GSM系統(tǒng)(二)之業(yè)務(wù)與編號(hào)

1、廣州城建職業(yè)學(xué)院廣州城建職業(yè)學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院機(jī)電信息工程學(xué)院主講；任元吉主講；任元吉GSM系統(tǒng)重點(diǎn)：GSM系統(tǒng)組成及各部分功能、編號(hào)、安全措施 數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程 無(wú)線接口的信道配置，時(shí)隙幀結(jié)構(gòu) 難點(diǎn)：GSM系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程 GSM系統(tǒng)無(wú)線接口 基站主設(shè)備 主要內(nèi)容GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù) GSM系統(tǒng)的編號(hào)GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)?；緲I(yè)務(wù)主要涉及傳輸媒介和建立呼叫的方式。補(bǔ)充業(yè)務(wù)則使用戶(hù)能夠更好的接受基本業(yè)務(wù)或是簡(jiǎn)化電信的日常使用，為用戶(hù)提供方便，如呼叫前轉(zhuǎn)、來(lái)電顯示等等?；緲I(yè)務(wù)與補(bǔ)充業(yè)務(wù)的區(qū)別在于，一項(xiàng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)可以適用于幾個(gè)基本業(yè)務(wù)。 GSM所提供的

2、基本業(yè)務(wù)進(jìn)一步可分為承載業(yè)務(wù)和電信業(yè)務(wù)，這兩種業(yè)務(wù)是獨(dú)立的通信業(yè)務(wù)，其差別在于用戶(hù)接入點(diǎn)的不同。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)1. 電信業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)是指端到端業(yè)務(wù), 它包括開(kāi)放系統(tǒng)互連OSI的17層協(xié)議。 GSM系統(tǒng)可以提供的電信業(yè)務(wù)大致可分為兩類(lèi): 話音業(yè)務(wù)和非話業(yè)務(wù)。 話音業(yè)務(wù)是GSM系統(tǒng)提供的基本業(yè)務(wù), 允許用戶(hù)在世界范圍內(nèi)任何地點(diǎn)與固定電話用戶(hù)、移動(dòng)電話用戶(hù)以及專(zhuān)用網(wǎng)用戶(hù)進(jìn)行雙向通話聯(lián)系。 非話業(yè)務(wù)又稱(chēng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù), 是指話音業(yè)務(wù)之外的業(yè)務(wù)。它提供了固定用戶(hù)和ISDN用戶(hù)所能享用的業(yè)務(wù)中大部分的業(yè)務(wù), 包括文字、圖像、傳真、計(jì)算機(jī)文件、 Internet訪問(wèn)等服務(wù)。電信業(yè)務(wù)分類(lèi)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)2. 承載業(yè)務(wù)承載

3、業(yè)務(wù)主要是指GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸具有流量、 誤碼率和傳輸模式等技術(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù), 它僅包括OSI的13層協(xié)議。 與電信業(yè)務(wù)相似, GSM系統(tǒng)的承載業(yè)務(wù)不僅使移動(dòng)用戶(hù)之間能夠完成數(shù)據(jù)通信, 更重要的是能為移動(dòng)用戶(hù)與PSTN或ISDN用戶(hù)之間提供數(shù)據(jù)通信服務(wù), 還能使GSM移動(dòng)通信網(wǎng)與其他公用數(shù)據(jù)網(wǎng)互通, 例如公用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)和公用電路數(shù)據(jù)網(wǎng)。主要承擔(dān)業(yè)務(wù) 按照數(shù)據(jù)傳輸方式不同, 承載業(yè)務(wù)可分為兩大類(lèi): 透明業(yè)務(wù)和不透明業(yè)務(wù)。 透明業(yè)務(wù)是指數(shù)據(jù)按原始形式發(fā)送, 到達(dá)接收端時(shí)有固定的時(shí)延, 并在接收端盡可能忠實(shí)地再生出數(shù)據(jù)流; 不透明業(yè)務(wù)采用了額外的協(xié)議無(wú)線鏈接協(xié)議(RLP，Radio Link Pro

