第24章GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)24.1

GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其接口24.2

GSM移動通信的交換技術(shù)及業(yè)務(wù)24.3

GSM移動通信系統(tǒng)的無線傳輸24.4

GSM移動通信的接續(xù)本章小結(jié)

24.1GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其接口24.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其組成

GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)主要由移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等部分組成，如圖24.1.1所示。圖24.1.1GSM組成結(jié)構(gòu)

1.移動臺(MS)

MS是移動通信系統(tǒng)的用戶終端設(shè)備，包括收發(fā)信機(jī)、天線、電源、頻率合成器、數(shù)字邏輯單元等，可自動掃描基站載頻、響應(yīng)尋呼、自動更換頻率和自動調(diào)整發(fā)射功率。建立呼叫時，MS可以與最近的基站BS之間建立一個無線信道，并通過移動交換中心(MSC)的接續(xù)與被叫用戶通話。MS可分為車載、便攜和手持三種，不同類型移動臺的功率不同。表24.1.1為兩種常用移動臺的等級。

GSM移動臺由兩部分組成：一部分是與無線電接口有關(guān)的硬件和軟件部分；另一部分是用戶特有的數(shù)據(jù)部分，即用戶識別模塊(SIM)，它是一張符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”卡，它包

含所有與用戶有關(guān)的儲存在用戶無線接口中的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動臺時都需要插入SIM卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時，可以在不用SIM的情況下操作移動臺。SIM卡的應(yīng)用使移動臺并非固定地綁定在一個用戶上，GSM系統(tǒng)是通過SIM卡來識別移動電話用戶的。

2.基站子系統(tǒng)(BSS)

BSS在GSM系統(tǒng)中與蜂窩覆蓋關(guān)系最直接相關(guān)。它通過無線接口直接與移動臺相接，負(fù)責(zé)信息的發(fā)送、收接和無線資源管理，同時與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)中的移動交換中心(MSC)相連，實(shí)現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的接續(xù)通信，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等?；咀酉到y(tǒng)由基站收發(fā)信機(jī)(BaseTransceiverStation，BTS)和基站控制器(BaseStationController，BSC)兩部分功能實(shí)體構(gòu)成。實(shí)際上，一個基站控制器根據(jù)話務(wù)量的多少大約可以控制數(shù)十個BTS，BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備(BaseInterfaceEquipment，DIE)，采用遠(yuǎn)端控制的連接方式與BSC相連接。需要說明的是，基站子系

統(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（TC）和相應(yīng)的子復(fù)用設(shè)備（SM）。碼變換器在更多的情況下是設(shè)置在BSC和MSC之間，該方式在組網(wǎng)的靈活性和減少傳輸設(shè)備配置數(shù)量方面具有許多優(yōu)點(diǎn)。圖24.1.2為本地和遠(yuǎn)端配置BTS的典型BSS組成方式。圖24.1.2一種典型的BSS組成結(jié)構(gòu)移動臺到網(wǎng)絡(luò)的接口是基站收發(fā)信機(jī)（BTS），為基站子系統(tǒng)的無線部分。由基站控制器（BSC）控制。服務(wù)于某個小區(qū)的無線收發(fā)設(shè)備，完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)BTS與移動MS之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分?；鶐卧饕糜诒匾恼Z音和數(shù)據(jù)速率匹配以及信道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射/接收機(jī)之間的耦合等。控制單元用于BTS的操作與維護(hù)。另外，若BSC與BTS不設(shè)在同一處，則需采用Abis接口，同時傳輸單元必須增加，以實(shí)現(xiàn)BSC與BTS之間的遠(yuǎn)端連接。如果BSC與BTS設(shè)置在同一處，則只需采用BS接口，而不需要傳輸單元。在朝向基站控制器（BSC）側(cè)，BTS區(qū)分與移動臺有關(guān)的語音和控制信令，并通過各自信道傳給BSC。在朝向MS側(cè)，BTS將信令和語音合在一個載波上。BTS位置通常在小區(qū)中心，BTS的發(fā)射功率決定小區(qū)的大小。一個典型的BTS通常具有1~24個收發(fā)信機(jī)(TBX)，每個TBX代表一個單獨(dú)的RF信道。基站的各種配置與應(yīng)用有關(guān)，基站可設(shè)置成扇形或全向。一個BTS可控制一個扇區(qū)或多個扇區(qū)。一個基站控制器（BSC）監(jiān)視和控制幾個基站，是基站的控制部分。BSC的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)頻率管理以及BTS的控制和交換功能。BSC承擔(dān)各種接口及無線資源和無線參數(shù)管理的任務(wù)。BSC通過BTS和MS的遠(yuǎn)程命令對無線電接口進(jìn)行管理，主要有無線信道的安排和釋放、切換的安排。BSC向下連接一系列BTS，向上連接移動交換中心（MSC）。BSC主要由下列部分構(gòu)成：（1）朝向與MSC相接的A接口或與碼變換器相接的Ater接口的數(shù)字中繼控制部分。

（2）朝向與BTS相接的從Abis接口或BS接口的BTS控制部分。

（3）公共處理部分，包括與操作維護(hù)中心相接的接口

控制。

（4）交換部分。

3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)

NSS中的移動交換中心(MSC)是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能和接口功能。接口功能包括面向基站子系統(tǒng)(BSS)功能實(shí)體，面向原籍位置寄存器(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、移動設(shè)備識別寄存器(EIR)、操作維護(hù)中心(OMC)功能實(shí)體，以及面向固定公用電話網(wǎng)(PSTN)、ISDN、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)、電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(CSPDN)的接口功能。通過這些接口將移動用戶與移動用戶、移動用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來。

1）移動交換中心(MSC)

MSC可從原籍位置寄存器(HLA)、訪問位置寄存器(VLR)和鑒權(quán)中心(AUC)這三種數(shù)據(jù)庫獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。同時MSC也根據(jù)其最新獲取的信息請求更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSC還支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等其他網(wǎng)絡(luò)功能。對于容量比較大的移動通信網(wǎng)，一個網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可包括若干個MSC、HLR和VLR。為了建立固定網(wǎng)絡(luò)用戶與GSM移動用戶之間的呼叫，此呼叫首先被接入到關(guān)口移動業(yè)務(wù)交換中心(稱為GMSC)。關(guān)口交換機(jī)負(fù)責(zé)獲取位置信息，且把呼

叫轉(zhuǎn)接到可向該移動用戶提供即時服務(wù)的MSC(稱為被訪MSC

(VMSC))。GMSC是具有與固定網(wǎng)絡(luò)和其他NSS實(shí)體互通的

接口。

2）原籍位置寄存器(HLR)

HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲著HLR控制的所有移動用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。一個HLR能夠控制若干個移動交換區(qū)域以及整個移動通信網(wǎng)，所有移動用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在HLR中，這包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還為MSC存儲移動用戶實(shí)際漫游所在的MSC區(qū)域的有關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。這樣，任何入局呼叫都可以即刻按選擇的路徑接續(xù)到被叫的用戶。

HLR所存儲的用戶信息分為兩類：一類是永久性的信息，例如用戶類別、業(yè)務(wù)限制、電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、用戶的國際移動用戶識別碼（IMSI）以及用戶的保密參數(shù)等；另一類是有關(guān)用戶當(dāng)前位置的臨時性信息，例如移動用戶漫游號(MSRN)等，用于建立至移動臺的呼叫路由。

3）訪問位置寄存器(VLR)

VLR是為其控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶提供服務(wù)的。存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，是已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動用

戶的原籍位置寄存器(HLR)處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)。一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR處登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。因此VLR可看做是一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。通常每一個移動交換區(qū)有一個VLR。VLR中的永久性數(shù)據(jù)與HLR中的相同，臨時性數(shù)據(jù)則略有不同。這些臨時性數(shù)據(jù)包括當(dāng)前已激活的特性、臨時用戶識別號(TMSI)和移動臺在網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)確位置(位置區(qū)域識別號)。當(dāng)漫游用戶進(jìn)入某個MSC區(qū)域時，必須向該MSC相關(guān)的VLR登記，并分配一個移動用戶漫游號(MSRN)，在VLR中建立該用戶的有關(guān)信息，其中包括臨時移動用戶識別碼(TMSI)、移動用戶漫游號(MSRN)、所在位置區(qū)的標(biāo)志以及向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)，這些信息是從相應(yīng)的HLR中傳遞過來的。MSC在處理入網(wǎng)、出網(wǎng)呼叫時需要查詢VLR中的有關(guān)信息。一個VLR可以負(fù)責(zé)一個或若干個MSC區(qū)域。

4）鑒權(quán)中心(AUC)

