GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口安全

1、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)主要接口GSM系統(tǒng)Um接口詳述MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSS操作支持子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NMC：網(wǎng)絡(luò)管理中心DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)SEMC：安全性管理中心PCS：用戶識(shí)別卡個(gè)人化中心操作維護(hù)中心MSC：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心VLR：來訪用戶位置寄存器HLR：歸屬用戶位置寄存器AUC：鑒權(quán)中心EIR：移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSTN：公用電話網(wǎng)ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)BSC：基站控制器BTS：基站收發(fā)信臺(tái) 移動(dòng)臺(tái)GSM系統(tǒng)可由三個(gè)子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng)系

2、統(tǒng)可由三個(gè)子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng) (OSS)，基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)路子系統(tǒng)和網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS)三部分：三部分：基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSS是是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分，本組成部分，通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源的管通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源的管理；理；它與它與NSS相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等；信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等；與操作支持子系統(tǒng)與操作支持

3、子系統(tǒng)OSS之間實(shí)現(xiàn)互通。之間實(shí)現(xiàn)互通。網(wǎng)路子系統(tǒng)網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它對(duì)它對(duì)GSM移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理的功能。換、連接與管理的功能。主要負(fù)責(zé)完成呼叫處理、通信管理、移動(dòng)管理、部分無線資源管理、主要負(fù)責(zé)完成呼叫處理、通信管理、移動(dòng)管理、部分無線資源管理、安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設(shè)備管理、計(jì)費(fèi)記錄處理、公共信道、信令安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設(shè)備管理、計(jì)費(fèi)記錄處理、公共信道、信令處理和本地運(yùn)行維護(hù)等。處理和本地運(yùn)行維護(hù)等。操作支持子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)OSS完成移動(dòng)用戶管理、

4、移動(dòng)設(shè)備管理、系統(tǒng)完成移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理、系統(tǒng)的操作與維護(hù)。的操作與維護(hù)。移動(dòng)臺(tái)由移動(dòng)臺(tái)由SIM卡與物理設(shè)備組成，二者是分離的卡與物理設(shè)備組成，二者是分離的物理設(shè)備可以是手持機(jī)，車載機(jī)或是由移動(dòng)終端直接與終端設(shè)備物理設(shè)備可以是手持機(jī)，車載機(jī)或是由移動(dòng)終端直接與終端設(shè)備相連而構(gòu)成相連而構(gòu)成.SIM卡上包含所有與用戶有關(guān)的無線接口一側(cè)的信息，也含有鑒卡上包含所有與用戶有關(guān)的無線接口一側(cè)的信息，也含有鑒權(quán)和加密實(shí)現(xiàn)的信息。權(quán)和加密實(shí)現(xiàn)的信息。固化數(shù)據(jù)：固化數(shù)據(jù)：IMSI、Ki、安全算法（、安全算法（A3、A8)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：TMSI、LAI、KC、被禁止的、被禁止的PLMN、P

5、LMN選擇預(yù)編程選擇預(yù)編程業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)：業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)：PIN(個(gè)人識(shí)別號(hào)個(gè)人識(shí)別號(hào)) 接口管理接口管理BTS的管理的管理操作與維護(hù)操作與維護(hù)支持呼叫控制支持呼叫控制切換切換話務(wù)量統(tǒng)計(jì)話務(wù)量統(tǒng)計(jì)無線鏈路的測量無線鏈路的測量無線參數(shù)及無線資源管理無線參數(shù)及無線資源管理BTS受控于受控于BSC實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)BTS與移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)(MS)空空中接口的功能中接口的功能接口管理接口管理支持電信業(yè)務(wù)，承載支持電信業(yè)務(wù)，承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)支持位置登記、越區(qū)支持位置登記、越區(qū)切換和自動(dòng)漫游等其切換和自動(dòng)漫游等其它網(wǎng)絡(luò)功能它網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)存

