5.1概述

5.2GSM系統(tǒng)

5.3CDMA系統(tǒng)

第5章移動通信網

5.1.1移動通信的基本概念

1．移動通信的特點

1)用戶的移動性

要保持用戶在移動狀態(tài)中的通信，必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結合。因此，系統(tǒng)中要有完善的管理技術來對用戶的位置進行登記、尋呼、通話過程中的切換，使用戶在移動時也能進行通信，不因為位置的改變而中斷。5.1概述

2)電波傳播條件復雜

移動臺可能在各種環(huán)境中運動，如建筑群或障礙物等，因此電磁波在傳播時不僅有直射信號，而且還會產生反射、折射、繞射、多普勒效應等現象，從而產生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等。因此，必須充分研究電波的傳播特性，使系統(tǒng)具有足夠的抗衰落能力，才能保證通信系統(tǒng)正常運行。

3)噪聲和干擾嚴重

移動臺在移動時不僅受到城市環(huán)境中各種工業(yè)噪聲和天然電噪聲的干擾，同時，由于系統(tǒng)內有多個用戶，因此，移動用戶之間還會有互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。這就要求在移動通信系統(tǒng)中對信道進行合理的劃分和頻率的再用。

4)系統(tǒng)和網絡結構復雜

移動通信系統(tǒng)是一個多用戶通信系統(tǒng)和網絡，必須使用戶之間互不干擾，能協調一致地工作。此外，移動通信系統(tǒng)還應與固定網、數據網等互連，整個網絡結構是很復雜的。

5)有限的頻率資源

在有線網中，可以依靠多鋪設電纜或光纜來提高系統(tǒng)的帶寬資源；而在無線網中，頻率資源是有限的，ITU對無線頻率的劃分有嚴格的規(guī)定。如何提高系統(tǒng)的頻率利用率是移動通信系統(tǒng)的一個重要課題。

2．移動通信的分類

移動通信的種類繁多，其中陸地移動通信系統(tǒng)有：蜂窩移動通信、無線尋呼系統(tǒng)、無繩電話、集群系統(tǒng)等。同時，移動通信和衛(wèi)星通信相結合產生了衛(wèi)星移動通信，它可以實現國內、國際大范圍的移動通信。

1)集群移動通信

集群移動通信是一種高級移動調度系統(tǒng)。所謂集群通信系統(tǒng)，是指系統(tǒng)所具有的可用信道為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自動選擇信道的功能，是共享資源、分擔費用、共用信道設備及服務的多用途和高效能的無線調度通信系統(tǒng)。

2)公用移動通信系統(tǒng)

公用移動通信系統(tǒng)是指給公眾提供移動通信業(yè)務的網絡。這是移動通信最常見的方式。這種系統(tǒng)又可以分為大區(qū)制移動通信和小區(qū)制移動通信，小區(qū)制移動通信又稱蜂窩移動

通信。

3)衛(wèi)星移動通信

利用衛(wèi)星轉發(fā)信號也可實現移動通信。對于車載移動通信可采用同步衛(wèi)星，而對手持終端，采用中低軌道的衛(wèi)星通信系統(tǒng)較為有利。

4)無繩電話

對于室內或室外慢速移動的手持終端的通信，一般采用小功率、通信距離近、輕便的無繩電話機。它們可以經過通信點與其他用戶進行通信。

5)尋呼系統(tǒng)

無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向傳遞信息的移動通信系統(tǒng)。它是由尋呼臺發(fā)信息、尋呼機收信息來完成的。5.1.2移動通信的發(fā)展歷史

1．第一代(1G)移動通信系統(tǒng)

第一代移動通信系統(tǒng)為模擬移動通信系統(tǒng)，以美國的AMPS(IS-54)和英國的TACS為代表，采用頻分雙工、頻分多址制式，并利用蜂窩組網技術以提高頻率資源利用率，克服了大區(qū)制容量密度低、活動范圍受限的問題。雖然采用頻分多址，但并未提高信道利用率，因此通信容量有限；通話質量一般，保密性差；制式太多，標準不統(tǒng)一，互不兼容；不能提供非話數據業(yè)務；不能提供自動漫游。因此，已逐步被各國淘汰。

2．第二代(2G)移動通信系統(tǒng)

第二代移動通信系統(tǒng)為數字移動通信系統(tǒng)，是當前移動通信發(fā)展的主流，以GSM和窄帶CDMA為典型代表。第二代移動通信系統(tǒng)中采用數字技術，利用蜂窩組網技術。多址方式由頻分多址轉向時分多址和碼分多址技術，雙工技術仍采用頻分雙工。2G系統(tǒng)采用蜂窩數字移動通信，使系統(tǒng)具有數字傳輸的種種優(yōu)點，它克服了1G系統(tǒng)的弱點，語音質量及保密性能得到了很大提高，可進行省內、省際自動漫游，但系統(tǒng)帶寬有限，限制了數據業(yè)務的發(fā)展，也無法實現移動的多媒體業(yè)務。目前采用的2G系統(tǒng)主要有以下幾種：

(1)美國的D-AMPS，是在原AMPS基礎上改進而成的，規(guī)范由IS-54發(fā)展成IS-136和IS-136HS，1993年投入使用。它采用時分多址技術。

(2)歐洲的GSM全球移動通信系統(tǒng)，是在1988年完成技術標準時制定的，1990年開始投入商用。它采用時分多址技術，由于其標準化程度高，進入市場早，現已成為全球最重要的2G標準之一。

(3)日本的PDC，是日本電波產業(yè)協會于1990年確定的技術標準，1993年3月正式投入使用。它采用的也是時分多址技術。

(4)窄帶CDMA，采用碼分多址技術，1993年7月公布了IS-95空中接口標準，目前也是重要的2G標準之一。

3．第三代(3G)移動通信系統(tǒng)

早在1985年ITU-T就提出了第三代移動通信系統(tǒng)的概念，最初命名為FPLMTS(未來公共陸地移動通信系統(tǒng))，后來考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進入商用市場，工作的頻段在2000MHz，且最高業(yè)務速率為2000kb/s，故于1996年正式更名為IMT-2000(InternationalMobileTelecommunication-2000)。第三代移動通信系統(tǒng)的目標是能提供多種類型、高質量的多媒體業(yè)務；能實現全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力；與固定網絡的各種業(yè)務相互兼容，具有高服務質量；與全球范圍內使用的小型便攜式終端在任何時候任何地點進行任何種類的通信。為了實現上述目標，對第三代無線傳輸技術(RTT)提出了支持高速多媒體業(yè)務(高速移動環(huán)境：144kb/s；室外步行環(huán)境：384kb/s；室內環(huán)境：2Mb/s)的要求。

ITU定義的IMT-2000的功能子系統(tǒng)和接口如圖5.1所示。從圖中可以看到，IMT-2000系統(tǒng)由終端(UIM+MT)、無線接入網(RAN)和核心網(CN)三部分構成。圖5.1IMT-2000的功能子系統(tǒng)和接口示意圖為使第二代移動通信系統(tǒng)能夠順利地向第三代移動通信系統(tǒng)過渡，保護已有投資，這就要求IMT-2000系統(tǒng)在結構組成上應考慮不同無線接口和不同網絡。于是ITU-T提出“IMT-2000家族”的概念，允許各地區(qū)性標準化組織有一定的靈活性，使它們根據在市場、業(yè)務需求上的不同，提出了各個國家和地區(qū)向第三代系統(tǒng)演進的策略。目前的主流技術標準有以下幾種：