GSM系統(tǒng)采取了特別的安全措施，例如用戶鑒權(quán)，可對無線接口上的語音、數(shù)據(jù)和信號信息進(jìn)行保密等。AUC存儲著簽權(quán)信息和加密鑰，具有認(rèn)證移動用戶身份以及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動用戶通信安全。AUC對任何試圖入網(wǎng)的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，只有合法用戶才能接入網(wǎng)中并得到服務(wù)。它給每一個在相關(guān)HLR登記的移動用戶安排了一個識別字，該識別字用來產(chǎn)生用于鑒別移動用戶身份的數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生用于對移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間無線信道加密的另一個密鑰。AUC可用來存儲鑒權(quán)和加密算法。AUC只與HLR通信，它屬于HLR的一個功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。

5）設(shè)備識別寄存(EIR)

EIR是存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視功能，以防被非法移動臺使用。

EIR存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼(IMEI)，通過核查白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格，在表格中分別列出了準(zhǔn)許使用的、出現(xiàn)故障需監(jiān)視的、失竊不準(zhǔn)使用的移動設(shè)備的IMEI識別碼，使得運(yùn)營部門對于不管是失竊還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的MS設(shè)備，都能采取及時的防范措施，以確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所使用的移動設(shè)備的唯一性和安全性。

6）操作維護(hù)中(OMC)

OMC是網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)人員對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作的功能實(shí)體，用來接入MSC和BSC，處理來自網(wǎng)絡(luò)的錯誤報告，控制BSC和BTS的業(yè)務(wù)負(fù)載。OMC通過BSC對BTS進(jìn)行設(shè)置并允

許操作者檢查系統(tǒng)的相連部分。

在實(shí)際蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、所在地域以及其他因素，上述實(shí)體可有各種配置方式。通常將MSC和VLR設(shè)置在一起，而將HLR、EIR和AC一同設(shè)置于另一個物理實(shí)體中。24.1.2GSM網(wǎng)絡(luò)接口

GSM的網(wǎng)絡(luò)接口分為三類，即主要接口、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口及與其他公用電信網(wǎng)的接口。這三類接口都有相應(yīng)的接口協(xié)議，使得整個GSM系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)工作、互聯(lián)互通。1.主要接口

GSM系統(tǒng)的主要接口有A接口、Abis接口和Um接口。這三種主要接口的定義和標(biāo)準(zhǔn)能保證不同供應(yīng)商生產(chǎn)的移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)備能在同一個GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)運(yùn)行和使用。GSM主要接口的相互關(guān)系如圖24.1.3所示。圖24.1.3GSM主要接口間的關(guān)系

1）A接口

A接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)與基站子系統(tǒng)之間的通信接口，其結(jié)構(gòu)如圖24.1.4所示。該接口是移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)之間的互聯(lián)接口，其物理鏈接通過采用標(biāo)

準(zhǔn)的2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口傳輸?shù)?/p>

信息主要為移動臺管理、基站管理、移動性管理和接續(xù)管理等信息。圖24.1.4A接口協(xié)議棧

A接口在GSM標(biāo)準(zhǔn)中已有較完善的定義。所有MSC供應(yīng)商均支持該接口。A接口采用No.7信令的低三層傳輸改進(jìn)的ISDN呼叫控制信令，該接口所攜帶的信息從屬于BSS管理、呼叫處理和移動性管理。SCCP和MTP層提供數(shù)據(jù)傳輸。SCCP分為兩類，即面向無連接的0類和面向連接的2類。

0類用于BSC的信息；2類用于特殊移動站的連接或邏輯連接。如果BSSMAP同時進(jìn)行無線信道的安排和控制BSS之間的切換，則應(yīng)具有控制基站和管理BSS和MSC之間的物理

連接的功能。

2）Abis接口

Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個功能實(shí)體基站控制器(BSC)和基站收發(fā)信機(jī)(BTS)之間的通信接口，如圖24.1.5所示。該接口用于兩個不在同一地點(diǎn)的BSC與BSC之間的遠(yuǎn)端互連。物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.0048Mb/s或64kb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。若兩個BSC在同一地點(diǎn)，則兩者之間的距離應(yīng)小于10m。A接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。圖24.1.5Abis接口協(xié)議棧

3）空中接口（Um接口）

Um接口定義為移動臺與基站收發(fā)信機(jī)(BTS)之間的通信接口，如圖24.1.6所示，用于移動臺與GSM系統(tǒng)固定部分之間的互通。其物理鏈接是通過無線鏈路實(shí)現(xiàn)的。此接口傳遞的信息有無線資源管理、移動性管理和接續(xù)管理等。圖24.1.6Um接口協(xié)議棧

Um接口使用RF信令作為第一層，ISDN協(xié)議的改進(jìn)型作為第二層和第三層。BST和移動臺供應(yīng)向必須嚴(yán)格遵守該接口協(xié)議。Um接口中每個RF信道分成8個時隙，即8個用戶共同使用一個射頻RF信道。

由于有效無線頻段先分成單一RF信道，每個信道再進(jìn)一步分為時隙，GSM所采用的方案稱為頻分雙工-時分多址(FDD-TDMA)接入。頻分雙工（FDD）表明用于上行和下行通信時有兩個不同的RF信道。

2.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由MSC、VLR、HLR等功能實(shí)體組成，因此GSM技術(shù)規(guī)范定義了不同的接口以保證各功能實(shí)體之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化。這些接口間的關(guān)系如圖24.1.7所示。圖24.1.7網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口關(guān)系

1）D接口

D接口定義為原籍位置寄存器(HLR)與訪問位置寄存器(VLR)之間的接口，用于交換有關(guān)的移動臺位置和用戶管理信息，為移動用戶提供的主要服務(wù)是保證移動臺在整個服務(wù)區(qū)內(nèi)能建立和接收呼叫。VLR通知HLR有關(guān)由該HLR管理的移動臺位置，并提供該用戶漫游的信息。數(shù)據(jù)交換可以用于移動用戶要求的特殊服務(wù)，也可以用于已經(jīng)完成的描述中，還可以用于描述參數(shù)被管理者修改等情況。

GSM系統(tǒng)一般把VLR集成在移動交換中心，HLR與AUC集成在同一個物理實(shí)體內(nèi)。D接口的物理鏈接是通過MSC與HLR之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。

2）B接口

B接口定義為VLR與MSC之間的內(nèi)部接口，用于MSC向VLR詢問有關(guān)移動臺的當(dāng)前位置信息或者通知VLR有關(guān)移動臺的位置更新信息等。

一旦MSC需要當(dāng)前本區(qū)域移動臺的相關(guān)數(shù)據(jù)，它就詢問VLR。當(dāng)用戶激活一個特殊的補(bǔ)充業(yè)務(wù)或修改與該業(yè)務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù)時，MSC通過VLR通知原籍位置寄存器（HLR）存儲這些修改的數(shù)據(jù)，如果需要，就更新VLR。由于MSC與VLR相互聯(lián)系非常緊密，因此有些制造商將VLR的功能集成在MSC中。

3）C接口

C接口定義為HLR與MSC之間的接口。用于傳遞路由選擇和管理信息。如果采用HLR作為計費(fèi)中心，呼叫結(jié)束后建立用戶或接收此呼叫的移動臺所在的MSC應(yīng)把計費(fèi)信息傳送給該移動用戶當(dāng)前歸屬的HLR，一旦要建立一個移動用戶的呼叫，入口移動業(yè)務(wù)交換中心(CMSC)應(yīng)向被叫用戶所屬的原籍位置寄存器(HLR)詢問被叫移動臺的漫游號碼。C接口的物理鏈接方式與D接口的相同。

4）E接口

E接口定義為控制相鄰區(qū)域的不同MSC之間的接口。當(dāng)移動臺在一個呼叫進(jìn)行過程中，從一個MSC控制的區(qū)域移動到相鄰的一個MSC控制的區(qū)域時，為不中斷通信需完成越區(qū)信道切換，此接口用于切換過程中交換有關(guān)切換信息以啟動和完成切換。E接口的物理鏈接方式是通過MSC之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。

5）F接口

F接口定義為MSC與移動設(shè)備識別寄存器(EIR)之間的接口，用于交換相關(guān)的國際移動設(shè)備識別碼管理信息。F接口的物理鏈接方式是通過MSC與EIR之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s的PCM數(shù)據(jù)傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。

6）G接口

G接口定義為訪問位置寄存器(VLR)之間的接口。當(dāng)采用臨時移動用戶識別碼(TMSI)時,此接口用于向分配TMSI的訪問位置寄存器(VLRR)詢問此移動用戶的國際移動用戶識別碼

