1、GSM 原理GSM900 和 DCS1800 就是我们平常讲的双频网络，它们都是 GSM 标准。两个系统功能相同，主要是频率不同，GSM900 工作在 900MHZ，DCS1800 工作在1800MHZ。我国最早使用的是 GSM900，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的 GSM900 网络频率变得日益紧张，为更好地满足用户增长的需求，我国近期引入了 DCS1800，并采用以 GSM900 网络为依托， DCS1800 网络为补充的组网方式，构成 GSM900DCS1800 双频网，以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机，就可在 GSM900DCS1800
2、两者之间自由切换，自动选择最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉，而且手机选择了最佳信道，接通率得到了提高。为适应这个趋势，进一步抢占市场份额，诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。 （一）GSM 系统的网络结构GSM 的历史可以追溯到 1982 年，当时，北欧四国向 CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书，要求制定 900MHZ 频段的欧洲公共电信业务规 范，以建立全欧统一的蜂窝系统。同年，成立了移动通信特别小组（GSM-Grou
3、p Special Mobile)。在 1982 年1985 年期间，讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网 标准问题，直到 1986 年决定为制定数字蜂窝网标准。1986 年，在巴黎对不同公司、不同 方案的系统（8 个）进行了比较，包括现场试验。1987 年 5 月选定窄带 TDMA 方案。与此同时，18个国家签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。1988 年颁布了 GSM 标准，也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段，GSM 包括两个并行的系统：GSM900 和DCS1800， 这两个系统功能相同，主要是频率不同。在 GSM 建议中，未对硬件作出规定，只对功能和接口制定了详细规定，
4、这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有 12 个系统。1.GSM 系统的主要组成 GSM 数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。 基站子系统（简称基站 BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系 统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问 位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。2.GSM 的区域、号码、地址与识别1）区域划分从地理位置范围来看，GSM 系统分为 GSM 服务区，公用陆地移动网（PLMN）业务区、移动 交换控制区（MSC 区）、位置区（LA）、基站区
5、和小区。*GSM 服务区 由联网的 GSM 全部成员国组成，移动用户只要在服务区内，就能得到系统的各种服 务，包括完成国际 漫游。 *PLMN 业务区 由 GSM 系统构成的公用陆地移动网（GSM/PLMN）处于国际或国内汇接交换机的级别上，该区域为 PLMN 业务区，它可以与公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN） 和公用数据网（PDNN）互连，在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。一个 PLMN 业务区包括多个 MSC 业务区，甚至可扩展全国。 *MSC 业务区 在该区域内，有共同的编号方法及路由规划。由一个移动交换中心控制区域称为 MSC 业务区。一个 MSC 区可以由一
