即被删除。登记时，该移动用户的相关信息即被删除。网络子系统NSSz4)鉴权中心鉴权中心(AUC)z AUC存存储储着着鉴鉴权权算算法法和和加加密密密密钥钥，在在确确定定移移动动用用户户身身份份和和对对呼呼叫叫
28、进进行行鉴鉴权权、加加密密处处理理时时，提提供供所所需需的的三三个个参参数数(随随机机号号码码RAND、符符合合响响应应SRES、密密钥钥Kb)，用用来来防防止止无无权权用用户户接接入入系系统统和和保证通过无线接口的移动用户的通信安全。保证通过无线接口的移动用户的通信安全。z5)移动设备识别寄存器移动设备识别寄存器(EIR)z EIR也是一个数据库，用于存储移动台的有关设也是一个数据库，用于存储移动台的有关设备参数，主要完成对移动设备的识别、监视、闭备参数，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。目前，我锁等功能，以防止非法移动台的使用。目前，我国各移动运营商尚未启
29、用国各移动运营商尚未启用EIR设备。设备。网络子系统NSSz6)6)操作维护中心操作维护中心(OMC)(OMC)zOMCOMC用于对用于对GSMGSM系统进行集中操作、维护与管理，系统进行集中操作、维护与管理，具体又包括无线操作维护中心具体又包括无线操作维护中心(OMC-R)(OMC-R)和交换网络和交换网络操作维护中心操作维护中心(OMC-S)(OMC-S)。OMC-ROMC-R对基站分系统的操作维护对基站分系统的操作维护包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管理、出错管理。理、出错管理。OMC-SOMC-S对交换分系统的操作维护对交换分系
30、统的操作维护操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业务管理、计费、路由和网络管理。务管理、计费、路由和网络管理。维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统软硬件维护。软硬件维护。二、GSM系统中的各类接口1、主要接口zGSMGSM主要接口是主要接口是UmUm接口、接口、A A接口和接口和AbisAbis接口接口，这三种接口保，这三种接口保证了不同厂商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设证了不同厂商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能互联互通。备能互联互通。z1 1）空中接口（）空中接口
31、（UmUm）zUmUm接口是接口是MSMS与与BTSBTS之间的无线电接口，主要传送无限资源之间的无线电接口，主要传送无限资源管理、移动性管理和接续管理等信息。管理、移动性管理和接续管理等信息。z2 2）A A接口接口z基站基站BSCBSC与与MSCMSC之间的接口，传送的信息包括移动台和基站之间的接口，传送的信息包括移动台和基站的管理、移动性和呼叫接续管理等的管理、移动性和呼叫接续管理等z3 3）AbisAbis接口接口z是是NSSNSS内内BTSBTS与与BSCBSC之间的接口，用于之间的接口，用于BTSBTS与与BSCBSC之间的远端之间的远端互连方式。互连方式。2、网络子系统内部接口z
32、包括包括B、C、D、E、F、G接口：接口：z1）B接口接口zMSC与与VLR之间的接口，用于之间的接口，用于MSC向向VLR询问有询问有关关MS当前位置信息或通知当前位置信息或通知VLR有关有关MS的位置更的位置更新信息。新信息。z2）C接口接口zMSC与与HLR之间的接口，用于传递路由选择和管之间的接口，用于传递路由选择和管理信息。理信息。z3）D接口接口zHLR与与VLR之间的接口，用于交换之间的接口，用于交换MS位置和用户位置和用户管理的信息，保证管理的信息，保证MS在整个服务区内能建立和接在整个服务区内能建立和接受呼叫。受呼叫。2、网络子系统内部接口z4）E接口接口z相邻区域的移动交换