(IMSI)的信息。G接口的物理鏈接方式與E接口的相同。

3.GSM系統(tǒng)與其他公用電信網(wǎng)的接口

其他公用電信網(wǎng)主要是指公用電話網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSPDN)和電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(CSPDN)。

GSM系統(tǒng)是建立在ISDN接入的基礎(chǔ)上的。為了充分利用ISDN業(yè)務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，GSM系統(tǒng)通過MSC與這些公用電信網(wǎng)互聯(lián)，其接口必須滿足有關(guān)接口和信令標(biāo)準(zhǔn)及各個國家電信運(yùn)營部門制定的與這些電信網(wǎng)有關(guān)的接口和信令標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)我國現(xiàn)有公用電信網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展前景，GSM系統(tǒng)與PSTN和ISDN的互聯(lián)方式采用No.7信令系統(tǒng)接口，其物理鏈接方式是通過MSC與PSTN和ISDN或ISDN交換機(jī)之間標(biāo)準(zhǔn)2.048Mb/s的PCM數(shù)據(jù)傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)的。如果具備ISDN交換機(jī)，HLR與ISDN網(wǎng)之間可建立直接的信令接口，使ISDN交換機(jī)可以通過移動用戶的ISDN號碼直接向HLR詢問移動臺的位置信息，以建立至移動臺當(dāng)前所登記的MSC之間的呼叫路由。

GSM系統(tǒng)主要接口所采用的協(xié)議分層示意圖如圖24.1.8

所示。圖24.1.8主要接口分層協(xié)議示意圖協(xié)議是各功能實(shí)體之間共同的“語言”，通過各個接口互相傳遞有關(guān)信息，為實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)的通信和管理功能建立有效的信息傳送通道。不同的接口可采用不同形式的物理鏈路，完成各自特定的功能，傳遞各自特定的消息，這些都由相應(yīng)的信令協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。GSM系統(tǒng)各接口采用的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)，符合OSI參考核型。分層的目的是允許隔離各組信令協(xié)議功能，按連續(xù)的獨(dú)立層描述協(xié)議，每層協(xié)議在明確的服務(wù)接入點(diǎn)對上層協(xié)議提供其特定的通信服務(wù)。圖24.1.8中相關(guān)協(xié)議的含義如下：

CM：接續(xù)管理。

MM：移動性管理。

RR：無線資源管理。

L1~L3：信號層1~3。

LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈協(xié)議。

BTSM：BTS的管理部分。

SCCP：信令鏈路控制部分。

MTP：信息傳遞部分。

BSSMAP：基站子系統(tǒng)移動應(yīng)用部分。24.1.3GSM移動通信的信道結(jié)構(gòu)

信道是通信網(wǎng)中傳遞信息的通道。對于移動通信網(wǎng)，為了傳遞信息和其他控制信號，將需要很多信道，主要有無線信道和有線信道。在移動通信系統(tǒng)中，無線信道通常有兩種：業(yè)務(wù)信道和控制信道(ControlChannel,CC)。在以語音業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)信道就是語音信道(VoiceChannel,VC)。

1.語音信道

VC主要用于傳遞語音信號，其占用和空閑受MSC控制和管理。在MSC中保存有一張所有信道及其狀態(tài)的表格，狀態(tài)包括空、忙、阻塞等。當(dāng)一個語音信道空閑時，基站語音信

道單元發(fā)射機(jī)關(guān)閉；而當(dāng)一個語音信道被占用時，發(fā)射機(jī)打開；當(dāng)一個語音信道空閑但存在干擾電平并超過一定的值時，該語音信道不可使用，應(yīng)暫時阻塞。這些動作全部根

據(jù)MSC或BSC命令完成。通常每個無線小區(qū)分配幾十個語音信道。

1）檢測音

在AMPS和TACS模擬蜂窩系統(tǒng)中，檢測音(SAT)是指在語音傳輸期間連續(xù)發(fā)送的帶外單頻信號音。MSC通過對SAT的檢測，可以了解語音信道的傳輸質(zhì)量。當(dāng)語音信道單元發(fā)射機(jī)啟動后，就會不斷在帶外發(fā)出5970Hz、6000Hz或6030Hz的檢測音。SAT由BS的語音信道單元發(fā)出，經(jīng)移動臺MS

返回。

2）數(shù)據(jù)

在特定情況下，在語音信道上還可傳送數(shù)據(jù)，如在越區(qū)切換時，通話將暫時中斷（模擬蜂窩系統(tǒng)中一般要求限定在800ms之內(nèi)），可利用這段時間在語音信道中以數(shù)據(jù)形式傳遞必要的指令或交換數(shù)據(jù)。

3）信號音

信號音為線路信號，它是由移動臺發(fā)出的單向信號。例如在BS尋呼MS過程中，如果BS收到MS發(fā)來的ST，就表示振鈴成功。在切換過程中，原BS收到MS發(fā)來的ST信號，則表

示MS切換被認(rèn)可。ST是帶內(nèi)信號，一般在0~300Hz之間。

2.控制信道

一般控制信道的下行信道用于尋呼(Page)，上行信道用于接入(Access)。在每一個無線小區(qū)內(nèi)，通常只有一個控制信道。所以一個中心激勵的基站，配備一套控制信道單元，而通常一個覆蓋三個扇區(qū)的小區(qū)頂點(diǎn)激勵的基站應(yīng)配備三套控制信道單元。

1）尋呼

當(dāng)移動用戶為被呼時，將在控制信道的下行信道發(fā)出呼叫移動臺信號，所以將該信道稱為尋呼信道(PageChannel,PC)。

2）接入

當(dāng)移動用戶為主呼時，將在控制信道的上行信道發(fā)出主呼信號，所以將該信道稱為接入信道(AccessChannel,AC)。在控制信道中，不僅可傳遞尋呼和接入信號，還可傳送大量的其他數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)的常用報文、指定通話信道、重試等信號。24.1.4頻率資源管理與頻率有效利用

1.頻率資源管理

在ITU制定的無線電規(guī)則中，包括了各種無線電系統(tǒng)的定義、國際頻率分配表和使用頻率的原則、頻率的分配和登記、抗干擾的措施、移動業(yè)務(wù)的工作條件以及無線電業(yè)務(wù)的分類等。國際頻率分配表按照大區(qū)域和業(yè)務(wù)種類給定。全球劃分為三個大區(qū)域：第一個區(qū)域是歐洲、非洲和部分亞洲地區(qū)；第二個區(qū)域是南、北美洲（包括夏威夷）；第三個區(qū)域是亞洲和大洋洲。業(yè)務(wù)類型劃分為固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)（分陸、海、空）、廣播業(yè)務(wù)、衛(wèi)星業(yè)務(wù)和遇險呼叫等。各國以國際頻率分配表為基礎(chǔ)，根據(jù)本國的情況制定了國家頻率分配表和無線電規(guī)劃。我國統(tǒng)一管理頻率的機(jī)構(gòu)是國家無線電管理委員會，移動通信組網(wǎng)必須遵守國家有關(guān)規(guī)定，并接受當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會的具體管理。我國無線電管理委員會分配給蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率如表24.1.2所示。蜂窩移動通信系統(tǒng)900MHz頻段的收發(fā)頻差為45MHz，1800MHz頻段的收發(fā)頻差為95MHz。此外，對于450MHz專網(wǎng)，收發(fā)頻差為10MHz；對于150MHz專網(wǎng)，收發(fā)頻差為5.7MHz。

聯(lián)通GSM的帶寬為6MHz，收發(fā)頻差為45MHz，信道間隔200kHz，即200kHz為一個頻點(diǎn)，共30個頻點(diǎn)。除去工作頻點(diǎn)首尾各—個保護(hù)頻點(diǎn)，共28個頻點(diǎn)。對于不同的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，信道間隔不同。如GSM的信道間隔為200kHz，每個信道有8個時隙；D-AMPS的信道間隔為30kHz，每個信道有3個時隙。此外，規(guī)定基站對移動臺的下行鏈路為高頻率發(fā)射、低頻率接收，而移動臺對基站的上行鏈路為低頻率發(fā)射、高頻率接收。

2.頻率有效利用

頻率有效利用就是從時間、空間和頻率域這三個方面采用多種技術(shù)，提高頻率的利用率。實(shí)際上蜂窩移動通信技術(shù)就是利用時間和空間域的頻率有效利用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多用戶無線通信的。

