移動(dòng)第五章(二)

第五章GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)

(二)移動(dòng)通信系統(tǒng)1、GSM移動(dòng)通信概述2、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口3、GSM移動(dòng)區(qū)域與編號(hào)計(jì)劃4、GSM頻點(diǎn)和Um接口課程內(nèi)容5、GSM通信網(wǎng)組網(wǎng)6、GSM通信流程Um接口頻率規(guī)劃GSM無(wú)線信道特點(diǎn)GSM系統(tǒng)頻點(diǎn)分配Um接口物理信道物理信道幀結(jié)構(gòu)突發(fā)脈沖種類與功能突發(fā)脈沖應(yīng)用實(shí)例Um接口邏輯信道為什么引入邏輯信道？邏輯信道的分類邏輯信道的功能邏輯信道的組合邏輯信道應(yīng)用實(shí)例4.GSM頻點(diǎn)和Um接口GSM無(wú)線接口Um接口話音處理話音在無(wú)線信道上的傳送話音編碼信道編碼交織加密調(diào)制跳頻時(shí)延調(diào)整Um接口控制技術(shù)自動(dòng)功率控制(APC)非連續(xù)發(fā)射(DTX)非連續(xù)接收(DRX)跳頻技術(shù)時(shí)延調(diào)整GSM系統(tǒng)頻點(diǎn)分配基本的頻率復(fù)用技術(shù)將所有系統(tǒng)頻點(diǎn)分為12組；通常每個(gè)小區(qū)分配一組頻點(diǎn)；然后根據(jù)小區(qū)天線情況分配：小區(qū)采用全方向性天線；小區(qū)采用定向天線；4.1Um接口頻率規(guī)劃若小區(qū)采用全方向性天線建議采用 N=7的復(fù)用方式頻率組選用原則相鄰小區(qū)盡量不采用相鄰頻率；用戶數(shù)量大、話務(wù)量大的小區(qū)可采用多組頻率GSM無(wú)線接口f4f5f1f3f2f6f7f3f2f4f5f1若小區(qū)采用定向天線建議采用43的復(fù)用方式；即N（K）=4，Q=3；用戶數(shù)量大、話務(wù)量大的小區(qū)可采用33、26的復(fù)用方式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(wú)線頻譜，它們?cè)跁r(shí)間和頻率窗上輸出時(shí)隙(TimeSlot)：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(BurstPeriod)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(FrequencySlot)，相當(dāng)于GSM規(guī)范書(shū)中的無(wú)線頻道(RadioFrequencyChannel)，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)采用全速率業(yè)務(wù)信道，i取為84.2物理信道幀結(jié)構(gòu)——基本概念：南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院物理信道上的突發(fā)脈沖頻率200kHzBP15/26ms時(shí)隙時(shí)間幀和信道南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院每個(gè)載頻上的幀結(jié)構(gòu)如何組成幀結(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(qǐng)看下頁(yè)圖示：業(yè)務(wù)復(fù)幀控制復(fù)幀幀結(jié)構(gòu)時(shí)隙：每個(gè)含156.25個(gè)碼元，占15/26≈0.577ms；幀：每一個(gè)TDMA幀分0～7共8個(gè)時(shí)隙，幀長(zhǎng)度為120/26≈4.615ms，不同幀用不同幀號(hào)標(biāo)識(shí)；業(yè)務(wù)復(fù)幀

：26幀組成的復(fù)幀，長(zhǎng)120ms，用于業(yè)務(wù)信息的傳輸控制復(fù)幀：51幀組成的復(fù)幀，長(zhǎng)235.385ms，專用于傳輸控制信息超幀

：由51個(gè)業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個(gè)控制復(fù)幀組成，周期為1326個(gè)TDMA幀，長(zhǎng)約6.12s

；超高幀

：由2048個(gè)超幀組成，周期為個(gè)TDMA幀，即12533.76秒，相當(dāng)于3小時(shí)28分53秒760毫秒；幀的編號(hào)（FN）：以超高幀為周期，從0到2715647。

4.2物理信道幀結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)信道幀結(jié)構(gòu)控制信道幀結(jié)構(gòu)控制信道幀結(jié)構(gòu)8時(shí)隙→TDMA幀51TDMA幀→1復(fù)幀26復(fù)幀 →1超幀2048超幀→1超高幀8時(shí)隙→TDMA幀26TDMA幀→1復(fù)幀51復(fù)幀 →1超幀2048超幀→1超高幀8bit41同步bit36加密bit3bit68.25bit尾比特尾比特保護(hù)間隔數(shù)據(jù)

