第六章：移動交換

引言參考資料糜正琨，移動通信-交換與信令。北京：人民郵電出版社LeeDryburgh,JeffHewett，SignalingSystemNo.7(SS7/C7):Protocol,Architecture,andServices，CiscoPresswww.3GPP.org第六章移動交換移動通信系統(tǒng)基本概念移動交換基本技術(shù)移動交換信令小結(jié)、作業(yè)，縮略語6.1移動通信系統(tǒng)基本概念移動通信簡介PLMN結(jié)構(gòu)波道指配和信道劃分編號計劃GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能語音編碼移動無所不在！移動通信基本概念:是指利用無線信道進(jìn)行移動體之間或移動體與固定體之間的通信。即通信雙方至少有一方是在移動中進(jìn)行信息交換。（人們平均有20%的時間在運動中。）解決因為人的移動帶來的動中通問題8常用移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)無線局域網(wǎng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)陸地公用移動通信系統(tǒng)（PLMN）常見的移動通信系統(tǒng)陸地移動通信系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)集群調(diào)度通信系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)地下移動通信系統(tǒng)陸地公用移動通信系統(tǒng)（PLMN）PublicLandMobileNetwork移動通信簡介陸地公用移動通信系統(tǒng)（PublicLandMobileNetwork）分類？按照話音信號采用模擬還是數(shù)字方式傳送模擬移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)

按照用戶接入的多址方式頻分多址（FDMA)系統(tǒng)FrequencyDivisionMultipleAccess

時分多址（TDMA）系統(tǒng)TimeDivisionMultipleAccess

碼分多址（CDMA）系統(tǒng)CodeDivisionMultipleAccess

本章全球移動通信系統(tǒng)GSM-GlobalSystemforMobileCommunication移動通信系統(tǒng)的發(fā)展第一代：模擬移動通信1980年代開始，多標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域性第二代：數(shù)字移動通信90年代開始，標(biāo)準(zhǔn)化改善，接近全球系統(tǒng)第三代：多媒體移動通信2002年開始，使用到2020年第四代移動通信的特點

干擾噪聲大多徑效應(yīng)陰影效應(yīng)多普勒效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)控制系統(tǒng)復(fù)雜PLMN（GSM）結(jié)構(gòu)PLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元

是移動網(wǎng)的用戶終端設(shè)備。

由SIM卡與物理設(shè)備組成，二者是分離的。

負(fù)責(zé)射頻信號的發(fā)送和接收以及無線信號至MSC的接入，在某些系統(tǒng)中還可以有信道分配、蜂窩小區(qū)管理等控制功能。一般，一個基站控制一個或數(shù)個蜂窩小區(qū)（cell）。BS由兩部分組成：BSC（BaseStationController，基站控制器）和BTS（BaseTransceiverStation，為基站收發(fā)臺

）。BTS負(fù)責(zé)無線傳輸、BSC負(fù)責(zé)控制與管理。MobileStationBaseStation移動臺（MS）基站（BS）基站17BASESTATIONSYSTEM(BSS)nBTSnBTSBSCBSCBSCMSC/VLRBSSPLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元

完成移動呼叫接續(xù)、過區(qū)切換控制、無線信道管理等功能，同時也是PLMN與PSTN、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）、ISDN等陸地固定網(wǎng)的接口設(shè)備。VMSC/TMSC/GMSCMSC可從HLR、VLR和AC處獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC也根據(jù)其最新獲取的信息請求更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

MSC可提供電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)。MobileSwitchingCenter

移動交換中心（MSC）PLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元“原藉”－移動用戶開戶登記的電話局所屬區(qū)域。

HLR存儲在該地區(qū)開戶的所有移動用戶的用戶數(shù)據(jù)(用戶號碼、移動臺類型和參數(shù)、用戶業(yè)務(wù)權(quán)限等)、位置信息、路由選擇信息等。移動用戶的計費信息也由HLR集中管理。原藉位置登記器（HLR）HomeLocationRegisterPLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元

存儲進(jìn)入本地區(qū)的所有訪問用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。

一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都是呼叫處理的必備數(shù)據(jù)，取自于訪問用戶的HLR。訪問用戶通常稱為“漫游用戶”。訪問用戶位置登記器（VLR）VisitorLocationRegisterPLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元

存儲移動用戶合法性檢驗的專用數(shù)據(jù)和算法。存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊。只在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中使用，通常與HLR位于一起。鑒權(quán)中心（AC）AuthenticationCenterPLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)功能單元

記錄移動臺設(shè)備號及其使用合法性等信息，供系統(tǒng)鑒別管理使用。存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)，通過核查三種表格（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、監(jiān)視故障設(shè)備的運行和保障網(wǎng)絡(luò)運行安全的功能。設(shè)備標(biāo)識登記器（EIR）EquipmentIdentityRegister用于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心（OMC）OperationandMaintenanceCenter2.PLMN結(jié)構(gòu)－接口MSCEIRHLRMSCVLRVLRAUCOMCPSTNISDNX.25PDNDDNATMAEBGDCFBSUmMSPLMN結(jié)構(gòu)－網(wǎng)絡(luò)接口Um接口：MS--BS無線接口，又稱空中接口，該接口采用的技術(shù)決定了移動通信系統(tǒng)的制式。（移動交換機采用的都是數(shù)字程控交換機）用于移動臺與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現(xiàn)。傳遞的信息包括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等。(RR,MM,CM)A接口：BS--MSC無線接入接口。其物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。該接口傳送有關(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接口互通，在MSC和MS之間互傳信息。網(wǎng)絡(luò)接口B接口：MSC---VLRMSC通過該接口向VLR傳送拜訪用戶位置信息，并在呼叫建立時向VLR查詢拜訪用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。C接口：MSC---HLRMSC通過該接口向HLR查詢被叫移動臺的選路信息，以便確定呼叫路由，并在呼叫結(jié)束時向HLR發(fā)送計費信息。D接口：VLR---HLR該接口主要用于登記器之間傳送移動臺的用戶數(shù)據(jù)、位置信息和選路信息。網(wǎng)絡(luò)接口E接口：MSC---MSC該接口主要用于越局切換。當(dāng)移動臺在通信過程中由某一MSC業(yè)務(wù)區(qū)進(jìn)入另一MSC業(yè)務(wù)區(qū)時，兩個MSC需要通過該接口交換信息，由另一MSC接管該移動臺的通信控制，使移動臺通信不中斷。F接口：MSC---EIRMSC通過該接口向EIR查詢發(fā)呼移動臺設(shè)備的合法性。G接口：VLR---VLR當(dāng)移動臺由某一VLR管轄區(qū)進(jìn)入另一VLR管轄區(qū)時，新老VLR通過該接口交換必要的信息。MSC與PSTN/ISDN的接口：利用PSTN/ISDN的NNI信令建立網(wǎng)間話路連接。TUP/ISUPPLMN功能結(jié)構(gòu)VLRVLRHLRMSCMSCACEIRBSMSOMCUmABEFCDGPSTNISDNPSPDNBSSBaseStationSubsystem

