移动通信技术 第5章 GSM移动通信系统.

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1 移动通信技术 第5章 GSM移动通信系统

2 第5章 GSM移动通信系统 内容： GSM系统的优点、GSM系统的技术与参数 GSM系统的组成、各组成部分的功能、网络结构
多址技术、跳频技术和话音间断传输技术 GSM系统中的频率复用方式 GSM系统的接口、无线接口 用户SIM卡和GSM系统的安全措施 GSM系统提供的业务 GSM系统的基站主设备和天馈线系统

3 第5章 GSM移动通信系统 重点： 难点： GSM系统组成及各部分功能、编号、安全措施 数字信号的处理过程 无线接口的信道配置，时隙帧结构
基站主设备

4 第5章 GSM移动通信系统 目的和要求 掌握GSM系统组成及各部分功能、编号的作用、安全措施
理解GSM中的选路过程及多址技术、跳频技术、DTX技术 掌握GSM系统对信号的基本处理过程 掌握无线接口中信道配置，时隙帧结构

5 5.1 GSM系统概述 GSM数字移动通信的发展 1982年，北欧四国向CEPT提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范，以建立全欧统一的蜂窝系统，以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容，无法提供漫游服务的问题 。 1987年5月选定窄带TDMA方案，并于1988年颁布了GSM标准，并将GSM重新命名为“Global System for Mobile Communication”，即“全球移动通信系统”。1991年GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行。

6 5.1 GSM系统概述 第一代模拟网络的缺陷 系统制式混杂，不能实现国际漫游； 不能提供综合业务数字网ISDN业务；
系统设备价格高，手机体积大，电池充电后有效工作时间短； 用户容量受到限制，系统扩容困难； 系统保密性差、安全性差。

7 5.1 GSM系统概述 GSM系统的技术特点 频谱利用率更高，进一步提高了系统容量
能提供新型非话业务 信息传输时保密性好，入网信息安全性好 数字无线传输技术抗衰落性能较强，传输质量高、话音质量好 可降低成本费用，减小设备体积，电池有效使用时间较长

8 5.1 GSM系统概述 GSM主要技术及参数 频段： 频带宽度：25MHz； 通信方式：全双工； 载频间隔：200KHz；
信道分配：每载频8时隙；全速信道8个，半速信道16个（TDMA）；

9 5.1 GSM系统概述 信道总速率：270kbit/s； 调制方式：GMSK，BT=0.3；
话音编码：RPE-LTP，输出速率为13kbit/s； 数据速率：9.6kbit/s； 跳频速率：217跳/秒； 每时隙信道速率：22.8kbit/s 分集接收，交织信道编码，自适应均衡…

10 5.1 GSM系统概述 GSM系统的结构 组成： 网络子系统NSS（交换子系统SS ） 基站子系统BSS 操作维护子系统OSS
移动业务交换中心MSC、归属用户位置寄存器HLR、访问用户位置寄存器VLR、鉴权中心AUC、设备识别寄存器EIR 基站子系统BSS 基站控制器BSC、基站收发信机BTS 操作维护子系统OSS 操作维护中心OMC 移动台子系统MS

11 5.1 GSM系统概述 GSM网络基本结构：

12 5.1 GSM系统概述 移动台（MS） 用户使用的设备 类型：手机、车载台、便携台
用户识别模块SIM： 包含所有与用户有关的信息和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息 处理异常的紧急呼叫时（如119、110、120、122等），可以不插入SIM卡

13 5.1 GSM系统概述 基站系统（BSS） 与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分 功能：
通过无线接口直接与移动台相接，负责无线收发和无线资源管理 与网络子系统中的移动业务交换中心相连，实现移动用户间或移动用户与固定网用户间的通信连接，传送系统信号和用户信息

14 5.1 GSM系统概述 BSC BSS的控制部分 各种接口的管理、无线资源和无线参数的管理 控制切换，移动台功率控制 BTS
由BSC控制并服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道间的转接，实现BTS与MS间的无线传输及相关的控制功能

15 5.1 GSM系统概述 网络子系统（NSS） 功能：GSM系统的交换功能；用于用户数据管理、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能；对GSM移动用户间通信和GSM移动用户与其它通信网用户间通信的管理作用 组成： 移动交换中心（MSC）、网关MSC （Gateway MSC ） 数据库：HLR、VLR、AUC、EIR

16 5.1 GSM系统概述 NSS MSC 是网络的核心 完成系统的电话交换功能 呼叫建立、控制、终止；选路； 业务的提供；计费处理；区内切换；
功能实体间及网络间接口；公共信令等 从HLR、VLR、AUC中获取位置登记和呼叫请求所需的数据 提供移动性能和其他网络功能 ……

17 5.1 GSM系统概述 MSC 类型 移动交换中心MSC：提供所有的交换和信令功能。 网关MSC（GMSC）：实现移动网与其它网的互连

18 5.1 GSM系统概述 HLR 用于管理移动用户的数据库，静态数据库 存储信息： 用户信息：用户的入网信息，注册的有关业务信息等； 位置信息
分配给移动用户的两个号码：IMSI、MSISDN

19 5.1 GSM系统概述 VLR 服务于其控制区域内移动用户 提供建立呼叫接续的必要条件 存储信息：进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息
动态用户数据库

20 5.1 GSM系统概述 AUC 属于HLR的一个功能单元
存储信息：鉴权信息和加密密钥 EIR 防止非法使用偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备 存储信息：移动设备的国际移动设备识别码（IMEI）

21 5.1 GSM系统概述 OSS 内容：移动用户管理、移动设备管理及网路操作和维护
网路操作和维护：对GSM系统的BSS和NSS进行操作和维护的管理，由OMC完成 网络的监视、操作（告警、处理等）； 无线规划（增加载频、小区等）； 交换系统的管理（软件、数据的修改等）； 性能管理（产生统计报告等）

22 5.1 GSM系统概述 移动用户管理：用户数据管理和呼叫计费 移动设备管理是由EIR完成
用户数据管理一般由HLR来完成，包括 SIM卡的管理 呼叫计费可由移动用户所访问的各MSC和GMSC分别处理，也可采用通过HLR或独立的计费设备集中处理 移动设备管理是由EIR完成

23 5.1 GSM系统概述 GSM的接口协议 目的：使不同供应商提供的GSM系统基础设备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的
主要接口 A接口 定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口 。功能：移动台管理、基站管理、移动性管理和接续管理等 Abis接口 定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器BSC和基站收发信台（BTS）之间的通信接口 。功能：用于BTS与BSC之间的远端互连 。

