1、第6章 第二代（2G） 移动通信技术,GSM（Global System For Mobile Communications）系统是泛欧数字蜂窝移动通信网的简称，即“全球移动通信系统”。自20世纪90年代中期投入商用以来，被全球100多个国家采用。 我国具有世界上最大的GSM 网络。,第一代蜂窝移动通信网也称模拟蜂窝网，尽管用户迅速增长，但有很多不足之处，例如： 模拟蜂窝系统制式混杂，不能实现国际漫游； 不能提供综合业务数字网（ISDN）业务； 模拟系统设备价格高； 手机体积大，电池充电后有效工作时间短； 用户容量受到限制，系统扩容困难； 模拟系统保密性差、安全性差。,为了解决模拟网中的上述问
2、题，很多国家、部门都开始对数字移动通信系统的研究。蜂窝移动通信系统之所以能迅速发展，其基本原因有两个： 采用多信道共用和频率复用技术，频率利用率高； 系统功能完善，具有越区切换、漫游等功能，与市话网互连，可以直拨市话、长话、国际长途，计费功能齐全，用户使用方便。,6.1 GSM系统概述,为了解决全欧移动电话自动漫游，采用统一制式得到了欧洲邮电主管部门会议成员国的一致赞成。为了推动这项工作的进行，于1982年成立了移动通信特别小组（Group Special Mobile，GSM）着手进行泛欧蜂窝状移动通信系统的标准制定工作。1985年提出了移动通信的全数字化，并对泛欧数字蜂窝状移动通信提出了具
3、体要求。根据目标提出了两项主要设计原则：语音和信令都采用数字信号传输，数字语音的传输速率降低到16kbit/s或更低；不再采用模拟系统使用的12.5kHz25kHz标准带宽，采用时分多址接入方式。,在GSM协调下，1986年欧洲国家的有关厂家向GSM提出了8个系统的建议，并在法国巴黎进行移动实验的基础上对系统进行了论证比较。1987年，就泛欧数字蜂窝状移动通信采用时分多址（TDMA）、规则脉冲激励长期线性预测编码（RPE-LTP）、高斯滤波最小移频键控调制方式（GMSK）等技术，取得一致意见，并提出了如下主要参数。,频段：935MHz960MHz（基站发，移动台收）；890MHz915MHz（
4、移动台发，基站收）；频带宽度：25MHz；通信方式：全双工；载频间隔：200kHz；信道分配：每载频8 时隙；全速信道8 个，半速信道16 个（TDMA）；信道总速率：270.8kbit/s；调制方式：GMSK，BT = 0.3；话音编码：RPE-LTP13kb/s规则脉冲激励线性预测编码。数据速率：9.6kb/s。抗干扰技术：跳频技术217跳/s，分集接收技术，交错信道编码，自适应均衡技术。,6.1.1 GSM系统的特点,GSM数字移动通信系统最主要的特点可简述如下：（1）漫游功能。GSM的移动台具有漫游功能，可以实现国际漫游。（2）提供多种业务。除了能提供话音业务外，还可以开放各种承载业务
5、，补充业务和与ISDN相关的业务，可与今后的ISDN兼容。,（3）较好的抗干扰能力和保密功能。GSM可以向用户主要提供以下两种保密功能：对移动台识别码加密，使窃听者无法确定用户的移动台电话号码，起到对用户位置保密的作用； 将用户的话音、信令数据和识别码加密，使非法窃听者无法收到通信的具体内容。,（4）越区切换功能。在微蜂窝移动通信网中，高频度的越区切换已不可避免。GSM采取主动参与越区切换的策略。移动台在通话期间，不断向所在工作区基站报告本区和相邻区无线环境的详细数据。当需要越区切换时，移动台主动向本区基站发出越区切换请求，固定方（MSC和BS）根据来自移动台的数据，查找是否存在替补信道，以接
6、收越区切换，如果不存在，则选择第二替补信道，直至选中一个空闲信道，使移动台切换到该信道上继续通信。（5）GSM系统容量大、通话音质好。（6）具有灵活和方便的组网结构。,6.1.2 GSM系统网络结构,一个完整的GSM系统主要是由交换子系统和基站子系统组成，此外还有大量移动台作为用户接入移动通信网的用户设备。网络运行部门为管理整个移动通信系统还需专门的操作支持子系统，如图6.1所示。,图6.1 GSM 系统网络结构,GSM系统的各子系统之间和子系统内部各功能实体之间存在大量的接口。为保证各厂商的设备能够实现互连，在GSM 技术规范中对其作了详细的规定。基站子系统（BSS）在移动台（MS）和网络子
