第4章移动通信.ppt

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1、了解移动通信的分类与特点、蜂窝通信概念及移动通信管理的基本内容。了解移动通信中的无线传输技术和码分多址（CDMA）技术。了解GSM移动通信系统的基本概念、系统组成、通信过程以及GPRS业务。了解CDMA移动通信系统原理、系统体制概念。了解第三代移动通信（3G）的基本概念、关键技术与技术标准。,4.1移动通信概述4.2移动通信系统的组成和工作原理4.3 GSM通信系统 4.4 CDMA移动通信系统 4.5 3G通信系统,4.1移动通信概述移动通信是指通信双方或至少有一方是在运动中通过通信网络进行信息交换的。例如固定点与移动体之间、移动体与移动体之间、人与人之间或人与移动体之间的通信，都属于移动通

2、信。移动通信主要包括陆地移动通信和卫星移动通信；若无特别说明，一般泛指前者。,移动通信的特点在移动通信(特别是陆上移动通信)中,由于移动台的不断运动导致接收信号强度和相位随时间、地点而不断变化,电波传播条件十分恶劣，多径效应引起信号衰落。只有充分研究电波传播的规律,才能进行合理的系统设计。,移动形成的多普勒频移将产生附加调制。移动产生的多普勒频移为:,强干扰情况下工作:在移动通信中,电波受到许多噪声和干扰的影响，特别是陆地移动通信的电波受到噪声和干扰变得很严重。因此,在系统设计时,应根据不同形式的干扰,采取相应的抗干扰措施。主要干扰有:人为干扰,邻道干扰,互调干扰,同频干扰。,移动通信特别是陆

3、地上移动通信的用户数量大,为缓和用户数量大与可利用的频道数有限的矛盾,除开发新频段之外,还应采取各种有效利用频率的措施,如压缩频带、缩小信道间隔、多频道共用等,即采用频谱和无线频道有效利用技术。移动台随持有者经常移动,故移动通信特别必需具有位置登记,越区切换及漫游访问等跟踪交换技术。移动台应小型、轻量、低功耗和操作方便。同时,在恶劣的环境条件下,要求移动台能够稳定、可靠地工作。,移动通信的发展 移动无线电话在20世纪早期偶尔被海军和海洋部门用于通信，在60年代，改进型移动电话系统IMTS(improved mobile telephone system)开始安装，在80年代移动通信开始盛行。到

4、现在为止的20多年里，移动通信已经历了从模拟时代到数字时代的演进，目前，第三代移动通信已经运行。移动通信的发展大致可分为:第一代移动通信系统,第二代移动通信系统,第三代移动通信系统。,系统的分类 移动通信系统类型很多,可按不同方法进行划分:按使用对象分,可分为军用、民用；按用途和区域分,可分为陆上、海上、空间；按经营方式分,可分为公众网、专用网；按通信网的制式分,可分为大区制、小区制；按无线电频道工作方式分,可分为单工制、半双工制、双工制；,按信号性质分,可分为模拟、数字；按调制方式分,可分为调频、调相、调幅等；按多址复接方式分,可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CD

5、MA)。,4.2移动通信系统的组成和工作原理移动通信系统的组成:移动通信系统一般由移动台(MS)、基站(BS)、移动业务交换中心(MSC)组成,它与市话网(PSTN)通过中继线相连接,如图所示。工作原理：移动台和基站都设有收发信机和天馈线等设备；每个基站都有一个可靠通信的服务范围,称为无线小区，无线小区的大小主要由发射机功率和基站天线的有效高度决定；,移动通信网的组成,移动业务交换中心主要负责处理信息和整个系统的集中控制管理；服务区内任意两个移动用户之间的通信需经基站、移动业务交换中心和中继线转接传输；而移动业务交换中心通过中继线与市话网相连，可实现移动用户和固定用户之间的通信，从而构成一个有

6、线和无线相结合的移动通信网。如图所示。,MSC的具体功能如下:MSC可从三种数据库(HLR、VLR和AUC)中获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之,MSC也可根据其最新得到的用户请求信息(如位置更新,越区切换等)更新数据库的部分数据。MSC作为网络的核心,应能完成位置登记、越区切换和自动漫游等移动管理工作。同时具有电话号码存储编译、呼叫处理、路由选择、回波抵消、超负荷控制等功能。,MSC还支持信道管理、数据传输以及包括鉴权、信息加密、移动台设备识别等安全保密功能。MSC可为移动用户提供以下服务:电信业务。例如通话、紧急呼叫、传真和短信息服务等:承载业务。例如3.1 kHz电话,同

