移動通信技術(shù)的若干技術(shù)介紹

1、1 移動通信1.1 簡介蜂窩移動通信系統(tǒng)主要有交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、無線基站子系統(tǒng)（BSS）、移動臺（MS）和移動網(wǎng)和其他網(wǎng)的接口四大部分組成，如圖1.1.2-1所示。在上圖中，BSS與NSS之間的接口為“A”接口，BSS與MS之間的接口為“Um”接口。和模擬移動通信系統(tǒng)不同，GSM不僅對Um接口進(jìn)行規(guī)定，而且對A接口也有明確的規(guī)定。也就是說，各接口都是開放式接口。這樣，移動通信系統(tǒng)中各個部分可采用不同廠家的產(chǎn)品。1. 移動用戶部分： 即用戶終端設(shè)備，可以是車載式、便攜式、手持式等，用來標(biāo)識使用者身份。用戶終端設(shè)備由手機(jī)（又稱“裸機(jī)”）和SIM卡（稱為用戶識別卡）組成，手機(jī)相當(dāng)與電話機(jī)，它

2、可以完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡相當(dāng)于用戶身份證，它類似于我們現(xiàn)在使用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證用戶身份所需的所有信息。為了保證用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全，網(wǎng)絡(luò)對用戶終端設(shè)備進(jìn)行核實和鑒權(quán)檢查；2. 移動接入部分：即基站（BS）部分，BS在GSM網(wǎng)絡(luò)的移動交換部分和MS之間提供中繼。通過空中接口（Um接口），移動用戶能夠連接到BS。BS也有某些交換功能，即把無線信道連接到MSC-BS接口的PCM信道上，反之亦然?；荆˙S）部分由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）組成，BTS和BSC可處于同一位置，或者分開設(shè)置。BSC：具有對一個或多個

3、BTS進(jìn)行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等。BTS：無線接口設(shè)備，它完全由BSC控制，主要負(fù)責(zé)無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換，無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。 3. 移動交換部分：即網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)，完成信息交換、用戶信息管理、呼叫接續(xù)、號碼管理等功能，主要由六個功能單元組成：¨ 移動交換中心（MSC）¨ 歸屬位置寄存器（HLR）¨ 拜訪位置寄存器（VLR）¨ 鑒權(quán)中心（AUC）¨ 設(shè)備識別寄存器（EIR）¨ 操作與維護(hù)中心（OMC）下面簡述其功能：（1）. MSC：移動交換中心MSC

4、是GSM系統(tǒng)的核心，是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其他公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)絡(luò)接口、公共信道信令系統(tǒng)和計費等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。另外，為了建立至移動臺的呼叫路由，每個MSC還應(yīng)能完成關(guān)口MSC（GMSC）的功能，即查詢位置信息的功能。（2）. VLR：拜訪位置寄存器VLR存儲進(jìn)入其覆蓋區(qū)的移動用戶的全部有關(guān)信息。這使MSC能夠建立呼入和呼出呼叫。可以把它看作動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫，它需要與有關(guān)的HLR進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換。如果用戶進(jìn)入另一個VLR區(qū)，那么在原VLR中存儲的數(shù)據(jù)就被刪除。（

5、3）. HLR：歸屬位置寄存器HLR存儲與用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。歸屬移動用戶的所有數(shù)據(jù)在這里存儲。它們包括用戶的漫游能力、簽約業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。此外，HLR還為MSC提供關(guān)于移動臺實際漫游所在的MSC區(qū)域的信息（動態(tài)數(shù)據(jù)）。這樣就使任何入局呼叫立即按選擇的路徑送到被叫用戶。（4）. AUC：鑒權(quán)中心能夠產(chǎn)生為確定移動用戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機(jī)數(shù)RAND、響應(yīng)數(shù)SRES、Kc）。AUC中的數(shù)據(jù)庫受到嚴(yán)格保護(hù)，防止未經(jīng)許可的訪問。（5）. EIR：設(shè)備識別寄存器是個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。主要完成對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視和閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。（6）. OMC：

