GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)5.1蜂窩概念5.2GSM系統(tǒng)原理5.3GSM系統(tǒng)總體與接口5.4GSM系統(tǒng)的區(qū)域與號碼5.5GSM系統(tǒng)的信道配置5.6GSM系統(tǒng)的控制與管理5.7GPRS——通用分組無線業(yè)務(wù)思考題與習(xí)題1、區(qū)域覆蓋:通常人們習(xí)慣地按照覆蓋區(qū)半徑大小、效勞區(qū)的幾何形狀來對系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類。按照覆蓋區(qū)半徑的大小，分成大區(qū)網(wǎng)、小區(qū)網(wǎng)；按照效勞區(qū)的幾何形狀，分成帶狀網(wǎng)、蜂房狀網(wǎng)等等。(1)大區(qū)制：是指在一個效勞區(qū)域〔一個城市或一個地區(qū)〕內(nèi)只設(shè)置一個基站，由它負責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。通?；咎炀€架設(shè)的比較高，發(fā)射機的輸出功率也比較大，為25～200W,覆蓋區(qū)域半徑一般為25～50km,用戶容量為幾十至幾百個。這種方式的優(yōu)點是組網(wǎng)簡單、投資少，一般在用戶密度不大或業(yè)務(wù)量較少的區(qū)域使用。因為效勞區(qū)域內(nèi)的頻率不能重復(fù)使用，無法滿足大容量通信的要求。5.1蜂窩概念(2)小區(qū)制：是指將一個效勞區(qū)劃分為假設(shè)干個無線小區(qū)〔小塊的區(qū)域〕，每個小區(qū)分別設(shè)置一個基站，由它負責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。其根本思想是用許多的小功率發(fā)射機〔小覆蓋區(qū)域〕來代替單個大功率發(fā)射機〔大覆蓋區(qū)域〕，相鄰的基站那么分配不同的頻率，每個小區(qū)設(shè)置一個發(fā)射功率為5～20W的小功率基站，覆蓋區(qū)域半徑為5～10km。因為每個小區(qū)分配不同的頻率，所以需要大量的頻率資源、頻譜利用率低，為了提高頻譜利用率，需將相同的頻率在相隔一定距離的小區(qū)中重復(fù)使用，并保證使用相同頻率的小區(qū)〔同頻小區(qū)〕之間的干擾足夠小，這種技術(shù)稱為同頻復(fù)用。(3)帶狀網(wǎng)：帶狀網(wǎng)主要用于覆蓋公路、鐵路、海岸等，其效勞區(qū)內(nèi)的用戶呈帶狀分布。帶狀網(wǎng)的基站天線假設(shè)為定向天線輻射，效勞覆蓋區(qū)為扁圓形的；基站天線假設(shè)為全向天線輻射，效勞覆蓋區(qū)為圓形的。帶狀網(wǎng)可進行頻率復(fù)用，可采用不同信道的兩個或多個小區(qū)組成一個區(qū)群，在一個區(qū)群內(nèi)各小區(qū)使用不同的頻率，不同的區(qū)群可以使用相同的頻率，一般有雙頻群、三頻群或多頻群。從本錢和資源利用率而言，雙頻群最好；但從抗頻干擾而言，雙頻群最差，應(yīng)考慮三頻群或多頻群比較有利。(4)蜂窩網(wǎng)：正六邊形小區(qū)所覆蓋的面積最大,如果用正六邊形作小區(qū)覆蓋模型，可用最少的小區(qū)數(shù)量就能覆蓋整個效勞區(qū)域，這樣所需的基站數(shù)良最少，也就最經(jīng)濟；而且正六邊形最接近圓形的輻射模式，基站的全向天線和自由空間傳播輻射模式都是圓形的。正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩，因此把小區(qū)形狀為正六邊形的小區(qū)制移動通信網(wǎng)稱為移動蜂窩網(wǎng)。移動蜂窩網(wǎng)的出現(xiàn)是移動通信的一次革命，采用的頻率復(fù)用技術(shù)大大提高了頻譜利用率和增大了系統(tǒng)容量，網(wǎng)絡(luò)智能化實現(xiàn)了越區(qū)切換和漫游功能，大大擴大了用戶的效勞范圍。基于蜂窩狀的小區(qū)制是目前公共移動通信網(wǎng)的主要覆蓋方式。常見的蜂窩移動通信系統(tǒng)按照功能的不同可以分為四類，它們分別是宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩以及智能蜂窩，通常這四種蜂窩技術(shù)各有特點。①宏蜂窩在網(wǎng)絡(luò)運營初期，運營商的主要目標是建設(shè)大型的宏蜂窩小區(qū)，取得盡可能大的地域覆蓋率，宏蜂窩每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1km～25km，由于覆蓋半徑較大，所以基站的發(fā)射功率較強，一般在10W以上，基站天線盡可能做得很高。②微蜂窩微蜂窩技術(shù)具有覆蓋范圍小、傳輸功率低以及安裝方便靈活等，該小區(qū)的覆蓋半徑為30m～300m，發(fā)射功率較小,一般在1W以下；基站天線置于相對低的地方〔一般高于地面5m-10m),傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂?shù)男孤缎?。微蜂窩可以作為宏蜂窩的補充和延伸，微蜂窩的應(yīng)用主要有兩方面：一是提高覆蓋率，應(yīng)用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點地區(qū)，如地鐵、地下室；二是提高容量，主要應(yīng)用在高話務(wù)量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場等。③微微蜂窩隨著容量需求進一步增長，運營者可按同一規(guī)那么安裝第三或第四層網(wǎng)絡(luò)，即微微蜂窩小區(qū)。微微蜂窩實質(zhì)就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑更小，一般只有10m～30m；基站發(fā)射功率更小，大約在幾十毫瓦左右；其天線一般裝于建筑物內(nèi)業(yè)務(wù)集中地點。微微蜂窩也是作為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的一種補充形式而存在的，它主要用來解決商業(yè)中心、會議中心等室內(nèi)“熱點”的通信問題。④智能蜂窩智能蜂窩是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應(yīng)天線系統(tǒng)，智能地監(jiān)測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動臺的蜂窩小區(qū)。智能蜂窩小區(qū)既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩。利用智能蜂窩小區(qū)的概念進行組網(wǎng)設(shè)計，能夠顯著地提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。分級蜂窩結(jié)構(gòu),它包括宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩。每種蜂窩執(zhí)行早已定義好的不同功能，即：宏蜂窩用于處理快速移動車輛的業(yè)務(wù)；微蜂窩處理慢速移動，集中于步行或交通阻塞車輛的業(yè)務(wù)；微微蜂窩用于覆蓋商場和辦公區(qū)等室內(nèi)區(qū)域。當用戶接入時，系統(tǒng)根據(jù)所測得的信號強度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最恰當?shù)姆涓C(宏蜂窩、微蜂窩或微微蜂窩)，層間切換與普通的蜂窩切換一樣，切換點由系統(tǒng)決定，由移動臺自動輔助切換測量來完成，切換過程還取決于當時各級的容量，如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和，業(yè)務(wù)將切換至更高一級的蜂窩。

GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)采用蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)和頻率復(fù)用技術(shù)，采用頻分多址和時分多址，基于時間分割信道。5.2.1多址方案GSM系統(tǒng)基于時間分割信道。如圖5.1所示，MS1占用時隙1，MS2占用時隙2，MSK占用時隙K，這些時隙互不重疊。5.2GSM系統(tǒng)原理每幀分為8個時隙，時隙和移動用戶一一對應(yīng)。5.2.2GSM系統(tǒng)的同步與定時由于移動臺的運動，通信雙方的距離是變化的。各個移動臺的突發(fā)信號，會因距離的變化而引起傳播時延的變化，造成基站接收多個移動臺的突發(fā)，發(fā)生重疊。如圖5.2所示。因此，需要考慮整個系統(tǒng)的定時、保護時間和定時提前量。系統(tǒng)的定時，即網(wǎng)同步，采用獨立時鐘法或采用主—從時鐘法來實現(xiàn)。獨立時鐘法要求系統(tǒng)內(nèi)的每一個終端都設(shè)有高精度時鐘，經(jīng)過全網(wǎng)定時校正后，利用時鐘的高穩(wěn)定性保持系統(tǒng)的高精度定時同步。主—從時鐘法采用全球定位系統(tǒng)(GPS)，各個終端設(shè)備的GPS接收機獲得GPS時基，使全網(wǎng)定時同步。GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)，在基站設(shè)置高精度的主時鐘，定時向全網(wǎng)播送定時信息。系統(tǒng)內(nèi)的終端接收主時鐘定時信息，將從時鐘鎖定到主時鐘上，從而保證全網(wǎng)的定時同步。保護時間與移動臺在小區(qū)內(nèi)的最大活動半徑有關(guān)，半徑越大那么保護時間設(shè)置的越大。定時提前量調(diào)整距離變化帶來的影響，其大小與移動臺與基站間距離成正比。

5.3.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM技術(shù)更先進，功能更完備且通信更可靠，并能適應(yīng)方便地與其它數(shù)字通信網(wǎng)(如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PDN)的互連。5.3GSM系統(tǒng)總體與接口由圖可見，GSM蜂窩系統(tǒng)的主要組成局部可分為基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、操作維護子系統(tǒng)?；咀酉到y(tǒng)(簡稱基站BS)由基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由移動交換中心(MSC)、歸屬位置存放器(HLR)、訪問位置存放器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)和移動設(shè)備識別存放器(EIR)等組成；操作維護子系統(tǒng)(OMC)。一個MSC可管理多達幾十個基站控制器。由MS、BS和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成公用陸地移動通信網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通過移動業(yè)務(wù)交換中心〔MSC〕還與公共交換網(wǎng)〔PSTN〕、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)〔ISDN〕、公用移動網(wǎng)絡(luò)〔PLMN〕以及公共數(shù)據(jù)網(wǎng)〔PSPDN〕相聯(lián)接。1.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)對GSM移動用戶之間通信和移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。其主要功能包括：交換、移動性管理與平安性管理等。NSS由很多功能實體構(gòu)成，它們之間的信令傳輸都符合CCITT信令系統(tǒng)7號協(xié)議。(1)移動交換中心(MSC)。是GSM系統(tǒng)的核心，是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)絡(luò)接口、信道信令系統(tǒng)和計費等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。(2)歸屬位置存放器(HLR)。它可以看作是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲該HLR管轄區(qū)的所有移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。它主要存儲兩類信息：其中，一是有關(guān)客戶的參數(shù)〔靜態(tài)數(shù)據(jù)〕有移動用戶號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等。二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息〔有關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)〕，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等此外。(3)訪問位置存放器(VLR)。它存儲進入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從該移動用戶的原籍位置寄存器獲取并進行暫存的，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，那么臨時存儲的該移動用戶的數(shù)據(jù)就會被刪除。因此，VLR可看作是一個動態(tài)用戶的數(shù)據(jù)庫。(4)鑒權(quán)中心〔AUC〕。GSM系統(tǒng)采取了特別的通信平安措施，包括對移動用戶鑒權(quán)，對無線鏈路上的話音、數(shù)據(jù)和信令信息進行保密等。用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)〔隨機號碼RAND，符合響應(yīng)SRES，密鑰Kc〕的功能實體。通常，HLR、AUC合設(shè)在一個物理實體中，VLR、MSC合設(shè)于一個物理實體中，MSC、VLR、HLR、AUC、EIR也可合設(shè)于一個物理實體中。

(5)移動設(shè)備識別存放器(EIR)。它存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)，通過核查白色、黑色和灰色三種清單，運營部門就可判斷出移動設(shè)備是屬于準許使用的，還是失竊而不準使用的，還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)絡(luò)正常運行的MS設(shè)備，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所使用的移動設(shè)備的惟一性和平安性。〔1〕白名單――存貯已分配給可參與運營的GSM各國的所有設(shè)備識別標識IMEI?！?〕黑名單――存貯所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識別標識IMEI。〔3〕灰名單――存貯有故障的以及未經(jīng)型號認證的設(shè)備識別標識IMEI，由網(wǎng)路運營者決定〔運營商目前沒有使用〕2.基站子系統(tǒng)(BSS)基站子系統(tǒng)(BSS)是GSM系統(tǒng)的根本組成局部。它通過無線接口與移動臺相接，進行無線發(fā)送、接收及無線資源理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)中的移動交換中心(MSC)相連，實現(xiàn)移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間或移動用戶之間的通信連接?；咀酉到y(tǒng)主要由基站收發(fā)信機(BTS)和基站控制器(BSC)構(gòu)成。一個基站控制器最多可控制512(1024TRX)個BTS。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備(BIE)采用遠端控制的連接方式與BSC相連接。

