教學(xué)課件-移動通信網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)(第二版)孫海英

第2章GSM移動通信系統(tǒng)2.1概述2.2GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3GSM系統(tǒng)的主要規(guī)格參數(shù)2.4GSM位置區(qū)劃分及編號方式2.5GSM邏輯信道和幀結(jié)構(gòu)2.6GSM的主要技術(shù)2.7GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2.8GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)2.1概述

2.1.1GSM的發(fā)展歷史

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(EuropeanTelecommunicationsStandardizationInstitute，ETSI)的前身歐洲郵政電信管理會議(ConferenceofEuropeanPostsandTelecommunications，CEPT)成立了移動特別行動小組(GroupeSpécialMobile，GSM)，該小組得到了對有關(guān)泛歐數(shù)字移動通信系統(tǒng)的諸多建議進行改進的授權(quán)。

1986年，該小組在巴黎對歐洲各國及各公司經(jīng)大量研究和實驗后所提出的8個建議系統(tǒng)進行了現(xiàn)場實驗。

1987年5月，GSM成員國就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時分多址TDMA、規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測RPE-LTP語音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調(diào)制方式達(dá)成了一致意見。同年，歐洲17個國家的運營者和管理者簽署了諒解備忘錄(MOU)，相互達(dá)成履行規(guī)范的協(xié)議。與此同時，還成立了MOU組織，致力于GSM標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

1990年，MOU組織完成了GSM900的規(guī)范，共產(chǎn)生大約130項的全面建議書，不同建議經(jīng)分組而成為一套12系列。

1991年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，同時MOU組織為該系統(tǒng)設(shè)計和注冊了市場商標(biāo)，將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystemforMobileCommunications)”。從此，移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。同年，移動特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，命名為DCS1800系統(tǒng)。該系統(tǒng)與GSM900具有同樣的基本功能，因而該規(guī)范只占GSM建議的很小一部分，僅將GSM900和DCS1800之間的差別加以描述，絕大部分二者是通用的，它們均可統(tǒng)稱為GSM系統(tǒng)。

1992年，大多數(shù)歐洲GSM運營者開始商用業(yè)務(wù)。到1994年5月，已有50個GSM網(wǎng)在世界上運營；到10月，總客戶數(shù)已超過400萬，國際漫游客戶每月呼叫次數(shù)超過500萬，客戶平均增長超過50%。1993年歐洲第一個DCS1800系統(tǒng)投入運營。

GSM用戶遍及歐洲、亞洲、非洲、美洲、大洋洲等130多個國家和地區(qū)?？梢哉f，GSM是目前世界上使用最廣、用戶數(shù)最多、發(fā)展最成功的無線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。2.1.2GSM的特點

相對于第一代模擬移動通信系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)具有以下

特點：

(1)頻譜效率高。由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術(shù)，使系統(tǒng)具有更高的頻譜效率。

(2)容量大。由于每個信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用載干比要求降低至9dB，故GSM系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到4/12或3/9，甚至更小(模擬系統(tǒng)為7/21)；加上半速率語音

編碼的引入和自動話務(wù)分配以減少了越區(qū)切換的次數(shù)，使GSM系統(tǒng)的容量效率(每小區(qū)的信道數(shù)/MHz)比TACS系統(tǒng)高3倍～5倍。

(3)語音質(zhì)量高。GSM規(guī)范中有關(guān)空中接口和語音編碼的定義以及數(shù)字傳輸技術(shù)的特點，在門限值以上時，語音質(zhì)量總能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平而與無線傳輸質(zhì)量無關(guān)。

(4)提供開放的接口。GSM標(biāo)準(zhǔn)所提供的開放性接口不僅限于空中接口，而且包括網(wǎng)絡(luò)之間以及網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備實體之間，例如A接口和Abis接口。

(5)安全性高。通過鑒權(quán)、加密和TMSI號碼的使用，達(dá)到安全的目的。鑒權(quán)用來驗證用戶的入網(wǎng)權(quán)利，加密用于空中接口，由SIM卡和網(wǎng)絡(luò)AUC合作完成。TMSI是一個由業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)給用戶指定的臨時識別號，以防止有人跟蹤而泄漏其地理位置或通話內(nèi)容。

(6)可與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)互連，如ISDN、PSTN等。與其他網(wǎng)絡(luò)的互連通常利用現(xiàn)有的接口，如ISUP或TUP等。

(7)具有漫游功能。漫游是移動通信的重要特征，它標(biāo)志著用戶可以從一個網(wǎng)絡(luò)自動進入另一個網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)可提供全球漫游，當(dāng)然也需要網(wǎng)絡(luò)運營者之間的某些協(xié)議，例如

計費。

2.2GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1GSM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

GSM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2-2-1所示。由圖可見，GSM系統(tǒng)由移動臺(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)和運營支持子系統(tǒng)(OSS)組成。

MS是用戶直接使用的設(shè)備，也稱為用戶設(shè)備。MS包括存儲用戶個人信息的SIM卡和實現(xiàn)移動通信的物理設(shè)備兩部分。

SIM卡存儲用戶特有的個人信息，包括實現(xiàn)鑒權(quán)和加密的信息、享有的業(yè)務(wù)類型等。物理設(shè)備是實現(xiàn)通信功能的設(shè)備，這部分設(shè)備對所有用戶都是相同的，可以是手持機、車載機等。沒有SIM卡，GSM移動設(shè)備本身不能參與網(wǎng)絡(luò)工作。

BSS負(fù)責(zé)管理MS與MSC之間的無線傳輸通信。BSS包括基站控制器(BSC)和基站收發(fā)信機(BTS)兩部分。每個BSS包括多個BSC，BSC經(jīng)過一個專用線路或微波鏈路連接到MSC上。一般情況下，一個BSC可以控制多個BTS。BSC與BTS之間的接口叫做Abis接口，BSC與MSC之間的接口叫做A接口。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Abis接口是標(biāo)準(zhǔn)化接口，但實際上不同制造商設(shè)備的Abis接口略有不同，所以一般情況下，GSM系統(tǒng)運營商只能采用同一個制造商提供的BTS和BSC設(shè)備。A接口也是規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化接口，這個接口采用7號信令協(xié)議(SS7)，A接口允許業(yè)務(wù)提供商使用不同制造廠家提供的基站和交換設(shè)備。

圖2-2-1GSM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

BSC主要完成如下功能：

(1)接口管理：支持與MSC間的A接口、與BTS間的Abis接口及與OMC間的X.25接口。

(2)?BTS與BSC之間的地面信道管理：BSC對BTS之間的無線信令鏈路、操作維護鏈路進行監(jiān)測、對無線業(yè)務(wù)信道進行分配管理。

(3)無線參數(shù)及無線資源管理：無線參數(shù)包括BTS載頻頻率、空中接口是否應(yīng)用了非連續(xù)接收/發(fā)射、移動臺接入網(wǎng)最小電平設(shè)置、邏輯信道與物理信道的映射關(guān)系等。無線資源管理(RRM)包括小區(qū)內(nèi)信道配置、專用信道與業(yè)務(wù)信道的分配管理、切換資源管理等。

(4)無線鏈路測量與話務(wù)量統(tǒng)計：根據(jù)移動臺和BTS送上的無線鏈路測量報告，決定是否需調(diào)整BTS和移動臺功率，或決定是否需要切換。通過對業(yè)務(wù)信道的阻塞率、呼叫成功率、越區(qū)切換頻度等作出統(tǒng)計，為系統(tǒng)擴容和小區(qū)分裂等提供依據(jù)。

(5)控制小區(qū)切換：根據(jù)小區(qū)功率電平，語音質(zhì)量及干擾情況，選擇切換的目的對象，對于同一BSC控制的小區(qū)間切換，由BSC完全控制，而不同BSC控制的小區(qū)間切換則由MSC控制完成。

(6)支持呼叫控制：通過移動交換中心實現(xiàn)話路連接，還可提供主、被叫排隊機制。

(7)操作與維護：收集BSC及BTS告警，并傳至OMC，同時更新自身內(nèi)部資源表；配合OMC實現(xiàn)對BSS的軟件升級。

BTS是服務(wù)于某蜂窩小區(qū)的無線收發(fā)信設(shè)備，實現(xiàn)BTS與MS空中接口的功能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元和控制單元三部分?；鶐卧饕糜谡Z音和數(shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等；載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機/接收機間的耦合；控制單元則用于BTS的操作與維護。

NSS完成系統(tǒng)的交換功能以及與其他通信網(wǎng)絡(luò)(如PSTN)之間的通信連接。MSC是NSS的中心單元，控制著所有BSC之間的業(yè)務(wù)。

NSS主要由移動交換中心(MSC)、訪問用戶位置寄存器(VLR)、歸屬用戶位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、移動設(shè)備識別寄存器(EIR)等幾部分構(gòu)成。

MSC是整個GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，完成或參與NSS的全部功能，協(xié)調(diào)與控制整個GSM網(wǎng)絡(luò)中BSS、OSS的各個功能實體。