24 5.1 GSM系统概述 GSM的主要接口 Um接口（空中接口） 定义为移动台MS与基站收发台BTS之间的通信接口 。功能：用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通 网络子系统内部接口： B接口：MSC 和与它相关的VLR之间的接口； C接口：MSC 和HLR之间的接口； D接口：HLR 和VLR之间的接口； E接口：MSC之间的接口；

25 5.1 GSM系统概述 接口协议

26 5.1 GSM系统概述 各协议分层结构描述 信号层1 ：也称为物理层，是无线接口的最低部分，提供传送比特流所需的物理链路，为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道。 信号层2：即数据链路层，主要目的是为建立移动台和基站间可靠的专用数据链路L2协议，在Um接口中的L2协议称为LAPDm。 信号层3：主要传送控制和管理信息。L3包括三个基本子层，即无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM）。其中接续管理（CM）层中，含有多个呼叫控制（CC）单元，提供并行呼叫处理。在CM子层中，还有补充业务（SS）单元和短消息业务管理（SMS）单元，用于支持补充业务和短消息业务。

27 5.1 GSM系统概述 信号的互通 基站要自行控制或在MSC的控制下，实现对蜂窝的管理这一无线功能。在A接口，信令协议的参考模型

28 5.1 GSM系统概述 网络子系统内部及GSM系统与PSTN之间的协议
在网络子系统（NSS）内部，各功能实体间接口通信均由7号信令系统支持。GSM系统与PSTN系统间通信优先采用7号信令支持。GSM系统的7号信令协议层，如下图

29 5.1 GSM系统概述 与非呼叫相关的信令采用移动应用部分（MAP）。用于NSS内部各接口间的通信与呼叫相关的信令则采用电话用户部分（TUP）和ISDN用户部分。ISUP是分别用于MSC间和 MSC与PSTN及ISDN间的通信，其中TUP和ISUP协议应符合各个国家制订的相应技术规范，MAP信令则必须符合GSM规范

30 5.1 GSM系统概述 网络结构 移动业务本地网结构
在移动业务本地网中，每个MSC与局所在本地的长途局相连，并与局所在地的市话汇接局相连。在长途局为多局制地区，MSC应与该地区的高一级长途局相连。如没有市话汇接局，可与本地市话端局相连。

31 5.1 GSM系统概述 网络结构 省内GSM数字公用陆地蜂窝移动通信网络结构

32 5.1 GSM系统概述 网络结构 全国GSM移动通信网的网络结构
每省设2～4个省汇接，全国有60～120个汇接，各省约有10～30个MSC，当用户达到一定数量时，建MSC网专线

33 5.1 GSM系统概述 网络结构 联通GSM、移动GSM与PSTN网络间互通网络结构
在联通GSM移动交换局所在地，联通网和PSTN网之间各设一个网间接口局，双方接口局按一对一的方式成对互连。联通GSM用户与移动GSM，PSTN用户间的各种业务互通（含本地、自动长途、移动及国际业务等）所需的话路接续和信号，均经过网间接口局连接。

34 5.1 GSM系统概述 GSM的区域、号码与识别 区域定义

35 5.1 GSM系统概述 区域定义 GSM服务区 GSM服务区是指移动台可获得服务的区域
公用陆地移动通信网（PLMN） 一个公用陆地移动通信网（PLMN）可由一个或若干个移动交换中心组成。在该区内具有共同的编号制度和共同的路由计划。 MSC区 MSC区系指一个移动交换中心所控制的区域，通常它连接一个或若干个基站控制器，每个基站控制器控制多个基站收发信机。

36 5.1 GSM系统概述 区域定义 位置区 位置区一般由若干个小区（或基站区）组成，移动台在位置区内移动无需进行位置更新。
位置区 位置区一般由若干个小区（或基站区）组成，移动台在位置区内移动无需进行位置更新。 基站区 基站区系指基站收、发信机有效的无线覆盖区，简称小区。 扇区 当基站收发信天线采用定向天线时，基站区分为若干个扇区。

37 5.1 GSM系统概述 移动台号簿号码（MSISDN） MSISDN即通常人们所说的呼叫某一用户时所使用的手机号码
号码与识别 移动台号簿号码（MSISDN）　MSISDN即通常人们所说的呼叫某一用户时所使用的手机号码 国际移动用户标识号（IMSI） 这是网络惟一识别一个移动用户的国际通用号码，对所有的GSM网来说它是惟一的，并尽可能保密。 临时移动用户识别码（TMSI） 为了对IMSI保密，在空中传送用户识别码时用TMSI来代替IMSI。

38 5.1 GSM系统概述 号码与识别 国际移动台设备标识号（IMEI） IMEI是惟一标识移动台设备的号码，又称移动台电子串号。该号码由制造厂家永久性地置入移动台，用户和网络运营部门均不能改变它。国际移动用户标识号（IMSI） 这是网络惟一识别一个移动用户的国际通用号码，对所有的GSM网来说它是惟一的。 移动台漫游号码（MSRN） 这是系统分配给来访用户的一个临时号码，供移动交换机路由选择使用。 位置区和基站的识别码 在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志（LAI） 。 基站识别色码（BSIC） 基站识别色码（BSIC）用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。

39 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 GSM系统无线传输特征 接入方式 GSM系统是时分多址/频分多址的接入方式

40 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 频率与频道序号 GSM900系统射频频段： 上行（移动台发、基站收） 890～915MHz
DCS 1800射频频段： 上行（移动台发、基站收） 1710～1785MHz 下行（基站发、移动台收） 1805～1880MHz 收、发频率间隔为45MHz。

41 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 载频复用与区群结构
GSM系统中，基站发射功率为500W每载波，每时隙平均为500/8=62.5W。适用于农村地区 移动台发射功率分为0.8W、2W、5W、8W和20W五种，可供用户选择。小区覆盖半径最大为35km，最小为500m，适用于市区。 系统采取了多种抗干扰措施（如自适应均衡、跳频和纠错编码等），同频道射频防护比可降到C/I=9dB，因此在业务密集区，可采用3小区9扇区的区群结构 。

42 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 话音编码
GSM系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物——混合编码器，其全称为线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器（LPC-LTP-RPE编码器） 。

43 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 信道编码 信道编码能够检出和校正接收比特流中的差错 。
GSM系统首先是把话音分成20ms的音段，这20ms的音段通过话音编码器被数字化和话音编码，产生260个比特流，并被分成：50个最重要比特；132个重要比特；78个不重要比特。

44 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 交织技术
把一条消息中的相继比特分散开的方法，即一条消息中的相继比特以非相继方式被发送。这样，在传输过程中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个（或长度很短），这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原消息，这种方法就是交织技术。