6、操作與維護(hù)中心用于BSC/BTS、MSC、VLR、HLR、AUC和EIR的操作與維護(hù)，對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件的、功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。 4. 移動網(wǎng)與其他網(wǎng)的接口部分： PLMN通過MSC實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接（PSTN、PSPDN、ISDN、Internet等），其接口基于2Mbit/s數(shù)字接口，信令規(guī)程優(yōu)先采用No.7信令方式，包括消息傳遞部分MTP、電話用戶部分TUP和ISDN用戶部分ISUP。條件不具備的地方暫時可采用中國1號信令。1.2 特點移動通信是有線通信的延伸，與有線通信相比具有以下特點：1. 終端用戶的移動性：移動通信的主要特點

7、在于用戶的移動性，需要隨時知道用戶當(dāng)前位置，以完成呼叫、接續(xù)等功能；用戶在通話時的移動性，還涉及到頻道的切換問題等。2. 無線接入方式：移動用戶與基站系統(tǒng)之間采用無線接入方式，頻率資源的有限性、用戶與基站系統(tǒng)之間信號的干擾（頻率利用、建筑物的影響、信號的衰減等）、信息（信令、數(shù)據(jù)、話路等）的安全保護(hù)（鑒權(quán)、加密）等。3 網(wǎng)絡(luò)互通功能：移動通信網(wǎng)之間的自動漫游，移動通信網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通（公用電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、專網(wǎng)、現(xiàn)有移動通信網(wǎng)等），各種業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)等（電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)等）；2 PLMN由于在前面已介紹過移動通信的結(jié)構(gòu)，所以在這部分，主要介紹一下接口。（

8、1）. Um接 口 ：手 機(jī) 與基 站 之間無 線 接 口 ， 公 開標(biāo) 準(zhǔn)， 各廠 商 兼 容。 （2）. A接 口 ： 基 站 系 統(tǒng) 與 交 換 系 統(tǒng) 的 接 口，傳 送 有 關(guān) 移 動 呼 叫 處 理 、 基 站 管 理 、 移 動 臺 管 理 、 信 道 管 理 等 信 息 ， 并 與 Um接 口 信 令 互 通 ， 在 MSC和 MS之 間 互 傳 信 息 。 在 模 擬 移 動 通 信 系 統(tǒng) 中 ， A接 口 的 信 令 規(guī) 范 未 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 電 信 部 門 只 能 選 用 同 一 廠 商 生 產(chǎn) 的 移 動 交 換 機(jī) 和 基 站 設(shè) 備；目 前 的 數(shù) 字 移 動

9、通 信 系 統(tǒng)，其 A 接 口 是 標(biāo)準(zhǔn) 的。 （3）. B接 口 ： MSC與VLR 接 口，MSC通 過 該 接 口 向 VLR傳 送 漫 游 用 戶 位 置 信 息 ， 并 在 呼 叫 建 立 時 向 VLR查 詢 漫 游 用 戶 的 有 關(guān) 用 戶 數(shù) 據(jù) ，在 實 際 產(chǎn) 品 中，通 常 MSC 與 VLR 在同 一 實 體 中，其 接 口 采 用 內(nèi) 部 接 口。 （4）. C接 口 ： MSC與HLR接 口，MSC向 HLR查 詢 被 叫 移 動 臺 的 選 路 信 息 ，HLR 提 供 路 由。 （5）. D接 口 ： VLR與HLR接口，兩 個 位 置 寄 存 器之 間 傳

10、送用 戶 數(shù) 據(jù) 信 息 (位 置 信 息 、 路 由 信 息 、 業(yè) 務(wù) 信 息 等 ) 。 （6）. E接 口 ： MSC與MSC接口，用 于 越 局 頻 道 轉(zhuǎn) 接 。 該 接 口 主要 傳 送 控 制 兩 個 MSC之 間 話 路 接 續(xù) 的 電 話 網(wǎng) 局 間 信 令 。 （7）. F接 口 ： MSC與EIR接口，MSC向 EIR查 詢 發(fā) 起 呼 叫 的 用 戶 的 設(shè) 備 是 否 合 法 。 （8）. G接 口： VLR之 間 的 接 口 ， 當(dāng) 移 動 臺 由 某 一 VLR進(jìn) 入 另 一 VLR之 間 區(qū) 域 時 ， 新 老 VLR通 過 該 接 口 交 換 必 要 的 信