4、tocol), 用來(lái)檢測(cè)傳輸中的差錯(cuò), 當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí), 該系統(tǒng)將重發(fā)該數(shù)據(jù)。 由于透明業(yè)務(wù)未采取針對(duì)差錯(cuò)的任何措施, 因而精確度較差, 但傳輸速率快, 適用于對(duì)速率要求高但對(duì)精確度要求較低的情況。不透明業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸由RLP控制, 因而傳輸速率較慢, 而且傳輸時(shí)延會(huì)隨著鏈路條件的不同而不同, 但不透明業(yè)務(wù)的精確度較高, 能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的傳輸。主要承擔(dān)業(yè)務(wù) 按照數(shù)據(jù)傳輸模式的不同, 承載業(yè)務(wù)也有同步傳輸和異步傳輸之分。 異步傳輸一般以字符為單位, 不論所采用的字符代碼長(zhǎng)度為多少位, 在發(fā)送每一字符代碼時(shí), 前面均加上一個(gè)“起”信號(hào), 其長(zhǎng)度規(guī)定為1個(gè)碼元, 極性為“0”, 即空號(hào)的

5、極性; 字符代碼后面均加上一個(gè)“止”信號(hào), 其長(zhǎng)度為1或2個(gè)碼元, 極性皆為“1”, 即與信號(hào)極性相同。 加上起、 止信號(hào)的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址? 也就是實(shí)現(xiàn)串行傳輸收/發(fā)雙方的碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點(diǎn)是同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單, 收/發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要嚴(yán)格同步。缺點(diǎn)是對(duì)每一字符都需加入“起、止”碼元, 使傳輸效率降低, 故適用于1200 bits以下的低速數(shù)據(jù)傳輸。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)同步傳輸是按照同步的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)的, 因此在一個(gè)串行的數(shù)據(jù)流中, 各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置都是固定的(即同步的)。 接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個(gè)個(gè)信號(hào)碼元, 首先必須建

6、立準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組(或稱(chēng)幀)為單位, 一組數(shù)據(jù)包含多個(gè)字符收發(fā)之間的碼組或幀同步, 是通過(guò)傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來(lái)完成的, 傳輸效率較高。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)3. 補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)又稱(chēng)附加業(yè)務(wù), 是對(duì)基本業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。 GSM系統(tǒng)不斷推出了許多補(bǔ)充業(yè)務(wù), 它們大多數(shù)是用于話音通信的, 有的也可以用于數(shù)據(jù)通信。GSM所能提供的補(bǔ)充業(yè)務(wù)與ISDN 網(wǎng)業(yè)務(wù)分類(lèi)也極其相似, 在第一階段, GSM僅能提供呼叫前轉(zhuǎn)類(lèi)和呼叫閉鎖類(lèi)補(bǔ)充業(yè)務(wù)。主要承擔(dān)業(yè)務(wù)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)接入方式 一般來(lái)說(shuō), 通信網(wǎng)的用戶(hù)業(yè)務(wù)是通過(guò)移動(dòng)臺(tái)MS接入的, GSM系統(tǒng)也不例外。 在GSM系統(tǒng)中, 移動(dòng)臺(tái)由兩個(gè)功能單元

7、構(gòu)成: 移動(dòng)終端設(shè)備(MT, Mobile Terminal)和用戶(hù)終端設(shè)備(TE, Terminal Equipment)。 為了使多種業(yè)務(wù)類(lèi)型的用戶(hù)(分為標(biāo)準(zhǔn)ISDN和非標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端用戶(hù))按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方式接入到GSM系統(tǒng)中, 在各類(lèi)用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)入GSM無(wú)線信道之前, 移動(dòng)臺(tái)首先將用戶(hù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成與數(shù)字無(wú)線信道結(jié)構(gòu)特性相兼容的形式, 然后再送入無(wú)線信道。為此, 在移動(dòng)臺(tái)內(nèi)部, 設(shè)置了MT單元, 它的作用是為不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的用戶(hù)提供一組標(biāo)準(zhǔn)的接口, 并將接口上的數(shù)據(jù)流移植到無(wú)線接口Um。 具體來(lái)講, MT的功能包括語(yǔ)音編譯碼、信息差錯(cuò)控制、用戶(hù)數(shù)據(jù)流量控制、終端能力、無(wú)線傳輸終接、無(wú)線信道管