MSC提供各種接口，如與BSC的接口，與內(nèi)部各功能實體的接口，與PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN等其他通信網(wǎng)絡(luò)的接口，并實現(xiàn)各種相應(yīng)的管理功能。MSC還支持一系列業(yè)務(wù)，如電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。除此之外，還支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等其他網(wǎng)絡(luò)管理功能。

VLR是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的一個寄存器，存儲著進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶的相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。當(dāng)某用戶進入一個VLR控制的特定區(qū)域中時，移動用戶要在該VLR上登記注冊；然后，此VLR會通過相連MSC，將這個用戶的必要信息通知該移動用戶的歸屬位置寄存器(HLR)，同時從移動用戶的歸屬位置寄存器(HLR)獲取該用戶的其他信息；一旦用戶離開這個區(qū)域，此用戶的相關(guān)參數(shù)將從該VLR中刪除。

HLR用于存儲每一個相同MSC中所有初始登記注冊用戶的個人信息和位置信息，包括用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，由它控制整個移動交換區(qū)域乃至整個PLMN。其中的位置信息由移動用戶當(dāng)前所在區(qū)域的VLR提供，用于為呼叫該用戶時提供路由，因此HLR中存儲的用戶位置信息是經(jīng)常更新的。

AUC存儲著移動用戶的鑒權(quán)信息和加密密鑰，是為了防止非授權(quán)用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊。

EIR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)具有防止非授權(quán)用戶設(shè)備接入、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。

OSS是僅提供給負(fù)責(zé)GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)設(shè)備運營公司的一個子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)用來支持GSM網(wǎng)絡(luò)的運營及維護，這個子系統(tǒng)的主要功能包括三個方面：①維護特定區(qū)域中所有的通信硬件和網(wǎng)絡(luò)操作；②管理所有收費過程；③管理網(wǎng)絡(luò)中的所有移動設(shè)備。

OSS支持一個或多個操作維護中心(OMC)，操作維護中心用于管理網(wǎng)絡(luò)中的所有MS、BTS、BSC和MSC的性能，負(fù)責(zé)調(diào)整所有基站參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)計費過程。GSM網(wǎng)絡(luò)中的每一個任務(wù)都有一個特定的OMC負(fù)責(zé)。OSS與其他GSM子系統(tǒng)內(nèi)部相連，允許系統(tǒng)工程師對GSM系統(tǒng)的所有方面進行監(jiān)視、診斷和檢修。2.2.2GSM基站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

本小節(jié)主要介紹基站子系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)，包括BTS、天饋子系統(tǒng)、BSC三部分。

1.?BTS

圖2-2-2顯示了BTS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與基站控制器(BSC)的連接關(guān)系。圖2-2-2BTS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

1)?BTS的邏輯功能框圖

BTS包括BTS設(shè)備及機柜、遠(yuǎn)端維護臺、環(huán)境監(jiān)控設(shè)備等。將Abis標(biāo)準(zhǔn)接口與BSC互連，通過Um接口與MS通信，主要完成Um接口協(xié)議和Abis接口協(xié)議的處理，從而實現(xiàn)BSC與MS之間的信息轉(zhuǎn)換。一種典型BTS的邏輯功能框圖如圖2-2-3所示。圖2-2-3典型BTS的邏輯功能框圖圖2-2-3中，BTS主要由公共子系統(tǒng)、載頻子系統(tǒng)、射頻前端子系統(tǒng)和天饋子系統(tǒng)四個功能子系統(tǒng)組成。BTS中有四類總線，分別是數(shù)據(jù)總線(DBUS)、控制總線(CBUS)、時鐘總線(TBUS)和跳頻總線(FH_BUS)。BTS與BSC的連接線路采用符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的2.048M的E1接口線纜。下面對BTS的組成部分分別進行介紹。

(1)公共子系統(tǒng)。BTS的公共子系統(tǒng)內(nèi)配置有定時/傳輸和管理單元(DTMU)、環(huán)境監(jiān)控板(DEMU)、天線與塔放控制板(DATU)。

BTS公共子系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時鐘、電源、傳輸接口、維護接口和外部告警采集接口。BTS公共子系統(tǒng)主要包括如下功能：E1信號接入和防雷、環(huán)境告警采集和監(jiān)控、基站時鐘供給、信號防雷、開關(guān)量接入和電調(diào)天線控制及塔放饋電。

(2)載頻子系統(tǒng)。載頻子系統(tǒng)分為基帶部分和射頻部分，主要完成基帶信號處理、射頻信號的收發(fā)處理、功率放大、支持發(fā)射分集和接收分集等功能。

基帶處理部分完成信令處理、信道編譯碼、交織/解交織、調(diào)制與解調(diào)等功能。射頻發(fā)送部分完成兩個載波基帶信號到射頻信號的調(diào)制、上變頻、濾波、射頻跳頻、信號放大、合路輸出等功能；射頻接收部分完成兩個載波的射頻信號分路、接收分集、射頻跳頻以及解調(diào)等功能。

(3)射頻前端子系統(tǒng)。射頻前端子系統(tǒng)通過CBUS3總線與DTMU通信，完成多載波合路輸出、收發(fā)信號雙工、前端低噪聲放大器增益控制、支持在線軟件升級等功能。

(4)天饋子系統(tǒng)。天饋子系統(tǒng)的主要功能是作為射頻信號發(fā)射和接收的通道，由天線、饋線、跳線和塔頂放大器等組成。本小節(jié)后面將對天饋子系統(tǒng)作詳細(xì)的介紹。

2)?BTS基站子系統(tǒng)的信號流

(1)下行業(yè)務(wù)信號流如圖2-2-4所示。DTMU接收來自BSC的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)交換和處理，然后把業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的收發(fā)信機DTRU。DTRU完成數(shù)字濾波，經(jīng)過射頻電路進一步上變頻、濾波放大，最后把信號傳送給雙工器DDPU。DDPU內(nèi)的雙工器對DTRU的輸出信號進行雙工濾波，然后把信號通過饋線和塔頂天線發(fā)射出去。圖2-2-4下行業(yè)務(wù)信號流圖

(2)上行業(yè)務(wù)信號流如圖2-2-5所示。天線接收MS發(fā)射的上行信號，經(jīng)過塔頂放大器TMA對接收信號放大，然后接收信號通過饋線被傳送給DDPU。DDPU接收到上行信號，完成雙工器接收濾波和低噪聲放大后，傳送給收發(fā)信機DTRU。DTRU接收DDPU送來的上行信號，在DTRU內(nèi)經(jīng)過放大和下變頻，輸出至DTMU。DTMU把信號通過Abis接口傳輸給基站控制器BSC。圖2-2-5上行業(yè)務(wù)信號流圖

(3)基站的信令處理信號流如圖2-2-6所示。Abis接口接收來自BSC信令的數(shù)據(jù)，并把這些信令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給DTMU。DTMU對信令進行判決和處理，然后把信令傳送給DTRU、DDPU。DTRU、DDPU分別把單元狀態(tài)信息上報給DTMU。DTMU收集所有單元狀態(tài)信息后，進行分析和處理得出BTS的狀態(tài)，然后把BTS狀態(tài)通過Abis接口傳送給BSC。圖2-2-6基站的信令處理的信號流圖

3)?BTS軟件結(jié)構(gòu)

BTS軟件的結(jié)構(gòu)如圖2-2-7所示。圖2-2-7BTS軟件的結(jié)構(gòu)示意圖

(1)信令處理軟件。BTS和BSC之間傳送的不僅有語音和數(shù)據(jù)，還有信令。信令處理是BTS業(yè)務(wù)處理的核心內(nèi)容，以載波為單位完成BTS的絕大部分業(yè)務(wù)處理功能。信令處理軟件運行于DTRU單板上。

(2)基帶信號處理軟件?；鶐盘柼幚碥浖\行于DTRU上，并與DTRU數(shù)字信號處理部分的硬件電路一起實現(xiàn)無線信道上的語音、數(shù)據(jù)和信令的編碼、譯碼以及接收信號的解調(diào)工作。

(3)操作維護和傳輸設(shè)備控制軟件。操作維護軟件運行于DTMU上，這是BTS軟件的公共控制部分，也是BTS操作維護功能的核心，BTS的其他各部分軟件均有與它的接口。傳輸設(shè)備控制軟件作為操作維護軟件的一個模塊，控制BSC和BTS之間的地面?zhèn)鬏旀溌贰?/p>

2.天饋子系統(tǒng)

天饋子系統(tǒng)中各部分的連接關(guān)系如圖2-2-8所示。圖2-2-8天饋子系統(tǒng)連接示意圖

1)天線

天線是發(fā)射的最后端和接收的最前端。天線是一種轉(zhuǎn)換器，它將饋線中傳輸?shù)碾姶拍芰哭D(zhuǎn)換為在空間傳播的電磁波，同時也將在空間傳播的電磁波轉(zhuǎn)換為饋線中傳輸?shù)碾姶拍芰?。在移動通信系統(tǒng)中使用的基站天線一般為由基本單元振子組成的天線陣列。