11、 息 。 僅 用 于 數(shù) 字 移 動 通 信 系 統(tǒng) 。 （9）. MSC與 PSTN的 接 口 ： 為 電 話 網(wǎng) 局 間 信 令 接 口 ， 用 于 建 立 移 動 網(wǎng) 至 公 用 電 話 網(wǎng) 的 話 路 接 續(xù) 。 3 識別標(biāo)識3.1 編碼：在移動網(wǎng)中，由于用戶移動性，所以必須用特定的號碼對用戶進(jìn)行識別、跟蹤和管理。而且，區(qū)別于固定網(wǎng)，對用戶不僅僅使用一個號碼。GSM網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的，它包括交換系統(tǒng)和基站系統(tǒng)。交換子系統(tǒng)包括HLR、MSC、VLR、AUC和EIR，還有與基站系統(tǒng)、其它網(wǎng)絡(luò)如PSTN、ISDN、數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）、其它PLMN等的接口。為了將一個呼叫接至某個移動用戶，需要調(diào)用

12、相應(yīng)的實體。因此要正確尋址，編號是非常重要的。1. 移動臺ISDN號碼（MSISDN）即人們呼叫該用戶所撥的號碼。中國GSM采取TDMA獨立編號計劃：CC+NDC+SNSN=PQ（R）+ABCD1） CC為國家碼，我國為86。2） NDC為移動網(wǎng)號 ： 識別不同的移動系統(tǒng) ，目前郵電移動網(wǎng)號為135-139；聯(lián)通網(wǎng)為130； 3） PQ(R)： 即H1H2H3，識別該移動系統(tǒng)中的交換局，這些交換局可能位于不同的地區(qū)。 3）ABCD：用戶號碼，由各地管理分配 。 2. 國際移動用戶識別碼（IMSI）用來唯 一 標(biāo) 識 一 個 移 動 用 戶 的 國 際 通 用 號 碼，由 MCC+MNC+MSI

13、N組成，其中：1）MCC表示國家代碼，中 國 MCC=460 ；2）MNC表示網(wǎng)絡(luò)號，郵電網(wǎng)=00，聯(lián)通網(wǎng)=01；3）MSIN是用戶標(biāo)識，其組成為H1H2H39XXXXXX，其中H1H2H3代表用戶開戶所在地，H1H2由郵電管理部門給各省分配，同一個省份可能不止一個H1H2，如江蘇51、52、61、62、15，H3由各省/市根據(jù)管理情況自行分配。用戶的IMSI值通過專用設(shè)備和軟件，寫入用戶SIM卡中，唯一標(biāo)識一個用戶，同時在網(wǎng)絡(luò)中（HLR）存儲與該用戶對應(yīng)的相關(guān)信息。3. 移動用戶漫游號碼（MSRN）移 動 臺 漫 游 號 給 訪 問 用 戶 提 供 的 一 個 臨 時 號 碼 ， 其 作 用

14、 是 供 移 動 交 換 機(jī) 路 由 選 擇 用 。 固 定 交 換 機(jī) 根 據(jù) 被 叫 用 戶 號 碼 中 的 長 途 區(qū) 號 和 交 換 局 號 (PQR)判 知 被 叫 所 在 地 點 ， 從 而 選 擇 中 繼 路 由 ， 固 定 用 戶 的 位 置 和 其 號 簿 號 碼 有 固 定 的 對 應(yīng) 關(guān) 系 。 移 動交 換 機(jī)由 于 移 動 臺 的 位 置 不 確 定 ， VLR給 用 戶 分 配 一 個 MSRN， 用 來 進(jìn) 行 路 由 選 擇 和 MSC間 接 續(xù) ，當(dāng) 用 戶 離 開 該 VLR時 ，VLR就 釋 放 MSRN。 4. 臨時移動用戶識別碼（TMSI） 為了對IM

15、SI保密，MSC/VLR分配給來訪移動用戶一個唯一的TMSI號碼，即為一個由MSC自行分配的4字節(jié)的BCD編碼，僅限于在本MSC業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)使用。5. 位置區(qū)識別碼（LAI） 位置區(qū)識別碼用于移動用戶的位置更新，其號碼結(jié)構(gòu)為：MCC+MNC+LAC。MCC=移動用戶國家碼，同IMSI中的前三位數(shù)字。MNC=移動網(wǎng)號，同IMSI中的MNC。LAC=位置區(qū)號碼，為一個2字節(jié)BCD編碼。在一個GSM PLMN網(wǎng)中可定義65536個不同的位置區(qū)。6. 全球小區(qū)識別碼（CGI）CGI用來識別一個位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)，它是在位置區(qū)識別碼（LAI）后加上一個小區(qū)識別碼（CI），其結(jié)構(gòu)是：MCC+MNC+LAC+CI，

16、其中CI是一個2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。7. 基站識別碼（BSIC）BSIC是用于識別相鄰國家的相鄰基站的，為6位編碼，其結(jié)構(gòu)是： NCC+BCCNCC=國家色碼，主要用來區(qū)分國界各側(cè)的運營者（國內(nèi)區(qū)別不同的省），為XY1Y2。X：運營者（郵電=1，聯(lián)通=0）。YI、Y2：根據(jù)各表分配。8. 國際移動臺設(shè)備識別碼（IMEI）唯一地識別一個移動臺設(shè)備的編碼，為一個15位地十進(jìn)制數(shù)字，起結(jié)構(gòu)是： TAC+FAC+SNR+SPTAC=型號批準(zhǔn)碼，由歐洲型號認(rèn)證中心分配。6位數(shù)字。FAC=工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地，2位數(shù)字。SNR=序列碼，由廠家分配。識別每個TAC和FA

17、C中的某個設(shè)備，6位數(shù)字。SP=備用。1位數(shù)字。9. MSC/VLR號碼MSC/VLR號碼在NO.7信令信息中使用，代表MSC的號碼。我國郵電部門GSM移動通信網(wǎng)中的MSC/VLR號碼結(jié)構(gòu)為1390M1M2M3，其中M1M2的分配同H1H2的分配。10. HLR號碼 切換HLR號碼在NO.7信令信息中使用，代表HLR的號碼。我國郵電部門GSM移動通信網(wǎng)中的HLR號碼結(jié)構(gòu)為用戶號碼是全零的MSISDN號碼，即1390H1H2H3000。11. 切換號碼（HON） HON是當(dāng)進(jìn)行移動交換局間越局切換時，為選擇路由，由目標(biāo)MSC（即切換要轉(zhuǎn)移到的MSC）臨時分配給移動用戶的一個號碼。此號碼為MSRN

18、號碼的一部分。3.2 位置標(biāo)識在移動通信系統(tǒng)中，由于用戶的移動性，位置信息是一個很關(guān)鍵的參數(shù)，其表示方法如圖1.2.2-1所示：（1）網(wǎng)絡(luò)區(qū)（GSM業(yè)務(wù)區(qū)/PLMN業(yè)務(wù)區(qū)）：表示GSM網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍或一特定PLMN覆蓋范圍；（2）MSC業(yè)務(wù)區(qū)：表示網(wǎng)絡(luò)中由一個MSC所覆蓋的一部分。在通常的移動通信系統(tǒng)中，MSC與VLR在同一節(jié)點上，因而MSC業(yè)務(wù)區(qū)與VLR服務(wù)區(qū)是完全一致的；（3）位置區(qū)（Local Area）:每一個MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)分成幾個位置區(qū)，在一個位置區(qū)內(nèi)，移動臺可以“自由地”移動，不用更新控制該位置區(qū)的MSC/VLR交換機(jī)中的位置信息；（4）小區(qū)（Cell）:一個位置區(qū)劃分為若干個

19、小區(qū)，小區(qū)是能夠由網(wǎng)絡(luò)識別的一個無線電覆蓋區(qū)。4 移動性管理和安全性管理4.1 移動性管理4.1.1 移動臺狀態(tài)移動用戶一般是處于MS開機(jī)（空閑狀態(tài)）、MS關(guān)機(jī)和MS忙三種狀態(tài)之一，網(wǎng)絡(luò)對這三種狀態(tài)作如下處理：1. MS開機(jī)，網(wǎng)絡(luò)對它作“附著”標(biāo)記 即常講的IMSI附著，又分以下三種情況：（1）. 若MS是第一次開機(jī)：在SIM卡中沒有位置區(qū)識別碼（LAI），MS向MSC發(fā)送“位置更新請求”消息，通知GSM系統(tǒng)這是一個此位置區(qū)的新用戶。MSC根據(jù)該用戶發(fā)送的IMSI號，向HLR發(fā)送“位置更新請求”，HLR記錄發(fā)請求的MSC號以及相應(yīng)的VLR號，并向MSC回送“位置更新接受”消息。至此MSC認(rèn)為M

20、S已被激活，在VLR中對該用戶對應(yīng)的IMSI上作“附著”標(biāo)記，再向MS發(fā)送“位置更新證實”消息，MS的SIM卡記錄此位置區(qū)識別碼。（2）. 若MS不是第一次開機(jī)，而是關(guān)機(jī)后再開機(jī)的，MS接受到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI不一致：u MS立即向MSC發(fā)送“位置更新請求”，MSC要判斷原有的LAI是否是自己服務(wù)區(qū)的位置，如判斷為肯定，MSC只需要對該用戶的SIM卡原來的LAI碼改成新的LAI碼，并在該用戶對應(yīng)的IMSI作“附著”標(biāo)記即可。u MS立即向MSC發(fā)送“位置更新請求”，MSC要判斷原有的LAI是否是自己服務(wù)區(qū)的位置，若為否定，MSC根據(jù)該用戶的IMSI號中的信息，向HLR發(fā)送“

21、位置更新請求”，HLR在數(shù)據(jù)庫中記錄發(fā)請求的MSC號，再回送“位置更新接受”，MSC再對用戶的IMSI作“附著”標(biāo)記，并向MS回送“位置更新證實”消息，MS將SIM卡原來的LAI碼改成新的LAI碼。（3）. MS再開機(jī)時，所接收到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI相一致：此時MSC只對該用戶作“附著”標(biāo)記。2. MS關(guān)機(jī)，從網(wǎng)絡(luò)中“分離”。MS切斷電源后，MS向MSC發(fā)送分離處理請求，MSC接收后，通知VLR對該MS對應(yīng)的IMSI上作“分離”標(biāo)記，此時HLR并沒有得到該用戶已脫離網(wǎng)絡(luò)的通知。當(dāng)該用戶被尋呼后，HLR向拜訪MSC/VLR要漫游號碼（MSRN）時，MSC/VLR通知HLR該用戶

22、已關(guān)機(jī)。3. MS忙此時，給MS分配一個業(yè)務(wù)信道傳送話音或數(shù)據(jù)，并在用戶ISDN上標(biāo)注用戶“忙”。4.1.2 漫游和位置更新當(dāng)移動臺開機(jī)或更換位置區(qū)時，需發(fā)起位置更新操作，位置更新是移動臺主動發(fā)起的。移動臺開機(jī)時的位置更新過程如5.1.1小節(jié)中所述，這兒不做介紹。如果是更換位置區(qū)時的位置更新，也有兩種情況：移動臺的位置區(qū)發(fā)生了變化，但仍在同一MSC局內(nèi)；移動臺從一個MSC局移到了另一個MSC局。1. 同一MSC局內(nèi)的位置更新：如果在同一MSC局內(nèi)進(jìn)行位置更新，HLR并不參與位置更新過程。同一局內(nèi)的位置更新如圖5.1.31所示： 圖5.1.31 同一MSC局內(nèi)的位置更新在同一MSC局內(nèi)的位置更新

23、過程比較簡單，分以下幾步：（1）. 移動臺漫游到新的位置區(qū)時，分析接收到的位置區(qū)號碼和存儲在SIM卡中的位置區(qū)號碼不一致，就向當(dāng)前的基站控制器（BSC）發(fā)一個位置更新請求。（2）. BSC接收到MS的位置更新請求，就向MSC/VLR發(fā)一個位置更新請求。（3）. VLR修改這個MS的數(shù)據(jù)，將位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)號碼，然后向BSC發(fā)一個應(yīng)答消息。（4）. BSC向MS發(fā)一個應(yīng)答消息，MS將自己SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)號碼。這樣，一個同一MSC局內(nèi)的位置更新過程就結(jié)束了。2. 越局位置更新：當(dāng)移動用戶從一個MSC局漫游到另一個MSC局時，就要進(jìn)行越局位置更新。這時HLR就要參

24、與位置更新過程，如圖5.1.32所示： 圖5.1.32 不同MSC之間的位置更新不同MSC之間的位置更新比同一MSC內(nèi)的位置更新稍復(fù)雜一些，在這里為了描述方便，稱用戶原來所在的MSC局為MSC1，漫游到的MSC局為MSC2，在圖中基站控制器（BSC）已省略，但描述時仍將提到BSC，將BSC和MSC一樣稱為BSC1和BSC2，具體步驟如下：（1）. 移動用戶漫游到另一個MSC局時，移動臺（MS）發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的位置區(qū)號碼和SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼不一致，就向BSC2發(fā)位置更新請求，BSC2向MSC2發(fā)一個位置更新請求。（2）. MSC/VLR2接到位置更新請求，發(fā)現(xiàn)這個用戶是從另一個MSC中漫游過來

25、的，就向用戶登記的HLR發(fā)一個位置更新請求。（3）. HLR向MSC/VLR2發(fā)一個位置更新證實，并將此用戶的一些數(shù)據(jù)傳送給MSC/VLR2。（4）. MSC/VLR2通過BSC2給MS發(fā)一個位置更新證實消息，MS接到后，將SIM卡中位置區(qū)號碼改成當(dāng)前的位置區(qū)碼。（5）. HLR負(fù)責(zé)向MSC/VLR1發(fā)消息，通知VLR1將該用戶的數(shù)據(jù)刪除。位置更新過程如上所述，這兒要特別提出的是：在每次位置更新之前，都將對這個用戶進(jìn)行鑒權(quán)。4.1.3 切換將一個正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過程稱為切換。一般在下述兩種情況下要進(jìn)行切換：一、正在通話的用戶從一個小區(qū)向另一個小區(qū)；二、MS

26、在兩個小區(qū)覆蓋重疊區(qū)進(jìn)行通話，占用TCH的這個小區(qū)業(yè)務(wù)特別忙，這時BSC通知MS測試它鄰近小區(qū)的信號強度和信道質(zhì)量，假如鄰近小區(qū)的業(yè)務(wù)不是很忙，就將它切換到另一個小區(qū)，這就是業(yè)務(wù)平衡所需要的切換。切換的產(chǎn)生是BTS首先要通知MS將其周圍小區(qū)BTS的有關(guān)信息及BCCH載頻，信號強度進(jìn)行測量，同時還要測量它所占用的TCH的信號強度和TCH的信號強度和傳輸質(zhì)量，再將測量結(jié)果發(fā)送給基站控制系統(tǒng)（BSC），BSC根據(jù)這些信息對周圍小區(qū)進(jìn)行比較排隊（即“定位”），最后由BSC做出是否需要切換的決定。另外，BSC還需要判別在什么時候進(jìn)行切換，切換到哪個BTS。1. BSC內(nèi)切換：在這種情況下，BSC需要建立

27、與新的BTS間的鏈路，并在新小區(qū)內(nèi)分配一條TCH供MS切換到此小區(qū)后使用，而MSC對這種切換不做進(jìn)一步的了解。由于切換后鄰近小區(qū)發(fā)生了變化，MS必須接收了解有關(guān)的鄰近小區(qū)的信息。若MS所在的位置區(qū)也變了，那么在呼叫完成后還需要進(jìn)行位置更新。如圖5.1.41所示： 圖5.1.41 同一BSC內(nèi)的切換2. 相同MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)，不同BSC間切換：在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)很大程度上參與了切換過程，如圖5.1.42所示： 圖5.1.42 同一MSC、不同BSC間的切換同一MSC，不同BSC間的切換步驟如下：（1）. 原BSC向MSC請求切換，然后建立MSC與新的BSC、新的BTS的鏈路，并且保留新小區(qū)內(nèi)

28、空閑的TCH（業(yè)務(wù)信道）提供給MS。（2）. MSC負(fù)責(zé)釋放原來的鏈路。由于位置區(qū)發(fā)生變化，通話結(jié)束后，MS還需發(fā)起位置更新。3. 不同MSC間切換：這是一種最復(fù)雜的情況，切換前需進(jìn)行大量的信息傳遞。這種切換由于涉及兩個MSC，暫定切換前MS所處的MSC為MSCA，切換后MS所處的MSC為MSCB。其余的如BSC也同樣定為BSCA和 BSCB，不同MSC之間切換如圖5.1.43所示： 圖5.1.43 不同MSC之間的切換具體步驟說明如下：（1）. BSCA根據(jù)MS送來的測量信息作決定需要切換就向MSCA發(fā)送切換請求；（2）. MSCA再向MSCB發(fā)送切換請求，MSCB負(fù)責(zé)與BSCB和BTSB的