7、步数据0.32.4 kb/s及分组组合和分解(PAD)等。补充业务。例如呼叫转移、呼叫限制、呼叫等待、电话会议和计费通知等。,对于容量比较大的GSM系统,一个网络子系统NSS可包括若干个MSC、VLR和HLR。,每个MSC/VLR业务区分成几个位置区。一个位置区含有几个小区，且可能和一个或几个BSC有关，寻呼消息将以位置区为单位进行寻呼。,移动通信网中的多址技术当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不同的用户，这种技术称为多址技术。在蜂窝通信系统中，移动台是通过基站和其他移动台进行通信的，因此必须对移动台和基站的信息加以区别，使基站能区分

8、是哪个移动台发来的信号，而各移动台又能识别出哪个信号是发给自己的。要解决这个问题，就必须给每个信号赋以不同的特征，这就是多址技术要解决的问题。多址技术是移动通信的基础技术之一。,1)频分多址方式(FDMA),FDMA示意图,在通信时，不同的移动台占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用不同频率的信道，所以相互没有干扰。FDMA的信道每次只能传递一个电话，并且在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时连续不断地发射信号，在接收设备中使用带通滤波器只允许指定频道里的能量通过，滤除其他频率的信号，从而将需要的信号提取出来，而限制临近信道之间的相互干扰。由于基站要同时和多个用户进行通信，基站必须同时

9、发射和接收多个不同频率的信号；另外，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须占用四个频道才能实现双向通信。,FDMA是最经典的多址技术之一，在第一代蜂窝移动通信网(如TACS、AMPS等)中使用了频分多址。这种方式的特点是技术成熟，对信号功率的要求不严格。但是在系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率的发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰，同时，由于没有进行信道复用，信道效率很低。因此现在国际上蜂窝移动通信网已不再单独使用FDMA，而是和其他多址技术结合使用。,2)时分多址方式(TDMA)TDMA是把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙(无论帧

10、或时隙都是互不重叠的)，每一个时隙就是一个通信信道,如图所示。TDMA中，给每个用户分配一个时隙，即根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号。在满足定时和同步的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来。这样，同一个频道就可以供几个用户同时进行通信，相互没有干扰。,TDMA示意图,在TDMA通信系统中，小区内的多个用户可以共享一个载波频率，分享不同时隙，这样基站只需要一部发射机，可以避免像FDMA系统那样因多部不

11、同频率的发射机同时工作而产生的互调干扰；但系统设备必须有精确的定时和同步来保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。TDMA技术广泛应用于第二代移动通信系统中。在实际应用中，综合采用FDMA和TDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道划分为多个时隙，形成信道。例如GSM数字蜂窝标准采用200 kHz的FDMA频道，并将其再分割成8个时隙，用于TDMA传输，如图所示。,FDMA/TDMA示意图,3)码分多址方式(CDMA)(1)扩频的概念。众所周知，对于时域上的脉冲信号，其脉冲宽度越窄，频谱就越宽。那么，如果用所需要传送的信号信息去

12、调制很窄的脉冲序列，就可以将信号的带宽进行扩展。所谓扩频调制，就是指用所需要传送的原始信号去调制窄脉冲序列，使信号所占的频带宽度远大于所传原始信号本身需要的带宽。其逆过程称为解扩，即将这个宽带信号还原成原始信号。这个窄脉冲序列称为扩频码。如果用这样一种扩频后的无线信道来传送无线信号，则由于信号扩展在非常宽的带宽上，因此来自同一无线信道的用户干扰就很小，使得多个用户可以同时分享同一无线信道。,实现扩频的方式有三种：直接序列扩频、跳频、跳时。其中CDMA系统中常用直接序列扩频方式，它是指在发送端直接用一个宽带的扩频码序列和原始信号相乘，以扩展信号的带宽，而在接收端则用相同的扩频码和宽带信号相乘进行