天線的類型、增益、方位角、前后比都會影響系統(tǒng)性能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者可根據(jù)用戶量、覆蓋范圍等進行選擇。移動通信基站常用的天線有全向天線、定向天線、特殊天線、多天線系統(tǒng)等。在蜂窩移動通信中，基站天線一般采用的都是垂直放置的線極化天線，因此會產(chǎn)生垂直線極化波。為了改善接收性能和減少基站天線數(shù)量，基站天線開始采用雙極化天線，這樣既能收發(fā)水平極化波，又能收發(fā)垂直極化波。一般采用?±45°極化方式，其性能優(yōu)于垂直或水平極化方式。

2)射頻電纜

為減少傳輸損耗，BTS采用低損耗射頻電纜，主饋線電纜有7/8英寸、5/4英寸等多種規(guī)格可供選擇。天線到饋線、天線到塔放、機柜到避雷器之間采用1/2英寸超柔電纜連接。

3)防雷保護器

防雷保護器主要用來防雷和泄流，裝在主饋線與室內(nèi)超柔饋線之間，其接地線穿過饋線過線窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網(wǎng)。

4)塔頂放大器

塔頂放大器簡稱塔放(TMA)，是一種安裝在天線塔頂上的低噪聲放大器模塊。塔頂放大器的主要功能是將天線接收到的上行信號在經(jīng)過饋線傳輸衰耗之前進行放大，這樣可以提高基站系統(tǒng)的接收靈敏度，提高系統(tǒng)的上行覆蓋范圍，保證DDPU(DualDuplexerUnitforDTRUBTS)天饋系統(tǒng)接口的接收靈敏度，同時可有效降低手機的發(fā)射功率，提高通話質(zhì)量。塔頂放大器為可選件，一般選配三工塔放，緊靠天線安裝。三工塔放由三工濾波器、低噪聲放大器和饋電三部分組成，如圖2-2-9所示。三工塔放同時具備收發(fā)雙工與塔頂放大器供電的功能。三工濾波器實際上可以看成是圖中兩個雙工濾波器合二為一的器件，從天線來的信號首先經(jīng)三工濾波器濾除帶外干擾，然后由低噪聲放大器將接收的弱信號放大，再用低損耗電纜將放大后的信號送到室內(nèi)單元。圖2-2-9三工塔放原理框圖

3.?BSC

BSC在基站子系統(tǒng)中所處的位置如圖2-2-10所示。圖2-2-10BSC在基站子系統(tǒng)中所處的位置

1)?BSC的傳輸設(shè)備

BSC的傳輸設(shè)備包括三個部分。①?BIE：基站接口設(shè)備(提供Abis接口的信令處理與信道復(fù)用功能)；②?SM：BSC與TC間的子復(fù)用設(shè)備(將PCM傳輸線的數(shù)量降到最少)，見圖2-2-11；③?TSC：碼形變換器與復(fù)用器控制器(收集來自傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù))。圖2-2-11SM所處位置示意圖

2)?BSC傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)

上述BSC傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖如圖2-2-12所示，由TSU、電源、時鐘與告警、數(shù)字交換網(wǎng)組成。圖2-2-12BSC傳輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖

(1)端口子單元(TSU)，是BSC的基本配置單位，共有三類TSU。

①?AbisTSU：負(fù)責(zé)Abis接口的信道與信令處理，由TCU(收發(fā)信控制單元)、BIU(基站接口單元)與接入級(AS)交換板組成。

②?AterTSU：提供到TC架的連接，由DTC(數(shù)字中繼器)、SMB(多路復(fù)用器)與接入級(AS)交換板組成。

③?CommonTSU：提供對BSC的操作維護與系統(tǒng)管理功能，由CPR(公共處理器)與接入級(AS)交換板組成。所有模塊均為冗余備份。

(2)數(shù)字交換網(wǎng)(DCN)負(fù)責(zé)BSC控制單元之間的信息交互，共分為三級交換：

①AS：接入級交換網(wǎng)，負(fù)責(zé)將控制單元接入交換網(wǎng)；

②GS1：第一級組網(wǎng)級交換，連接接入級與二級組網(wǎng)級；

③GS2：第二級組網(wǎng)級交換，為交換網(wǎng)的核心。

(3)傳輸電路板的控制總線入口(TSCA)。所有BSC與BTS傳輸模塊的配置文件均通過它下載。

(4)電源模塊(DC/DC)。提供N?+?1冗余的直流電源模塊。

(5)時鐘與告警模塊(BCLA)。提供整個BSC的工作時鐘，包括兩種時鐘板：系統(tǒng)時鐘板(SYSBCLA)，提取并產(chǎn)生時鐘；機架時鐘板(RackBCLA)，分配時鐘。

每一種BSC的配置均以一個CommonTSU和幾個AbisTSU及AterTSU由DCN連接組成，結(jié)構(gòu)如圖2-2-13所示。圖2-2-13BSC的配置結(jié)構(gòu)圖

4.基站子系統(tǒng)的組網(wǎng)

基站子系統(tǒng)BSS組網(wǎng)指的是BTS與BSC的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系。由于一個BSC可以控制多個BTS，它們之間的連接方式也就有不同的形式。一般的BSS都內(nèi)置多種傳輸方式，有E1、STM-1等多種傳輸方式，也有外置的衛(wèi)星傳輸方式及微波傳輸方式等，從而提供靈活的組網(wǎng)方式。BSS組網(wǎng)方式按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢苑譃槿缦聨追N類型：星型組網(wǎng)、鏈型組網(wǎng)、樹型組網(wǎng)和環(huán)型組網(wǎng)。

(1)星型組網(wǎng)

星型組網(wǎng)適用于一般的應(yīng)用場合，在城市人口稠密的地區(qū)，這種組網(wǎng)方式尤為普遍。星型組網(wǎng)方式的優(yōu)點是組網(wǎng)中每個BTS都由E1線直接和BSC相連，這種組網(wǎng)方式簡單，維護、工程施工、擴容等都很方便。由于信號經(jīng)過的環(huán)節(jié)少，因此線路的可靠性較高。缺點是星型組網(wǎng)方式對傳輸線的需要量比其他組網(wǎng)方式大。星型組網(wǎng)示意圖如圖2-2-14所示。

圖2-2-14星型組網(wǎng)示意圖

(2)鏈型組網(wǎng)

鏈型組網(wǎng)示意圖如圖2-2-15所示。鏈型組網(wǎng)適用于呈帶狀分布的業(yè)務(wù)區(qū)域或用戶密度較小的特殊地區(qū)，如高速公路沿線、鐵路沿線等。鏈型組網(wǎng)方式可以降低傳輸設(shè)備、工程建設(shè)和傳輸鏈路租用的成本。但鏈型組網(wǎng)信號經(jīng)過的環(huán)節(jié)較多，線路可靠性較差；上級BTS的故障可能會影響下級BTS的正常運行；鏈型組網(wǎng)對串聯(lián)的級數(shù)有限制，串聯(lián)的節(jié)點數(shù)一般要求不超過5級。

圖2-2-15鏈型組網(wǎng)示意圖

(3)樹型組網(wǎng)

樹型組網(wǎng)方式適用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、站點及用戶密度分布較復(fù)雜的情況，比如大面積用戶與熱點地區(qū)或小面積用戶交錯的地區(qū)。樹型組網(wǎng)傳輸線的消耗量小于星型組網(wǎng)。由于信號經(jīng)過的環(huán)節(jié)多，樹型組網(wǎng)線路可靠性相對較低，工程施工難度較大，維護相對困難；上級BTS的故障可能會影響下級BTS的正常運行；擴容不方便，可能會引起對網(wǎng)絡(luò)的較大改造；樹型組網(wǎng)對串聯(lián)的級數(shù)有限制，一般要求串聯(lián)不超過5級，即樹的深度不要超過5層。樹型組網(wǎng)示意圖如圖2-2-16所示。

圖2-2-16樹型組網(wǎng)示意圖

(4)環(huán)型組網(wǎng)

環(huán)型組網(wǎng)方式適用于一般的應(yīng)用場合。環(huán)型網(wǎng)有較強的自愈能力，如果某處的E1損壞，環(huán)型網(wǎng)可以自愈成一個鏈型網(wǎng)，業(yè)務(wù)不受到任何影響。一般情況下，只要路由允許，都應(yīng)盡可能組建環(huán)型網(wǎng)。環(huán)型組網(wǎng)示意圖如圖2-2-17所示。在實際的工程應(yīng)用中，往往是以上各種組網(wǎng)方式的綜合使用。合理地應(yīng)用各種組網(wǎng)方式，可以在提供合格的服務(wù)質(zhì)量的同時，節(jié)省大量的傳輸設(shè)備投資。

圖2-2-17環(huán)型組網(wǎng)示意圖

5.?BSS的操作維護子系統(tǒng)