6、个或多个位置区组成。 *位置区 每一个 MSC 业务区分成若干位置区（LA），位置区由若干基站区组成，它与一个或 若干个基站控制器（BSC）有关。在位置区内移动台移动时，不需要作位置更新。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。系统中，位置区域以位置区 识别码（LAI）来区分 MSC 业务区的不同位置区。 *基站区 一般指一个基站控制器所控制若干个小区的区域称为基站区。 *小区 小区也叫蜂窝区，理想形状是正六边形，一个小区包含一个基站，每个基站包含 若干套收，发信机，其有效覆盖范围决定于发射功率、天线高度等因素，一般为几公 里。基站可位于正六边形中心，采用全向天线，称为中心激励
7、；也可位于正六边形顶 点（相隔设置），采用 120 度或 60 度定向天线，称为顶点激励。 若小区内业务量激增时，小区可以缩小（一分为四），新的小区俗称“小小区”， 在蜂窝网中称为小区分裂。2）识别号码 GSM 网络是十分复杂的，它包括交换系统，基站子系统和移动台。移动用户可以 与市话网用户、综合业务数字网用户和其它移动用户进行接续呼叫，因此必须具有多 种识别号码。 1国际移动用户识别码（IMSI） 国际移动用户识别码是用于识别 GSM/PLMN 网中用户，简称用户识别码，根据 GSM 建议，IMSI 最大长度为 15 位十进制数字。MCC MNC MSIN/NMSI3 位数字 1 或者 2
8、位数字 10-11 位数字MCC-移动国家码，3 位数字。如中国的 MCC 为 460。MNC-移动网号，最多 2 位数字。用于识别归属的移动通信网（PLMN）。MSIN-移动用户识别码。用于识别移动通信网中的移动用户。NMSI-国内移动用户识别码。由移动网号和移动用户识别码组成。 2临时用户识别码（TMSI）为安全起见，在空中传送用户识别码时用 TMSI 来代替 IMSI，因为 TMSI 只在本地有效（即 在该 MSC/VLR 区域内），其组成结构由管理部门选择，但总长不超过 4 个字节。 3国际移动设备识别码（IMEI）IMEI 是唯一的，用于识别移动设备的号码。用于监控被窃或无效的这一类
9、移动设备， IMEI 的构成如下图所示。IMEI=TAC+FAC+SNR+SP（15 位数）。TAC FAC SNR SP6 位数字 2 位数字 6 位数字 1 位数字TAC - Type Approval Code (TAC) 型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。 前 2 位为国家码。(例如：Nokia 的,Ericsson 的,Motorola 的,又各式各样不同型号的 批准码又不尽相同,如同是 Ericsson 的,GH388 和 GF388 就不一样，虽然只差有无盖; 但只要是同一型号的,前六码一定一样,如果不一样,可能是冒牌货!)FAC - Final Assembly Code (
10、FAC)最后装配码，表示生产厂或最后装配地， 由厂家编码。如 40 的话,是 Motorola 在英国(UK)的工厂,07 也是 Motorola 的工厂,在 德国，67 的话也是,在美国本地。对 Nokia，FAC 是 51。 SNR - Serial Number (SNR)序号码，独立地、唯一地识别每个 TAC 和 FAC 移 动设备，所以同一个牌子的同一型号的 SNR 是不可能一样的。SP - Spare 备用码，通常是 0。 4移动台 PSTN/ISDN 号码（MSISDN）MSISDN 用于公用交换电信网（PSTN）或综合业务数字网（ISDN）拨向 GSM 系统的号码，构成如下：M
11、SISDN=CC+NDC+SN（总长不超过 15 位数字）CC=国家码（如中国为 86），NDC=国内地区码，SN=用户号码 5移动台漫游号码（MSRN）当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区时，该移动交换中心将给移动台分配 一个临时漫游号码，用于路由选择。漫游号码格式与被访地的移动台PSTN/ISDN 号码格 式相同。当移动台离开该区后，被访位置寄存器（VLR）和原地位置寄存器（HLR）都 要删除该漫游号码，以便可再分配给其它移动台使用。MSRN 分配过程如下： 市话用户通过公用交换电信网发 MSISDN 号至 GSMC、HLR。HLR 请求被访MSC/VLR 分配 一个临时性漫游号码，分配