基站子系統(tǒng)NSSNetworkSwitchingSubsystem

網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)NMSNetworkManagementSubsystem網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)單元的物理實現(xiàn)MSC、HLR和VLR在實際網(wǎng)絡(luò)中的物理實現(xiàn)方式可有三種：綜合式：MSC、HLR、VLR位于同一物理設(shè)備中，即移動交換機兼具位置登記器的功能。這時，移動交換機之間的信令鏈路中傳送C、D、E、G接口的信息，B接口及MSC與本局HLR的C接口成為交換機的內(nèi)部接口。在移動網(wǎng)發(fā)展初期階段可采用這種方式。部分分離式：MSC和VLR位于同一物理設(shè)備中，HLR為單獨的物理設(shè)備。B接口為內(nèi)部接口，C/D接口合一。完全分離式：MSC、HLR、VLR均為獨立的物理實體。這時，HLR、VLR為獨立的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，控制移動業(yè)務(wù)的處理，MSC則完成單純的話路接續(xù)任務(wù)。這一結(jié)構(gòu)和第七章介紹的智能網(wǎng)結(jié)構(gòu)完全一致。其中，HLR、VLR相當(dāng)于SCP(業(yè)務(wù)控制點)，MSC相當(dāng)于SSP(業(yè)務(wù)交換點)，它們之間通過七號信令交換信息。

網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分

系統(tǒng)區(qū)服務(wù)區(qū)移動交換業(yè)務(wù)區(qū)位置區(qū)基站區(qū)小區(qū)CellBSLAIMSC中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分蜂窩小區(qū)：Cell為PLMN的最小空間單元。每個小區(qū)分配一組信道。小區(qū)半徑按需要劃定，一般為1km至幾十km范圍。半徑在1km以下的稱為微小區(qū)，還有更小的微微小區(qū)。小區(qū)越小，頻率重用距離越小，頻譜利用率就越高，但是系統(tǒng)設(shè)備投資也越高，且移動用戶通信中的過區(qū)切換也越頻繁。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分基站區(qū)：一個基站管轄的區(qū)域。如果采用全向天線，則一個基站區(qū)僅含一個小區(qū)，基站位于小區(qū)中央。如果采用扇形天線，則一個基站區(qū)包含數(shù)個小區(qū)，基站位于這些小區(qū)的公共頂點上。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分位置區(qū)：可由若干個基站區(qū)組成。移動臺在同一位置區(qū)（LAI）內(nèi)移動可不必進(jìn)行位置登記。移動臺可任意移動不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可由一個或若干個小區(qū)（或基站區(qū)）組成。為了呼叫移動臺，可在一個位置區(qū)內(nèi)所有基站同時發(fā)尋呼信號。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分移動交換業(yè)務(wù)區(qū)：一個MSC管轄的區(qū)域。一個MSC區(qū)可以由一個或若干個位置區(qū)組成。公用移動網(wǎng)區(qū)：是由一個公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN）提供通信業(yè)務(wù)的地理區(qū)域。江蘇移動一個公用移動網(wǎng)通常包含多個業(yè)務(wù)區(qū)。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分服務(wù)區(qū)：由若干個互相聯(lián)網(wǎng)的PLMN覆蓋區(qū)組成的區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，移動用戶可以自動漫游。中國移動系統(tǒng)區(qū)：指的是同一制式的移動通信系統(tǒng)的覆蓋區(qū)，在此區(qū)域中Um接口技術(shù)完全相同。5.GSM組網(wǎng)方式 我國GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)劃分為三級：移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)省內(nèi)網(wǎng)全國網(wǎng)移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的范圍原則上與本地固定電話網(wǎng)的范圍一致；省內(nèi)網(wǎng)由省內(nèi)多個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)組成；全國網(wǎng)則由各省網(wǎng)組成。GSM組網(wǎng)方式－省內(nèi)網(wǎng)省內(nèi)可根據(jù)話務(wù)流量、流向分等級成對設(shè)置：一級匯接中心（TMSC1）負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接省際話務(wù)二級匯接中心（TMSC2）負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接省內(nèi)不同本地網(wǎng)間的話務(wù)各省會城市設(shè)置成對的TMSC1，各省分別設(shè)置TMSC2，TMSC1之間網(wǎng)狀網(wǎng)連接，各TMSC1與所屬TMSC2之間設(shè)置低損耗直達(dá)路由。隨著光纖的大量敷設(shè)，有可能將TMSC1與TMSC2逐步合并為TMSC，屆時我國GSMPLMN將演變?yōu)槎壘W(wǎng)。GSM組網(wǎng)方式－本地網(wǎng)在一個本地網(wǎng)內(nèi)，根據(jù)用戶發(fā)展情況可設(shè)一個或若干個MSC，也可以幾個本地網(wǎng)合設(shè)一個MSC。一個本地網(wǎng)有多個MSC且數(shù)量較少時，MSC間可采用網(wǎng)狀相連的方式；當(dāng)MSC數(shù)量較多時，可設(shè)置匯接MSC（TMSC）并在部分話務(wù)量較大的局間設(shè)置直達(dá)中繼。移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)MSCMSBTSBSCMSCMSBTSBSCMSCMSBTSBSC編號計劃移動臺號簿號碼－MSDN呼叫移動用戶所拔的號碼結(jié)構(gòu)：國際電話字冠＋國家號碼＋國內(nèi)有效號碼國內(nèi)有效號碼的結(jié)構(gòu)：（我國為11位）移動網(wǎng)號＋H0H1H2H3＋ABCD移動網(wǎng)號－－識別不同的移動系統(tǒng)130~133為聯(lián)通,134~139為移動國移動充值150為聯(lián)通，153為電信,158、159為移動188為TD－SCDMA制式的3G手機,189為中國電信CDMA制式手機。H0H1H2H3標(biāo)識用戶所屬的HLRABCD用戶號碼MSDN采用E.164編碼方式，存儲在HLR和VLR中國際移動臺標(biāo)識號－IMSI（1）移動系統(tǒng)內(nèi)唯一識別一個移動用戶的國際通用號碼。移動用戶以此號碼發(fā)出入網(wǎng)請求或位置登記，移動網(wǎng)據(jù)此查詢用戶數(shù)據(jù)。此號碼亦是HLR、VLR的主要檢索參數(shù)。CCITT規(guī)定IMSI的結(jié)構(gòu)為：我國15位，國際規(guī)定最大15位MCC＋MNC＋MSINMCC：國家碼－－3位由CCITT統(tǒng)一分配，我國為460；MNC：移動網(wǎng)號－－2位00、02：中國移動、01：中國聯(lián)通GSM；03原聯(lián)通CDMA，現(xiàn)電信，189也是這個網(wǎng)號。MSIN：網(wǎng)內(nèi)移動臺號，采用等長10位數(shù)字編號格式。IMSI采用E.212編碼方式，存儲在SIM卡、HLR和VLR中，在無線接口及MAP接口上傳送。460030912121001

國際移動臺標(biāo)識號－IMSI（2）每個移動臺可以是多種移動業(yè)務(wù)的終端(如話音、數(shù)據(jù)等)，相應(yīng)地可以有多個MSDN，但是其IMSI只有一個，移動網(wǎng)據(jù)此受理用戶的通信或漫游登記請求，并對用戶計費。IMSI由電信經(jīng)營部門在用戶開戶時寫入移動臺的EPROM。當(dāng)任一主叫按MSDN拔叫某移動用戶時，終接MSC將請求HLR或VLR將其翻譯成IMSI，然后用IMSI在無線信道上尋呼該移動臺。國際移動臺設(shè)備標(biāo)識號－IMEI唯一標(biāo)識移動臺設(shè)備的號碼，又稱移動臺串號。該號碼由制造廠家永久性地置入移動臺，用戶和電信部門均不能改變，其作用是防止有人使用非法的移動臺進(jìn)行呼叫。根據(jù)需要，MSC可以發(fā)指令要求所有的移動臺在發(fā)送IMSI的同時發(fā)送其IMEI，如果發(fā)現(xiàn)兩者不匹配，則確定該移動臺非法，應(yīng)禁止使用。在EIR中建有一張“非法IMEI號碼表”，俗稱“黑表”，用以禁止被盜移動臺的使用。EIR也可設(shè)置在MSC中。CCITT建議IMEI的最大長度為15位。其中，設(shè)備型號占6位，制造廠商占2位，設(shè)備序號占6位，另有1位保留。我國數(shù)字移動網(wǎng)即采用此結(jié)構(gòu)。移動臺漫游號－MSRN系統(tǒng)賦給來訪用戶的一個臨時號碼。作用：供移動交換機路由選擇使用。固定用戶的位置和其號簿號碼有固定的對應(yīng)關(guān)系，但是移動臺的位置是不確定的，它的MSDN中的移動網(wǎng)號和H0H1H2H3只反映它的原藉地。