〔1〕BSC：具有對一個或多個BTS進行控制以及相應(yīng)呼叫控制的功能，它主要負責(zé)無線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業(yè)務(wù)控制點。BSC以及相應(yīng)的BTS組成了BSS(基站子系統(tǒng))BSC—8BM—8x128—MAX:1024TRX(512BTS)—100TRX/BM(HW=64)〔2〕BTS：為一個小區(qū)效勞的無線收發(fā)信設(shè)備，無線接口設(shè)備，它完全由BSC控制，主要負責(zé)無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。BTS--12TRX/機柜--S24/24/24〔3〕碼型變換器〔TC〕：碼型變換器TC主要完成16kbit/s編碼和64kbit/sA律PCM之間的語音變換。在典型的實施方案中，TC位于MSC與BSC之間。當TC位于MSC側(cè)時，通過MSC和BSC之間以及BSC和BTS之間的傳輸線路子復(fù)用器SM、BIE，可以充分利用在空中接口使用的低語音編碼傳輸速率，降低傳輸線路的本錢。BSC與TC之間的接口稱為Ater接口；在TC與MSC之間的接口稱為A接口3.操作維護子系統(tǒng)〔OSS〕：它主要是對整個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元進行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。依據(jù)廠家的實現(xiàn)方式可分為無線子系統(tǒng)的操作維護中心(OMC-R)和交換子系統(tǒng)的操作維護中心(OMC-S)。(可以合設(shè)、分設(shè)〕它主要具有以下功能：維護測試功能、障礙檢測及處理功能、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視功能、系統(tǒng)實時控制功能、局數(shù)據(jù)的修改、性能管理、用戶跟蹤、告警、話務(wù)統(tǒng)計功能等。OMC的功能大局部分布在MSC/VLR、HLR/AUC、BSS等實體中與操作維護相關(guān)的有關(guān)模塊中完成，OMC操作臺主要實現(xiàn)OMC的人機接口。OMC功能與一般的維護臺功能類似，但需遵守相關(guān)標準要求。

圖5.6OSS根本結(jié)構(gòu)4.移動臺移動臺就是移動客戶設(shè)備局部，它由兩局部組成，移動終端(MS)和客戶識別卡〔SIM〕。根據(jù)業(yè)務(wù)的狀況，移動設(shè)備可包括移動終端(MT)，終端適配功能(TAF)和終端設(shè)備(TE)等功能部件。移動終端就是“”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡是〔SubscriberIdentityModel客戶識別模塊〕的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識別卡。SIM卡上存有認證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與平安保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進入網(wǎng)路。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動終端才能接入進網(wǎng)。5.GSM網(wǎng)絡(luò)接口在實際的GSM通信網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不同、運營環(huán)境不同和設(shè)備生產(chǎn)廠家的不同，上述的各個局部可以有不同的配置方法。比方，把MSC和VLR合并在一起，或者把HLR、EIR和AUC合并為一個實體。不過，為了各個廠家所生產(chǎn)的設(shè)備可以通用，上述各局部的連接都必須嚴格符合規(guī)定的接口標準及相應(yīng)的協(xié)議。GSM系統(tǒng)各局部之間的接口如圖5.7所示。圖5.7GSM系統(tǒng)的接口

(1)主要接口。GSM系統(tǒng)的主要接口是指A接口(標準〕、Abis接口(非標〕和Um接口(標準〕。這三種主要接口的定義和標準化可保證不同廠家生產(chǎn)的移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)備能夠納入同一個GSM移動通信網(wǎng)運行和使用。①A接口(標準〕：A接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)與基站子系統(tǒng)(BSS)之間的通信接口。(不同廠家NSS與BSS可以互聯(lián)互通〕當BSC與MSC不在同一站址，為節(jié)省BSC與MSC間傳輸線路，應(yīng)盡量采用16Kbit/s*4的子復(fù)用設(shè)備(符合CCITTRecI460)。②Abis接口(非標準〕：Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的基站控制器(BSC)與基站收發(fā)信機兩個功能實體之間的通信接口，用于BTS(不與BSC放在一處)與BSC之間的遠端互連方式。當BSC與BTS之間的距離小于10米時，BSC與BTS間采用直接互連方式，此時的接口稱為BS接口，屬于Abis接口的特例〔BS接口<10m)(不同廠家BSC與BTS不能互聯(lián)互通〕③Um接口(空中接口)(標準〕：Um接口(空中接口)定義為移動臺(MS)與基站收發(fā)信機(BTS)之間的無線通信接口。為了保證用戶終端的全國漫游乃至全球漫游，在某種型號的用戶終端上市前必須通過嚴格的兼容性測試。(不同廠家MS與BSS可以互聯(lián)互通〕④人機接口Sm：指用戶與網(wǎng)絡(luò)間的接口。主要包括用戶對移動終端進行的操作程序，移動終端向用戶提供的顯示、信號音等。此接口還包括用戶識別卡(SIM)與移動終端(ME)間接口的內(nèi)容。(2)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口。它包括B、C、D、E、F、G接口。B接口：B接口定義為移動交換中心(MSC)與訪問位置存放器(VLR)之間的內(nèi)部接口，用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動臺(MS)當前位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。

C接口(標準〕：定義為MSC與HLR之間的接口，用于傳遞路由選擇和管理信息，兩者之間是采用標準的2.048Mb/sPCM數(shù)字傳輸鏈路實現(xiàn)的。(不同廠家MSC與HLR可以互聯(lián)互通〕D接口：定義為HLR與VLR之間的接口，用于交換移動臺位置和用戶管理的信息，保證移動臺在整個效勞區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫。由于VLR綜合于MSC中，因此D接口的物理鏈路與C接口相同。E接口(標準〕：定義為相鄰區(qū)域的不同移動交換中心之間的接口，用于移動臺從一個MSC控制區(qū)到另一個MSC控制區(qū)時交換有關(guān)信息，以完成越區(qū)切換。(不同廠家MSC與MSC可以互聯(lián)互通〕F接口：定義為MSC與移動設(shè)備識別存放器(EIR)之間的接口，用于交換相關(guān)的管理信息。G接口：接口定義為兩個VLR之間的接口。(3)GSM系統(tǒng)與其它公用電信網(wǎng)接口。GSM系統(tǒng)通過MSC與公用電信網(wǎng)互連，一般采用7號信令系統(tǒng)接口。其物理鏈接方式是通過在MSC與PSTN或ISDN交換機之間采用2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的。