7、系统（NSS）之间提供和管理传输通路，还包括了MS与GSM 系统的功能实体之间的无线接口管理。,移动台移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，是整个GSM系统中用户能够直接接触的惟一设备。移动台的类型有车载台、便携台和手持台。移动台能通过无线方式接入通信网络，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筒、扬声器、显示屏和按键，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。,移动台的主要功能有：（1） 能通过无线接入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信；（2） 具备与使用者之间
8、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，或者与其他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（Subscriber Identify Module，SIM）。它以信用卡的形式出现，移动台上只配有读卡装置，SIM有与用户有关信息，其中包括鉴权和加密信息，移动台中必须插入SIM卡才能工作，只有在处理异常的紧急呼叫时，可在没有SIM卡的情况下操作。移动台还涉及用户注册与管理。移动台依靠无线接入，不存在固定的线路，移动台本身必须具备用户的识别号码，这些用于识别用户的数据资料可以由电话局一次性注入移动台。,2基站子系统广义地讲，基站子系统
9、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还建立与操作支持子系统（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，如图6.2所示。,图6.2 BSS结构,BSS可分为两部分，即基站收发
10、信台（BTS）和基站控制器（BSC）。,（1）基站收发信台BTS是通过无线接口与移动台一侧相连的基站收发信机，主要负责无线传输；BSC在另一侧与交换机相连，负责控制和管理。BTS包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构所需要的天线、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。BTS可以直接与BSC相连接，也可以通过基站接口设备（BIE）采用远端控制的连接方式与BSC相连接。BTS的天线通常安装在几十米外的天线铁塔上，通过馈线电缆与收发信机架相连接。,在GSM系统结构中，BTS还有一个重要的功能部件称为码型转换器速率适配器（TRAU），它使GSM
11、系统内部信号与传输线路中标准的64kb/sPCM相配合。TRAU虽是BTS的一部分，但可以放在远离BTS的地方，大多数场合都放在BSC与交换机之间，提高BTS与BSC之间传输线路的效率。,（2）基站控制器BSC是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理，实行呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内的移动台的越区切换进行控制等。,3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
12、和NSS与BSS之间通过号信令协议和GSM 的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。,（1）移动业务交换中心（MSC）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；为系统与其他网络连接提供接口，例如，与其他MSC、公用通信网络（如公用交换电信网（PSTN）、
13、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，并把呼叫转接到可向该移动用户提供即时服务的MSC，称为被访MSC（MSC）。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。根据网络的需要，GMS