45 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 交织技术 交织技术的一般原理
假定由一些4比特组成的消息分组，把4个相继分组中的第1个比特取出来，并让这4个第1比特组成一个新的4比特分组，称作第一帧。4个消息分组中的比特2～4，也作同样处理，然后依次传送第1比特组成的帧，第2比特组成的帧……在传输期间，帧2丢失，如果没有交织，那就会丢失某一整个消息分组，但采用了交织，仅每个消息分组的第2比特丢失，再利用信道编码，全部分组中的消息仍能得以恢复。

46 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 交织技术 GSM系统中交织方式

47 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信号的处理 交织技术 调制 调制和解调是信号处理的最后一步 。
GSM使用的调制是BT＝0.3的GMSK，其调制速率为 kbit/s，使用Viterbi算法进行解调。其功能是按照一定的规则把某种特性强加到电磁波上，这个特性就是要发射的数据。GSM系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式。 解调功能就是接收信号，从一个受调的电磁波中还原发送的数据。

48 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 物理信道
由GSM规范，每个载频的带宽是200kHz，在每个载频上采用TDMA方式，又分8个时隙。 GSM的空中物理信道是一个频宽200kHz、时长为0.577ms的物理实体 。

49 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 逻辑信道 逻辑信道按其中承载信息不同，可分为控制信道和业务信道。
控制信道具体包括： （1）广播信道（BCH） 广播信道均为下行信道，用于向MS发送广播消息。 ① 频率校正信道（FCCH）：频率校正信道使MS明确BCCH的载频及使MS保持频率同步。 ② 同步信道（SCH）：传送供MS进行同步和对基站进行识别的信息。 ③ 广播控制信道（BCCH）：当MS要进行漫游等待呼叫或发起呼叫时，要知道一些关于小区的信息，这些信息通过BCCH传送，包括位置区识别码（LAI）、小区允许最大输出功率和相邻小区BCCH载频等。由于每个基站之间不同步，所以MS必须根据广播信道来获取应进入其它小区的信息。

50 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 逻辑信道
公共控制信道（CCCH） 公共控制信道组成了逻辑信道的第二组，被用于建立点到点的连接。 ① 寻呼信道（PCH）：MS每隔一定时间监听PCH，以判断是否有来自它的呼叫。其中包括MS的IMSI或TMSI，是下行信道。 ② 随机接入信道（RACH）：当MS在PCH听到有人发起对自己的呼叫，即通过RACH要求接入网络，是上行信道。 ③ 接入许可信道（AGCH）：网络通过AGCH分配一个信令信道（独立专用控制信道SDCCH），是下行信道。

51 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合
逻辑信道 专用控制信道（DCCH） 用于寻呼的建立、发送测量报告和切换，它们全是双向点到点的信道。 ① 独立专用控制信道（SDCCH）：MS和BTS均转至此信道，MS通过SDCCH通知网络占用了哪个物理信道。用于业务传输在呼叫建立功能之外，SDCCH用于传送短消息，是双向信道。 ② 慢速随路控制信道（SACCH）：MS向网络发送控制消息和相邻基站信号强度，同时接收系统信息，包括发射功率和时间提前量，是双向信道。 ③ 快速随路控制（FACCH）：FACCH用“挪用”模式工作，占用业务信道的一段，传输主要用于向MS传送切换命令，是下行信道。

52 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 逻辑信道
业务信道（TCH）　TCH用于话音业务的承载，有两种类型—全速TCH（TCH/F）和半速TCH（TCH/#）。全速TCH允许使用13 kbit/s传送语音和12.6或3 kbit/s数据传输。半速TCH允许以7 kbit/s传送语音及6或3.6 kbit/s传送数据，是双向信道。

53 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 时隙的格式
在GSM系统中，每帧包含8个时隙，时隙的宽度为0.577ms，其中包含156.25bit。GSM信道上一个时隙的信息格式称为突发脉冲序列。GSM空中接口中共有5种不同的突发脉冲：常规突发脉冲、频率纠正突发脉冲、同步突发脉冲、接入突发脉冲和伪突发脉冲。

54 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 时隙的格式 (参考下一页图)
常规突发脉冲 这种脉冲用于在TCH承载信息及除RACH、SCH和FCCH以外的控制信道信息 . 频率矫正突发脉冲 频率矫正突发脉冲用于校正移动台的载波频率 同步突发脉冲 同步突发脉冲序列用于移动台的时间同步 接入突发脉冲接入脉冲有8位尾比特，并有很大一段保护期。 伪突发脉冲 在没有信息承载时发送伪突发脉冲。

55 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 时隙的格式

56 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式
业务信道的组合方式 业务信道有全速率和半速率之分，业务信道的复帧含26个TDMA帧，其组成的格式和物理信道（一个时隙）的映射关系如图

57 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式
控制信道的组合方式 控制信道的复帧含51帧，其组合方式类型较多，而且上行传输和下行传输的组合方式也不相同。 1） BCH和CCCH在TS0上的复用。广播信道（BCH）和公用控制信道（CCCH）在主载频（C0）的TS0上的复用（下行链路）。

58 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式
2） SDCCH和SACCH在TS1上的复用。主载频C0上的TS1可用于独立专用控制信道和慢速辅助控制信道。

59 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式
3）公用控制信道和专用控制信道均在TS0上的复用。在小容量地区或建站初期，小区可能仅有一套收发单元，这意味着只有8个TS（物理信道）。TS1～TS7均用于业务信道，此时TS0既用于公用控制信道（包括BCH、CCCH），又用于专用控制信道（SDCCH，SACCH） 。

60 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式
从上述分析可知，如果小区只有一对双工载频（C0），那么TS0用于控制信道，TS1～TS7用于业务信道，即允许基站与7个移动台可同时传输业务。在多载频小区内，C0的TS0用于公用控制信道，TS1用于专用控制信道，TS2～TS7导用于业务信道；每另加一个载频，其8个TS全部可用作业务信道。

61 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 信道的组合方式 帧结构

62 5.2 GSM系统的信号处理和无线接口 信道类型及其组合 帧结构 信道的组合方式
每一个TDMA帧分0～7共8个时隙，帧长度为120/26≈4.615 ms。每个时隙含156.25个码元，占15/26≈0.577 ms。 由若干个TDMA帧构成复帧，其结构有两种：一种是由26帧组成的复帧，这种复帧长120 ms，主要用于业务信息的传输，也称作业务复帧；另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长 ms，专用于传输控制信息，也称作控制复帧。 由51个业务复帧或26个控制复帧均可组成一个超帧，超帧的周期为1326个TDMA帧，超帧长51×26×4.615×10-3≈6.12 s。 由2048个超帧组成超高帧，超高帧的周期为2048×1326≈ 个TDMA顿，即 秒，也即3小时28分53秒760毫秒。 帧的编号（FN）以超高帧为周期，从0到 。 GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号相同，但上行顿相对于下行帧来说，在时间上推后3个时隙，

