07-GSM系统

11第二代移动通信系统（一）The2ndGenerationMobileCommunicationSystem（1）/1172/642/56GSM系统的由来GSM的含义欧洲移动通信特别小组（GroupSpecialMobile），简称GSM；全球移动通信系统（GlobalSystemforMobileCommunications），简称GSM。GSM含义变化的背后先进性：采用众多数字处理新技术，很好解决1G问题；开放性：标准对全球开放，统一定义接口与协议，不规定硬件实现方式拓展性：规范为全球布局和系统扩展有预留事实上，GSM就是最具全球性的2G系统。/1173/643/56GSM系统的特色采用数字调制的TDMA接入系统解决了全欧（最终全球）漫游问题世界上第一个明确规范数字调制、网络层次和承载业务的移动通信系统引入SIM卡概念采用空口数字加密只定义接口规范，不管设备实现技术规范全球开放/1174/644/56GSM系统的技术规范7-4编号内容01概述02业务方面03网络方面04MS-BS接口与协议05无线路径上的物理层06话音编码规范07MS的终端适配器08BS-MSC接口09网络互通10业务互通11设备和型号认可规范12操作和维护/1175/645/56MSMSTEBTSBSCMSCOMCBTSEIRBSCAUCHLRVLRPSTNISDNPDN基站子系统网络子系统MS：移动站BTS:：基站BSC：基站控制器MSC:：移动交换中心网关HLR:：归属位置寄存器VLR：访问位置寄存器MSC：移动交换中心AuC：鉴权中心EIR：设备识别寄存器OMC：操作维护中心GSM系统的基本组成/1176/646/56GSM移动台子系统移动终端（MT）就是通常所说的“手机”，它可以完成话音编码、信道编码/译码、信息加密/解密、信息调制/解调、信息发送/接收等。用户识别卡（SIM）就是用户“身份卡”，存有认证用户所需要的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息处理，防止非法用户进入网络。移动台就是移动用户设备部分，功能实体可分为以下2个主要部分：/1177/647/56移动台技术性能移动台技术性能包括工作频率、载频间隔、调制方式、语音编码方式、抗衰落措施等。工作频率载波间隔调制方式语音编码跳频速率自适应均衡抗时延扩展能力信道编码/1178/648/56移动台结构/1179/649/56GSM无线基站子系统基站控制器（BSC）具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。并提供基站至MSC之间的接口。将有关无线控制的功能尽量的集中到BSC上来，以简化基站的设备，这是GSM的一个特色。BSS子系统在一定的无线覆盖区域内由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。功能实体可分为以下2个主要部分：/11710/6410/56基站收发信台（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、编码调制、无线信道加密、跳频等。在城市等用户密集区域，一般BTS有2到4个载频，可支持14～28个用户手机。每个BTS约覆盖一平方公里的面积。/11711/6411/56考虑到无线资源的有效管理，将基站的收发信机的业务承载功能和控制功能分离开来，基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）各司其职。无线传输：负责“采样-量化-编码-交织-调制-解调-去交织……”这些经典的无线通信工作业务控制：要着眼于资源的调度和管理以及BTS之间的协调BTS和BSC共同组成了基站子系统（BSS：BaseStationSubsystem）7-11/11712/6412/56基带子系统射频子系统天馈子系统电源子系统ABIS接口LMF接口环境告警箱接口Modem接口GPS天线接口光纤射频电缆/11713/6413/56GSM网络交换子系统移动交换中心（MSC）是系统的核心，是对它所在覆盖区内移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。/11714/6414/56移动交换中心（MSC）首要任务是完成话音的接续，即交换功能7-14作为网络的核心，配合其他功能实体完成移动性管理和合法性检验配合ＢＳＣ完成跨ＢＳＣ的切换提供面向系统其他功能实体和面向固定网的接口功能/11715/6415/56HLR与VLR为了方便用户信息管理，需要有个数据库存储用户资料（如位置信息，业务信息等等），这样就有了寄存器。考虑到漫游，为了方便提取用户信息，不过多占用系统资源，寄存器又分为了原籍位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。当用户办卡时，运营商把用户资料输入HLR；当用户漫游到别的城市时，漫游地的VLR把用户资料从HLR复制过来，用户就可以继续享有运营商的服务了。7-15/11716/6416/56访问位置寄存器（VLR）是一个数据库，存储着本地区动态用户的数据。VLR通常为一个MSC控制区服务，比如用户号码、所处位置、向用户提供的服务等。通常情况下，制造商把VLR与MSC集成到一起，这样可以尽量避免由于MSC与VLR之间的频繁传递信令所带来的接续时延。16/11717/6417/56归属位置寄存器（HLR）是一个静态数据库，是GSM系统的中央数据库，用来存储本地用户的数据信息，一个HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要的静态数据如用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等都存储在HLR中，在GSM通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR中登记(该HLR称为该用户的归属地或原籍)。另一方面，HLR也是一个定位数据库，它为每一个用户存储着访问位置寄存器VLR的数据。/11718/6418/56归属位置寄存器（HLR）功能1)用户数据的存储HLR必须存储其归属用户的有关数据。并能随着业务的发展，增改相应存储内容。2)用户数据的检索任何时候当访问者位置寄存器VLR请求（例如登记时），HLR应能依据要求向VLR提供有关的用户数据。/11719/6419/563)提供移动用户漫游号(MSRN)MSRN是在MS进行位置更新时，由当地的VLR负责产生的。MS被叫时，HLR应能根据GMSC（关口MSC）或始发MSC的请求，将MSRN发往请求的MSC。请求的MSC从而得到MS目前所在的MSC和位置区域LA。4)鉴权HLR应能支持用户的鉴权操作。5)登记HLR应能配合访问者位置寄存器VLR完成登记功能和向前一个VLR发起取消登记功能。/11720/6420/56访问者位置寄存器（VLR）功能1)用户数据的存储VLR必须存储其归属用户的有关数据。2)用户数据的检索当呼叫建立时，根据MSC的请求，VLR应能够依据TMSI、MSRN向MSC提供用户的信息。通常在移动台呼叫时，依据临时移动用户识别码TMSI；移动台被叫时,依据移动用户漫游号MSRN。/11721/6421/563)鉴权VLR应能向鉴权中心(AUC)索取并存储鉴权参数。VLR通过MSC要求移动台进行鉴权，并比较从移动台返回的和自己存储的鉴权参数。当比较不一致时，拒绝移动台的业务请求，同时予以警告。4)提供MSRN当MS位置更新时，当地的VLR应能够根据HLR请求，要求MSC分配MSRN，并将MSRN发往请求的HLR，即支持每次MS被呼叫时进行的MSRN分配。/11722/6422/56鉴权中心（AUC）为了方便安全性管理，确定用户的身份和对呼叫进行加密，这样就有了鉴权中心（AuC），是产生用户鉴权、加密所需三参数（随机号码RAND、符合响应SRES、密钥Kc）的功能实体。移动设备识别寄存器（EIR）为了防止非法移动台的使用，需要有个数据库来存储有关移动台设备的参数，完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，这就是设备识别寄存器（EIR）。/11723/6423/56OMC为了方便对整个ＧＳＭ网络进行管理和监控，又产生了操作维护中心（ＯＭＣ），通过它实现对ＧＳＭ网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。7-23网络子系统基站子系统移动台操作维护中心/11724/6424/56MSBTSBSCUmAbisMSCMSCEIRHLRAVLRVLRBCDEFGGSM系统的接口示意图PTSN、PDSN、ISDNGSM接口定义图/11725/6425/56GSM系统的分区与号码（1）区域定义GSM服务区：指移动台可获得服务的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动网（PLMN）组成。PLMN区：由一个或若干个MSC区组成，在该区内具有共同的编号制度和共同的路由计划。MSC区：指一个MSC所控制的区域，通常它连接一个或若干个BSC，每个BSC控制多个BTS。位置区：由若干个小区（或基站区）组成，移动台在位置区内移动无需位置更新。基站区：BTS的有效无线覆盖区，简称小区扇区：当采用定向天线时，小区分为若干个扇区。/11726/6426/56区域定义服务区PLMN…PLMNMSCMSC…位置区位置区基站基站……扇区扇区…PLMN：PublicLandMobileNetwork公用陆地移动通信网/11727/6427/56号码GSM网络比较复杂，各种号码用于识别不同的移动用户、不同移动设备以及不同网络，以实现正确寻址。移动用户ISDN号（MSISDN）：类似于PSTN中的电话号码，为呼叫接续时所用。它由国家码(中国大陆:86)+网路接入号(联通:130)+客户号码组成，例如13012667099GSM系统的分区与号码（2）CCNDCSN国际移动ISDN号码国内有效ISDN号码HLRN1N2N3H0H1H2H3ABCD86/11728/6428/56HLR识别号：H0H1H2H3我国的H0H1H2H3分配分为H0=0和H0≠0两种情况H0=0时，H1、H2由全国统一分配，H3由各省自行分配。一个HLR可以包含一个或多个H3数值SN（移动用户号）：ABCD。由各HLR自行分配/11729/6429/56国际移动用户识别码（IMSI）:每个用户均分配一个全球唯一的IMSI，由国家码（中国大陆：460）+移动网号（中国移动：00）+移动用户识别码组成。IMSI存储在用户识别模块(SIM)、HLR、VLR中。此码在所有位置(包括在漫游区)都是有效的。通常在入网呼叫建立和位置更新时，需要使用IMSI。设立IMSI原因:1.电话号码中国家码不等长,网络处理时增加程序复杂性.2.只有IMSI是全球唯一的.3.用IMSI进行网络登记和建立呼叫才能全球漫游./11730/6430/56临时移动用户识别码（TMSI）为保证IMSI的安全性，GSM空中无线传输的识别码采用TMSI代替IMSI。TMSI仅在VLR控制的区域有效。IMSI只在入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用TMSI，以避免通过无线信道发送其IMSI，从而防止非法盗用合法用户的IMSI。/11731/6431/56国际移动设备识别码（IMEI）:用于唯一识别某个移动台设备。在国内，由于没有给移动台鉴权用的EIR，这个识别码用的很少。在用户不用SIM卡作紧急呼叫时，IMEI可以用作用户识别码。GSM系统的分区与号码（3）/11732/6432/56移动台漫游号码（MSRN）：当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用户建立通信路由。要实现通话，建立主叫与被叫注册地所在的MSC之间的连接是不行的，要建立到被叫所在地的MSC之间的连接，MSRN就是用来标识用户目前所在的MSC。MSRN结构13S00M1M2M3ABC。（M1M2M3）为MSC/VLR编号/11733/6433/56位置区识别码（LAI）用于