大話通信之GSM

1、1、 BTS（Base Transceiver Station）基站。三功能：（1） 和手機(jī)進(jìn)行通信：A和B通話時(shí)，不是直接通話，而是通過(guò)基站來(lái)中繼信息（2） 進(jìn)行功率控制：基站來(lái)對(duì)手機(jī)和自身的發(fā)射功率進(jìn)行控制，讓功率不要太大或太小。（3） 進(jìn)行基站間切換：在基站間切換時(shí)，用戶沒有中斷感。2、 移動(dòng)交換中心MSC（Mobile Switching Center）基站控制器BSC（Base Station Controller）：負(fù)責(zé)城市的一個(gè)區(qū)域，負(fù)責(zé)基站的切換、功率控制等等。歸屬位置存儲(chǔ)器HLR（Home Location Register）：用戶在哪里開的卡，開卡時(shí)他的信息就存在HLR里，

2、并且分配一個(gè)電話號(hào)碼和一個(gè)IMSI號(hào)，這些信息一直不變，在HLR里稱為靜態(tài)信息。但是，還有一個(gè)信息是變化的，即用戶現(xiàn)在在哪個(gè)MSC下（假設(shè)一個(gè)城市有一個(gè)MSC）。很簡(jiǎn)單，B地的MSC查看IMSI發(fā)現(xiàn)不是本地用戶，就會(huì)給A地的MSC發(fā)一個(gè)消息，要求A地的HLR更新數(shù)據(jù)。拜訪位置存儲(chǔ)器VLR（Visitor Location Register）：可以存儲(chǔ)用戶具體到哪個(gè)BSC的位置信息。至于VLR如何知道用戶在哪個(gè)BSC下，那就是上一章的尋呼問題了。鑒權(quán)中心AuC（Authentication Center）3、 在GSM網(wǎng)絡(luò)里，4個(gè)號(hào)碼及其重要。（1） 移動(dòng)臺(tái)的國(guó)際ISDN號(hào)碼MSISDN（Mob

3、ile Station International ISDN Number），即手機(jī)號(hào)。MSISDN=CC（Country Code）+NDC（National Destination Code）+SN（Subscriber Number）CC=國(guó)家碼，中國(guó)的為86NDC=國(guó)內(nèi)目的地碼，即網(wǎng)絡(luò)接入號(hào)，中國(guó)移動(dòng)GSM：134-139、150-152、157-159 中國(guó)聯(lián)通GSM：130-132、155-156SN=用戶號(hào)碼，采用等菜8為編號(hào)計(jì)劃MSISDN的前面部分CC+DNC+H0H1H2H3即HLR的地址如861300737XXXX（2） 國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼IMSI（Internation

4、al Mobile Subscriber Identity）。咱用戶一般用的就是MSISDN號(hào)，但是通信設(shè)備識(shí)別用戶有自己的套路，他們不用MSISDN號(hào)，有自己的一套編號(hào)計(jì)劃，叫“E.212”編號(hào)計(jì)劃。為了在無(wú)線路徑和整個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)上正確的識(shí)別某個(gè)移動(dòng)用戶，就必須為移動(dòng)用戶分配一個(gè)特點(diǎn)的識(shí)別碼，即IMSI，用于GSM移動(dòng)通信網(wǎng)的所有信令中，存儲(chǔ)在用戶識(shí)別模塊（SIM）、HLR、VLR中。IMSI=MCC（Mobile Country Code）+MNC（Mobile Network Code）+MSIN（Mobile Station Identity Number）MCC=移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼，

5、3為數(shù)字，我國(guó)為460MNC=移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，2位數(shù)字，中國(guó)移動(dòng)GSM為00，中國(guó)聯(lián)通GSM為01、MSIN=移動(dòng)用戶識(shí)別碼，采用等長(zhǎng)10位數(shù)字構(gòu)成，用于唯一的識(shí)別國(guó)內(nèi)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶。（3） MSISDN與IMSI關(guān)系類似于姓名與身份證?？梢匀ミ\(yùn)營(yíng)商處修改號(hào)碼，只要SIM卡沒扔，IMSI號(hào)就不會(huì)變！（4） 位置區(qū)識(shí)別碼LAI（Location Area Identity），代表MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)，用于用戶的位置更新?，F(xiàn)網(wǎng)中通常一個(gè)BSC分配一個(gè)LAI號(hào)。LAI= MCC（Mobile Country Code）+MNC（Mobile Network Code）+LACLAC=位置