當(dāng)移動臺漫游進(jìn)入其它地區(qū)接受來話呼叫時，該地區(qū)的移動系統(tǒng)（MSV/VLR）必需根據(jù)當(dāng)?shù)鼐幪栍媱澷x予它一個MSRN，經(jīng)由HLR告之發(fā)端MSC，發(fā)端MSC據(jù)此才能建立至該用戶的路由。MSRN由被訪地區(qū)的VLR動態(tài)分配，它是系統(tǒng)預(yù)留的號碼，一般不向用戶公開，用戶撥打MSRN號碼將被拒絕。臨時移動用戶標(biāo)識號TMSITemporaryMobileSubscriberIdentityTMSI是為了加強系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時用戶識別，在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對應(yīng)。目的：是為了無線接口的安全。位置區(qū)識別LAIMCC：MobileCountryCode，移動國家碼，中國為460。MNC：MobileNetworkCode，移動網(wǎng)號，兩個數(shù)字，中國移動的MNC為00。LAC：LocationAreaCode，是2個字節(jié)長的十六進(jìn)制BCD碼，0000與FFFE不能使用。例:460008C90LocationAreaIdentification在檢測位置更新時，要使用位置區(qū)識別LAI，尋呼移動臺是以LAI為單位進(jìn)行。LocationAreaIdentificationMCCMNCLACCGICellGlobalIdentification--全球小區(qū)識別CGI是所有GSMPLMN中小區(qū)的唯一標(biāo)識，是在位置區(qū)識別LAI的基礎(chǔ)上再加上小區(qū)識別CI構(gòu)成的。編碼格式為LAI+CICI：CellIdentity,是2個字節(jié)長的十六進(jìn)制BCD碼，可由運營部門自定。例：4600017A728FDGSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能GSM系統(tǒng)設(shè)計之初，就是按照ISDN業(yè)務(wù)的模式完成的。電路交換方式的話音通信服務(wù)電路交換方式的低速數(shù)據(jù)通信服務(wù)短消息服務(wù)補充業(yè)務(wù)語音編碼為了適應(yīng)無線資源的有限性要求，移動通信系統(tǒng)中的語音編碼應(yīng)盡量降低其速率，以減少其帶寬。GSM系統(tǒng)中采用13kbit/s的編碼速率。位置登記/位置更新位置登記：移動臺通過接入信道向網(wǎng)絡(luò)報告它的當(dāng)前位置。如果位置發(fā)生變化，新的位置信息就由移動交換機經(jīng)VLR通知HLR。藉此，系統(tǒng)可以動態(tài)跟蹤移動用戶，完成對漫游用戶的自動接續(xù)。位置登記位置登記有三種方式：始呼登記：當(dāng)移動臺發(fā)起呼叫時，移動交換機在呼叫處理的同時自動執(zhí)行一次位置登記過程。定期登記：移動臺在網(wǎng)絡(luò)控制下周期性地發(fā)送位置登記消息。如果MSC/VLR在規(guī)定時間內(nèi)未收到定時登記消息，就可以判斷該移動臺不可及，以后收到來話呼叫時可不必再尋呼，這是定時登記的優(yōu)點。但是定時登記周期較長，不能動態(tài)地對移動用戶進(jìn)行跟蹤。強迫登記：當(dāng)移動臺由一個位置區(qū)進(jìn)入另一個位置區(qū)時，將自動發(fā)出登記請求消息。其觸發(fā)條件為：LAI-rLAI-s。其中，LAI-r為移動臺存儲器中存儲的最近訪問的位置區(qū)號，LAI-s為當(dāng)前系統(tǒng)廣播的位置區(qū)號。(LAIp,TMSIp)(LAIp,TMSIp,LAIn)(LAIp,TMSIp)(IMSI)(IMSI)(IMSI)(MSRecord)(LAIn,TMSIn)(LAIn,TMSIn)位置登記流程6.2移動交換基本技術(shù)移動呼叫一般過程網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)漫游切換短消息業(yè)務(wù)（SMS）處理

移動呼叫一般過程移動臺初始化

每個小區(qū)指配一定數(shù)量的波道，在這些波道上按規(guī)定配置各類邏輯信道，其中必有一個用于廣播系統(tǒng)參數(shù)的廣播信道。移動臺一開機后首先就要通過自動掃描，捕獲當(dāng)前所在小區(qū)的廣播信道，由此獲得：所在PLMN號基站號位置區(qū)域LAI將其存入隨機存取存儲器（RAM）中。此外還需提取接入信道、尋呼信道等公共控制信道號碼。上述任務(wù)完成后，移動臺就監(jiān)視尋呼信道(PCH)，處于守聽狀態(tài)。固定網(wǎng)用戶呼叫移動臺(PSTN用戶MS)

網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）在GSM系統(tǒng)中定義為與主叫PSTN局最近的移動交換機。呼叫釋放在移動通信系統(tǒng)中，為節(jié)省無線傳輸資源，呼叫釋放采用互不控制復(fù)原方式。在GSM系統(tǒng)中，MSC和MS之間的釋放過程就和ISDN相同，采用三消息過程：DisconnectReleaseReleaseComplete移動臺呼叫固定網(wǎng)用戶(MSPSTN用戶)

12345678IAIACMANC說明GSM系統(tǒng)中，移動臺收到“業(yè)務(wù)信道指配”消息后，在與該業(yè)務(wù)信道位于同一波道時隙的隨路信令信道上回送響應(yīng)消息，基站收到響應(yīng)消息就表明移動臺已正確地調(diào)諧到指定的業(yè)務(wù)信道上。在數(shù)字移動系統(tǒng)中，回鈴音信號是移動臺在收到相應(yīng)無線接口消息（由終端局回送的后向成功建立消息轉(zhuǎn)換而成）后生成的。說明在PSTN中，用戶摘機后必需聽到撥號音表示交換機已準(zhǔn)備收號后，才能撥號。移動網(wǎng)中，任一移動臺可以在任何時刻發(fā)出始呼消息。為此必須解決多個移動臺同時起呼時可能發(fā)生的接入控制信道的爭用沖突問題。在GSM系統(tǒng)中，采用無線局域網(wǎng)中常用的“時隙ALOHA”協(xié)議，允許移動臺隨機接入。如果由于沖突，基站沒有收到移動臺發(fā)出的接入請求消息，則移動臺將收不到基站返回的響應(yīng)消息，此時移動臺隨機延遲若干時隙后重發(fā)接入請求消息。從理論上說，第二次再發(fā)生沖突的概率將很小。系統(tǒng)通過廣播信道發(fā)送“重復(fù)發(fā)送次數(shù)”和“平均重復(fù)間隔”參數(shù)，以控制信令業(yè)務(wù)量。6.2.2GSMSecurityFeaturesKeymanagementisindependentofequipmentSubscriberscanchangehandsetswithoutcompromisingsecuritySubscriberidentityprotectionnoteasytoidentifytheuserofthesysteminterceptingauserdataDetectionofcompromisedequipmentDetectionmechanismwhetheramobiledevicewascompromisedornotSubscriberauthenticationTheoperatorknowsforbillingpurposeswhoisusingthesystemSignalinganduserdataprotectionSignalinganddatachannelsareprotectedovertheradiopath網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)數(shù)字GSM系統(tǒng)提供了完備的網(wǎng)絡(luò)安全功能，本教程只介紹以下幾個安全技術(shù)：用戶識別號（IMSI）的保密－TMSI（Subscriberidentityprotection）用戶身份的認(rèn)證－認(rèn)證機制（Subscriberauthentication）用戶信息和信令信息在無線信道上的保密-KC加密（Signalinganduserdataprotection）臨時移動用戶標(biāo)識號（TMSI）TemporaryMobileSubscriberIdentity