29、鏈路連接；（3）. MSCB向MSCA回送無線信道確認(rèn)；（4）. 根據(jù)越局切換號碼在MSCA和MSCB之間建立通信鏈路；（5）. MSCA向MS發(fā)送切換命令，MS切換到新的TCH頻率上；（6）. BSCB向MSCB，MSCB向MSCA發(fā)送切換完成指令；（7）. MSCA控制BSCA和BTSA釋放原TCH。4.1.4 尋呼當(dāng)一個被叫消息送到該MS所在的MSC后，MSC首先判斷該MS當(dāng)前所在的位置區(qū)（LAC），然后把“BSSMAP尋呼”消息發(fā)到控制該位置區(qū)的BSC。消息中含有被叫MS的標(biāo)識號IMSI或TMSI號。BSC利用IMSI確定該MS所屬的尋呼信道，在規(guī)定的PCH（尋呼信道）上發(fā)該MS的尋呼

30、消息，LAC內(nèi)正在接收CCCH信息的被叫MS便會接收尋呼消息并立即響應(yīng)。PCH的配置可以隨業(yè)務(wù)量增減而改變。每個小區(qū)的PCH配置信息要通知到小區(qū)中的每個MS。當(dāng)配置改變時，BSC要修改相應(yīng)的廣播信息，使小區(qū)中的MS可以守侯到指定的PCH信道上，響應(yīng)尋呼消息。GSM中定義了三種常用的尋呼模式：1. 正常尋呼模式：尋呼消息僅在由PCH配置和IMSI定義的信道上發(fā)送。2. 全尋呼模式：當(dāng)這種模式通知某個MS分組時，表示這組用戶的尋呼消息可能在同一時隙的任意PCH上發(fā)送。當(dāng)PCH配置動態(tài)改變時，利用這種模式可以避免尋呼消息的丟失。3. 擴(kuò)展尋呼模式：BSS把某個分組的尋呼消息附加在另一個尋呼信道上發(fā)送

31、，這種方法用于克服臨時過載。4.2 安全性管理用戶的鑒權(quán)和加密都需通過系統(tǒng)提供的用戶三參數(shù)組參與來完成，而用戶三參數(shù)組是在AUC（鑒權(quán)中心）中生成的。每個用戶在注冊登記時，就被分配一個用戶號碼和用戶識別碼（IMSI）。IMSI通過SIM寫卡機(jī)寫入SIM卡中，同時在寫卡機(jī)中又產(chǎn)生一個對應(yīng)此IMSI的唯一的用戶密鑰Ki，它被分別存儲在SIM卡和AUC中。AUC中還有個偽隨機(jī)碼發(fā)生器，用戶產(chǎn)生一個不可預(yù)測的偽隨機(jī)數(shù)（RAND）。RAND和Ki經(jīng)AUC的A8算法（也叫加密算法）產(chǎn)生一個Kc，經(jīng)A3算法（鑒權(quán)算法）產(chǎn)生一個響應(yīng)數(shù)（SRES）。由RAND、SRES、Kc一起組成該用戶的一個三參數(shù)組，AUC

32、中每次對每個用戶產(chǎn)生7-10組三參數(shù)組，傳送給HLR，存儲在該用戶的用戶資料庫中。1. 鑒權(quán)鑒權(quán)是為了保護(hù)合法用戶，防止假冒合法用戶的“入侵”。當(dāng)用戶請求接入時，MSC/VLR通過控制信道將RAND傳送給用戶，SIM卡收到后，用此RAND與SIM卡中的Ki經(jīng)同樣的A3算法得到響應(yīng)數(shù)SRES，傳送給MSC/VLR。MSC/VLR將收到的SRES與三參數(shù)組中的SRES進(jìn)行比較，若相同就允許接入，若不同則拒絕此次呼叫。VLR一次向HLR要5組三參數(shù)組，每鑒權(quán)一次用一組，當(dāng)只剩下二組時，再向HLR要5組，如此反復(fù)。2. 加密加密是指無線信道上的加密，是為了防止在BTS和MS之間交換用戶信息和用戶參數(shù)時

33、被非法個人或團(tuán)體監(jiān)聽或竊取。MS側(cè)以A8算法得到Kc。根據(jù)MSC/VLR發(fā)送出的加密命令，BTS側(cè)和MS側(cè)同時使用Kc。在MS側(cè)，由Kc、TDMA幀號和加密命令M一起經(jīng)A5算法，對用戶信息數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密（也叫擾碼），在無線路徑上傳送。在BTS側(cè)，把收到的數(shù)據(jù)流、TDMA幀號和Kc再經(jīng)A5算法解密后傳送給BSC和MSC。5 ZXG10MSS系統(tǒng)介紹5.1 結(jié)構(gòu)介紹ZXG10-MSS是中興公司以ZXJ10（V10.0）局用數(shù)字程控交換機(jī)為基礎(chǔ)，于98年推出的數(shù)字移動交換系統(tǒng)，提供移動通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能，適用于GSM900和DCS1800無線交換系統(tǒng)，提供Phase2所有業(yè)務(wù)功能，同時兼容Phase

34、1標(biāo)準(zhǔn)。 ZXG10-MSS繼承了ZXJ10（V10.0）的優(yōu)點，發(fā)展改進(jìn)了ZXJ10（V10.0）的業(yè)務(wù)及特性，可以不斷吸收ZXJ10（V10.0）將來的改進(jìn)成果，進(jìn)行升級、兼容、優(yōu)化管理。ZXG10MSS嚴(yán)格按照GSM規(guī)范和國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提供高可靠性、高穩(wěn)定性、高靈活性的系統(tǒng)組網(wǎng)方案，豐富的業(yè)務(wù)功能和完善、方便、可靠的操作維護(hù)管理手段，必將成為各運營商理想的選擇。ZXG10MSS的推出，不僅標(biāo)志中興通訊邁向一個新領(lǐng)域和新臺階，也將像程控交換機(jī)一樣，成為國內(nèi)通信的脊梁。ZXG10MSS在ZXJ10（V10.0）平臺上開發(fā)而成，繼承了該交換平臺的框架結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的PSM模塊配置成MSC和VLR

35、，即MPM和VPM。因而ZXJ10（V10.0）可以配置成有線用戶/無線用戶共存方式；ZXG10-MSS MSC/VLR采用多模塊結(jié)構(gòu)，便于靈活組網(wǎng)。ZXG10-MSS HLR/AUC繼承ZXJ10（V10.0）七號信令處理功能。ZXG10-MSS提供MSC/VLR、HLR/AUC、SMC、VM、EIR等功能實體，同時提供相關(guān)的配套設(shè)備：回聲抑制器（EC）、網(wǎng)絡(luò)互通設(shè)備（IWF）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作維護(hù)管理（OMCS）。ZXG10-MSS接口：1） ZXG10-MSS根據(jù)GSM協(xié)議，提供標(biāo)準(zhǔn)的A接口，與其他滿足該標(biāo)準(zhǔn)的基站系統(tǒng)對接；2） ZXG10-MSS提供與其他網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)接口，包括與公用電話網(wǎng)、

36、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等的接口；同時能夠滿足專網(wǎng)用戶的需求。3） HLR/AUC可以作為獨立的產(chǎn)品向用戶提供，提供標(biāo)準(zhǔn)的MAP接口；也可以與MSC/VLR集成在一起。4） 由于MSC與VLR之間存在大量的信息傳遞，為了減少信令鏈路的負(fù)荷，ZXG10-MSS系統(tǒng)將MSC與VLR放在同一節(jié)點中，其間采用內(nèi)部接口。5） 為了保證系統(tǒng)的可靠性，HLR與AUC采用同一設(shè)備，其間采用內(nèi)部接口，用軟件方式實現(xiàn)AUC功能。6） OMC-S對各功能實體操作維護(hù)及管理，根據(jù)實際情況，提供近/遠(yuǎn)端控制方式；OMC-S向網(wǎng)管中心和計費中心提供標(biāo)準(zhǔn)接口。5.2 業(yè)務(wù)功能ZXG10-MSS提供以下業(yè)務(wù)功能：1） 移動用戶的自動漫游業(yè)務(wù)；2） 移動用戶與PSTN用戶、ISDN用戶、模擬/數(shù)字移動用戶之間的全自動電話業(yè)務(wù)；3） 緊急呼叫及各種