GSM系统原理与结构-鼎利

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1、GSM系 统 原 理 与 结 构 GSM系 统 原 理 与 结 构l 第 一 章 CME20 系 统 概 述l 第 二 章 GSM网 络 编 号 识 别l 第 三 章 GSM无 线 接 入 原 理 l 第 四 章 GSM通 信 事 件 CME20系 统 概 述CME的 全 称 是 Cellular Matra Ericsson， Matra是 一 间 法 国 公司 的 名 字 ， 而 CME20系 统 就 是 它 与 爱 立 信 共 同 开 发 用 于GSM (Global System for Mobile communications)网 络 的一 种 系 统 产 品 。爱 立 信 为 G

2、SM网 络 提 供 有 两 套 系 统 ：CME20： 用 于 GSM 900和 DCS 1800网 络CMS40： 用 于 GSM 900网 络 中 国 移 动 2G采 用 的 是 GSM 900,DCS 1800， 所 以 这 里 只 对CME20进 行 说 明 。 爱 立 信 公 司 的 主 要 产 品 第 一 章 CME20系 统 概 述l 1.1 CME20系 统 的 技 术 特 点l 1.2 CME20系 统 的 构 成l 1.3 GSM系 统 接 口l 1.4 CME20系 统 的 网 络 结 构 CME20系 统 的 技 术 特 点1、 采 用 AXE-10交 换 系 统 的

3、技 术 。 CME 20系 统 实 际 上 是 AXE的 一 个 应 用 系 统 ， 是 通 过 在 AXE-10交 换 机 基 础 上 增 加 和 减 少 相 应 的 子 系 统 、 功 能 块 来 实 现 的 ， 这 样 做 的 好 处 是 移 动 通 信 系 统 可 共 享 AXE技 术 的 成 熟 和 进 步 。2、 采 用 TDMA时 分 多 址 接 入 技 术 。 在 GSM的 TDMA中 帧 被定 义 为 每 个 载 频 中 所 包 含 的 8个 连 续 的 时 隙 （ TS0 7) 可 使 不 同 的 移 动 台 占 用 同 一 频 率 来 实 现 同 时 通 话 ， 目 前

4、可以 做 到 8个 用 户 同 时 使 用 同 一 频 率 。 采 用 TDMA方 式 ， 可以 增 加 系 统 的 容 量 和 配 置 的 灵 活 性 。 3、 采 用 高 斯 滤 波 最 小 移 频 键 控 频 率 调 制 技 术 （ GMSK） 。 使 用 GMSK方 式 ， 其 优 点 是 避 开 了 线 性 要 求 ， 使 用 非 线 性 功 率 放 大 器 可 降 低 移 动 台 的 成 本 。4、 话 音 编 码 方 面 采 用 了 波 形 编 码 和 声 源 编 码 相 结 合 的 混 合 编 码 技 术 ， 速 率 速 率 一 般 在 416kbps,当 编 码 速 率 在

5、816kbps范 围 时 ， 其 语 音 质 量 可 达 商 用 语 音 通 信 标 准 .要求 可 低 于 16Kbit/s。5、 保 密 方 面 采 用 加 密 和 用 户 身 份 鉴 别 的 识 别 数 字 化 处 理 技 术 ， 安 全 、 保 密 性 能 好 。 练 习 题1. 在 GSM中 ， 信 道 编 码 采 用 了 哪 种 编 码 格 式 ： A、 波 形 编 码 B、 声 音 编 码 C、 混 合 编 码2. 目 前 的 GSM 系 统 使 用 的 调 制 方 式 为 ( ) A.FSK B.FM C.GMSK D.PM3.GSM采 用 的 是 哪 种 接 入 方 式 ？

6、A.FDMA B.TDMA C.CDMA D.上 面 三 种 都 可 以 . 第 一 章 CME20系 统 概 述l 1.1 CME20系 统 的 技 术 特 点l 1.2 CME20系 统 的 构 成l 1.3 GSM系 统 接 口l 1.4 CME20系 统 的 网 络 结 构 CME20系 统 的 构 成 CME20系 统 是 爱 立 信 的 GSM系 统 产 品 （ 包 括GSM900和 DCS1800 标 准 ） ， 由 以 下 几 部 分 组 成 ： l交 换 系 统 （ SS）l基 站 系 统 （ BSS）l操 作 支 持 系 统 （ OSS)和 其 他 网 络 节 点 TAUC

7、 BG WSMS-G MSCSMS-IWMSCEIR SCMSCG MSC BSCRBSMS H LRVLRGPRSG G SN BSSSSSG SNIP Network OSS Information Transmission Call Connection and Information CME20系 统 的 结 构 图固 定 电 话 网综 合 业 务 数字 网 公 共 陆 地 移 动通 信 网 GPRS业 务 支持 节 点通 用 分 组无 线 业 务 短 信 网 关交 换 网 络子 系 统 鉴 权 中 心 短 信 中 心无 线 基 站子 系 统手 机 +SIM卡 移 动 台 无 线 基

8、站基 站 控制 器移 动 业 务 交换 中 心MSC关 口 局归 属 位 置寄 存 器 设 备 识 别寄 存 器拜 访 位 置寄 存 器 操 作 维 护子 系 统PSTNISDNPLMNGPRS网 关 支持 节 点 计 费 网 关 一 、 交 换 系 统 （ SS） SS 是 整 个 移 动 网 的 控 制 中 心 ， 与 公 网 中 的 电 话 交 换 设 备功 能 类 似 ， 具 有 话 务 控 制 、 号 码 分 析 、 计 费 、 呼 叫 统 计 等 功能 ， 另 外 它 还 具 有 实 现 数 据 业 务 的 功 能 。交 换 系 统 包 括 下 列 功 能 单 元 ： 移 动 业

9、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） 设 备 识 别 寄 存 器 （ EIR） 短 信 息 服 务 中 心 （ SC） 1、 MSC是 GSM网 络 的 核 心 部 分 ， 是 对 位 于 其 覆 盖 区 域 中 的 MS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 他 公 用 通 信 网 之 间 的 接 口 。MSC有 如 下 功 能 ：l提 供 交 换 功 能 、 完 成 MS寻 呼 接 入 、 信 道 分 配 、 呼