6、儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動(dòng)用戶相關(guān)已登記的移動(dòng)用戶相關(guān)信息信息GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫所有移動(dòng)用戶的重要數(shù)據(jù)所有移動(dòng)用戶的重要數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在都存儲(chǔ)在HLR中。包括用中。包括用戶識(shí)別號(hào)碼，訪問能力、戶識(shí)別號(hào)碼，訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，以及漫游移動(dòng)用戶所據(jù)，以及漫游移動(dòng)用戶所在在MSC區(qū)域的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)區(qū)域的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)據(jù)屬于屬于HLR的一個(gè)功能單的一個(gè)功能單元部分，專用于元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理系統(tǒng)的安全性管理存儲(chǔ)鑒權(quán)信息和加密密存儲(chǔ)鑒權(quán)信息和加密密鑰，防止無權(quán)用戶接入鑰，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊

7、數(shù)據(jù)被竊存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備的國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備的國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼別碼(IMEI)，通過核查三種表格，通過核查三種表格（白名單、灰名單、黑名單）使（白名單、灰名單、黑名單）使得網(wǎng)絡(luò)具有防止無權(quán)用戶接入、得網(wǎng)絡(luò)具有防止無權(quán)用戶接入、監(jiān)視故障設(shè)備的運(yùn)行和保障網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視故障設(shè)備的運(yùn)行和保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的功能運(yùn)行安全的功能A接口、Um接口為開放式接口Abis接口為內(nèi)部接口OMCHLR/AUC/EIRSMCMSC/VLRBSC其他MSCBTSMSMSBTSBTSMAP接口A-bis接口A接口PSTNISDNUm接口A接口定義為網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的通信接口.其物理鏈接通過采用標(biāo)

8、準(zhǔn)的2.048Mb/s PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn).此接口傳遞的信息包括移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理、接續(xù)管理等.Abis 接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口.物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn).BS接口作為Abis 接口的一種特例，用于BTS（與BSC并置）與BSC之間的直接互連方式，此時(shí)BSC與BTS之間的距離小于10米.Um 接口（空中接口）定義為移動(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）之間的通信接口，用于移動(dòng)臺(tái)與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通.其物理鏈接通過無線鏈路實(shí)現(xiàn).傳遞的信息包

9、括無線資源管理，移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等. MSCF接口接口EIRHLR/AUCC接口接口B接口接口VLRD接口接口G接口接口VLRB接口接口MSCE接接口口MAP接口接口B接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的內(nèi)部接口.用于移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）向訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問有關(guān)移動(dòng)臺(tái)（MS）當(dāng)前位置信息或者通知訪問用戶位置寄存器（VLR）有關(guān)移動(dòng)臺(tái)（MS）的位置更新信息.C接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的接口.用于傳遞路由選擇和管理信息.在建立一個(gè)至移動(dòng)用戶的呼叫時(shí)，入口移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（GMSC）應(yīng)向被叫用戶

10、所屬的歸屬用戶位置寄存器（HLR）詢問被叫移動(dòng)臺(tái)的漫游號(hào)碼.C接口的物理鏈接方式是標(biāo)準(zhǔn)的2.048MB/S的PCM數(shù)字傳輸鏈路.D接口定義為歸屬用戶位置寄存器（HLR）與訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口.用于交換有關(guān)移動(dòng)臺(tái)位置和用戶管理的信息，為移動(dòng)用戶提供的主要服務(wù)是保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫.實(shí)用化的GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般把VLR綜合于移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）中，而把歸屬用戶位置寄存器（HLR）與鑒權(quán)中心（AUC）綜合在同一個(gè)物理實(shí)體內(nèi).D接口的物理鏈接是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與歸屬用戶位置寄存器（HLR）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的

11、.E接口定義為控制相鄰區(qū)域的不同移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的接口.此接口用于切換過程中交換有關(guān)切換信息以啟動(dòng)和完成切換.E接口的物理鏈接方式是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s PCM 數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的.F接口定義為移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）之間的接口.用于交換相關(guān)的國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼管理信息.F接口的物理鏈接方式是通過移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）與移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）之間的標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的.G接口定義為訪問用戶位置寄存器（VLR）之間的接口.此接口用于向分配臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMS

12、I）的訪問用戶位置寄存器（VLR）詢問此移動(dòng)用戶的國際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）的信息.G接口的物理鏈接方式是標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸鏈路公眾電信網(wǎng)主要是指公眾電話網(wǎng)（PSTN），綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN），分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）和電路交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（CSPDN）.GSM系統(tǒng)通過MSC與這些公眾電信網(wǎng)互連.GSM系統(tǒng)與PSTN和ISDN網(wǎng)的互連方式采用7號(hào)信令系統(tǒng)接口.其物理鏈接方式是通過MSC與PSTN或ISDN交換機(jī)之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mbit/s 的PCM 數(shù)字傳輸實(shí)現(xiàn)的. CM：通信管理BTSM：BTS的管理部分MTP：信息傳遞部分MM：移動(dòng)性管理Um：M

13、S與BTS間接口MSC：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心RR：無線資源管理Abis：BTS與BSC間接口BSC：基站控制器MS：移動(dòng)臺(tái)SCCP：信令連結(jié)控制部分BTS：基站收發(fā)信臺(tái)L1-L3：信號(hào)層1-3A：BSC與MSC間接口BSSMAP：基站子系統(tǒng)LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議移動(dòng)應(yīng)用部分CMMMRRLAPD mSigL 1L3L2L1MSRRBTS MLAPD mSigL 1LAP DSigL 1LAP DSigL 1BT SMRRSCC PMT PBSS MA PCMMMBSSM APSC CPMTPMS CBSCBT SU m 接 口A bis接 口A 接 口信號(hào)層1（物理層） 這是無線接口

14、的最低層、提供傳送比特流所需的物理鏈路（例如 無線鏈路）、為高層提供各種不同功能的邏輯信道.信號(hào)層2（L2） 主要目的是在移動(dòng)臺(tái)和基站之間建立可靠的專用數(shù)據(jù)鏈路， L2協(xié)議基于ISDN的D信道鏈路接入?yún)f(xié)議（LAP-D），但作了更 動(dòng)，因而在Um接口的L2協(xié)議稱之為LAP-Dm.信號(hào)層3（L3） 這是實(shí)際負(fù)責(zé)控制和管理的協(xié)議層.L3包括三個(gè)基本子層： 無線資源管理（RR）、移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）. 其中一個(gè)CM子層中含有多個(gè)呼叫控制（CC）單元，提供并行呼 叫處理.為支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，CM子層中還包括補(bǔ)充業(yè) 務(wù)管理（SS）單元和短消息業(yè)務(wù)管理（SMS）單元.RR在基站子系統(tǒng)

15、中終止，RR消息在BSS中進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)譯，映射成BSS移動(dòng)應(yīng)用部分（BSSMAP）的消息在A接口中傳遞移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）都至MSC終止，MM和CM消息在A接口中是采用直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分（DTAP）傳遞，基站子系統(tǒng)（BSS）則透明傳遞MM和CM消息BSSAP：BSS應(yīng)用部分SCCP：信令連接控制部分DTAP：直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分MTP：消息傳遞部分BSSMAP：BSS移動(dòng)應(yīng)用部分DTAPBSSAPSCCPMTPDTAPBSSAPSCCPMTPBSSMAP分配功能BSSMAP分配功能A接口與非呼叫相關(guān)的信令采用移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP），用于NSS內(nèi)部接口（B、C、D、E、F、G）之間的通

16、信.與呼叫相關(guān)的信令則采用電話用戶部分（TUP）和ISDN用戶部分（ISUP），分別用于MSC之間和MSC與PSIN、ISDN之間的通信.Um接口頻率規(guī)劃接口頻率規(guī)劃GSM無線信道特點(diǎn)無線信道特點(diǎn)GSM系統(tǒng)頻點(diǎn)分配系統(tǒng)頻點(diǎn)分配Um接口物理信道接口物理信道物理信道幀結(jié)構(gòu)物理信道幀結(jié)構(gòu)突發(fā)脈沖種類與功能突發(fā)脈沖種類與功能突發(fā)脈沖應(yīng)用實(shí)例突發(fā)脈沖應(yīng)用實(shí)例Um接口邏輯信道接口邏輯信道邏輯信道的作用邏輯信道的作用邏輯信道的分類邏輯信道的分類邏輯信道的功能邏輯信道的功能邏輯信道的組合邏輯信道的組合邏輯信道應(yīng)用實(shí)例邏輯信道應(yīng)用實(shí)例幾個(gè)基本概念：突發(fā)脈沖序列：占有一個(gè)限定的持續(xù)時(shí)間和占有限定的無線頻譜，它們在

17、時(shí)間和頻率窗上輸出時(shí)隙（Time Slot）是隙縫的時(shí)間間隔，它的持續(xù)時(shí)間被用于作為時(shí)間單元BP，意為突發(fā)脈沖序列周期（Burst Period）.使用一個(gè)給定的信道就意味著在特定的時(shí)刻和特定的頻率中傳送突發(fā)脈沖序列200KHz帶寬稱為頻隙（Frequency Slot），相當(dāng)于GSM規(guī)范書中的無線頻道（Radio Frequency Channel），也稱射頻信道TDMA幀（Frame）通常被表示為接連發(fā)生的 i 個(gè)時(shí)隙.GSM系統(tǒng)目前采用全速率業(yè)務(wù)信道，i 取為8頻率200kHzBP15/26ms隙縫時(shí)間GSM900無線頻道特點(diǎn)：上行（MSBTS）：890-915MHZ下行（BTSMS）：

18、935-960MHZ雙工間隔：45MHz載頻間隔：200KHz我國目前實(shí)際占用高端10M頻段從上往下6M，電信4MDCS1800：上行（MSBTS）：1710-1785MHZ下行（BTSMS）：1805-1880MHZ我國目前實(shí)際使用低45MHz雙工間隔：95MHz載頻間隔：200KHz 頻點(diǎn)使用情況見示意圖.GSM頻道編號(hào)方法 GSM900頻道編號(hào)：上行頻率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行頻率Fu(n)=(935+0.2n)MHz 其中：n 為絕對(duì)射頻號(hào)，從1到124DCS1800頻道編號(hào)：上行頻率F l(n)=1710+0.2(n-511)MHz 下行頻率Fu(n)=1805

19、+0.2(n-511)MHz其中：n為絕對(duì)射頻號(hào)，從512-885，實(shí)際上，我國從512-（512+224）頻率復(fù)用技術(shù)：4*3頻率復(fù)用同心圓技術(shù)（MRP）Intelligent Underlay Overlay(IUO)Hopping什么是突發(fā)脈沖？GSM的每個(gè)載頻是時(shí)分復(fù)用的每個(gè)載頻分給八個(gè)全速率用戶使用；每個(gè)用戶在一個(gè)限定的、不連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)占用載頻發(fā)送信號(hào)；突發(fā)脈沖一個(gè)突發(fā)脈沖占用的時(shí)間縫隙時(shí)隙；幀結(jié)構(gòu)中涉及以下概念：時(shí)隙TDMA幀復(fù)幀超幀超高幀業(yè)務(wù)信道與信令信道的幀結(jié)構(gòu)組成不同，請看下頁圖示：0123204420452046204701234849504701242501242514

20、950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保護(hù)期TB3TB3GP8.25TBTB3GP 68.2558信息比特26訓(xùn)練序列58信息比特固定比特142信息比特39擴(kuò)展的訓(xùn)練序列64信息比特39同步序列41信息比特36常規(guī)突發(fā)序列（NB）頻率校正突發(fā)序列（FB）同步突發(fā)序列（SB）接入突發(fā)序列（AB）1超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀（3小時(shí)28分53秒760毫秒）1超幀=1326TDMA幀（6.12秒）1復(fù)幀=26TDMA幀（120ms）1復(fù)幀=51TDMA幀（3060/13ms）1TDMA幀=8時(shí)隙（120/26=4.615ms）1

21、時(shí)隙=156.25比特持續(xù)期（15/26=0.557ms）（1比特持續(xù)期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH常規(guī)突發(fā)脈沖序列（NB）頻率校正突發(fā)脈沖序列（FB）同步突發(fā)脈沖序列（SB）接入突發(fā)脈沖序列（AB）常規(guī)突發(fā)雙向信道上完成常規(guī)信息的傳送頻率校正突發(fā)下行信道上完成手機(jī)頻率校正功能同步突發(fā)下行信道上完成手機(jī)幀同步功能接入突發(fā)上行信道上完成手機(jī)接入申請功能以手機(jī)開機(jī)為例，說明突發(fā)脈沖的應(yīng)用：開機(jī)頻率校正突發(fā) 接收下行信道信息，完成手機(jī)頻率校正功能同步突發(fā) 接收下行信道信息，完成手機(jī)幀同步功能常規(guī)突發(fā) 接收下行信道上的系統(tǒng)消息接入突發(fā) 在上行信道