8、理、移動(dòng)管理(如越區(qū)切換控制)以及對(duì)多終端的支持等。業(yè)務(wù)接入方式非 ISDN終 端 (TE2)R適 配 器 (TA)SMT3UmSMT2ISDN終 端 (TE1)SMT1MT0非 ISDN終 端 (TE2)MS無(wú)線網(wǎng)用 戶(hù) 終 端 設(shè) 備終 端 適 配 器移 動(dòng) 終 端 接 口 設(shè) 備標(biāo) 準(zhǔn) ISDN終 端 接 口非 標(biāo) 準(zhǔn) ISDN終 端 接 口無(wú) 線 接 口TE：TA：MT：S：R：Um：GSM業(yè)務(wù)接入方式 GSM系統(tǒng)的編號(hào)國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI) 國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼, 顧名思義就是指在世界上所有的GSM系統(tǒng)內(nèi)(尤其是在其無(wú)線信道上)都適用的一個(gè)國(guó)際認(rèn)可的移動(dòng)用戶(hù)身份的標(biāo)志碼。 每個(gè)

9、GSM移動(dòng)用戶(hù)都有一個(gè)IMSI, 而且具有全球惟一性和永久不變性(更換身份證或丟失SIM卡的情況除外)。IMSI用于GSM通信網(wǎng)的所有信令中, 在用戶(hù)的SIM卡、 系統(tǒng)的HLR和VLR中都有存儲(chǔ)。 就像一個(gè)人銀行存折上的密碼一樣, IMSI碼應(yīng)盡可能的保密, 否則, 通信很容易被竊聽(tīng)，或者身份被非法用戶(hù)冒用。 為了滿(mǎn)足各國(guó)的不同要求, IMSI的長(zhǎng)度是可變的, 最長(zhǎng)為15位, 使用數(shù)字09 IMSI號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為: (1) MCC(Mobile Country Code)是移動(dòng)臺(tái)國(guó)家碼, 由3位數(shù)字組成, 用以識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)所屬的國(guó)家。 我國(guó)的MCC為460。 (2) MNC(Mobile Net

10、work Code)是移動(dòng)臺(tái)網(wǎng)絡(luò)號(hào), 由1位或2位數(shù)字組成, 用以識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)。 中國(guó)移動(dòng)的GSM PLMN(GSM公用陸地移動(dòng)網(wǎng))的網(wǎng)號(hào)為00, 中國(guó)聯(lián)通的GSM PLMN網(wǎng)號(hào)為01。國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)(3) MSIN(Mobile Subscriber Identification Number)是移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼, 由11位數(shù)字組成, 用以識(shí)別國(guó)內(nèi)GSM移動(dòng)網(wǎng)中的移動(dòng)用戶(hù)。(4) MCC和MNC兩部分碼在世界上是惟一的, 用來(lái)確定用戶(hù)的PLMN。當(dāng)MSC與VLR在一起時(shí), MSIN應(yīng)為VLR地址+MSC區(qū)內(nèi)統(tǒng)一編號(hào)。另外, 組成MSIN的前兩位數(shù)(H1和H2)用來(lái)

11、表示用戶(hù)在其PLMN中的HLR地址。國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼(IMSI)移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN) MSISDN也是移動(dòng)用戶(hù)身份號(hào)碼, 是GSM PLMN之外的用戶(hù)(如固定電話用戶(hù)或CDMA網(wǎng)用戶(hù))要與GSM用戶(hù)通信時(shí)所使用的號(hào)碼。 只有用戶(hù)所在的HLR中存儲(chǔ)著該號(hào)碼。 MSISDN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為: 移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼(MSISDN) (1) CC(Country Code)是國(guó)家碼, 表示用戶(hù)移動(dòng)臺(tái)注冊(cè)的那個(gè)國(guó)家。我國(guó)為86。(2) NDC(National Destination Code)是國(guó)內(nèi)目的地址碼, 即網(wǎng)絡(luò)的接入號(hào)。中國(guó)移動(dòng)GSM網(wǎng)為139、138等; 中國(guó)聯(lián)通GSM網(wǎng)為130、