10、叫 接 续 、 话 务 量 控制 、 计 费 、 多 个 BSC的 管 理 功 能 。l完 成 BSS、 MSC之 间 的 切 换 和 辅 助 性 的 无 线 资 源 管 理 RR、 移 动 性管 理 MM、 连 接 性 管 理 CM。l完 成 MS位 置 更 新 、 越 区 切 换 、 自 动 漫 游 、 合 法 性 检 验 、 频 道 转 接 及补 充 业 务 等 功 能l与 VLR、 HLR、 GMSC、 SMS-GMSC、 SMS-IWMSC、 SGSN通 信 。 2、 HLR和 VLR： HLR 和 VLR是 与 呼 叫 建 立 密 切 相 关 的 两 个 数 据 库 。HLR是 一

11、 个 静 态 数 据 库 ， 用 于 储 存 本 地 用 户 的 资 料 信 息 。 即运 营 商 管 理 移 动 用 户 呼 叫 资 料 的 数 据 库 。 当 用 户 购 买 移 动 号码 SIM卡 时 ， 号 码 将 被 登 记 在 该 网 络 的 HLR中 ， HLR与 各 营业 点 的 终 端 相 连 。它 储 存 两 类 数 据 ：一 是 用 户 的 参 数 ， 包 括 :MSISDN、 IMSI 、 用 户 类 别 、 Ki， 补 充 业 务 及 用 户 的 三 参 数 组 等 参 数 。二 是 用 户 的 位 置 信 息 ， 该 MS 目 前 处 于 哪 个 MSC/VLR中

12、， 即 MSC/VLR 地 址 。 VLR用 于 寄 存 所 有 进 入 本 交 换 机 服 务 区 域 用 户 的 信 息 。 VLR看 成 是 分 布 的 HLR， VLR与 MSC配 对 合 置 于 一 个 物 理 实 体 中 。 原因 是 每 次 呼 叫 ， 它 们 之 间 都 会 有 大 量 的 信 令 传 递 ， 若 分 开 ， 信 令链 路 负 荷 大 ， 所 以 将 MSC与 VLR接 口 做 成 AXE 的 内 部 接 口 。VLR中 也 寄 存 两 类 信 息 ： 一 是 本 交 换 区 用 户 参 数 ， 该 参 数 是 从 HLR中 获 得 的 。 二 是 本 交 换

13、区 MS的 LAI 。 3、 AUC与 EIR也 是 数 据 库 ， 但 与 呼 叫 的 建 立 无 关 。AUC是 向 HLR提 供 出 于 安 全 原 因 而 使 用 的 鉴 权 参 数 和 密 钥 ， 即 三参 数 组 (随 机 号 码 RADN,符 号 相 应 SRES,密 钥 KC,)。 AUC是 由 计 算 机系 统 来 实 现 的 。EIR用 来 检 验 设 备 的 合 法 性 ， 可 以 禁 止 末 经 批 准 的 话 机 设 备 使 用 。它 内 存 三 种 名 单 ：白 名 单 -合 法 设 备黑 名 单 -非 法 设 备灰 名 单 -故 障 设 备 4、 GMSC称 为

14、入 口 移 动 交 换 局 或 称 门 道 局 。 是 网 关 移 动 交 换 中心 lInterworking Interface 信 息 交 换 接 口 (USE Call to MS)lInterrogation（ 审 查 ）lRouting（ 路 由 建 立 ）lCall forward to C-No(面 向 C-No的 呼 叫 ）具 有 从 HLR查 询 得 到 被 叫 MS目 前 的 位 置 信 息 ， 并 根 据 此 信 息 选择 路 由 。 GMSC 可 以 是 任 意 的 MSC ， 也 可 以 单 独 设 置 。 单 独设 置 时 ， 不 处 理 MS的 呼 叫 ， 因

15、此 不 需 设 VLR ， 不 与 BSC 相连 。 二 、 基 站 系 统 （ BSS）1、 基 站 控 制 器 （ BSC） l处 理 与 MS的 连 接 。 通 过 分 配 逻 辑 信 道 来 实 现 。 l小 区 数 据 的 管 理 ， 无 线 信 道 的 管 理 、 分 配 、 监 视 、 释 放 。 l传 输 网 络 的 管 理 。 l基 站 的 操 作 与 维 护 l定 位 与 切 换 l话 音 编 码 与 速 率 适 配 l话 务 的 集 中 与 扩 散 2、 无 线 基 站 （ RBS） RBS用 来 提 供 移 动 台 与 系 统 的 无 线 接 口 ， 主 要 由 无 线

16、 收 发 信 机组 构 成 。 l无 线 的 传 输 、 无 线 和 有 线 的 转 换 、 无 线 信 道 处 理 、 发 射 、 接 收和 跳 频 l测 量 服 务 小 区 的 SS和 BER， TA。 三 、 操 作 支 援 系 统 （ OSS/OMC）1、 OSS系 统 的 作 用 蜂 窝 数 字 移 动 通 信 系 统 是 一 个 由 软 硬 件 构 成 的 复 杂 系 统 ， 用户 和 网 络 设 备 都 在 不 断 变 化 ， 为 进 行 有 效 的 管 理 ， 必 须 有 一 个 操作 维 护 中 心 。 它 主 要 是 对 整 个 GSM网 络 进 行 管 理 和 监 控 。

17、2、 OSS的 功 能 提 供 一 个 集 中 的 、 方 便 的 控 制 平 台 ， 用 于 小 区 设 计 、 系 统扩 展 及 操 作 维 护 ， 保 证 高 质 量 的 服 务 ， 提 高 操 作 维 护 和 管 理的 效 率 。 其 功 能 如 下 ：1） 配 置 管 理 2） 故 障 管 理3） 性 能 管 理4） 用 户 和 网 络 管 理 ， 蜂 窝 网 络 的 管 理 （ CNA) 四 、 MS组 成 ： MS=SIM+MEMS的 功 能 :l完 成 话 音 编 码 、 信 道 编 码 、 信 息 加 密 、 信 息 的 调 制 和 解 调 、 信 息 的 发 射 和 接 收