13、解扩，从中还原出原始的信息，如图4.1所示。只有知道该扩频码序列的接收机才能够对收到的信号进行解扩，并恢复出原始数据。我们把原始信息的速率称为信息速率，而把扩频码的速率称为码片速率，用chip表示。,图4.1 直接序列扩频实现框图,(2)CDMA中的码序列。大家知道，在信息传输过程中，各种信号之间的差别越大越好，这样相互之间不易发生干扰，也就不会发生误判。要实现这一目标，最理想的信号形式是类似白噪声的随机信号，但真正的随机信号或白噪声是不能重复和再现的，实际应用中是用周期性的码序列来逼近它的性能的。CDMA中采用伪随机序列(称为PN码)作为扩频码，因为伪随机序列具有近似白噪声的特性，所以具有良

14、好的相关性。CDMA系统中采用的伪随机码有m序列、Walsh函数等。,(3)CDMA通信系统中，所有用户使用所有频率和所有时间上都是重叠的。系统用不同的正交编码序列来区分不同的用户，如图4.2所示。CDMA中，不同的移动台共同使用一个频率，但是每个移动台都被分配带有一个独特的码序列，与所有别的码序列都不相同，所以各个用户之间没有干扰。在发送时，信号信息和该用户的码序列相乘进行扩频调制，在接收端，接收器使用与发端同样的码序列对宽带信号进行解扩，恢复出原始信号，而其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。这种多址技术因为是靠不同的码序列来区分不同的移动台，所以叫做码分多址技

15、术。,图4.2 CDMA示意图,实际应用中，也是综合采用FDMA和CDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道按码字分割，形成信道。例如窄带CDMA中，采用1.25 MHz的FDMA频道，将其再进行码字的分割，形成CDMA信道。,频谱使用:移动通信是依靠无线电波来传送信息的，因此精心规划与协调频率，尽可能提高频谱利用率是移动通信中非常重要的一个课题。.频段划分:目前大容量移动通信系统均使用900MHz/1800 MHz频率段。频段划分:以GSM系统为例上行链路:MSBS 890MHz-915MHz,频率范围25MHz下行链路:BSMS 935MHz-960MHz,频率范围25MH

16、z,载频间隔200KHz，25MHz200KHz=125,即25MHz频率范围可分成125个载频,每个载频采用时分多址方式又可分成8个信道,这样1258=1000,所以上行链路有1000个信道,下行链路有1000个信道。一般情况下，移动台对它所属系统的控制信道进行自动扫描后，停靠在信号最强的一条控制信道上守候等待寻呼，或发出主呼。其中中国移动通信公司GSM系统使用890909MHz和935954MHz工作频段，中国联通公司GSM系统使用909915MHz和954960MHz工作频段。,频率复用:,频率复用:,N为无线区群中的小区数，r为小区半径。,多频道共用技术:,移动通信的组网技术激励方式中

17、心激励：全向天线实现顶点激励：定向天线实现,无线小区的划分服务区内用户密度均匀，采用的无线小区大小相同，每个小区分配的信道数相同；实际通信网络中，用户密度分布不均；高用户密度区域，无线小区应小些或分配的信道数多些；低用户密度区域，无线小区可大些或分配的信道数少些；当原小区用户密度增至一定程度，可实现小区分裂。,小区分裂增大系统容量、降低用户密度，适应用户增长一分三方式、一分四方式容量密度不等时的区域划分,移动通信系统的信道结构信道概念：通信网络中一条双向的信息传输通道；类型：话音信道、控制信道；有线信道、无线信道无线信道移动台与基站间的一条双向传输通道，使用两个分开的 无线频率，上下行信道间的

18、载频间隔为双工间隔。上行信道：由移动台发射，基站接收 下行信道：由基站发射，移动台接收,不同系统中信道的含义：模拟系统中：信道=频道 GSM系统中：信道=某载频上的一个时隙 CDMA系统中：信道=一个正交的地址码,移动通信网网络结构 不同技术的移动通信网，其网络的拓扑结构是不同的。第一代移动通信采用模拟技术，其网络是依附于公用电话网的，是电话网的一个组成部分；而第二代移动通信采用数字技术，其网络结构是完全独立的，不再依附于公用电话网。下面以我国GSM网为例来说明移动网的网络结构。,全国GSM移动通信网是多级结构的复合型网络。为了在网络中均匀负荷，合理利用资源，避免在某些方向上产生的话务拥塞，在