操作維護子系統(tǒng)通過OMC提供對基站進行遠(yuǎn)端操作維護的功能，或是通過人機接口(MMI)終端提供對BSS進行本地近端操作維護的功能。兩者都需要BSS操作維護程序的支持。操作維護程序是BSS軟件的公共控制部分，是BSS操作維護功能的核心，BSS的其他各部分程序均有與它的接口。

2.3GSM系統(tǒng)的主要規(guī)格參數(shù)

GSM系統(tǒng)的主要規(guī)格參數(shù)如表2-2-1所示。

1.?TDMA/FDMA多址接入方式

GSM蜂窩系統(tǒng)采用時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和頻分雙工(FDD)體制。在25MHz的頻段中共有125個射頻信道，去掉上下各一個100kHz的保護帶寬，實際可用射頻信道是124個。這124個射頻信道以絕對無線信道號(ARFCN)標(biāo)識。一個ARFCN代表一對前向和反向射頻信道。對GSM900，前向和反向信道的頻率間隔為45MHz；對DCS1800和PCS1900系統(tǒng)，前向和反向信道的頻率間隔為95MHz，每載頻帶寬為200kHz。每載波都在時間上劃分成時隙(TS)，一個時隙號碼和ARFCN相結(jié)合構(gòu)成前向鏈路和反向鏈路中的一個物理信道。一個時隙的時間寬為0.577ms，8個時隙構(gòu)成一個TDMA幀，一個TDMA幀長為4.615ms。GSM系統(tǒng)中，物理信道、時隙、幀之間的關(guān)系如圖2-3-1所示。

圖2-3-1TDMA/FDMA接入方式

2.信道頻率與絕對射頻信道號之間的關(guān)系

1)?GSM900

GSM900共有124個可用射頻信道，ARFCN為1～124。按照國家規(guī)定，中國移動通信公司占用890?MHz～909?MHz/

935?MHz～954?MHz，中國聯(lián)合通信公司占用909?MHz～915MHz/954MHz～960MHz。

頻率與ARFCN的關(guān)系如下：

基站收：f1(n)=890.2+(n－1)×0.2(MHz)

基站發(fā)：f2(n)=f1(n)+45(MHz)

2)?DCS1800

DCS1800共有374個頻點，序號(ARFCN)為512～885。中國移動通信公司占用1710MHz～1720MHz/1805MHz～1815MHz，中國聯(lián)合通信公司占用1745MHz～1755MHz/

1840MHz～1850MHz。

頻率與序號(n)的關(guān)系如下：

基站收：f1(n)=1710.2+(n－512)×0.2(MHz)

基站發(fā)：f2(n)=f1(n)+95(MHz)

3.調(diào)制方式

GSM采用GMSK作為其調(diào)制方式。GMSK是最小頻移鍵控(MSK)的一種派生形式。與MSK的差別在于基帶數(shù)據(jù)序列要通過一個具有高斯沖激響應(yīng)(時間帶寬積T?=?0.3)的濾波器。這種濾波的帶限程度相當(dāng)高。濾波器的頻譜因此相當(dāng)?shù)恼?，但會引入比較嚴(yán)重的碼間干擾(ISI)。另一方面，由無線信道時延色散所引起的碼間干擾通常更為嚴(yán)重。因而，必須采用某種均衡措施。標(biāo)準(zhǔn)并未就檢測方式做出規(guī)定。差分檢測、相干檢測或限幅-鑒頻器檢測都可以被采用。

GSM采用0.3GMSK調(diào)制方式。其中，0.3表示高斯脈沖成形濾波器的3?dB帶寬與比特周期的乘積(即BTb?=?0.3)，通過使載波頻率偏移?±67.708kHz來表示二進制中的0和1。GSM信道的速率為270.833kb/s，正好是RF頻率偏移的4倍，這樣剛好符合MSK的要求，在最小頻移的情況下信號的功率譜隨著頻率偏離中心頻率的衰減最快，可以減少調(diào)制信號的占用帶寬并提高信道效率，其頻譜利用率為1.35?b/s·Hz－1。

4.語音編碼

GSM系統(tǒng)采用的語音編碼方式是13kb/s的RPE-LTP(規(guī)則脈沖激勵-長期預(yù)測)。目的是在不增加誤碼的情況下，以較小的速率優(yōu)化頻譜占用，同時盡量能夠得到與固定電話相同的語音質(zhì)量。首先將語音分成以20ms為單位的語音塊，再將每個塊用8kHz抽樣，得到每塊160個樣本。每個樣本經(jīng)過A率13比特(μ率14比特)的量化，又分別加上3個或2個(因為A率和μ率的量化值不同)“0”，最后每個樣本就得到16比特的量化值，所以數(shù)字化之后得到128kb/s的數(shù)據(jù)流。這個數(shù)據(jù)流太高沒辦法在無線信道中傳播，所以需通過編碼器進行壓縮編碼。如果使用全速率編碼器，每個語音塊將被編碼成260個比特，最后形成了13kb/s的編碼速率。

5.信道編碼

GSM使用的編碼方式主要有塊卷積碼、糾錯循環(huán)碼、奇偶碼。塊卷積碼主要用于糾錯，當(dāng)解調(diào)器采用最大似然估計方法時，可以產(chǎn)生十分有效的糾錯結(jié)果。GSM系統(tǒng)中采用的卷積編碼速率為1/2。糾錯循環(huán)碼主要用于檢測和糾正成組出現(xiàn)的誤碼，通常和塊卷積碼混合使用，用于捕捉和糾正遺漏的組誤差。奇偶碼是一種普遍使用的、最簡單的檢測誤碼的方法。

2.4GSM位置區(qū)劃分及編號方式

2.4.1GSM位置區(qū)域的概念

GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網(wǎng)，在它的服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置有很多基站，移動通信網(wǎng)在此服務(wù)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2-25所示。

1.服務(wù)區(qū)

服務(wù)區(qū)是指移動臺可獲得服務(wù)的區(qū)域，即不同通信網(wǎng)的用戶無需知道移動臺的具體位置即可與之通信的區(qū)域。

2.公用陸地移動通信網(wǎng)區(qū)域(PLMN)

PLMN區(qū)是指整個陸地移動通信網(wǎng)的地理區(qū)域。在該區(qū)內(nèi)具有共同的編號制度和共同的路由計劃，它是獨立于通信網(wǎng)中其他網(wǎng)絡(luò)(如ISDN、PSTN網(wǎng))的一個網(wǎng)絡(luò)。

3.?MSC區(qū)

MSC區(qū)是指由一個移動業(yè)務(wù)交換中心所控制的所有小區(qū)共覆蓋的區(qū)域構(gòu)成的PLMN網(wǎng)的一部分。一個MSC區(qū)可由若干位置區(qū)構(gòu)成。

4.位置區(qū)

位置區(qū)是指移動臺可任意移動而不需要進行位置更新的區(qū)域，一個位置區(qū)可由若干個小區(qū)(或基站區(qū))組成。為了呼叫一個移動臺，可在一個位置區(qū)內(nèi)所有基站同時發(fā)起呼叫。

5.基站區(qū)

基站區(qū)是指由同一區(qū)域的一個或數(shù)個基站收發(fā)信臺(BTS)包括的所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域。

6.扇區(qū)

扇區(qū)是指采用基站識別碼或全球扇區(qū)識別碼進行標(biāo)識的無線覆蓋區(qū)域。在使用全向天線結(jié)構(gòu)時，扇區(qū)即為基站區(qū)。在設(shè)計時，一個具體化的蜂房就是一個扇區(qū)。圖2-4-1所示為區(qū)域級別定義圖。

圖2-4-1GSM區(qū)域級別定義圖2.4.2GSM編號方式

GSM網(wǎng)絡(luò)包含無線、有線信道，并與其他網(wǎng)絡(luò)如PSTN、ISDN、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)或其他PLMN網(wǎng)互相連接。為了將一次呼叫連續(xù)傳至某個移動用戶，則需要調(diào)用相應(yīng)的實體。因此，正確尋址就非常重要，各種號碼被用于識別不同的移動用戶、移動設(shè)備以及不同的網(wǎng)絡(luò)。

各種號碼的定義及用途說明如下所述。

1.國際移動用戶識別碼(IMSI)

IMSI的組成如圖2-4-2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。圖中，MCC代表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代表移動網(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)；MSIN代表移動用戶識別碼，用以識別某一移動通信網(wǎng)(PLMN)中的移動用戶。圖2-4-2國際移動用戶識別碼(IMSI)的格式

2.臨時移動用戶識別碼(TMSI)

考慮到移動用戶識別碼的安全性，GSM系統(tǒng)能提供安全保密措施，即空中接口無線傳輸?shù)淖R別碼采用TMSI代替IMSI，且兩者之間可按一定的算法互相轉(zhuǎn)換。訪問位置寄存器(VLR)可給來訪的移動用戶分配一個TMSI(只限于在該訪問服務(wù)區(qū)使用)?？傊?，IMSI只在起始入網(wǎng)登記時使用，在后續(xù)的呼叫中則使用TMSI，以避免IMSI被竊取，防止竊聽者檢測用戶的通信內(nèi)容，或者非法盜用合法用戶的IMSI。