頻率域的頻率有效利用有兩種方法：信道窄帶化和寬帶多址技術(shù)。信道窄帶化的方法從基帶方面考慮可采用頻帶壓縮技術(shù)，如低速率語音編碼等;從射頻調(diào)制頻帶方面考慮可采用各種窄帶調(diào)制技術(shù)，如窄帶和超窄帶調(diào)頻、插入導(dǎo)頻振幅壓擴(kuò)單邊帶調(diào)制以及各種窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)。應(yīng)用窄帶化技術(shù)減小信道間隔后，可在有限的頻段內(nèi)安排更多的信道，從而提高頻率的利用率。

寬帶多址技術(shù)有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)以及它們的組合等。頻率有效利用的評價準(zhǔn)則是頻率利用率。它定義為式中，η為頻率利用率?！邦l譜空間”是指由頻寬、時間、實(shí)際物理空間構(gòu)成的三維空間，及使用頻率空間的大小=W(使用的頻帶寬帶)×S(占用物理空間的大小)×t(使用時間)。若通信的業(yè)務(wù)量以話務(wù)量A表示，則24.1.5多址接入的容量

移動通信系統(tǒng)是一個多信道同時工作的系統(tǒng)，具有廣播信道多和面積覆蓋大的特點(diǎn)。在電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶之間的無線信道的連接，屬于多址接入方式的問題。多址接入技術(shù)主要解決眾多用戶如何高效共享給定頻譜資源的問題。多址方式有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)。常用的多址接入方式主要有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。

1.蜂窩系統(tǒng)容量

通信質(zhì)量的優(yōu)劣可用載波-干擾比（簡稱載干比）C/I來

度量。模擬系統(tǒng)接收端射頻的C/I與基帶信噪比S/N密切相關(guān)，而S/N決定著語音質(zhì)量。在數(shù)字系統(tǒng)中，C/I是與基帶Eb/I0密切相關(guān)的，且有式中，Eb是每比特的能量，I0是每赫茲的干擾功率，Rb是每秒鐘的比特率，Bc是以赫茲為單位的射頻信道的帶寬。對于FDMA與TDMA，Rb>Bc，且Eb/I0>1；對于DMA，Rb>>Bc，并且存在多地址碼間干擾時，將會產(chǎn)生C/I<1，此時若以分貝為單位，則出現(xiàn)負(fù)值。一個無線電系統(tǒng)的容量定義為一定頻段內(nèi)所能提供的信道數(shù)或用戶的最大數(shù)目，或系統(tǒng)輸入話務(wù)總量(Erlang)。系統(tǒng)容量與信道的載頻間隔、每載頻的時隙數(shù)、頻率資源和頻率復(fù)用方式、基站設(shè)置方式等有關(guān)。目前通常用無線容量m來表示系統(tǒng)容量，對于移動通信業(yè)務(wù)區(qū)，無線容量m是衡量無線系統(tǒng)頻譜效率的參數(shù)，這一參數(shù)取決于所需的載干比C/I和信道帶寬B。蜂窩系統(tǒng)容量定義為

（24.1.2)

式中，m為無線容量，單位為信道/小區(qū)；Bt為分配給系統(tǒng)的總的頻譜；N為頻率重用的小區(qū)數(shù)。

2.FDMA和TDMA的系統(tǒng)容量

同信道干擾是蜂窩系統(tǒng)容量的制約因素。因?yàn)镕DMA的信道和TDMA中的時隙只能指配給一個呼叫，在此期間是不允許其他呼叫共享該信道或該時隙的。同信道干擾來自于距離Dα=qR的同頻小區(qū)。假設(shè)在6個同信道干擾源的最惡劣的環(huán)境中，路徑損耗按4次方規(guī)律考慮，可得到以每小區(qū)信道數(shù)為單位的蜂窩系統(tǒng)容量m，對于FDMA和TDMA，其蜂窩系統(tǒng)容量可表示為(24.1.3)式中，Bt為發(fā)送或接收的系統(tǒng)總帶寬；Bc為信道帶寬或等效信道帶寬；M=Bt／Bc，為總信道數(shù)或總等效信道數(shù)；K為區(qū)群所含的小區(qū)數(shù)目；(C／I)α為每個信道(每信道或每時隙)所需的最小載干比?？梢?，決定m的重要參數(shù)是Bc和(C/I)α。

3.CDMA系統(tǒng)容量

CDMA的系統(tǒng)容量是受干擾限制的，決定CDMA蜂窩系統(tǒng)容量的主要參數(shù)是處理增益、Eb/N0、語音負(fù)載周期、頻率再用效率，以及基站天線扇區(qū)數(shù)。

若不考慮蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，只考慮一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，則接收信號的載干比為（24.1.4)式中，Eb為信息的比特能量；Rb為信息的比特速率；N0為干擾的功率譜密度；W為總頻段寬度(即CDMA信號所占的頻譜寬度)；Eb/N0為信噪比，其取值決定于系統(tǒng)對誤比特率或語音質(zhì)量的要求，并與系統(tǒng)的調(diào)制方式和編碼方案有關(guān)；W/Rb為系統(tǒng)的處理增益。若m個用戶共用一個無線信道，顯然每一用戶的信號都受到其他m－1個用戶信號的干擾。假設(shè)到達(dá)一個接收機(jī)的信號強(qiáng)度和各干擾強(qiáng)度都相等，則載干比為則（24.1.5)如果將背景熱噪聲η考慮進(jìn)去，則能夠接入此系統(tǒng)的用戶數(shù)為(24.1.6)式(24.1.6)僅為理論公式，在實(shí)際應(yīng)用時須對其進(jìn)行修正，修正后為(24.1.７)式中,d為語音通信在整個通話期內(nèi)所占時間的比例，即激活期的占空比；G為扇區(qū)分區(qū)系數(shù)；F為信道復(fù)用效率。

CDAM的系統(tǒng)容量比其他FDMA和TDMA的系統(tǒng)容量高，一般認(rèn)為CDMA的系統(tǒng)容量比FDMA高8~10倍。

24.2GSM移動通信的交換技術(shù)及業(yè)務(wù)

24.2.1通信呼叫建立過程

1.移動臺作為主叫的呼叫建立

移動臺首先搜索專用控制信道，當(dāng)控制信道空閑時，即可通過此信道發(fā)出包括其自身的識別號碼、被呼用戶號碼等的呼叫信號。基站收到這些信號后轉(zhuǎn)送至MSC，經(jīng)識別后即為移動臺指配一個基站，此時的空閑信道分配給移動用戶使用，這些信息由基站轉(zhuǎn)發(fā)給移動臺。同時，MSC對基站的有線線路進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，如果試驗(yàn)良好，即可進(jìn)行其他交換處理。若被呼用戶為本移動局內(nèi)的用戶，則直接進(jìn)行交換處理；若為固定網(wǎng)的用戶，則接入固定網(wǎng)。

2.移動臺作為被叫的呼叫建立

MSC收到呼信號之后，經(jīng)識別并確認(rèn)被呼用戶此時空閑，則在該MSC控制區(qū)的所有基站中，通過專用控制信道一起發(fā)出呼叫，包括被呼移動臺的識別號碼和信道指配代號等信號。有時可能移動臺暫時未收到這個呼叫信號，因此當(dāng)沒有收到移動臺的應(yīng)答時，基站應(yīng)在一段時間內(nèi)多次重復(fù)發(fā)送此呼叫信號?？臻e的移動臺是鎖定在專用控制信道上的，當(dāng)收到此呼叫信號后即可判別是否呼叫本機(jī)，若判定為呼叫本機(jī)，則發(fā)出應(yīng)答信號，并轉(zhuǎn)入所指配的語音信道。MSC收到某一基站轉(zhuǎn)來的應(yīng)答信號之后即停止發(fā)送呼叫信號，接通線路，開始計費(fèi)。若多次呼叫仍不應(yīng)答，則通知主呼用戶此次呼叫失敗，不能建立通信。

3.通話過程中的越區(qū)信道切換

通話中，基站不斷對移動臺的通話信道進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)移動臺逐漸接近該無線小區(qū)的邊緣時，基站可檢測到接收電平下降，馬上上報MSC，MSC立即驅(qū)動周圍基站開始檢測該移動臺信號的接收電平并上報。MSC判定接收電平最高的基站為移動臺進(jìn)入的小區(qū)，隨機(jī)選取該小區(qū)的空閑無線信道，經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)線路良好之后，則令移動臺從原小區(qū)的無線語音信道切換到新小區(qū)的無線語音信道進(jìn)行通信，同時原小區(qū)的通話信道切斷，轉(zhuǎn)為空閑信道，新小區(qū)的指配信道供移動用戶使用。這樣就完成了通話中的信道切換。全部操作是在移動臺用無覺察、不影響正常通話的情況下完成的。24.2.2越區(qū)切換

越區(qū)（或過區(qū)）切換(Hand-over&Hand-off)是指將當(dāng)前移動臺與基站之間正在進(jìn)行通信的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個基站的過程。該過程也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移(Automatic

LinkTransfer，ALT)。

越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個基站覆蓋的小區(qū)的情況下。為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新基站之間的鏈路上。越區(qū)切換算法的主要性能指標(biāo)主要有：越區(qū)切換的失敗概率、因越區(qū)失敗而使通信中斷的概率、越區(qū)切換的速率、越區(qū)切換引起通信中斷的時間間隔以及越區(qū)切換發(fā)生的時延等。越區(qū)切換分為硬切換和軟切換兩大類。硬切換是指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接；軟切換是指既維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新、舊鏈路的分集合成信號來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。

在越區(qū)切換時，可以僅以上行或下行方向的鏈路質(zhì)量為準(zhǔn)，也可以同時考慮雙向鏈路的通信質(zhì)量。

1.越區(qū)切換的準(zhǔn)則

在決定何時需要進(jìn)行越區(qū)切換時，通?？筛鶕?jù)移動臺處接收的平均信號強(qiáng)度來確定，也可以根據(jù)移動臺處的信噪比（或信擾比）、誤比特率等參數(shù)來確定。假定移動臺從基站1向基站2運(yùn)動，其信號強(qiáng)度的變化如圖24.2.1所示。判定何時需要越區(qū)切換的準(zhǔn)則包括以下幾種:

(1）準(zhǔn)則1。準(zhǔn)則1是相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則。在任何時間都選擇具有最強(qiáng)接收信號的基站，如圖24.2.1中的A、B、C、D處將要發(fā)生越區(qū)切換。該種準(zhǔn)則的缺點(diǎn)是，在原基站的信號強(qiáng)度仍滿足要求的情況下，會引發(fā)過多不必要的越區(qū)切換。圖24.2.1越區(qū)切換示意圖（2）準(zhǔn)則2。準(zhǔn)則2是具有門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則。僅允許移動用戶在當(dāng)前基站的信號低于某一門限，且新基站的信號強(qiáng)于本基站的信號情況下，才可以進(jìn)行越區(qū)切換。如圖24.2.1所示，在門限為Th2時，在B點(diǎn)將會發(fā)生越區(qū)切換。在該方法中，門限選擇具有重要作用。例如在圖24.2.1中，如果門限太高，取為Th1，則該準(zhǔn)則與準(zhǔn)則1相同；如果門限太低，取為Th3，則會引起較大的越區(qū)時延。此時，一方面會因鏈路質(zhì)量較差而導(dǎo)致通信中斷，另一方面會對同信道用戶造成額外干擾。（3）準(zhǔn)則3。準(zhǔn)則3為具有滯后余量的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則。僅允許移動用戶在新基站的信號強(qiáng)度遠(yuǎn)高于原基站

信號強(qiáng)度(即大于滯后余量HystersisMargin)的情況下進(jìn)行越區(qū)切換。例如圖24.2.1中的C點(diǎn)。該技術(shù)可以防止由于信號波動引起移動臺在兩個基站之間的來回重復(fù)切換，即“乒乓效應(yīng)”。

（4）準(zhǔn)則4。準(zhǔn)則4是具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則。僅允許移動用戶在當(dāng)前基站的信號電平低于規(guī)定門限，且新基站的信號強(qiáng)度高于當(dāng)前基站一個給定滯后余量時進(jìn)行越區(qū)切換。

2.越區(qū)切換的控制策略

越區(qū)切換控制有越區(qū)切換的參數(shù)控制和越區(qū)切換的過程控制兩個方面內(nèi)容。以下僅介紹過程控制。在移動通信系統(tǒng)中，過程控制的方式主要有以下三種：

（1）移動臺控制的越區(qū)切換。在該方式中，移動臺連續(xù)監(jiān)測當(dāng)前基站和幾個越區(qū)中的候選基站的信號強(qiáng)度及質(zhì)量。當(dāng)滿足某種越區(qū)切換準(zhǔn)則后，移動臺選擇具有可用業(yè)務(wù)信道的最佳候選基站，并發(fā)送越區(qū)切換請求。（2）網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換。在該方式中，基站檢測來自移動臺的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)信號低于某個門限后，網(wǎng)絡(luò)開始安排向另一個基站的越區(qū)切換。網(wǎng)絡(luò)要求移動臺周圍的所有基站都監(jiān)測該移動臺的信號，并把測量結(jié)果報告給網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)從這些基站中選擇一個基站作為越區(qū)切換的新基站，并把結(jié)果通過舊基站通知移動臺及新基站。

（3）移動臺輔助的越區(qū)切換。在該方式中，網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量其周圍基站的信號質(zhì)量并把結(jié)果報告給舊基站,網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測試結(jié)果決定何時進(jìn)行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站。

3.越區(qū)切換時的信道分配

越區(qū)切換時的信道分配是指解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時，新小區(qū)如何分配信道使得越區(qū)失敗的概率盡量小的問

題。通常的做法是在每個小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。該方法的特點(diǎn)是：因新呼叫將使可用信道數(shù)減少，雖增加了呼損率，但減少了通話中斷的概率，從而符合人們的使用習(xí)慣。24.2.3GSM移動通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)

GSM按照ISDN對業(yè)務(wù)的分類方法對其業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，分為基本業(yè)務(wù)(BaseServices)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)(SupplementServices)?；緲I(yè)務(wù)按功能又可分為電信業(yè)務(wù)(Teleservices，又稱

用戶終端業(yè)務(wù))和承載業(yè)務(wù)(BearerServices)。這兩種業(yè)務(wù)是獨(dú)立的通信業(yè)務(wù)。GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類示意圖如圖24.2.2(a)所示。GSM支持的基本業(yè)務(wù)示意圖如圖24.2.2(b)所示。圖24.2.2GSM業(yè)務(wù)

1.承載業(yè)務(wù)

承載業(yè)務(wù)主要是保證用戶在兩個接入點(diǎn)之間傳輸有關(guān)信號所需的帶寬容量，使用戶之間能實(shí)時可靠地傳遞語音、數(shù)據(jù)等信息。這類業(yè)務(wù)與OSI參考模型的低三層有關(guān)，定義了

對網(wǎng)絡(luò)功能的需求。為了提供各種承載業(yè)務(wù)，GSM用戶應(yīng)能夠發(fā)送和接收速率高達(dá)9.6kb/s的數(shù)據(jù)。由于GSM是數(shù)字網(wǎng)，所以在用戶和GSM網(wǎng)絡(luò)之間不需Modem，但在GSM和PSTN接口方面仍然需要音頻Modem。表24.2.1為GSM的承載業(yè)務(wù)。

2.電信業(yè)務(wù)

電信業(yè)務(wù)主要是提供用戶足夠的容量（包括終端設(shè)備功能），以及與其他用戶之間的通信。它結(jié)合了與信息處理功能相關(guān)的傳輸功能，使用承載業(yè)務(wù)來傳送數(shù)據(jù)及提供更高層的功能。這些更高層的功能與OSI參考模型中的4~7層相對應(yīng)。電信業(yè)務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)及終端容量，如電話、傳真等。承載業(yè)務(wù)將包含語音的數(shù)據(jù)傳送給終端，電信業(yè)務(wù)則將它轉(zhuǎn)換成語音信號。

1）電話業(yè)務(wù)

GSM系統(tǒng)所提供的業(yè)務(wù)中，最重要的業(yè)務(wù)是電話業(yè)務(wù)，它為數(shù)字移動通信系統(tǒng)的用戶和其他所有與其聯(lián)網(wǎng)的用戶之間提供了雙向電話通信。

語音編碼可以以64kb/s的速率進(jìn)行傳輸，但頻率利用率低。為提高頻率利用率，GSM采用13kb/s的全速語音編碼器來進(jìn)行語音編碼傳輸。GSM還可采用接近6.5kb/s的半速進(jìn)行

語音編碼，使頻率利用率更高。

2）緊急業(yè)務(wù)

按照GSM技術(shù)規(guī)范，緊急呼叫是由電話業(yè)務(wù)引申出來的一種特殊業(yè)務(wù)。此業(yè)務(wù)可使移動用戶通過一種簡單而統(tǒng)一的手續(xù)連接到就近的緊急業(yè)務(wù)中心。如在我國統(tǒng)一使用火警特殊號119等，緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)先于其他業(yè)務(wù)。使用緊急業(yè)務(wù)不收費(fèi)，也不需要鑒別使用者的識別號碼。

3）短信業(yè)務(wù)