18、l测 量 服 务 小 区 的 SS和 BER， 测 量 相 邻 小 区 BCCH载 波 的 SS。SIM中 存 有 ：l固 定 信 息 （ 用 户 的 签 约 信 息 ， A3、 A8）l临 时 信 息 （ LAI）没 有 SIM卡 ， MS不 能 接 入 GSM网 络 ， 但 是 当 用 于 紧 急 业 务 时 除 外 。ME是 用 户 设 备 （ 手 机 ） ， 防 失 窃 系 统 配 置 了 EIR。 用 户 权 与 用 户 设备 是 分 开 的 ， 用 户 设 备 只 是 一 台 有 权 收 发 信 机 。 SIM卡 由 运 营 商 进行 管 理 ， 而 设 备 终 端 则 是 用 户

19、 自 行 选 择 。 练 习 题1.下 面 哪 个 单 元 通 常 与 MSC放 在 一 起 统 一 管 理 ？ A A.VLR B.HLR C.AUC D.EIR2. 移 动 台 开 户 数 据 和 当 前 数 据 分 别 存 放 于 ？ AA.HLR、 VLR B.VLR、 HLR C.VLR、 MSC D.MSC、 VLR 3. 在 GSM系 统 中 ， 存 放 用 户 数 据 的 归 宿 位 置 寄 存 器 的 英 文缩 写 ？ AA.HLR B.MSC C.VLR D.BTS 4. 以 下 哪 种 功 能 在 BSC中 完 成 ？ ( B ) A.测 量 无 线 连 接 的 信 号

20、强 度 B.分 配 无 线 信 道 C.本 地 交 换 第 一 章 CME20系 统 概 述l 1.1 CME20系 统 的 技 术 特 点l 1.2 CME20系 统 的 构 成l 1.3 GSM系 统 接 口l 1.4 CME20系 统 的 网 络 结 构 GSM系 统 的 接 口BSS与 MS之 间 的 接 口 为 “ Um”接 口BTS与 BSC之 间 的 接 口 为 “ A-bis”接 口BSC与 MSC之 间 的 接 口 为 “ A”接 口MSC和 VLR之 间 的 接 口 为 “ B”接 口MSC和 HLR之 间 的 接 口 为 “ C”接 口HLR和 VLR之 间 的 接 口

21、为 “ D”接 口MSC之 间 的 接 口 为 “ E”接 口MSC和 EIR之 间 的 接 口 为 “ F”接 口VLR之 间 的 接 口 为 “ G”接 口 MSBTS BSC MSCMSC VLRVLREIRHLRAUC PSTNISDNPSDNGSM系 统 的 接 口 连 接 图UmA-bis A BC DE F G N 在 GSM系 统 中 ， Um接 口 上 的 协 议 为 LAPDm协 议 ； A-bis接 口是 的 协 议 为 LAPD协 议 ； A接 口 是 协 议 为 BSSAP协 议 ,其 他 接 口是 的 协 议 都 为 MAP协 议 。 练 习 题1. 在 GSM系

22、统 中 ， BSC与 BTS之 间 的 接 口 叫 _D _， 它 是 _： A、 I/O接 口 ， 开 放 的 B、 Air接 口 ， 不 开 放 的 C、 A 接 口 ， 开 放 的 D、 A-Bis接 口 ， 不 开 放2. The interface between MSC and the BSC in know As（ A） A.A-interface B.A-bis-interface C.B-interface3. 基 站 与 MS之 间 的 接 口 叫 （ B ） A. B接 口 B. Um接 口 C.D接 口 D.A-bis接 口4. MS与基站之间信息传递所使用的协议是：_

23、B_A、LAPD协议 B、LAPDm协议 C、CCITT NO.7协议 D、TCP/IP协议 第 一 章 CME20系 统 概 述l 1.1 CME20系 统 的 技 术 特 点l 1.2 CME20系 统 的 构 成l 1.3 GSM系 统 接 口l 1.4 CME20系 统 的 网 络 结 构 CME20系 统 的 网 络 结 构1） 入 口 MSC（ GMSC） 提 供 CME20、 PLMN网 络 与 其 它 通 信 网 间 的 链 路 。 具 有 为 呼 叫 查 询 、 选 接 呼 叫 路 由 的 功 能 。2） MSC/VLR业 务 区 MSC所 覆 盖 的 服 务 区 域 ， 凡

24、 在 该 区 的 移 动 台 均 在 该 区 的 拜 访 位 置 寄 存 器 （ VLR） 登 记 。3） 位 置 区 （ LA） 广 播 寻 呼 消 息 以 便 找 到 某 移 动 用 户 的 寻 呼 区 域 。4） 小 区 （ CELL） 一 个 位 置 区 划 分 为 若 干 个 小 区 ， 它 是 网 络 中 一 个 基 本 的 无 线 覆 盖 的 区 域 。 GSM 服 务 区PLMN 服 务 区MSCVLR 服 务 区位 置 区 小 区CME20的 网 络 结 构 图 2 入 口 MSC 的 网 络 位 置MSC/VLR业 务 区 MSC/VLR业 务 区MSC/VLR业 务 区

25、MSC/VLR业 务 区GMSC MSC作 为 GSM/PLMN的 入 局 汇 接 交 换 机 ， 它 具 有 为 移 动 终 端 的 呼叫 询 问 呼 叫 路 由 的 功 能 。 它 能 使 系 统 为 呼 叫 选 路 至 它 们 的 最 终 的 目 的地 被 叫 移 动 台 。 GSM/PLMN网 络 的 服 务 区 是 由 一 个 或 几 个 MSC/VLR业 务 区 构 成 ，能 够 提 供 GSM/PLMN网 络 与 其 它 通 信 网 络 间 的 链 路 ， 具 有 为 呼 叫 查 询、 选 接 呼 叫 路 由 的 功 能 的 MSC称 为 入 口 MSC， 简 称 GMSC。 M

26、SC/VLR服 务 区 表 示 由 该 MSC所 覆 盖 的 服 务 区 域 ， 凡 在 该 区 的 移动 台 均 在 该 区 的 拜 访 位 置 寄 存 器 （ VLR） 登 记 。 因 此 ， MSC总 与 VLR构 成 同 一 个 节 点 ， 写 作 MSC/VLR。 每MSC/VLR服 务 区 又 被 分 成 若 干 个 位 置 区 ， 位 置 区 是 MSC/VLR服 务 区的 一 个 部 分 ， 在 一 个 位 置 区 内 ， 移 动 台 可 以 自 由 地 移 动 ， 不 需 做 位 置更 新 。 一 个 位 置 区 是 广 播 寻 呼 消 息 以 便 找 到 某 移 动 用 户

27、 的 寻 呼 区 域 。一 个 位 置 区 只 能 属 于 某 一 个 MSC/VLR。 利 用 位 置 区 识 别 码 （ LAI） ，系 统 能 够 区 别 不 同 的 位 置 区 。 一 个 位 置 区 又 划 分 为 若 干 个 小 区 。 每 个 小 区 具 有 专 用 的 识 别 码（ CGI） ， 它 表 示 网 络 中 一 个 基 本 的 无 线 覆 盖 区 域 。 利 用 基 站 识 别码 （ BSIC） ， 移 动 台 本 身 能 区 分 使 用 同 样 载 频 的 各 个 小 区 。注 意 ： ERCSSON划 分 LA几 乎 与 MSC服 务 区 一 样 大 ， LA大

28、 ， 寻 呼 效 率 低 ： LA 小 ， 要 频 繁 地 做 位 置 更 新 ， 网 络 信 令 流 量 加 大 ， 手 机 电 池 也 不 耐 用 。 建 议 在 信 令 不 超 载 的 情 况 下 ， 尽 可 能 划 大 位 置 区 。 BSC不 存 在 服 务 区 的 概 念 。 目 前 的 移 动 通 信 系 统 一 般 采 用 小 区 制 ， 即 将 整 个 网 络 服务 区 域 分 为 若 干 个 小 区 。 因 这 种 服 务 区 的 形 状 很 像 蜂 窝 ， 便将 其 称 之 为 蜂 窝 移 动 通 信 系 统 ， 与 之 相 对 应 的 网 络 为 蜂 窝 式网 络 。蜂

29、 窝 小 区 分 为 以 下 几 种 ：（ 1） 宏 蜂 窝 小 区 ： 每 小 区 覆 盖 半 径 为 1 35KM， 发 射 功 率较 强 在 10W以 上 ， 是 GSM小 区 的 主 要 组 成 部 分 。（ 2） 微 蜂 窝 小 区 ： 是 在 宏 蜂 窝 基 站 基 础 上 发 展 起 来 的 一 种小 型 化 基 站 。 它 的 覆 盖 半 径 为 30 300M， 发 射 功 率 较 小 在 2W以 下 ， 用 于 解 决 GSM系 统 中 的 盲 点 和 热 点 。（ 3） 微 微 蜂 窝 小 区 ： 实 质 就 是 微 蜂 窝 的 一 种 ， 只 是 它 的 覆盖 半 径

30、更 小 为 10 30M,基 站 发 射 功 率 更 小 ， 大 约 在 几 十 毫 瓦 左右 ， 它 主 要 解 决 城 内 的 室 内 覆 盖 。 蜂 窝 小 区 系 统 的 三 个 主 要 特 点 ：（ 1） 无 线 频 率 资 源 再 用 。 根 据 系 统 所 选 的 调 制 方 式 、 带 宽确 定 载 干 比 ， 在 满 足 这 个 载 干 比 要 求 的 前 提 下 考 虑 到 多 径 衰落 等 因 素 确 定 同 频 再 用 保 护 距 离 。（ 2） 越 区 自 动 切 换 。 当 一 个 处 于 通 话 状 态 的 移 动 用 户 从 某小 区 移 动 到 另 一 个 小

31、 区 时 ， 为 使 用 通 话 不 中 断 需 要 自 动 切换 信 道 ， 而 用 户 不 会 察 觉 到 这 个 过 程 。（ 3） 漫 游 。 漫 游 是 GSM的 一 大 优 点 。 所 谓 漫 游 就 是 指 使PLMN网 络 始 终 能 跟 踪 移 动 用 户 的 实 际 位 置 ， 从 而 可 以 方便 将 呼 叫 终 接 至 该 用 户 。 练 习 题1. 以 下 关 于 位 置 区 的 描 述 ， ( )项 是 错 误 的 ？ A.位 置 区 是 寻 呼 MS的 区 域 。B.把 业 务 繁 忙 的 区 域 尽 量 划 在 一 个 位 置 区 。 C.一 个 位 置 区 可

32、 以 属 于 两 个 以 上 的 MSC/VLR服 务 区 。 D.MS从 一 个 位 置 区 到 另 一 个 位 置 区 立 即 要 做 位 置 更 新 。2. Which of the following is false regarding Location Areas? ( )A.One Location Area can belong to several BSCs B.One Location Area can belong to several MSCs C.One Location Area is always handled by only one MSC D.Several

33、 Location Area can be handled by one BSC E.Several Location Area can be handled by one MSC 第 二 章 GSM网 络 编 号 识 别l 2.1 编 号 系 统l 2.2 鉴 权 、 加 密 及 设 备 识 别 1、 移 动 台 的 国 际 身 份 号 码 ISDN（ MSISDN） 是 供 用 户 拨 打 的 公 开 号 码 ， 具 有 全 球 唯 一 性 。 CCITT建 议 结 构为 ： MSISDN CC NDC SN CC 国 家 码 即 在 国 际 长 途 电 话 通 信 网 中 的 号 码 （

34、 中 国 +86） NDC 国 内 目 的 地 码 SN 用 户 号 码 如 13922223456 1392222便 是 NDC， 前 三 位 用 于 识 别 网 号 ， 后四 位 用 于 识 别 归 属 区 ， 目 前 开 通 的 135-139实 际 上 是 同 一 个 网 。CC NDC SN3digits 7digitsNational MS NOInternational MS ISDNMAX 15digits 4digits编 号 系 统 2、 国 际 移 动 用 户 识 别 码 （ IMSI） 是 指 在 无 线 路 径 和 GSM PLMN网 络 上 唯 一 识 别 移 动