TMSI總長不超過4個字節(jié)，其格式可由各運營部門決定。

3.國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)

IMEI是區(qū)別移動臺設(shè)備的標(biāo)志，可用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。IMEI的格式如圖2-4-3所示。圖中，TAC代表型號批準(zhǔn)碼，由歐洲型號標(biāo)準(zhǔn)中心分配；FAC代表裝配廠家號碼；SNR代表產(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代表備用。

圖2-4-3國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)的格式

4.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2-4-4所示。圖中，CC代表國家代號，即移動臺注冊登記的國家代號，中國為86；NDC代表國內(nèi)地區(qū)碼，每個PLMN有一個NDC；SN代表移動用戶號碼。

圖2-4-4移動臺國際ISDN的格式

5.移動臺漫游號碼(MSRN)

當(dāng)移動臺漫游到一個新的服務(wù)區(qū)時，VLR會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服務(wù)區(qū)，此漫游號碼即被收回，并可分配給其他來訪的移動臺使用。

漫游號碼的組成格式與移動臺國際(或國內(nèi))ISDN的號碼

相同。

6.位置區(qū)識別碼和基站識別色碼

(1)位置區(qū)識別碼(LAI)

當(dāng)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2-4-5所示。圖中的MCC和MNC均與IMSI的MCC和MNC相同；位置區(qū)碼(LAC)用于識別GSM移動通信網(wǎng)中的一個位置區(qū)，最多不超過兩個字節(jié)，采用十六進制編碼，由各運營部門自定。在LAI后面加上小區(qū)的標(biāo)志號(CI)還可以組成小區(qū)識別碼。圖2-4-5位置區(qū)識別碼格式

2)基站識別色碼(BSIC)

基站識別色碼(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2-4-6所示。圖中，NCC代表PLMN色碼，用來識別相鄰的PLMN網(wǎng)；BCC代表BTS色碼，用來識別相同載頻的不同的基站。圖2-4-6基站識別色碼的格式2.5GSM邏輯信道和幀結(jié)構(gòu)

2.5.1GSM邏輯信道

1.業(yè)務(wù)信道(TCH)

全速率傳送時，用戶數(shù)據(jù)在一個時隙中傳送。而半速率傳輸時，兩個用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射到同一個時隙上，但是采用隔幀傳送的方式，因此兩個半速率的用戶可以共享同一個時隙，只是每隔一幀交替發(fā)送。在GSM系統(tǒng)中，TCH數(shù)據(jù)不會在作為廣播信道頻點的TDMA幀上傳播。此外，TCH復(fù)幀(包含26個TDMA幀)在第13和第26幀中會插入慢速輔助控制信道(SACCH)數(shù)據(jù)或空閑幀(IDLE)。如果第26幀中包含IDLE數(shù)據(jù)位，則為全速率TCH；如果包含SACCH數(shù)據(jù)，則為半速率的TCH。TCH復(fù)幀結(jié)構(gòu)如圖2-5-1所示。

圖2-5-1業(yè)務(wù)信道復(fù)幀結(jié)構(gòu)

2.控制信道(CCH)

控制信道用于傳送系統(tǒng)的信令和同步信號。GSM中有三種主要的控制信道：廣播信道(BroadcastCHannel，BCH)、公共控制信道(CommonControlCHannel，CCCH)和專用控制信道(DedicatedControlCHannel，DCCH)?？刂菩诺缽?fù)幀包含51個TDMA幀。CCH復(fù)幀的結(jié)構(gòu)如圖2-5-2所示。

圖2-5-2控制信道復(fù)幀結(jié)構(gòu)

1)廣播信道(BCH)

BCH在一個小區(qū)的指定ARFCN的前向鏈路的特定幀TS0中發(fā)送。BCH僅使用前向鏈路，是一種點對多點的單方向控制信道，用于給小區(qū)內(nèi)的移動用戶提供同步信息，同時也被鄰接小區(qū)的移動用戶監(jiān)測。所以，接收電平和MAHO(MobileAssistantHandOver)判決可以來自小區(qū)外的用戶。GSM系統(tǒng)中有三種類型的BCH。

(1)頻率校正信道(FrequencyCorrectionCHannel，F(xiàn)CCH)。該信道用于MS的頻率與基站的頻率同步。在控制復(fù)幀的第0幀發(fā)送，每隔10幀重復(fù)一次。

(2)同步信道(SynchronizationCHannel，SCH)。該信道傳送供MS進行同步和對基站進行識別的信息。SCH緊接在控制復(fù)幀的FCCH幀后發(fā)送，每隔10幀重復(fù)一次。SCH載有MS幀同步和BTS識別、BSIC碼、時間提前量等。

(3)廣播控制信道(BroadcastControlCHannel，BCCH)。該信道傳送BTS的一般信息，如小區(qū)和網(wǎng)絡(luò)的特征、小區(qū)內(nèi)其他可用的信道等。在控制復(fù)幀的第2幀到第5幀發(fā)送BCCH數(shù)據(jù)。

2)公共控制信道(CCCH)

(1)尋呼信道(PCH)。該信道是一個前向信道，用于基站尋呼MS，通知MS有來自網(wǎng)絡(luò)的呼叫。MS在隨機接入信道(RACH)上予以響應(yīng)，傳送被呼用戶的IMSI(國際移動用戶識別碼)，有時可能采用TMSI(臨時移動用戶識別碼)，并要求MS在RACH上回應(yīng)和提供鑒權(quán)信息，短消息也在PCH上傳送。

(2)隨機接入信道(RACH)。該信道是一個反向信道，用于MS對PCH的回應(yīng)，或隨機提出入網(wǎng)申請，即請求分配獨立專用控制信道(SDCCH)。

(3)接入認(rèn)可信道(AGCH)。該信道是一個前向信道，用于基站對移動臺的隨機接入請求作出應(yīng)答，即給移動臺分配一個SDCCH或直接分配一個TCH。

3)專用控制信道(DCCH)

(1)獨立專用控制信道(StandaloneDedicatedControlCHannel，SDCCH)。在BTS認(rèn)可MS的接入請求之后，BTS和MSC需要有一段時間來驗證移動臺的身份并為它分配業(yè)務(wù)信道。在這段時間內(nèi)，SDCCH用于保持MS和BTS的連接，傳送連接MS和BTS的信令數(shù)據(jù)。SDCCH可使用專門的物理信道，也可和BCH共用。

(2)慢速輔助控制信道(SlowAssociatedControlCHannel，SACCH)。該信道是一個雙向的點對點控制信道，用于在MS和BTS之間周期性地傳送某些特定信息。例如功率和幀調(diào)整控制信息、正在服務(wù)的基站和鄰近基站的信號強度數(shù)據(jù)等(用于MAHO)。SACCH可以與一個TCH信道聯(lián)用，也可以與一個SDCCH聯(lián)用。與TCH聯(lián)用時用SACCH/T表示，與SDCCH聯(lián)用時用SACCH/C表示。

(3)快速輔助控制信道(FastAssociatedControlCHannel，F(xiàn)ACCH)。該信道傳送的信息基本上與SDCCH相同。當(dāng)沒有

為移動用戶分配SDCCH，但需要處理緊急事務(wù)(如切換請求

等)時，F(xiàn)ACCH通過從業(yè)務(wù)信道“偷”幀來實現(xiàn)。當(dāng)TCH中的

兩個stealingbit(偷幀比特)被置位時，表明這個時隙中包含F(xiàn)ACCH，而不是TCH?；靖鶕?jù)MS最初接入請求時在RACH上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，能夠決定出合適的定時提前量和功率級，并通過SACCH向MS發(fā)送適當(dāng)?shù)亩〞r提前量和功率級數(shù)據(jù)。一旦MS接收和處理完SACCH中傳送的定時提前量和功率級信息后，它就可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要發(fā)送常規(guī)突發(fā)序列信息了。在SDCCH傳送MS與基站間交互信息的期間，還同時配合MSC處理對該用戶進行的鑒權(quán)操作。2.5.2GSM幀結(jié)構(gòu)

帶寬為200kHz的GSM射頻信道在時間上劃分成寬度約為576.92μs的等間隔時隙TS，每個時隙等效于156.25bit信息的時間長度。

GSM系統(tǒng)采用緩存—突發(fā)方法發(fā)送數(shù)據(jù)并實現(xiàn)通信，每一個需要傳送的數(shù)據(jù)(包括用戶信息數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息數(shù)據(jù))都在指定的時隙中傳送。一個時隙中傳送的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)突發(fā)序列。