14、C功能也可以在固定网交换机中综合实现。,（2）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中登记。登记的内容分为两类：永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，当用户漫游到HLR服务区域之外，HLR也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保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。,（3）访问位置寄存器（VLR）VLR
15、是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制服务区，也可分为几个相邻MSC控制服务区。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询其有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码（MSRN），并通知其HLR修改用户的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户的位置信息。,（4）鉴权中心（AUC）AUC的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。GSM 系统采取了特别的
16、安全措施，例如，用户鉴权，对无线接口上的话音、数据和信号信息进行加密等。因此，AUC存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户进入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AUC属于HLR的有关功能单元部分，专用于GSM 系统的安全性管理。,（5）移动设备识别寄存器（EIR）EIR存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），用于对移动设备的鉴别和监视，并拒绝非法移动台入网。EIR通过核查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI，使得运营部门对于网络中非正常运行的MS设备，都能采取及时的防范措施，以确保网络内所
17、使用的移动设备的惟一性和安全性。,（6）操作维护中心（OMC）OMC的任务是对全网进行监控和操作，例如，系统的自检、报警与备用设备的激活，系统的故障诊断与处理，话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资料的收集、分析与显示等。,4操作支持子系统（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
18、HLR或独立的计费设备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NS
19、S和BSS部分密切相关的功能实体。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。,6.2 GSM移动通信网络接口 6.2.1 GSM系统的主要接口为了保证网络运营部门能在充满竞争的市场条件下，灵活选择不同供应商提供的数字蜂窝移动通信设备，GSM系统在制定技术规范时就对其子系统间及各功能实体间的接口和协议作了比较具体的定义，使不同供应商提供的GSM系统设备能够符合统一的GSM规范，而达到互通、组网的目的。,图6.3 GSM系统中的接口,1A接口A接口定义为网络子系统NSS与基站子系统
20、BSS间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是MSC与BSC间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mbit/s 的PCM数 字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管 理等。,2Abis接口Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器BSC和基站收发信台BTS间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC间的远端互连，物理链接通过采用标准的2.048Mbit/s 或64kbit/sPCM数字传输链路来实现。作为Abis接口的一种特例，也可用于与BSC并置的BTS与BSC间的直接互连，此时BSC与BTS间的距离小于10m。此接口支持所有向