22、上完成手機(jī)接入申請功能常規(guī)突發(fā) 在雙向信道上完成鑒權(quán)，加密后，進(jìn)入空閑狀態(tài)Um接口物理信道上傳送的信息種類繁多；每一類信息均有一定的要求和規(guī)律；由一定的物理信道支撐；為了表述每一類信息的方便，定義了多種邏輯信道.邏輯信道分為兩類：業(yè)務(wù)信道（Traffic Channel）：傳業(yè)務(wù)信息，包括：話音和數(shù)據(jù)；控制信道（Control Channel），或稱為信令信道（Signalling Channel）：傳各種控制信息；邏輯信道控制信道CCH公共控制信道CCCH專用控制信道DCCH業(yè)務(wù)信道TCH獨(dú)立專用控制信道SDCCH隨路控制信道ACCH廣播信道BCH下行線上行線FCCH(BCCH1)SCH(B

23、CCH2)BCCH(BCCH3)PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行線下行/上行線話音業(yè)務(wù)信道全速率話音業(yè)務(wù)信道（TCH/F)半速率話音業(yè)務(wù)信道（TCH/H)增強(qiáng)型全速率話音業(yè)務(wù)信道（Enhanced TCH/F）Speech Traffic Type話音編碼速率話音編碼速率（Kbit/s）信道編碼速率（信道編碼速率（Kbit/s）Full-rate Speech1322.8Enhanced Full-rate Speech12.2Half-rate Speech6.511.4數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道9.6kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F9.6）4.8kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道

24、（TCH/F4.8）4.8kbit/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H4.8）2.4kbit/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/F2.4）2.4kbit/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道（TCH/H2.4）作用： 控制信道（CCH）用于傳送信令或同步數(shù)據(jù).分類（三大類）廣播信道（BCH）公共控制信道（CCCH）專用控制信道（DCCH）特點(diǎn)：下行信道，傳頻率校正、同步及系統(tǒng)消息分類（三種）：頻率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）廣播控制信道（BCCH）頻率校正信道（FCCH），傳送：移動(dòng)臺(tái)的頻率校正信息同步信道（SCH），傳送同步信息：基站識(shí)別碼BSIC簡化TDMA幀號(hào)廣播控制信道（BCCH），傳送：手

25、機(jī)由此獲得各種系統(tǒng)參數(shù)特點(diǎn)：系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)共用分類：尋呼信道（PCH）隨即接入信道（RACH）接入允許信道（AGCH）尋呼信道（PCH），下行，用于：尋呼移動(dòng)臺(tái)隨即接入信道（RACH），上行，用于：移動(dòng)臺(tái)提出入網(wǎng)申請，請求分配一條SDCCH；接入允許信道（AGCH），下行，用于：入網(wǎng)應(yīng)答，分配一條SDCCH或TCH特點(diǎn)：由基站分給某一特定的移動(dòng)臺(tái)專用分類：獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）非組合的SDCCH/8；與CCCH組合的SDCCH/4慢速隨路控制信道（SACCH）TCH/F隨路控制信道（SACCH/TF）TCH/H隨路控制信道（SACCH/TH）SDCCH/4 隨路控制信道（SACCH/C4

26、）SDCCH/8 隨路控制信道（SACCH/C8）快速隨路控制信道（FACCH）TCH/F隨路控制信道（FACCH/F）TCH/H隨路控制信道（FACCH/H）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH），雙向，用于：傳送鑒權(quán)、業(yè)務(wù)信道指配信息；慢速隨路控制信道（SACCH），雙向，與一條業(yè)務(wù)信道或一條SDCCH聯(lián)用；在傳送用戶信息期間代傳某些特定信息，例如無線傳輸?shù)臏y量報(bào)告、功率控制.快速隨路控制信道（FACCH）與一條業(yè)務(wù)信道聯(lián)用，攜帶與SDCCH同樣的信號(hào)；只在未分配SDCCH時(shí)才分配FACCH；通過從業(yè)務(wù)信道借取的幀來實(shí)現(xiàn)信令傳輸；傳送諸如“越區(qū)切換”等指令信息.小區(qū)廣播控制信道CBCH，用于下行短