12、后将该号码送至 HLR。HLR 一方面向MSC 发送该移动台有关参 数，如国际移动用户识别码（IMSI）；另一方面 HLR向 GMSC 告知该移动台漫游号码， GMSC 即可选择路由，完成市话用户-GMSC-MSC-移动台接续任务。 6位置区识别码（LAI） LAI 用于移动用户的位置更新。LAI=MCC+MNC+LAC 。MCC=移动国家码，识别国家， 与 IMSI 中的三位数字相同。MNC=移动网号，识别不同的 GSMPLMN 网，与 IMSI 中的 MNC 相 同。LAC=位置区号码，识别一个 GSMPLMN 网中的位置区。LAC 的最大长度为 16bits,一 个 GSMPLMN 中可
13、以定义 65536 个不同的位置区。 7小区全球识别码（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)。 CGC=MCC+MNC+LAC+CI。 CI=小区识别码，识别一个位置区内的小区，最多为 16bits。 8基站识别码（BSIC） BSIC 用于移动台识别不同的相邻基站，BSIC 采用 6 比特编码。（二）GSM 系统信道分类 蜂窝通信系统要传输不同类型的信息，包括业务信息和各种控制信息，因而要在物理 信道上安排相应的逻辑信道。这些逻辑信道有的用于呼叫接续阶段，有的用于通信进行 当中，也有的用于系统运行的全部时间内1、业务信道（
14、TCH）传输话音和数据 话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音 业务信道（TCH/HS）。 同样，数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道（如TCH/F9.6， TCH/F4.8，TCH/F2.4）和半速率数据业务信道（如 TCH/H4.8,TCH/H2.4)（这里的数 字 9.6,4.8 和 2.4 表示数据速率，单位为kb/s)。2、控制信道（CCH）传输各种信令信息 控制信道分为三类： 1）广播信息（BCH）是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有移 动台广播公用信息。传输的内容是移动台入网和呼叫建立所需要的各种信息。其中又分
15、 为： a、频率校正信道（FCCH）：传输供移动台校正其工作频率的信息； b、同步信道（SCH）：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息； c、广播控制信道（BCCH）：传输通用信息，用于移动台测量信号强度和识别小区 标志等。2）公共控制信道（CCCH）是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼 叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。其中又分为： a、寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息；b、随机接入信道（RACH）：移动台申请入网时，向基站发送入网请求信息；c、准许接入信道（AGCH）：基站在呼叫接续开始时，向移动台发送分配专用控制 信道的信令。 3）专用控制信道
16、（DCCH）是一种“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。其中又分为： a、独立专用控制信道（SDCCH）：传输移动台和基站连接和信道分配的信令；b、慢速辅助控制信道（SACCH）：在移动台和基站之间，周期地传输一些特定的信 息，如功率调整、帧调整和测量数据等信息；SACCH 是安排在业务信道和有关的控制信 道中，以复接方式传输信息。安排在业务信道时，以 SACCH/T表示，安排在控制信道时， 以 SACCH/C 表示，SACCH/常与 SDCCH 联合使用。 c、快速辅助控制信道（FACCH）：传送与 SDCCH 相同的信息。
17、使用时要中断业务信 息（4 帧），把 FACCH 插入，不过，只有在没有分配 SDCCH 的情况下，才使用这种控制信 道。这种控制信道的传输速率较快，每次占用 4 帧时间，约18.5ms。 由此可见，GSM 通信系统为了传输所需的各种信令，设置了多种专门的控制信道。 这样做，除因为数字传输为设置多各逻辑信道提供了可能外，主要是为了增强系统的控 制功能（比如后面将要提到的，为提高过境切换的速度而采用移动台辅助切换技术）， 也为了保证话音通信质量，在模拟蜂窝系统中，要在通话进行过程中，进行控制信息的 传输，必须中断话音信息的传输（100ms)，这就是所谓的“中断一猝发”的控制方式。 信道中断 10