6、區(qū)號(hào)碼，用于識(shí)別一個(gè)GSM網(wǎng)中的位置區(qū)，最長(zhǎng)16bit。65536個(gè)。（5） 全球小區(qū)識(shí)別碼CGI（Cell Global Identifier）。LAI精確到用戶處于哪個(gè)區(qū)域，CGI號(hào)可以區(qū)分到這個(gè)用戶具體在哪個(gè)基站的哪個(gè)扇區(qū)下。一般的，一個(gè)基站有3個(gè)扇區(qū)。CGI=LAI+CI（Cell Identity）CI=小區(qū)識(shí)別代碼。4、 GSM的接口（1） 手機(jī)和基站的接口，俗稱“空中接口”，“Um”接口（2） 基站BTS與基站控制器BSC之間的接口，“Abis”接口（3） 基站控制器BSC和移動(dòng)交換中心MSC之間的接口，“A”接口以上三種接口在GSM里，Um和A接擴(kuò)是開放的，Abis是私有的。3

7、G時(shí)均開放。備注：A接口是無(wú)線接入網(wǎng)和無(wú)線核心網(wǎng)的分界線。無(wú)線接入網(wǎng)包括BSC和BTS，無(wú)線核心網(wǎng)包括MSC和HLR。無(wú)線中心無(wú)線接入網(wǎng)無(wú)線產(chǎn)品線。交換中心無(wú)線核心網(wǎng)核心網(wǎng)產(chǎn)品線。5、 空中接口（用戶-BTS的Um口）的4個(gè)步驟一個(gè)時(shí)隙0.577ms，8個(gè)時(shí)隙為4.615ms。1-7號(hào)時(shí)隙用來(lái)承載業(yè)務(wù)，0號(hào)時(shí)隙用來(lái)管理控制整個(gè)系統(tǒng)。0號(hào)時(shí)隙稱為BCCH（Broadcast Control CHannel，廣播控制信道）時(shí)隙。（1） 欲通信，先同步步驟一、手機(jī)自動(dòng)在整個(gè)GSM頻段上搜索信號(hào)，直到搜到一個(gè)信號(hào)非常強(qiáng)的全0序列，就完成了鎖定某個(gè)載頻的過(guò)程。這個(gè)“信號(hào)非常強(qiáng)的全0序列”，就是頻率校正信

8、道（FCCH，F(xiàn)requency Correction CHannel）。步驟二、手機(jī)需要和GSM系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)間。用來(lái)同步的叫做同步信道（SCH，Synchronization CHannel），此信道會(huì)告訴手機(jī)TDMA幀號(hào)，根據(jù)幀號(hào)來(lái)核算時(shí)間。步驟三、0號(hào)時(shí)隙用來(lái)廣播小區(qū)各種參數(shù)信息的信道叫做BCCH信道。一般的，下行0號(hào)時(shí)隙TDMA幀結(jié)構(gòu)為FCCH、SCH、BCCH、BCCH、BCCH、BCCH（2） 欲接入，先申請(qǐng)手機(jī)和GSM網(wǎng)絡(luò)取得了頻率和時(shí)間上的同步后，接著要先跟網(wǎng)絡(luò)提出申請(qǐng)，才可接入。手機(jī)在上行0號(hào)時(shí)隙提出接入申請(qǐng)，占用這個(gè)時(shí)隙的叫隨即接入信道（RACH，Random Access