21、用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。,3Um接口（空中接口）Um接口定义为移动台与基站收发信机BTS间的通信接口，用于移动台与GSM系统设备间的互通，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。 4用户与网络间的接口（Sm接口）Sm接口指用户与网络间的接口，主要包括用户对移动终端进行操作，移动终端向用户 提供显示、信号音等，此接口还包括用户识别卡SIM与移动终端ME间接口。,5网络子系统内部接口网络子系统由MSC，VLR，HLR/AUC 及EIR 等功能实体组成。因此，GSM 技术规范定义了不同的接口以保证各功能实体间接口的标
22、准化。,在网络子系统NSS内部各功能实体间已定义了B，C，D，E，F 和G 接口。这些接口的通信（包括MSC 与BSS 间的通信）全部由No.7信令系统支持，GSM系统与PSTN间的通信优先采用No.7信令系统。与非呼叫相关的信令是采用移动应用部分（MAP）协议，用于NSS内部接口间的通信；与呼叫相关的信令则采用电话用户部分TUP的通信。应指出的是，电话用户部分和综合业务数字用户部分ISUP信令必须符合国家制定的相应技术规范，MAP信令则必须符合GSM技术规范。,（1）B接口B接口定义为VLR与MSC间的内部接口，用于MSC向VLR询问有关移动台当前的位置信息或者通知VLR有关移动台的位置更新
23、信息等。 （2）C接口C接口定义为HLR与MSC间的接口，用于传递路由选择和管理信息。如果选择HLR作为计费中心，呼叫结束后，建立或接收此呼叫的移动台所在的MSC应把计费信息传送给该移动用户当前归属的HLR。一旦要建立一个至移动用户的呼叫时，GMSC应向被叫用户所归属的HLR询问被叫移动台的漫游号码，即查询该MS的位置信息。C接口的物理链接方式与D接口相同。,（3）D接口D 接口定义为HLR与VLR间的接口，用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区内建立和接收呼叫。GSM 系统中一般把VLR综合于MSC中，而把HLR 与AUC综合在同一物理实体内。因此，D接口的物理链接是
24、通过MSC与HLR间的标准2.048Mbit/s 的PCM数字传输链路实现的。,（4）E接口E接口定义为相邻区域的不同MSC间的接口，当移动台在一个呼叫进行过程中，从一个MSC控制的区域移动到相邻的另一个MSC控制的区域时，为不中断通信需完成越区切换，此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换。E接口的物理链接方式是通过MSC间的2.048Mbit/s 的PCM数字传输链路实现的。,（5）F接口F接口定义为MSC与EIR间的接口，用于交换相关的IMEI管理信息。F接口的物理链接方式通过MSC与EIR间的标准2.048Mbit/s的PCM 数字传输链路实现的。（6）G接口G接口定义为V
25、LR 间的接口。当采用TMSI的MS进入新的MSC/VLR服务区域时，此接口用于向分配TMSI的VLR询问此移动用户的IMSI信息。G接口的物理链接方式与E 接口相同。,6.2.2 GSM系统与其他公用电信网的接口其他公用电信网主要是指公用电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、分组交换公用数据网（PSPDN）和电路交换公用数据网（CSPDN）等。GSM 系统通过MSC 与这些公用电信网互连，其接口必须满足ITU的有关接口和信令标准及各个国家通信运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。,根据我国现有PSTN 的发展现状和ISDN的发展前景，GSM系统与PSTN和ISDN网的互连
26、方式采用No.7信令系统接口。其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机间标准2.048Mbit/s 的PCM数字传输链路实现的。如果具备ISDN交换机，HLR与ISDN网间可建立直接的信令接口，使ISDN 交换机可以通过移动用户的ISDN号直接向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间的呼叫路由。,6.3 无线接口无线接口是移动台与基站收发信机间接口的统称，是移动通信实现的关键，是不同系统的区别所在。GSM系统使用了TDMA 时分多址的概念，每帧包括8个时隙TS，从BTS到MS为下行信道，相反的方向为上行信道。本节主要介绍GSM系统无线接口中信道的类型、数据格