35、用 户 的 号 码 。用 于 PLMN所 有 信 令 中 ， 存 于 HLR、 VLR、 SIM、 AUC中 。IMSI MCC MNC MSIN MCC 移 动 网 的 国 家 号 码 （ 与 CC不 同 ， 中 国 为 460）MNC 移 动 网 号 。 中 移 通 为 “ 00”， 中 联 通 为 “ 01， 电 信 是 03MSIN 移 动 台 识 别 号 。 1个 典 型 的 IMSI号 码 为 460030912121001.MSIN共 有 10位 ， 其 结 构 如 下 ： EF+M0M1M2M3+ABCD。 其 中 的M0M1M2M3和 MDN号 码 中 的 H0H1H2H3可

36、 存 在 对 应 关 系 ， ABCD四 位 为 自 由 分 配 。 使 用 十 进 制 ， 最 长 为 15位MCC MNC MSIN3digits 1-2digitsNational MSIInternational MSI即 IMSIMAX 15digits 3、 移 动 台 漫 游 号 码 （ MSRN） 用 于 一 次 呼 叫 的 路 由 选 择 。 MSRN CC NDC SN CC 国 家 号 NDC 国 内 目 的 地 号 码 (用 于 识 别 PLMN） SN 用 户 号 ， 用 于 识 别 MSC/VLR的 地 址 。 在 此 情 况 下 ，SN是 MSC交 换 机 的 地

37、 址 . MSRN前 6-7位 一 般 与 MSC地 址 相同 ,这 时 被 叫 MSC中 保 存 了 用 户 IMSI和 MSRN的 对 应 关 系 .每个 MSC最 多 可 提 供 1000个 MSRN。4、 临 时 移 动 用 户 识 别 码 （ TMSI） 用 于 保 护 IMSI码 ， 该 号 只 在 本 MSC区 域 有 效 ， 本 次 呼 叫有 效 ， 其 结 构 可 由 各 电 信 部 门 选 择 ， 长 度 不 超 过 4个 字 节 。一 个 CCCH的 寻 呼 容 量 为 2个 IMSI或 4个 TMSI。 5、 国 际 移 动 台 设 备 识 别 码 （ IMEI） 是

38、唯 一 用 来 识 别 移 动 台 终 端 设 备 的 号 码 ， 称 作 系 列 号 。 IMEI TAC FAC SNR SP TAC 型 号 论 证 码 FAC 最 终 装 配 码 ， 用 于 识 别 制 造 厂 家 。 SNR 序 号 SP 备 用任 何 手 机 按 *#06#即 可 看 到 .是 由 15位 数 字 组 成 的 电 子 串 号 可 以 看 出 是 否 水 货6、 位 置 区 识 别 码 （ LAI） LAI代 表 MSC业 务 区 的 不 同 位 置 区 ， 用 于 移 动 用 户 的 位置 更 新 。 LAI MCC MNC LAC MCC 移 动 国 家 号 ，

39、识 别 一 个 国 家 MNC 移 动 网 号 ， 识 别 国 内 的 GSM网 LAC 位 置 区 号 码 ， 识 别 一 个 GSM网 中 的 位 置 7、 小 区 全 球 识 别 码 （ CG I） 460003078412345 用 于 识 别 一 个 位 置 区 内 的 小 区 。 CGI MCC MNC LAC CIMCC MNC LACLocation Area Identity （ LAI） CICell Global Identity （ CI）3digits 1-2digits Max 16 bits Max 16 bits 8、 基 站 识 别 码 （ BSIC） BSI

40、C NCC BCC NCC 国 家 色 码 ， 用 于 识 别 边 界 上 不 同 国 家 GSM移 动 网 BCC 基 站 色 码 ， 用 于 识 别 同 频 基 站 ， 一 个 簇 一 个 BCC 。小 区 数 据 中 的 NCCPERM(允 许 的 网 络 色 码 )=X， 用 于 指 定 移动 台 允 许 接 入 的 网 络 。 BCC可 以 在 OMT2中 读 出 。若 在 某 个 物 理 位 置 ， 移 动 台 能 同 时 收 到 两 个 小 区 的 BCCH载 频 ， 且 它 们的 频 道 号 相 同 ， 则 移 动 台 以 BSIC区 分 它 们 。NCC BCC0-7中 取

41、一 位 0-7中 取 一 位2 digits 9、 各 种 号 码 的 应 用 在 呼 叫 过 程 中 各 种 号 码 的 应 用 如 下 图 所 示 ：PSTN MSISDN GMSC MSISDNMSRNMSRN IMSI VLRMSCIMSI MSRNMSISDN IMSI MSC地 址MSRN HLRV 下 例 是 一 个 北 京 的 固 定 电 话 用 户 拨 打 广 州 的 一 个 移 动 用户 的 呼 叫 接 续 过 程 中 各 种 识 别 码 的 应 用 过 程 。 1、 主 叫 拨 号 。 北 京 市 话 用 户 A拨 打 广 州 GSM用 户 B的MSISDN号 码 ， P

42、STN网 络 的 交 换 机 分 析 MSISDN号 码 ， 得知 B用 户 为 移 动 用 户 ， 它 把 呼 叫 转 到 GSM网 络 上 距 它 最 近的 一 个 具 有 入 口 功 能 的 移 动 业 务 交 换 中 心 GMSC。 2、 GMSC分 析 被 叫 号 码 。 GMSC分 析 该 号 码 为 广 州 位置 寄 存 器 HLR的 用 户 后 将 MSISDN号 码 送 至 广 州 HLR， 要 求查 询 有 关 该 被 叫 用 户 目 前 所 在 的 位 置 信 息 。 3、 HLR申 请 漫 游 号 码 MSRN。 HLR把 MSISDN号 码 转 换成 IMSI后 查

43、出 用 户 目 前 处 于 哪 个 MSC并 将 该 IMSI发 至 该 MSC，向 该 MSC申 请 分 配 一 个 漫 游 号 码 。 4、 选 定 漫 游 号 码 MSRN。 MSC收 到 IMSI后 临 时 给 被 叫 用户 B分 配 一 个 漫 游 号 码 并 将 此 号 码 送 回 HLR， 再 由 HLR发 给GMSC使 用 。 5、 连 接 呼 叫 至 被 叫 所 在 的 MSC。 GMSC收 到 MSRN后 ，用 此 号 码 选 择 一 条 出 中 继 路 由 至 MSC。 MSC将 负 责 本 次 呼 叫的 建 立 和 计 费 功 能 。 6、 令 被 叫 所 在 位 置

44、区 内 的 所 有 基 站 发 寻 呼 信 息 。 MSC发 出 寻 呼 命 令 到 MS所 在 位 置 区 内 的 所 有 无 线 基 站 ， 再 由 基 站向 被 叫 用 户 B发 呼 叫 信 号 。 7、 基 站 寻 呼 被 叫 用 户 B。 基 站 收 到 寻 呼 命 令 后 ， 将 该 寻 呼消 息 （ 含 有 MS的 IMSI） 通 过 无 线 控 制 信 道 发 射 。 MS接 收 到 寻呼 后 向 基 站 发 回 响 应 信 号 。 8、 呼 叫 连 接 。 MS响 应 信 号 经 BTS、 BSC送 回 MSC， 经 鉴权 、 设 备 识 别 后 认 为 合 法 ， 则 令

45、BSC给 该 MS分 配 一 条 TCH，接 通 MSC至 BSC的 路 由 ， 并 向 主 叫 送 回 铃 音 ， 向 被 叫 振 铃 。当 被 叫 摘 机 应 答 ， 则 系 统 开 始 计 费 。 练 习 题1.GSM系 统 中 ， 用 户 寻 呼 所 使 用 的 标 识 码 为 ： a A.11位 拨 号 号 码 B.IMSI号 码 或 TMSI号 码 C.动 态 漫 游 号 码 D.以 上 皆 可 2. 在 一 个 城 市 的 GSM系 统 内 ， 小 区 识 别 码 CGI： aA.是 唯 一 的 。 B.可 以 有 2个 小 区 相 同 。 C.可 以 有 3个 小 区 相 同

46、。 D.可 以 有 任 意 多 个 小 区 相 同 。3. 在 无 线 路 径 和 GSM PLMN网 中 用 来 唯 一 识 别 某 一 用 户 的 的 号 码 是 ( a) A.IMSI B.MSISDN C.TMSI D.IMEI 第 二 章 GSM网 络 编 号 识 别l 2.1 编 号 系 统l 2.2 鉴 权 、 加 密 及 设 备 识 别 CME20提 供 以 下 安 全 保 密 措 施 l对 接 入 网 络 的 呼 叫 请 求 进 行 鉴 权 l对 无 线 信 道 上 的 消 息 进 行 加 密 l对 移 动 台 的 IMSI进 行 保 护 l对 移 动 设 备 合 法 性 进

47、 行 识 别鉴 权 、 加 密 及 设 备 识 别 一 、 鉴 权1、 下 列 情 况 需 先 经 过 鉴 权 (对 该 用 户 使 用 数 据 业 务 的 合 法 性 和 有 效 性进 行 检 查 。 鉴 权 处 理 是 筛 选 合 法 用 户 ， 并 允 许 接 入 网 络 取 得 服 务 的 过 程 ， 鉴 权处 理 必 须 在 位 置 登 记 、 移 动 台 呼 叫 的 终 止 与 发 起 前 完 成 ) 1 )移 动 台 呼 出 及 呼 入 。 2)移 动 台 位 置 登 记 、 位 置 更 新 。 3)移 动 台 补 充 业 务 的 登 记 、 使 用 、 删 除 。2、 鉴 权

48、过 程 CME20鉴 权 过 程 ：1、 用 户 购 机 入 网 时 ， 电 信 部 门 将 IMSI号 和 用 户 鉴 权 键 Ki一 起 分 配 给 用 户 。 同 时 ， 该 用 户 的 IMSI和 Ki存 入 AUC。2、 在 AUC鉴 权 中 心 按 下 步 骤 产 生 一 个 用 于 鉴 权 和 加 密 的 三 参 数 组 。 1） 产 生 一 个 不 可 预 测 的 随 机 数 RAND。 2） 以 IMSI、 Ki和 RAND为 输 入 参 数 由 两 个 不 同 的 算 法 电 路 （ A8和 A3） 计 算 出 密 钥 Kc和 符 号 响 应 SRES。 3） 将 RAND

49、、 SRES、 Kc组 成 一 个 三 参 数 组 送 往 HLR作 为 今 后 为 该 用 户 鉴 权 时 使 用 。3、 HLR自 动 存 储 110组 每 个 用 户 的 三 参 数 组 ， 并 在 MSC/VLR需 要 时 传 给 它 。 而 在 MSC/VLR中 也 为 每 个 用 户 存 储 17组 这 样 的 三 参 数 组 。 这 样 做 的 目 的 是 减 少 MSC/VLR与 HLR、 AUC之 间 信 号 传 送 的 频 次 。4、 在 呼 叫 处 理 过 程 中 ， MSC向 需 被 鉴 权 的 移 动 台 发 送 一 组 参 数 中 的 RAND 号 码 ， 移 动

50、台 据 此 再 加 上 本 身 SIM卡 内 存 储 的 IMSI和 Ki作 为 A3鉴 权 运 算 电 路 的 输 入 信 号 ， 算 出 鉴 权 的 符 号 响 应 SRES并 将 其 送 回 MSC/VLR。 5、 MSC将 原 参 数 组 中 由 AUC算 出 的 SRES与 移 动 台 返 回 的 SRES比 较 ， 若 相 同 ， 则 认 为 合 法 ， 允 许 接 入 ， 否 则 为 不 合 法 ， 拒 绝 为 其 服 务 。 AUC HLR MSC/VLR MS算 法 A3RAND Ki SRESRAND 接 入 请 求SRESAUC SRESMS?=存 储 HLR中 所有 用

51、 户 的 鉴 权键 Ki对 所 有 用 户 产生 一 参 数RAND/KC/SRES 临 时 存 储 所 有用 户 的 三 参 数组 (每 用 户 1至10个 )依 请 求 发给 VLR 存 储 所 有 拜 访 用户 的 三 数 组 (每用 户 1至 7个 三 参数 组 ) 存 储 所 有 有 关的 用 户 信 息NO YES 加 密 -在 RBS和 MS之 间 无 线 信 道 上 传 递 的 消 息 加 密 ， 以 防 止 第 三者 窃 听 。加 密 原 理 ： 未 加 密 序 列 0111 密 钥 异 或 运 算 1101 加 密 序 列 1010 解 密 1101 原 消 息 0111加

52、 密 过 程 ：1） Kc、 RAND、 SRES一 起 送 往 MSC/VLR。2） MSC/VLR启 动 加 密 进 程 ， 发 加 密 模 式 命 令 “ M”（ 一 个 数 据 模 型 ） 经 基 站 发 往 移 动 台 。3） 在 移 动 台 中 对 “ M”进 行 加 密 运 算 （ A 5算 法 ） 。 加 密 后 的 消 息 送 基 站 解 密 。 若 解 密 成 功 （ “ M”被 还 原 出 来 ） ， 则 从 现 在 开 始 ， 双 方 交 换 的 信 息 （ 话 音 、 数 据 、 信 令 ） 均 需 经 过 加 密 、 解 密 步 骤 。 二 、 加 密 三 、 设

53、备 识 别 1、 鉴 权 是 检 查 移 动 用 户 的 合 法 性 (IMSI) 设 备 识 别 是 检 查 移 动 设 备 的 合 法 性 (IMEI)2、 EIR中 定 义 有 三 个 关 于 移 动 用 户 设 备 的 清 单 白 名 单 ： 记 有 全 部 合 法 移 动 设 备 号 码 黑 名 单 ： 记 有 全 部 被 禁 止 使 用 的 移 动 设 备 的 号 码 。 灰 名 单 ： 记 录 有 故 障 的 移 动 设 备 号 或 末 经 型 号 认 证 的 移 动 设 备 号3、 是 否 起 用 设 备 识 别 取 决 于 运 营 者 。 EIR MSC/VLR MS存 储

54、所 有 不同 GSM国 家分 配 了 移 动设 备 识 别 码存 储 所 有 被列 入 灰 /黑 名单 的 设 备 存 储 本 设 备识 别IMEI接 入 /禁 止 信 息 继 续 /停 止 呼 叫 建 立 程 序检 查 IMEI 发 送 IMEIIMEI请 求 呼 叫 建 立 移动用户设备的识别过程 练 习 题1.在 AUC中 产 生 一 个 用 于 鉴 权 和 加 密 的 三 参 数 组 ， 此 三 参 数 为 （ RAND ） （ SR ES ） （ Kc ） 。 2. 鉴 权 应 用 的 是 Ki 算 法 ？3.加 密 用 的 是 Kc 算 法 ？ 第 三 章 GSM无 线 接 入 原

55、 理l 3.1 无 线 数 字 传 输 和 信 号 处 理l 3.2 无 线 数 字 信 道 一 、 多 址 技 术FDMA频 分 多 址TDMA时 分 多 址CDMA码 分 多 址 FrequencyTimePower FrequencyTimePower FrequencyTimePowerFDMATDMACDMA 时 分 多 址 （ TDMA）GSM 900主 频 段 ： 上 行 频 率 ： 890 915MHz 下 行 频 率 ： 935 960MHz载 频 间 隔 为 200KHz， 共 分 为 124对 双 工 载 频 ， 双 工 间 隔 45MHZ .每 载 频 共 分 8个 时

56、 隙 ， 即为 8个 信 道 。 总 信 道 数 为 124 8 992个 信 道 。 带 宽 25 MHZ.ARFCN（ 频 点 号 ） :1 124， 移 动 1 94， 联 通 96 124GSM扩 展 频 段 （ G1） ： 上 行 （ 移 动 站 发 ， 基 站 收 ） ： 880 MHZ 890 MHZ 下 行 （ 基 站 发 ， 移 动 站 收 ） ： 925 MHZ 935 MHZ ARFCN（ 频 点 号 ） : 975 1023,0DCS 1800频 段 : 上 行 ： 1710-1785 （ MHZ) 下 行 ： 1805-1880 （ MHZ) 频 道 号 ： 512-

57、885， 可 用 频 点 374个 。 载 频 间 隔 ： 200KHZ， 双 工 间 隔 95MHZ。 带 宽 75（ MHZ） ARFCN（ 频 点 号 ） :512 885， 联 通 ： 687 736 根 据 频 率 与 ARFCN的 关 系 计 算 ：GSM900基 站 收 ： f1（ n） 890.2 （ n 1） 0.2 MHz基 站 发 ： f2（ n） f1（ n） 45 MHzDCS1800:共 374个 频 点 ， ARFCN为 512 885。 频 率 与 载 频 号 （ n） 的 关 系如 下 ：基 站 收 ： f1（ n） 1710.2 （ n 512） 0.2 M

58、Hz基 站 发 ： f2（ n） f1（ n） 95 MHz平 常 所 说 的 双 频 手 机 就 是 指 可 以 同 时 支 持 上 面 两 种 频 段 频 点n 频 点 是 给 固 定 频 率 的 编 号 。n 频 率 间 隔 都 为 200KHz。 这 样 就 按 照 200KHz的 频 率 间 隔 从 890MHz、890.2MHz、 890.4MHz、 890.6MHz、 890.8MHz、 891MHz 915MHz分 为 125个 无 线 频 率 段 ， 并 对 每 个 频 段 进 行 编 号 ， 从 1、 2、 3、4 125； 这 些 对 固 定 频 率 的 编 号 就 是