接入突發(fā)脈沖序列(AB)：用于MS初始化接入3bit142bit3bit8.25bit尾比特尾比特保護(hù)間隔數(shù)據(jù)

頻率校正突發(fā)脈沖序列(FB)：用于MS與BTS之間的頻率同步3bit39加密bit39加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保護(hù)間隔數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)64同步bit

同步突發(fā)脈沖序列(SB)：用于MS與BTS之間的定時(shí)同步突發(fā)脈沖種類和功能3bit57加密bit57加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保護(hù)間隔數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)26bit11訓(xùn)練序列偷幀標(biāo)志常規(guī)突發(fā)脈沖序列(NB)：用于攜帶業(yè)務(wù)信道和除RACH之外的控制信道上的信息26位訓(xùn)練序列：用作自適應(yīng)均衡器的訓(xùn)練序列，以消除多徑效應(yīng)產(chǎn)生的碼間干擾。GSM系統(tǒng)共有8種訓(xùn)練序列，可分別用于鄰近的同頻小區(qū)。3bit142調(diào)制bit3bit8.25bit尾比特尾比特保護(hù)間隔

虛擬突發(fā)脈沖序列(DB)：用于BTS在無(wú)信息下發(fā)的時(shí)隙發(fā)送填充幀突發(fā)脈沖種類和功能南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院突發(fā)脈沖應(yīng)用實(shí)例以手機(jī)開(kāi)機(jī)為例，說(shuō)明突發(fā)脈沖的應(yīng)用：→開(kāi)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)在上行信道上完成手機(jī)接入申請(qǐng)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)頻率同步和時(shí)間同步的區(qū)別時(shí)間同步：兩個(gè)表每時(shí)每刻的時(shí)間都保持一致;頻率同步：兩個(gè)表的時(shí)間不一樣，保持一個(gè)恒定的差無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的同步需求無(wú)線制式時(shí)鐘頻率精度要求時(shí)鐘相位同步（時(shí)間同步）要求GSM0.05ppmNAWCDMAFDD0.05ppmNATD-SCDMA0.05ppm±1.5usCDMA20000.05ppm3usLTE0.05ppm傾向于采用時(shí)間同步GSM/WCDMA采用異步基站技術(shù)，此時(shí)只需要做頻率同步，精度要求0.05ppm（或者50ppb）TD-SCDMA/CDMA2000采用同步基站技術(shù)，除了頻率同步外，還需做時(shí)鐘相位同步（等效于時(shí)間同步），目前主要采用基站GPS解決ppm表示－每百萬(wàn)單位（partspermillion）。在用作表示頻率偏差時(shí)，它表示在一個(gè)特定中心頻率下，允許偏差的值。如：100MHz的頻率允許100ppm的頻率誤差，頻率的變化是10kHz，系統(tǒng)的最大頻率是100.01MHz，最小是99.99MHz。GPS實(shí)現(xiàn)時(shí)間和頻率同步的缺陷加大天饋施工難度和成本GPS天線對(duì)安裝站址環(huán)境有特殊要求，如120°的凈空要求饋線距離超過(guò)110米需增加中繼放大器GPS天線饋線較粗增加設(shè)備不穩(wěn)定因素每臺(tái)基站都須安裝GPS接收機(jī)模塊，增加基站成本目前GPS時(shí)鐘模塊已成為基站損耗率較高的主要模塊戰(zhàn)爭(zhēng)等特殊情況下對(duì)TD-SCDMA整網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)安全隱患TD-SCDMA系統(tǒng)高精度時(shí)間同步需求，導(dǎo)致嚴(yán)重依賴GPS，為建設(shè)和運(yùn)維帶來(lái)一定困難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4.3Um接口邏輯信道為什么引入邏輯信道？

GSM900和DCS1800的邏輯信道劃分是一樣的廣播信道(BCH)控制信道通用控制信道(CCCH)話音信道

(TCH)FCCHSCHBCCH(系統(tǒng)消息)廣播控制信道下TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)專用信道