為保護(hù)IMSI（空中接口上），故采用TMSI。分配時間：該號碼在用戶進(jìn)入訪問區(qū)時分配者：當(dāng)?shù)豓LR存放處：VLR（IMSI、TMSI均在此），在訪問期間有效。使用場合：MS起呼時MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報告時網(wǎng)絡(luò)尋呼MS時臨時移動用戶標(biāo)識號（TMSI）如果移動用戶進(jìn)入一個新的VLR管區(qū)并進(jìn)行位置更新登記時；新的VLR(VLR2)首先根據(jù)位置更新消息中的TMSI及LAI(位置區(qū)域標(biāo)識)判定原來分配該TMSI的VLR(VLR1)；然后向VLR1請求該用戶的IMSI，再根據(jù)IMSI向HLR發(fā)出位置更新消息，請求有關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。同時，VLR1將收回原先分配的TMSI，VLR2重新給此用戶分配一個TMSI。用戶鑒權(quán)（Authentication）/用戶認(rèn)證目的：以一種可靠的方法確認(rèn)用戶的合法身份，它不依賴于IMSI、MSDN或IMEI。在每次登記、呼叫建立，位置更新、補充業(yè)務(wù)的激活、去活之前均需要鑒權(quán)用戶鑒權(quán)包含的概念：用戶標(biāo)識模塊（SIM）用戶鑒權(quán)過程鑒權(quán)密鑰的網(wǎng)絡(luò)管理

AAA（Authentication,Authorization,andAccounting，認(rèn)證、授權(quán)、計費）認(rèn)證：用于對某個終端和某個用戶的合法性進(jìn)行鑒別認(rèn)證，防止發(fā)生偽造或詐騙。授權(quán)：在多用戶的網(wǎng)絡(luò)中，已經(jīng)經(jīng)過管理系統(tǒng)登記，被授權(quán)可以使用系統(tǒng)的某些功能和數(shù)據(jù)的合法用戶，可以使用某種業(yè)務(wù)和使用規(guī)定的數(shù)據(jù)資源。用戶標(biāo)識模塊(SIM)SIM（SubscriberIdentityModule）

：用來存儲和移動用戶有關(guān)的信息基本數(shù)據(jù)（固化）：IMSI、Ki、A3、A8IMSI：國際移動臺標(biāo)識號Ki：鑒權(quán)密鑰，每個用戶都不一樣（一個IMSI號對應(yīng)一個Ki）A3：鑒權(quán)算法（是統(tǒng)一的）A8：數(shù)據(jù)加密密鑰生成算法臨時數(shù)據(jù)：TMSI、LAI、KcTMSI：臨時移動用戶標(biāo)識號LAI：位置區(qū)標(biāo)識Kc：由A8計算得到的數(shù)據(jù)加密密鑰業(yè)務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù)：縮位號碼表，終端配置參數(shù)，呼出限制，固定電話號碼表，要發(fā)送的短消息鑒權(quán)中心ACAC中存儲的數(shù)據(jù)：用于生成隨機數(shù)(RAND)的隨機數(shù)發(fā)生器Ki：鑒權(quán)密鑰，每個用戶都不一樣各種安全算法（A3、A8），這些安全算法和SIM卡中的算法相一致。GSM用戶鑒權(quán)的三元組AC的基本功能是產(chǎn)生用戶鑒權(quán)三參數(shù)組（RAND、SRES、Kc），其中：RAND（隨機數(shù)）由隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生；SRES（數(shù)字簽名SRES-SignedRESponse）由RAND和Ki由A3算法得出；Kc（數(shù)據(jù)加密密鑰）由RAND和Ki用A8算出。一般AC一次產(chǎn)生5組三參數(shù)，然后傳送給HLR,HLR存儲，HLR可存儲1－10個每個用戶的三參數(shù)。HLR一次性給MSC/VLR傳送5組三參數(shù)－目的是減少AC的計算負(fù)荷，以及迅速地給予響應(yīng)注意VLR可為每個訪問用戶暫存最多7對（RAND,SRES）數(shù)據(jù)，每執(zhí)行一次鑒權(quán)使用一對數(shù)據(jù)，鑒權(quán)結(jié)束這對數(shù)據(jù)就丟棄不再使用。當(dāng)VLR只剩兩對數(shù)據(jù)時就向AC發(fā)出請求，AC將向它發(fā)送5對數(shù)據(jù)。用戶的Ki只有SIM卡和AC中才有，其它網(wǎng)絡(luò)部件，包括HLR、VLR都無此參數(shù)，以保證用戶安全。用戶鑒權(quán)過程用戶鑒權(quán)由AC、VLR和用戶（SIM）配合完成。當(dāng)用戶起呼或進(jìn)行位置更新登記時，VLR向該用戶發(fā)送一個隨機數(shù)RAND，用戶的SIM卡以（RAND，Ki）為輸入?yún)?shù)執(zhí)行鑒權(quán)算法A3，得到計算結(jié)果即數(shù)字簽名（SRES-SignedRESponse）回送VLR，VLR將此結(jié)果和暫存器中存儲的預(yù)先算好的結(jié)果比較，如果兩者相符，就表示鑒權(quán)成功。1-VLR2-SIM

3-SIMVLRSIM用戶鑒權(quán)過程如果VLR發(fā)現(xiàn)鑒權(quán)計算結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不相符合，且用戶是以TMSI和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的，則可能是錯誤的TMSI，這時VLR將通知用戶發(fā)送其IMSI。如果IMSI-TMSI對應(yīng)關(guān)系出錯，則以IMSI為準(zhǔn)再次進(jìn)行鑒權(quán)。若鑒權(quán)再次失敗，VLR就要核查用戶的移動臺設(shè)備（IMEI）是否合法。鑒權(quán)失敗記錄將由VLR保存。鑒權(quán)密鑰的網(wǎng)絡(luò)管理