27、式、逻辑信道与物理信道的映射、MS的测试过程、移动用户的接续处理过程。,6.3.1 信道的定义1.物理信道GSM系统中，一个载频上的TDMA 帧的一个时隙为一个物理信道，它相当于FDMA系统中的一个频道。因此，GSM中每个载频分为8个时隙，有8个物理信道，即信道07（对应时隙TS0TS7），每个用户占用一个时隙用于传递信息，在一个TS中发送的信息称为一个突发脉冲序列。,2.逻辑信道大量的信息传递于BTS与MS间，GSM中根据传递信息的种类定义了不同的逻辑信道。逻辑信道是一种人为的定义，在传输过程中要被映射到某个物理信道上才能实现信息的传输。逻辑信道可分为两类，业务信道和控制信道。,6.3.2
28、逻辑信道的分类1.业务信道（TCH）业务信道用于传送编码后的语音或用户数据。,2.控制信道（CCH）控制信道用于传递信令或同步数据，可分为三类：广播信道、公共控制信道及专用控制信道。,（1）广播信道（BCH）可分为：频率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）和广播控制信道（BCCH）三种，全为下行信道。 FCCH：此信道用于传送校正MS 频率的信息。 SCH：此信道用于传送给MS 的帧同步（TDMA 帧号）和BTS的识别码（BSIC）的信息。 BCCH：此信道广播每个BTS小区特定的通用信息。,（2）公共控制信道（CCCH）是基站与移动台间的点到多点的双向信道，可分为：寻呼信道（PCH）、随
29、机接入信道（RACH）和允许接入信道（AGCH）三种。 PCH：此信道用于寻呼（搜索）MS，是下行信道。 RACH：用于MS 在寻呼响应或主叫接入时向系统申请分配SDCCH，是上行信道。 AGCH：此信道用于为MS 分配一个SDCCH，是下行信道。,（3）专用控制信道（DCCH）可分为：独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）和快速随路控制信道（FACCH）。 SDCCH：用于在分配TCH前的呼叫建立过程中传送系统信令。例如，登记和鉴权就在此信道上进行。 SACCH：与一个业务信道TCH或一个独立专用控制信道SDCCH相关，是一个传送连接信息的连续数据信道，如传送移动台接
30、收到的关于服务及邻近小区的信号强度测试报告、MS的功率管理和时间的调整等。SACCH是上、下行双向，点对点（移动对移动）信道。 FACCH：与一个业务信道TCH相关，在语音传输期间，如果突然需要以比SACCH 所能处理的高得多的速率传送信令信息，则借用20ms 的语音（数据）突发脉冲序列来传信令，这种情况通常在切换时使用。由于语音解码器会重复最后20ms 的语音，所以这种中断不易被用户察觉。,图6.4 GSM空中接口逻辑信道配置图,6.3.3 突发脉冲序列系统中有不同的逻辑信道，这些逻辑信道以某种方式映射到物理信道，为了了解上面提 到的映射关系，首先介绍突发脉冲序列的概念。TDMA信道上一个时
31、隙中的信息格式称为突发脉冲序列，也就是说信道以固定的时间间隔（TDMA信道上每8个时隙中的一个）发送某种信息的突发脉冲序列，每个突发脉冲序列共156.25bit，占时0.577ms。突发脉冲序列共有五种类型。,1.普通突发脉冲序列（NB）普通突发脉冲序列用于携带业务信道及除RACH，SCH 和FCCH 以外的控制信道上的信息。NB结构如图6.5所示。,图6.5 普通突发脉冲序列（NB） 加密比特是57bit的加密数据或编码后语音。1bit 为“借用标志”，表示这个突发脉冲序列是否被FACCH 信令借用。,2.频率校正突发脉冲序列（FB）FB用于构成FCCH，使MS获得频率上的同步。FB结构如图
32、6.6所示。图中142bit为固定比特，使调制器发送一个频偏为67.5kHz的全“0”比特。,图6.6 频率校正突发脉冲序列（FB）,3.同步突发脉冲序列（SB）SB 用于构成SCH，使移动台获得与系统的时间同步。SB包括一个易被检测的长同步序列，及携带有TDMA帧号和基站识别码BSIC信息的加密信息，其结构如图6.7所示。,图6.7 同步突发脉冲序列（SB）,图6.7中，39bit的加密比特包含25bit信息位、10bit奇偶校验、4bit尾比特，再经1：2卷积编码，得到总比特数78bit，分成两个39bit的编码段填入。其中25bit信息位由两部分组成：6bit基站识别码信息BSIC，19