(DCH)上下邏輯信道邏輯信道分類（一）(DCCH)頻率校正信道下同步信道下尋呼信道下準(zhǔn)許接入信道下隨機(jī)接入信道上獨(dú)立專用控制信道慢速輔助控制信道快速輔助控制信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道下行邏輯信道邏輯信道分類（一）南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道上行邏輯信道邏輯信道分類（一）南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院邏輯信道分為兩類：邏輯信道的分類（二）業(yè)務(wù)信道(TrafficChannel)：傳業(yè)務(wù)信息，包括：話音和數(shù)據(jù)；控制信道(ControlChannel)，或稱為信令信道(SignallingChannel)：傳各種控制信息；

話音業(yè)務(wù)信道SpeechTrafficType話音編碼速率(Kbit/s)信道編碼速率(Kbit/s)Full-rateSpeech1322.8EnhancedFull-rateSpeech12.2Half-rateSpeech6.511.4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(EnhancedTCH/F)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道

控制信道

廣播信道(BCH)

公共控制信道(CCCH)

專用控制信道（DCCH）

專用控制信道（DCCH）功能還有其他的邏輯信道嗎小區(qū)廣播控制信道CBCH，用于下行短消息業(yè)務(wù)的小區(qū)廣播信息！YES！邏輯信道與物理信道的映射問(wèn)題：一個(gè)載頻只有8個(gè)物理信道，而邏輯信道數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物理信道數(shù)，如何配置？方法：將通用信道復(fù)用，即在一個(gè)或兩個(gè)物理信道上復(fù)用通用信道。舉例1：BCCH和CCCH在TS0上的復(fù)用

BCCH和CCCH共占用51個(gè)TS0時(shí)隙，盡管只占用了每一幀的TS0時(shí)隙，但從時(shí)間上講長(zhǎng)度為51個(gè)TDMA幀（控制復(fù)幀51個(gè)幀）。作為一種復(fù)幀，以出現(xiàn)一個(gè)空閑幀作為復(fù)幀的結(jié)束，在空閑幀之后，復(fù)幀再?gòu)腇、S開(kāi)始進(jìn)行新的復(fù)幀。以此方法進(jìn)行重復(fù)

GSM信道的復(fù)用與映射（舉例）

BCH和CCCH在TS0上的復(fù)用GSM的空中接口邏輯信道的組合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.

TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF(全速率TCH)TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH(半速率TCH) 26幀—復(fù)幀F(xiàn)CCH+SCH+BCCH+CCCH(主BCCH)FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4(組合BCCH)BCCH+CCCH(擴(kuò)展BCCH)SDCCH/8+SACCH/C8(主SDCCH)+FACCH/8 51幀—復(fù)幀

主BCCH邏輯信道組合南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院組合BCCH南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院獨(dú)立SDCCH信道組合南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院TCH信道組合邏輯信道應(yīng)用實(shí)例(一)移動(dòng)臺(tái)MS開(kāi)機(jī)流程：搜尋頻率校正脈沖搜尋同步脈沖解讀系統(tǒng)消息發(fā)送接入申請(qǐng)信令信道分配鑒權(quán)、功控空閑、讀系統(tǒng)消息發(fā)送尋呼消息發(fā)送接入脈沖信令信道分配呼叫建立話音信道分配通話呼叫釋放FCCHSCHBCCHRACHAGCHSDCCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH開(kāi)機(jī)狀態(tài)空閑狀態(tài)專用模式空閑狀態(tài)邏輯信道應(yīng)用實(shí)例(二)