Ki是由網(wǎng)絡(luò)登記中心分配，并連同IMSI寫入用戶的SIM卡的，然后由登記中心通知AC。通知是由磁帶或數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)送的，該傳送過程必須加密，加密算法記作A4。AC收到此信息后，首先解密，然后重新用另一算法A2加密后存入存儲器。A2、A4及鑒權(quán)算法A3都是在AC的專用保密盒中運行的，該保密盒有自己的處理器和操作系統(tǒng)，而且有機械保安裝置，以防非法拆卸。鑒權(quán)中心本身應(yīng)有安全保護(hù)，只有特許人員才能進(jìn)入，操作人員必須有口令并賦予相應(yīng)的讀寫權(quán)。數(shù)據(jù)加密用于信令和重要的用戶通信信息的保密傳送，用戶信息是否需要加密可在呼叫建立時由信令指明。GSM中指MS與BTS之間交互信息時加密。加密算法：數(shù)字系統(tǒng)加密有許多成熟的算法。GSM采用可逆算法A5加密，

即發(fā)送端用A5算法加密，

接收端也用A5算法解密。密鑰：GSM系統(tǒng)加密還需要一個用戶特定的密鑰Kc。該密鑰是在鑒權(quán)過程中根據(jù)同一隨機數(shù)和Ki用算法A8計算得到的數(shù)據(jù)加密密鑰考慮到數(shù)據(jù)加密，VLR中存儲的用戶保密數(shù)據(jù)共有3個，即RAND、SRES、Kc。鑒權(quán)時，RAND送往用戶；鑒權(quán)成功后，Kc送往基站。數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密在MS側(cè)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，在無線信道上傳輸；在BTS側(cè)，把從無線信道上收到的加密數(shù)據(jù)流，進(jìn)行解密后傳送給BSC和MSC;所有的語音和數(shù)據(jù)需加密，所有有關(guān)客戶參數(shù)也要加密；認(rèn)證與加密系統(tǒng)A3MobileStationRadioLinkGSMOperatorA8A5A3A8A5KiKiChallengeRANDKcKcmiEncryptedDatamiSIMSignedresponse(SRES)SRESSRESFnFnAuthentication:

areSRESvaluesequal?漫游自動漫游實現(xiàn)技術(shù):位置登記路由重選MSRN的分配

漫游用戶的權(quán)限控制

路由重選

由于漫游用戶已經(jīng)離開其原來所屬的交換局，它的MSDN已不能反映其實際位置。因此，呼叫漫游用戶應(yīng)首先查詢HLR獲得漫游號，然后根據(jù)漫游號重選路由。路由重選根據(jù)發(fā)起向HLR查詢的位置不同，有二種重選方法：原藉局重選：不論漫游用戶現(xiàn)在何處，一律先根據(jù)MSDN接至其原藉移動交換中心（HMSC），然后再由原藉局查詢HLR數(shù)據(jù)庫后重選路由。這種方法實現(xiàn)簡單，計費也簡單，但可能會發(fā)生路由環(huán)回。網(wǎng)關(guān)局重選：PSTN/ISDN用戶呼叫漫游用戶時，不論其原藉局在哪里，固定網(wǎng)交換機按就近接入的原則首先將呼叫接至最近的MSC(GMSC)，然后由GMSC查詢HLR后重選路由。這種方法可以達(dá)到路由優(yōu)化，但是會涉及計費問題。GSM系統(tǒng)規(guī)定采用網(wǎng)關(guān)局重選法，國際漫游規(guī)定采用原藉局路由重選方法。MSRN的分配