18、0ms，会使话音产生可以听得到的喀喇声。如果这种中断过于频繁，势必明 显地降低话音质量，因此，模拟蜂窝系统必须限制在通话过程中传输控制信息的容量。 与此不同，GSM 蜂窝系统采用专用控制信道传输控制信息，除去 FACCH 外，不在通信过 程中中断话音信息，因而能保证话音的传输质量。其中 FACCH 虽然也采取“中断一猝发”控制方式，但是只在特定场合下才使用，而且占用的时间短（18.5ms），其影响明显 减小。GSM 蜂窝系统还采用信息处理技术，来估计并补偿这种因为插入FACCH 而被删除 的话音。 GSM 手机工作原理简介图 1 FDMA、TDMA 及 CDMA 之间的对照图GSM 是采用 F
19、DMA（频分）与 TDMA（时分）制式相结合的一种通信技术，其网络中所有用户分时使用不同的频率进行通信。在 GSM900 频段，25MHZ 的频率范围划分为 124 个不同的信道，每个信道带宽为 200K，每个信道含 8 个时隙，即 GSM900M 频段在同一区域内，可同时供近 1000 个用户使用。而CDMA 是采用码分多址技术的一种通信系统，在这个系统中所有用户都使用同一频率。FDMA、TDMA及 CDMA 的比较如图 2.1.一、GSM 的理论基础 . GSM 系统是第二代数字蜂窝移动通信系统,它采用 900MHz 频段,在后期又加入了 1800MHz 频段及1900MHz 频段,为便于
20、区别,分别称为 GSM900、DCS1800 及 PCS1900. 凌锐手机具有 GSM900MHz 及DCS1800MHz 两个频段自动切换的功能. 初期的 GSM 的工作频率是 890915MHz(移动台发),935960MHz(基站发)共 25MHz 的双工频率; 后加入了 EGSM(扩展 GSM)其频段为 880890MHz(移动台发),925935MHz(基站发),为与 EGSM 区别,把前者称之为 PGSM。GSM900 上行与下行频段的间隔为 45MHz,信道间隔为 200KHz,可分为 124 个信道（ EGSM加入了 9751023 共 49 个信道）；因此 E-GSM 共有
21、 174 个信道。 DCS1800 的频段为 17101785MHz(移动台发),18051880MHz( 基站发),上行与下行频段的间隔为95MHz，频带宽度为 75M，可分为 374 个信道（512 至 885）。 PCS1900 的频段分为上行：18501910MHz，下行：19301990MHz，上行与下行频段的间隔为80MHz，频带宽度为 60M，可分为 300 个信道。 每信道分成 8 个时隙(半速率是有 16 个),每个时隙信道速率是 22.8kb/s,信道总传输速率 270.83Kb/s,采用GMSK 调制，通信方式是全双工，分集接收，每秒跳频 217 次,交错信道编码,自适应
22、均衡.现在 GSM 向前发展开发了 GPRS 业务，作为 2G 向 3G 的过渡方式。注：GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）作为第二代移动通信技术 GSM 向第三代移动通信（3G）的过渡技术，是由英国 BT Cellnet 公司早在 1993 年提出的，是 GSM Phase2+ (1997 年)规范实现的内容之一，是一种基于 GSM 的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的 IP 或者 X.25 连接。 GSM 手机的话音编码采用 RPE-LTP(规则脉冲激励线性预测编码)方案,它每 20ms 输出 260 比特,因此速率是 13Kb/s
23、.每帧为 120/26=4.625ms,每时隙为 577us,每比特宽度为 3.692us. 下图是一个 GSM 的源编码与信道编码示意图 .图 2-2-2 GSM 的源编码与信道编码但它还要加入纠错编码.因为话音编码的比特重要性不同,一种是重要的称为 I 类比特,必需加以保护,即规则脉冲编码与 LPC 参数比特共 182 个,加上 3 位奇偶检验比特,及 4 位尾比特共 189 比特.纠错编码使用 1/2码率的卷积码,因此共编码为 378 个比特.260 比特中的其余 78 个比特,则不加以保护.这样加起来,每 20ms的总输出是 456 比特.如图 1 所示. 为了防止抗衰落引起的突了误码