33、bit TDMA帧号。TDMA帧号：GSM的特性之一是用户信息的保密性，这是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。加密序列的算法中，TDMA 帧号为一个输入参数，因此，每一帧都必须有一帧号。帧号以2 715 648个TDMA 帧为周期循环的，有了TDMA 帧号，移动台就可根据这个帧号判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。当移动台进行信号强度测量时，用BSIC检测进行基站的识别，以防止在同频小区上测量。,4.接入突发脉冲序列（AB）接入突发脉冲序列用于MS主呼或寻呼响应时随机接入，它有一个较长的保护时间间隔（68.25bit）。这是因为移动台的首次接入或切换到一个新的基站后不知道时间提前量
34、，移动台可能远离基站，这意味着初始突发脉冲序列会迟一些到达，由于第一个突发脉冲序列没有时间提前，为了不与正常到达的下一个时隙中的突发脉冲序列重叠，此突发脉冲序列必须要短一些，保护间隔长一些。AB结构如图6.8所示。,图6.8 接入突发脉冲序列（AB）图6.8中36bit为加密比特，包含8bit信息、6bit的奇偶校验和4bit的尾比特，共18bit 经1:2的卷积编码得到36bit填入。8bit的信息位中，其中3bit为接入原因，用于表明紧急呼叫等；5bit为随机鉴别器，用于检查确定碰撞后的重发时间。,5.空闲突发脉冲序列（DB）当用户无信息传输时，用DB代替NB在TDMA时隙中传送。DB不携
35、带任何信息，不发送给任何移动台，格式与普通突发脉冲序列相同，只是其中加密比特改为具有一定的比特模型的混合比特。,6.3.4 逻辑信道到物理信道的映射传递各种信息的信道，在传输过程中要放在不同载频的某个时隙上，才能实现信息的传送。一个基站有n个载频，由C0，C1，C2，Cn表示，每个载频有8个时隙。一个系统的不同小区使用的C0不一定是同一载波，Cn表示小区内的不同载波。,1.TS0 上的映射图6.9给出了广播信道BCH 和公共控制信道CCCH 在一个小区内的TS0上的复用。,图6.9 BCH 与CCCH 在TS0上的复用,广播信道和公共控制信道以51 个时隙的帧重复，但是从所占的时隙来看只用了T
36、DMA帧的TS0，在空闲帧之后从F，S 开始。图中F 表示FCCH，用于移动台的频率同步；S 表示SCH，移动台据此读取TDMA 帧号和BSIC，获得时间上的同步；B 表示BCCH，移动台由此读取有关小区的通用信息；I 表示IDLE，为空闲帧，不发送任何信息。当没有呼叫时，基站也总在发射，使移动台能够测试基站的信号强度，以确定使用哪个小区更合适，即当移动台开机、越区切换时，FCCH，SCH及BCCH 总在发射。C0 的TS1TS7时隙也一样常发，如果没有信息传送，则用空闲突发脉冲序列代替。,对上行链路，C0上的TS0不包含上述信道，TS0用作移动台的接入，如图6.10所示，这里只给出了51个连
37、续TDMA帧的TS0。图中R表示RACH。BCCH，FCCH，SCH，PCH，AGCH 和RACH 均映射到TS0，RACH映射到上行链路，其余信道映射到下行链路。,图6.10 TS0上RACH 的复用,2.TS1上的映射下行链路C0上的TS1的映射如图6.11所示，TS1用来将专用控制信道映射到物理信道，共102个时隙重复一次。由于呼叫建立和登记时的比特率相当低，可在一个TS(TS1)上放8个专用控制信道，使时隙的利用率提高。,图6.11 SDCCH 和SACCH 在TS1上的复用（下行链路）,上行链路SDCCH 和SACCH 的复用与下行链路类似，102个时隙构成一个时分复用帧，如图6.1
38、2所示。,图6.12 SDCCH 和SACCH 在TS1上的复用（上行链路）,SDCCH 用DX 表示，只在移动台建立呼叫时用，移动台转到TCH上开始通话或登记结束后释放，即可提供给其他移动台使用。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、无线测量数据等，移动台的这些信令在SACCH上由AX传送。在载频C0上的TS1时隙的上行链路的结构与下行链路的结构相同，只是时间上有一个偏移，偏移3TS，使MS可进行双向接续，如图6.12所示。,3.TCH 的映射C0上的上、下行信道的TS0，TS1由控制信道使用，TS2TS7则分给业务信道使用。业务信道TCH的物理信道的映射如图6.1