漫游號MSRN用作路由重選，它對MS和PSTN用戶均不可見。從選路角度看，對MSRN的數(shù)字分析與一般的PSTN呼叫相同。MSRN由VLR分配，分配結(jié)果告知HLR。MSRN的分配MSRN的分配方法有二種：按位置分配：漫游用戶進(jìn)入新的業(yè)務(wù)區(qū)發(fā)起位置登記時，VLR就為其分配一個固定的MSRN，并通知HLR保存。此號一直保留到該用戶離開此業(yè)務(wù)區(qū)時才收回。這種方法的好處是管理簡單，GMSC只要詢問HLR就可獲得MSRN，但是號碼資源占用量太大。雖然規(guī)范給出了這種方法，但是使用很少。按呼叫分配：漫游用戶登記時僅記錄其位置區(qū)號，供來話尋呼使用。僅當(dāng)該用戶有來話呼叫時才為其分配一個臨時的MSRN，呼叫建立過程完成后即行收回。這種方式需要預(yù)留的MSRN號碼資源少，但是每次呼叫HLR都要向VLR索要MSRN號，信令和管理過程較復(fù)雜。目前一般都采用這種方法。漫游用戶的權(quán)限控制作為運營部門來說，常常希望優(yōu)先為本地用戶服務(wù)，對漫游用戶只提供基本服務(wù)，為此將對漫游用戶的服務(wù)類別（COS）、補充業(yè)務(wù)權(quán)限等作一定限制。另一種可能的限制是不允許漫游用戶進(jìn)行本地呼叫，原因是運營部門仍然將他們視作外地用戶，要求他們?nèi)园撮L途方式呼叫本地用戶，以便收取相應(yīng)的資費。這類權(quán)限控制通過局?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)定。漫游用戶的權(quán)限控制作為用戶來說，漫游至外地后很可能只希望能打出電話，而不希望接受來話。其原因是重選路由后的延伸段資費要由漫游用戶承擔(dān)，而漫游用戶并不想支付高昂的長途話費。因此，應(yīng)允許用戶指定在哪些訪問區(qū)不接受來話呼叫，這一功能對于國際漫游用戶尤為重要。這類權(quán)限控制通過用戶數(shù)據(jù)設(shè)定。切換切換（H/O-Handover）：移動臺在通話過程中改變所用的話音信道。改變的原因：通常是由于移動臺游動遠(yuǎn)離基站或接近無線盲區(qū)，或者由于外界干擾造成在原有話音信道上通話質(zhì)量下降這時必須切換到一條新的空閑話音信道上去，以保持通話不被中斷。切換的類型小區(qū)內(nèi)切換越區(qū)切換越局切換不同系統(tǒng)間切換小區(qū)內(nèi)切換新、老話音信道屬于同一蜂窩小區(qū)。這類切換發(fā)生于兩種情況一是原有話音信道由于干擾通話質(zhì)量下降；二是話音信道設(shè)備需要維護(hù)。這類切換在同一基站范圍內(nèi)，實現(xiàn)較為簡單。越區(qū)切換新、老話音信道屬于兩個不同的蜂窩小區(qū)，這對應(yīng)于移動臺跨越兩個鄰近小區(qū)的情況MS1。切換由MSC1控制完成。越局切換新、老話音信道屬于兩個不同的蜂窩小區(qū)，且這兩個小區(qū)分屬不同的MSC管轄，這對應(yīng)于移動臺跨越兩個鄰近交換業(yè)務(wù)區(qū)的情況MS2。其切換由MSC1和MSC2協(xié)調(diào)完成，且新的話音通路要占用MSC1和MSC2之間的局間中繼電路。不同系統(tǒng)間切換新、老話音信道不但分屬不同的交換業(yè)務(wù)區(qū)，而且這二個業(yè)務(wù)區(qū)屬于不同的運營系統(tǒng)。首先要求這兩個系統(tǒng)的信令能夠互通；其次若這兩個系統(tǒng)所用頻段不完全相同，則MSC2分配新的話音信道時要考慮移動臺的適應(yīng)性。要支持無線系統(tǒng)間切換，手機終端應(yīng)該是雙模的。強迫切換它并不是由于信道質(zhì)量下降引起的，而是由于小區(qū)話務(wù)調(diào)節(jié)的需要。如移動臺所在小區(qū)話務(wù)密度較高，其鄰近小區(qū)話務(wù)密度較低，在發(fā)生瞬時話務(wù)高峰時，本小區(qū)話音信道可能不夠用。為了避免話務(wù)損失，可以借用鄰近小區(qū)的信道，強迫正在通話中的靠近鄰近小區(qū)的移動臺切換到借用信道上去，將讓出的信道分配給新的呼叫。這類切換通常是越區(qū)切換。切換的要求為了保證通信不中斷，切換必須在極短時間內(nèi)完成，這就要求無線信道質(zhì)量檢測、高速信令傳送和交換機快速處理的配合。硬切換和軟切換從切換實現(xiàn)方式的角度來分切換類型：硬切換、軟切換。GSM是硬切換：因為不同基站不同頻率，一個收發(fā)器設(shè)備無法同時工作在兩個頻段軟切換是CDMA系統(tǒng)的一個重要特點。在CDMA系統(tǒng)中，所有移動用戶共用一個公共的信道，但是每個用戶分配一個不同的偽隨機擴頻序列(PN)，在接收端利用同樣的偽碼解擴就可以檢測出該用戶發(fā)的信息。由于各小區(qū)的頻率相同，因此越區(qū)切換不需要進(jìn)行信道之間的切換，故稱之為軟切換。硬切換和軟切換軟切換當(dāng)移動臺接近兩個區(qū)的交界區(qū)時，它同時和兩個小區(qū)的基站建立通信連接，一直到進(jìn)入新的小區(qū)測量到新基站的傳輸質(zhì)量已滿足指標(biāo)要求后才斷開與原基站的連接。如果說硬切換是“先斷開、后切換”的話，軟切換則是“先切換、后斷開”，沒有通信中斷時間，實現(xiàn)“軟著落”。在CDMA系統(tǒng)中，這點不難做到，因為各基站工作于同一頻道。在切換過程中，同時接收兩個基站的信號，猶如收到的是不同路徑傳來的多徑信號，可以利用分集接收裝置處理，不但對話音接收沒有影響，反而可以增強接收信號電平，提高載干比。軟切換性能示意圖切換判決條件什么時候需要切換主要取決于話音信道的質(zhì)量，其監(jiān)測判決有如下三個方面的條件：傳輸質(zhì)量：在數(shù)字系統(tǒng)中判決指標(biāo)就是傳輸誤碼率。傳輸損耗：判決指標(biāo)為射頻信號強度。移動臺位置：切換一般是由于移動臺游動到鄰接小區(qū)邊緣所致，因此若能動態(tài)測出移動臺運動中的位置，則可根據(jù)其與基站的距離及與小區(qū)邊緣距離作出切換判決。上述三種判決條件中，滿足任一條件都將觸發(fā)切換。一般說來，數(shù)字系統(tǒng)綜合采用第一種和第二種方法。第三種方法實現(xiàn)較困難，目前很少采用。在數(shù)字GSM系統(tǒng)中，上述測量和切換請求由基站和移動臺共同參與，切換過程由MSC控制實現(xiàn)。切換實現(xiàn)技術(shù)切換功能包括4個子功能信道監(jiān)視信道測量切換控制切換接續(xù)前2個子功能用來觸發(fā)切換和選擇切換目標(biāo)小區(qū)，在數(shù)字系統(tǒng)中由BTS和MS合作完成。后2個功能由MSC完成。切換實現(xiàn)技術(shù)GSM系統(tǒng)采用移動臺輔助切換(MAHO)的方法進(jìn)行信道監(jiān)測和目標(biāo)小區(qū)的選擇。它將測量功能交給移動臺去完成?；就ㄟ^廣播信道告之移動臺所有鄰接小區(qū)的清單(即它們的廣播信道)；每個移動臺據(jù)此連續(xù)測量鄰接小區(qū)的功率電平以及本小區(qū)的電平及傳輸質(zhì)量(誤碼率)，測量結(jié)果置入測量報告，并周期性地向基站報告。基站本身也可以對至移動臺的鏈路進(jìn)行測量。根據(jù)這些測量值判定進(jìn)行切換的決定權(quán)在BSC。具體執(zhí)行時屬于同一BSC范圍的小區(qū)間切換由BSC控制，無需MSC介入，僅不同BSC之間及越局切換需由MSC控制，發(fā)生越局切換時整個切換過程由移動臺初始接入的MSC即主控MSC控制。切換實現(xiàn)技術(shù)切換的一個重要指標(biāo)是切換用戶通信中斷時間，它直接關(guān)系到服務(wù)質(zhì)量和切換成功率。影響中斷時間的主要因素有：信道監(jiān)測時間、信令處理時延、話路連接切換時間。短消息業(yè)務(wù)(SMS)處理所謂短消息指的是在專用控制信道上傳送的長度較短的用戶數(shù)據(jù)，猶如ISDN中D信道上傳送分組數(shù)據(jù)。SMS（shortmessageservice）是GSM系統(tǒng)提供的一項特定的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，相當(dāng)于尋呼業(yè)務(wù)。系統(tǒng)設(shè)置一個短消息業(yè)務(wù)中心（SMSC-SMScenter）SMSC功能：信息存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。SMS的發(fā)送/接收過程：主叫用戶可以是移動用戶或固定網(wǎng)用戶主叫用戶將信息發(fā)往SMSC。SMSC將此信息轉(zhuǎn)發(fā)給被尋呼的移動用戶，移動臺顯示出文字或數(shù)字。SMSSMS是GSM系統(tǒng)中唯一一種不需要建立端到端業(yè)務(wù)通道的業(yè)務(wù)。目前的SMS是一種不可靠的業(yè)務(wù)；和普通尋呼不同的是，GSM系統(tǒng)是一個雙向通信系統(tǒng)，因此被叫收到信息后可以向SMSC發(fā)送確認(rèn)消息；如果被叫未發(fā)送確認(rèn)消息，SMSC會重傳以確保被叫收到尋呼信息此外，SMSC還能回送主叫用戶被叫是否已收到此信息。SMSSMS可分為二個分離的過程：移動臺發(fā)送點到點短消息MS→SMSC移動臺接收點到點短消息MS←SMSC從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上說，GSM將SMSC視作系統(tǒng)外部件，因此亦要經(jīng)由網(wǎng)關(guān)點接入GSM系統(tǒng)，該網(wǎng)關(guān)點通常也與MSC組合在一起，記作SMS-GW。移動臺發(fā)送短消息的過程主叫移動臺（MS-O）經(jīng)信令信道向其所在VMSC發(fā)送短消息。（攜帶短消息中心號碼）VMSC通過七號信令（具體為MAP消息。受限于七號信令消息的最大長度，短消息不能超過160個字符）封裝短消息傳送給SMS-GW。SMS-GW將短消息傳給SMSC。 各段消息發(fā)送由低層協(xié)議確認(rèn)，表明SMSC已收到該短消息。MS-OMSC/VLRSMS-GWSMSC123移動始發(fā)短消息從手機接入系統(tǒng)開始，到收到短消息中心發(fā)送成功為止。移動臺接收短消息的過程MS-TVMSC/VLRSMS-GWSMSC145HLR71127381069短消息短消息短消息短消息IMSI（MS-T）有短消息6.3移動交換信令

無線接口信令A(yù)-bis接口信令A(yù)接口信令網(wǎng)絡(luò)接口信令移動交換信令示例VLRVLRHLRMSCMSCACEIRBSMSOMCUmABEFCDGPSTNISDNPSPDN無線接口信令物理層（第一層）數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）信令層（第三層）物理層LAPDmRRMMCML1L2L3連接管理移動性管理無線資源管理