24、,编码后的比特还须进行交织.交织的原理在此从略. 二、GSM 手机原理框图.图 2 GSM 移动电话原理框图 移动电话(以下均称手机)电路结构可分为四个部分: 无线部分、传输处理部分、接口部分、电源部分。其电路原理可归纳为两大部分：射频电路和基带电路。 1无线部分 包括天线回路、发送、接收、调制解调和振荡器等高频系统.其中发送部分由射频功率放大器、带通滤波器组成.接收部分由高频滤波、高频放大、变频及中频滤波器组成,调制解调器采用 GMSK. 2传输处理 2.1 发送通道的处理包括语音编码、信道编码、加密、TDMA 帧形成. 1)语音编码:用户的话音通过 MIC 转化成电信号,这个电信号通过 A
25、DC 转化成数字的、代表语音的13Kbitps 的信息流。 2）信道编码：为了检测甚至纠正传输期间产生的差错，在数据流中引入冗余码，通过从信 源数据计算得到的信息来提高其速率。信道编码的结果是一个码字流。 3）交织:将几个码字的比特混合起来,使得在已调制信号中相互靠近的比特能扩展到几个 码字上.由于调制流中连续出错的可能性是紧密相关的,而且由于当差错被去相关后,信道编 码性能会改善,交织的目的就是去除差错及它们在码字中位置的相关性,交织以后,信息流就 成了信息块的序列. 4）突发脉冲格式化：为有助于接收信号的同步和均衡，向加密的信息块中增加一些二进制信息使其成为二进制信息块。 5）加密：通过仅
26、由移动台和基站收发台知道的加密方式修改这些信息块的内容。 6）调制：使用 GMSK 调制技术，在适当时刻将数码信号转变为合适的频率的模拟信号；然后通过射频电路的处理，以无线电波的形式发射出去。 2.2 接收通道的处理包括均衡、信道分离、解密、信道解码和语音解码. 1）解调：无线电波被天线接收以后，接收机根据多址规则接收相应的信息。在突发脉冲格式化期间引入的附加信息的帮助下对这部分信号进行解调，结果为二进制信息块的序列。 2）均衡：采用均衡解调的目的是校正因复杂地形引起的无线电信号失真。 3）解密：通过与加密相反的方法修改这些比特。 4）去交织：为了重建码字，把不同的突发脉冲的比特放回原位。 5
27、）信道解码：利用附加的冗余码，检测或纠正解调器输出中可能的差错，从解调器的输出中恢复信源信息。 6）语音解码：通过译码器 DAC 将数字语音信息还原成模拟的语音信号。控制部分对移动电话进行控制和管理.包括定时控制、数字系统控制、天线系统控制以及人机接口控制等.若采用跳频,还应包括对跳频的控制.控制器采用微处理器. 3接口部分 包括模拟语音接口、数字接口及人机接口三个部分.模拟语音接口包括 A/D、D/A 变换、话筒和扬声器 .数字接口主要是数字终端适配器.人机接口主要有显示器和键盘. 4电源部分 电源部分包括电池直接供电的电路和由电池供电通过专用集成电源 IC 转换成各路直流电压的电路。GSM
28、 系统由三个分系统组成，即移动台、基站子系统（ BSS） 、网络子系统（NSS） 1移动台 移动台是 GSM 系统中的用户设备，可以车载型、便携型和手持型。 移动台并非固定于一个用户，在系统中的任何一个移动台都可以利用用户识别卡（SIM 卡）来识别移动用户，保证合法用户使用移动网。 移动台也有自己的识别码，称为国际移动设备识别号（IMEI） 。网络可以对IMEI 进行检查，比如关断有故障的移动台或被盗的移动台，检查移动台的型号许可代码等。 GSM 移动台不仅能完成传统的电话业务、数字业务，如传输文字、图像、传真等，还能完成短消息业务等非传统的业务。 GSM 手机原理 目前市场上的 GSM 手机
29、品牌颇多，且不同品牌手机型号又有多种，但不论是哪个厂家的手机，其电路原理都一样，不同的只是具体的硬件、体积、外观而已。对维修人员来讲，掌握手机的电路原理是非常重要的，因为只有了解电路原理、设计思路和各种功能模块的作用，才能对手机故障进行全面分析，才能主动地查出故障所在。 51射频电路 射频电路单元一般分成三部分：接收电路、发射电路、频率合成电路。 合路器的作用是将信号手机的收信和发信组合到一根天线上。在 GSM 系统中，由于收发不在同一时隙，因此手机可以省去用于隔离收发的双工器，而只需使用简单的收发合路器就可以将发信、收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。 对接收电路，天线将信号接收下来，通
30、过合路器进入接收通道，与接收本振信号（即频率合成器产生的接收 VCO 信号）混频，将高频信号变成中频信号，再进行信号的正交解调，产生接收 I、Q 信号；然后再进行 GMSK（高斯滤波最小频移键控）解调，把模拟信号转变为数字信号，之后送入基带处理单元。 对发射电路，由基带部分送来 TDMA 帧数据流（速率为 270.833kbit/s）进行GSMK 调制形成发射 I、Q 信号，再送到发信上变频器调制到发射频段，通过功率放大后经合路器由天线发射出去。 频率合成器为发射和接收单元提供变频所必需的本振信号，采用锁相环技术来稳定频率，它从时钟基准电路获得频率基准。 时钟基准电路一般为 13MHz 时钟，
31、一方面为频率合成电路提供时钟基准，另一方面给逻辑电路提供工作时钟。GSM 呼叫流程2007-08-18 13:39MS 主叫流程设一个移动台处于开机并且处于空闲状态，若它要建立与另一用户的呼叫（在此以与一个 PSTN 用户的通信过程为例），在用户看来他只要输入另一个用户的号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。其实移动台和网络需经过许多步骤才能将呼叫建立起来一、呼叫建立过程移动台首先需建立一个与 MSC 的主信令链路，并要进行鉴权加密及 TMSI 重分配的过程，详细过程见第二节和第三节的内容。（一） 被叫号码分析过程在以上过程完毕以后，此时移动台才进入呼叫建立过程。首先将由移动台向
32、网络发出一个启动（SETUP）的报文，该消息包含着被叫号码和所需业务等许多内容（对于数据业务这种说明可以比较长而且详细，对于补充业务还可以包含各种附加的信息），此时 MSC 就能够根据它来进行呼叫接续。当 MSC 收到 SETUP消息，就要将该消息通过向其 VLR 发送出局呼叫消息（SEND_INFO_FOR_O/C_CALL）,VLR 在收到该消息后，根据其在位置更新过程中从 HLR 获得的该用户数据消息，来分析被叫的号码（在 VLR 中有各种号码分类的信息，它会检查看是否有指向该号码的能力）和主叫用户本身的能力（根据主叫用户原来注册的业务是否支持本次呼叫的所需业务，如在拨打国际长途时则看是
33、否有国际长途受限），以及网络本身的资源能力等等）核对是否能接纳这种需求，若某些项目不能通过，则向 MS 发出释放完成（RELEASE COMPLETE）的消息，呼叫建立就此失败，以后 MS 再将底层的连接释放掉，然后转入空闲状态；若可以通过 VLR 则向 MSC 发回完成呼叫能力查询（COMPLETE_CALL）的报文。当 MSC 收到此确认后则向 MS 发出呼叫继续（CALL PROCEEDING）的消息表示主叫用户的呼叫请求已经通过了核对，呼叫正在进行之中。（二）话音信道指派过程（接续分配）在 MSC 向 MS 发出（CALL PROCEEDING 消息后，它就要根据业务请求，来激活后续分
34、配，即分配给用户 TCH 话音信道的流程。此时，MSC 要向 BSC 发出指派请求（ASSIGNMENT REQUEST） 消息，在此消息中将含有所请求信道的类型等内容来要求 BSC 来给此次呼叫分配 TCH 话音信道。BSC 在收到 MSC 的信道请求后，如果发现有 TCH 信道资源的话就会向 BTS 发出请求激活 TCH 信道（Channel Activation for TCH）的消息，来激活相应的地面资源，该消息发出的也会启动本身的一个计时器，若该 BTS 将电路等资源准备好后，就会向 BSC 发出信道激活响应（channel activation ack）的报文。若此时 BSC 已无
35、资源则向 MSC 返回无资源（RESOURCE FAILURE）的消息，而系统允许排队（要根据 BSCQUEUEINGOPTION 所指示的方法有 ALLOWED/MSC 决定、FORCED/是由 O&M 驱使的、NOT ALLOWED）的话，则 BSC 向 MSC 发出排队指示（QUEUING INDICATION）的消息，并将指派请求消息放入队列同时打开 T11 定时器，如定时器超时则向 MSC 发出清除请求（CLEAR REQUEST 消息）。其中立即指派请求，BSC 内切换，BSC 间切换是不许排队的，仅 TCH 资源请求（即指派请求和小区内部切换）允许根据内部优先级的的指示来按优先顺