27、消息業(yè)務(wù)的小區(qū)廣播信息！YES！幾種不同的邏輯信道可以在同一物理時(shí)隙上傳輸，同一邏輯信道也可以在不同的物理時(shí)隙上傳輸.邏輯信道的組合邏輯信道的組合多種組合方法：多種組合方法：TCH/F+FACCH/F+SACCH/TFTCH/H+FACCH/H+SACCH/TH26復(fù)幀F(xiàn)CCH+SCH+BCCH+CCCHFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4BCCH+CCCHSDCCH/8+SACCH/C851復(fù)幀廣播和公共控制信道的復(fù)幀組合示意圖RFSBCFSCCFSCCFSCCFSCCIBCCH/CCCH復(fù)幀（下行線）：51幀BCCH/CCCH復(fù)幀（上行線）：51幀F(xiàn)=FC

28、CH S=SCH B=BCCHC=CCCH（PCH，AGCH） R=RACH I=空閑幀業(yè)務(wù)信道的復(fù)幀組合示意圖TTATTTITTCH/SACCH復(fù)幀：26幀T=TCH或T=FACH（借取模式）A=SACCHI=空閑幀以MS開機(jī)為例，說明邏輯信道的應(yīng)用：開機(jī)FCCH：接收頻率校正信息SCH：接收BS同步信號(hào)BCCH：接收系統(tǒng)消息 RACH：接入申請 AGCH：允許接入，并分配SDCCHSDCCH /SACCH： 在SDCCH上進(jìn)行鑒權(quán)； 在SACCH上進(jìn)行功率控制空閑狀態(tài)接收BCCH 以以GSM系統(tǒng)的語音發(fā)送為例，語音信號(hào)的無線傳輸流程及相系統(tǒng)的語音發(fā)送為例，語音信號(hào)的無線傳輸流程及相關(guān)技術(shù)如

29、下：關(guān)技術(shù)如下：話音的接收僅僅是發(fā)送的反過程。話音的接收僅僅是發(fā)送的反過程。語音A/D轉(zhuǎn)換話音編碼分段信道編碼突發(fā)脈沖格式化 加密 交織調(diào)制8KHz, 13 bits20ms13 Kbit/s22Kbit/s33.8Kbit/s發(fā)送首先，語音通過一個(gè)模首先，語音通過一個(gè)模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，實(shí)際上是經(jīng)過轉(zhuǎn)換器，實(shí)際上是經(jīng)過8KHZ抽樣，每個(gè)脈沖均勻量化為抽樣，每個(gè)脈沖均勻量化為13bit；每每20ms為一段，再經(jīng)語音編碼后降低傳碼率為為一段，再經(jīng)語音編碼后降低傳碼率為13Kbit/s；經(jīng)信道編碼后變?yōu)榻?jīng)信道編碼后變?yōu)?2.8Kbit/s；再經(jīng)碼字交織、加密和突發(fā)脈沖格式化后變?yōu)樵俳?jīng)碼字交織

30、、加密和突發(fā)脈沖格式化后變?yōu)?3.8kbit/s的的碼流；碼流；經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。接收端的處理過程相反。接收端的處理過程相反。GSM系統(tǒng)的語音編碼方式被稱為系統(tǒng)的語音編碼方式被稱為“規(guī)則脈沖激勵(lì)規(guī)則脈沖激勵(lì)長期長期預(yù)測編碼預(yù)測編碼 (RPE-LTP)”。其處理過程是先進(jìn)行其處理過程是先進(jìn)行8KHZ抽樣，調(diào)整每抽樣，調(diào)整每20ms為一幀，每幀長為為一幀，每幀長為4個(gè)個(gè)子幀，每個(gè)子幀長子幀，每個(gè)子幀長5ms，純比特率為，純比特率為13kbit/s。語音編碼器建立在殘余激勵(lì)線性預(yù)測編碼器（語音編碼器建立在殘余激勵(lì)線性預(yù)測編碼器（REIP）的基礎(chǔ)）的基礎(chǔ)上，并通過長期預(yù)測器（上，并通

31、過長期預(yù)測器（LTP）增強(qiáng)壓縮效果。）增強(qiáng)壓縮效果。語音編碼器以語音編碼器以20ms為單位，經(jīng)壓縮編碼后輸出為單位，經(jīng)壓縮編碼后輸出260bits，因此碼速率，因此碼速率為為13kbps。GSM的的13kbps的話音速率比傳統(tǒng)的的話音速率比傳統(tǒng)的PCM線路上的直接語音線路上的直接語音編碼速率要低得多；如果采用半速率話音編碼器可以將速率編碼速率要低得多；如果采用半速率話音編碼器可以將速率進(jìn)一步降低到進(jìn)一步降低到6.5kbps。為了檢測和糾正傳輸期間引入的誤碼，在數(shù)據(jù)流中引入冗余為了檢測和糾正傳輸期間引入的誤碼，在數(shù)據(jù)流中引入冗余BIT用于糾錯(cuò)；用于糾錯(cuò)；信道編碼器把話音分成信道編碼器把話音分成“

32、很重要（很重要（50bit）、較重要（）、較重要（132bit）和不重要（）和不重要（78bit）三部分。）三部分。對(duì)前兩部分分別加入對(duì)前兩部分分別加入3、4位奇偶校正碼位奇偶校正碼(50 + 3) + (132 + 4) = 189 bits然后做然后做1:2的卷積，的卷積，189 * 2 = 378 bits再加上不重要的再加上不重要的78bit，形成了，形成了456 bits / 20 ms=22.8 kbit/s的信道編碼組的信道編碼組最終結(jié)果使最終結(jié)果使20ms段段bit數(shù)從數(shù)從260 bits增加到增加到456 bits，相應(yīng)的話音速率從，相應(yīng)的話音速率從13Kbps增加到增加到2

33、2.8Kbps。為什么引入話音交織？為什么引入話音交織？無線傳輸干擾和誤碼通常在某個(gè)較小時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，影響連續(xù)的幾個(gè)無線傳輸干擾和誤碼通常在某個(gè)較小時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，影響連續(xù)的幾個(gè)突發(fā)脈沖；突發(fā)脈沖；如果把話音幀內(nèi)的如果把話音幀內(nèi)的bit順序按一定的規(guī)則錯(cuò)開，使原來連續(xù)的順序按一定的規(guī)則錯(cuò)開，使原來連續(xù)的bit分散到分散到若干個(gè)突發(fā)脈沖中傳輸，則可分散誤碼，使連續(xù)的長誤碼變?yōu)槿舾煞秩舾蓚€(gè)突發(fā)脈沖中傳輸，則可分散誤碼，使連續(xù)的長誤碼變?yōu)槿舾煞稚⒌亩陶`碼，以便于糾錯(cuò)，提高話音質(zhì)量。散的短誤碼，以便于糾錯(cuò)，提高話音質(zhì)量。交織處理的優(yōu)交織處理的優(yōu)/缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)減少一個(gè)話音幀內(nèi)的誤碼數(shù)量減少

34、一個(gè)話音幀內(nèi)的誤碼數(shù)量話音處理時(shí)延變長話音處理時(shí)延變長實(shí)現(xiàn)部分誤碼的糾正實(shí)現(xiàn)部分誤碼的糾正信號(hào)處理復(fù)雜程度提高信號(hào)處理復(fù)雜程度提高第一次交織把第一次交織把456bit/20ms的話音碼分成的話音碼分成8塊，每塊塊，每塊57bits。前后兩個(gè)。前后兩個(gè)20ms段的塊交織，組成段的塊交織，組成8個(gè)個(gè) 114bit的塊的塊191744921045031145141245251345361445471545581645657bit第二次交織把每個(gè)第二次交織把每個(gè)114bits塊里來自兩個(gè)塊里來自兩個(gè)20ms話音碼段的話音碼段的57bit塊進(jìn)行比較交織塊進(jìn)行比較交織，形成第二次交織后的，形成第二次交織后的114