1)寬帶碼分多址(WCDMA)

WCDMA主要由歐洲ETSI和日本ARIB提出，經多方融合而形成，是在GSM系統(tǒng)基礎上發(fā)展的一種技術，其核心網基于GSM-MAP，同時通過網絡擴展方式提供在基于ANSI-41的核心網上運行的能力。支持這一標準的電信運營商、設備制造商形成了3GPP陣營。

2)?CDMA2000

CDMA2000是由窄帶CDMA(IS-95)向上演進的技術，經融合形成了現有的3GPP2CDMA2000。CDMA2000的核心網是基于ANSI.41的，同時通過網絡擴展方式提供在基于GSM-MAP的核心網上運行的能力。CDMA2000包括1X和3X兩部分，也易于擴展到6X、9X、12X。對于射頻帶寬為N?×?1.25MHz的CDMA2000系統(tǒng)(N?=?1，3，6，9，12)，采用多個載波來利用整個頻帶。

3)TD-SCDMA

TD-SCDMA是中國電信技術研究院(CATT)所提出的新的第三代移動通信標準，是具有中國獨立知識產權的新技術，已被ITU正式批準為第三代移動通信標準之一，這是我國通信業(yè)發(fā)展中一個新的里程碑。

4)?WiMax

WiMax(WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess)特指IEEE802.16a標準，是IEEE于2004年1月制定的標準，用于解決無線MAN(城域網)和寬帶接入“最后一公里”的問題。WiMax已于2007年被正式批準為第四個3G標準。

WiMax相當于無線LANIEEE802.11的Wi-Fi聯盟，其目標是促進IEEE802.16的應用，工作包括產品認證和相互連接的確保等。5.1.3移動通信的基本技術

1．移動通信網的覆蓋方式

1)大區(qū)制

所謂大區(qū)制，是指由一個基站(發(fā)射功率為50～100W)覆蓋整個服務區(qū)，該基站負責服務區(qū)內所有移動臺的通信與控制。大區(qū)制的覆蓋半徑一般為30～50km。

采用這種大區(qū)制方式時，由于采用單基站制，沒有重復使用頻率的問題，因此技術問題并不復雜。只需根據所覆蓋的范圍，確定天線的高度、發(fā)射功率的大小，并根據業(yè)務量大小，確定服務等級及應用的信道數。但也正是由于采用單基站制，因此基站的天線需要架設得非常高，發(fā)射機的發(fā)射功率也要很高。即使這樣做，也只可保證移動臺收到基站的信號，而無法保證基站是否能收到移動臺的信號。因此這種大區(qū)制通信網的覆蓋范圍是有限的，只能適用于小容量的網絡，一般用在用戶較少的專用通信網中，如早期的模擬移動通信網(ImprovedMobileTelephoneService，IMTS)中即采用大區(qū)制。

2)小區(qū)制

小區(qū)制是指將整個服務區(qū)劃分為若干小區(qū)，在每個小區(qū)設置一個基站，負責本小區(qū)內移動臺的通信與控制。小區(qū)制的覆蓋半徑一般為2～10?km，基站的發(fā)射功率一般限制在一定的范圍內，以減少信道干擾。同時還要設置移動業(yè)務交換中心，負責小區(qū)間移動用戶的通信連接及移動網與有線網的連接，保證移動臺在整個服務區(qū)內，無論在哪個小區(qū)都能夠正常進行通信。由于是多基站系統(tǒng)，因此小區(qū)制移動通信系統(tǒng)中需采用頻率復用技術。對相隔一定距離的小區(qū)進行頻率再用，可以提高系統(tǒng)的頻率利用率和系統(tǒng)容量。在大容量公用移動通信網中普遍采用小區(qū)制結構。

公用移動通信網在大多數情況下，其服務區(qū)為平面形，稱為面狀服務區(qū)。這時小區(qū)的劃分較為復雜，最常用的小區(qū)形狀為正六邊形，這是最經濟的一種方案。由于正六邊形的網絡形同蜂窩，因此稱此種小區(qū)形狀的移動通信網為蜂窩網。蜂窩狀服務區(qū)如圖5.2所示。圖5.2蜂窩狀服務區(qū)示意圖

2．移動通信網中的多址方式

當把多個用戶接入一個公共的傳輸媒質實現相互間通信時，需要給每個用戶的信號賦以不同的特征，以區(qū)分不同的用戶，這種技術稱為多址技術。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，移動臺是通過基站和其他移動臺進行通信的，因此必須對移動臺和基站的信息加以區(qū)別，使基站能區(qū)分是哪個移動臺發(fā)來的信號，而各移動臺又能識別出哪個信號是發(fā)給自己的。

多址方式的基本類型有頻分多址方式(FDMA)、時分多址方式(TDMA)、空分多址方式(SDMA)、碼分多址方式(CDMA)等。目前移動通信系統(tǒng)中常用的是FDMA、TDMA、CDMA以及它們的組合。如GSM系統(tǒng)中，采用的是FDMA/TDMA方式；窄帶CDMA系統(tǒng)(IS-95)和3G的寬帶碼分多址(WCDMA)中，采用的則是FDMA/CDMA方式。

3．移動通信網的頻率配置

我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率如表5.1所示。表5.1我國無線電委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率

GSM即全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystemforMobileCommunication)，其歷史可以追溯到1982年，當時，北歐四國向CEPT(ConferenceEuropeofPostandTelecommunications)提交了一份建議書，要求制定900?MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務規(guī)范，以建立全歐統(tǒng)一的蜂窩系統(tǒng)。5.2GSM系統(tǒng)

GSM蜂窩通信網作為世界上首先推出的數字蜂窩通信系統(tǒng)，其自身的優(yōu)點如下：

(1)頻譜效率高。

(2)容量大。每小區(qū)的可用信道數為12.5個，大大高于模擬移動網。

(3)語音質量高。

(4)安全性高。

(5)在業(yè)務方面有一定優(yōu)勢。5.2.1GSM網絡結構

1．GSM網絡的基本結構

GSM數字蜂窩通信系統(tǒng)的主要組成部分包括移動臺(MS)、基站系統(tǒng)(BaseStationSystem，BSS)和網絡子系統(tǒng)(NetworkSubSystem，NSS)。如圖5.3所示，BSS由基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成；NSS由移動交換中心(MSC)和操作維護中心(OMC)以及歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權認證中心(AUC)和設備標志寄存器(EIR)等組成。圖5.3GSM網絡基本結構

1)移動臺(MS)

移動臺是移動網中的用戶終端，包括移動設備(MobileEquipment，ME)和移動用戶識別模塊SIM卡(SubscriberIdentityModule，通常稱為SIM卡)。

2)基站系統(tǒng)(BSS)

基站系統(tǒng)負責在一定區(qū)域內與移動臺之間的無線通信。一個BSS包括一個基站控制器(BaseStationController，BSC)和一個或多個基站收發(fā)臺(BaseTransceiverStation，BTS)兩部分組成。

(1)基站收發(fā)臺(BTS)。BTS是BSS的無線部分，它完成BSC與無線信道之間的轉換，實現BTS與MS(移動臺)之間通過空中接口的無線傳輸及相關的控制功能。

(2)基站控制器(BSC)。BSC是BSS的控制部分，處于基站收發(fā)臺BTS和移動交換中心MSC之間。一個基站控制器通常控制幾個基站收發(fā)臺，主要功能是進行無線信道管理，實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并對本控制區(qū)內移動臺越區(qū)切換進行控制等。