63 5.3 GSM系统的控制与管理 移动台开机后的工作
当MS开机后，它将在GSM网中对自己进行初始化。由于MS对自身的位置、小区配置、网络情况，接入条件均不清楚，因此这些信息都要从网络中获得。 为了获得这些必要的信息， MS首先必须确定BCCH频率，以获得操作必需的系统参数。 在GSM 900中，有124个无线频率，在DCS1800中有接近375个无线频率。要确定BCCH，需搜索和对所有这些频率进行解码，这将花费许多时间。为了帮助MS完成这一任务，GSM允许在SIM卡中存储一张频率表，这些频率是前一次小区登录上的BCCH频率，以及在该BCCH广播的邻近小区的频点，MS上电后就开始搜索这些频率。 GSM所有的BCCH均满功率工作，即BCCH不进行功率控制，BTS在BCCH信道上所有的空闲时隙发空闲标志，这两点保证了BCCH频率有比小区其它频率有更大的功率密度。

64 5.3 GSM系统的控制与管理 移动台开机后的工作
MS搜索无线频率查找一个比其它功率大的频率较简单。在找到无线频点以后，MS下一步要确定FCCH。 同样的原理，由于FCCH功率密度大于BCCH频率，在找到FCCH之后，MS通过解码使自身与系统的主频信号同步。一旦MS确定了FCCH并同步后，它可以正确地确定时隙和帧的边界。 至此，它便取得了时间同步。MS知道在相同的频率上FCCH的第8个时隙后是同步信道SCH，它只需简单等待8个时隙，便可对SCH解码获得时间同步。 至此，MS已可对BCCH上的其它数据进行解码。

65 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 移动通信网最基本的作用是给网中任意用户之间提供通信链路，即呼叫接续。
当用户从一个区域移动到另外一个区域时，网络必须发现这个变化，以便接续这个用户的通信，这就是位置登记。 当用户在通信过程中从一个小区移动到另一个小区时，系统要保证用户的通信不中断，就进行越区切换。 位置登记可能在同一个MSC/VLR中进行，也可能在不同MSC/VLR之间进行。这两种情况下进行位置登记的具体过程会有所不同，但基本方法都是一样的。 用户由一个MSC/VLR管辖的区域进入另一个MSC/VLR管辖的区域时，移动用户可能用IMSI来标识自己，也可能用TMSI来标识自己。

66 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 1）移动台用IMSI来标识自己时的位置登记和删除

67 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 1）移动台用IMSI来标识自己时的位置登记和删除
①过程1表示MS从一个位置区（属于MSC-A）移动到另一个位置区（属于MSC-B）； ②过程2 表示通过检测BS的广播信息，MS发现新收到的位置区识别与其存储的位置区识别不同； ③过程3，4 表示MS通过新基站向MSC-B发送“我在这里”的信息，请求位置更新； ④过程5 表示MSC-B把含有其标识和MS识别码的位置更新信息送给HLR（鉴权与加密运算从此时开始）； ⑤过程6表示HLR发回响应消息，其中包括全部相关用户数据； ⑥过程7，8 表示在被访VLR中进行用户数据登记（包括分配临时移动用户识别号码（TMSI）和移动台漫游号码（MSRN），并向HLR汇报）； ⑦过程9 表示把有关用户位置更新响应的信息（包括TMSI和MSRN）通过BS4送给MS； ⑧过程10表示HLR通知原VLR删除与此MS有关的用户数据。

68 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 2）移动台用TMSI来标识自己时的位置登记和删除
当移动台进入一个新的MSC/VLR区域时，若MS用原来的VLR（PVLR）分配给它的临时号码TMSI来标识自己，则新的VLR在收到MSC“更新位置区”的消息后，不能直接判断出该MS的HLR。而是向原来的PVLR“发送身份识别信息”消息，要求得到该用户的IMSI，PVLR用“身份识别信息响应”消息将该用户的IMSI送给新的VLR，VLR再给该用户分配一个新的TMSI，其后的过程如用IMSI标识进行位置更新一样。 如果MS因故末收到“确认”信息，则此次位置更新申请失败，可以重复发送三次申请，每次日隔至少是10s。

69 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 3）附着与分离 移动台可能处于激活（开机）状态，也可能处于非激活（关机）状态。
3）附着与分离 移动台可能处于激活（开机）状态，也可能处于非激活（关机）状态。 当MS关机后，发送最后一次消息，要求进行分离操作，MSC/VLR收到消息后要在有关的VLR和HLR中设置一特定的标志，使网络拒绝对向该用户呼叫，以免在无线链路上发送无效的寻呼信号，这种功能称之为“IMSI分离”。 当MS开机后，若此时MS处于分离前相同的位置区，则将取消上述分离标志，恢复正常工作，这种功能称为“IMSI附着”。若位置区已变，则要进行新的常规位置更新。

70 5.3 GSM系统的控制与管理 位置登记 4）周期性登记 若MS向网络发送“IMSI附着”消息时，因无线链路质量很差，有可能造成错误，即网络认为MS仍然为分离状态。反之，当MS发送“IMSI分离”消息时，因收不到信号，网络也会错认为该MS处于“附着”状态。 为了解决上述问题，系统还采取周期性登记方式，例如要求MS每30分钟登记一次。这时，若系统没有接收到莱MS的周期性登记信息，VLR就以“分离”作标记，称作“隐分离”。 网络通过BCCH通知MS其周期性登记的时间周期。周期性登记程序中有证实消息，MS只有接收到此消息后才停止发送登记消息。

71 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 鉴权和加密

72 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 鉴权和加密
1）用户购机人网时，电信部门将IMSI号和用户鉴权键Ki一起分配给用户，同时，该用户的IMSI和Ki存人AUC。 2）在AUC鉴权中心按下列步骤产生一个用于鉴权和加密的三参数组： ①产生一个不可预测的随机数RAND； ②以IMSI、Ki和RAND为输人参数，由两个不同的算法电路（A8和A3）计算出密钥Kc和符号响应SRES； ③将RAND、SRES和Kc组成一个三参数组送往HLR，作为今后为该用户鉴权时使用。 3）HLR自动存储1-10组每个用户的三参数组，并在MSC/VLR需要时传给它。而在MSC/VLR中也为每个用户存储1-7组这样的三参数组。这样做的目的是减少MSC/VLR与HLR、AUC之间信号传送的频次。 4）在呼叫处理过程中，MSC向需被鉴权的移动台发送一组参数中的RAND号码，移动台据此再加上要在SIM卡内存储的IMSI和Kc，作为A3鉴权运算电路的输人信号，算出鉴权的符号响应SRES并将其送回MSC/VLR。 5）MSC将原参数组中由AUC算出的SRES与移动台返回的SRES比较，若相同，则认为合法，允许接入；否则为不合法，拒绝为其服务。

73 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 鉴权和加密
GSM系统为确保用户信息（话音或非话音业务）以及与用户有关的信令信息的私密性，在BTS与MS之间交换信息时专门采用了一个加密程序。

74 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 鉴权和加密 1）鉴权程序中产生的密钥Kc，随RAND和SRES一起送往MSC/VLR。
2）MSC/VLR启动加密进程，发加密模式命令“M”（一个数据模型）经基站发往移动台。 3）在移动台中对“M”进行加密运算（A5算法），其输入参数为Kc、M和TDMA当前帧号。加密后的信息送基站解密。若解密成功（“M”被还原出来），则从此时开始，双方交换的信息（话音、数据、信令）均需经过加密、解密步骤。

75 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 移动设备的识别 移动设备的识别的目的是确保系统中使用的移动设备不是盗用或非法的设备。
1）首先MSC/VLR向移功用户请求IMEI（国际移动台设备识别码）并将IMEI发送给EIR（设备以别寄存器）。 2）其次收到IMEI后，EIR使用所定义的3个清单： ① 白名单。包括已分配给参加运营者的所有设备识别序列号码； ② 黑名单。包括所有被禁止使用的设备识别； ③ 灰名单。由运营者决定，例如包括有故障的以及未经型号认证的移动设备。 3）最后，将设备鉴定结果送给MSC/VLR，以决定是否允许入网。

76 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 移动用户的安全保密
移动用户的安全保密包括两个方面：用户的临时识别码（TMSI）和用户的个人身份（PIN）。 （1）TMSI TMSI的设置是为了防止非法个人和团体通过监听无线路径上的信令交换而窃得移动用户的真实IMSI或跟踪移动用户的位置。 TMSI由MSC/VLR分配，并不断进行更换，更换周期由网络运营者决定。每当移动台用IMSI向系统请求位置更折、呼叫建立或业务激活时，MSC/VLR对它进行鉴权。允许接入网络后，MSC/VLR产生一个新的TMSI，通过给IMSI分配TMSI的信令将其传送给移动台，写人用户的SIM卡。此后，MSC/VLR和移动台之间的信令交换就使只TMSI，而用户的IMSI不在天线路径上传送。

77 5.3 GSM系统的控制与管理 安全性管理 移动用户的安全保密
移动用户的安全保密包括两个方面：用户的临时识别码（TMSI）和用户的个人身份（PIN）。 （2）PIN PIN是一个4～8位的个人身份号，用于控制对SIM产的使用，只有PIN码认证通过，移动设备才能对SIM卡进行存取，读出相关数据，并可以入网。每次呼叫结束或移动设备正常关机时，所有的临时数据都会从移动设备传送到SIM卡中，再打开移动设备时要重新进行PIN码校验。 如果输入不正确的PIN码，用户可以再这续输入两次，超过3次不正确，SIM卡就被阻塞，此时需到网络运营商处消除阻塞。当连续10次不正确输入时，SIM卡会被永久阻塞，则此卡作废。

78 5.3 GSM系统的控制与管理 呼叫接续 移动用户呼叫固定用户

79 5.3 GSM系统的控制与管理 呼叫接续 移动用户呼叫固定用户
①过程1表示MS用户拨号、发送，MS通过公共信道RACH向BS提出接入申请，请求分配SDCCH。 ②过程2表示BS将MS的接入申请向MSC汇报。 ③过程3表示MSC对MS进行鉴权与加密模式设置。 ④过程4表示鉴权通过后，MSC指示BS通过AGCH为MS分配SDCCH。 ⑤过程5表示MS通过SDCCH请求呼叫建立（即传送申请、分配业务信道TCH的有关信令）。 ⑥过程6表示MSC通过PSTN的交换机向被叫振铃，同时通过TCH向主叫送回铃音。 ⑦过程7表示被叫摘机，MSC即停送振铃与回铃音，双方开始通话。

80 5.3 GSM系统的控制与管理 呼叫接续 固定用户呼叫移动用户

81 5.3 GSM系统的控制与管理 呼叫接续 固定用户呼叫移动用户 ①1：由FS来的呼叫被接至GMSC。
②2：GMSC用MSISDN通过HLR查询MS的位置，获得MSRN。 ③3：HLR向GMSC报告MS的MSRN。 ④4：GMSC将呼叫路由转至MS所在的MSC。 ⑤5：MSC由VLR取得MS的相关数据。 ⑥6：MSC通过MS所在位置区内的所有BS对其进行寻呼。 ⑦7：MS响应寻呼，向所在小区BS作出应答。 ⑧8：BS将寻呼应答报告MSC。 ⑨9：MSC对MS进行鉴权和加密设置。鉴权通过后，MSC一方面指示BS通过AGCH给MS分配TCH，BS与MS的联系随即切换到分配的TCH上，MSC通过TCH向MS振铃；另一方面向主叫送回铃音。 ⑩10：MS用户摘机，MSC即撤消振铃与回铃音，双方开始通话。

82 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 切换的目的是使正在进行的通信不中断，将通信连接从一个无线信道切换到另一无线信道。切换分为内部切换与外部切换两类。 内部切换 内部切换包括： ①同一小区内的不同物理信道之间的切换。这种切换发生在下列情况下：正在通信的物理信道受到干扰；为了进行维护，正在通信的物理信道或载频单元必须退出服务；或者为了平衡系统负荷。 ②同一BSC控制的不同小区之间的切换。

83 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 外部切换 外部切换包括： ①不同BSC之间的切换。由MSC和相关BSC处理；
②不同MSC之间的切换。由HLR和相关MSC处理； ③不同PLMN之间的切换。由相关PLMN的HLR处理。

84 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 外部切换

85 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 外部切换 ①过程1表示稳定的呼叫连接。
②过程2表示MS对邻近BS发出的无线信号（其中包括功率、距离和信号质量，这三项指标决定切换门限）进行监测，并将监测结果向BSS1中的BTS报告。 ③过程3表示BTS对收到的汇报信号进行预处理，然后向BSC汇报。 ④过程4表示BSC将汇报信号与切换门限进行比较，做出切换决定。若需切换则向MSC-A发出切换请求； ⑤过程5表示MSC-A根据收到的切换请求，向MSC-B申请无线信道，并将其VLR存储的相关用户数据告诉MSC-B；

86 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 外部切换 ⑥过程6表示MSC-B向MSC-A应答，如有空闲信道，即告诉MSC-A允许切换，同时，命令新的BSS2为该MS准备无线和陆上有线信道（包括其所属VLR为MS分配新的MSRN和TMSI，并向HLR汇报等）； ⑦过程7表示MSC-A根据MSC-B的应答决定是否发出切换命令。如MSC-B报告有空闲信道，则向所属BSC发出切换命令，并将MSC-B报告的空闲信道号通过所属BSC告诉MS； ⑧过程8表示MS切换到MSC-B指定的无线信道上，并将切换成功的消息告诉MSC-A； ⑨过程9表示MSC-A指示VLR删除此MS的用户数据，并通知BSS1释放原信道资源。

87 5.3 GSM系统的控制与管理 切换管理 外部切换 在连接切换中有以下几点需要引起注意：
①切换申请既可由MS提出，也可由BTS提出（这一点与模拟蜂窝电话不同，在模拟蜂窝中，切换申请总是由BTS提出的）； ②为了维护或平衡负荷，切换申请还可由BSC或MSC提出。 ③切换的决定权总是由BSC或MSC做出的。

88 5.4 GSM系统的业务 概述 业务主要有三类，即电信业务、承载业务和补充业务。

89 5.4 GSM系统的业务 概述 电信业务 电信业务是指端到端业务，主要包括电话，紧急呼叫、短消息业务和第三类传真等。
（1）电话 电话业务是GSM系统提供的最重要业务，经过GSM网与固定网，为移动用户与移动用户之间或移动用户与固定网电话用户之间提供实时双向通话。 （2）紧急呼叫 紧急呼叫业务来源于电话业务，它允许移动用户在紧急情况下，通过一种简单的拨号方式。此业务优先于其它业务，在移动台没有插人用户识别卡（SIM）或移动用户处于锁定状态时也可按键后接通紧急服务中心。

90 5.4 GSM系统的业务 概述 电信业务 （3）短消息业务 短消息业务按其实现的方式可以分为分为二类，即点到点短消息业务（包括移动台起始的短消息业务和移动台终止短消息业务）和小区广播短消息业务。 （4）第三类传真 第三类传真是指能使用户经PLMN网以传真编码信息文件的形式，自动交换各种函件的业务。

91 5.4 GSM系统的业务 概述 承载业务 承载业务是在两个终端/网路接口处（接入点R/S）提供的业务。 业 务 内 容 异步数据
业 务 内 容 异步数据 300~9600 b/s 同步数据 1200~9600 b/s PAD接入 300~9600 b/s，分组打包和拆包，为GSM用户接入分组网提供一个异步连接。该业务只能由移动台主叫发起 分组接入 2400~9600 b/s，为GSM用户接入分组网提供一个同步连接。该业务只能由移动台主叫发起 话音/数据交替 在呼叫过程中， 提供话音和数据的交替 话音后数据 先话音连接， 而后进入数据连接

92 5.4 GSM系统的业务 概述 GSM的补充业务 用户在使用补充业务前，应在归属局申请使用手续，在获得某项补充业务的使用权后才能使用
系统按用户的选择提供补充业务，用户可随时通过移动电话通知系统为自己提供或删除某项具体的补充业务 操作 激活补充业务（从现在开始本移动电话使用某项补充业务） 删除补充业务（从现在开始本移动电话暂不使用原已激活的某项补充业务） 查询补充业务

93 5.4 GSM系统的业务 类型： 号码识别补充业务类 呼叫提供类补充业务 主叫号码识别显示 主叫号码识别限制 被连号码识别显示
被连号码识别限制 呼叫提供类补充业务 无条件呼叫转移 遇忙呼叫转移 无应答呼叫转移 不可及呼叫转移

94 5.4 GSM系统的业务 呼叫限制类补充业务 闭锁所有出呼叫 闭锁所有国际出呼叫 闭锁除归属PLMN国家外所有国际出呼叫 闭锁所有入呼叫

95 5.4 GSM系统的业务 呼叫完成类补充业务 多方通信类补充业务（如三方通信） 集团类补充业务（如移动虚拟网） 计费类补充业务 呼叫等待
呼叫保护 至忙用户的呼叫完成 多方通信类补充业务（如三方通信） 集团类补充业务（如移动虚拟网） 计费类补充业务

96 5.4 GSM系统的业务 短消息业务 所谓短消息业务（SMS）是指将语言、文字、数据、图片等简短文本消息通过移动网络或用手机进行收发的一种通信机制。短消息业务按其实现的方式可以分为分为二类，即点到点短消息业务和小区广播短消息业务。 SMS有两大特点：第一是存储转发机制，即传送数据包的工作由移动网络中的短消息中心而不是终端用户来完成，如果用户不在服务区内，短消息就被存储在短消息中心。第二是传递确认机制，在电路交换数据环境中，连接是端到端的，所以用户能够知道连接是否完成以及数据传递的情况。

97 5.4 GSM系统的业务 短消息业务

98 5.4 GSM系统的业务 短消息业务 （1）短消息业务中心（SMSC）功能 SMSC能向一个MS递交短消息直到报告已经接收或有效期已过；从MS接收短消息；从PLMN接收报告；就先前接收的短消息向PLMN返回一个报告。 （2）MS功能 MS向SMSC提交一个短消息TPDU，直到报告到达或时间超过；从SMSC接收短消息TPDU；就先前接收的短消息向网络返回一个发送报告；从网络接收报告；通知网络存储器现在有能力接收一个或多个短消息；当一个先前由MS发往相同一个或多个短消息；当一个先前由MS发往相同目的地地址的短消息被另一个短消息置换时通知SMSC。 SMS有两大特点： 第一是存储转发机制，即传送数据包的工作由移动网络中的短消息中心而不是终端用户来完成，如果用户不在服务区内，短消息就被存储在短消息中心。 第二是传递确认机制，在电路交换数据环境中，连接是端到端的，所以用户能够知道连接是否完成以及数据传递的情况。

99 5.4 GSM系统的业务 短消息业务 （3）MSC功能 当从MS接收短消息TPDU时，MSC负责以下操作：短消息TPDU的接收；从VLR获取MS的MSISDN或出错信息；在向MS的故障报告里返回适当的错误信息（如果VLR指示有错误）；检查TPDU参数（如果VLR指示无错）；在向MS的故障报告里返回适当的错误信（如果参数不正确）；检查目的地地址（如果参数没有错误）；向SMS-IWMSC转发短消息TPDU；MSC向MS继续发报告（当从SMS-IWMSC接收到短消息报告时）。 （4）SMS-GMSC功能 当从SC接收短消息TPDU，SMS-GMSC负责以下操作：短消息TPDU的接收；参数检查；在错误报告中返回适当的错误信息给SMSC（如果参数有错）；询问HLR，找回路由信息或错误信息（如果参数中没找到错误）；用从HLR处获得的路由信息将短消息TPDU转送到MSC（如果HLR没有指示任何错误）；通知HLR成功发送或当从MSC收到错误的报告时通知HLR，并告诉其原因。

100 5.4 GSM系统的业务 短消息业务 （3）MSC功能 当从MS接收短消息TPDU时，MSC负责以下操作：短消息TPDU的接收；从VLR获取MS的MSISDN或出错信息；在向MS的故障报告里返回适当的错误信息（如果VLR指示有错误）；检查TPDU参数（如果VLR指示无错）；在向MS的故障报告里返回适当的错误信（如果参数不正确）；检查目的地地址（如果参数没有错误）；向SMS-IWMSC转发短消息TPDU；MSC向MS继续发报告（当从SMS-IWMSC接收到短消息报告时）。 （4）SMS-GMSC功能 当从SC接收短消息TPDU，SMS-GMSC负责以下操作：短消息TPDU的接收；参数检查；在错误报告中返回适当的错误信息给SMSC（如果参数有错）；询问HLR，找回路由信息或错误信息（如果参数中没找到错误）；用从HLR处获得的路由信息将短消息TPDU转送到MSC（如果HLR没有指示任何错误）；通知HLR成功发送或当从MSC收到错误的报告时通知HLR，并告诉其原因。

101 5.4 GSM系统的业务 短消息业务 （5）SMS-IWMSC功能 当从MSC接收到TPDU时，SMS-IWMSC负责以下操作：短消息TPDU的接收；当需要时和SMSC建立连接；传送短消息TPDU到SMSC（当SMSC的地址有效）；当从SMSC接收到有关传送短消息TPDU的报告时，SMS-IWMSC负责继续把该报告传向MSC。当在期望时间以前没有从SMSC接收到有关传送短消息TPDU的报告或SMSC地址无效时，SMS-IWMSC负责以下操作：在故障报告里向MSC返回适当的错误信息，定时器的值依赖于SMSC和SMS-IWMSC之间的议。

102 5.4 GSM系统的业务 点对点短消息业务过程 移动台终结短消息业务过程包含2个操作： ①SMSC到MS的信息或状态报告的传送；
移动台发起短消息业务过程包含2个操作： ①MS到SMSC的信息传送； ②向MS返回报道，包含打算传送信息的结果。 ③报警的传送。这个过程包含HLR或VLR发起到SMSC提醒业务的所有的必要操作，告知SMSC说明MS已恢复了操作。

103 5.5 GPRS系统 随着高速数据业务需求的高速增长，GSM推出了两种高速移动数据业务：HSCSD（高速电路交换数据业务）和GPRS（通用分组无线业务）。 （1）HSCSD是采用无线链路的多时隙技术。在常规GSM话音及数据通信中，每信道占200 kHz带宽8个时隙中的一个，而HSCSD则同时利用多个时隙建立链路，每个时隙数据传输速率可由9.6kb/s提高到14.4kb/s。如使用4个TDMA时隙，HSCSD的传输速率可达57.6kb/s。HSCSD业务的实现比较简单，它只需对无线链路协议做一些修改，而不需要对核心网络进行改造，因此其系统改造费用也比较低。

104 5.5 GPRS系统 （2）GPRS是GSM Phase2.1规范实现的内容之一，它的目标是提供高达115.2kb/s速率的分组数据业务。GPRS应用与LAN原理相同，仅在实际传送和接收时才使用无线资源。使用GPRS，在一个小区内，上百个用户可以分享同一的带宽，多个用户共享一条无线信道，多个用户将数据分组打包在信道中传送，这样用户既可以同时通信，又可以大大提高信道利用率。GPRS的另外一个优点是资费的合理性，用户只需按数据通信量付费即可，而不是像电路交换方式那样需对整个链路占用时间付费。

105 5.4 GSM系统的业务 GPRS的网络结构

106 5.4 GSM系统的业务 GPRS的网络结构 将现有GSM网络改造为能提供GPRS业务的网络需要增加两个主要单元：SGSN（GPRS服务支持节点）和GGSN（GPRS网关支持节点）。 （1）SGSN的工作是对移动终端进行定位和跟踪，并发送和接收移动终端的分组。它负责分组的路由选择和传输，在其服务区负责将分组递送给移动台，它是为GPRS移动台构建的GPRS网的服务访问点。当高层的协议数据单元（PDU）要在不同的GPRS网络间传递时，源SGSN负责将PDU进行封装，目的SGSN负责解封装和还原PDU。在SGSN之间采用IP协议作为骨干传输协议，整个分组的传输过程在GPRS中称为Tunneling Protocol（遂道协议）。GGSN也维护相关的路由信息，以便将PDU通过隧道传送到正在为移动台服务的SGSN。SGSN完成路由和数据传输所需的与GPRS用户相关的信息均存储在HLR中。

107 5.4 GSM系统的业务 GPRS的网络结构 SGSN连接到BSC，处理从主网使用的IP协议到在SGSN和MS之间使用的SNDCP和LLC的协议转换，包括处理压缩和编码的功能。SGSN也处理GPRS移动用户的认证，且当认证成功时，SGSN处理MS到GPRS网的注册并处理它的移动管理。若MS想发送（或是接收）数据到（从）外部网络，SGSN在SGSN和相关的GGSN之间转发数据。 （2）GGSN像互联网和X.25一样，用于和外部网络的连接。从外部网络的角度看，GGSN是到子网的路由器，因为GGSN对外部网络“隐藏”了GPRS的结构。当GGSN接收到寻址特定移动用户的数据时，GGSN检查这个地址是否处于激活状态。如果处于激活状态，GGSN就转发数据到相应的SGSN；但如果不是激活的，则数据将丢弃。由移动台发起的分组被GGSN发送到目标网络。

108 5.4 GSM系统的业务 GPRS的协议

109 5.4 GSM系统的业务 GPRS的协议 GPRS隧道协议（GTP，GPRS Tunneling Protocol）用来在GPRS支持节点（GSN）之简传送数据和信令。它在GPRS的骨干网中通过隧道的方式来传输PDU。所谓隧道，是在GSN之间建立的一条路由，使得所有由源GSN和目的GSN服务的分组都通过该路由进行传输。为了实现这种传输，需要将源分组重新封装成以目的GSN为目的地址的分组在GPRS骨干网中传输。 在SGSN和MS之间，依赖子网的汇聚协议（SNDCP Subnetwork Dependent Convergence Protocol）将网络层的协议映射到下面的逻辑链路控制（LLC）层，提供网络层业务的复接、加密、分段、压缩等功能。

110 5.4 GSM系统的业务 GPRS的协议 逻辑链路控制（LLC Logical Link Control）层在移动台和SGSN之间向上层提供可靠、保密的逻辑链路，它独立于下层而存在。LLC层有两种转发模式：确认模式和非确认模式。LLC协议的功能是基于LAPD（链路接入步骤-D）协议的。 RLC/MAC层通过GPRS无线接口物理层提供信息传输服务，它定义了多个用户共享信道的步骤。RLC负责数据块的传输，采用选择式ARQ协议来纠正传输错误。MAC层基于时隙ALOHA协议，控制移动台的接入请求，进行冲突分解，仲裁来自不同移动台的业务请求和进行信道资源分配。

111 5.4 GSM系统的业务 GPRS的协议 物理链路子层（PLL）负责前向纠错、交织、帧的定界和检测物理层的拥塞等；物理射频子层（RFL）完成调制解调、物理信道结构和传输速率的确定、收发信机的工作频率和特性确定等。 LLC在BSS处分为两段，BSS的功能称为LLC桥接（LLC Relay）。在BSS和SGSN之间，BSS GPRS协议（BSSGP）负责传输路由和与QoS相关的信息，BSSGP工作在帧中继（Frame Relay）的协议之上。

112 5.4 GSM系统的业务 增强型GPRS 增强型GPRS中采用了增强数据传输技术（EDGE）。EDGE采用与GSM相同的突发结构，能在符号速率不变的情况下，通过采用8-PSK调制技术来代替原来的GMSK调制，从而将GPRS的传输速率提高到原来的三倍，将GSM中每时隙的总速率从22.8 kb/s提高到69.2 kb/s。 增强型GPRS中还引人了“链路质量控制（LQC Link Quality Control）”的概念。一是通过估计信道的质量，选择最合适的调制和编码方式；二是通过逐步增加冗余度的方法来兼顾传输效率和可靠性。在传输开始时，使用高码率的信道编码（仅有很少的多余度）来传输信息。如果传输成功，则会产生高的比特率；如果传输失败，则增加发送附加编码的比特（冗余比特），直至收端成功译码。

113 5.4 GSM系统的业务 增强型GPRS 增强型GPRS中采用了增强数据传输技术（EDGE）。EDGE采用与GSM相同的突发结构，能在符号速率不变的情况下，通过采用8-PSK调制技术来代替原来的GMSK调制，从而将GPRS的传输速率提高到原来的三倍，将GSM中每时隙的总速率从22.8 kb/s提高到69.2 kb/s。 增强型GPRS中还引人了“链路质量控制（LQC Link Quality Control）”的概念。一是通过估计信道的质量，选择最合适的调制和编码方式；二是通过逐步增加冗余度的方法来兼顾传输效率和可靠性。在传输开始时，使用高码率的信道编码（仅有很少的多余度）来传输信息。如果传输成功，则会产生高的比特率；如果传输失败，则增加发送附加编码的比特（冗余比特），直至收端成功译码。

114 5.4 GSM系统的业务 增强型GPRS 增强型GPRS支持上述两种链路质量控制方法的组合。在逐步增加冗余度的方法中，初始调制和编码根据信道质量估计结果选择最合适的调制和编码方式，然后采用冗余度递增的方法。 在增强型GPRS中，除了支持GPRS的链路自适应模式（混合ARQ类型I），还支持增量冗余的链路控制模式（混合ARQ类型II）。

115 本章小结 GSM系统与模拟移动通信系统相比，在频谱利用率、自动漫游、非话业务、安全保密性能、抗衰落性能等方面存在着很大的优点
GSM系统由NSS、BSS、OSS、MS四部分组成，其中NSS中包含MSC和四个数据库（HLR、VLR、AUC、EIR），BSS包括BSC和BTS两部分。每个组成部分都有其特定的功能，不同的数据库存储不同的信息 GSM编号计划中包含很多类型的编号，其中MSISDN是用户的拨叫号码；IMSI用于国际惟一区分移动用户；IMEI用于国际上惟一区分移动台；TMSI用于对IMSI的保密；MSRN用于路由的选择。移动台主叫时需同时提供三个号码：IMSI、IMEI、被叫用户号码

116 本章小结 GSM系统中话音信号数字化处理必须经过以下几个过程：A/D转换、RPE-LTP话音编码、信道编码、交织编码、加密、突发脉冲串形成、GMSK调制、射频信号处理；在接收端，信号收天线接收下来后，必须经过射频解调、维特比均衡、解密、去交织、维特比解码、话音解码、D/A转换才能回复出原始的话音信号 GSM系统采用FDMA/TDMA两种多址技术，先把总频段按200KHz的间隔划分频道，再把每个频道的时间段划分为8个时隙，每个用户使用一个频道中的一个时隙传送自己的信息

117 本章小结 在GSM空中接口中，每个频道的一个时隙即为一个物理信道；用于传送特定类型的信息的信道定义为不同的逻辑信道，逻辑信道分为TCH和CCH两大类，在CCH中由于所传送的控制信息不同又可分很多种类型。逻辑信道必须映射到物理信道上，才能传送相应的信息。GSM系统为移动台提供的呼叫接续过程，就是利用各类逻辑信道传送相应控制信息和业务信息的过程 GSM物理信道上传送的信息的格式称为突发脉冲序列，突发脉冲序列有5种，不同的信道使用不同的突发脉冲序列，构成一定的复帧结构在无线接口中传输

118 本章小结 为了提高GSM性能，系统采用很多抗衰落、抗干扰技术。如利用慢跳频技术改善由衰落造成的误性能，利用DTX技术节省移动台电能的消耗，减小空中干扰电平 GSM系统中用户侧的所有用户信息存储在SIM卡中，GSM系统用SIM卡中的信息来区分用户，用户在使用时必须插入SIM卡 GSM系统中从鉴权、用户信息加密、IMSI码的保密和对移动台的识别等几个方面提供安全保证

119 本章小结 GPRS系统是继第二代GSM系统的一个新应用，也是人们常说的2.5G系统，其在应用过程中有很多的优点，同时为3G今后的发展起到承前启后的作用。