33、中心之间的接口，用于相邻区域的移动交换中心之间的接口，用于MS从一个从一个MSC控制区到另一个控制区到另一个MSC控制区时交换有关信息，以完控制区时交换有关信息，以完成越区切换。成越区切换。z5）F接口接口zMSC与与EIR之间的接口，用于交换相关的管理信息。之间的接口，用于交换相关的管理信息。z6）G接口接口zVLR之间的接口，在采用临时移动用户识别码（之间的接口，在采用临时移动用户识别码（TMSI）时，此接口用于向分配时，此接口用于向分配TMSI的的VLR询问此移动用户的国询问此移动用户的国际移动用户识别码的信息。际移动用户识别码的信息。GSM的区域、号码、地址与识别z从地理位置来看，从地
34、理位置来看，GSM系统分为系统分为GSM服务区服务区、公公用陆地移动网（用陆地移动网（PLMN）业务区）业务区、移动交换控制移动交换控制区（区（MSC区）、位置区（区）、位置区（LA）、基站区和扇区。）、基站区和扇区。GSM服务区PLMN服务区MSCVLR服务区位置区基站区1、区域划分1）、）、GSM服务区：服务区：由联网的由联网的GSM全部成员国组成。全部成员国组成。2）、）、PLMN业务区业务区 由由GSM系统构成的公用陆地移动网，处于国际系统构成的公用陆地移动网，处于国际或国内汇接交换机的级别上。或国内汇接交换机的级别上。3）、）、MSC业务区业务区 由一个移动交换中心控制的区域称为由一
35、个移动交换中心控制的区域称为MSC业务区，业务区，凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器（VLR）登记。登记。MSC业务区1、区域划分4）、位置区（）、位置区（LA）每个每个MSC业务区分成若干位置区，位置区有若干业务区分成若干位置区，位置区有若干基站区组成，当寻呼移动用户时，位置区内全部基站基站区组成，当寻呼移动用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号，利用位置区识别码（可以同时发寻呼信号，利用位置区识别码（LAI），），系统能够区别不同的位置区。系统能够区别不同的位置区。5）、基站区）、基站区 一个基站控制器所控制的若干个小区的区域。一个基站控制
36、器所控制的若干个小区的区域。6）小区（）小区（cell）也叫蜂窝区，一个小区包含一个基站，每个基站有若也叫蜂窝区，一个小区包含一个基站，每个基站有若干套收、发信机。干套收、发信机。根据基站位置不同分为：中心激励，定点激励。根据基站位置不同分为：中心激励，定点激励。2、GSM识别码z1）国际移动用户识别码（）国际移动用户识别码（IMSI）zIMSI用于识别用于识别GSM/PLMN网中用户，每个用户均分配一个唯一的网中用户，每个用户均分配一个唯一的IMSI。IMSI：MCC+MNC+MSIN MCC：移动国家号，中国移动国家号，中国460；MNC：移动网号，中移动移动网号，中移动00，联，联通通0
37、1 MSIN：移动用户识别号移动用户识别号z2）临时用户识别码（）临时用户识别码（TMSI）用于保护用于保护IMSI码，该号只在本码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过门选择，长度不超过4个字节。个字节。z3）国际移动设备识别码（）国际移动设备识别码（IMEI）z用于识别移动设备的号码，监控被窃或无效的这一类移动设备。用于识别移动设备的号码，监控被窃或无效的这一类移动设备。IMEI：TAC+FAC+SNR+SP TAC：型号批准编码型号批准编码 FAC：装配厂家编号装配厂家编号 SNR：序号编码序号编码 SP：备用备用2、GSM识别码 4
38、）移动用户号码）移动用户号码MSISDN：CC+NDC+SN CC：国家码，中国国家码，中国86 NDC：国内目标码国内目标码 SN：用户用户码码z国内移动用户国内移动用户ISDN号码为一个号码为一个11位数字的等长号码：位数字的等长号码：zN1N2N3 H0 H1H2H3z其中，其中，N1N2N3为数字蜂窝移动业务接入号为数字蜂窝移动业务接入号(网号网号)，中国，中国移动为移动为139、138、137、136、135，中国联通为，中国联通为130、131；zH0H1H2H3为为HLR(归属位置寄存器归属位置寄存器)识别号，表示用户识别号，表示用户归属的归属的HLR，用来区别不同的移动业务区；
39、，用来区别不同的移动业务区；z为四位用户号码。为四位用户号码。2、GSM识别码5）移动台漫游号码）移动台漫游号码 MSRNCCNSCSN当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区（当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区（MSC）时，该）时，该MSC将给移动台分配一个临时漫游号码，用于路由选择。将给移动台分配一个临时漫游号码，用于路由选择。CC国家号国家号 NDC国内目的地号码国内目的地号码(用于识别用于识别MSC/VLR）SN用户号，对应于用户的用户号，对应于用户的IMSI号码号码 当移动台离开该区后，访问位置寄存器和归属位置寄存器都当移动台离开该区后，访问位置寄存器和归属位置寄存器都要删除该漫游
40、号码，以便再分配给其他移动台使用。要删除该漫游号码，以便再分配给其他移动台使用。2、GSM识别码6）位置区识别码位置区识别码LA=MCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国家移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的移动网号，识别国内的GSM网网 LAC位置区号码，识别一个位置区号码，识别一个GSM网中的位置区网中的位置区7）小区全球识别码小区全球识别码CGI MCCMNCLACCI 用于识别一个位置区内的小区。用于识别一个位置区内的小区。8）基站识别码基站识别码（BSIC NCCBCC）(6bit）NCC国家色码，用于识别国家色码，用于识别GSM移动网移动网(3bit)BCC
41、基站色码，用于识别基站基站色码，用于识别基站(3bit)Um无线接口z规定信道结构和接入能力z定义MS-BS通信协议z完成呼叫控制处理z实现移动性、安全管理z完成功率控制等业务功能信道的帧结构GSM逻辑信道类型业务信道TCH：全速率TCH全速率语音信道全速率9600bps数据信道全速率4800bps数据信道全速率2400bps数据信道半速率TCH半速率语音信道半速率4800bps数据信道半速率2400bps数据信道GSM逻辑信道类型（续）控制信道：广播信道、公共控制信道、专用控制信道控制信道：广播信道、公共控制信道、专用控制信道广播控制信道（广播控制信道（BCH）频率校正信道（频率校正信道（F
42、CCH）：）：移动台频率校正移动台频率校正 同步信道（同步信道（SCH）：）：移动台的帧同步和基站识别移动台的帧同步和基站识别 广播控制信道（广播控制信道（BCCH）：）：发送一般消息发送一般消息公共控制信道（公共控制信道（CCCH）寻呼信道（寻呼信道（PCH）：）：基站寻呼移动台基站寻呼移动台 随机接入信道（随机接入信道（RACH）：）：移动台随机接入网络移动台随机接入网络 准予接入信道（准予接入信道（AGCH）：）：给成功的接续分配专用控制信道给成功的接续分配专用控制信道专用控制信道（专用控制信道（DCCH）独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）：）：传送移动台与基站连接及分配信
43、道的信传送移动台与基站连接及分配信道的信令令 快速辅助控制信道（快速辅助控制信道（FACCH）：）：传送功率控制、测量数据等特定信息传送功率控制、测量数据等特定信息 慢速辅助控制信道（慢速辅助控制信道（SACCH）：）：所携带信令与所携带信令与FACCH相同，但速率较相同，但速率较慢。慢。时隙和突发时隙：为时隙：为576.9us的时间片，含的时间片，含156.25bit。突发序列：在一个时隙中，被发送的无线载波所携带突发序列：在一个时隙中，被发送的无线载波所携带的信息比特串。的信息比特串。根据功能不同，共有根据功能不同，共有4种突发形式：种突发形式：普通突发序列：携带业务信道和除普通突发序列：
44、携带业务信道和除FCCH、SCH、RACH外的控制信道信息。外的控制信道信息。频率校正突发序列：用于移动台频率同步。频率校正突发序列：用于移动台频率同步。同步突发序列：用于移动台定时同步。同步突发序列：用于移动台定时同步。接入突发序列：用于移动台随机接入。接入突发序列：用于移动台随机接入。突发脉冲序列突发脉冲序列 无线资源分配小区配置小区配置：将无线频率信道的一个子集分配给某特定的小区使用。移动配置移动配置：将小区配置的无线频率信道中的若干个动态分配给某个移动用户。时隙的分配时隙的分配：在上下行链路上成对进行。在BTS一侧，上行TDMA帧比相应下行 TDMA帧固定延迟3个时隙。在移动台一侧也存