3)網絡子系統(tǒng)(NSS)

網絡子系統(tǒng)對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其他通信網用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實體構成，各功能實體之間和NSS與BSS之間都通過No.7信令系統(tǒng)互相通信。

(1)移動交換中心(MSC)：蜂窩通信網絡的核心，它為本MSC區(qū)域內的移動臺提供所有的交換和信令功能。

(2)網關MSC(GatewayMSC，GMSC)：完成路由功能的MSC，它在MSC之間完成路由功能，并實現移動網與其他網的互連。

(3)歸屬位置寄存器(HLR)：一種用來存儲本地用戶位置信息的數據庫。在移動通信網中，可以設置一個或若干個HLR，這取決于用戶數量、設備容量和網絡的組織結構等因素。每個用戶都必須在某個HLR(相當于該用戶的原籍)中登記。登記的內容主要包括：

①用戶信息：如用戶號碼、移動設備號碼等。

②位置信息：如用戶的漫游號碼、VLR號碼、MSC號碼等，這些信息用于計費和用戶漫游時的接續(xù)。這樣可以保證當呼叫任一個不知處于哪一個地區(qū)的移動用戶時，均可由該移動用戶的HLR獲知它當時處于哪一個地區(qū)，進而建立起通信鏈路。

③業(yè)務信息：用戶的終端業(yè)務和承載業(yè)務信息、業(yè)務限制情況、補充業(yè)務情況等。

(4)訪問位置寄存器(VLR)：用于存儲進入其覆蓋區(qū)的用戶位置信息的數據庫。當移動用戶漫游到新的MSC控制區(qū)時，由該區(qū)的VLR來控制。一般地，一個MSC對應一個VLR，記作MSC/VLR。

當移動臺進入一個新的區(qū)域時，首先向該地區(qū)的VLR申請登記，VLR要從該用戶的HLR中查詢，存儲其有關的參數，并要給該用戶分配一個新的漫游號碼(MSRN)，然后通知其HLR修改該用戶的位置信息，準備為其他用戶呼叫此移動用戶時提供路由信息。

移動用戶一旦由一個VLR服務區(qū)移動到另一個VLR服務區(qū)時，移動用戶則重新在新的VLR上登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數據。

(5)鑒權認證中心(AUC)：AUC與HLR相關聯，是為了防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)而設置的安全措施。AUC可以不斷為用戶提供一組參數(包括隨機數RAND、符號響應SRES和加密鍵Kc三個參數)，該參數組可視為與每個用戶相關的數據，在每次呼叫的過程中可以檢查系統(tǒng)提供的和用戶響應的該組參數是否一致，以此來鑒別用戶身份的合法性，從而只允許有權用戶接入網絡并獲得服務。

(6)設備識別寄存器EIR：存儲移動臺設備參數的數據庫，用于對移動設備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動臺入網。

4)接口

移動業(yè)務的國際漫游要求各個廠家生產的移動設備之間必須能夠進行互通。因此，GSM系統(tǒng)在制定技術規(guī)范時就對其子系統(tǒng)之間及各功能實體之間的接口和協議作了比較具體的定義，使不同供應商提供的GSM系統(tǒng)基礎設備能夠符合統(tǒng)一的GSM技術規(guī)范而達到互通、組網的目的。

GSM系統(tǒng)的主要接口有A接口、A-bis接口和Um接口等。

(1)?A接口：定義為網絡子系統(tǒng)(NSS)與基站系統(tǒng)(BSS)之間的通信接口，從系統(tǒng)的功能實體來說，就是移動業(yè)務交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)之間的互連接口，其物理鏈接通過采用標準的2.048?Mb/s的PCM數字傳輸鏈路來實現。此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理和接續(xù)管理等。

(2)?A-bis接口：定義為基站系統(tǒng)的兩個功能實體基站控制器(BSC)和基站收發(fā)臺(BTS)之間的通信接口，用于BTS與BSC之間的遠端互連，物理鏈接通過采用標準的2.048Mb/s或64kb/s的PCM數字傳輸鏈路來實現。

(3)?Um接口(空中接口)：定義為移動臺(MS)與基站收發(fā)臺(BTS)之間的通信接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通，其物理鏈接通過無線方式實現。此接口傳遞的信息包括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等。

(4)網絡子系統(tǒng)內部接口包括：

B接口：MSC和與它相關的VLR之間的接口。

C接口：MSC和HLR之間的接口。

D接口：HLR和VLR之間的接口。

E接口：MSC之間的接口。

2．GSM網絡結構

1)移動業(yè)務本地網結構

將全國劃分為若干移動業(yè)務本地網，建網的原則為長途區(qū)號為2位或3位的地區(qū)可建移動業(yè)務本地網。每個移動業(yè)務本地網中應設立一個HLR，必要時可以增設HLR，用于存儲歸屬移動業(yè)務本地網的所有用戶有關數據。還可以幾個移動業(yè)務本地網共用一個MSC，每個移動業(yè)務本地網中可設立一個或多個MSC。

在移動業(yè)務本地網中，每個MSC與所在本地的長途局相連，并與所在地的市話匯接局相連。在長途局為多局制地區(qū)，MSC應與該地區(qū)的高一級長途局相連。如沒有市話匯接局，可與本地市話端局相連，如圖5.4所示。圖5.4移動業(yè)務本地網組成示意圖

2)省內GSM數字公用陸地蜂窩移動通信網絡結構

省內GSM移動通信網由省內的各移動業(yè)務本地網構成。省內設立若干個移動業(yè)務匯接中心，二級匯接中心可以只作匯接中心(即不帶用戶)，也可以兼作移動端局(與基站相連，可帶用戶)。省內GSM蜂窩移動通信網中的每一個移動端局，至少應與省內兩個二級匯接中心相連，二級匯接中心之間為網狀網結構，如圖5.5所示。圖5.5省內GSM網絡結構示意圖

3)全國GSM移動通信網的網絡結構

全國GSM移動電話網按大區(qū)設立一級匯接中心，省內設立二級匯接中心，移動業(yè)務本地網設立端局組成三級網絡結構，一級匯接中心之間為網狀網，如圖5.6所示。圖5.6全國GSM網絡結構示意圖

4)聯通GSM、移動GSM與PSTN網絡間的互通網絡結構

中國聯通的GSM移動通信網與中國移動的GSM移動通信網和PSTN網絡間的互通組網方式如圖5.7所示。

在中國聯通GSM移動交換局所在地，聯通網和PSTN網之間各設一個網間接口局，雙方接口局按一對一的方式成對互連。聯通GSM用戶與移動GSM、PSTN用戶間的各種業(yè)務互通(含本地、自動長途、移動及國際業(yè)務等)所需的話路接續(xù)和信號，均經過網間接口局連接。圖5.7聯通GSM、移動GSM與PSTN網絡間的互通組網示意圖5.2.2GSM的區(qū)域、號碼與識別

1．區(qū)域定義

GSM系統(tǒng)屬于小區(qū)制大容量移動通信網，其相應的區(qū)域定義如圖5.8所示。圖5.8GSM區(qū)域定義

(1)?GSM服務區(qū)。GSM服務區(qū)是指移動臺可獲得服務的區(qū)域，即不同通信網(如PSTN或ISDN)用戶無需知道移動臺的實際位置而可與之通信的區(qū)域。

一個服務區(qū)可由一個或若干個公用陸地移動通信網(PLMN)組成。從地域而言，可以是一個國家或是一個國家的一部分，也可以是若干個國家。

(2)公用陸地移動通信網(PLMN)。一個PLMN可由一個或若干個移動交換中心組成，在該區(qū)內具有共同的編號制度和共同的路由計劃。PLMN與各種固定通信網之間的接口是MSC，由MSC完成呼叫接續(xù)。

(3)?MSC區(qū)。MSC區(qū)系指一個移動交換中心所控制的區(qū)域，通常它連接一個或若干個基站控制器，每個基站控制器控制多個基站收發(fā)信機。從地理位置來看，MSC包含多個位置區(qū)。

(4)位置區(qū)。位置區(qū)一般由若干個小區(qū)(或基站區(qū))組成，移動臺在位置區(qū)內移動無需進行位置更新。通常呼叫移動臺時，向一個位置區(qū)內的所有基站同時發(fā)尋呼信號。位置區(qū)標識LAI是在廣播控制信道BCCH中廣播的。

(5)基站區(qū)?；緟^(qū)系指基站收、發(fā)信機有效的無線覆蓋區(qū)，簡稱小區(qū)。

(6)扇區(qū)。當基站收發(fā)信天線采用定向天線時，基站區(qū)分為若干個扇區(qū)。采用120°定向天線時，一個小區(qū)分為3個扇區(qū)；采用60°定向天線時，一個小區(qū)分為6個扇區(qū)。

2．號碼與識別

GSM網絡包含無線、有線信道，并與其他網絡(如PSTN、ISDN、公用數據網)或其他PLMN網互相連接。為了將一次呼叫接續(xù)傳至某個移動用戶，需要調用相應的實體。因此，正確地尋址就非常重要，各種號碼就是用于識別不同的移動用戶、不同的移動設備以及不同的網絡。

(1)移動臺號簿號碼(MSISDN)。MSISDN即通常人們所說的呼叫某一用戶時所使用的手機號碼，其編號計劃獨立于PSTN/ISDN編號計劃，編號結構為

CC+NDC+SN

其中，CC為國家碼(如中國為86)，NDC為國內地區(qū)碼，SN為用戶號碼。

(2)國際移動用戶標識號(IMSI)。這是網絡唯一識別一個移動用戶的國際通用號碼，對所有的GSM網來說它是惟一的，并盡可能保密。移動用戶以此號碼發(fā)出入網請求或位置登記，移動網據此查詢用戶數據。此號碼也是HLR和VLR的主要檢索參數。根據GSM建議，IMSI最大長度為15位十進制數字，具體分配如下：

MCC+MNC+MSIN/NMSI

其中，MCC為移動國家碼，MNC為移動網號，MSIN為移動用戶識別碼，NMSI為國內移動用戶識別碼。

IMSI編號計劃實現國際統(tǒng)一，由ITU-TE.212建議規(guī)定，以適應國際漫游的需要。

IMSI由電信經營部門在用戶開戶時寫入移動臺的EPROM。當任一主叫按MSISDN撥叫某移動用戶時，終接MSC將請求HLR或VLR將其翻譯成IMSI，然后用IMSI在無線信道上尋呼該移動用戶。

(3)臨時移動用戶識別碼(TMSI)。為了對IMSI保密，在空中傳送用戶識別碼時用TMSI來代替IMSI。TMSI是由VLR給用戶臨時分配的，只在本地有效(即在該MSC/VLR區(qū)域內有效)。

(4)國際移動臺設備標識號(IMEI)。IMEI是惟一標識移動臺設備的號碼，又稱移動臺電子串號。該號碼由制造廠家永久性地置入移動臺，用戶和網絡運營部門均不能改變它。

根據需要，MSC可以發(fā)指令要求所有的移動臺在發(fā)送IMSI的同時發(fā)送其IMEI，如果發(fā)現兩者不匹配，則確定該移動臺非法，應禁止使用。在EIR中建有一張“非法IMEI號碼表”，俗稱“黑表”，用以禁止被盜移動臺的使用。

(5)移動臺漫游號碼(MSRN)。這是系統(tǒng)分配給來訪用戶的一個臨時號碼，供移動交換機路由選擇使用。移動臺漫游進入另一個移動交換中心業(yè)務區(qū)時，該地區(qū)的移動系統(tǒng)賦予它一個MSRN，經由HLR告知MSC，MSC據此才能建立至該用戶的路由。當移動臺離開該區(qū)后，訪問位置寄存器(VLR)和歸屬位置寄存器(HLR)都要刪除該漫游號碼，以便再分配給其他移動臺使用。

(6)位置區(qū)和基站的識別碼。在檢測位置更新和信道切換時，要使用位置區(qū)識別標志(LAI)，LAI的組成格式如下：

MCC+MNC+LAC

其中，MCC和MNC均與IMSI的MCC和MNC相同。

位置區(qū)碼(LAC)用于識別GSM移動通信網中的一個位置區(qū)，最多不超過兩個字節(jié)，采用十六進制編碼，由各運營部門自定。在LAI后面加上小區(qū)的標志號(CI)，還可以組成小區(qū)識別碼。

(7)基站識別色碼(BSIC)。BSIC用于移動臺識別相同載頻的不同基站，特別用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻且相鄰的基站。BSIC為一個6比特編碼，其格式如下所示：

MCC+BCC

其中，MCC為PLMN色碼，用來識別相鄰的PLMN網；BCC為BTS色碼，用來識別相同載頻的不同基站。5.2.3信道類型及時隙結構

1．邏輯信道

GSM通信系統(tǒng)中，根據所傳輸的信息不同，將邏輯信道分為業(yè)務信道(TrafficChannel，TCH)和控制信道(ControlChannel，CCH)。

1)業(yè)務信道(TCH)

業(yè)務信道傳輸編碼的語音或用戶數據，按速率的不同分為全速率業(yè)務信道(TCH/F)和半速率業(yè)務信道(TCH/H)。

2)控制信道(CCH)

CCH用于控制信道傳輸的各種信令信息?？刂菩诺婪譃橐韵氯悾?/p>

(1)廣播信道(BCCH)：一種一點到多點的單方向控制信道，用于基站向移動臺的下行方向。BS在BCCH中向所有MS廣播一系列的信息，用于移動臺入網、位置登記和呼叫建立(如同步信息)。

(2)公共控制信道(CCCH)：一種一點對多點的雙向控制信道，用于傳送呼叫接續(xù)階段所必需的各種信令信息。其中，CCCH又可以分為以下三種：①隨機接入信道(RACH)：上行信道，用于移動臺在申請入網時，向基站發(fā)送入網請求信息。

②接入允許信道(AGCH)：下行信道，用于基站向移動臺發(fā)送指配專用控制信道DCCH的信息。

③尋呼信道(PCH)：下行信道，傳送基站對移動臺的尋呼信息。

(3)專用控制信道(DCCH)：一種點對點的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段和在通信進行當中，在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息。

2．物理信道

GSM系統(tǒng)采用時分多址、頻分多址、頻分雙工方式(TDMA、FDMA、FDD)。采用頻段為：上行890～915?MHz，下行935～960MHz；雙工間隔45MHz。首先在25MHz的頻段內進行頻分復用，分為125個載頻，載頻間隔為200kHz；再在每個載頻上進行時分復用，分為8個時隙。這樣，共有1000個物理信道，根據需要分給不同的用戶使用，移動臺在特定的頻率上和時隙內，向基站傳輸信息，基站也在相應的頻率上和相應的時隙內，以時分復用方式向各個移動臺傳輸信息。

GSM系統(tǒng)的時隙結構如圖5.9所示。GSM的幀結構分為幀、復幀、超幀、超高幀。圖5.9GSM系統(tǒng)的時隙結構示意圖在GSM中，基本的無線資源單位是一個時隙(Slot)，每個時隙含156.25個碼元，占15/26ms(576.9μs)，傳輸速率為1625/6≈270.833kb/s。

每一個TDMA基本幀(Frame)含8個時隙，共占60/13≈4.615ms。

多個TDMA基本幀構成復幀(Multiframe)，其結構有如下兩種：

(1)?26幀的復幀即含26幀的復幀，其周期為120ms，這種復幀主要用于承載TCH業(yè)務信道。

(2)?51幀的復幀即含51幀的復幀，其周期為3060/13≈235.385ms，用于承載控制信道、BCCH、CCCH和DCCH等。多個復幀又構成超幀(SuperFrame)，它是一個連貫的51×26TDMA幀，即一個超幀可以是包括51個26幀的復幀，也可以是包括26個51幀的復幀。超幀的周期均為1326個TDMA幀，即6.12?s。

多個超幀構成超高幀(HyperFrame)，它是幀結構最長的重復周期，包括2048個超幀，周期為12533.76s，即3小時28分53秒760毫秒。用于加密的語音和數據，超高幀每一周期包含2715648個TDMA幀，這些TDMA幀按序編號，依次為0～2715647。5.2.4呼叫接續(xù)與移動性管理

1．位置登記

位置登記過程是指移動通信網對系統(tǒng)中的移動臺進行位置信息的更新過程，它包括舊位置區(qū)的刪除和新位置區(qū)的注冊兩個過程。

移動臺的信息存儲在HLR、VLR兩個存儲器中。當移動臺從一個位置區(qū)進入另一個位置區(qū)時，就要向網絡報告其位置的移動，使網絡能隨時登記移動用戶的當前位置。利用位置信息，網絡可以實現對漫游用戶的自動接續(xù)，將用戶的通話、分組數據、短消息和其他業(yè)務數據送達漫游用戶。為了減少對HLR的更新過程，HLR中只保存了用戶所在的MSC/VLR的信息，而VLR中則保存了用戶更詳細的信息(如位置區(qū)的信息)。因此，在每一次位置變化時VLR都要進行更新，而只有在MSC/VLR發(fā)生變化時(用戶進入新的MSC/VLR服務區(qū)時)才更新HLR中的信息。

移動臺一旦加電開機后，就搜尋BCCH信道，從中提取所在位置區(qū)標識(LAI)。如果該LAI與原來的LAI相同，則意味著移動臺還在原來的位置區(qū)，不需要進行位置更新；若不同，意味著移動臺已離開原來的位置區(qū)，則必須進行位置登記。位置登記可能在同一個MSC/VLR中進行，也可能在不同MSC/VLR之間進行。這兩種情況下進行位置登記的具體過程會有所不同，但基本方法都是一樣的。如圖5.10所示，給出的是涉及兩個MSC/VLR的位置更新過程，其他情況可依此類推。圖5.10GSM位置更新流程

1)移動臺用IMSI來標識自己時的位置登記和刪除

●?1表示MS從一個位置區(qū)(屬于MSC-A)移動到另一個位置區(qū)(屬于MSC-B)。

●?2表示通過檢測BS的廣播信息，MS發(fā)現新收到的位置區(qū)識別與其存儲的位置區(qū)識別不同。

●?3和4表示MS通過新基站向MSC-B發(fā)送“我在這里”的信息，請求位置更新?！?5表示MSC-B把含有其標識和MS識別碼的位置更新信息送給HLR(鑒權與加密運算從此時開始)。

●?6表示HLR發(fā)回響應消息，其中包括全部相關用戶數據。

●?7和8表示在被訪VLR中進行用戶數據登記(包括分配臨時移動用戶識別號碼(TMSI)和移動臺漫游號碼(MSRN)，并向HLR匯報)。

●?9表示把有關用戶位置更新響應的信息(包括TMSI和MSRN)通過BS4送給MS。

●?10表示HLR通知原VLR刪除與此MS有關的用戶數據。

2)移動臺用TMSI來標識自己時的位置登記和刪除

當移動臺進入一個新的MSC/VLR區(qū)域時，若MS用原來的VLR(PVLR)分配給它的臨時號碼TMSI來標識自己，則新的VLR在收到MSC“更新位置區(qū)”的消息后，不能直接判斷出該MS的HLR，而是向原來的PVLR“發(fā)送身份識別信息”消息，要求得到該用戶的IMSI，PVLR用“身份識別信息響應”消息將該用戶的IMSI送給新的VLR，VLR再給該用戶分配一個新的TMSI，其后的過程與用IMSI標識進行位置更新一樣。

如果MS因故未收到“確認”信息，則此次位置更新申請失敗，可以重復發(fā)送三次申請，每次間隔至少是10?s。

3)分離與附著

移動臺可能處于激活(開機)狀態(tài)，也可能處于非激活(關機)狀態(tài)。

當MS關機后，發(fā)送最后一次消息，要求進行分離操作，MSC/VLR收到消息后要在有關的VLR和HLR中設置一特定的標志，使網絡拒絕對向該用戶呼叫，以免在無線鏈路上發(fā)送無效的尋呼信號，這種功能稱之為“IMSI分離”。

當MS開機后，若此時MS處于分離前相同的位置區(qū)，則將取消上述分離標志，恢復正常工作，這種功能稱為“IMSI附著”。若位置區(qū)已變，則要進行新的常規(guī)位置更新。

4)周期性登記

當MS向網絡發(fā)送“IMSI附著”消息時，因無線鏈路質量很差，有可能造成錯誤，即網絡認為MS仍然為分離狀態(tài)；反之，當MS發(fā)送“IMSI分離”消息時，因收不到信號，網絡也會錯認為該MS處于“附著”狀態(tài)。

為了解決上述問題，系統(tǒng)還采取周期性登記方式，例如要求MS每30分鐘登記一次。這時，若系統(tǒng)沒有接收到MS的周期性登記信息，VLR就以“分離”作標記，稱做“隱分離”。

網絡通過BCCH通知MS其周期性登記的時間周期。周期性登記程序中有證實消息，MS只有接收到此消息后才停止發(fā)送登記消息。

2．呼叫接續(xù)

移動用戶做主叫和做被叫的接續(xù)過程是不同的，下面分別討論移動用戶向固定用戶發(fā)起呼叫(即移動用戶做主叫)和固定用戶呼叫移動用戶(即移動用戶做被叫)的接續(xù)過程。移動用戶呼叫移動用戶的接續(xù)過程可從兩個過程進行類推。

1)移動用戶呼叫固定用戶

移動用戶(MS)呼叫固定用戶(FS)如圖5.11所示。圖5.11移動用戶呼叫固定用戶過程●?1表示MS用戶撥號、發(fā)送，MS通過公共信道RACH向BS提出接入申請，請求分配SDCCH。

●?2表示BS將MS的接入申請向MSC匯報。

●?3表示MSC對MS進行鑒權與加密模式設置。

●?4表示鑒權通過后，MSC指示BS通過AGCH為MS分配SDCCH。

●?5表示MS通過SDCCH請求呼叫建立(即傳送申請、分配業(yè)務信道TCH的有關信令)。

●?6表示MSC通過PSTN的交換機向被叫振鈴，同時通過TCH向主叫送回鈴音。

●?7表示被叫摘機，MSC即停送振鈴與回鈴音，雙方開始通話。

2)固定用戶呼叫移動用戶

固定用戶(FS)呼叫移動用戶(MS)如圖5.12所示。

●?1表示由FS來的呼叫被接至GMSC。GMSC稱為信關移動交換中心，它是PLMN與PSTN接口的MSC。設置GMSC的目的是為了防止當移動用戶處于漫游狀態(tài)時，出現長途兜圈子的情況。假如不設GMSC，則呼叫接續(xù)會出現下列長途兜圈子的情況。例如，呼叫(發(fā)自太原)→歸屬局(西安)→訪問局(太原)→MS(通話)。設置GMSC后，GMSC可將呼叫直接接到訪問局，從而防止了上述長途兜圈子的情況。例如，呼叫(發(fā)自太原)→訪問局(太原)→MS(通話)。圖5.12固定用戶呼叫移動用戶過程●?2表示GMSC用MSISDN通過HLR查詢MS的位置，獲得MSRN。

●?3表示HLR向GMSC報告MS的MSRN。

●?4表示GMSC將呼叫路由轉至MS所在的MSC。

●?5表示MSC由VLR取得MS的相關數據。

●?6表示MSC通過MS所在位置區(qū)內的所有BS對其進行尋呼。

●?7表示MS響應尋呼，向所在小區(qū)BS作出應答。

●?8表示BS將尋呼應答報告MSC。

●?9表示MSC對MS進行鑒權和加密設置。鑒權通過后，MSC一方面指示BS通過AGCH給MS分配TCH，BS與MS的聯系隨即切換到分配的TCH上，MSC通過TCH向MS送振鈴音；另一方面向主叫送回鈴音。

●?10表示MS用戶摘機，MSC即撤消振鈴與回鈴音，雙方開始通話。

3．切換管理

切換的目的是使正在進行的通信不中斷，將通信連接從一個無線信道切換到另一無線信道。切換分為內部切換與外部切換兩類。

(1)內部切換。

①同一小區(qū)內不同物理信道之間的切換。這種切換發(fā)生在下列情況下：正在通信的物理信道受到干擾；為了進行維護，正在通信的物理信道或載頻單元必須退出服務；為了平衡系統(tǒng)負荷。

②同一BSC控制的不同小區(qū)之間的切換。

(2)外部切換。

①不同BSC之間的切換，由MSC和相關BSC處理。

②不同MSC之間的切換，由HLR和相關MSC處理。

③不同PLMN之間的切換，由相關PLMN的HLR處理。

圖5.13為不同MSC之間的越局切換過程。圖5.13不同MSC之間的越局切換過程示意圖●?1表示穩(wěn)定的呼叫連接。

●?2表示MS對鄰近BS發(fā)出的無線信號(其中包括功率、距離和信號質量，這三項指標決定切換門限)進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結果向BSS1中的BTS報告。

●?3表示BTS對收到的匯報信號進行預處理，然后向BSC匯報。

●?4表示BSC將匯報信號與切換門限進行比較，做出切換決定。若需切換則向MSC-A發(fā)出切換請求。

●?5表示MSC-A根據收到的切換請求，向MSC-B申請無線信道，并將其VLR存儲的相關用戶數據告訴MSC-B?！?6表示MSC-B向MSC-A應答，如有空閑信道，即告訴MSC-A允許切換，同時，命令新的BSS2為該MS準備無線和陸上有線信道(包括其所屬VLR為MS分配新的MSRN和TMSI，并向HLR匯報等)。

●?7表示MSC-A根據MSC-B的應答決定是否發(fā)出切換命令。如MSC-B報告有空閑信道，則向所屬BSC發(fā)出切換命令，并將MSC-B報告的空閑信道號通過所屬BSC告訴MS。

●?8表示MS切換到MSC-B指定的無線信道上，并將切換成功的消息告訴MSC-A。

●?9表示MSC-A指示VLR刪除此MS的用戶數據，并通知BSS1釋放原信道資源。在連接切換中有以下幾點需要引起注意：

①切換申請既可由MS提出，也可由BTS提出(這一點與模擬蜂窩電話不同，在模擬蜂窩中，切換申請總是由BTS提出的)。

②為了維護或平衡負荷，切換申請還可由BSC或MSC提出。

③切換的決定權總是由BSC或MSC做出的。5.2.5GSM系統(tǒng)的業(yè)務功能

1．概述

GSM數字移動通信系統(tǒng)是一種多業(yè)務系統(tǒng)，能提供許多種不同類型的業(yè)務，除可以為用戶提供傳統(tǒng)的電話業(yè)務外，還可為用戶提供非傳統(tǒng)的業(yè)務，如短消息業(yè)務。它能提供的業(yè)務主要有三類，即電信業(yè)務、承載業(yè)務和補充業(yè)務。這三類業(yè)務的關系如圖5.14所示。圖5.14GSM三類業(yè)務的關系

1)電信業(yè)務

電信業(yè)務是指端到端業(yè)務，主要包括電話、緊急呼叫、短消息業(yè)務和第三類傳真等。

(1)電話。電話業(yè)務是GSM系統(tǒng)提供的最重要的業(yè)務，經過GSM網與固定網，為移動用戶與移動用戶之間或移動用戶與固定網電話用戶之間提供實時雙向通話。

(2)緊急呼叫。緊急呼叫業(yè)務來源于電話業(yè)務，它允許移動用戶在緊急情況下，通過一種簡單的撥號方式，即時將緊急呼叫接至離移動用戶當時所處基站最近的緊急服務中心。這種簡單的撥號方式可以按動某一個緊急服務中心號碼來進行。在歐洲統(tǒng)一使用112，在我國統(tǒng)一使用火警中心特服號119。有些GSM移動話機具備SOS鍵，一按此鍵就可接通緊急服務中心。此業(yè)務優(yōu)先于其他業(yè)務，在移動臺沒有插入用戶識別卡(SIM)或移動用戶處于鎖定狀態(tài)時也可按鍵后接通緊急服務中心。

(3)短消息業(yè)務。短消息業(yè)務按其實現的方式可以分為兩類，即點到點短消息業(yè)務(包括移動臺起始的短消息業(yè)務和移動臺終止的短消息業(yè)務)和小區(qū)廣播短消息業(yè)務。

(4)第三類傳真。第三類傳真是指能使用戶經PLMN網以傳真編碼信息文件的形式，自動交換各種函件的業(yè)務。

2)承載業(yè)務

承載業(yè)務是在兩個終端/網路接口處(接入點R/S)提供的業(yè)務，GSM所能提供的主要承載業(yè)務如表5.2所示。表5.2GSM提供的主要承載業(yè)務

3)補充業(yè)務

補充業(yè)務修改和增添了基本業(yè)務，主要是允許用戶能按照自己的需要改變網絡對其呼入呼出的處理，或者通過網絡向用戶提供某種信息，讓用戶能夠智能化地利用一些常規(guī)的業(yè)務。絕大部分移動通信網的補充業(yè)務是直接從固定電信網中繼承過來的，因此這些業(yè)務并不是專門為GSM數字移動通信網或其他蜂窩移動通信網設置的。目前提供的主要補充業(yè)務如表5.3所示。表5.3GSM提供的主要補充業(yè)務

2．短消息業(yè)務

1)概述

所謂短消息業(yè)務(SMS)，是指將語言、文字、數據、圖片等簡短文本消息通過移動網絡或用手機進行收發(fā)的一種通信機制。短消息業(yè)務按其實現的方式可以分為兩類，即點到點短消息業(yè)務(包括移動臺起始的短消息業(yè)務和移動臺終止的短消息業(yè)務)和小區(qū)廣播短消息業(yè)務。

MS起始的短消息業(yè)務，能使GSM用戶發(fā)送短消息給其他GSM點對點用戶。點對點MS終止的短消息業(yè)務則可使GSM用戶接收由其他GSM用戶發(fā)送的短消息。但是，點對點短消息業(yè)務是由短消息業(yè)務中心完成存儲和前轉功能的，而MS至MS的消息傳送是將上述兩種短消息業(yè)務通過短消息業(yè)務中心連接完成。點對點消息的發(fā)送或接收應該在處于呼叫狀態(tài)或空閑狀態(tài)下進行，由控制信道傳送短消息業(yè)務的消息，其信息量限制為160個字符。

小區(qū)廣播式短消息業(yè)務是在GSM陸地移動通信網某一特定區(qū)域內，以有規(guī)則的間隔向移動臺MS重復廣播具有通用意義的短消息。移動臺連續(xù)不斷地監(jiān)視廣播消息，并在移動臺上向用戶顯示廣播消息。此短消息也是在控制信道上傳送，移動臺只有在空閑狀態(tài)下才可接收廣播消息，其信息量限制為93個字符。

SMS有兩大特點：第一是存儲轉發(fā)機制，即傳送數據包的工作由移動網絡中的短消息中心而不是終端用戶來完成，如果用戶不在服務區(qū)內，短消息就被存儲在短消息中心。第二是傳遞確認機制，在電路交換數據環(huán)境中，連接是端到端的，所以用戶能夠知道連接是否完成以及數據傳遞的情況。

2)?GSM短消息實現原理

目前國內廣泛應用的各廠商的平臺結構和基本原理大同小異，一般來說，一個短消息網絡可以分為三層結構，如圖5.15所示。圖5.15短消息網絡結構短消息網關是與移動網絡進行信令交換和接續(xù)處理的部分；短消息調度平臺是對短消息進行調度和管理的部分；短消息應用平臺是對基于短消息的各種應用進行管理和控制的部分。具體牽涉到的實體可進一步由圖5.16表示。圖5.16GSM短信息業(yè)務基本網絡結構

(1)短消息業(yè)務中心(SMSC)功能。SMSC能向一個MS遞交短消息直到報告已經接收或有效期已過；從MS接收短消息；從PLMN接收報告；就先前接收的短消息向PLMN返回一個報告。

(2)?MS功能。MS負責以下操作：向SMSC提交一個短消息TPDU，直到報告到達或時間超過；從SMSC接收短消息TPDU；就先前接收的短消息向網絡返回一個發(fā)送報告；從網絡接收報告；通知網絡存儲器現在有能力接收一個或多個短消息；當一個先前由MS發(fā)往相同目的地地址的短消息被另一個短消息置換時通知SMSC。

(3)?MSC功能。當從MS接收短消息TPDU時，MSC負責以下操作：短消息TPDU的接收；從VLR獲取MS的MSISDN或出錯信息；在向MS的故障報告里返回適當的錯誤信息(如果VLR指示有錯誤)；檢查TPDU參數(如果VLR指示無錯)；在向MS的故障報告里返回適當的錯誤信息(如果參數不正確)；檢查目的地地址(如果參數沒有錯誤)；向SMS-IWMSC轉發(fā)短消息TPDU；MSC向MS繼續(xù)發(fā)報告(當從SMS-IWMSC接收到短消息報告時)。

(4)?SMS-GMSC功能。當從SC接收短消息TPDU時，SMS-GMSC負責以下操作：接收短消息TPDU；檢查參數；在錯誤報告中返回適當的錯誤信息給SMSC(如果參數有錯)；詢問HLR，找回路由信息或錯誤信息(如果參數中沒找到錯誤)；用從HLR處獲得的路由信息將短消息TPDU轉送到MSC(如果HLR沒有指示任何錯誤)；通知HLR成功發(fā)送或當從MSC收到錯誤的報告時通知HLR，并告訴其原因。

(5)?SMS-IWMSC功能。當從MSC接收到TPDU時，SMS-IWMSC負責以下操作：短消息TPDU的接收；當需要時和SMSC建立連接；傳送短消息TPDU到SMSC(當SMSC的地址有效)；當從SMSC接收到有關傳送短消息TPDU的報告時，SMS-IWMSC負責繼續(xù)把該報告?zhèn)飨騇SC。當在期望時間以前沒有從SMSC接收到有關傳送短消息TPDU的報告或SMSC地址無效時，SMS-IWMSC負責以下操作：在故障報告里向MSC返回適當的錯誤信息，定時器的值依賴于SMSC和SMS-IWMSC之間的協議。

3)點對點短消息業(yè)務過程

移動臺終結短消息業(yè)務過程包含兩個操作：①SMSC到MS的信息或狀態(tài)報告的傳送；②向SMSC返回報道，包含打算傳送信息的結果。

移動臺發(fā)起短消息業(yè)務過程包含兩個操作：①MS到SMSC的信息傳送；②向MS返回報道，包含打算傳送信息的結果。

報警的傳送過程包含HLR或VLR發(fā)起到SMSC提醒業(yè)務所有的必要操作，告知SMSC說明MS已恢復了操作。5.3.1CDMA系統(tǒng)概述

1.CDMA技術的發(fā)展歷程及標準

CDMA是“CodeDivisonMultipleAccess”的縮寫，譯為“碼分多址”。CDMA移動通信系統(tǒng)(以下簡稱為CDMA系統(tǒng))是一種以擴頻通信為基礎、載波調制和碼分多址技術相結合的移動通信系統(tǒng)。

由于擴頻技術具有抗干擾能力強、保密性能好的特點，20世紀80年代就在軍事通信領域獲得了廣泛的應用。為了提高頻率利用率，在擴頻的基礎上，人們又提出了碼分多址的概念，利用不同的地址碼來區(qū)分無線信道。5.3CDMA系統(tǒng)

2．CDMA蜂窩移動通信網的特點

1)系統(tǒng)容量大

如果考慮總頻帶為1.25?MHz，FDMA(如AMPS)系統(tǒng)每小區(qū)的可用信道數為7；TDMA(GSM)系統(tǒng)每個小區(qū)的可用信道數為12.5；CDMA(IS-95)系統(tǒng)每小區(qū)的可用信道數為120。同時，在CDMA系統(tǒng)中，還可以通過語音激活檢測技術進一步提高容量。理論上CDMA移動網容量比模擬網大20倍，實際上要比模擬網大10倍，比GSM要大4～5倍。

2)保密性好

CDMA系統(tǒng)采用了擴頻技術，可以使通信系統(tǒng)具有抗干擾、抗多徑傳播、隱蔽、保密的能力。

3)軟切換

CDMA系統(tǒng)中可以實現軟切換。所謂軟切換，是指先與新基站建立好無線鏈路之后才斷開與原基站的無線鏈路。因此，軟切換中沒有通信中斷的現象，從而提高了通信質量。