39、3所示，在TS2上的信息构成了一个业务信道。业务信道TCH上、下行链路共26个TS，包含24个信息帧、一个控制帧和一个空闲帧。在空闲帧后序列从头开始，图6.13中T表示TCH，包括编码语音或数据，用于通话和低速数据传送；A表示随路信道（SACCH 或FACCH），用于传送控制信息，如命令调整输出功率。若某MS分配到TS2，每个TDMA 帧的每个TS2 包含了此移动台的信息，直到该MS 通信结束。只有空闲帧是个例外，它不含任何信息，移动台以一定方式使用它，空闲帧后序列从头开始。,上行链路TCH 的结构与下行TCH 一样，但也有3TS 的偏移，时间偏移是3个TS，也就是说上下行的TS2 不同时出现
40、，这意味着移动台不必收发同时进行，如图6.14所示。 下面看一下C0上的全部时隙：TS0：逻辑控制信道，重复周期51个TS；TS1：逻辑控制信道，重复周期102个TS；TS2TS7：逻辑业务信道，重复周期26个TS。,图6.13 TCH的复用,图6.14 TCH 上下行偏移,6.4 GSM的主要业务GSM系统可提供功能完备的业务，从信息类型分，包括：语音业务和数据业务，从业务的提供方式可分为：基本业务和补充业务。本节简单介绍GSM系统提供的各类业务。 6.4.1 GSM 的基本业务基本业务包括：电话业务、短消息业务、传真和数据通信业务等。,1.电话业务电话业务是GSM系统提供的最基本的业务，可
41、提供移动用户与固定网用户间的实时双 向通话，也可提供两个移动用户间的实时双向通话。2.紧急呼叫业务在紧急情况下，移动用户可拨打紧急服务中心的号码获得服务。紧急呼叫业务优先于其 他业务，在移动用户没有插入SIM 卡时也可使用。3.短消息业务短消息业务就是用户可以在移动电话上直接发送和接收文字或数字消息，因其传送的文 字信息短而称为短消息业务。短消息业务包括移动台间点对点的短消息业务，以及小区广播式短消息业务。,点对点的短消息业务由短消息中心完成存储和前转功能。点对点短消息业务的收发在呼叫状态或待机状态下进行，系统中由控制信道传送短消息业务，其消息量限制在160个英文/数字字符或70个中文字符。短
42、消息中心是与GSM系统相分离的独立实体，可服务于GSM用户，也可服务于具备接收短消息业务的固定网用户。,4.语音信箱业务语音信箱业务是有线电话服务中派生出来的一项业务。语音信箱是存储声音信息的设备，按声音信息归属于某用户来存储声音信息的，用户可根据自己的需要随时提取。在其他用户呼叫GSM移动用户而不能接通时，可将声音信息存入此用户的语音信箱，或直接拨打该用户的语音信箱留言。语音信箱业务有三种操作，分别是用户留言、用户以自己的GSM移动电话提取留言、用户以其他电话提取留言。,5.传真和数据通信业务全球通移动传真与数据通信服务可使用户在户外或外出途中收发传真、阅读电子邮件、 访问Internet、
43、登录远程服务器等。用户可以在GSM移动电话上连接一个计算机的PCM-CIA插卡，然后，将此插卡插入个人计算机，这样就可以发送和接收传真、数据了。,6.4.2 GSM 的补充业务补充业务是对基本业务的改进和补充，它不能单独向用户提供，而必须与基本业务一起提供，同一补充业务可应用到若干个基本业务中，补充业务的大部分功能和服务不是GSM系统所特有的，也不是移动电话所特有的，而直接继承固定电话网的，但也有少部分是为适应用户的移动性而开发的。用户在使用补充业务前，应在归属局申请使用手续，在获得某项补充业务的使用权后才能使用。系统按用户的选择提供补充业务，用户可随时通过移动电话通知系统为自己提供或删除某项
44、具体的补充业务。用户在移动电话上对补充业务的操作有：激活补充业务、删除补充业务、查询补充业务。,GSM的主要补充业务如下:1.号码识别补充业务类 主叫号码识别显示：向被叫方提供主叫方的ISDN 号码。 主叫号码识别限制：限制将主叫方的ISDN 号码提供给被叫。 被连号码识别显示：将被连方的ISDN 号码提供给主叫方。 被连号码识别限制：限制将被连方的ISDN 号码提供给主叫方。,2.呼叫提供类补充业务 无条件呼叫转移：被服务的用户可以使网络将呼叫他的所有入局呼叫连接到另一号码。 遇忙呼叫转移：当遇到被叫移动用户忙时，将入局呼叫接到另一个号码。 无应答呼叫转移：当遇到被叫移动用户无应答时，将入局