19、网络中设置移动汇接中心TMSC。全国GSM移动电话网按大区设立一级汇接中心、各省内设立二级汇接中心、移动业务本地网设立移动端局，构成三级网络结构。三级网络结构组成了一个完全独立的数字移动通信网络。移动网和固定网之间的通信是通过移动关口局GMSC来进行转接的。中国移动的GSM网设置8个一级移动汇接中心，分别设于北京、沈阳、南京、上海、西安、成都、广州、武汉，一级汇接中心为独立的汇接局(即不带客户，只有至基站的接口，只作汇接)，相互之间以网状网相连。,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)，汇接中心之间为网状网结构，汇接中心与移动端局之间成

20、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，也可兼作移动端局(与基站相连，可带客户)。移动端局应与省内二级汇接中心相连。全国可划分为若干个移动业务本地网。每个移动业务本地网中应设立一个HLR。移动业务本地网通过二级汇接中心接入省内GSM移动网，从而接入GSM全国移动网。,4.3 GSM系统GSM系统，即“Global System for Mobile Communication-全球移动通信系统”，它依照欧洲通信标准化委员会(ETSI)制定的GSM规范研制而成，是当前发展最成熟的一种数字移动通信系统。GSM系统属第二代数字移动通信系统，经过十余年的发展，GSM取得了空前的

21、成功，其市场份额已超过全球移动通信用户的60%以上。,4.3.1GSM的特点 具有漫游功能：GSM在移动台识别码、漫游用户登记和呼叫持续过程等方面做了大量工作。GSM的移动台具有漫游功能，可以实现国际漫游。GSM提供多种业务：GSM除了能提供语音业务外，还可以开放各种承载业务，补充业务和与ISDN相关的业务，可与今后的ISDN兼容。,GSM具有较好的抗干扰能力和保密功能：GSM可以向用户提供保密功能以确保用户的安全使用。具有越区切换功能：在微蜂窝区移动通信网中，高频度的越区切换已不可避免。GSM具有完备的越区切换功能。GSM系统容量大、通话音质好。具有灵活和方便的组网结构。,GSM系统的主要参

22、数:频段:935MHz960MHz 基站发、移动台收的频段。890MHz915MHz 移动台发、基站收的频段。1805MHz1880MHz 基站发、移动台收的频段。1710MHz1785MHz 移动台发、基站收的频段。频段宽度:25MHz/75MHz通信方式:全双工载波间隔:200kHz,信道分配:TDMA每载波分8时隙，全速信道8个，半速信道16个。信道总速率:270.83kb/s调制方式:GMSK，调制指数0.3语音编码:RPE-LTP 13kb/s规则脉冲激励线性预测编码数据速率：9.6kb/s分集接收:跳频217跳/秒，交错信道编码，自适应均衡-判决反馈自适应均衡器(16s以上)每个时

23、隙传输比特率：22.8kb/s,4.3.2 GSM系统的结构和功能:,OSS:操作支持分系统 BSS：基站分系统NSS:网络分系统NMC：网络管理中心 DPPS：数据后处理系统 SEMC:安全性管理中心MS：移动台 OMC:操作维护中心 MSC:移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器 HLR：归属用户位置寄存器 AUC：鉴权中心EIR:移动设备识别寄存器 BSC：基站控制器 BTS：基站收发信合,PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网 ISDN：综合业务数字网PCS：用户识别卡个人化中心,基站分系统(BSS)在移动台（MS）和网络分系统（NSS）之间提供和管理传输通路,还包括了MS与GS

24、M系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS负责管理通信业务，保证MS与相关的公用通信网或与其他网之间建立通信，即NSS不直接与MS互通，BSS也不直接与公用通信网互通，MS，BSS和NSS组成GSM系统的实体部分。操作支持系统（OSS）负责控制和维护实际运行部分。,移动台能通过无线方式按人通信网络，为主叫和被叫提供通信完成各种控制和处理，MS还具备与使用者之间的接口，如完成通话呼叫所需要的话简、扬声器，显示屏和按或键，或者提供与其他一些终端设备之间的接口，如与个人计算机或传真机之间的接口、或同时提供这两种接口。因此，根据用户应用情况，移动台可以是单独的移动终端（MT、手持机、车载台或者是与移动

25、终端（MT）直接与终端设备（TE）传真机相连接而构成，或者是与移动终端（MT）通过相关终端适配器（TA）与终端设备（MT）相连接而构成。,从功能上移动台可分为三种:只具备某种业务功能，例如：只能通话的普通手持机；带有适配器可连接特定的终端设备；可提供ISDN接口，再通过ISDN终端提供各类业务。,移动台的主要功能有:能通过无线接入进入通信网络,完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信；具备与使用者之间的人机接口,例如要实现话音通信必须要有送、受话器、键盘以及显示屏幕等，或者与其它终端设备相连接的适配器，或两者兼有。移动台的另一个重要组成部分是用户识别模块（SIM-Subscriber Ident

26、ify Module)，也叫用户识别卡。,基站子系统(BSS):它包含了GSM系统中无线通信部分的所有地面基础设施，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送、接收和无线资源管理。另一方面，BSS通过接口与移动交换中心(MSC)相连，并受移动交换中心(MSC)控制，处理与交换业务中心的接口信令，完成移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。因此BSS可视作移动台与交换机之间的桥梁。BSS还建立与操作支持分系统（OSS）之间的通信连接，向用户提供一个操作维护接口，使系统运行时有良好的维护手段。,网管中心与BSS之间可以没有直接的物理链接，而通过系统交换机转接。B

27、SS可分为两部分,即基站收发信台(BTS)和基站控制器(BSC)，如图所示。,基站收发台(BTS)BTS是BSS的无线部分，受控于基站控制器BSC，包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、天线、连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。它完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。,基站控制器(BSC)BSC是BSS的控制部分，处于基站收发台BTS和移动交换中心MSC之间。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台越区切换进行控制等。,

28、网络子系统(NSS)NSS具有系统交换功能和数据库功能，数据库中存有用户数据及移动性、安全性管理所需的数据，在系统中起着管理作用。NSS内各功能实体之间和NSS与BSS之间通过No.7信令协议和GSM的7号信令网络互相通信。NSS由移动业务交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、拜访位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)、设备识别寄存器(EIR)和操作维护中心（OMC）构成。,移动业务交换中心（SC）MSC是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制与管理。例如：信道的管理与分配；呼叫的处理和控制；越区切换和漫游的控制；用户位置登记与管理；用户号码和移

29、动设备号码的登记与管理；服务类型的控制；对用户实施鉴权；为系统与其它网络连接提供接口,例如,与其它MSC、公用通信网络（如公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)等，保证用户在转移或漫游过程,漫游过程中实现无间隙的服务。MSC可从HLR、VLR和AUC三种数据库中获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，反之，MSC也根据其获取的最新信息请求更新数据库中的部分数据。大容量移动通信网中的NSS可包括若干个MSC、VLR和HLR。当固定网用户呼叫GSM移动网用户时，首先将呼叫接入到关口移动业务交换中心，称为GMSC，由关口交换机负责获取位置信息，并把呼叫转接

30、到可向该移动用户提供即时服务的MSC，称为被,仿MSC（VMSC）。GMSC具有与固定网和其他NSS实体互通的接口，其功能在MSC中实现的。根据网络的需要，GMSC功能也可以在固定网交换机中综合实现。归属位置寄存器(HLR)HLR是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR登记。登记的内容分为两类：一类是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入优先等级、预定的业务,类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处的位置的有关参数，当用户漫游到HLR服务区域之外，也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保

31、证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的归属位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。拜访位置寄存器(VLR)鉴权中心(AUC)设备识别寄存器(EIR),操作维护中心(OMC)操作支持分系统（OSS）OSS的主要功能是移动用户管理、移动设备管理以及网络操作和维护。移动用户管理包括用户数据管理和呼叫计费。用户数据管理一般由HLR来完成，用户数据可从营业部门的人-机接口设备通过网络传到HLR上，SIM卡的管理也是用户数据管理的一部分，但须用专门的SIM个人化设备来完成。呼叫计费可以由移动用户所访问的各个MSC或GMSC分别处理，也可以通过HLR或独立的计费设备

32、来集中处理计费数据，在移动通信环境下，计费管理,要比固定网复杂得多。计费设备要为网内的每个移动用户收集来自各方面的计费信息。移动设备管理是由移动设备识别寄存器（EIR）来完成的。EIR与NSS的功能实体之间通过SS7信令网络接口互连。网络操作与维护实现对BSS和NSS的操作与维护管理任务。此设施称为操作与维护管理中心（OMC）。从电信管理网（TMN）的发展角度考虑OMC应具备与高层次的TMN进行通信的接口功能，以保证GSM网络能与其他电信网络一起进入先进、统一的电信管理网络中进行集中操作与维护管理。,总之，OSS是一个相对独立的管理和服务中心，不包括与GSM系统的NSS和BSS部分密切相关的功