4.4Um接口控制技術(shù)將了解:系統(tǒng)如何控制手機(jī)與基站的功率？系統(tǒng)如何控制手機(jī)的信號(hào)傳輸起始時(shí)刻？什么是DTX、DRX？什么是跳頻技術(shù)？系統(tǒng)如何控制手機(jī)的發(fā)射時(shí)刻？南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院為何需要APC？可降低手機(jī)功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間可減小系統(tǒng)內(nèi)的干擾，提高頻率利用率，增加系統(tǒng)容量如何進(jìn)行APC？MS功率控制：MS接收BTS發(fā)射的信號(hào)，得到射頻信號(hào)強(qiáng)度、質(zhì)量等級(jí)參數(shù)，進(jìn)行APC手機(jī)起始發(fā)射功率由系統(tǒng)消息決定可能導(dǎo)向切換、掉話BTS功率控制：BTS接收MS發(fā)射信號(hào)，得到射頻信號(hào)強(qiáng)度、質(zhì)量等級(jí)參數(shù)，(BTS預(yù)處理)上報(bào)BSC，由BSC進(jìn)行APC自動(dòng)功率控制技術(shù)(APC)為何需要DTX？通話是雙向的，對(duì)于MS用戶/來(lái)說(shuō)，平均的說(shuō)話時(shí)間約在40%以下可降低手機(jī)功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間可減小系統(tǒng)內(nèi)的干擾，提高頻率利用率，增加系統(tǒng)容量如何進(jìn)行DTX？采用VAD(話音激活檢測(cè))技術(shù)，在說(shuō)話時(shí)，正常發(fā)射信號(hào)在停止說(shuō)話時(shí)，每隔一段時(shí)間發(fā)送一個(gè)靜音幀，由靜音幀在BTS

產(chǎn)生舒適噪聲,使對(duì)方不會(huì)誤以為通話中斷重新開(kāi)始說(shuō)話時(shí)，由VAD功能檢測(cè)到話音，重新正常發(fā)射信號(hào)非連續(xù)發(fā)射技術(shù)(DTX)為何需要DRX？手機(jī)絕大部分時(shí)間處于空閑狀態(tài)，此時(shí)需要隨時(shí)準(zhǔn)備接收BTS發(fā)來(lái)的尋呼信號(hào)；系統(tǒng)對(duì)MS用戶分類，不同類別的手機(jī)在不同的時(shí)刻接收系統(tǒng)尋呼消息，無(wú)需連續(xù)接收可降低手機(jī)功耗，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間非連續(xù)接收技術(shù)(DRX)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院跳頻：即在不同時(shí)隙，發(fā)射載頻不斷改變?yōu)楹我胩l？可減少瑞利衰落，提高每用戶的話音質(zhì)量可減小系統(tǒng)內(nèi)的干擾，提高頻率利用率，增加系統(tǒng)容量GSM系統(tǒng)的無(wú)線接口采用了慢速跳頻(SFH)技術(shù)，即系統(tǒng)在整個(gè)突發(fā)序列傳輸期(BP)，傳送頻率保持不變跳頻技術(shù)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院頻率f0幀f1f2f3f4時(shí)間跳頻技術(shù)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院為什么引入時(shí)延調(diào)整？由于GSM采用TDMA，每載頻8個(gè)時(shí)隙，應(yīng)嚴(yán)格保持時(shí)隙間的同步GSM的小區(qū)半徑可以達(dá)到35km，從手機(jī)出來(lái)的信號(hào)需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能到達(dá)基站，單程傳輸極限時(shí)間是100us，雙程傳輸極限時(shí)間為200us因此我們必須采取一定的措施，來(lái)保證信號(hào)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候到達(dá)基站——時(shí)延調(diào)整時(shí)延調(diào)整時(shí)延調(diào)整如何進(jìn)行時(shí)延調(diào)整？采用時(shí)間提前量參數(shù)調(diào)整發(fā)信時(shí)間正常通話中，當(dāng)MS接近基站時(shí)，基站就會(huì)通知MS減小時(shí)間提前量而當(dāng)MS遠(yuǎn)離小區(qū)中心時(shí)，基站就會(huì)要求MS加大時(shí)間提前量傳播時(shí)延t傳播時(shí)延t南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院1、GSM移動(dòng)通信概述2、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口3、GSM移動(dòng)區(qū)域與編號(hào)計(jì)劃4、GSM頻點(diǎn)和Um接口5、GSM系統(tǒng)技術(shù)介紹課程內(nèi)容5、GSM通信網(wǎng)組網(wǎng)6、GSM通信流程南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院5.1GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5.2GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院5.3GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)置南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院我國(guó)GSM業(yè)務(wù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)關(guān)口局端局長(zhǎng)途局匯接局南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院5.4GSM信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院GSM數(shù)字移動(dòng)信令網(wǎng)采用移動(dòng)專用No.7信令網(wǎng)三級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)為高級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)HSTP，設(shè)在大區(qū)一級(jí)移動(dòng)業(yè)務(wù)匯接中心.各大區(qū)可只建一個(gè)獨(dú)立的HSTP，也可建A、B兩個(gè)平面，一對(duì)HSTP；第二級(jí)為低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP，設(shè)在省內(nèi)二級(jí)移動(dòng)業(yè)務(wù)匯接中心.一般省內(nèi)建2-4個(gè)LSTP，僅與其歸屬的HSTP相連.第三級(jí)為信令SP，設(shè)在每個(gè)MSC/VLR，EIR，HLR/AUC，

