无线系统概述无线系统概述 20022002年年1010月月上海移动通信有限责任公司网络部上海移动通信有限责任公司网络部上海移动通信有限责任公司网络部上海移动通信有限责任公司网络部移动通信系统概述移动通信系统概述蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。BTSBTSBSCOMCMSC/VLRHLR/AUCSCMSC/VLREIRMSUmPLMNISDNPSTNPSPDN图1.1 GSM移动通信结构MS：移动台 BTS：基站收发信台 BSC：基站控制器OMC：操作维护中心 MSC：移动业务交换中心 HLR：归属位置寄存器AUC：鉴权中心 VLR：拜访位置寄存器 EIR：设备识别寄存器SC：短消息中心 交换系统（交换系统（NSS）概述概述交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS、还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。基站子系统（基站子系统（BSS）概述概述 BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。移动台移动台 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“身份卡”，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网。操作维护子系统概述（操作维护子系统概述（OMCOMC） 主要是对整个GSM网路进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断、数据调整等功能。目前上海使用的设备：ALCATELSIEMENSNOKIAERICSSON移动通信关键技术概述移动通信关键技术概述工作频段的分配工作频段的分配 工作频段我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段：890-915（移动台发、基站收）935-960（基站发、移动台收）GHz频段的DCSI800过渡，即1800MHz频段：1710-1785（移动台发、基站收）1805-1880（基站发、移动台收）频道间隔目前GSM网络相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz8=25kHz，同模拟网TACS制式每个信道占用的频率带宽。从这点看二者具有同样的频谱利用率。频道配置上行频率:FL(n)=890MHz（n-1）移动台发，基站收下行频率:FH(n)=FL(n)45MHz基站发，移动台收其中n表示频点号，通过以上公式可计算得到对应于频点号的真实发射频率。时分多址（时分多址（TDMATDMA）帧结构帧结构 多址技术就是使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术。实现多址的方法基本上有三种，即采用频率、时间或码元分割的多址方式，人们通常称它们为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）结合的方式。TDMA系统具有如下特性：每载频多路。突发脉冲序列传输。传输速率高，自适应均衡。传输开销大。对于新技术是开放的。共享设备的成本低。移动台较复杂。时分多址（TDMA）帧结构TDMA信道概念及分类：GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙(TS)，而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道。 逻辑信道又分为两大类：业务信道和控制信道。业务信道（TCH）。控制信道：用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道，它们又可细分为：广播信道（BCH）公共控制信道（CCCH）专用控制信道(DCCH)空间分集分集的方法有空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和分量分集等多种。在移动通信中，通常采用空间分集。我们知道在移动通信中，空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用两个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻经受深衰落谷点影响的可能性也很小，因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。跳频技术采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。（目前采用的跳频速率为127次/秒）跳频功能主要是：干扰分集，改善干扰。处于多径环境中的漫速移动的移动台通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集。跳频相当于频率分集 GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。 基带跳频：是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射。 射频调频：是将话音信号用固定的发射机，由跳频序列控制，采用不同频率发射。保密措施接入网路方面采用了对客户鉴权；无线路径上采用对通信信息加密；对移动设备采用设备识别；对客户识别码用临时识别码保护；SMI卡用PIN码保护。呼叫处理过程概述呼叫处理过程概述客户状态客户状态1、MS(客户)开机(空闲状态)2、MS关机3、MS忙 MS开机若MS是第一次开机，它会向MSC发送“位置更新请求”消息，通知GSM系统这是一个此位置区内的新客户，MSC根据该客户发送的IMSI中的消息，向该客户的归属位置寄存器(HLR)发送“位置更新请求”，HLR记录发请求的MSC号码，并向MSC回送“位置更新接受”消息，至此MSC认为此MS已被激活，在拜访位置寄存器(VLR)中对该客户对应的IMSI上作“附着”标记，再向MS发送“位置更新证实”消息，MS的SIM卡记录此位置区识别码。MS关机，从网路中“分离”。前面已经提到，一个激活状态的MS在VLR中标有“附着”标记。当MS切断电源关机时，MS即向网路发送最后一条消息，其中包括分离处理请求，MSC接收到后，即通知VLR对该MS对应的IMSI上作“分离”标记，而归属位置寄存器(HLR)并没有得到该客户已脱离网路的通知。当该客户被寻呼，HLR向拜访MSCVLR要漫游号码(MSRN)时，MSCVLR通知HLR该客户已分离网路，不再需要发送寻找该客户的寻呼消息。MS忙此时，无线网路分配给MS一个业务信道传送话音或数据，并在该客户ISDN上标注客户”忙”。当MS移动时，必须有能力转到别的信道上，这就叫切换。为了决定是否需要切换及怎样切换，系统要对来自MS和BTS的消息进行判断分析，这叫“定位”。位置更新位置更新 MS从一个位置区移到另一位置区时，必须进行登记，也就是说一旦MS发现其存储器中的LAI与接收到的LAI发生了变化，便执行登记。这个过程就叫“位置更新”。MS在进行位置更新有两种情况：一、正常跨LAC运动中要求进行位置更新；二、由于长期没有进行位置更新后，系统自动要求进行的周期性位置更新。MS发起呼叫的过程：发起呼叫的过程：初始化过程始于MS，MS在RACH上发送一条“信道请求”消息，BTS收到此消息后通知BSC，BSC根据接入原因及当前资料情况，选择一条空闲的专用信道SDCCH通知BTS激活它。BTS完成指定信道的激活后，BSC在AGCH上发送“立即分配”消息或称为初始化分配消息。当MS根据收到的信道，建立一条传输信令的链路，发送一个包含用户信息的初始消息。BSC要向MS回送一个“分配话音信道”消息。完成整个接续过程。 以下就用一张简单的流程示意图来解释一下整个的MS发起呼叫的流程：RACH(MS)AGCH(BTS)SDCCH（BTS）TCH（BTS）切换切换将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上的过程称为切换。切换在下述两种情况下要进行切换：一种是正在通话的客户从一个小区移向另一个小区一种是MS在两个小区覆盖重叠区进行通话，可占用的TCH这个小区业务特别忙，这时BSC通知MS测试它邻近小区的信号强度、信道质量，决定将它切换到另一个小区，这就是业务平衡所需要的切换BSC内切换内切换 在这种情况下，BSC需要建立与新BTS间的链路，并在新小区内分配一TCH供MS切换到此小区后使用，而网路MSC对这种切换不做进一步了解。由于切换后邻近小区发生了变化，MS必须接收了解有关新的邻近小区的信息。若MS所在的位置区也变了，那么在呼叫完成后还需进行位置更新。相同相同MSCVLR业务区，不同业务区，不同BSC间的切换间的切换BSC需向MSC请求切换，然后再建立MSC与新的BSC、新的BTS的链路，选择并保留新小区内空闲TCH供MS切换后使用，然后命令MS切换到新频率的新TCH上。切换成功后MS同样需要接收了解周围小区信息，由于位置区发生了变化，在呼叫完成后还须进行位置更新。不同不同MSC间的切换间的切换我们称切换前MS所处的MSC为服务交换机(MSCA)，切换后MS所处的MSC为目标交换机（MSCB）。MS向MSCA发送切换请求，MSCA再向MSCB发送切换请求，MSCB负责建立与新BSC和BTS的链路连接，MSCB向MSCA回送无线信道确认。由MSCA向MS发送切换命令，由新的BSC向MSCB，MSCB向MSCA发送切换完成指令。MSCA控制原BSC和BTS释放原TCH。切换中相邻小区间传递的信息为所测得相临小区的BCCH、BSIC、LEVEL。其中BSIC为NCC和BCC组成。NCC指网络色码，BCC指基站色码。他们的作用是用来区分具有相同BCCH的不同小区。寻呼寻呼呼叫MS的路由到达该MS服务的MSC后，MSC即向MS发寻呼消息，这个消息在整个位置区内广播，这就是说位置区(LAI)内的所有基站收发信机MS主叫主叫首先，MS通过RACH信道向网路发第一条消息，MSC会分配它一专用信道。若网路容许此MS接入网路，则MSC发证实接入请求消息。接着，MS发呼叫建立消息及B客户号码，MSC根据此号码将主叫与被叫所在MSC连通，并将被叫号码送至被叫所在MSC（B客户为移动客户时）或送入固定网（PSTN）转界交换机（B客户为固定客户时）中进行分析。一旦通往B客户的链路准备好，网路便向MS发呼叫建立证实，并给它分配专用业务信道TCH。至此，呼叫建立过程基本完成。MS被叫被叫若MS作被叫，以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫为例。A客户拨打B客户，本地交换机根据A客户所拨B客户号码可以与GSM网的GMSC间建立链路，并将B客户号码传送给GMSC。GMSC分析此号码，向B客户的HLR，询问B客户漫游号码。HLR则将B客户客户的MSRN号码发送给GMSC。GMSC有了MSRN，就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC。VLR查出被叫客户的位置区识别码(LAI)之后，MSC将进行寻呼。守候的空闲MS接收到此寻呼消息，识别出其IMSI码后，发送应答响应。释放释放GSM系统使用的呼叫释放方法与其它通信网使用的呼叫释放方法基本相同，通信的双方都可以随时终止通信。课程结束课程结束