GSM系統(tǒng)每8個時隙組成一幀，GSM幀在射頻信道上是周期性發(fā)送的。不同功能的信息數(shù)據(jù)都安排在指定幀的指定時隙發(fā)送。換句話說，GSM的一個時隙構(gòu)成一個物理信道。這樣，每個GSM射頻信道形成8個物理信道，因此GSM系統(tǒng)共有8×124=992個物理信道。物理信道與邏輯信道的關(guān)系是映射關(guān)系，前面介紹的各種邏輯信道都是映射在這些物理信道上傳送的。

GSM幀的時長為8×0.57692≈4.615?ms，包括8×156.25=1250?bit，因此，GSM的幀速率為216.66幀/秒，一個射頻信道的數(shù)據(jù)速率約為270.833kb/s，而單個時隙的數(shù)據(jù)速率(即每個用戶信道數(shù)據(jù)速率)為33.85kb/s。多個TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀。GSM中有兩種復(fù)幀：第一種是26幀的業(yè)務(wù)復(fù)幀，每個業(yè)務(wù)復(fù)幀包含26個TDMA幀，時間長度為120ms，用于TCH、FACCH和SACCH；第二種是51幀的控制復(fù)幀，控制復(fù)幀包含51個TDMA幀，時長為235.385ms，用于BCCH、CCCH和SDCCH。

多個復(fù)幀構(gòu)成超幀。超幀由51個26幀的業(yè)務(wù)復(fù)幀或由26個51幀的控制復(fù)幀組成，因此，一個超幀包含51×26=1326個TDMA幀，共占6.12s的時間長度。

2048個超幀構(gòu)成超高幀，一個超高幀包含2?715?648個TDMA幀，共占12?533.76s(3小時28分53秒760毫秒)。一個完整的超高幀大約為3.5小時，這對GSM系統(tǒng)來說是很重要的。因為用戶數(shù)據(jù)的加密算法是在精確幀數(shù)的基礎(chǔ)上進行的，而加密算法以TDMA幀號為一個輸入?yún)?shù)。所以，只有使用超高幀提供的大幀數(shù)才能保證提供充分的保密性。圖2-5-3所示為GSM系統(tǒng)中時隙、幀、復(fù)幀、超幀和超高幀的格式，以及這些時幀之間的關(guān)系與分層結(jié)構(gòu)。

圖2-5-3GSM系統(tǒng)的時幀結(jié)構(gòu)關(guān)系

GSM規(guī)定了五種數(shù)據(jù)突發(fā)序列類型，如圖2-5-4所示。

常規(guī)突發(fā)序列用于前向和反向鏈路的TCH和DCCH。頻率校正突發(fā)序列用來廣播前向鏈路上的頻率控制信息，允許移動用戶將內(nèi)部頻率標(biāo)準(zhǔn)和基站的精確頻率進行同步。同步突發(fā)序列用來廣播前向鏈路上的定時信息，調(diào)整MS的時間基準(zhǔn)，使得基站接收到的信號與基站時鐘同步。接入突發(fā)序列在反向鏈路上為MS傳輸入網(wǎng)申請。偽突發(fā)序列用于填充前向鏈路上未使用的時隙。

圖2-5-4GSM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)突發(fā)序列格式圖2-5-4所示的五種常規(guī)突發(fā)類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均包括起始和結(jié)束的尾比特，這兩個尾比特并不傳送數(shù)據(jù)，而是提供等效的時間段。之所以在突發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的兩端分別提供一個等效時間段，這是考慮到各種電路都有一個暫態(tài)過程，在無線信道上進行突發(fā)傳輸時，載波電平從初始值上升到正常值需要一段上升時間。突發(fā)結(jié)束時，載波電平從正常值下降到零需要一段下降時間。起始和結(jié)束的尾比特就是允許載波功率在此時間段內(nèi)上升或下降到規(guī)定的數(shù)值。突發(fā)的最后8.25比特給出一段等效長度的保護時間。這是由于不同的MS與基站的距離不同，設(shè)置這個保護時間用以防止不同MS的突發(fā)序列在基站接收機中產(chǎn)生重疊。

在常規(guī)突發(fā)的156.25個比特中，有114比特為信息承載比特，它們位于接近突發(fā)序列始端和末端的兩個57比特序列。中間段為26比特的均衡器訓(xùn)練序列，MS或基站接收機的自適應(yīng)均衡器使用該訓(xùn)練序列分析無線信道特性，在此基礎(chǔ)上調(diào)整均衡器參數(shù)，以獲得最佳的接收與解調(diào)。常規(guī)突發(fā)序列中間段的兩端各有一個偷幀標(biāo)志的控制比特，這兩個標(biāo)志用來區(qū)分在同一物理信道上的時隙中包含的是TCH數(shù)據(jù)還是FACCH數(shù)據(jù)。頻率校正突發(fā)中間的142個固定比特，實際上均為0，相應(yīng)發(fā)送的射頻是一個與載波有固定頻偏的單頻正弦波，這個正弦波用于校正移動臺的載波頻率。

同步突發(fā)中的兩段39比特的加密數(shù)據(jù)用于傳送TDMA幀號和基站識別碼(BSIC)。其中，TDMA幀號用作用戶信息加密算法的一個輸入?yún)?shù)，基站識別碼用于移動臺進行信號強度測量時區(qū)分使用同一個載頻的基站。同步突發(fā)中的訓(xùn)練序列較長，這有利于分析信道特性和使移動臺與基站的時幀結(jié)構(gòu)同步。接入突發(fā)的數(shù)據(jù)與其他突發(fā)格式有較大的差異。接入突發(fā)起始尾比特是8比特，保護時間為68.25比特，這兩個時間都比較長。這主要是考慮基站開始接收接入請求時的狀況具有偶然性，既不知道確切的接收時間，也不知道移動臺發(fā)射的功率電平、載波頻率、移動臺與基站之間的距離等參數(shù)，留有較長的起始時間和保護時間有利于減小接入突發(fā)落入其他時隙的可能，提高了基站解調(diào)的成功率。接入突發(fā)的訓(xùn)練序列比較長，目的是使基站能夠檢測出尚未同步的移動臺的信息。在一個GSM幀中，每個GSM用戶單元用一個時隙來發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，一個時隙用來接收，其余6個空閑時隙可以用來檢測自己及相鄰基站的信號強度，這有利于控制越區(qū)切換。

2.6GSM的主要技術(shù)

2.6.1語音編碼和信道編碼

圖2-6-1給出了語音在GSM移動臺中處理后送至發(fā)送端的過程。圖2-6-1GSM移動臺中的語音處理過程

1.語音編碼

GSM采用規(guī)則脈沖激勵—長期預(yù)測編碼(RPE-LTP)的語音編碼方式，其處理過程是先對模擬語音信號進行8kHz抽樣，按每20ms為一幀進行處理，每幀為4個子幀，每個子幀長

5ms，輸出RPE-LTP的純比特率為13kb/s。

2.信道編碼

語音編碼器輸出為每20ms一幀，一幀中含有260bit。信道編碼時，首先將這260bit數(shù)據(jù)按照重要性分成三類，三類信息分別按Ⅰa?類50個比特、Ⅰb?類132個比特和Ⅱ類78個比特來分類。Ⅰa類是最重要的，Ⅰb類次之，Ⅱ類是不重要的。重要的信息進行重點保護，不重要的信息不受到任何保護。為了提高編碼效率，按重要性對這三類數(shù)據(jù)分別進行不同的冗余處理，處理過程如圖2-6-2所示。

圖2-6-2信道編碼過程在塊編碼器中，用循環(huán)冗余校驗(CRC)碼對最重要的Ⅰa

類50比特進行編碼，引入3個奇偶校驗比特，然后送入卷積編碼器；在卷積編碼器中，Ⅰb

類132比特與來自塊編碼器的53比特重新排序，并在其后附加4個尾比特，產(chǎn)生一個189比特的數(shù)據(jù)塊，然后對該數(shù)據(jù)塊進行比率為1/2、約束長度為5的卷積編碼，產(chǎn)生378比特的序列；之后加上沒有增加任何保護的78比特Ⅱ類數(shù)據(jù)形成456比特數(shù)據(jù)塊輸出。經(jīng)信道編碼之后，總的輸出數(shù)據(jù)速率為456bit/20?ms?=?22.8?kb/s(相當(dāng)于13?kb/s的原始數(shù)據(jù)+9.8?kb/s的奇偶校驗和信道編碼)。

3.交織

信道編碼輸出的是一系列有序的語音幀，傳輸過程中會由于信道衰落等因素造成突發(fā)性的、連續(xù)的比特錯誤，GSM系統(tǒng)采用交織技術(shù)減小突發(fā)錯誤的影響。交織技術(shù)的實質(zhì)是時間分集，就是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼重新排序，重新排序的結(jié)果使得突發(fā)差錯時產(chǎn)生的成串錯誤的比特位來自交織前信道編碼不同的位置。當(dāng)在接收端去交織后，數(shù)據(jù)編碼恢復(fù)了原來的順序，從而連續(xù)的突發(fā)差錯就變成了離散的隨機差錯，而隨機差錯可以用卷積編碼等信道編碼技術(shù)進行糾正的。GSM系統(tǒng)中同時采用了比特交織和塊交織兩種方法。比特交織如圖2-6-3所示。信道編碼器輸出的456個編碼比特按行的順序?qū)懭胍粋€矩陣，每行8個比特，然后按列讀出，從而將一個語音幀的456個編碼比特分成了8個完成比特交織的子塊，每個子塊57個比特。圖2-6-3比特交織