Ai接口：MSC與PSTN間的接口，物理鏈接通過MSC與PSTN之間的標準2Mbit/S的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。Ai接口還應(yīng)具有采用中國1號信令的能力。Di接口：MSC與ISDN之間的接口,物理鏈接通過MSC與ISDN之間的標準2Mbit/S的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。O接口：移動業(yè)務(wù)交換中心、基站子系統(tǒng)至操作維護中心OMC接口。此接口基于2.4-64Kbit/sCCITTX.25接口或64kbit/s的No.7信令網(wǎng)接口。應(yīng)基于TMNQ3協(xié)議。P接口：MSC與短消息業(yè)務(wù)中心(MC)之間的接口。N接口：HIR與短消息業(yè)務(wù)中心(MC)之間的接口。5.4.1GSM的區(qū)域、號碼、地址與識別1.區(qū)域定義GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網(wǎng)，在它的效勞區(qū)內(nèi)設(shè)置有很多基站，移動通信網(wǎng)在此效勞區(qū)內(nèi)，具有控制、交換功能，以實現(xiàn)位置更新、呼叫接續(xù)、越區(qū)切換及漫游效勞等功能。在由GSM系統(tǒng)組成的移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其相應(yīng)的區(qū)域定義如圖5.8所示。5.4GSM系統(tǒng)的區(qū)域與號碼圖5.8GSM的區(qū)域定義

(1)GSM效勞區(qū)：是指移動臺可獲得效勞的區(qū)域，即不同通信網(wǎng)(如PSTN或ISDN)用戶無需知道移動臺的實際位置而可與之通信的區(qū)域。(中國GSM網(wǎng)〕(2)公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)：一個公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN)可由一個或假設(shè)干個移動交換中心組成。(3)MSC區(qū)：MSC區(qū)系指一個移動交換中心所控制的區(qū)域，通常它連接一個或假設(shè)干個基站控制器，每個基站控制器控制多個基站收發(fā)信機。(4)位置區(qū)：位置區(qū)一般由假設(shè)干個小區(qū)(或基站區(qū))組成，移動臺在位置區(qū)內(nèi)移動無需進行位置更新。通常呼叫移動臺時，向一個位置區(qū)內(nèi)的所有基站同時發(fā)尋呼信號。(5)基站區(qū)?；緟^(qū)系指基站收發(fā)信機有效的無線覆蓋區(qū)，簡稱小區(qū)。(6)扇區(qū)：當基站收發(fā)信天線采用定向天線時，基站區(qū)分為假設(shè)干個扇區(qū)?！?扇區(qū)—1200，1扇區(qū)—3600)2.GSM系統(tǒng)的號碼各種號碼的定義及用途如下：

(1)移動用戶識別碼。在GSM系統(tǒng)中，每個用戶均分配一個惟一的國際移動用戶識別碼(IMSI)。此碼在所有位置(包括在漫游區(qū))都是有效的。通常在呼叫建立和位置更新時，需要使用IMSI。IMSI的組成如圖5.9所示。

IMSI的總長不超過15位數(shù)字，每位數(shù)字僅使用0～9的數(shù)字。圖5.9國際移動用戶識別碼(IMSI)的格式MCC:移動用戶所屬國家代號，占3位數(shù)字，中國的MCC規(guī)定為460。MNC：移動網(wǎng)號碼，最多由兩位數(shù)字組成，用于識別移動用戶所歸屬的移動通信網(wǎng)。移動：00；聯(lián)通：01

MSIN:移動用戶識別碼，用以識別某一移動通信網(wǎng)(PLMN)中的移動用戶。由MNC和MSIN兩局部組成國內(nèi)移動用戶識別碼(NMSI)。中國MSIN：H1H2H3SXXXXXXH1H2H3----HLR編號(2)臨時移動用戶識別碼。考慮到移動用戶識別碼的平安性，GSM系統(tǒng)能提供平安保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R別碼采用臨時移動用戶識別碼(TMSI)代替IMSI。兩者之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。訪問位置存放器(VLR)可給來訪的移動用戶分配一個TMSI(只限于在該訪問效勞區(qū)使用)。

(3)國際移動設(shè)備識別碼。國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)是區(qū)別移動臺設(shè)備的標志，可用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。IMEI的格式如圖5.10所示。TAC:型號批準碼，由歐洲型號標準中心分配。FAC:裝配廠家號碼。SNR:產(chǎn)品序號，用于區(qū)別同一個TAC和FAC中的每臺移動設(shè)備。SP:備用。圖5.10國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)的格式

(4)移動臺的號碼。移動臺的號碼類似于PSTN中的號碼，是在呼叫接續(xù)時所需撥的號碼，其編號規(guī)那么應(yīng)與各國的編號規(guī)那么相一致。移動臺的號碼有以下兩種：

①移動臺國際ISDN號碼(MSISDN)。MSISDN為呼叫GSM系統(tǒng)中的某個移動用戶所需撥的號碼。一個移動臺可分配一個或幾個MSISDN號碼，其組成格式如圖5.11所示。

CC:國家代號，即移動臺注冊登記的國家代號，中國為86。我國國內(nèi)有效ISDN號碼的結(jié)構(gòu)為：國內(nèi)有效ISDN號碼為一個十一位數(shù)字的等長號碼。(a)移動業(yè)務(wù)接入號〔N1N2N3〕識別不同的移動系統(tǒng)，目前郵電的移動業(yè)務(wù)接入號為135－139(159)；聯(lián)通為130、131。(b)HLR識別號〔H1H2H3〕HLR識別號中H1H2全國統(tǒng)一分配；H3由各省自行分配。HLR可包含一個或假設(shè)干個H1H2H3數(shù)值。移動用戶號〔ABCD〕ABCD為每個HLR中移動用戶的號碼，由各HLR自行分配。②移動臺漫游號碼(MSRN)。當移動臺漫游到一個新的服務(wù)區(qū)時，由VLR給它分配一個臨時性的漫游號碼，并通知該移動臺的HLR，用于建立通信路由。一旦該移動臺離開該效勞區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分配給其它來訪的移動臺使用。

漫游號碼的組成格式與移動臺國際(或國內(nèi))ISDN號碼相同。它的結(jié)構(gòu)86-13SM00M1M2M3ABCM1M2M3為MSC的號碼，M1M2與MSISDN號碼中的H1H2相同。如。

(5)位置區(qū)和基站的識別碼。①位置區(qū)識別碼(LAI)。在檢測位置更新和信道切換時，要使用位置區(qū)識別碼(LAI)。LAI的組成格式如圖5.12所示。圖5.12位置區(qū)識別碼的格式

②基站識別色碼(BSIC)?；咀R別色碼(BSIC)用于移動臺識別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。BSIC為一個6比特編碼，其格式如圖5.13所示。NCC:PLMN色碼，用來識別相鄰的PLMN網(wǎng)。BCC：BTS色碼，用來識別相同載頻的不同的基站。

圖5.13基站識別色碼(BSIC)的格式5.4.2主要業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)平臺與增值業(yè)務(wù)〔1〕承載業(yè)務(wù)：為通信的雙方提供一個數(shù)字信號傳送管道，通信雙方可以在這個通信管道的根底上進行更高協(xié)議層上的應(yīng)用通信。如：移動上網(wǎng)、移動IP、遠程測量等?！?〕補充業(yè)務(wù)：提供對根本業(yè)務(wù)的增強或限制?？煞譃樘柎a識別類、呼叫提供類、呼叫限制類、呼叫完成類、多方通話類、集群通話類、計費類、附加信息傳送類-----7大類。號碼識別類：CLIP〔主叫號碼顯示〕、CLIR〔主叫號碼識別限制〕、COLP〔被連號碼顯示〕、COLR〔被連號碼識別限制〕、CI〔惡意呼叫識別)〔3〕智能業(yè)務(wù)平臺與增值業(yè)務(wù)：將業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)邏輯生成功能從交換設(shè)備中獨立出去形成新的網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)能提供6類10種電信業(yè)務(wù)，其編號、名稱、業(yè)務(wù)類型及實現(xiàn)階段見表5-2。表5-2GSM電信業(yè)務(wù)分類

GSM系統(tǒng)工作頻段：收、發(fā)頻率間隔為45MHz。上行(移動臺發(fā)、基站收)890～915MHz下行(基站發(fā)、移動臺收)935～960MHz5.5GSM系統(tǒng)的信道配置5.5.1GSM系統(tǒng)無線傳輸特征1、頻率與頻道序號隨著業(yè)務(wù)的開展，可視需要向下擴展，或向1.8GHz頻段的DCSI800過渡，即1800MHz頻段：1710～1785〔移動臺發(fā)、基站收〕1805～1880〔基站發(fā)、移動臺收〕相鄰兩頻道間隔為200kHz，每個頻道采用時分多址接入〔TDMA〕方式，分為8個時隙，即8個信道〔全速率〕。每信道占用帶寬200kHz／8=25kHz，同模擬網(wǎng)TACS制式每個信道占用的頻率帶寬。從這點看二者具有同樣的頻譜利用率。將來GSM采用半速率話音編碼后，每個頻道可容納16個半速率信道。移動臺采用較低頻段發(fā)射，傳播損耗較低，有利于補償上、下行功率不平衡的問題。由于載頻間隔是0.2MHz，因此GSM系統(tǒng)整個工作頻段分為124對載頻，其頻道序號用n表示，那么上、下行兩頻段中序號為n的載頻可用下式計算：下行頻段fl(n)=(890+0.2n)MHz(5-1)上行頻段fh(n)=(935+0.2n)MHz(5-2)頻道配置：采用等間隔頻道配置方法，頻道序號為76～124，共49個頻點〔見圖5.14〕。頻道序號和頻點標稱中心頻率的關(guān)系為：

2、調(diào)制方式GSM的調(diào)制方式是高斯型最小移頻鍵控(GMSK)方式，矩形脈沖在調(diào)制器之前先通過一個高斯濾波器。這一調(diào)制方案由于改善了頻譜特性，從而能滿足CCIR提出的鄰信道功率電平小于-60dBW的要求。高斯濾波器的歸一化帶寬Bt=0.3，基于200kHz的載頻間隔及270.833kb/s的信道傳輸速率，其頻譜利用率為(1.35b/s)/Hz。GSM系統(tǒng)中，基站發(fā)射功率為20W每載波。移動臺發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8W和20W五種，可供用戶選擇。小區(qū)覆蓋半徑最大為35km，最小為500m，前者適用于農(nóng)村地區(qū)，后者適用于市區(qū)。

5.5.2信道類型及其組合1.幀結(jié)構(gòu)圖5.15給出了GSM系統(tǒng)各種幀及時隙的格式。

每一個TDMA幀分0～7共8個時隙，幀長度為120/26≈

4.615ms。每個時隙含156.25個碼元，占120/26/8≈0.577ms。圖5.15GSM系統(tǒng)各種幀及時隙的格式

由假設(shè)干個TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是由26幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長120ms，主要用于業(yè)務(wù)信息的傳輸，也稱作業(yè)務(wù)復(fù)幀；另一種是由51幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長235.385ms，專用于傳輸控制信息，也稱作控制復(fù)幀。由51個業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個控制復(fù)幀均可組成一個超幀，超幀的周期為1326個TDMA幀，超幀長51×26×4.615×10-3≈6.12s。由2048個超幀組成超高幀，超高幀的周期為2048×1326=2715648個TDMA幀，即12533.76秒，也即3小時28分53秒760毫秒。幀的編號(FN)以超高幀為周期，從0到2715647。2.信道分類圖5.16示出了GSM系統(tǒng)的信道分類。(1)業(yè)務(wù)信道:業(yè)務(wù)信道TCH主要傳輸數(shù)字話音或數(shù)據(jù)，其次還有少量的隨路控制信令。①話音業(yè)務(wù)信道。載有編碼話音的業(yè)務(wù)信道分為全速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/FS)和半速率話音業(yè)務(wù)信道(TCH/HS)，兩者的總速率分別為22.8kb/s和11.4kb/s。圖5.16GSM系統(tǒng)的信道分類②數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。在全速率或半速率信道上，通過不同的速率適配和信道編碼，用戶可使用以下各種不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：9.6kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F9.6)4.8kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F4.8)4.8kb/s,半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H4.8)≤2.4kb/s,全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F2.4)≤2.4kb/s,半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H2.4)(2)控制信道。控制信道(CCH)用于傳送信令和同步信號，主要分為三種：播送信道(BCH)、公共控制信道(CCCH)和專用控制信道(DCCH)。①播送信道(BCH)。播送信道是一種“一點對多點”的單方向控制信道，用于基站向移動臺播送公用的信息，傳輸?shù)膬?nèi)容主要是移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息。播送信道又分為：·頻率校正信道(FCCH)：傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息；·同步信道(SCH)：傳輸供移動臺進行同步和對基站進行識別的信息，因為基站識別碼是在同步信道上傳輸?shù)?·播送控制信道(BCCH)：傳輸系統(tǒng)公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)號碼以及是否與獨立專用控制信道(SDCCH)相組合等信息。