移動通信中，移動用戶和網(wǎng)絡(luò)之間所有的活動都是通過空中接口的信道完成的。GSM中的信道分為物理信道和邏輯信道。物理信道：在一對頻率中，一個特定的時隙被分配給一個移動臺用于通信。這一對時隙就形成了一條雙工作業(yè)的物理信道(相當(dāng)于一條電話線)。邏輯信道：～是被用來在BTS和MS之間傳遞不同類型的信息，不同的～傳遞不同的信息。GSM中的信道GSM的信道GSM系統(tǒng)將無線信道分為兩類：業(yè)務(wù)信道（TCH）BS?MS用于傳送用戶信息，包括話音或數(shù)據(jù)控制信道（CCH）用于傳送信令消息，又稱為信令信道 4類控制信道：廣播信道（BCH）：下行信道，BS→MS公共控制信道（CCCH）：為系統(tǒng)內(nèi)所有移動臺所共用專用控制信道（DCCH）：使用時由基站將其分給移動臺，進(jìn)行移動臺與基站之間的信號傳輸。隨路控制信道（ACCH）：和別的信道一起使用3Layer:networkCallManagement(CM)CallControl(CC)

SupplementaryServices(SS)

ShortMessageService(SMS)

…MobileMgt(MM)Authentification

UpgradeLocation

IMSIattach/detach

Identification

…RadioResource(RR)Paging,Activationencryption,

DedicatedChannelsAllocation,

Handover,measurementreporting

…2Layer:datalinkRetransmissionmechanismTCHSACCHFACCHSDCCHCCCHBCCHPCHRACHAGCHSCHFCCHRadiolinkcontrolProtectionanderrordetectionPhysicalandlogicalchannelsBurstconstruction1Layer:physical

GSM的邏輯信道和層結(jié)構(gòu)廣播信道（BCH）下行信道，BS→MS廣播信道供基站發(fā)送單向廣播信息，使移動臺與網(wǎng)絡(luò)同步。共有3種廣播信道：廣播控制信道（BCCH：BroadcastControlChannel）：BS→MS用于向移動臺發(fā)送識別和接入網(wǎng)絡(luò)所需的系統(tǒng)參數(shù)。例如：位置區(qū)標(biāo)識碼（LAI）、移動網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識碼（MNC）、鄰接小區(qū)基準(zhǔn)頻率、接入?yún)?shù)等。頻率校正信道（FCCH：FrequencyCorrectionChannel

）：BS→MS用于向移動臺提供系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率信號，以使移動臺校正其工作頻率。同步信道（SCH：SynchronizationChannel

）：BS→MS向移動臺傳送同步訓(xùn)練序列，供其捕獲與基站的起始同步；同時廣播基站識別號碼，以使移動臺識別相鄰的同頻基站。公共控制信道（CCCH）系統(tǒng)內(nèi)多個移動臺共用公共控制信道用于系統(tǒng)尋呼和移動臺接入。共有三種公共控制信道：尋呼信道（PCH:PagingChannel）：下行信道，BS→MS用于尋呼被叫的移動臺。隨機接入信道（RACH:RandomAccessChannel

）：上行信道，MS→BS移動臺向系統(tǒng)申請入網(wǎng)信道。（移動臺隨機提出入網(wǎng)申請，即請求分配一個SDCCH（獨立專用控制信道））。包含呼叫時移動臺向基站發(fā)送的第一個消息。接入準(zhǔn)許信道（AGCH:AccessGrantChannel

）：下行信道，BS→MS用于基站對移動臺的入網(wǎng)請求做出應(yīng)答，即分配一個DCCH（專用控制信道）或直接分配一個TCH（業(yè)務(wù)信道）。專用控制信道（DCCH）

隨路控制信道（ACCH）這些信道用于在網(wǎng)絡(luò)和移動臺間傳送網(wǎng)絡(luò)消息以及無線設(shè)備間傳送低層信令消息。網(wǎng)絡(luò)消息：主要用于呼叫控制和用戶位置登記低層信令消息：主要用于信道維護(hù)具體包括以下3種信道獨立專用控制信道（SDCCH）慢速隨路控制信道（SACCH）快速隨路控制信道（FACCH）

獨立專用控制信道（SDCCH）SDCCH：Stand-AloneDedicatedControlChannel基站和移動臺間的雙向信道，用于傳送呼叫控制和位置登記信令信息。（傳信令的控制信道）BS?MS所謂“獨立專用”指的是該信道單獨占用一個物理信道，即某個波道中的某個時隙，不和任何TCH共用物理信道，猶如七號信令中的公共信令信道一樣。它的管理和TCH一樣，在信令交換過程中可以進(jìn)行信道切換。慢速隨路控制信道（SACCH）SACCH:SlowAssociatedControlChannel該信道總是和TCH或SDCCH一起使用的。只要基站分配了一個TCH或SDCCH，就一定同時分配一個對應(yīng)的SACCH，它和TCH（SDCCH）位于同一物理信道中，以時分復(fù)用方式插入要傳送的信息。（即在傳送用戶信息期間帶傳某些特定信息，例如無線傳輸?shù)臏y量報告）SACCH用于信道維護(hù)。在下行方向，基站向移動臺發(fā)送一些主要的系統(tǒng)參數(shù)，使移動臺隨時知道系統(tǒng)的最新變化。這些參數(shù)和BCCH發(fā)送的數(shù)據(jù)類擬，另外再加上一些調(diào)整時間提前量或功率電平的控制參數(shù)。在上行方向，移動臺向網(wǎng)絡(luò)報告鄰接小區(qū)的測量值，供網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切換時判決使用，同時還向網(wǎng)絡(luò)報告它當(dāng)前使用的時間提前量和功率電平?？焖匐S路控制信道（FACCH）FACCH:FastAssociatedControlChannel該信道傳送的信息和SDCCH相同，差別在于SDCCH是獨立的信道，而FACCH是寄生于TCH中的，故稱之為“隨路”。用途：在呼叫進(jìn)行過程中快速發(fā)送一些長的信令消息。主要用于完成切換工作；GSM系統(tǒng)邏輯信道信道名縮寫方向業(yè)務(wù)信道用戶信息（語音和數(shù)據(jù)）TCHMS?BS快速隨路控制信道呼叫控制和位置登記信息FACCHMS?BS廣播控制信道系統(tǒng)參數(shù)BCCHMS←BS頻率校正信道系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率信號FCCHMS←BS同步信道同步訓(xùn)練序列SCHMS←BS隨機接入信道申請入網(wǎng)RACHMS→BS尋呼信道尋呼PCHMS←BS接入準(zhǔn)許信道TCH和DCCH和時間提前量AGCHMS←BS獨立專用控制信道呼叫控制和位置登記信息SDCCHMS?BS慢速隨路控制信道信道維護(hù)SACCHMS?BSBCHCCCH邏輯信道類型邏輯信道控制信道CCH業(yè)務(wù)信道TCH專用控制信道DCCH隨路控制信道ACCH獨立專用控制信道SDCCH公共控制信道CCCH廣播信道BCHFCCH/BCCH1SCH/BCCH2BCCH/BCCH3下行線下行線上行線PCHAGCHRACHSACCHFACCH下行/上行線上行線GSM系統(tǒng)邏輯信道為了節(jié)省無線資源，信道按一定方式構(gòu)成組合信道，每個組合信道占用一個物理信道。常用的三種組合信道：TCH+FACCH+SACCHBCH+CCCH（PCH/RACH/AGCH）SDCCH+SACCH數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）第二層協(xié)議稱為LAPDm，主要目的是在移動臺和基站之間建立可靠的專用數(shù)據(jù)鏈路。LAPDm是在ISDN的LAPD協(xié)議基礎(chǔ)上作少量修改形成的。主要不同之處在于取消幀定界標(biāo)志（Flag）和幀校驗序列（FCS），因為其功能已由TDMA系統(tǒng)的定位和信道糾錯編碼完成。此外還定義了多種簡縮的幀格式用于各種特定的情況。LAPD協(xié)議LAPDm定義的5種幀格式