33、能实体。它主要包括网络管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用户设备卡管理的个人化中心（PCS）、用于集中计费管理的数据库处理系统（DPPS）等功能实体。,4.3 GSM系统的接口：为保证不同厂商提供的GSM系统基础设备能够互通、组网，GSM系统技术规范对其分系统之间及各功能实体之间的接口和协议作了较具体的定义。接口代表两个相邻实体之间的连接点，而协议是说明连接点上交换信息需要遵守的规则。GSM系统遵守OSI协议，各层都有各自的协议规约。为便于实现国际漫游功能和开放ISDN数据通信业务，GSM系统引入了7号信令系统和信令网络。,主要接口GSM系统主要接口是指A接口，Abis接口和

34、Um接口，如图所示。,NSS的内部接口:网络分系统由MSC、VLR、HLR等功能实体组成，因此GSM技术规范对各功能实体之间的接口进行了定义。其示意图如图所示。,B为移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口；C为移动交换中心与归属位置寄存器之间的接口；D为归属位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口；E为移动交换中心之间的接口；F为移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口；G为访问位置寄存器之间的接口。BG六个接口都是由MAP(移动应用部分)支持的,称为MAP接口。,GSM系统与其他公用电信网的接口:GSM系统通过GMSC与ISDN、PSPDN和CSPDN互连，物理链接方式为标准的2.048Mbit/

35、s PCM数字传输，实现的其接口须满足CCITT的有关接口和信令标准及各国邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。我国GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口，HLR与ISDN网之间建立的直接信令接口，使ISDN交换机可以通过移动用户的ISDN号码直接向HLR询问移动台的位置信息，以建立至移动台当前所登记的MSC的呼叫路由。,4.4 GSM系统的主要业务：GSM系统的主要提供三类业务：电信业务、承载业务、补充业务。电信业务:电信业务提供包括终端设备功能在内的完整通信能力，即网络向用户提供实时双向会话业务。电信业务是GSM系统提供的最重要的业务。电信业务是指端到

36、端的业务,包括电信网系统互连模式OSI的1到7层协议；,电信业务包括电话,紧急呼叫,话音信箱业务,三类传真和短消息业务.承载业务:承载业务是在两个综端/网络接口处提供的业务,仅包括OSI的1至3层协议;承载业务有速率为300-600bit/s的电路交换,异步数据；速率为1200-9600bit/s的电路交换同步数据；速率为300-9600bit/s的分组交换异步数据等等。,补充业务:补充业务只限于电话业务,它允许用户按照自己的需要改变网络对其呼入呼出的处理；补充业务有呼叫闭锁,呼叫前转,呼叫保持,呼叫等待,会议电话等等；用户在注册登记时可以申请补充业务；用户也可以根据需要随时进行设置和修改及查

37、询补充业务的设置状态。,4.5 GSM的信道：信道的分类:信道可分为物理信道和逻辑信道。物理信道:是指某一载频中的某一具体时隙。逻辑信道:是指携带信息的信道。逻辑信道可分为业务信道(Traffic Channel)和控制信道(Control Channel)。,业务信道TCH 业务信道传输编码的话音或用户数据，按速率的不同分为全速率业务信道(TCH/F)和半速率业务信道(TCH/H)。2)控制信道CCH 控制信道传输各种信令信息。控制信道分为以下三类：(1)广播信道(BCCH)：一种一点到多点的单方向控制信道，用于基站向移动台的下行方向。BS在BCCH中向所有MS广播一系列的信息，用于移动台入

38、网、位置登记和呼叫建立(如同步信息)。,(2)公共控制信道(CCCH)：一种一点对多点的双向控制信道，用于传送呼叫接续阶段所必需的各种信令信息。其中，CCCH又可以分为以下三种：随机接入信道(RACH)：上行信道，用于移动台在申请入网时，向基站发送入网请求信息。接入允许信道(AGCH)：下行信道，用于基站向移动台发送指配专用控制信道DCCH的信息。,寻呼信道(PCH)：下行信道，传送基站对移动台的寻呼信息。(3)专用控制信道(DCCH)：一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段和在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。,4.6 GSM接续过程移动台编码技术国际移动用户