12、131等。 (3) SN(Subscriber Number)是用戶(hù)號(hào)碼, 由7位數(shù)字組成。 中國(guó)電信SN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)是H1H2H3ABCD, 其中, H1H2H3為每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼, ABCD為移動(dòng)用戶(hù)碼; 中國(guó)聯(lián)通SN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)是H1H2ABCDE, 其中, H1H2是移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號(hào)碼, ABCDE是移動(dòng)用戶(hù)碼。當(dāng)用戶(hù)數(shù)量過(guò)多, 號(hào)碼不夠用時(shí), 可對(duì)SN加以擴(kuò)充。如中國(guó)移動(dòng)GSM網(wǎng)的137, 就是后來(lái)擴(kuò)充的。移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)(MSRN) 移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)由所屬的MSCVLR業(yè)務(wù)區(qū)漫游至另一個(gè)MSCVLR業(yè)務(wù)區(qū)中時(shí), 為了將對(duì)它的呼叫順利發(fā)送給它而由其所屬M(fèi)SCVL

13、R分配的一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼。 具體來(lái)講, 為了將呼叫接至處于漫游狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)處, 必須要給入口MSC(即GMSC, Gateway MSC)一個(gè)用于選擇路由的臨時(shí)號(hào)碼。 為此, 移動(dòng)臺(tái)所屬的HLR會(huì)請(qǐng)求該移動(dòng)臺(tái)所屬的MSCVLR給該移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)號(hào)碼, 并將此號(hào)碼發(fā)送給HLR, 而HLR收到后再把此號(hào)碼轉(zhuǎn)送給GMSC。 這樣, GMSC就可以根據(jù)此號(hào)碼選擇路由, 將呼叫接至被叫用戶(hù)目前正在訪問(wèn)的MSCVLR交換局了。一旦移動(dòng)臺(tái)離開(kāi)該業(yè)務(wù)區(qū), 此漫游號(hào)碼即被收回, 并可分配給其他來(lái)訪用戶(hù)使用。臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)標(biāo)識(shí)(TMSI) 臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)標(biāo)識(shí), 顧名思義是指一種臨時(shí)身份, 是由某個(gè)MSCVLR分配并且僅用于在

14、該業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的識(shí)別。 因此, 從屬于不同VLR的幾個(gè)移動(dòng)用戶(hù)可以使用相同的TMSI。 TMSI可以理解成為了保證IMSI的保密性而設(shè)置的一個(gè)替代性的密碼。 因此, TMSI是由IMSI轉(zhuǎn)換而來(lái)的, 但它有很大的自由度而且只占4個(gè)字節(jié), 比IMSI要短, 這樣可以減小無(wú)線信道上呼叫信息的長(zhǎng)度。 GSM設(shè)置TMSI碼還有另外一個(gè)原因: 當(dāng)使用TMSI進(jìn)行通信時(shí), 可以獲得秘密保護(hù)而不會(huì)被截獲信息。國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI) 國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼是用來(lái)惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的編碼, 即GSM網(wǎng)絡(luò)中的所有終端設(shè)備都可用IMEI這種統(tǒng)一的格式來(lái)標(biāo)識(shí)，稱(chēng)作系列號(hào)。IMEI編碼最多由15位十進(jìn)

15、制數(shù)字組成。 IMEI號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為: 國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI) 在GSM的Phase2+階段, IMEI被擴(kuò)展到了16位。其中, 最后2位用來(lái)標(biāo)明終端軟件的版本號(hào)SVN(Software Version Number), 因此簡(jiǎn)寫(xiě)為IMEISV。 (1) TAC(Type Approval Code)是型號(hào)批準(zhǔn)碼, 6位數(shù), 由歐洲型號(hào)認(rèn)證中心統(tǒng)一分配, 在設(shè)備通過(guò)驗(yàn)收時(shí)提供給廠家。 (2) FAC(Factory Assembly Code)是生產(chǎn)廠家裝配碼, 2位數(shù), 用以識(shí)別生產(chǎn)廠家及設(shè)備裝配地。 (3) SNR(Serial Number)是序號(hào)碼, 6位數(shù), 由生產(chǎn)廠家分配,

16、 用以識(shí)別特定的設(shè)備。 (4) SP(Spare)是備用號(hào)碼, 1位數(shù), 以備將來(lái)之用。 位置區(qū)識(shí)別碼(LAI)LAI代表MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)，用于移動(dòng)用戶(hù)的位置更新。LAI號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為: 位置區(qū)識(shí)別碼(LAI)LAI是臨時(shí)性用戶(hù)數(shù)據(jù), 存儲(chǔ)于VLR中。 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的位置發(fā)生變更時(shí), 可能該編碼也要發(fā)生相應(yīng)的變化。(1) MCC是移動(dòng)臺(tái)國(guó)家碼, 與IMSI中的前三位相同，識(shí)別一個(gè)國(guó)家。(2) MNC是移動(dòng)臺(tái)網(wǎng)絡(luò)號(hào), 與IMSI中的MNC相同，識(shí)別國(guó)內(nèi)的GSM網(wǎng)。 (3) LAC(Location Area Code)是位置區(qū)號(hào)碼, 具有可變長(zhǎng)度, 最大時(shí)為一個(gè)雙字節(jié)(16位二進(jìn)制數(shù))BCD編

17、碼, 表示為X1X2X3X4，識(shí)別一個(gè)GSM網(wǎng)中的位置。由此可見(jiàn), 在一個(gè)GSM PLMN網(wǎng)中可以定義216個(gè)(即65 536個(gè))不同的位置區(qū)。全球小區(qū)識(shí)別碼(CGI)全球小區(qū)識(shí)別碼是用來(lái)識(shí)別各個(gè)位置區(qū)中的不同小區(qū)的。 它是在位置區(qū)識(shí)別碼(LAI)后再加上一個(gè)小區(qū)識(shí)別碼(CI), 其結(jié)構(gòu)為:基站識(shí)別色碼(BSIC)基站識(shí)別色碼用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別使用相同載波的不同基站, 尤其是識(shí)別相鄰國(guó)家的邊界地區(qū)上使用相同載波的不同基站的(BSIC占6 bit)。 BSIC的結(jié)構(gòu)為:CC為國(guó)家色碼；BCC為基站色碼，用于識(shí)別同頻基站，一個(gè)區(qū)群一個(gè)BCC。在呼叫過(guò)程中各種號(hào)碼的應(yīng)用如下：各種號(hào)碼的應(yīng)用各種識(shí)別碼的應(yīng)

18、用過(guò)程一個(gè)北京的固定用戶(hù)撥打廣州的一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)的呼叫接續(xù)過(guò)程中各種識(shí)別碼的應(yīng)用過(guò)程。1、主叫撥號(hào)。北京市話用戶(hù)A撥打廣州GSM用戶(hù)B的MSISDN號(hào)碼，PSTN網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)分析MSISDN號(hào)碼，得知B為移動(dòng)用戶(hù)，它把呼叫轉(zhuǎn)到GSM網(wǎng)絡(luò)上距它最近的一個(gè)具有入口功能的GMSC。2、GMSC分析被叫號(hào)碼。GMSC分析該號(hào)碼為廣州位置寄存器HLR的用戶(hù)后，將MSISDN號(hào)碼送至廣州的HLR，要求查詢(xún)有關(guān)該被叫用戶(hù)目前所在的位置信息。各種識(shí)別碼的應(yīng)用過(guò)程3、HLR申請(qǐng)漫游號(hào)碼MSRN。HLR把MSISDN號(hào)碼轉(zhuǎn)換成IMSI后查出用戶(hù)目前處于哪個(gè)MSC并將該IMSI發(fā)至該MSC，向該MSC申請(qǐng)分配一個(gè)漫游號(hào)碼。4、選定漫游號(hào)碼MSRN。MSC收到IMSI后臨時(shí)給被叫用戶(hù)B分配一個(gè)漫游號(hào)碼并將此號(hào)碼送回HLR，再由HLR發(fā)給GMSC使用。5、連接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN