[信息与通信]GSM移动通信原理.doc

GSM移动通信原理第一节 全国数字公用陆地蜂窝移动通信网络结构1、我国数字公用陆地蜂窝移动通信网采用三级组网结构在各省或大区设有两个一级移 动汇接中心，通常为单独设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；每个省内至少 应设有两个以上的二级移动汇接中心，并把它们置于省内主要城市，并以网状网方式相连， 同时它还应与相应的两个一级移动汇接中心连接图1全国数字蜂窝PLM N的网络结构及其与PST N连接的示意图2、移动信令网结构七号信令网的组建也和国家地域大小有关，地域大的国家可以组建三级信令网（HSTP、 LSTP和SP）,地域偏小的国家可以组建二级网（STP和SP）或无级网，下面以中国GSM信 令网为例來作一介绍在中国，信令网有两种结构，一是全国No.7网；二是组建移动专用的No.7信令网，是 全国信令网的一部分，它最简单、最经济、最合理，因为No.7信令网就是为多种业务共同 服务的，但随着移动和电信的分营，移动建有自己独立的的No.7信令网我国移动信令网采用三级结构（有些地方采用二级结构），在各省或大区设有两个HSTP,同 时省内至少还应设有两个以上的LSTP （少数HSTP和LSTP合一），移动网川其它功能实体 作为信令点SPoHSTP之间以网状网方式相连，分为A、B两个平面；在省内的LSTP之间也以网状网方 式相连，同吋它们还应和相应的两个HSTP连接；GMSC、MSC、VLR、HLR、AUC、EIR 等信令点至少要接到两个LSTP点上，若业务量大时，信令点还可直接与相应的HSTP连接。

我国移动网中信令点编码采用24位，只有在A接口连接时采用14位的国际信令点编码, 如表所示国际信号点编码格式NMLDJIHGFEDCBA大区识别区域网识别信令点识别信号区域网编码SANC国际信号点编码ISPC表中， NML：识别世界编号人区；K〜D：识别世界编号大区内的地理区域或区域网；CBA：识别地理区域或区域网内的信号点NML和K至D两部分合起来的名称为信号区域网编号，每个国家都分配了一个或儿个备用 SANCo如果一个不够用（SANC中的8个编码不够用）可申请备用我国被分配在第4个 信号大区，其NML编码为4,区域编码为120,所以SANC的编码是4〜120我国国内网 信号点编码如表所示我国国内信号网信号点编码888-首先发送的比特主信号区分信号区信号点省自治区直辖市地区、地级 市，直辖市内的汇接区、郊区电信网中的交换局在国际连接中，国际接口局负责两个信号点编码的变换第二节：GSM系统结构与相关接口1 .GSM系统结构1.1系统的基本特点GSM数字蜂窝移动通信系统（简称GSM系统）是完全依据欧洲通信标准化委员会（ETSI） 制定的GSM技术规范研制而成的，任何一家厂商提供的GSM数字蜂窝移动通信系统都必须 符合GSM技术规范。

GSM系统作为--种开放式结构和面向未来设计的系统具有下列主要特点：• GSM系统是由几个子系统组成的，并且可与各种公用通信网（PSTN、 ISDN、PDN等）互连互通各子系统之间或各子系统与各种公用通信 网ZI'可都明确和详细定义了标准化接口规范，保证任何厂商提供的 GSM系统或子系统能互连；• GSM系统能提供穿过国际边界的自动漫游功能，对于全部GSM移动 用户都可进入GSM系统而与国别无关；• GSM系统除了可以开放话音业务，还可以开放各种承载业务、补充业 务和与ISDN相关的业务；• GSM系统具有加密和鉴权功能，能确保用户保密和网络安全；• GSM系统具有灵活和方便的组网结构，频率重复利用率高，移动业务 交换机的话务承载能力一般都很强，保证在话音和数据通信两个方面 都能满足用户对大容量、高密度业务的要求；• GSM系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高；•用户终端设备（手持机和车载机）随着大规模集成电路技术的进一步 发展能向更小型、轻巧和增强功能趋势发展1.2系统的结构与功能GSM系统的典型结构如图3-1所示由图可见，GSM系统是由若干个子系统或功能实体组 成其中基站子系统（BSS）在移动台（MS）和网络子系统（NSS）之间提供和管理传输通 路，特别是包括了 MS与GSM系统的功能实体之间的无线接I I管理。

NSS必须管理通信业 务，保证MS与相关的公用通信网或与其它MSZ间建立通信，也就是说NSS不直接与MS 互通，BSS也不直接与公用通信网互通MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分操作 支持系统（OSS）则提供运营部门一-种手段来控制和维护这些实际运行部分'OSSIOSS：操作支持子系统 BSS：基站子系统NSS：网路子系统NMC：网路管理中心 DPPS：数据后处理系统SEMC：安全性管理中心PCS：用户识别卡个人化中心OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器E1R：移动设备识别寄存器PDN：公用数据网MS：移动台图HLR：归属用户位置寄存器BSC：基站控制器PSTN：公用网AUC：鉴权中心BTS：基站收发信台ISDN：综合业务数字网图3・1 GSM系统结构1.2.1 移动台（MS）移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统 中的唯一设备移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台随着GSM标准 的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极 大部分除了通过无线接口接入GSM系统的通常无线和处理功能外，移动台必须提供与使用者之间 的接口。

比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显示屏和按键或者提供与英它一些终 端设备之间的接口比如与个人计算机或机之间的接口，或同时提供这两种接口因此,根据应用与服务情况，移动台可以是单独的移动终端（MT）、手持机、车载机或者是由移动 终端（MT）直接与终端设备（TE）机相连接而构成，或者是由移动终端（MT）通过相 关终端适配器（TA）与终端设备（TE）相连接而构成，这些都归类为移动台的重要组成部分 之 移动设备移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（SIM）,它基本上是一张符合ISO标准的“智 慧”卡，它 包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包插鉴权和加密信息使 用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡，只有当处理异常的紧急呼叫时，可以在不用SIM 卡的情况下操作移动台SIM卡的应用使移动台并非固定地缚于一个用户，因此，GSM系统 是通过SIM卡来识别移动用户的，这为将来发展个人通信打下了基础1.2.2基站子系统（BSS）基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方血关系最直接的基本组成部分它通过无线 接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理另一方而，基站子系统与网路 子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定 网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。

当然，要对BSS部分进行操作维护 管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）这两部分的功能实体构成实 际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个BTSo BTS可以直接与BSC相连接, 也可以通过基站接口设备（BIE）采用远端控制的连接方式与BSC相连接需要说明的是， 基站子系统还应包括码变换器（TC）和相应的子复用设备（SM）o码变换器在更多的实际情 况下是置于BSC和MSC之间，在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方面具有许多优点① 基站收发信台（BTS）基站收发信台（BTS）属于基站子系统的无线部分，由基站控制器（BSC）控制，服务于某 个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动台（MS）之 I'可通过空中接口的无线传输及相关的控制功能BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单 元三大部分基带单元主要用于必要的话音和数据速率适配以及信道编码等载频单元主要 用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合等控制单元则用于BTS的操作与维护另 外，在BSC与BTS不设在同一-处需采用Abis接口时，传输单元是必须增加的，以实现BSC 与BTS之间的远端连接方式。

如果BSC与BTS并置在同一处，只需采用BS接口时，传输 单元是不需要的② 基站控制器（BSC）基站控制器（BSC）是基站子系统（BSS）的控制部分，起着BSS的变换设备的作用，即各 种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理BSC主要由下列部分构成：•朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater接口的数字中继 控制部分；• 朝向与BTS相接的Abis接口或BS接口的BTS控制部分；•公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制；•交换部分123网路子系统（NSS）网路子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性 管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户Z间通信和GSM移动用户与其它通信网用户Z 间通信起着管理作用NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能 实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7协议和GSM规范的7号信令 网路互相通信① 移动业务交换中心（MSC）移动业务交换中心（MSC）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实体：基站 子系统BSS、归属用户位置寄存器HLR、鉴权中心AUC、移动设备识别寄存器EIR、操作维 护中心OMC和面向固定网（公用网PSTN、综合业务数字网ISDN、分组交换公用数据 网PSPDN、电路交换公用数据网CSPDN）的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户 与固定网用户互相连接起來。

移动业务交换中心MSC可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄 存器（VLR）和鉴权中心（AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据反Z, MSC也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据MSC可为移动用户提供一系列业务：•电信业务例如：、紧急呼叫、和短消息服务等；• 承载业务例如：3.1 KHz，同步数据0.3kbit/s〜2.4kbit/s及分组 组合和分解（PAD）等；•补充业务例如：呼叫前转、呼叫限制、呼叫等待、会议和计费 通知等当然，作为网路的核心，MSC还支持位置登记、越区切换和自动漫游等移动特征性能和其它 网路功能对于容量比较大的移动通信网，一个网路子系统NSS可包括若干个MSC、VLR不口 HLR,为 了建立固定网用户与GSM移动用户之间的呼叫，无需知道移动用户所处的位置此呼叫首 先被接入到入口移动业务交换中心，称为GMSC,入口交换机负责获取位置信息，且把呼叫 转接到可向该移动用户提供即时服务的MSC,称为被访MSC （VMSC）o因此，GMSC具有 与固定网和其它NSS实体互通的接口目前，GMSC功能就是在MSC中实现的根据网路 的需要，GMSC功能也可以在固定网交换机中综合实现。

② 访问用户位置寄存器（VLR）访问用户位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内 已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件VLR从该 移动用户的归属用户位置寄存（HLR）处获取并存储必要的数据一旦移动用户离开该VLR 的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原V。