39、识别码（IMSI）在GSM系统中，给每个移动用户分配一个唯一的国际用户识别码IMSI，此码在网中所有位置包括漫游区都是有效的，IMSI的组成如图所示。IMSI的总长不超过15位数字。,我国MCC为460MNC的值中国移动为00、中国联通为01,临时移动用户识别码（TMSI）为保证移动用户识别的安全性，GSM系统在空中接口传递TMSI代替IMSIVLR对来访的移动用户分配一个唯一的TMSI,在每次鉴权成功后分配此号,每个移动用户的IMSI与TMSI是对应的，只在VLR的管辖区内有效。在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI。本地移动用户识别码(LMSI）为了加速在VLR中查询用户数据，VLR还可使用

40、辅助性的本地移动用户识别码(LMSI）。它是当MS需进,行位置更新时，VLR暂时分配给来访的移动用户的一个唯一的识别码。LMSI由4个字节组成,其结构由各运营部门自定。国际移动设备识别码（IMEI）IMEI唯一地识别一个移动设备，用于监控被窃或无效的移动设备，IMEI的组成如图所示。,移动台号码 GSM系统给每一个移动台分配一个或多个ISDN码，以保证MS与其他业务网用户能够互相呼叫，可在其他GSM PLMN之间漫游。移动台国际ISDN号码(MSISDN)MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拔的号码。一个移动台可分配一个或多个MSISDN号码。其组成如图所示。,移

41、动台漫游号码（MSRN-Mobile Station Roaming Number)MSRN是指移动台漫游时，为使GSM移动通信网络能把来话呼叫转接到移动台当前所登记的MSC而由VLR临时分配给移动台的一个号码。,信道切换号码信道切换号码是当MS需在两个移动交换区（MSC区）间进行切换时，为建立MSC之间通话链路而临时使用的号码。位置区和基站的识别位置区：移动台不用进行位置更新就可以自由移动的区域，可以包含几个小区。当呼叫某一移动用户时，由MSC可以追踪移动台究竟处于所在位置区的哪个小区。,位置区识别（LAI）在检测位置更新和信道切换的需求时，要使用位置区识别LAI。LAI的组成如图所示。,全

42、球小区识别（CGI）在GSM PLMN中CGI作为小区的唯一标识，其组成如图所示。,漫游与位置更新1.移动台的状态(1).移动台所处的基本状态移动台可能处于下面几种不同状态，在不同状态下都有术语对其进行描述。1)移动(MS)关机 持有MS的用户有时因某种原园会将MS关掉。在这种状态下，MS不能应答寻呼消息，GSM网络不能将信息传到MS，MS也不能通知网络其所处的位置，此时MS被认,认为是“分离”状态。2）移动台(MS)开机但空闲移动用户虽然开机但没有通信，在这种状态下，网络可以成功地寻呼到MS。此时MS被认为是“附着”，MS开机后就会对周围进行测试，并连接到接收性能最好的广播信道上；当MS移动

43、时，还要不断地测试周围信号强度，总是锁定在某一广播信道上，这就叫漫游。MS还要通知网络其所处位置区的变化，这个过程叫“位置更新”。3）移动台（MS）处于通信状态,3）移动台（MS）处于通信状态 在MS处于通信状态下，无线网络就分配给MS一个业务信道传送话音或数据。当MS移动时，根据所接收信号强度，有能力转到其它信道上，这个过程叫“切换”。为了决定MS是否需要切换以及如何切换，网络要对来自MS和BTS的信号强度测试报告进行分析判断，这叫“定位”。(2)漫游与位置更新漫游与位置更新是密切相关的，当移动台不断移动时，它所处的位置区域就要变化，因此就得将这种变化通知,给网络，这个过程就是位置更新。对于

44、处在开机空闲状态下的MS，它要不断地移动，在某一个时刻它被锁定于一个已定义的无线频率上，即某个小区的BCCH载频上。当MS向远离此小区的方向上移动时，信号强度就会减弱，当它移动到两个小区理论边界附近的某一点时，MS就会因原来小区的信号大弱而决定转到邻近信号强的新的无线频率上。位置登记,位置登记 位置登记是指网络保持跟踪移动台实际所处的位置并存储位置信息。通常位置信息存储在称为位置寄存器的功能实体中，即存储在HLR和VLR中，位置登记主要包括下述过程：位置更新,位置删除，周期性位置更新，IMSI分离/附着。漫游与位置更新 漫游是指移动台无论是在归属GSM PLMN覆盖区内移动，还是移动到其他GS