9、CHannel），獨(dú)占整個(gè)時(shí)隙，無(wú)其他業(yè)務(wù)?；就ㄟ^(guò)后，在下行0號(hào)時(shí)隙發(fā)送接入允許信息，這個(gè)信息通過(guò)允許接入信道（AGCH，Access Grant CHannel）發(fā)送。此時(shí)下行0號(hào)時(shí)隙TDMA幀結(jié)構(gòu)變?yōu)椋現(xiàn)CCH、SCH、BCCH、BCCH、BCCH、BCCH、AGCH、AGCH、AGCH、AGCH、AGCH、FCCH、SCH。由此可見，GCCH和SCH是重復(fù)出現(xiàn)的，因?yàn)镕CCH和SCH是GSM系統(tǒng)頻率和時(shí)間的基準(zhǔn)，需要循環(huán)往復(fù)的播報(bào)，確保手機(jī)和基站保持頻率和時(shí)間同步。（3） 欲對(duì)話，先尋人有個(gè)FCCH和SCH信道，時(shí)間和頻率就可以同步了；有了BCCH信道，能收聽系統(tǒng)的廣播信息了；有了RA

10、CH和AGCH信道，可以申請(qǐng)接入和批準(zhǔn)接入了。接著，要知道另一個(gè)用戶的具體位置，就需要尋呼信道（PCH，Paging CHannel）。則下行0號(hào)時(shí)隙的TDMA幀結(jié)構(gòu)變?yōu)椋現(xiàn)SBBBBCCCCFSCCCCCCCC，AGCH和PCH合為CCCH（Common Control CHannel，公共控制信道）。GSM現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用的上下行0號(hào)幀結(jié)構(gòu)為：上行：RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR 51個(gè)下行：FSBBBBCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCFSCCCCCCCCI 51個(gè)I幀（Idle），不發(fā)送

11、任何消息，為測(cè)試其他小區(qū)或系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度，做切換準(zhǔn)備（4） 先寒暄，后長(zhǎng)談除了0號(hào)時(shí)隙外，其余的為業(yè)務(wù)信道（TCH，Traffic CHannel）。有些先傳信令（比如鑒權(quán)、位置更新等信令）后打電話或者發(fā)短信，由于信令流量很小沒必要單獨(dú)霸占一個(gè)時(shí)隙，則SDCCH（Stand-Alone Dedicated Control CHannel，獨(dú)立專用控制信道）盤踞在下行信道的1號(hào)時(shí)隙，可支持8個(gè)用戶。若打電話或電話會(huì)議時(shí)發(fā)短信，則無(wú)法占用1號(hào)時(shí)隙的SDCCH，則發(fā)明了一種和TCH信道公用一個(gè)時(shí)隙的信道，叫SACCH（Slow Associated Control CHannel，慢速隨路控制信道）

12、。SACCCH時(shí)隙每26幀才出現(xiàn)一次，0.577*8*26=120ms間隔。6、 GSM的演進(jìn)GPRS和EDGEGRPS由于要傳遞IP分組數(shù)據(jù)，連接到Internet，所以增加了PCU、SGSN、GGSN 3種設(shè)備。處于GPRS的手機(jī)，可以理解為一臺(tái)PC機(jī)，而GPRS網(wǎng)路就是公司的內(nèi)網(wǎng)，需要通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)鏈接到Internet上去。PCU（Package Control Unit，分組控制單元）與BSC部署在一起，主要工作就是把分組數(shù)據(jù)從GSM話音數(shù)據(jù)里分離出來(lái)，并傳遞到SGSN。SGSN（Servicing GPRS Support Node，GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)），主要工作與MSC幾乎一模一

13、樣，就是用來(lái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行鑒權(quán)、移動(dòng)性管理（位置更新）和路由選擇，建立到GGSN的通道并把數(shù)據(jù)傳遞給它。GGSN（Gateway GPRS Support Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)），實(shí)際上是GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)和路由器，它提供GPRS和外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的互連。GGSN接收移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)，選擇到相應(yīng)的外部網(wǎng)絡(luò)，或接收外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，根據(jù)其地址選擇GPRS網(wǎng)內(nèi)的傳輸通道，傳輸給相應(yīng)的SGSN。此外GGSN還有地址分配和計(jì)費(fèi)的功能。備注：PCU與SGSN的接口為Gb接口，很多設(shè)備商把PCU集成到BSC里，Gb接口就成為了BSC的分組單元和SGSN的接口了。7、 GPRS空中接口與GSM對(duì)照組別名稱對(duì)應(yīng)GSM信道方向功能PCCCHPRACHRACH上行隨即接入PPCHPCH下行尋呼