塊交織是在相鄰不同語音幀之間進行的?，F(xiàn)假設(shè)有如圖2-6-4所示的3個語音幀。在GSM的一個突發(fā)脈沖序列(即TDMA幀的一個物理時隙)中，包括一個語音幀中的兩組業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如圖2-6-5所示。圖中，前后3個尾比特用于消息定界，中間是26個訓(xùn)練比特，訓(xùn)練比特的左右各1個比特作為“偷幀標(biāo)志”。一個突發(fā)脈沖序列攜帶兩段57比特的語音數(shù)據(jù)，就是說一個時隙恰好發(fā)送兩個比特交織后的子塊。圖2-6-43個語音幀

圖2-6-5語音突發(fā)序列的結(jié)構(gòu)根據(jù)GSM一個突發(fā)脈沖序列中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點，塊交織是在完成了比特交織的40?ms兩個語音幀、共912比特語音數(shù)據(jù)之間進行的。塊交織時，第n個語音幀的子塊1與第n+1個語音幀的子塊1分別放在TDMA幀指定時隙的兩段57比特語音數(shù)據(jù)的位置；第n個語音幀的子塊2與第n?+?1個語音幀的子塊2分別放在下一個TDMA幀中對應(yīng)時隙的兩段57比特語音數(shù)據(jù)的位置；依此類推。這樣，塊交織后就將912比特數(shù)據(jù)分散到了

8個TDMA幀的同一時隙中周期性的發(fā)送出去。圖2-6-6給出了交織的處理過程。

圖2-6-6交織處理過程示意圖對于交織技術(shù)，交織深度越大，離散度就越大，抗突發(fā)差錯能力越強。但從上面的討論可以看出，交織處理過程會產(chǎn)生時延，交織深度越大，交織編碼處理時間就越長，產(chǎn)生的時延就越大。因此，通過交織處理提高抗差錯能力是以增加處理時延為代價的，這也是交織編碼屬于時間分集技術(shù)的原因。所有的交織器都有一個固定時延，實際中，所有的無線數(shù)據(jù)交織器的時延都不超過40ms，GSM系統(tǒng)中的時延為37.5ms，是人們可以忍受的。2.6.2GSM安全性管理

由于空中接口容易受到侵犯，GSM系統(tǒng)采取了特別的安全措施，包括用戶鑒權(quán)、加密、移動設(shè)備識別、移動用戶安全保密等。鑒權(quán)是為了確認(rèn)移動臺的合法性，加密是為了防止非法竊聽。

SIM卡中存有如下內(nèi)容：固化數(shù)據(jù)、國際移動用戶識別碼IMSI、用戶鑒權(quán)密鑰Ki、安全算法，臨時的移動用戶識別碼TMSI、位置區(qū)識別碼LAI、加密密鑰Kc、被禁止的PLMN業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

AUC存有如下內(nèi)容：用于生成隨機數(shù)(RAND)的隨機數(shù)發(fā)生器、用戶鑒權(quán)密鑰Ki、各種安全算法。

下面對三參數(shù)組和鑒權(quán)、加密算法簡要介紹一下。用戶三參數(shù)組的產(chǎn)生過程：每個用戶在購買MS(或只是SIM卡)并進行初始注冊時，都會獲得一個用戶電話號碼和國際移動用戶識別碼IMSI。這兩個號碼往往具有可選性，但一經(jīng)選定便不能修改，因為IMSI會被SIM卡寫卡機一次寫入到用戶的SIM卡中。在IMSI寫入的同時，寫卡機中還會產(chǎn)生一個對應(yīng)此IMSI的唯一的用戶鑒權(quán)密鑰(128比特Ki)。IMSI和相應(yīng)的Ki在用戶SIM卡和AUC中都會分別存儲，而且它們還分別存儲著鑒權(quán)算法(A3)和加密算法(A5和A8)。AUC中還有一個偽隨機碼發(fā)生器，用于產(chǎn)生一個不可預(yù)測的RAND。RAND和Ki經(jīng)AUC中的A8算法產(chǎn)生一個加密密鑰(Kc)，經(jīng)A3算法產(chǎn)生一個響應(yīng)數(shù)(SRES)。加密密鑰(Kc)、響應(yīng)數(shù)(SRES)和相應(yīng)的RAND一起構(gòu)成了用戶的一個三參數(shù)組。一般情況下，AUC一次能產(chǎn)生五組這樣的三參數(shù)組。AUC會把這些三參數(shù)組傳送給用戶的HLR，HLR自動存儲，以備后用。對一個用戶，HLR最多可存儲10組三參數(shù)。當(dāng)MSC/VLR向HLR請求傳送三參數(shù)組時，HLR會一次性地向MSC/VLR傳送五組三參數(shù)組。MSC/VLR一組一組地用，當(dāng)用到只剩兩組時，就向HLR請求再次傳送。這樣做的一大好處是鑒權(quán)算法程序的執(zhí)行時間不占用移動用戶實時業(yè)務(wù)的處理時間，有利于提高呼叫接續(xù)速度。

1.鑒權(quán)過程

GSM的鑒權(quán)算法是A3算法。A3算法有兩個輸入?yún)?shù)：用戶IMSI對應(yīng)的固定密鑰Ki和AUC本地產(chǎn)生的RAND，其運算結(jié)果是一個32比特的用戶鑒權(quán)SRES。鑒權(quán)過程如圖2-6-7所示。圖2-6-7鑒權(quán)過程示意圖首先是網(wǎng)絡(luò)方的MSC/VLR向MS發(fā)出鑒權(quán)命令信息，其中包含鑒權(quán)算法所需的RAND。MS的SIM卡在收到命令之后，先將RAND與自身存儲的Ki，經(jīng)A3算法得出一個SRES，再通過鑒權(quán)響應(yīng)信息將SRES值傳回網(wǎng)絡(luò)方。

網(wǎng)絡(luò)方在給移動臺發(fā)出鑒權(quán)命令的同時，也采用同樣的算法得到自己的一個SRES*。若這兩個SRES完全相同，則認(rèn)為該用戶是合法用戶，鑒權(quán)成功；否則，認(rèn)為是非法用戶，拒絕用戶的業(yè)務(wù)要求。網(wǎng)絡(luò)方A3算法的運行實體可以是移動臺訪問地的MSC/VLR，也可以是移動臺歸屬地的HLR/AUC。

2.?GSM系統(tǒng)的加密過程

GSM系統(tǒng)中的加密是指為了在BTS和MS之間交換用戶信息和用戶參數(shù)時不被非法用戶截獲或監(jiān)聽而采取的措施。

加密的過程如圖2-6-8所示。首先是網(wǎng)絡(luò)方的MSC/VLR向MS發(fā)出加密模式命令信息，其中包含加密算法所需的RAND。

MS的SIM卡在收到命令之后，先將RAND與自身存儲的Ki，經(jīng)A8算法得出加密密鑰(Kc)，加密密鑰Kc和MS用戶的數(shù)據(jù)用A5算法運算得到加密數(shù)據(jù)，經(jīng)過加密的用戶信息傳送至網(wǎng)絡(luò)方。網(wǎng)絡(luò)方在給MS發(fā)出加密模式命令的同時，也采用同樣的算法得到自己的機密密鑰Kc。對接收到的已加密數(shù)據(jù)用加密密鑰Kc和算法A5進行解密，若得到正確的用戶數(shù)據(jù)，則加密成功；否則，加密失敗。圖2-6-8加密過程示意圖

3.移動設(shè)備識別

移動設(shè)備識別的過程如下：

(1)?MSC/VLR從MS要求發(fā)送IMEI(國際移動設(shè)備識別碼)；

(2)?MS發(fā)送IMEI；

(3)?MSC/VLR轉(zhuǎn)發(fā)IMEI；

(4)?在EIR的三種名單列表中核查IMEI，返回信息至MSC/VLR。

4.?TMSI的使用

當(dāng)MS進行位置更新、發(fā)起呼叫或激活業(yè)務(wù)時，MSC/VLR將分配給IMSI一個新的TMSI，并由MS存儲于SIM卡上，此后MSC/VLR與MS間的信令聯(lián)系只使用TMSI。使用TMSI主要是對用戶號碼保密和避免被別人對用戶定位。

5.?PIN碼

PIN碼存儲在用戶SIM卡中，其目的是為了防止用戶賬單上產(chǎn)生錯誤計費，保證入局呼叫被正確傳送。PIN碼由4～8位數(shù)字構(gòu)成，其具體位數(shù)由用戶自己決定。只有用戶輸入了正確的PIN碼，才能正常使用相應(yīng)的移動臺。如果用戶輸入了錯誤的PIN碼，移動臺會給用戶發(fā)出錯誤提示，要求重新輸入。如果用戶連續(xù)3次輸入錯誤，SIM卡就會被閉鎖，即使將SIM卡拔出后再裝上或關(guān)掉手機電源后再開機也不能使其解鎖。要想解鎖，用戶必須輸入由8位數(shù)字組成的正確的“個人解鎖碼”。若“個人解鎖碼”又被連續(xù)10次輸入錯誤，SIM卡將進入進一步閉鎖。這種閉鎖就只能靠SIM卡管理中心的SIM卡業(yè)務(wù)激活器來解鎖。2.6.3切換控制

在MS通話階段中，MS小區(qū)的改變所引起系統(tǒng)的相應(yīng)操作稱做切換。切換的依據(jù)是由MS對相鄰BTS信號強度的測量報告和BTS對MS發(fā)射信號強度及通話質(zhì)量決定的，統(tǒng)一由BSC評價后決定是否進行切換。

下面將結(jié)合圖解具體分析三種不同的切換。

1.由相同BSC控制的小區(qū)間的切換

相同BSC控制小區(qū)間的切換過程如圖2-6-9所示。圖2-6-9相同BSC控制小區(qū)間的切換圖2-6-9中：

①?BSC要求新的BTS激活一個TCH。

②?BSC通過舊BTS發(fā)送一個包括頻率、時隙及發(fā)射功率參數(shù)的信息至MS，此信息在FACCH上傳送。

③?MS在規(guī)定新頻率上發(fā)送一個切換接入突發(fā)脈沖(通過FACCH發(fā)送)。

④新BTS收到此突發(fā)脈沖后，將時間提前量信息通過FACCH回送MS。

⑤?MS通過新BTS向BSC發(fā)送一條切換成功信息。

⑥?BSC要求舊BTS釋放TCH。

2.由同一MSC、不同BSC控制小區(qū)間的切換

由同一MSC、不同BSC控制小區(qū)間的切換過程如圖2-6-10所示。圖2-6-10由相同MSC、不同BSC控制小區(qū)間的切換圖2-6-10中：

①舊BSC把切換請求及切換目的小區(qū)標(biāo)識一起發(fā)給MSC。

②?MSC判斷是哪個BSC控制的BTS，并向新BSC發(fā)送切換請求。

③新BSC預(yù)訂目標(biāo)BTS激活一個TCH。

④新BSC把包含有頻率、時隙及發(fā)射功率的參數(shù)通過MSC，舊BSC和舊BTS傳到MS。

⑤?MS在新頻率上通過FACCH發(fā)送接入突發(fā)脈沖。

⑥新BTS收到此脈沖后，回送時間提前量信息至MS。

⑦?MS將發(fā)送切換成功信息通過新BSC傳至MSC。

⑧?MSC命令舊BSC釋放TCH。

⑨?BSC轉(zhuǎn)發(fā)MSC命令至BTS并執(zhí)行。

3.由不同MSC控制的小區(qū)間的切換

由不同MSC控制的小區(qū)間的切換過程如圖2-6-11所示。圖2-6-11由不同MSC控制小區(qū)間的切換圖2-6-11中：

①舊BSC把切換目標(biāo)小區(qū)標(biāo)志和切換請求發(fā)送至舊MSC。

②舊MSC判斷出小區(qū)屬另一MSC管轄。

③新MSC分配一個切換號(路由呼叫用)，并向新BSC發(fā)送切換請求。

④新BSC激活BTS的一個TCH。

⑤新MSC收到BSC回送信息并與切換號一起轉(zhuǎn)至舊MSC。

⑥在MSC間建立一個連接(也許會通過PSTN網(wǎng))。

⑦舊MSC通過舊BSC向MS發(fā)送切換命令，其中包含頻率、時隙和發(fā)射功率。

⑧?MS在新頻率上發(fā)送一個接入突發(fā)脈沖(通過FACCH)。

⑨新BTS收到此脈沖后，回送時間提前量信息(通過FACCH)至MS。

⑩?MS通過新BSC和新MSC向舊MSC發(fā)送切換成功信息。

此后，舊TCH被釋放，而控制權(quán)仍在舊MSC手中。2.6.4GSM跳頻原理

跳頻就是按要求改變信道所用的頻率。引入跳頻的目的是提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力。GSM的無線接口，也采用了跳頻的方法。GSM體系中的引入有兩個主要原因：第一是頻率分集，跳頻可以保證各個突發(fā)在不同的頻率上發(fā)射，這樣就可以對抗由于瑞利衰落等引起的影響，因為這些影響是因頻率而異的；第二是干擾分集，在高業(yè)務(wù)地區(qū)，由頻率復(fù)用帶來的干擾顯得較為突出。引入跳頻后，我們可以對使用相同頻率組的遠(yuǎn)地蜂窩小區(qū)配置不同的跳頻序列，這樣就可以分散使用相同頻率集的信道之間的干擾，從中得到收益。

在GSM系統(tǒng)中，整個突發(fā)期間傳輸頻率保持不變，每個突發(fā)的持續(xù)時間為577μs，故GSM系統(tǒng)的跳頻屬于慢速跳頻(SFH)。圖2-6-12所示的是不跳頻信道的時間和頻率關(guān)系，圖

2-6-13表示了一個跳頻信道的時間和頻率的關(guān)系。從圖中可以看出，信道頻率在每個突發(fā)期間維持不變，而在突發(fā)與突發(fā)之間，頻率的改變則是一種看似雜亂的偽隨機序列關(guān)系。

圖2-6-12信道不跳頻時的時間和頻率關(guān)系圖圖2-6-13信道跳頻時的時間和頻率關(guān)系圖2.7GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

2.7.1蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要內(nèi)容

1.業(yè)務(wù)區(qū)域的基本特點分析

一個具體蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，首先要對需要提供服務(wù)區(qū)域的自然環(huán)境與人文特點進行分析，分析內(nèi)容主要包括自然環(huán)境條件、所分配的無線頻譜所處的頻段、用戶特點等。自然環(huán)境條件包括地形地物特點、電波傳播特性等。既然已經(jīng)知道了無線傳播環(huán)境是非常復(fù)雜的，那么為了使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計符合業(yè)務(wù)區(qū)域的自然環(huán)境特點，一般則需要對具體的傳播環(huán)境進行實地勘測。用戶特點包括用戶類型、用戶密度、用戶移動性統(tǒng)計行為等。最后在這些分析的基礎(chǔ)上建立業(yè)務(wù)量模型。

2.蜂窩網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計

把握了業(yè)務(wù)區(qū)域的基本特點，就基本上掌握了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的資源和商業(yè)要求。網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計就是在此基礎(chǔ)上考慮整個系統(tǒng)的覆蓋范圍、小區(qū)半徑、基站站址設(shè)置、頻率復(fù)用方案、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫規(guī)劃等。網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計的目標(biāo)是在滿足網(wǎng)絡(luò)商業(yè)運營要求的前提下，充分考慮業(yè)務(wù)的發(fā)展和未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級的可能，盡可能降低網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用，為提高投資回報率奠定基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計要考慮到不同的業(yè)務(wù)區(qū)域會具有不同的特點，例如，城市郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)業(yè)務(wù)密度較低，往往投資回報率低，因此蜂窩網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)村地區(qū)的設(shè)計要求一般是提供足夠大的無線小區(qū)覆蓋范圍，而不是努力設(shè)計大的網(wǎng)絡(luò)容量；而在城市中心區(qū)域和主要的商業(yè)區(qū)域，用戶密度很高且發(fā)展較快，需要提供的業(yè)務(wù)內(nèi)容豐富，而且往往需要網(wǎng)絡(luò)不斷擴容和進行技術(shù)升級，這類區(qū)域具有較高的投資回報率。2.7.2蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程如圖2-7-1所示。

①話務(wù)覆蓋分析。業(yè)務(wù)量與覆蓋分析的主要目的是為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供依據(jù)。這一階段需要獲得如下信息：成本、容量、覆蓋、質(zhì)量、服務(wù)等級、可用頻段、系統(tǒng)容量增長情況、人口分布、收入分布、固定電話使用情況等。

②仿真。仿真即借助規(guī)劃軟件對一定區(qū)域內(nèi)的用戶分布進行站點規(guī)劃，目的是為了確保區(qū)域內(nèi)的覆蓋和容量并避免

干擾。

③勘測。按照第二階段仿真獲得的理想站址，進行實地查看、測量，根據(jù)各種建站條件(包括電源條件、傳輸條件、電磁環(huán)境、征地情況等)將可能的站址記錄下來，再綜合其偏離理想站址的范圍、對將來小區(qū)分裂的影響、經(jīng)濟效益、覆蓋區(qū)預(yù)測等各方面進行考慮，推薦合適的站址方案，并確定基站附近的電磁干擾環(huán)境。

④系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)實際基