1、廣州城建職業學院廣州城建職業學院機電信息工程學院機電信息工程學院主講；任元吉主講；任元吉GSM系統重點：GSM系統組成及各部分功能、編號、安全措施 數字信號的處理過程 無線接口的信道配置，時隙幀結構 難點：GSM系統中數字信號的處理過程 GSM系統無線接口 基站主設備 主要內容GSM系統的業務 GSM系統的編號GSM系統的業務GSM系統提供的業務分為基本業務和補充業務。基本業務主要涉及傳輸媒介和建立呼叫的方式。補充業務則使用戶能夠更好的接受基本業務或是簡化電信的日常使用，為用戶提供方便，如呼叫前轉、來電顯示等等。基本業務與補充業務的區別在于，一項補充業務可以適用于幾個基本業務。 GSM所提供的

2、基本業務進一步可分為承載業務和電信業務，這兩種業務是獨立的通信業務，其差別在于用戶接入點的不同。主要承擔業務1. 電信業務電信業務是指端到端業務, 它包括開放系統互連OSI的17層協議。 GSM系統可以提供的電信業務大致可分為兩類: 話音業務和非話業務。 話音業務是GSM系統提供的基本業務, 允許用戶在世界范圍內任何地點與固定電話用戶、移動電話用戶以及專用網用戶進行雙向通話聯系。 非話業務又稱數據業務, 是指話音業務之外的業務。它提供了固定用戶和ISDN用戶所能享用的業務中大部分的業務, 包括文字、圖像、傳真、計算機文件、 Internet訪問等服務。電信業務分類主要承擔業務2. 承載業務承載

3、業務主要是指GSM網絡傳輸具有流量、 誤碼率和傳輸模式等技術參數的數據的業務, 它僅包括OSI的13層協議。 與電信業務相似, GSM系統的承載業務不僅使移動用戶之間能夠完成數據通信, 更重要的是能為移動用戶與PSTN或ISDN用戶之間提供數據通信服務, 還能使GSM移動通信網與其他公用數據網互通, 例如公用分組數據網和公用電路數據網。主要承擔業務 按照數據傳輸方式不同, 承載業務可分為兩大類: 透明業務和不透明業務。 透明業務是指數據按原始形式發送, 到達接收端時有固定的時延, 并在接收端盡可能忠實地再生出數據流; 不透明業務采用了額外的協議無線鏈接協議(RLP，Radio Link Pro

4、tocol), 用來檢測傳輸中的差錯, 當發現傳輸的數據出錯時, 該系統將重發該數據。 由于透明業務未采取針對差錯的任何措施, 因而精確度較差, 但傳輸速率快, 適用于對速率要求高但對精確度要求較低的情況。不透明業務的數據傳輸由RLP控制, 因而傳輸速率較慢, 而且傳輸時延會隨著鏈路條件的不同而不同, 但不透明業務的精確度較高, 能保證數據準確可靠的傳輸。主要承擔業務 按照數據傳輸模式的不同, 承載業務也有同步傳輸和異步傳輸之分。 異步傳輸一般以字符為單位, 不論所采用的字符代碼長度為多少位, 在發送每一字符代碼時, 前面均加上一個“起”信號, 其長度規定為1個碼元, 極性為“0”, 即空號的

5、極性; 字符代碼后面均加上一個“止”信號, 其長度為1或2個碼元, 極性皆為“1”, 即與信號極性相同。 加上起、 止信號的作用就是為了能區分串行傳輸的“字符”, 也就是實現串行傳輸收/發雙方的碼組或字符的同步。這種傳輸方式的特點是同步實現簡單, 收/發雙方的時鐘信號不需要嚴格同步。缺點是對每一字符都需加入“起、止”碼元, 使傳輸效率降低, 故適用于1200 bits以下的低速數據傳輸。主要承擔業務同步傳輸是按照同步的時鐘節拍來發送和接收數據信號的, 因此在一個串行的數據流中, 各信號碼元之間的相對位置都是固定的(即同步的)。 接收端為了從收到的數據流中正確地區分出一個個信號碼元, 首先必須建

6、立準確的時鐘信號。數據的發送一般以組(或稱幀)為單位, 一組數據包含多個字符收發之間的碼組或幀同步, 是通過傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來完成的, 傳輸效率較高。主要承擔業務3. 補充業務補充業務又稱附加業務, 是對基本業務的擴展。 GSM系統不斷推出了許多補充業務, 它們大多數是用于話音通信的, 有的也可以用于數據通信。GSM所能提供的補充業務與ISDN 網業務分類也極其相似, 在第一階段, GSM僅能提供呼叫前轉類和呼叫閉鎖類補充業務。主要承擔業務主要承擔業務業務接入方式 一般來說, 通信網的用戶業務是通過移動臺MS接入的, GSM系統也不例外。 在GSM系統中, 移動臺由兩個功能單元

7、構成: 移動終端設備(MT, Mobile Terminal)和用戶終端設備(TE, Terminal Equipment)。 為了使多種業務類型的用戶(分為標準ISDN和非標準ISDN終端用戶)按照統一的標準方式接入到GSM系統中, 在各類用戶數據進入GSM無線信道之前, 移動臺首先將用戶數據流轉換成與數字無線信道結構特性相兼容的形式, 然后再送入無線信道。為此, 在移動臺內部, 設置了MT單元, 它的作用是為不同業務類型的用戶提供一組標準的接口, 并將接口上的數據流移植到無線接口Um。 具體來講, MT的功能包括語音編譯碼、信息差錯控制、用戶數據流量控制、終端能力、無線傳輸終接、無線信道管

8、理、移動管理(如越區切換控制)以及對多終端的支持等。業務接入方式非 ISDN終 端 (TE2)R適 配 器 (TA)SMT3UmSMT2ISDN終 端 (TE1)SMT1MT0非 ISDN終 端 (TE2)MS無線網用 戶 終 端 設 備終 端 適 配 器移 動 終 端 接 口 設 備標 準 ISDN終 端 接 口非 標 準 ISDN終 端 接 口無 線 接 口TE：TA：MT：S：R：Um：GSM業務接入方式 GSM系統的編號國際移動用戶識別碼(IMSI) 國際移動用戶識別碼, 顧名思義就是指在世界上所有的GSM系統內(尤其是在其無線信道上)都適用的一個國際認可的移動用戶身份的標志碼。 每個

9、GSM移動用戶都有一個IMSI, 而且具有全球惟一性和永久不變性(更換身份證或丟失SIM卡的情況除外)。IMSI用于GSM通信網的所有信令中, 在用戶的SIM卡、 系統的HLR和VLR中都有存儲。 就像一個人銀行存折上的密碼一樣, IMSI碼應盡可能的保密, 否則, 通信很容易被竊聽，或者身份被非法用戶冒用。 為了滿足各國的不同要求, IMSI的長度是可變的, 最長為15位, 使用數字09 IMSI號碼的結構為: (1) MCC(Mobile Country Code)是移動臺國家碼, 由3位數字組成, 用以識別移動用戶所屬的國家。 我國的MCC為460。 (2) MNC(Mobile Net

10、work Code)是移動臺網絡號, 由1位或2位數字組成, 用以識別移動用戶所歸屬的移動網。 中國移動的GSM PLMN(GSM公用陸地移動網)的網號為00, 中國聯通的GSM PLMN網號為01。國際移動用戶識別碼(IMSI)(3) MSIN(Mobile Subscriber Identification Number)是移動用戶識別碼, 由11位數字組成, 用以識別國內GSM移動網中的移動用戶。(4) MCC和MNC兩部分碼在世界上是惟一的, 用來確定用戶的PLMN。當MSC與VLR在一起時, MSIN應為VLR地址+MSC區內統一編號。另外, 組成MSIN的前兩位數(H1和H2)用來

11、表示用戶在其PLMN中的HLR地址。國際移動用戶識別碼(IMSI)移動臺ISDN號碼(MSISDN) MSISDN也是移動用戶身份號碼, 是GSM PLMN之外的用戶(如固定電話用戶或CDMA網用戶)要與GSM用戶通信時所使用的號碼。 只有用戶所在的HLR中存儲著該號碼。 MSISDN號碼的結構為: 移動臺ISDN號碼(MSISDN) (1) CC(Country Code)是國家碼, 表示用戶移動臺注冊的那個國家。我國為86。(2) NDC(National Destination Code)是國內目的地址碼, 即網絡的接入號。中國移動GSM網為139、138等; 中國聯通GSM網為130、

12、131等。 (3) SN(Subscriber Number)是用戶號碼, 由7位數字組成。 中國電信SN號碼的結構是H1H2H3ABCD, 其中, H1H2H3為每個移動業務本地網的HLR號碼, ABCD為移動用戶碼; 中國聯通SN號碼的結構是H1H2ABCDE, 其中, H1H2是移動業務本地網的HLR號碼, ABCDE是移動用戶碼。當用戶數量過多, 號碼不夠用時, 可對SN加以擴充。如中國移動GSM網的137, 就是后來擴充的。移動臺漫游號(MSRN) 移動臺漫游號碼是當移動臺由所屬的MSCVLR業務區漫游至另一個MSCVLR業務區中時, 為了將對它的呼叫順利發送給它而由其所屬MSCVL

13、R分配的一個臨時號碼。 具體來講, 為了將呼叫接至處于漫游狀態的移動臺處, 必須要給入口MSC(即GMSC, Gateway MSC)一個用于選擇路由的臨時號碼。 為此, 移動臺所屬的HLR會請求該移動臺所屬的MSCVLR給該移動臺分配一個號碼, 并將此號碼發送給HLR, 而HLR收到后再把此號碼轉送給GMSC。 這樣, GMSC就可以根據此號碼選擇路由, 將呼叫接至被叫用戶目前正在訪問的MSCVLR交換局了。一旦移動臺離開該業務區, 此漫游號碼即被收回, 并可分配給其他來訪用戶使用。臨時移動臺標識(TMSI) 臨時移動臺標識, 顧名思義是指一種臨時身份, 是由某個MSCVLR分配并且僅用于在

14、該業務區內對移動臺的識別。 因此, 從屬于不同VLR的幾個移動用戶可以使用相同的TMSI。 TMSI可以理解成為了保證IMSI的保密性而設置的一個替代性的密碼。 因此, TMSI是由IMSI轉換而來的, 但它有很大的自由度而且只占4個字節, 比IMSI要短, 這樣可以減小無線信道上呼叫信息的長度。 GSM設置TMSI碼還有另外一個原因: 當使用TMSI進行通信時, 可以獲得秘密保護而不會被截獲信息。國際移動臺設備識別碼(IMEI) 國際移動臺設備識別碼是用來惟一地標識一個移動臺設備的編碼, 即GSM網絡中的所有終端設備都可用IMEI這種統一的格式來標識，稱作系列號。IMEI編碼最多由15位十進

15、制數字組成。 IMEI號碼的結構為: 國際移動臺設備識別碼(IMEI) 在GSM的Phase2+階段, IMEI被擴展到了16位。其中, 最后2位用來標明終端軟件的版本號SVN(Software Version Number), 因此簡寫為IMEISV。 (1) TAC(Type Approval Code)是型號批準碼, 6位數, 由歐洲型號認證中心統一分配, 在設備通過驗收時提供給廠家。 (2) FAC(Factory Assembly Code)是生產廠家裝配碼, 2位數, 用以識別生產廠家及設備裝配地。 (3) SNR(Serial Number)是序號碼, 6位數, 由生產廠家分配,

16、 用以識別特定的設備。 (4) SP(Spare)是備用號碼, 1位數, 以備將來之用。 位置區識別碼(LAI)LAI代表MSC業務區的不同位置區，用于移動用戶的位置更新。LAI號碼的結構為: 位置區識別碼(LAI)LAI是臨時性用戶數據, 存儲于VLR中。 當移動臺的位置發生變更時, 可能該編碼也要發生相應的變化。(1) MCC是移動臺國家碼, 與IMSI中的前三位相同，識別一個國家。(2) MNC是移動臺網絡號, 與IMSI中的MNC相同，識別國內的GSM網。 (3) LAC(Location Area Code)是位置區號碼, 具有可變長度, 最大時為一個雙字節(16位二進制數)BCD編

17、碼, 表示為X1X2X3X4，識別一個GSM網中的位置。由此可見, 在一個GSM PLMN網中可以定義216個(即65 536個)不同的位置區。全球小區識別碼(CGI)全球小區識別碼是用來識別各個位置區中的不同小區的。 它是在位置區識別碼(LAI)后再加上一個小區識別碼(CI), 其結構為:基站識別色碼(BSIC)基站識別色碼用于移動臺識別使用相同載波的不同基站, 尤其是識別相鄰國家的邊界地區上使用相同載波的不同基站的(BSIC占6 bit)。 BSIC的結構為:CC為國家色碼；BCC為基站色碼，用于識別同頻基站，一個區群一個BCC。在呼叫過程中各種號碼的應用如下：各種號碼的應用各種識別碼的應

18、用過程一個北京的固定用戶撥打廣州的一個移動用戶的呼叫接續過程中各種識別碼的應用過程。1、主叫撥號。北京市話用戶A撥打廣州GSM用戶B的MSISDN號碼，PSTN網絡的交換機分析MSISDN號碼，得知B為移動用戶，它把呼叫轉到GSM網絡上距它最近的一個具有入口功能的GMSC。2、GMSC分析被叫號碼。GMSC分析該號碼為廣州位置寄存器HLR的用戶后，將MSISDN號碼送至廣州的HLR，要求查詢有關該被叫用戶目前所在的位置信息。各種識別碼的應用過程3、HLR申請漫游號碼MSRN。HLR把MSISDN號碼轉換成IMSI后查出用戶目前處于哪個MSC并將該IMSI發至該MSC，向該MSC申請分配一個漫游號碼。4、選定漫游號碼MSRN。MSC收到IMSI后臨時給被叫用戶B分配一個漫游號碼并將此號碼送回HLR，再由HLR發給GMSC使用。5、連接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN