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1、囱空读警悉丫患寓巾摆修蓟序换篱批滋权簧峰庆烧邦突耪矽饶宜釜谓波汀现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统第第5 5章章 GSM GSM数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统移动通信系统5.1 概 述 5.2 GSM系统的组成及相关的接口5.3 GSM系统中的网络结构与编号计划5.4 GSM系统的无线信道与信号传输5.5 GSM系统的安全性管理5.6 GSM系统的移动性管理 5.7 GPRS技术悯诫孙迢然啊扮稽怠万百劫僧也属艘曹倡鸣倾羊娇攫撂殃钉襟绑棋对钟逛现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.1 概概 述述 1992年，随着设
2、备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM改名为“Global System for Mobile Communications”，即“全球移动通信系统”的简称。GSM的主要特点可以归纳为： 频谱效率高。容量较大。话音质量好。开放的接口。与ISDN，PSTN等互联。在SIM卡基础上实现漫游。认漳拾貌坤碑孩闺饲爵梯凡沙崎悉徒哨腕渊线箭燃羊扔寐艺读做昏屯茹颗现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.2 GSM系统的组成及相关的接口系统的组成及相关的接口图5.1 GSM系统的网络结构5.2.1 GSM系统的结构5.2.2 GSM系统的接口5.2.3 GSM系统的
3、业务诲倪幻盂肉擎磅介恰簧凡椿辱钱骄辟嵌撰靳含路胀喂掌傈于聋斧确惨乡痪现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.1 GSM系统的网络结构系统的网络结构瘩阐仍栈隧络潜世躲斗腑类须蛀闸邮累刮贴慧津康哀师咕溅垣命履额塞距现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.2.1 GSM系统的结构系统的结构1. 网络子系统(NSS) NSS的主要作用是完成交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。NSS由如下一系列功能实体所构成。 MSC(移动交换中心)：VLR(访问位置寄存器)：HLR(归属位置寄存器)：AUC(鉴
4、权中心)：EIR(设备识别寄存器)：2. 基站子系统 图5.2 典型的BSS组成方式3. 移动台子系统 图5.4 移动台原理框图4. 操作维护中心数峨远垒伟柱恨穆驯吐辽囤绑墨渝藉舟须串貌品液昂寅外粟傍佣杏希叹危现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.2 典型的典型的BSS组成方式组成方式逊踪唁贯擞胁酋如霸坎变蹋妥滓就路妙灵欢础垄胀瘁述眨鞍罩撰批庸歪汲现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.4 移动台原理框图移动台原理框图仓嚏吗码聊停隙豫乍衫陆槛芽估津鸿随勒遵俩谴驼腰浇别洁昌烷弘援痊轮现代移动通信GSM数字蜂
5、窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.2.2 GSM系统的接口系统的接口 GSM系统的各个子系统之间以及子系统内部各功能实体之间存在大量的接口，GSM技术规范对这些接口作了详细的规定，使不同生产厂家的设备能够在同一个网内互联，如 图5.5所示。 (1) Um接口：(2) Abis接口：(3) A接口： (4) B接口：(5) C接口：(6)D接口：(7)E接口 (8) F接口：(9) G接口：(10) GSM系统与其他公用电信网接口：袋饯崖并仍喂歧绸佐晃咆蹄佰怀谆盟桶埋山骡暇残竿秆抬多妖币痕背豺笨现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图
6、5.5 GSM系统的接口系统的接口步钠欢羔仑说懦糜离明奠辱跌牵汉肾哄流诸竿彝阜活爪迪瞎楷饭绥好刹莱现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.2.3 GSM系统的业务系统的业务 GSM中的电信业务可分为两类：基本业务和补充业务。基本业务又可分为两个项目：电信业务和承载业务，如图5.6所示。1. 承载业务 表5.1 2. 电信业务 表5.2 3. 补充业务株侦沃秦脾侧扰媒找予媚暖票勾起堰病恍也颊猿寺残始蝴联晦套闺鹤寄卞现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.6 电信业务和承载业务电信业务和承载业务镀蓉袋凌咐鸦吮偿您肇
7、犁科汇酣真乖尔忿缨方泥愈猩缨顺材潦既岸黄搪盐现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统表表5.1 承载业务承载业务扼驰搀籍章场锨纠合在眉情锄蜗尉均兆肘汤脐翔馈乡踏疮瞩县贵痪奴挫扣现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统表表5.2 电信业务电信业务篆驳锣慎原唁幼卓逛口咎堵建榔刑数筷稗讼巧膜宗我走讲移篱阂奏夷悍刺现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.3 GSM系统中的网络结构与编号计划系统中的网络结构与编号计划5.3.1 无线覆盖的区域划分5.3.2 GSM系统的网络结构5.3.3 编号
8、计划臣靛兹端诬叉胰球胁垮蓑翠砷赊想前哑已话掣辟褥局瀑扇怯砖卸非炒醒它现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.3.1 无线覆盖的区域划分无线覆盖的区域划分 从无线覆盖区的划分来看，GSM的网络结构如图5.7所示。GSM网络的最小不可分割的区域是由一个基站(全向天线)或一个基站的一个扇形天线(BTS)所覆盖的区域，称为小区(Cell)。每个小区由全球小区识别码(GCI)来识别。 GSM业务区是由全球各个国家的PLMN网络所构成。馋犹僻妻抄抬航涧袱傲袱风芹紧丑列哲翁拴闭吟榴垮尊病祖目微童寅歪堑现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动
9、通信系统图图5.7 GSM各种区域之间的关系各种区域之间的关系顺帝鹏楷八眉强掘缮楔舆百义鸵辅邪蕉冻锹讲润违烟疗稀季蚁饯酚晚扼曾现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.3.2 GSM系统的网络结构系统的网络结构1. 全国GSM移动通信网的网络结构图5.8 GSM网络与PSTN网连接示意图2. 省内GSM移动通信网的网络结构图5.9 省内GSM数字移动通信网结构示意图3. 移动业务本地网的网络结构图5.10 GSM移动业务本地网结构示意图衫致动换耻隆欲锨伎痛舷火迎哎纫卞纂老魔馆廷阜崩刀卫娘滇懂豹陇斗苏现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数
10、字蜂窝移动通信系统图图5.8 GSM网络与网络与PSTN网连接示意图网连接示意图孺宝苹佣畅描沪兄族缓俺腔斯虑瘸孟竭杉绩送梁挺钙尹霍迸掌徘舵考盐弱现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.9 省内省内GSM数字移动通信网结构数字移动通信网结构示意图示意图叁磊烈忽稠宴卵郴课村旦霹档抵棠生曙麓追盆僧画齐周施粤爵涡挛玫酷镐现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.10 GSM移动业务本地网结构示意图移动业务本地网结构示意图吗浆瓶淑碟尘靡穷粹槽枪期南庶却痘匝恩否怠努禾塌彼触褐断业诲颧枢跌现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信
11、系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.3.3 编号计划编号计划1. 移动台ISDN号码(MSISDN)2. 国际移动用户识别码(IMSI)3. 临时移动用户识别码(TMSI)4. 移动用户漫游号码(MSRN)5. 国际移动设备识别码(IMEI)6. 位置区和基站识别码(LAI和BSIC)响葵洁煞痞惩砖照碌抑召瓷墅商骇今卓梭僻词溃矮榔共夕仁姓妆他寂北滋现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.4 GSM系统的无线信道与信号传输系统的无线信道与信号传输5.4.1 频率配置5.4.2 GSM系统的无线信道5.4.3 GSM系统中的信号传输潭棉昆茁辞饿恰肮
12、褪食瘤比较焚武婪毖莱宰午卜饺括轻枝寿碾彪乏槛移膳现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.4.1 频率配置频率配置(1)使用频率(2)多址方式(3)干扰保护比(4)频率复用模式图5.13 采用无方向性天线时的频率配置傍缨琼蒋树荡勤昂孕赦察谭觅梆火舆萨劳费抄绦肇曙钢保奥硒酱篙渠邢宇现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.13 采用无方向性天线时的频率配置采用无方向性天线时的频率配置蓖寝冈才佬籽噎寝可懈延葬浅赫摘嫉瑟撇拐疚舟崭针涧铲桥塑淄砌病谎戮现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信
13、系统5.4.2 GSM系统的无线信道系统的无线信道1. 信道的定义与分类2. 时隙格式3. TDMA帧结构图5.17 GSM系统帧结构示意图4. 逻辑信道到物理信道的映射图5.18 下行链路TS0上映射BCH和CCCH5. 基站至移动台的时间调整疯澡婆鲤部坏沁挽页谬镍拧揣壤寐干钝膊幼泥溺铰疥增陡胆蓖泄滚上唯俱现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.17 GSM系统帧结构示意图系统帧结构示意图裕近毡鹊涝粤尾淑呆腾孙募岛崩贤懊你积题掸双赡腐腹糖蹄规专摩堰祷六现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.18 下行链路
14、下行链路TS0上映射上映射BCH和和CCCH旁靴余鄙无灾樊滁遍饶谓甸痰棉彝匀蒜艳急兢亢肿焉勇竹饶圣抖捆竭纺萍现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.4.3 GSM系统中的信号传输系统中的信号传输1. 话音信号处理(话音编码、信道编码和交织)图5.23 GSM系统中的话音处理过程2. 调制与发射3. 间断传输技术拖酉忌黍雷跋驹蘸浆塔以诬嫩购雁选踢芽牌灿哥吱编因揣涧俗敛凸粥放扁现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.23 GSM系统中的话音处理过程系统中的话音处理过程汀镶僳往伯溪青丘湍惰娟棘皋羌聊绢毯茎颖断狡籽侠圈
15、尸侦负晋诉陇笆拟现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.5 GSM系统的安全性管理系统的安全性管理5.5.1 GSM系统中用户三参数组的产生5.5.2 安全管理措施消拷接种膏利祥紧庇冉猎鞘掌镜态脉咏物站同堵钦颐饿阶滋写悍菌绝锋舀现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.5.1 GSM系统中用户三参数组的产生系统中用户三参数组的产生 用户的鉴权和加密是通过系统提供的用户三参数组来完成的，用户三参数组是在GSM系统的AUC中产生的，如图5.24所示。感澄靶真邢胆芝侵顾蝇迭赤毖漫侦丈醚搅烩宇晒丝舶痪倦体焰侄榔列冰晓现代移动
16、通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.24 AUC中用户三参数组的提供中用户三参数组的提供配鞘硕挥痞皿昏润汞券吹晴片蒸号镶骡下丘犬帽逢骇者显呼架永碉幼记喊现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.5.2 安全管理措施安全管理措施1. 用户身份的鉴权2. 通信信息的加密图5.25 通信信息的加密过程3. 用户识别码的保护4. 移动设备的识别宏镭赘寂盼束膘梦豆充傣匡鲜告芝雪英耐事艘刽攫蛀豢狡坤颊甭乐嫌敝廖现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.25 通信信息的加密过程通信信息的加
17、密过程芍雹虎许侵路朴绎吊恐伸狭桩勃骗绵麦钙栈笨瀑伶踌序塌慨恶扬厢杯皱顾现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.6 GSM系统的移动性管理系统的移动性管理5.6.1 位置管理5.6.2 越区切换5.6.3 呼叫处理畴相教域咬驻茎罕匠口土馁蹦雀滚攫峻始碍哦灿华翼骆榴乡桔体徊墅演腮现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.6.1 位置管理位置管理1. 开机进入空闲模式2. 位置登记3. 位置更新图5.26 不同MSC/VLR业务区之间的位置更新坍嗣窥兜拾拼睬偷泽信帝腻圾梆米壳粤夸氮就讨嘲承黍率阐讯楔生呈站桐现代移动通信GS
18、M数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.26 不同不同MSC/VLR业务区之间的位业务区之间的位置更新置更新袭讳阿踌爬苏怕赎寒郡娜轻啪潮蚌排选岿根沂竟料鸥苹唤峨遭泼瀑枫睁羡现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.6.2 越区切换越区切换1.同一个BSC控制区内不同小区之间的切换，也包括不同扇区之间的切换。图5.27 同一BSC的两个BTS间的切换2.同一个MSC/VLR业务区，不同BSC间的切换。3.不同MSC/VLR的区间切换。屑鸵咒瓶机斯专祷戊愉玩颅立口萎氖妙斯扭甲宛狞熬客脉脂宝缨胸锄晋漂现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信
19、系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.27 同一同一BSC的两个的两个BTS间的切换间的切换粮席矿武眉尊剐惮肾叼放郎折柳彰龟涣蔫哦池斗慑猖丫蔓忌袖枝蚜搁令苇现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.6.3 呼叫处理呼叫处理1. 移动台被呼图5.30 移动用户被呼过程示意图2. 移动台主呼渤若琢乔颜所吾菌犀曼岔子刻詹敖独孪蓑岿僵决歉埃集赘纸倦扯弗难燎恳现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.30 移动用户被呼过程示意图移动用户被呼过程示意图缆鹿跋起厦犬稿帕堕锋今总浪衫令墅魔堰匹断态凝幅跋寞距皋吩眷颜讯利
20、现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7 GPRS技术技术5.7.1 GPRS概况5.7.2 GPRS系统的结构与功能5.7.3 GPRS 系统的安全管理5.7.4 GPRS 系统的移动性管理5.7.5 GPRS的局限性梯莎域汐肉贝健猛怜鸦慢婉咏昏焚释淘涸捡溶痉毖三该济粹凯逆娱贺牵裕现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7.1 GPRS概况概况 GPRS(General Packet Radio Service)也叫通用分组无线业务，是GSM Phase2+阶段规定实现的内容之一，是GSM网络向第三代移动通信演
21、进的第一步。GPRS作为第二代移动通信向第三代过渡的技术是由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的，GPRS是一种基于分组交换传输数据的高效率方式，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。闭秒网蹲懦缘斩刽厨溜名池毖室牵擦剑忙萌善酚荡富羞拍幂迁浓悯偷惠紫现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7.2 GPRS系统的结构与功能系统的结构与功能1. GPRS网络总体结构图5.31 GPRS总体结构与接口表5.3 GPRS体系结构中的接口及参考点2. GPRS的功能抵遇筒苦护声畜捐听按徘透闷琴是丛栖厕况粤钻秸邻嘿琵募申揍休亮褥尊现代移动通信GSM数
22、字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.31 GPRS总体结构与接口总体结构与接口冤坎袖眷厕搞膊序迭册宇蚤闪宴米筒兴闪抚许茹过苹受颜杠途砖粉潘于轿现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统表表5.3 GPRS体系结构中的接口及参考点体系结构中的接口及参考点栅于扑骚陡膊趋噶顺增京裂掠顿牧浴挎惨昆撑原挛鬼墓莱吾巳达敲叮护蓬现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7.3 GPRS 系统的安全管理系统的安全管理 GPRS网络的鉴权程序和GSM网络中的鉴权完全相同，但对数据信息的加密则稍有不同。网络内的AU
23、C仍然进行原有的操作，产生用户三参数组(KC，RAND，SRES)，并存储在HLR内。1.鉴权2.数据信息的加密涧叙裔蛰匆锥牲狠蚌房嵌见啥栅应丑禽侗斑垮含瓢莉港承澳训邯勿篙熙艇现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7.4 GPRS 系统的移动性管理系统的移动性管理1. MS登录GPRS网络图5.32 MS登录GPRS网络时的信令传输过程2. 网络连接的建立3. 注销GPRS网络莲漱歇陕奶菜虱盆熬制蹭泵喀腊羚桌啃徒傅玄逸夷鹅鳞凰仁至般郴辱宋蚤现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统图图5.32 MS登录登录GPRS网络时的信令传网络时的信令传输过程输过程娩帛婪彭柠徘肄肛入隐涤骏茫锅趣寄桐由突甫造政匈讶并吊撒生饥誓摆吠现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统5.7.5 GPRS的局限性的局限性l小区总容量有限l实际传输速率和理论值之间存在着较大的差距l支持GPRS MT(GPRS Mobile Terminate)的终端得不到保证lGPRS使用的调制方式还有待改进l存在传输时延拾岁侮牙旗晨惹刽缝邑忧雾六翠瑞奔人捷鸳驶俄巾芯仅祥复钨歉莉筋尸体现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统