GSM提供給用戶短消息業(yè)務(wù)，允許移動用戶發(fā)送短消息。短信息業(yè)務(wù)包括移動臺之間點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)，以及小區(qū)廣播式短信息業(yè)務(wù)。MSC是存儲轉(zhuǎn)發(fā)中心，該MSC在功能上

與GSM網(wǎng)絡(luò)分開。所有GSM點(diǎn)對點(diǎn)短消息都來自或去向該MSC，由控制信道傳送短信息業(yè)務(wù)。點(diǎn)對點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)是由短信息業(yè)務(wù)中心完成存儲和前轉(zhuǎn)功能的。短信息業(yè)務(wù)中心不僅可服務(wù)于GSM用戶，也可服務(wù)于具備接收短信息業(yè)務(wù)功能的固定網(wǎng)用戶。點(diǎn)對點(diǎn)信息的發(fā)送或接收應(yīng)在空閑狀態(tài)下進(jìn)行，其信息量限制為160個字符。

小區(qū)廣播式短信息業(yè)務(wù)是GSM移動通信網(wǎng)以有規(guī)律的間隔向移動臺廣播具有通用意義的短信息。移動臺連續(xù)不斷地監(jiān)視廣播信息，并能在顯示器上顯示廣播信息。移動臺只有在空閑狀態(tài)下可接受廣播信息，其信息量限制為93個字符。

3.補(bǔ)充業(yè)務(wù)

補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對基本業(yè)務(wù)的改進(jìn)和補(bǔ)充，它不能單獨(dú)向用戶提供，而必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。同一補(bǔ)充業(yè)務(wù)可應(yīng)用到若干個基本業(yè)務(wù)中。表24.2.2為GSM的補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

24.3GSM移動通信系統(tǒng)的無線傳輸

24.3.1TDMA/FDMA接入方式

1.時隙

GSM系統(tǒng)采用時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和頻分雙工(FDD)制式。在25MHz的頻段中共分125個信道，信道間隔為200kHz；每個載波含8個(以后可擴(kuò)展為16個)時隙，時隙寬為0.577ms；每8個時隙構(gòu)成一個TDMA幀，幀長為4.615ms，如圖24.3.1所示。圖24.3.1GSM的TDMA/FDMA的結(jié)構(gòu)對雙工載波各用一個時隙可構(gòu)成一個雙向物理信道，這種物理信道共有125×8＝1000個，根據(jù)需要分配給不同的用戶使用。移動臺在特定的頻率上和特定的時隙內(nèi)，以猝發(fā)方式向基站傳輸信息，基站在相應(yīng)的頻率上和相應(yīng)的時隙內(nèi)，以時分復(fù)用的方式向各個移動臺傳輸信息。

幾個小區(qū)(比如4個)構(gòu)成一個區(qū)群。各小區(qū)均分配一組信道，相鄰小區(qū)不使用相同的信道，但相鄰區(qū)群允許信道重復(fù)使用。各用戶在通信時所占用的信道和時隙是在呼叫建立階段由網(wǎng)絡(luò)動態(tài)分配的。各小區(qū)要在其分配的信道中，指配一個專門的信道作為所有移動用戶的公用信道，用于基站廣播通用（控制）信息和移動臺發(fā)送入網(wǎng)申請，其余信道用于各類業(yè)務(wù)信息的傳輸。移動臺除了在指配的信道和時隙中發(fā)送和接收與自己有關(guān)的信息外，還可以在其他時隙檢測或接收周圍基站發(fā)送的廣播信息，因而移動臺可隨時了解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)和周圍基站的信號強(qiáng)度，以判斷何時需要進(jìn)行過境切換和應(yīng)向哪一個基站進(jìn)行過境切換。

2.頻率與信道序號

GSM系統(tǒng)工作的射頻頻段為：用于移動臺發(fā)送、基站接收的上行頻段為890~915MHz；用于移動臺接收、基站發(fā)送的下行頻段為935~960MHz。收發(fā)頻率間隔為45MHz。移動臺采用較低頻段進(jìn)行信號發(fā)射，傳播損耗較低，有利于補(bǔ)償上、下功率不平衡。由于載頻間隔為0.2MHz，因此GSM系統(tǒng)整個工作頻段分為124對載頻，其信道序號用n表示，則上、下兩頻段中序號為n的載頻可用下式計算：下頻段：

fl(n)=890+0.2n

上頻段:

fh(n)=935+0.2n

式中，n=1~124。由于每個載頻有8個時隙，因此GSM系統(tǒng)總共有124×8=992個物理信道，有些文獻(xiàn)中號稱GSM有1000個信道。

3.調(diào)制方式

GSM的調(diào)制方式是高斯型最小移頻鍵控(GMSK)方式。矩形脈沖在調(diào)制器之前先通過一個高斯濾波器。該調(diào)制方案有助于改善頻譜特性，從而能滿足CCIR提出的鄰信道功率電平小于－60dBW的要求。高斯濾波器的歸一化帶寬BT=0.3。由于載頻是以0.2MHz為載頻間隔的，并且信道的傳輸速率為270.833kb/s，因此頻譜利用率為1.35(b/s)/Hz。

4.載頻復(fù)用與區(qū)群結(jié)構(gòu)

GSM中，基站發(fā)射功率為每載波500W，每時隙平均

為(500/8)W＝62.5W。移動臺的發(fā)射功率分為0.8W、2W、5W、8W和20W五種，可供用戶選擇。小區(qū)覆蓋半徑最大為35km，最小為500m。前者適用于農(nóng)村地區(qū),后者適用于市區(qū)。由于系統(tǒng)采取了多種抗干擾措施，同信道射頻載干比可降到C/I=9dB，因此在業(yè)務(wù)密集區(qū)，可采用3小區(qū)9扇區(qū)的區(qū)群結(jié)構(gòu)。24.3.2信道及其組合

GSM蜂窩數(shù)字移動通信系統(tǒng)要傳輸不同類型的信息。按邏輯功能，可分為業(yè)務(wù)信息和控制信息，因而在時分、頻分復(fù)用的物理信道上要安排相應(yīng)的邏輯信道。在時分多址的物理信道中，幀的結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，以下先介紹GSM的幀結(jié)構(gòu)。

1.幀結(jié)構(gòu)

GSM的幀結(jié)構(gòu)如圖24.3.2所示。每一個TDMA幀分為0~7共8個時隙，幀長度為4.615ms，每個時隙長度為0.577ms。圖24.3.2GSM系統(tǒng)的幀及時隙由若干個TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是由26幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長120ms，主要用于業(yè)務(wù)信息的傳輸，也稱做業(yè)務(wù)復(fù)幀；另一種是由51幀組成的復(fù)幀，這種復(fù)幀長235.385ms，用于傳輸控制信息，也稱做控制復(fù)幀。51個業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個控制復(fù)幀均可組成一個超幀，超幀的周期為1326個TDMA幀，超幀長51×26×4.615×10－3=6.12s。由2048個超幀組成超高幀，超高幀的周期為2048×1326＝2715648個TDMA幀，時長為12533.76s。幀的編號(FN)以超高幀為周期，為0~2715647。

GSM系統(tǒng)上行傳輸所用的幀號和下行傳輸所用的幀號相同，但上行幀相對于下行幀來說，在時間上推后3個時隙，如圖24.3.3所示。這樣安排可允許移動臺在這3個時隙的時間內(nèi)進(jìn)行幀調(diào)整以及對收發(fā)信機(jī)進(jìn)行調(diào)諧和轉(zhuǎn)換。圖24.3.3上行幀號與下行幀號時間對應(yīng)關(guān)系

2.信道結(jié)構(gòu)

GSM的信道可分為業(yè)務(wù)信道、控制信道兩大類，各類信道還有其他多種功能信道。GSM的信道結(jié)構(gòu)如圖24.3.4所示。圖24.3.4GSM的信道結(jié)構(gòu)

1）業(yè)務(wù)信道

業(yè)務(wù)信道（TCH）主要用于傳輸數(shù)字語音或數(shù)據(jù)，其次還有少量的隨路控制信令。業(yè)務(wù)信道有全速率業(yè)務(wù)信道(TCH/F)和半速率業(yè)務(wù)信道(TCH/H)之分。半速率業(yè)務(wù)信道所用時隙是全速率業(yè)務(wù)信道所用時隙的一半。目前使用的是全速率業(yè)務(wù)信道，將來采用低比特率語音編碼器后可使用半速率業(yè)務(wù)信道，從而在信道傳輸速率不變的情況下，信道數(shù)目可加倍。（1）語音業(yè)務(wù)信道。

承載編碼語音的業(yè)務(wù)的信道分為全速率語音業(yè)務(wù)信道(TCH/FS)和半速率語音業(yè)務(wù)信道(TCH/HS)，兩者的總速率

分別為22.8kb/s和11.4kb/s。全速率語音編碼中，語音幀長

20ms，每幀含有260bit語音信息，提供的凈速率為13kb/s。

（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。

在全速率或半速率信道上，戶可使用下列各種不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：①速率為9.6kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F9.6)。

②速率為4.8kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F4.8)。

③速率為4.8kb/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H4.8)。

④速率不大于2.4kb/s，全速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/F2.4)。⑤速率不大于2.4kb/s，半速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(TCH/H2.4)。此外，在業(yè)務(wù)信道中還可安排慢速輔助控制信道或快速輔助控制信道的連接，如圖24.3.4中所示。

2）控制信道

控制信道(CCH)用于傳送信令相同步信號，主要要有廣

播信道(BCH)、公共控制信道(CCCH)和專用控制信道(DCCK)三種。

（1）廣播信道(BCH)。BCH是一種“一點(diǎn)對多點(diǎn)”的單方向控制信道，用于基站向移動臺廣播公用的信息，傳輸?shù)膬?nèi)容主要是移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息，其中又分為以下幾類：①頻率校正信道(FCCH)：傳輸供移動臺校正其工作頻率的信息。

②同步信道(SYCH)：傳輸供移動臺進(jìn)行同步和對基站進(jìn)行識別的信息。

③廣播控制信道(BCCH)：傳輸系統(tǒng)公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)號碼以及是否與獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)相組合等信息。（2）公共控制信道(CCCH)。

CCCH是一種雙向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令，其中又分為以下幾類：

①尋呼信道(PCH)：傳輸基站尋呼移動臺的信息。

②隨機(jī)接入信道(BACH)：上行信道，用于移動臺隨機(jī)提出入網(wǎng)申請，即請求分配一個獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)。③準(zhǔn)許接入信道(AGCH)：下行信道，用于基站對移動臺的入網(wǎng)申請做出應(yīng)答，即分配一個獨(dú)立專用控制信道。（3）專用控制信道(DCCH)。DCCH是一種“點(diǎn)對點(diǎn)”的雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進(jìn)行當(dāng)中，在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息。其中又分為以下幾類：

①獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)：用于在分配業(yè)務(wù)信道之前傳送有關(guān)信令。例如，登記、鑒權(quán)等信令均在此信道上傳輸，經(jīng)鑒權(quán)確認(rèn)后，再分配業(yè)務(wù)信道(TCH)。②慢速輔助控制信道(SACCH)：用于在移動臺和基站之間周期性傳輸一些信息。例如，移動臺要不斷地報告正在服務(wù)的基站和鄰近基站的信號強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)“移動臺輔助切換功能”。此外，基站對移動臺的功率調(diào)整、定時調(diào)整命令也在此信道上傳輸，因此SACCH是雙向的點(diǎn)對點(diǎn)控制信道。SACCH可與一個業(yè)務(wù)信道或一個獨(dú)立專用控制信道聯(lián)用。SACCH安排在業(yè)務(wù)信道時，以SACCH/T表示；安排在控制信道時，以SACCH/T表示。③快速輔助控制信道(FACCH)：用于傳送與SDCCH相同的信息，只有在沒有分配SDCCH的情況下，才使用這種控制信道，并且在使用時要中斷業(yè)務(wù)信息，F(xiàn)ACCH插入業(yè)務(wù)信道后每次占用的時間很短，約18.5ms。

GSM通信系統(tǒng)為了傳輸所需的各種信令，設(shè)置了多種控制信道。這樣除了因數(shù)字傳輸而設(shè)置多種邏輯信道外，主要是為了增強(qiáng)系統(tǒng)的控制功能，同時也為了保證語音通信質(zhì)量。

3.GSM的幀結(jié)構(gòu)

GSM的幀結(jié)構(gòu)由時隙、TDMA幀、復(fù)幀(Multiframe)、超幀(Superframe)和超高幀五個層次構(gòu)成。時隙是物理信道的基本單元，是其他4個層次的基礎(chǔ)；TDMA幀是由8個時隙組成的，是占據(jù)載頻帶寬的基本單元，每個載頻有8個時隙。復(fù)幀包括以下兩種類型：

（1）由26個TDMA幀組成的復(fù)幀。這種復(fù)幀用于TCH、SACCH和FACCH。（2）由51個TDMA幀組成的復(fù)幀。這種復(fù)幀用于BCCH和CCCH。

超幀由51個業(yè)務(wù)復(fù)幀或26個控制復(fù)幀構(gòu)成。

超高幀由2048個超幀構(gòu)成。在GSM系統(tǒng)中，超高幀的周期是與加密和跳頻有關(guān)的。每經(jīng)過一個超高幀的周期循環(huán)長度為2715648，相當(dāng)于3小時28分53秒760毫秒，系統(tǒng)將重新啟動密碼和跳頻算法。

4.突發(fā)脈沖

突發(fā)脈沖是以不同的信息格式攜帶不同邏輯信道在一個時隙內(nèi)傳輸，由100多個調(diào)制比特組成的脈沖序列。因此可以將突發(fā)脈沖看成是邏輯信道在物理信道傳輸?shù)妮d體。根據(jù)邏輯信道的不同，突發(fā)脈沖也有所不相同。通常突發(fā)脈沖有五種類型。

1）普通突發(fā)脈沖

普通突發(fā)脈沖(NormalBurst,NB)用于構(gòu)成TCH，以及除PCCH、BACH和空閑突發(fā)脈沖以外的所有控制信息信道，攜帶它們的業(yè)務(wù)信息和控制信息。普通突發(fā)脈沖的構(gòu)成如圖24.3.5所示。

普通突發(fā)脈沖是由加密比特（2個57bit）、訓(xùn)練序列(26bit)、尾位TB（2個3bit）、借用標(biāo)志F(StealingFlag，2個1bit)和保護(hù)時間GP(GuardPeriod,8.25bit)構(gòu)成的，總計156.25bit。由于每個比特的持續(xù)時間為3.6923μm，所以一個普通突發(fā)脈沖所占用的時間為0.577ms。圖24.3.5普通突發(fā)脈沖序列加密比特是57bit的加密語音、數(shù)據(jù)或控制信息。另外

1bit為“借用標(biāo)志”，當(dāng)業(yè)務(wù)信道被FACCH借用時，以此標(biāo)志表明借用一半業(yè)務(wù)信道資源。訓(xùn)練序列是一串已知比特，供

信道均衡使用。尾位TB總是000，是突發(fā)脈沖開始與結(jié)尾的標(biāo)志。保護(hù)時間GP是用來防止由于定時誤差而造成突發(fā)脈沖間的重疊的。

2）頻率校正突發(fā)脈沖

頻率校正突發(fā)脈沖(FrequencyCorrectionBurst,FB)用于構(gòu)成FCCH，攜帶頻率校正信息。其結(jié)構(gòu)如圖24.3.6所示。頻

率校正突發(fā)脈沖主要傳送固定的頻率校正信息，共142bit且全為0。圖24.3.6頻率校正突發(fā)脈沖序列

3）同步突發(fā)脈沖

同步突發(fā)脈沖(SynchronizationBurst,SB)用于構(gòu)成SYCH，攜帶系統(tǒng)的同步信息。其結(jié)構(gòu)如圖24.3.7所示。同步突發(fā)脈沖由加密比特(2個39bit)和一個易被檢測的同步序列(64bit)構(gòu)成。加密比特攜帶TDMA幀號及基站識別碼信息。圖24.3.7同步突發(fā)脈沖序列

4）接入突發(fā)脈沖

接入突發(fā)脈沖(AccessBurst,AB)用于構(gòu)成移動臺的RACH，攜帶隨機(jī)接入信息。接入突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)如圖

24.3.8所示。

接入突發(fā)脈沖由同步序列(41bit)、加密比特(36bit)、尾位TB(8+3bit)和保護(hù)時間構(gòu)成。其中保護(hù)時間的間隔較長，這是為了使移動臺首次接入或切換到一個新的基站時不知道時間的提前量而設(shè)置的。當(dāng)保護(hù)時間長達(dá)252μm時，允許小區(qū)半徑為35km，在此范圍內(nèi)可保證移動臺隨機(jī)接入移動網(wǎng)。圖24.3.8接入突發(fā)脈沖序列

5）空閑突發(fā)脈沖

空閑突發(fā)脈沖(DummyBurst,DB)的結(jié)構(gòu)與普通突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)相同，只是將普通突發(fā)脈沖中的加密比特?fù)Q成固定比特。其結(jié)構(gòu)如圖24.3.9所示。圖24.3.9空閑突發(fā)脈沖序列

24.4GSM移動通信的接續(xù)

24.4.1移動臺開機(jī)、小區(qū)選擇、位置登記及更新

1.移動臺開機(jī)

當(dāng)移動臺（MS）開機(jī)后，將在GSM網(wǎng)中對其初始化。由于MS對自身的位置、小區(qū)配置、網(wǎng)絡(luò)情況、接入條件均不清楚，因此這些信息都要從網(wǎng)絡(luò)中獲得。為了獲得這些必要的信息，MS首先必須確定BCCH頻率，以獲得操作必需的系統(tǒng)參數(shù)。在GSM900中有124個無線頻率，在DCS1800中有接近375個無線頻率。要確定BCCH頻率，須對這些頻率進(jìn)行搜索和解碼，這需要一段較長的時間。為了幫助MS完成這一任務(wù)，GSM允許在SIM中存儲一張頻率表，這些頻率是前一次小區(qū)登錄時的BCCH頻率，以及在該BCCH廣播的鄰近小區(qū)的頻點(diǎn)，MS上電后就開始搜索這些

頻率。

GSM所有的BCCH均是滿功率工作的，即BCCH不進(jìn)行功率抑制，并且BTS在BCCH信道的所有空閑時隙發(fā)送空閑標(biāo)志，這兩點(diǎn)保證了BCCH頻率比小區(qū)其他頻率具有更大的功率密度。

在找到無線頻點(diǎn)以后，MS下一步要確定FCCH。同理，由于FCCH功率密度大于BCCH頻率，在找到FCCH之后，MS

通過解碼使自身與系統(tǒng)的主頻同步。一旦MS確定了FCCH并同步后，它可以正確地確定時隙和幀的邊界，至此，它便實(shí)現(xiàn)了時間同步。MS知道在相同的頻率上FCCH的第8個時隙后是同步信道SCH，所以它只需簡單等待8個時隙，便可對SCH進(jìn)行解碼從而獲得時間同步。至此，MS可對BCCH上的其他數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼

2.小區(qū)選擇

MS在選擇所在的小區(qū)之前，需確定是否能獲得網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)。BCCH攜帶了GSM網(wǎng)絡(luò)有關(guān)該小區(qū)的識別號。MS可以手工或自動確定有效的GSM網(wǎng)絡(luò)。如果當(dāng)前小區(qū)不是有效的GSM網(wǎng)絡(luò)，MS只能尋找其他BCCH。

一旦選擇了有效的GSM網(wǎng)，MS就可選擇登錄的小區(qū)。MS有一個小區(qū)選擇算法，用于確定最佳的有效小區(qū)。MS根據(jù)收到的信號強(qiáng)度、位置區(qū)域和功率等級等參數(shù)來確定小區(qū)的選擇。

MS收到信號的強(qiáng)度是MS從該區(qū)的BTS接收到信號好壞的指示。如果該指示太低，則MS可以知道之后建立的通信線路將不會非常好。小區(qū)BCCH頻率是以最大允許的功率發(fā)送的，由MS建立起來的任何專用信道，其功率都應(yīng)控制在BCCH頻率的功率級以下。實(shí)際上，由BCCH發(fā)射的參數(shù)之一是MS允許接入系統(tǒng)的最小接收信號電平。如果接收信號電平在該值之下，MS將禁止在該小區(qū)登錄。用于小區(qū)選擇的第二個標(biāo)準(zhǔn)是位置區(qū)域。每一次來自MS的位置區(qū)更新使用了大量的信令帶寬。為了減少M(fèi)S和網(wǎng)絡(luò)間的信令流量，每個網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)者都試圖在不影響性能的情況下使這些業(yè)務(wù)量最小。每一次MS關(guān)機(jī)后，服務(wù)登記區(qū)識別號存儲在SIM卡中，一旦手機(jī)重新開機(jī)后進(jìn)入小區(qū)選擇，存儲在SIM卡中的位置區(qū)識別號會被用來與廣播位置區(qū)識別號進(jìn)行比較，如果它們不一致，這個特別小區(qū)將被某一因素的權(quán)重記錄下來。這樣，如果在不同登記區(qū)有兩個識別小區(qū)，那么可由MS視無線信號的優(yōu)劣等因素來選擇，而不選用需進(jìn)行位置更新的小區(qū)。用于小區(qū)選擇的第三個標(biāo)準(zhǔn)是移動臺功率等級，特別是MS的最大發(fā)射功率，即使MS可能相當(dāng)好地接收BTS信號，而BTS能否接收MS信號并不能保證。例如，如果某個小區(qū)被設(shè)計成功率等級1，GSM900的MS的最大發(fā)射功率為20W，等級5的GSM900只能發(fā)射最大0.8W的功率，這個MS如果在小區(qū)邊緣，就不能保證它的發(fā)送能被BTS在可接收的功率電平上接收。這一點(diǎn)非常重要，小區(qū)范圍不是固定的，而是隨MS的功率等級不同而變化的。使用小區(qū)選擇標(biāo)準(zhǔn)和算法時，MS掃描其附近小區(qū)的BCCH信道，給出一張所有通過選擇標(biāo)準(zhǔn)的小區(qū)表，表中最好的小區(qū)被MS選擇為工作小區(qū)，如果所選小區(qū)是在一個新的位置區(qū)域，則必須進(jìn)行位置更新。在MS進(jìn)行小區(qū)選擇時，網(wǎng)絡(luò)無需意識到MS在一個指定小區(qū)的存在，所有BTS以被動方式提供信息，為所有在BCCH接收的MS的利益廣播必需的系統(tǒng)參數(shù)，接下去網(wǎng)絡(luò)將起更主動的作用，與MS交換信息。

3.位置登記及更新

MS選擇好工作小區(qū)后，即可確定MS應(yīng)是位置登記還是位置更新。

如果是位置登記，MS以其IMSI等數(shù)據(jù)向GSM網(wǎng)絡(luò)請求位置登記，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過驗(yàn)證后會分派一個TMSI代碼給MS。MS得到TMSI后，會將TMSI代碼存儲在SIM卡中，以后不論是手機(jī)關(guān)機(jī)還是重新開啟，TMSI都存儲在手機(jī)的SIM卡中。如果是位置更新，則MS首先確定該工作小區(qū)是否是以前登記過的位置區(qū)。它從BCCH獲得位置區(qū)信息并將它與存儲在SIM卡中原先登記的位置區(qū)進(jìn)行比較，如果位置區(qū)是同一個，MS就進(jìn)入空閑模式等待用戶發(fā)起呼叫或接收來自網(wǎng)絡(luò)的尋呼；如果位置區(qū)不一致，那么它將通知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫存放的該MS的位置信息不再正確而需要更新。在這期間任何對該MS的呼叫都不會獲得成功，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)會在該MS原先登記的小區(qū)中發(fā)出尋呼，由于該MS不在原先小區(qū)，因此呼叫不會成功。這樣MS必須把它的新位置區(qū)盡可能快地通知網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)能夠更新它的數(shù)據(jù)庫，在以后將呼叫成功的連接到該MS。一旦確認(rèn)需要位置更新，MS應(yīng)立即進(jìn)行位置更新。

應(yīng)注意的是，在位置登記中，MS是以IMSI向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出更新位置信息的；而在位置更新中，MS是以TMSI向網(wǎng)絡(luò)報告信息的。24.4.2通信鏈路的建立、初始信息發(fā)送、鑒權(quán)及加密

1.通信鏈路的建立

在MS進(jìn)行位置登記之前，首先必須建立與網(wǎng)絡(luò)通信的鏈路。有了通信鏈路才能進(jìn)行位置更新信息的變換，通信鏈路的建立程序由MS調(diào)諧到隨機(jī)接入信道(RACH)上發(fā)出信道請求信息，然后轉(zhuǎn)到接入許可信道(AGCH)，等待來自網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)。BTS收到信道請求后，便增加有關(guān)傳輸時延的信息一起傳輸給BSC。BSC能夠通過比較時延進(jìn)行賦值。

MS送出信道請求信息后有一個長的保護(hù)周期，因?yàn)檫@是MS第一次發(fā)送的信息，網(wǎng)絡(luò)和MS對時延的大小都沒有認(rèn)識。長的保護(hù)周期可以保證即使該信息與下一個時隙的信息重疊，在BTS接收時，信息內(nèi)容也不會丟失。BSC選擇一個有效信道（典型的SDCCH)，計算賦值的定時延遲，并通知BTS激活信道，然后發(fā)送一個信道分配信息給