59、我 们 所 说 的 频 点 ； 反 过 来 说 ：频 点 是 对 固 定 频 率 的 编 号 。n 在 GSM网 络 中 我 们 用 频 点 代 替 频 率 来 指 定 收 发 信 机 组 的 发 射 频 率 。 比如 说 ： 指 定 一 个 载 波 的 频 点 为 3， 就 是 说 该 载 波 将 接 收 频 率 为890.6MHz的 上 行 信 号 并 以 935.6MHz的 频 率 发 射 信 号 。 我 国 GSM频 谱 分 配 在 GSM中 ,无 线 路 径 上 传 输 的 是 编 码 后 的 数 字 话 音 ， 与 模 拟 话音 不 同 ， 数 字 话 音 是 不 连 续 的 信

60、号 ， 可 采 用 时 分 的 方 式 传 送 ， 所以 ， 在 GSM中 ， 无 线 路 径 上 采 用 的 是 时 分 多 址 (TDMA)方 式 。 每 一个 载 频 上 有 8个 时 隙 ， 每 一 个 时 隙 相 当 于 模 拟 系 统 中 的 一 个 信 道 ，可 提 供 一 个 移 动 台 通 话 ， 最 多 可 有 8个 移 动 用 户 使 用 同 一 频 点 ， 他们 使 用 不 同 的 时 隙 。TACS系 统 ： 25MHZ/25KHZ=1000个 频 道 ， 频 道 =信 道GSM系 统 ： 25MHZ/200KHZ-1=124个 频 道 ， 124 8=992信 道

61、频 道 信 道 GSM的 频 率 分 组 方 案 分 组 目 的 ： 同 一 小 区 内 的 频 点 不 能 太 近 ， 否 则 邻 频 干 扰 大 ； 另 一方 面 ， 相 邻 小 区 的 频 率 不 能 一 样 ， 否 则 同 频 干 扰 大 ， 所 以 这 些 频 率 必须 合 理 安 排 。 常 用 的 频 率 分 组 方 案 有 ：4/124个 基 站 12个 小 区 ， 适 用 于 GSM的 正 常 小 区 ， 不 跳 频 时 。 把 所 有 频 率 分 成 12组 ， 用 于 支 持 12个 小 区 ， 其 覆 盖 一 定 的 区 域 ， 而 其 它 区 域 将 会 再 次 使

62、用 这 些 频 率 ， 在 一 PLMN网 络 中 将 有 很 多 同 频 小 区 ， 为 区 分 这 些 小 区 而 设 置 一 识 别 码 BSIC。3/9 3个 基 站 9个 小 区 可 用 于 GSM跳 频 时 的 分 组 ， 也 可 用 于 小 功 率 小 区 （ 微 蜂 窝） 。 数 字 传 输 抗 干 扰 能 力 强 ， 所 以 可 以 缩 短 频 率 复 用 距 离 ， 提 高 频 率 利 用 率 。MRP 适 用 于 话 务 密 集 的 GSM网 络 把 所 有 的 频 率 分 为 几 部 分 ， 每 部 分 频 率 采 用 不 同 的 频 率 再 用 系 数 ， 其 实 现

63、 就 是 在 同 一 网 络 中 采 用 不 同 的 频 率 再 用 方 式 。 另 ：7/21 7个 基 站 21个 小 区 ， 可 用 于 TACS的 频 率 分 组 4/12频 率 分 组 表A1 94 82 70 58 46 34 B1 93 81 69 57 45 33C1 92 80 68 56 44 32D1 91 79 67 55 43 31A2 90 78 66 54 42 30B2 89 77 65 53 41 29 C2 88 76 64 52 40 28D2 87 75 63 51 39 27A3 86 74 62 50 38 26B3 85 73 61 49 37 2

64、5C3 84 72 60 48 36 24 D3 83 71 59 47 35 23 D3D1 C1B3 B2 C2B1A2D2A1 C3A3 D3D1 C1B3 B2 C2B1A2D2A1 C3A3D3D1 C1B3 B2 C2B1A2D2A1 C3A3 D3D1 C1 B3 B2 C2B1A2D2A1 C3A3 D3D1 C1B3 B2 C2B1A2D2A1 C3A3同 频 小 区 4/12频 率 分 组 在 接 收 端 ， 由 于 射 频 信 号 的 反 射 作 用 ， 接 收 机 接 收 到 的 信 号是 多 种 多 样 的 ， 其 中 有 的 反 射 信 号 来 自 远 离 接 收

65、天 线 的 物 体 ， 比直 射 的 信 号 经 过 的 路 程 长 很 多 ， 因 而 形 成 相 邻 符 号 间 的 相 互 干 扰。 这 种 现 象 称 为 时 间 色 散 （ 也 叫 码 间 干 扰 ） 。如 图 所 示 ： 010101 010101 010101二 、 时 间 色 散 基 站 发 射 010101的 数 字 序 列 ， 一 路 是 直 射 至 移 动 台 ，一 路 经 物 体 反 射 至 移 动 台 ， 可 见 反 射 信 号 比 直 射 信 号 经过 路 程 长 。 在 GSM系 统 中 ， 比 特 速 率 为 270Kbit/s， 则 每一 比 特 时 间 为

66、3.7 s(每 个 比 特 时 长 )， 也 即 是 一 比 特 对 应1.1Km。 假 若 反 射信 号 经 过 的 路 程 比 直 射 信 号 经 过 的 路 程 长 1.1公 里 ， 则 移动 台 就 会 在 接 收 到 的 有 用 信 号 中 混 有 比 它 迟 到 一 个 比 特时 间 的 一 个 信 号 ， 即 移 动 台 同 时 会 收 到 一 个 为 “ 1”的 信 号和 一 个 为 “ 0”信 号 ， 这 种 现 象 会 使 移 动 台 接 收 时 的 误 码 率升 高 。 出 现 时 间 色 散 的 典 型 环 境 为 山 区 、 丘 陵 城 市 、 高 层 金 属 建筑 。 出 现 时 间 色 散 的 条 件 ： 反 射 路 径 直 射 路 径 1.1公 里 避 免有 害 的 时 间 色 散 的 方 法 ：1） 将 BTS尽 可 能 建 在 离 建 筑 物 近 的 地 方 。2） 将 BTS背 对 反 射 物 ， 天 线 有 高 的 前 背 比 。3） MS离 反 射 物 太 远 。4） MS离 BTS或 反 射 物 近 。 由 于 采 用 了 TDMA技 术 ，