SMC，BSC等處，與相應(yīng)的LSTP互通.HSTP間、LSTP間、LSTP與SP間應(yīng)設(shè)置雙路由雙鏈路，條件不具備時(shí)，可設(shè)置單路由雙鏈路南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院我國(guó)信令網(wǎng)的信令點(diǎn)編碼方式采用24位編碼。但MSC~BSC之間是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳遞，采用14位編碼。主信令區(qū)分信令區(qū)信令點(diǎn)8比特8比特8比特網(wǎng)絡(luò)區(qū)網(wǎng)標(biāo)識(shí)區(qū)信令點(diǎn)3比特8比特3比特14位信令點(diǎn)編碼格式：24位信令點(diǎn)編碼格式：南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院PSTN和GSM的NO.7信令網(wǎng)均為三級(jí)結(jié)構(gòu)，且相互獨(dú)立移動(dòng)端MSC信令點(diǎn)SP除與其歸屬的移動(dòng)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP相連外，還與當(dāng)?shù)氐腜STN信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)相連網(wǎng)狀相連移動(dòng)電話網(wǎng)LSTmDC2DC1

LSMSCMS

BTSBSCTMSC2本地網(wǎng)主環(huán)長(zhǎng)途網(wǎng)本地網(wǎng)TMSC1網(wǎng)狀相連TMSC1MSCMS

BTSBSCTMSC2本地網(wǎng)主環(huán)TmDC2

LSHSTPLSTPSPLSTPHSTPLSTPHSTPHSTPLSTPLSTPSPSPSPDC1

南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院5.5

時(shí)鐘同步要求1、GSM移動(dòng)通信概述2、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口3、GSM移動(dòng)區(qū)域與編號(hào)計(jì)劃4、GSM頻點(diǎn)和Um接口5、GSM系統(tǒng)技術(shù)介紹課程內(nèi)容5、GSM通信網(wǎng)組網(wǎng)6、GSM通信流程6.GSM通信流程6.1位置登記及更新6.2鑒權(quán)6.3呼叫信令分析6.4呼叫流程6.5切換過(guò)程簡(jiǎn)介6.1用戶位置登記（1）

位置登記的含義通信網(wǎng)為了跟蹤移動(dòng)臺(tái)的位置變化，而對(duì)其位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新的過(guò)程。

也稱“注冊(cè)”位置信息存儲(chǔ)在原籍位置寄存器（HLR）和訪問(wèn)位置寄存器（VLR）中網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分

GSM蜂窩通信系統(tǒng)把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域劃分為許多位置區(qū)，并以不同的位置區(qū)標(biāo)志進(jìn)行區(qū)別，見(jiàn)P177圖7-25的LA1，LA2，LA3登記類型位置區(qū)域登記和定期登記

用戶位置登記（2）

位置登記過(guò)程（P178圖7-26）首次入網(wǎng)時(shí)，用戶通過(guò)MSC，把移動(dòng)用戶識(shí)別碼、移動(dòng)臺(tái)編號(hào)及業(yè)務(wù)類型等參數(shù)存放在HLR中；HLR隨用戶位置變化（越區(qū)或越局）而更新，當(dāng)用戶離開(kāi)原籍而進(jìn)入其它地區(qū)訪問(wèn)，由訪問(wèn)地區(qū)的VLR調(diào)取該用戶HLR中相關(guān)信息并負(fù)責(zé)更新登記，HLR記下該用戶所在地區(qū)位置區(qū)的標(biāo)志在廣播控制信道（BCCH）中播送，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)后，就可以搜索此BCCH，從中提取所在位置區(qū)的標(biāo)志；如果移動(dòng)臺(tái)從BCCH中獲取的是它原來(lái)用的位置區(qū)標(biāo)志，不需要進(jìn)行位置更新；如果不同，則必須進(jìn)行位置更新開(kāi)關(guān)機(jī)、信號(hào)中斷處置關(guān)機(jī)：IMSI分離，網(wǎng)絡(luò)阻止呼叫該用戶（發(fā)“用戶已關(guān)機(jī)”提示）開(kāi)機(jī)：IMSI附著

，網(wǎng)絡(luò)允許呼叫該用戶信號(hào)問(wèn)題引起：IMSI分離/附著倒置，可要求用戶周期性登記（未收到分離，設(shè)置定時(shí)器）位置更新周期性位置更新是保證數(shù)據(jù)安全的一種方法.網(wǎng)絡(luò)通過(guò)BCCH向全體MS提供更新的周期（一般為0.1~24H).MS自動(dòng)地、周期地與網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系，核對(duì)數(shù)據(jù).6.2GSM系統(tǒng)的安全措施用戶入網(wǎng)的鑒權(quán)鑒權(quán)的作用是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，防止非法盜用并拒絕假冒合法用戶的“入侵”。鑒權(quán)的出發(fā)點(diǎn)是驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的鑒權(quán)鍵Ki是否相同

通信信息的加密

加密的目的是為空中接口的有權(quán)用戶通信信息傳輸提供安全保障

移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備均有一個(gè)唯一的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI），

用于鑒別該設(shè)備是否允許入網(wǎng)

用戶識(shí)別碼（IMSI）保密

為了防止非法監(jiān)聽(tīng)進(jìn)而盜用IMSI，在無(wú)線鏈路上需要傳送IMSI時(shí)，均用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）代替IMSI

6.2.1鑒權(quán)——原理鑒權(quán)是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于模擬網(wǎng)絡(luò)的重要特性之一.通過(guò)鑒權(quán)，系統(tǒng)可以為合法的用戶提供服務(wù)，對(duì)不合法的用戶拒絕服務(wù).鑒權(quán)是通過(guò)鑒權(quán)中心(AUC)完成的.AUC可以不斷地為每個(gè)用戶提供一組參數(shù)（包括隨機(jī)數(shù)RAND、符號(hào)響應(yīng)SRES和密匙KC等三個(gè)參數(shù)）.見(jiàn)圖7-27MSC/VLR在每次呼叫過(guò)程中通過(guò)檢查系統(tǒng)所提供的和用戶響應(yīng)的三參數(shù)是否一致來(lái)鑒定用戶身份的合法性.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.1鑒權(quán)——原理

由于鑒權(quán)中心提供的三參數(shù)組總是與每個(gè)用戶相關(guān)連的，因此通常AUC與HLR是合在同一個(gè)實(shí)體（HLR/AUC）中，或者AUC直接與HLR相連的每個(gè)用戶在VLR中至少有一個(gè)可用的新的三參數(shù)組，以保證在任何時(shí)候MSC/VLR可提供一個(gè)新的鑒權(quán)參數(shù)

當(dāng)用戶要進(jìn)行呼叫，位置更新等操作時(shí)，先需對(duì)其鑒權(quán)：南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

1.MSC、VLR傳送RAND至MS2.MS用RAND和KI算出SRES并返回MSC/VLR3.MSC/VLR把收到的SRES與存儲(chǔ)在其中的

SRES比較，決定其真實(shí)性在SIM卡中進(jìn)行的算法有：

Ki(IMSI)+RAND+A3------>SRESKi(IMSI)+RAND+A8------>Kc6.2.1鑒權(quán)——過(guò)程

南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.3信息加密加密開(kāi)始時(shí)根據(jù)MSC發(fā)出的加密指令，BTS側(cè)和MS側(cè)均開(kāi)始使用密鑰。在MS側(cè)，由Kc、TDMA幀號(hào)一起經(jīng)過(guò)加密算法A5，對(duì)用戶信息數(shù)據(jù)流加密，然后在無(wú)線信道上傳輸。在BTS側(cè)，把從無(wú)線信道上收到的加密信息流、TDMA幀號(hào)和Kc，在經(jīng)加密算法A5解密后，傳給BSC和MSC。++A5A5KcTDMA幀號(hào)KcTDMA幀號(hào)未加密話音解密話音BTS側(cè)已加密話音無(wú)線傳播MS側(cè)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

6.2.4設(shè)備識(shí)別在EIR中存儲(chǔ)了所有移動(dòng)臺(tái)的設(shè)備識(shí)別碼，每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)只存儲(chǔ)本身的IMEI。設(shè)備識(shí)別在呼叫建立嘗試階段進(jìn)行。

EIR中的用戶識(shí)別清單：白名單：合法的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)；黑名單：禁止使用的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)；灰名單：是否允許使用由運(yùn)營(yíng)者決定，例如有故障的或未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)。南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院用戶識(shí)別碼保密6.2.5IMSI、TMSI的使用：

無(wú)線鏈路上需要傳送IMSI時(shí)，均用臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）代替IMSI；僅在位置更新失敗或MS得不到TMSI時(shí)，才使用IMSI；

MS每次向系統(tǒng)請(qǐng)求一種程序，如位置更新、呼叫嘗試等，MSC/VLR將給MS分配一個(gè)新的TMSI。

IMSI是唯一且不變的，但TMSI是不斷更新的。南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.3通信過(guò)程分析6.3.1主叫流程移動(dòng)臺(tái)作為起始呼叫者，在與網(wǎng)絡(luò)端接觸以前撥被叫號(hào)碼，然后發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)端會(huì)向主叫用戶作出應(yīng)答表明呼叫的結(jié)果.6.3.1主叫過(guò)程流程接入階段，手機(jī)與BTS（BSC）之間建立了暫時(shí)固定的關(guān)系.其過(guò)程包括：信道請(qǐng)求，信道激活，信道激活響應(yīng)，立即指配，業(yè)務(wù)請(qǐng)求.一、接入階段該階段主要包括：鑒權(quán)請(qǐng)求，鑒權(quán)響應(yīng)，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立.經(jīng)過(guò)這個(gè)階段，主叫用戶的身份已經(jīng)確認(rèn)，網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為主叫用戶是一個(gè)合法用戶.二、鑒權(quán)加密階段6.3.1

主叫過(guò)程流程該階段主要包括：指配命令，指配完成.經(jīng)過(guò)這個(gè)階段，主叫用戶的話音信道已經(jīng)確定，如果在后面被叫接續(xù)的過(guò)程中不能接通，主叫用戶可以通過(guò)話音信道聽(tīng)到MSC的語(yǔ)音提示.三、TCH指配階段該階段包括：向HLR請(qǐng)求路由信息，HLR向VLR請(qǐng)求漫游號(hào)碼，VLR回送被叫用戶的漫游號(hào)碼，HLR向MSC回送被叫用戶的路由信息.MSC接到路由信息后，對(duì)被叫用戶的路由信息進(jìn)行分析，得到被叫用戶的局向，然后進(jìn)行話路接續(xù).四、取被叫用戶路由信息階段南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.3.2被叫過(guò)程流程移動(dòng)臺(tái)作被叫時(shí)，其MSC通過(guò)與外界的接口收到初始化地址消息（IAI）.從這條消息的內(nèi)容及MSC已經(jīng)存在VLR中的記錄，MSC可以取到如IMSI、請(qǐng)求業(yè)務(wù)類別等完成接續(xù)所需要的全部數(shù)據(jù).MSC然后對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)起尋呼，移動(dòng)臺(tái)接受呼叫并返回呼叫核準(zhǔn)消息，此時(shí)移動(dòng)臺(tái)振鈴.MSC在收到被叫移動(dòng)臺(tái)的呼叫校準(zhǔn)消息后，會(huì)向主叫網(wǎng)方向發(fā)出地址完成（ADDRESSCOMPLETE）消息（ACM）.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.3.2被叫過(guò)程流程接入階段包括：手機(jī)收到BTS的尋呼命令后，信道請(qǐng)求，信道激活，信道激活響應(yīng)，立即指配，尋呼響應(yīng).經(jīng)過(guò)這個(gè)階段，手機(jī)與BTS（BSC）之間建立了暫時(shí)固定的關(guān)系.一、接入階段該階段主要包括：鑒權(quán)請(qǐng)求，鑒權(quán)響應(yīng)，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立.經(jīng)過(guò)這個(gè)階段，被叫用戶的身份已經(jīng)確認(rèn)，網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為被叫用戶是一個(gè)合法用戶.二、鑒權(quán)加密階段南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.3.2被叫過(guò)程流程該階段主要包括：指配命令，指配完成.經(jīng)過(guò)這個(gè)階段，被叫用戶的話音信道已經(jīng)確定，主叫聽(tīng)回鈴音，被叫振鈴.如果被叫用戶摘機(jī)，則進(jìn)入通話狀態(tài).三、TCH指配階段用戶摘機(jī)進(jìn)入通話階段.而拆線階段可能主叫發(fā)起，也可能被叫發(fā)起.流程基本類似：拆線，釋放，釋放完成.沒(méi)有發(fā)起拆線的用戶會(huì)聽(tīng)到忙音.釋放完成，用戶進(jìn)入空閑狀態(tài)四、通話階段與拆線階段南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院注意事項(xiàng)在MSC通過(guò)對(duì)被叫用戶MSRN號(hào)的分析得知被叫用戶是本局用戶，那么向另外MSC的初始地址消息就不會(huì)發(fā)送，而是根據(jù)被叫用戶的位置區(qū)直接向BSC發(fā)起尋呼.如果被叫用戶非本局用戶，則通過(guò)IAI將話路接續(xù)到其他適當(dāng)?shù)腗SC去.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院移動(dòng)主叫南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院注意事項(xiàng)

從VLR到HLR/AUC取鑒權(quán)集的過(guò)程不是必需的.VLR到HLR/AUC取鑒權(quán)集時(shí)，HLR每次送5組，一次使用一組，另外4組保存在VLR中供以后的鑒權(quán)使用.如果VLR中的鑒權(quán)集使用完畢，則VLR發(fā)起向HLR/AUC取鑒權(quán)集的過(guò)程.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.3.1移動(dòng)呼移動(dòng)(主，被叫在同一MSC)

南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.1移動(dòng)呼移動(dòng)(主，被叫在同一MSC)（1）移動(dòng)臺(tái)發(fā)MSISDN，完成信道請(qǐng)求，業(yè)務(wù)請(qǐng)求，鑒權(quán)請(qǐng)求，信道指配等步驟.（2）MSC向HLR發(fā)請(qǐng)求，要MSRN.（3）VLR提供MSRN并回送至MSC.(4）MSC分析MSRN得知被叫是本局用戶，向VLR發(fā)一個(gè)S.F.I.C（為來(lái)話發(fā)送信息）.（5）VLR向MSC發(fā)尋呼請(qǐng)求.（6）MSC向BSSb發(fā)出尋呼請(qǐng)求并找到MS.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.2移動(dòng)呼移動(dòng)(主，被叫不在同一MSC)

南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（1）移動(dòng)臺(tái)發(fā)MSISDN,完成了信道請(qǐng)求；業(yè)務(wù)請(qǐng)求；鑒權(quán)請(qǐng)求；信道指配等步驟.（2）MSCa向HLR/AUC要MSRN，HLR/AUC向

VLRb轉(zhuǎn)發(fā)該消息.（3）VLRb提供MSRN并回送至MSCa.（4）MSCa與MSCb建立了連接.（5）MSCb向VLRb發(fā)一個(gè)S.F.I.C（為來(lái)話發(fā)送信息）.（6）VLRb向MSCb發(fā)尋呼請(qǐng)求.（7）MSCb向BSSb發(fā)出尋呼請(qǐng)求并找到MSb.6.2.2移動(dòng)呼移動(dòng)(主，被叫不在同一MSC)南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.3

移動(dòng)呼固定

（1）移動(dòng)臺(tái)完成了信道請(qǐng)求、業(yè)務(wù)請(qǐng)求、鑒權(quán)請(qǐng)求、信道指配等步驟以后，發(fā)被叫固定用戶號(hào)碼.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院6.2.3移動(dòng)呼固定

（2）MSC向VLR請(qǐng)求建立連接的信息.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（3）VLR回送MSC用戶信息，呼叫進(jìn)程.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（4）MSC與被叫PSTN建立了連接，并找到被叫用戶.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（5）被叫PSTN向MSC發(fā)回一個(gè)ACM消息.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（6）被叫PSTN向MSC發(fā)回一個(gè)ANS應(yīng)答消息.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（7）MSC向主叫MS發(fā)出提醒（ALTER）和連接（CONNECT）消息.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院

（8）MS連接證實(shí)（CONN-ACK）.6.2.3移動(dòng)呼固定南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院RACHAGCHSDCCHSDCCHTCHMSBSGMSCPSTNLAND撥號(hào)接入請(qǐng)求指配SDCCH鑒權(quán)、加密TMSI分配分配TCH建立連接通話接續(xù)過(guò)程中