4)軟容量

CDMA系統(tǒng)中容量與系統(tǒng)中的載噪比有關，當用戶數增加時，僅僅會使通話質量下降，而不會出現信道阻塞現象。因此，系統(tǒng)容量不是定值，而是可以變動的，這與CDMA的機理有關。因為在CDMA系統(tǒng)中，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率。我們打個比方，將帶寬想象成一個大房子，所有的人將進入惟一的一個大房子。如果他們使用完全不同的語言，就可以清楚地聽到同伴的聲音，而只受到一些來自別人談話的干擾。在這里，屋里的空氣可以被想象成寬帶的載波，而不同的語言即被當作編碼，我們可以不斷地增加用戶，直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住每個用戶的信號強度，在保持高質量通話的同時，我們就可以容納更多的用戶了。

5)頻率規(guī)劃簡單

用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以相同的CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內使用，網絡規(guī)劃靈活，擴展簡單。5.3.2CDMA技術的基本原理

碼分多址的基礎是要有足夠的周期性碼序列作為地址碼，該序列碼應具有很強的自相關性和互相關性。即碼組內只有本身碼相乘疊加后為1(自相關值為1)，任意兩個不同的碼相乘疊加后為0(互相關值為0)，如沃爾什碼、m序列偽隨機碼及戈爾德碼等。碼分多址通信系統(tǒng)中，在發(fā)送端，利用地址碼與用戶信息數據相乘(或模2加)，經過調制發(fā)送出去，在接收端以本地產生的已知地址碼做參考，對解調的信號，根據相關性差異對收到的所有信號進行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼一致的信號選出，把不一致的信號除掉(稱為相關檢測)。其工作原理簡要敘述如下：碼分多址收、發(fā)系統(tǒng)示意圖如圖5.17所示，其中，d1～dN分別是N個用戶的信息數據，W1～WN分別是相對應的地址碼。為簡明起見，假定系統(tǒng)內只有4個用戶(即N=4)，各自的地址碼分別為

W1?=?[1111]、W2?=?[1-11-1]、W3?=?[11-1-1]、W4?=?[1-1-11]，對應的波形如圖5.18(a)所示。若在某一時刻用戶信息數據分別為：d1?=?[1]、d2?=?[-1]、d3?=?[1]、d4?=?[-1]，對應的波形如圖5.18(b)所示。與各自對應的地址碼相乘后的波形S1～S4如圖5.18(c)所示。圖5.17碼分多址收、發(fā)系統(tǒng)示意圖圖5.18碼分多址原理波形示意圖實際的碼分多址移動通信系統(tǒng)要復雜得多。

第一，要達到多路多用戶的目的，就要有足夠多的地址碼，而這些地址碼又要有良好的自相關特性和互相關特性，這是“碼分”的基礎。

第二，在碼分多址通信系統(tǒng)中的各接收端，必須產生本地地址碼(簡稱本地碼)，該本地碼不但在碼型結構與對端發(fā)來的地址碼一致，而且在相位上也要完全同步。用本地碼對收到的全部信號進行相關檢測，從中選出所需要的信號，這是碼分多址最主要的環(huán)節(jié)。

第三，由碼分多址通信系統(tǒng)的特點，即網內所有用戶使用同一載波，各個用戶可以同時發(fā)送或接收信號。這樣，接收的輸入信號干擾比將遠小于1(負的若干dB)，這是傳統(tǒng)的調制解調方式所無能為力的。為了把各用戶之間的相互干擾降到最低限度，并且使各個用戶的信號占用相同的帶寬，碼分系統(tǒng)必須與擴展頻譜(簡稱擴頻)技術相結合，使在信道傳輸的信號所占頻帶極大地展寬(一般達百倍以上)，為接收端分離信號完成實際性的準備。5.3.3CDMA網絡結構

1．CDMA網絡結構

CDMA網中的功能實體和相互間的接口見圖5.19。從圖中可看出CDMA網絡結構與GSM網相似。圖5.19CDMA網絡結構

2．CDMA系統(tǒng)的邏輯信道

CDMA系統(tǒng)采用的是頻分雙工(FDD)方式，即收發(fā)采用不同的載頻。從基站到移動臺方向的鏈路稱為正向鏈路或下行鏈路，從移動臺到基站方向的信道稱為反向鏈路或上行鏈路。由于上下行鏈路傳輸的要求不同，因此上下行鏈路上信道的種類及作用也不同。

1)正向鏈路邏輯信道

正向鏈路中的邏輯信道包括正向業(yè)務信道(FTCH)、導頻信道(PiCH)、同步信道(SyCH)和尋呼信道(PaCH)等。

(1)導頻信道(PilotChannel，PiCH)：基站在此信道發(fā)送導頻信號(其信號功率比其他信道高20dB)，供移動臺識別基站并引導移動臺入網。

(2)同步信道(SynchronizationChannel，SyCH)：基站在此信道發(fā)送同步信息供移動臺建立與系統(tǒng)的定時和同步。一旦同步建立，移動臺就不再使用同步信道。

(3)尋呼信道(PagingChannel，PaCH)：基站在此信道尋呼移動臺，發(fā)送有關尋呼指令及業(yè)務信道指配信息。當有用戶呼入移動臺時，基站就利用此信道來尋呼移動臺，以建立呼叫。

(4)正向業(yè)務信道(ForwardTrafficChannel，FTCH)：用于基站到移動臺之間的通信，主要傳送用戶業(yè)務數據，同時也傳送隨路信令。例如功率控制信令信息、切換指令等就是插入在此信道中傳送的。

2)反向鏈路邏輯信道

反向鏈路中的邏輯信道由反向業(yè)務信道(BTCH)和接入信道(AcCH)等組成。

(1)反向業(yè)務信道(BackwardTrafficChannel，BTCH)：供移動臺到基站之間通信，它與正向業(yè)務信道一樣，用于傳送用戶業(yè)務數據，同時也傳送信令信息，如功率控制信息等。

(2)接入信道(AccessChannel，AcCH)：一個隨機接入信道，供網內移動臺隨機占用，移動臺在此信道發(fā)起呼叫或對基站的尋呼信息進行應答。5.3.4CDMA關鍵技術

1．直擴通信的同步問題

同步技術是擴頻的關鍵技術，在擴頻通信系統(tǒng)中，在發(fā)端的偽隨機碼(PN碼)對信息數據進行擴頻，在收端首先是利用本地產生的偽隨機碼(本地碼)解除接收到的頻譜擴展(即解擴)，然后，才能進行信息解調。要實現解擴，就必須使本地碼的頻率和相位與接到的偽隨機碼完全一致。所以，在數字通信中除了載波同步、位同步、幀同步外，偽碼序列同步是它特有的。擴頻通信系統(tǒng)的同步問題比一般數字通信系統(tǒng)更復雜。

在擴頻通信中，同步過程包括兩個階段，第一階段是捕獲階段，接收機首先搜索對方的發(fā)送信號，把對方發(fā)來的偽隨機碼與本地碼在相位上納入可同步保持(可跟蹤)的范圍中，即在一個偽隨機碼碼元之內。然后，就進入跟蹤階段，同步系統(tǒng)能自動地加以調整，使收端的本地碼與接收到的偽隨機碼保持精確同步。

2．Rake接收技術

移動通信信道是一種多徑衰落信道，Rake接收技術就是分別接收每一路的信號進行解調，然后疊加輸出達到增強接收效果的目的，這里多徑信號不僅不是一個不利因素，反而在CDMA系統(tǒng)中變成了一個可供利用的有利因素。

3．功率控制

功率控制技術是CDMA系統(tǒng)的核心技術。CDMA系統(tǒng)是一個自擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同的帶寬和頻率，“遠近效用”問題特別突出。CDMA功率控制的目的就是克服“遠近效用”，使系統(tǒng)既能維持高質量通