格式B是最基本的一種幀，和LAPD幀基本相同。地址字段：增設(shè)一個業(yè)務(wù)接入點標(biāo)識SAPI=3，表示是短消息。SAPI=0的幀優(yōu)先級高于SAPI=3的幀?？刂谱侄危憾x了兩類幀：I幀：用于專用控制信道（SDCCH、SACCH、FACCH）UI幀：用于除RACH外的所有控制信道。（BCCHFCCHSCHPCHAGCH）幀格式A對應(yīng)U幀和S幀格式A地址字段控制字段長度指示字段填充比特格式B地址字段控制字段長度指示字段信息字段填充比特格式A'長度指示字段填充比特格式B'長度指示字段信息字段填充比特格式C

LAPDm的幀格式幀格式A’和B’用于AGCH、PCH和BCCH信道。這些下行信道的信息自動重復(fù)發(fā)送，無需證實，因此不需要控制字段；所有移動臺都要守聽這些信道，因此不需要地址字段。B’傳送UI幀，A’純粹起填充作用。幀格式C僅一個字節(jié)，專門用于RACH。實際上它并不是LAPDm幀，只是由于接入消息的信息量少，所以就賦予一個最簡化的結(jié)構(gòu)。信令層（第三層）第三層是收發(fā)和處理信令消息的實體，包括三個功能子層：無線資源管理（RR）移動性管理（MM）連接管理（CM）RRMMCML3無線資源管理（RR）作用：對無線信道進(jìn)行分配、釋放、切換、性能監(jiān)視和控制。移動性管理（MM）定義了7個過程：移動用戶位置更新定期更新鑒權(quán)開機接入(IMSIAttach)關(guān)機退出(IMSIDetach)TMSI重新分配設(shè)備識別連接管理（CM）作用：負(fù)責(zé)呼叫控制，包括補充業(yè)務(wù)和SMS（短消息）的控制。由于有MM（移動性管理）子層的屏蔽，CM子層已感覺不到用戶的移動性。其控制機理繼承ISDN，包括去話建立、來話建立、呼叫中改變傳輸模式、MM連接中斷后呼叫重建和DTMF傳送等五個信令過程。第三層信令消息結(jié)構(gòu)TI為事務(wù)標(biāo)識，用以區(qū)分多個并行的CM連接；TI標(biāo)志指示CM連接的源點，CM消息的源點置其為0。對于RR和MM連接，TI沒有意義。協(xié)議指示語定義了RR、MM、呼叫控制、SMS、補充業(yè)務(wù)和測試六種協(xié)議；MT指示每種協(xié)議的具體消息。消息本體由信息單元(IE)序列組成。TI標(biāo)志(0)TI協(xié)議鑒別語（PD）0消息類型（MT）信息單元（必備）信息單元（任選）第3層信令過程示例

A-bis接口信令GSM系統(tǒng)將基站系統(tǒng)(BSS)進(jìn)一步分解為基站收發(fā)信系統(tǒng)（BTS）和基站控制器（BSC）兩部分，它們之間的接口稱為A-bis。一個BSC可以控制分布于不同地點的多個BTS，對于小型基站系統(tǒng)也可以合二為一。

BTSBTSBTSBSCMSCA-bisAA-bis接口信令功能結(jié)構(gòu)

A-bis接口信令也是三層結(jié)構(gòu)。A-bis接口信令第二層采用LAPD協(xié)議；A-bis接口信令第三層有三個實體：業(yè)務(wù)管理過程：GSM標(biāo)準(zhǔn)定義SAPI=0（SAPI：ServiceAccesspointidentification,服務(wù)接入點標(biāo)識）對應(yīng)的第二層邏輯鏈路稱為RSL(無線信令鏈路)網(wǎng)絡(luò)管理過程：尚未標(biāo)準(zhǔn)化SAPI=62對應(yīng)的第二層邏輯鏈路稱為OML(操作和管理鏈路)第二層管理過程：LAPD定義SAPI=63對應(yīng)的第二層邏輯鏈路稱為L2ML(第二層管理鏈路)業(yè)務(wù)管理過程業(yè)務(wù)（Traffic）管理過程有兩大任務(wù)：透明傳送絕大部分的無線接口信令消息。所謂透明就是BTS對第三層消息的內(nèi)容不作分析和變更，也不采取任何動作，僅對消息的外部封裝和信道編碼作重新調(diào)整，以適配無線和有線接口不同的低層(第一層和第二層)協(xié)議的要求。對BTS的物理和邏輯設(shè)備進(jìn)行管理管理是通過BSC-BTS之間的命令--證實消息序列完成的消息的源點和終點就是BSC和BTS和無線接口消息沒有對應(yīng)關(guān)系，它們和需要由BTS處理和轉(zhuǎn)接的無線接口消息統(tǒng)稱為不透明消息。業(yè)務(wù)管理過程GSM規(guī)范將BTS的管理對象分為四類，它們是：無線鏈路層、專用信道、控制信道和收發(fā)信機，相應(yīng)定義了四個管理子過程。無線鏈路層管理過程負(fù)責(zé)無線通路數(shù)據(jù)鏈路層的建立和釋放以及透明消息的轉(zhuǎn)發(fā)；專用信道管理過程負(fù)責(zé)TCH、SDCCH和SACCH的激活、釋放、性能參數(shù)和操作方式控制以及測量報告等；控制信道管理過程負(fù)責(zé)不透明消息轉(zhuǎn)發(fā)及公共控制信道的負(fù)荷控制；收發(fā)信機管理過程負(fù)責(zé)收發(fā)信機流量控制和狀態(tài)報告等。A-bis接口信令消息結(jié)構(gòu)

消息鑒別語：指示是哪一類管理過程的消息，并指明是否透明消息；信道號：指示信道類型；鏈路標(biāo)識：進(jìn)一步指示是哪一種專用控制信道。消息鑒別語消息類型EM信道號鏈路標(biāo)識其他信息單元A接口信令GSM規(guī)范將A接口分為三層結(jié)構(gòu)，即第一層：物理層（MTP-1：64kbit/s鏈路）第二層：MTP2/3+SCCP，負(fù)責(zé)消息的可靠傳送；第三層：應(yīng)用層DTAPBSSMAP分配功能BSSOMAPSCCPMTP（2、3）DTAPBSSMAP分配功能BSSOMAPSCCPMTP（2、3）物理層SCCPMTP(2,3)A接口BSSNSSA接口信令MTP-3的使用：主要用其信令消息處理（SMH）功能。由于有許多和電路無關(guān)的管理消息，因此采用SCCP，但其全局名翻譯功能基本不用。SCCP的使用：主要采用類別1和類別2。類別1（無連接服務(wù)功能）適用于整個基站系統(tǒng)、和特定事務(wù)無關(guān)的全局消息。類別2（面向連接服務(wù)）傳送某一特定事務(wù)(如呼叫)的消息序列和操作維護(hù)消息序列。SCCP的子系統(tǒng)號（SSN）可