②公用控制信道(CCCH)。CCCH是一種雙向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令。公用控制信道又分為：·尋呼信道(PCH)：傳輸基站尋呼移動臺的信息；·隨機接入信道(RACH)：這是一個上行信道，用于移動臺隨機提出入網(wǎng)申請，即請求分配一個獨立專用控制信道(SDCCH)；·準許接入信道(AGCH)：這是一個下行信道，用于基站對移動臺的入網(wǎng)申請作出應(yīng)答，即分配一個獨立專用控制信道。

③專用控制信道(DCCH)：這是一種“點對點”的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行當中，在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息。專用控制信道又分為：·獨立專用控制信道(SDCCH)：用于在分配業(yè)務(wù)信道之前傳送有關(guān)信令?！ぢ佥o助控制信道(SACCH)：在移動臺和基站之間，需要周期性地傳輸一些信息。·快速輔助控制信道(FACCH)：傳送與SDCCH相同的信息，只有在沒有分配SDCCH的情況下，才使用這種控制信道。

3.時隙的格式在GSM系統(tǒng)中，每幀含8個時隙，時隙的寬度為0.577ms，其中包含156.25bit。TDMA信道上一個時隙中的信息格式稱為突發(fā)脈沖序列。根據(jù)所傳信息的不同，時隙所含的具體內(nèi)容及其組成的格式也不相同。(1)常規(guī)突發(fā)(NB,NormalBurst)脈沖序列。常規(guī)突發(fā)脈沖序列亦稱普通突發(fā)脈沖序列，用于業(yè)務(wù)信道及專用控制信道，其組成格式如圖5.17所示。

圖5.17突發(fā)脈沖序列的格式

(2)頻率校正突發(fā)(FB,FrequencyCorrectionBurst)脈沖序列。頻率校正突發(fā)脈沖序列用于校正移動臺的載波頻率，其格式比較簡單，參見圖5.17所示。(3)同步突發(fā)(SB，SynchronisationBurst)脈沖序列。同步突發(fā)脈沖序列用于移動臺的時間同步。其格式參見圖5.17，主要組成包括64bit的同步信號(擴展的訓(xùn)練序列)，以及兩段各39bit的數(shù)據(jù)，用于傳輸TDMA幀號和基站識別碼(BSIC)。

(4)接入突發(fā)(AB,AccessBurst)脈沖序列。接入突發(fā)脈沖序列用于上行傳輸方向，在隨機接入信道(RACH)上傳送，用于移動用戶向基站提出入網(wǎng)申請。接入突發(fā)脈沖序列的格式如圖5.17所示。

1個時隙=156.25bit=0.577ms--3.7us/bit時間超前量變TA=0—233us----63bit覆蓋距離=233xC/2=35km擴展小區(qū)〔時隙捆綁〕TA=63+156.25(1個時隙)=219.25(bit)覆蓋距離=3.7x219.25xC/2=120km

5.5.3間斷傳輸技術(shù)(話音激活DTx)為了提高頻譜利用率，GSM系統(tǒng)還采用了話音激活技術(shù)。此技術(shù)也被稱為間斷傳輸(DTx)技術(shù)，其根本原那么是只在有話音時才翻開發(fā)射機，這樣可以減小干擾，提高系統(tǒng)容量。采用DTx技術(shù)，對移動臺來說更有意義，因為在無信息傳輸時立即關(guān)閉發(fā)射機，可以減少電源消耗。GSM中，話音激活技術(shù)采用一種自適應(yīng)門限話音檢測算法。

5.6GSM系統(tǒng)的控制與管理

5.6.1鑒權(quán)與加密由于空中接口極易受到侵犯，GSM系統(tǒng)為了保證通信安全，采取了特別的鑒權(quán)與加密措施。鑒權(quán)是為了確認移動臺的合法性，而加密是為了防止第三者竊聽。

鑒權(quán)中心(AUC)為鑒權(quán)與加密提供了三參數(shù)組(RAND、SRES和Kc)，在用戶入網(wǎng)簽約時，用戶鑒權(quán)密鑰Ki連同IMSI一起分配給用戶，這樣每一個用戶均有惟一的Ki和IMSI，它們存儲于AUC數(shù)據(jù)庫和SIM(用戶識別)卡中。每個客戶在簽約(注冊登記)時，就被分配一個客戶號碼(客戶號碼)和客戶識別碼(IMSI)。IMSI通過SIM寫卡機寫入客戶SIM卡中，同時在寫卡機中又產(chǎn)生一個對應(yīng)此IMSI的唯一的客戶鑒權(quán)鍵Ki，它被分別存儲在客戶SIM卡和AUC中。AUC中還有個偽隨機碼發(fā)生器，用于產(chǎn)生一個不可預(yù)測的偽隨機數(shù)(RAND)。RAND和Ki經(jīng)AUC中的A8算法(也叫加密算法)產(chǎn)生一個Kc(密鑰)，經(jīng)A3算法(鑒權(quán)算法)產(chǎn)生一個響應(yīng)數(shù)(SRES)。由產(chǎn)生Kc和SRES的RAND與Kc、SRES一起組成該客戶的一個三參數(shù)組，傳送給HLR，存儲在該客戶的客戶資料庫中。一般情況下，AUC一次產(chǎn)生5組三參數(shù)，傳送給HLR，HLR自動存儲。HLR可存儲10組三參數(shù)，當MSC／VLR向HLR請求傳送三參數(shù)組時，HLR又一次性地向MSC／VLR傳5組三參數(shù)組。MSC／VLR一組一組地用，用到剩2組時，再向HLR請求傳送三參數(shù)組。圖5.18AUC產(chǎn)生三參數(shù)組

根據(jù)HLR的請求，AUC按以下步驟產(chǎn)生一個三參數(shù)組，參見圖5.18。鑒權(quán)

無論是移動臺主呼或被呼，都有鑒權(quán)過程，鑒權(quán)程序如下圖5.19所示。鑒權(quán)過程主要涉及到AUC、HLR、MSC/VLR和MS，它們均各自存儲著與用戶有關(guān)的信息或參數(shù)。當MS發(fā)出入網(wǎng)請求時，MSC/VLR就向MS發(fā)送RAND，MS使用該RAND以及與AUC內(nèi)相同的鑒權(quán)密鑰Ki和鑒權(quán)算法A3,計算出符號響應(yīng)SRES，然后把SRES回送給MSC/VLR,驗證其合法性。在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，用戶接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)〔開機、起呼、尋呼等〕，需要對用戶合法性進行檢查，具體包括兩部分：(1)用戶終端的合法性；(2)用戶身份的合法性。2.加密GSM系統(tǒng)為確保用戶信息(話音或非話音業(yè)務(wù))以及與用戶有關(guān)的信令信息的私密性，在BTS與MS之間交換信息時專門采用了一個加密程序，如以下圖5.20所示。

3.設(shè)備識別每一個移動臺設(shè)備均有一個惟一的移動臺設(shè)備識別碼(IMEI)。在EIR中存儲了所有移動臺的設(shè)備識別碼，每一個移動臺只存儲本身的IMEI。設(shè)備識別的目的是確保系統(tǒng)中使用的設(shè)備不是盜用的或非法的設(shè)備。為此，EIR中使用三種設(shè)備清單：白色、黑色和灰色三種清單

4.用戶識別碼(IMSI)保密為了防止非法監(jiān)聽進而盜用IMSI，當在無線鏈路上需要傳送IMSI時，均用臨時移動用戶識別碼(TMSI)代替IMSI，僅在位置更新失敗或MS得不到TMSI時才使用IMSI。MS每次向系統(tǒng)請求一種程序，如位置更新、呼叫嘗試等，MSC/VLR將給MS分配一個新的TMSI。以下圖5.21示出了位置更新時使用的新的TMSI程序。5.PIN碼SIM卡上設(shè)置了PIN碼操作(類似計算機上的Password功能)。PIN碼是由4-8位數(shù)字組成，其位數(shù)由客戶自己決定。如客戶輸入了一個錯誤的PIN碼，它會給客戶一個提示，重新輸入，假設(shè)連續(xù)3次輸入錯誤，SIM卡就被閉鎖，即使將SIM卡拔出或關(guān)掉電源也無濟于事。閉鎖后，用“個人解鎖碼”可以解鎖，它由8位數(shù)字組成。假設(shè)連續(xù)10次輸入錯誤“個人解鎖碼”，SIM卡將再一次閉鎖，這時只有到SIM卡管理中心，由SIM卡業(yè)務(wù)激活器解決。5.6.2GSM根本業(yè)務(wù)流程一、移動用戶狀態(tài)移動用戶一般處于MS開機(空閑狀態(tài))、MS關(guān)機和MS三種狀態(tài)之一，因此網(wǎng)絡(luò)需要對這三種狀態(tài)作相應(yīng)的處理。1.MS開機，網(wǎng)絡(luò)對它作“附著”標記，分以下三種情況：(1)假設(shè)MS是第一次開機：在SIM卡中沒有位置區(qū)識別碼(LAI)，MS向MSC發(fā)送“位置更新請求”消息，通知GSM系統(tǒng)這是一個此位置區(qū)的新用戶。MSC根據(jù)該用戶發(fā)送的IMSI號，向HLR發(fā)送“位置更新請求”，HLR記錄發(fā)請求的MSC號以及相應(yīng)的VLR號，并向MSC回送“位置更新接受”消息。至此MSC認為MS已被激活，在VLR中對該用戶對應(yīng)的IMSI上作“附著”標記，再向MS發(fā)送“位置更新證實”消息，MS的SIM卡記錄此位置區(qū)識別碼。(2)假設(shè)MS不是第一次開機，而是關(guān)機后再開機的，MS接收到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI不一致，那么MS立即向MSC發(fā)送“位置更新請求”，VLR要判斷原有的LAI是否是自己效勞區(qū)的位置：如判斷為肯定，MSC只需要對該用戶的SIM卡原來的LAI碼改成新的LAI碼即可。假設(shè)為否認，MSC根據(jù)該用戶的IMSI號中的信息，向HLR發(fā)送“位置更新請求”，HLR在數(shù)據(jù)庫中記錄發(fā)請求的MSC號，再回送“位置更新接受”，MSC再對用戶的IMSI作“附著”標記，并向MS回送“位置更新證實”消息，MS將SIM卡原來的LAI碼改成新的LAI碼。(3)MS再開機時，所接收到的LAI與它SIM卡中原來存儲的LAI相一致：此時VLR只對該用戶作“附著”標記。2.MS關(guān)機，從網(wǎng)絡(luò)中“別離”MS切斷電源后，MS向MSC發(fā)送別離處理請求，MSC/VLR對該MS對應(yīng)的IMSI上作“別離”標記。當該用戶被尋呼后，HLR向拜訪MSC/VLR要漫游號碼(MSRN)時，VLR會通知HLR該用戶已關(guān)機。3.MS忙此時，給MS分配一個業(yè)務(wù)信道傳送話音或數(shù)據(jù)，并在用戶ISDN上標注用戶“忙”二、周期性登記當MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“IMSI別離”消息時，有可能因為此時無線質(zhì)量差或其他原因，GSM系統(tǒng)無法正確譯碼，而仍認為MS處于附著狀態(tài)?；蛘進S開著機，卻在盲區(qū)，GSM系統(tǒng)也不知道，仍認為MS處于附著狀態(tài)。在這兩種情況下，該用戶假設(shè)被尋呼，系統(tǒng)就會不斷地發(fā)出尋呼消息，無效占用無線資源。

為了解決上述問題，GSM系統(tǒng)采用了強制登記的措施。要求MS每過一定時間登記一次，這就是周期性登記。假設(shè)GSM系統(tǒng)沒有接收到MS的周期性登記信息，它所處的VLR就以“隱別離”狀態(tài)在該MS上做記錄，只有當再次接收到正確的周期性登記信息后，將它改寫成“附著”狀態(tài)。三、位置更新所謂位置更新，是通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程。當移動臺更換位置區(qū)時，移動臺發(fā)現(xiàn)其存儲器中的LAI與接收到的LAI發(fā)生了變化，便執(zhí)行登記。位置更新是移動臺主動發(fā)起的。位置更新有兩種情況：(1)移動臺的位置區(qū)發(fā)生了變化，但仍在同一MSC局內(nèi)；(2)移動臺從一個MSC局移到了另一個MSC局。(1)同一MSC局內(nèi)的位置更新：如果在同一MSC局內(nèi)進行位置更新，HLR并不參與位置更新過程。同一局內(nèi)的位置更新如以下圖5.22所示。

〔1〕移動臺漫游到新的位置區(qū)時，分析接收到的位置區(qū)號碼和存儲在SIM卡中的位置區(qū)號碼不一致，就向當前的基站控制器〔BSC〕發(fā)一個位置更新請求。〔2〕BSC接收到MS的位置更新請求，就向MSC/VLR發(fā)一個位置更新請求。〔3〕VLR修改這個MS的數(shù)據(jù)，將位置區(qū)號碼改成當前的位置區(qū)號碼，然后向BSC發(fā)一個應(yīng)答消息?！?〕BSC向MS發(fā)一個應(yīng)答消息，MS將自己SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼改成當前的位置區(qū)號碼。這樣，一個同一MSC局內(nèi)的位置更新過程就結(jié)束了。〔2〕越局位置更新：當移動用戶從一個MSC局漫游到另一個MSC局時，就要進行越局位置更新。這時HLR就要參與位置更新過程，如以下圖5.23所示：在這里為了描述方便，稱用戶原來所在的MSC局為MSC1，漫游到的MSC局為MSC2，在圖中基站控制器〔BSC〕已省略，但描述時仍將提到BSC，將BSC和MSC一樣稱為BSC1和BSC2。〔1〕移動用戶漫游到另一個MSC局時，移動臺〔MS〕發(fā)現(xiàn)當前的位置區(qū)號碼和SIM卡中存儲的位置區(qū)號碼不一致，就向BSC2發(fā)位置更新請求，BSC2向MSC2發(fā)一個位置更新請求?！?〕MSC/VLR2接到位置更新請求，發(fā)現(xiàn)當前MSC中不存在該用戶信息〔從其他MSC漫游過來的用戶〕，就向用戶登記的HLR發(fā)一個位置更新請求。〔3〕HLR向MSC/VLR2發(fā)一個位置更新證實，并將此用戶的一些數(shù)據(jù)傳送給MSC/VLR2?！?〕MSC/VLR2通過BSC2給MS發(fā)一個位置更新證實消息，MS接到后，將SIM卡中位置區(qū)號碼改成當前的位置區(qū)碼。〔5〕HLR負責(zé)向MSC/VLR1發(fā)消息，通知VLR1將該用戶的數(shù)據(jù)刪除。位置更新過程如上所述〔1〕—〔5〕步，在每次位置更新之前，都將對這個用戶進行鑒權(quán)。圖5.24位置登記過程舉例

四、呼叫接續(xù)1.移動用戶主呼移動用戶向固定用戶發(fā)起呼叫的接續(xù)過程如圖5.25所示。移動臺(MS)在隨機接入信道(RACH)上，向基站(BS)發(fā)出“信道請求”信息，假設(shè)BS接收成功，就給這個MS分配一個專用控制信道，即在準許接入信道(AGCH)上向MS發(fā)出“立即分配”指令。MS在發(fā)起呼叫的同時，設(shè)置一定時器，在規(guī)定的時間內(nèi)可重復(fù)呼叫，如果按預(yù)定的次數(shù)重復(fù)呼叫后，仍收不到BS的應(yīng)答，那么放棄這次呼叫。MS收到“立即分配”指令后，利用分配的專用控制信道(DCCH)與BS建立起信令鏈路，經(jīng)BS向MSC發(fā)送“業(yè)務(wù)請求”信息。MSC向VLR發(fā)送“開始接入請求”應(yīng)答信令。VLR收到后，經(jīng)MSC和BS向MS發(fā)出“鑒權(quán)請求”，其中包含一隨機數(shù)(RAND)，MS按鑒權(quán)算法A3進行處理后，向MSC發(fā)回“鑒權(quán)”響應(yīng)信息。圖5.25移動用戶主呼時的接續(xù)過程2.移動用戶被呼固定用戶向移動用戶發(fā)起呼叫的接續(xù)過程如圖5.26所示。〔1〕固定用戶向移動用戶撥出呼叫號碼后，固定網(wǎng)絡(luò)把呼叫接續(xù)到就近的移動交換中心，此移動交換中心在網(wǎng)絡(luò)中起到入口(GateWay)的作用，記作GMSC?！?〕GMSC即向相應(yīng)的HLR查詢路由信息，HLR在其保存的用戶位置數(shù)據(jù)庫中查出被呼MS所在的地區(qū)，并向該區(qū)的VLR查詢該MS的漫游號碼(MSRN)。〔3〕VLR把該MS的(MSRN)送到HLR，并轉(zhuǎn)發(fā)給查詢路由信息的GMSC?！?〕GMSC即把呼叫接續(xù)到被呼MS所在地區(qū)的移動交換中心，記作VMSC。由VMSC向該VLR查詢有關(guān)的“呼叫參數(shù)”，獲得成功后，再向相關(guān)的基站(BS)發(fā)出“尋呼請求”。

〔5〕基站控制器(BSC)根據(jù)MS所在的小區(qū)，確定所用的收發(fā)臺(BTS)，在尋呼信道(PCH)上發(fā)送此“尋呼請求”信息?！?〕MS收到尋呼請求信息后，在隨機接入信道(RACH)向BS發(fā)送“信道請求”，由BS分配專用控制信道(DCCH)，即在公用控制信道(CCCH)上給MS發(fā)送“立即指配”指令。MS利用分配到的DCCH與BS建立起信令鏈路，然后向VMSC發(fā)回“尋呼”響應(yīng)?！?〕VMSC接到MS的“尋呼”響應(yīng)后，向VLR發(fā)送“開始接入請求”，接著啟動常規(guī)的“鑒權(quán)”和“置密模式”過程。〔8〕VMSC收到MS的“呼叫證實”信息后，向BS發(fā)出信道“指配請求”，要求BS給MS分配無線業(yè)務(wù)信道(TCH)。5.26移動用戶被呼時的連接過程五、越區(qū)切換所謂越區(qū)切換，是指在通話期間，當移動臺從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)能進行實時控制，把移動臺從原小區(qū)所用的信道切換到新小區(qū)的某一信道，并保證通話不間斷(用戶無感覺)。如果小區(qū)采用扇區(qū)定向天線，當移動臺在小區(qū)內(nèi)從一個扇區(qū)進入另一扇區(qū)時，也要進行類似的切換。模擬移動：周圍BS〔如六個〕----MSCGSM系統(tǒng)采用的過區(qū)切換方法稱之為移動臺輔助切換(MAHO)法。其主要指導(dǎo)思想是把過區(qū)切換的檢測和處理等功能局部地分散到各個移動臺，即由移動臺來測量本基站和周圍基站的信號強度，把測得結(jié)果送給MSC進行分析和處理，從而作出有關(guān)過區(qū)切換的決策。數(shù)字移動：檢測結(jié)果—BS〔1個〕——BSC——MSC(1)同一個BSC控制區(qū)內(nèi)不同小區(qū)之間的切換，也包括不同扇區(qū)之間