36、序给相应的请求分配在规定时间内被释放掉的信道，若排队长度或等候时间超出要求则请求将被拒绝。在 BSC 收到 BTS 发出信道激活响应（channel activation ack）的报文后，就按照 BTS 所提供的该信道的物理信息将它放在指派命令（ASSIGNMENT COMMAND）的消息中（该消息中包含着信道类别如话音/数据的指示，信道的速率和类别及话音解码算法和透明传输指示时器，分配优先级以及 CIC 电路识别码）通过 SDCCH 信道发给 MS。在 MS 收到基站发来的 ASSIGNMENT COMMAND 消息后，将会就将收发信配置调整到该 TCH 信道上，通过 FACCH 信道（此
37、后传递信令，将都采用该信道形式，其实它就是利用的 TCH 信道，唯一不同是将 TCH 突发脉冲的标识位由 0 改为 1，这种形式被称为偷帧）向系统发出 SABM 消息，系统在收到该消息后，会向 BSC 发出 ESTABLISH INDICATION（建立指示消息），同初始分配信令信道一样，需系统再发回一条 UA 的证实帧。当 MS 收到 UA 帧后将通过 FACCH 信道向系统发出分配完成（ASSIGNMENT COMMPLETE）消息，若因无线接口失败、无线接口消息失败或因干扰和硬件问题无法识别指派信息等原因 MS 无法占用该指定的信道，MS 就会向系统发出ASSIGNMENT FAILUR
38、E（指派失败），若因干扰等原因 MS 未收到系统发给它的指派命令或系统未收到 MS 的响应导致在 BSC 未收到 MS 返回的消息，则系统将该信道释放掉。在 BSC 收到分配完成的信令后，一方面向 MSC 发出指派完成（ASSIGNMENT COMPLETE）消息，一方面向 BTS 发出无线信道释放（RF CHANNEL RELEASE）消息，要求将以前占用的 SDCCH 信令信道资源释放掉，当 BTS 完成了信令信道的释放后，将发给 BSC 一条信道释放完成（RF CHANNEL RELEASE ACK）消息，BSC收到此消息后就认为该信道已返回到空闲状态下，该资源可以用于分配给新的信道请求
39、。问题研究：1、 针对不同的用处，GSM 分别有三种分配信道的程序。分别是初始化信道分配、接续信道分配、切换信道分配。l 初始化信道分配：是用于 MS 与网络之间建立信令的传输所必须的，如处理位置更新的需求等。在建立信令传输过程中，系统也可首先选择给它分配 TCH 信道，这被称为过早分配（VEA）；若首先选择给它分配 SDCCH 信道，在需要时才分配 TCH 信道，这被称为预分配（EA）；若首先选择给它分配 SDCCH信道，当在被叫端发回连接消息（CONNECT）时，才分配 TCH 信道，这被称为停止广播建立呼叫（OACSU），在当前阶段我们采用的是 EA 分配模式。在初始化分配中，若使用了
40、EA 分配模式，当无有可用的 SDCCH 信道时，也可给该信道请求并根据该请求的优先级来直接分配 TCH 信道，来替代 SDCCH 信道完成信令消息的传送，但应注意用 TCH 信道来传送信令是相当浪费的（因为一个 TCH 信道相当于八个 SDCCH 信道），当这种情况相当严重时，应及时增加 SDCCH 信道以满足网络的需要。l 接续信道分配：这对应于在本节中所讲到的内容，当利用初始分配的信令信道完成鉴权加密过程后，若该次通信有传递话音或数据的请求时，则触发接续信道的分配来分配一个 TCH 信道。l 切换信道的分配：该分配用于在呼叫过程中，由于切换的需要来申请网络给它一条信道。在该分配中根据是通
41、过 SDCCH 过程中的切换或是在 TCH过程中的切换，来分配相应的信道。2、小区内部切换过程和该指派过程的程序是一样的，只是报文的名称不同而 已。 和立即指派过程有些类似，当在 MS 的指派过程中，BSC 将触发一个 T3107 的定时器，该定时器在 BSC 向 BTS 发送指派命令（ASSIGNMENT COMMAND ）的报文启动，在收到 BTS 发出的指派完成时（ASSIGNMENT COMPLETE ）时，将该定时器复位。该定时器逾时一般是由于无线链路覆盖很差导致的，当此定时器逾时后，将认为移动台已脱网，则将占用的该资源释放掉让给其它的移动台。通过经验值，一般信道的指派过程将在 2
42、秒中完成，如在两秒中 BSC仍未收到指派完成消息，则该指派过程失败。但有时网络质量很差需重复发某些消息，此阶段则可延长至 5 秒。一般来说，当该小区的话务负荷很重，则可将该定时器设为 25 秒。若较为空闲，则可将该定时器设为 10 秒。（三）、呼叫连接过程当收到 BSC 发回的指派完成消息后，MSC 在向被叫端送出初始化地址 I AM 消息（该报文中含有可用于被叫接续的消息，通过它来建立与被叫网络之间的路由），不用很久就会收到被叫端网络发回的有关呼叫建立的报告，若成功 MSC 则会收到 ACM（地址完成）消息，如果因某种原因（如对端占线或线路拥塞等等）呼叫建立失败，主叫 MSC 则会收到被叫端