45、M PLMN覆盖区内，都可以进,进行去话呼叫或来话呼叫。由系统构成的移动通信网络能自动跟踪正在漫游的移动台位置，位置寄存器之间可以通过7号信令链路互相询问和交换移动台的漫游信息，从技术上保证了GSM系统能有效地提供自动漫游功能，只要在国内或国际的不同运营部门之间，能够就有关漫游费率结算办法和网络管理等方面达成协议，保证漫游计费和位置登记等信息在不同PLMN网络之间正常传递，那么就能实现自动漫防功能。,位置更新 GSM系统的位置更新包括三个方面的内容：第一，移动台的位置登记；第二，当移动台从一个位置区域进入一个新的位置区域时，移动系统所进行的通常意义下的位置更新；第三，在一定的特定时间内，网络与

46、移动台没有发生联系时，移动台自动地、周期地（以网络在广播信道发给移动台的特定时间为周期）与网络取得联系，核对数据。,移动台在开机或移动过程中，若收到的的位置区识别码与移动台存储的位置识别码不一致，则发出位置更新请求，通知网络需更新移动台的位置识别码。切换切换的概念切换是指将一个正在进行中的呼叫从一个无线信道切换到另一个无线信道，以保障通信不中断。切换允许在不同的小区之间进行，也允许在同一小区的不同无线信道之间进行。,切换可分为以下几种情况：小区之间切换（BSC内部切换），BSC之间切换（MSC内部切换），MSC之间切换（PLMN内部切换），PLMN之间切换。下面将以MSC之间的切换为例讲解切换

47、的具体接续过程。,切换的接续过程MSC之间的切换的基本流程:0.稳定的呼叫连接状态；1.移动台对邻近的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。无线测量结果通过信令信道报告给基站分系统BSS中的基站收发信台BTS；2.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，决定是否进行切换，然后向MSC-A发出,切换请求；3.MSC-A决定进行MSC之间的切换；4.MSC-A请求在MSC-B区域内建立无线信道，然后在MSC-A与 MSC-B之间建立连接；5.MSC-A向移动台发出切换命令，移动台切

48、换到已准备好连接通路的的基站；6.移动台发出切换成功的确认信息传送给MSC-A，以释放原来的信息等资源。,出局呼叫出局呼叫的概念：出局呼叫是指移动用户呼叫固定用户的过程。出局呼叫的接续过程：1.在服务小区内,一旦移动用户拨号后，即移动台向基站请求随机接入信道RACH；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建立过程；3.对移动台的识别码进行鉴权的过程，如果需加密，则设,设计加密模式等，进入呼叫建立起始阶段；4.分配业务信道；5.采用7号信令用户部分ISUP/TUP通过与固定网(ISDN/PSTN)建立至被叫用户的通路，并向被叫用户振铃，向移动台回送呼叫接通证实信号；6.被叫用

49、户摘机应答，向移动台发送应答信息，最后进入通话阶段。,入局呼叫入局呼叫的概念：入局呼叫是指固定用户呼叫移动用户的过程。入局呼叫的接续过程：1.通过入口MSC(GMSC)接受来自固定网(ISDN/PSTN)的呼叫；2.GMSC向HLR询问有关被叫移动用户正在访问的MSC地址；3.HLR请求被访问VLR分配MSRN,MSRN是在每次呼叫,的基础上由被访的VLR分配并通知HLR的；4.GMSC从HLR获得MSRN后，就可重新寻找路由建立至被访MSC的通路；5.6.被访MSC从VLR获得有关用户数据；7.8.MSC通过位置区内的所有基站BS向移动台发送寻呼消息；9.10.被叫移动用户的移动台发回寻呼响

50、应消息，然后执行出局呼叫流程中的1.2.3.4.相同的过程，直到移动台振铃，向主叫用户回送呼叫接通证实信号；,11.移动用户摘机应答，向固定网发送应答信息，最后进入通话阶段。,4.5 CDMA 系 统,4.5.1 CDMA系统概述 1CDMA技术的发展历程及标准 CDMA系统，即采用CDMA技术的数字蜂窝移动通信系统，简称CDMA系统。它是在扩频通信技术上发展起来的。由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点，20世纪80年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。为了提高频率利用率，在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，利用不同的地址码来区分无线信道。,CDMA技术的标准化经历了几个阶段