45、呼叫接到另一号码。 不可及呼叫转移：当移动用户未登记、没有SIM 卡、无线链路阻塞或移动用户离开无线覆盖区域，无法找到时，网络可将入局呼叫接到另一号码。,3.呼叫限制类补充业务 闭锁所有出呼叫：不允许有呼出。 闭锁所有国际出呼叫：阻止移动用户进行所有出局国际呼叫，仅可与当地的PLMN 或PSTN 建立出局呼叫，不管此PLMN 是否为归属的PLMN。 闭锁除归属PLMN 国家外所有国际出呼叫：仅可与当地的PLMN 或PSTN 用户，及归属PLMN 国家的PLMN 或PSTN 用户建立出局呼叫。 闭锁所有入呼叫：该用户无法接收任何入局呼叫。 当漫游出归属PLMN 国家后，闭锁入呼叫：当用户漫游出归
46、属PLMN 国家后，闭锁所有入局呼叫。,4.呼叫完成类补充业务 呼叫等待：可以通知处于忙状态的被叫移动用户有来话时呼叫等待；然后，由被叫选择接受还是拒绝这一等待中的呼叫。 呼叫保持：允许移动用户在现有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。 至忙用户的呼叫完成：主叫移动用户遇被叫用户忙时，可在被叫空闲时获得通知，如主叫用户接受回叫，网络可自动向被叫发起呼叫。,5.多方通信类补充业务多方通话：允许一个用户和多个用户同时通话，并且这些用户间也能相互通话。也可以根据需要，暂时将与其他方的通话置于保持状态而只与某一方单独通话，任何一方可以独立退出多方通话。 6.集团类补
47、充业务移动虚拟网VPN：一些用户构成用户群，群内用户相互通信可采用短号码，用另一种方式计费；与群外用户通信，则按常规方式拨号和计费。 7.计费类补充业务计费通知：该业务可以将呼叫的计费信息实时地通知应付费的移动用户。,6.5 GSM无线网络规划GSM网络规划一般侧重两个问题：第一个问题是针对一般性的电信系统，涉及到交换设备和传输链路的规划；第二个问题是无线网络规划，这是蜂窝无线通信系统的特殊问题，涉及到无线覆盖和频率规划等十分重要的问题。,GSM无线网络规划设计目标是指导工程以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求，具有一定服务等级的移动通信网络。具体地讲就是要达到服务区内最大程度的时间、地点
48、的无线覆盖，满足所要求的通信概率；在有限的带宽内通过频率复用，提供尽可能大的系统容量；尽可能减少干扰，达到所要求的服务质量；在满足容量要求的前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本等几个方面目标。,GSM无线网络规划与优化是一个阶梯式循环往复的过程。对于一个GSM网络来说，移动用户在不断地增长，无线环境在不断的变化，话务分布情况也在变化之中，因此，GSM网络是在循环反复的网络规划与优化的过程中不断发展壮大起来的。无线网络规划与优化工作的总体流程可用图6.15表示出来。,图6.15 无线网络规划与优化工作的总体流程,网络规划主要包括以下基本过程和内容： 1.网络规划资料收集与调查分析为了使所设计的
49、网络尽可能达到运营商要求，适应当地通信环境及用户发展需求，必须进行网络设计前的调查分析工作。调查分析工作要求做到尽可能的详细，充分了解运营商需求，了解当地通信业务发展情况以及地形、地物、地貌和经济发展等信息。,调研工作包括以下几个部分： 了解运营商对将要建设的网络的无线覆盖、服务质量和系统容量等要求 ； 了解服务区内地形、地物和地貌特征，调查经济发展水平、人均收入和消费习惯； 调查服务区内话务需求分布情况 ； 了解服务区内运营商现有网络设备性能及运营情况； 了解运营商通信业务发展计划，可用频率资源，并对规划期内的用户发展做出合理预测； 收集服务区的街道图、地形高度图，如有必要，需购买电子地图。,2.勘察、选址和传播模型校正基站的勘察、选址工作由运营商与网络规划工程师共同完成，网络规划工程师提出选址建议，由运营商与业主协商房屋或地皮租用事宜，委托设计院进行工程可行性勘察，并完成机房、铁塔设计。网络规划工程师通过勘察、选址工作，了解每个站点周围电波传播环境和用户密度分布情况，并得到站点的具体经纬度。为了更准确地了解无线规划区内电波传播特性，规划工程师可将几类具有代表性的地形、地物、地貌特征区域内指定频段的测试数据或现有网络测试数据（已建网络）整理以后，输入网络规划软件进行传播模型的校正，供下一步规划计算中使用。,