43、发出的 RELESASE（释放）消息。此时如果 MSC 收到被叫端发回的 ACM（ADDDRESS COMPLETE 地址完成）消息后，它的反应是将 ALERTING（待命）消息发给该 MS（该消息可由 MS 翻译成回铃音），该消息属 DTAP 消息类别，若被叫不应答而主叫也没有终止的动作，经过一定的时间，网络端会终止呼叫或可执行无应答转移。如此时被叫摘机，MSC 会收到被叫端发回的 ANSWER（应答）消息，此时主叫与被叫之间的链路接通，MSC 将发给 MS 一条 CC 协议中的 CONNECT（接通）消息，MS 收到该消息后将停止待命指示，接着向系统返回 CC 协议中的 CONNECT A
44、CKNOWLEDGE（接通确认），当系统收到此消息时，就开始记费。如被叫端是数据设备，在收到 SETUP 指示后可直接进入 CONNECT 状态。这时呼叫建立过程完毕，双方进入通话或传送数据业务阶段。二、呼叫释放过程若主叫先挂机时，则 MS 利用 FACCH 信道向 MSC 发出 Disconnect(拆线)消息，在MSC 收到该消息后，则向被叫端发出释放消息 来通知对方通信终止，端到端的连接到此结束。但至此呼叫并未完全结束，因为系统与 MS 之间仍需保持一定的任务，如送收费指示等，当系统认为与 MS 之间的连接已无必要时，则向主叫端MS 发出 RELEASE（释放）消息，在 MS 收到该消息
45、后会向系统发出 RELEASE COMPLETE（释放完成消息），表呼叫已结束。同样当由被叫先挂机时，也会向主叫端发出 RELEASE 的消息，MSC 在收到该报文后，将向主叫 MS 发出DISCONNECT 的消息，当为非正常结束时，该报文还进一步指出了非正常结束的原因。在 MSC 收到 MS 的释放完成（RELEASE COMPLETE）消息后，则向 BSC 发出清除命令（CLEAR COMMAND）的报文消息来释放所有信令链路.，在该消息中携带着此次呼叫清除的原因，例如，因切换完成而清除还是因位置更新完成而清除等等，。当由于是无线接口消息失败，无线链路失败或因设备故障等原因导致呼叫进程非
46、正常性释放而向系统发出清除请求（CLEAR REQUEST）消息。BSC 收到该命令后，一方面向 MS 发出释放信道（CHANNEL RELEASE）的消息，表示将所有底层链路释放掉要求 MS 返回空闲模式下，同时将 T3109 定时器启动。移动台收到该命令后，就要拆除上行信令链路（即停止发送上行方向上的 SACCH随路信令的测量报告），当它发现下行链路已被拆除后，即发现 BTS 的无线链路超时值（RADIOLINKTIMEOUT）已变为 0 时，将向 BTS 发送 DISC 消息,表示无线链路已拆除,MS 已返回到空闲状态下，BSC 收到后，将向 MS 发出 UA 的证实。当 BTS 发现上
47、行链路已被拆除后，将向 BSC 发出释放指示（RELEASE INDICATION）消息来向 BSC 报告这一事件。为了保证上下行链路都能及时的拆除，在 BSC 向 MS 发出 CHANNEL RELEASE 消息要求拆除上行链路的同时，随后它还要向 BTS 发出去活 SACCH（Deactivate SACCH）的报文消息来，将要求释放下行的随路信令（即要求停止双方之间的信令联系）。BTS 在收到此消息后，将停止传输下行链路的 SACCH 帧，从而使移动台的的下行链路故障计数器在一给定的时间后不可避免的降为 0。当 BTS 开始执行停止 SACCH 下行链路的系统消息后，即向 BSC 发出去
48、活 SACCH 响应（Deactivate SACCH ACK）消息。BSC 收到 RELEASE INDICATION 消息后,将定时器 T3109 复位,并启动定时器T3111, ,随即并向 BTS 发出 RF CHANNLE RELEASE(此时将 T3111 复位)要求释放TCH 资源(此时才释放物理信道资源是为了给呼叫重建留有时间)当收到 BTS 返回的 RF CHANNLE RELEASE ACK 消息时,BSC 就认为该信道资源已空闲可用于再分配了. 此时它还要将向 MSC 发出 CLEAR COMPLETE 消息,表无线链路已清除完毕.MSC 收到此消息后,则会通过发 RLSD 和收 RLC 来完成对 SCCP 连接的释放.到此该信令流程已彻底完毕.