45、在相应的延迟。慢跳频慢跳频：每个移动台在每个TDMA帧的发送时隙改变一次频率。2、A接口功能*地面信道功能 -地面信道分配、地面信道阻塞、测试呼叫*无线信道管理 -信道配置管理 -无线业务信道管理：无线信道指配、无线业务信道监视、跳频管理、空闲无线业务监视、业务信道功率控制、业务信道释放、-广播、公共控制信道管理：随机接入、寻呼消息 -专用信道管理：链路监视、信道释放、功率控制、无线信道指配A接口功能（续）*资源指示：BSS向MSC汇报空闲无线信道状态*信道编码解码*码型转换/速率适配*互通功能：对其他网络数据呼叫的互通功能由MSC完成*测量信息：空中链路、业务流量测试，MS报告，BSS接收和
46、预处理，传送给MSC处理。*切换：小区内、小区间、外部切换*移动管理：由MSC/HLR/VLR和MS共同完成*呼叫控制：由MSC/VLR/HLR完成*安全特性：用户数据密钥管理、用户识别、信令信息保密、用户鉴权三、GSM系统的控制与管理1、位置登记/删除2、用户管理3、鉴权与加密4、呼叫处理过程5、越区切换/漫游1、位置登记/删除移动台的几种状态：1、移动台关机、移动台关机 系统启动IMSI分离进程，再有关的VLR和HLR中设置标志。MS不能应答寻呼消息，网络不能达到MS。同时它也不能通知网络其所处的位置区的变化。IMSI“分离”状态。2、移动台开机，空闲状态、移动台开机，空闲状态 系统可以成
47、功地寻呼MS，IMSI“附着”状态。3、移动台忙、移动台忙 网络分配给MS一个业务信道传送话音或数据，当MS移动时它必须有能力进行定位和切换。*首次入网位置登记 由于MS第一次被使用，所以MSC/VLR没有此MS的任何信息，若MS发现当前的LA码与原来的不同，MS接入系统要求登记，MSC/VLR登记该MS的位置信息并将该请求往HLR记录，MSC/VLR对该MS作“附着”标记，这时这个MS被激活。*正常位置更新 BSCMSCVLRHLRBTS1.2.2.3.3.4.4.正常位置更新过程1、MS在新的小区内读到其BCCH上的信息，找到该小区的LAC，该LAC与MS内所存的LAC进行比较，当两者不一
48、致时，需进行位置更新。2、MS通过RACH向系统发出接入申请，通过申请到的SDCCH建立与网络的联系。3、MS经SDCCH向系统发出位置更新请示。4、新的LAC与旧的LAC属于同一MSC/VLR时，位置更新在该MSC内完成,MSC需在VLR中对该MS的位置信息进行修改。5、位置更新被系统认可，MS、RBS被通知释放所占用的信令信道。*周期性位置登记 当MS向网络发送“IMSI分离”消息时，无线链路质量差，系统有可能不能正确译出信息，由于没有证实消息发送给MS，之后MS也没有再发分离信号，因此系统仍认为MS处于附着状态，为解决这一问题，系统采取了强制登记措施，要求MS每过一定周期要登记一次。若系
49、统没有接收到某MS的周期性登记信息。它所处的VLR就以“分离”在此MS上做标记，定程序称“隐分离”。不同MSC/VLR区间漫游时的位置更新过程:BSCMSCVLRHLRBSCMSCVLR123456位置更新请求位置更新请求请求位置更新接受位置更新证实位置删除位置删除接受小区2小区1位置删除 当移动台进入一个新的VLR区域并进行位置登记后，HLR应向前一个VLR发送取消位置消息来删除该VLR中有关数据。2、用户管理*用户注册 发放用户识别卡SIM和在网络端的数据库中为该用户建立相应的档案，即在HLR和AUC中为用户开户头，分配IMSI。*SIM卡 -SIM卡生产厂商存入的系统原始数据 -网络运营
50、商注入的参数：IMSI、鉴权密钥Ki、A3算法、A8算法 3、鉴权与加密下列情况需先经过鉴权 -移动台呼出及呼入。-移动台位置登记、位置更新。-移动台补充业务的登记、使用、删除。AUCIMSI1IMSI2KiKiRANDKcSRES RANDKcSRESRAND加密算法8鉴权算法3结果结果数据库IMSI和鉴权产生随机数HLR鉴权过程4、呼叫处理过程MS BTS BSC MSC1、寻呼2、寻呼命令3、寻呼请求4、信道请求5、信道要求6、信道激活7、信道激活证实9、寻呼响应8、直接分配9、寻呼响应（GCI、IMSI）9、寻呼响应10、AUC请求10、AUC请求10、AUC请求11、鉴权响应12、加