1、 GSM數字移動通信系統是全球第一個對數字數字移動通信系統是全球第一個對數字調制方式、網絡結構和業務種類進行標準化的數調制方式、網絡結構和業務種類進行標準化的數字蜂窩移動通信系統。字蜂窩移動通信系統。GSM系統在全球得到了迅系統在全球得到了迅速發展，已成為全球用戶最多的移動通信系統。速發展，已成為全球用戶最多的移動通信系統。本章主要介紹本章主要介紹GSM通信系統及其演進通信系統及其演進GPRS、EGPRS相關知識，主要內容如下。相關知識，主要內容如下。l （1）GSM系統結構及相關接口與協議。系統結構及相關接口與協議。l （2）TDMA幀結構及無線接口的邏輯信道。幀結構及無線接口的邏輯信道。l

2、 （3）GSM系統的號碼與識別。系統的號碼與識別。l （4）GSM系統的移動性管理和安全性管理。系統的移動性管理和安全性管理。l （5）GPRS網絡的特點及業務應用。網絡的特點及業務應用。l （6）GPRS網絡結構與網元、接口功能。網絡結構與網元、接口功能。l （7）GPRS系統移動性管理。系統移動性管理。l （8）EDGE技術的演進及特點。技術的演進及特點。GSMGSM系統網絡結構系統網絡結構7.17.1GSMGSM網絡接口與協議網絡接口與協議7.2GSMGSM系統主要參數系統主要參數7.3 7.1.1 GSM系統的結構與功能系統的結構與功能 7.1.2 基站子系統基站子系統 7.1.3 網

3、絡子系統網絡子系統 7.1.4 操作維護子系統操作維護子系統 7.1.5 移動臺移動臺l 一個完整的蜂窩移動通信系統主要由網絡子一個完整的蜂窩移動通信系統主要由網絡子系統（系統（Network Subsystem，NSS）、無線基站子）、無線基站子系統（系統（Base Station Subsystem，BSS）、操作維護）、操作維護子系統（子系統（Operation Subsystem，OSS）和移動臺）和移動臺（Mobile Station，MS）四大子系統組成。）四大子系統組成。圖圖7-1GSM蜂窩系統的網絡結構蜂窩系統的網絡結構l 基站子系統（基站子系統（BSS）一般指包含了）一般指包

4、含了GSM數字移動通信數字移動通信系統中無線通信部分的所有基礎設施，它一端通過無線接系統中無線通信部分的所有基礎設施，它一端通過無線接口直接與移動臺實現通信連接，另一端又連接到網絡端的口直接與移動臺實現通信連接，另一端又連接到網絡端的交換機，為移動臺（交換機，為移動臺（MS）和交換子系統提供傳輸通路。基）和交換子系統提供傳輸通路?；咀酉到y（站子系統（BSS）是在一定的無線覆蓋區中由移動業務交）是在一定的無線覆蓋區中由移動業務交換中心（換中心（MSC）控制、與移動臺）控制、與移動臺MS進行通信的系統設備，進行通信的系統設備，它主要負責完成無線發送、接收和無線資源管理等功能。它主要負責完成無線發

5、送、接收和無線資源管理等功能。BSS功能實體包括基站控制器（功能實體包括基站控制器（Base Station Controller，BSC）和基站收發信機（）和基站收發信機（Base Transceiver Station，BTS）。）。GSM規范規定，一個基站子系統是指一個規范規定，一個基站子系統是指一個BSC以及由它所以及由它所管轄的所有管轄的所有BTS。l網絡子系統（網絡子系統（NSS）主要包括移動交換中心和相關的數）主要包括移動交換中心和相關的數據庫。據庫。l網絡子系統（網絡子系統（NSS）主要完成交換功能，用戶數據與用）主要完成交換功能，用戶數據與用戶移動性管理、安全性管理所需的數據

6、庫功能。戶移動性管理、安全性管理所需的數據庫功能。l構成網絡子系統（構成網絡子系統（NSS）的一系列實體包括移動業務交）的一系列實體包括移動業務交換中心（換中心（MSC）、訪問位置寄存器（）、訪問位置寄存器（VLR）、歸屬位置）、歸屬位置寄存器（寄存器（HLR）、設備識別寄存器（）、設備識別寄存器（EIR）、鑒權中心）、鑒權中心（AUC）等。）等。1網絡管理網絡管理l網絡管理（網絡管理（Network Management）包括所有的網絡運行）包括所有的網絡運行和功能的管理，它存儲與控制運行管理和資源使用，從而和功能的管理，它存儲與控制運行管理和資源使用，從而為用戶提供一定質量水平的服務。具體

7、管理功能如下。為用戶提供一定質量水平的服務。具體管理功能如下。 （1）商務管理（用戶登記、終端、賬單、統計等）。）商務管理（用戶登記、終端、賬單、統計等）。 （2）安全管理（非法入侵檢測、授權等級等）。）安全管理（非法入侵檢測、授權等級等）。 （3）運營和性能管理（通話質量和話務量監測、網絡承載）運營和性能管理（通話質量和話務量監測、網絡承載的變化、維護移動監測等）。的變化、維護移動監測等）。 （4）系統控制（軟件水平、新設備和新功能的引入等）（）系統控制（軟件水平、新設備和新功能的引入等）（ 見見GSM 12.06）。）。 （5）維護（故障檢測、設備測試等）。）維護（故障檢測、設備測試等）。

8、圖圖7-2 TMN示意圖示意圖l 在在GSM網絡中所用的設備是多種多樣的，主設網絡中所用的設備是多種多樣的，主設備收發信機、交換機和數據庫的供貨商也很多，備收發信機、交換機和數據庫的供貨商也很多，它們推薦相應的結構和等級。它們推薦相應的結構和等級。GSM規范（規范（GSM 12.00）推薦了以下兩種平臺。）推薦了以下兩種平臺。 （1）OMC（Operations and Maintenance Centre），操作維護中心。），操作維護中心。 （2）NMC（Network Management Centre），），網絡管理中心。網絡管理中心。l 移動臺就是指配有移動臺就是指配有SIM卡的終端設

9、備，如手機等，它是卡的終端設備，如手機等，它是GSM系統的移動客戶設備部分，由兩部分組成：移動終端系統的移動客戶設備部分，由兩部分組成：移動終端（Mobile Equipment，ME）和用戶識別卡（）和用戶識別卡（Subscriber Identity Module，SIM）。）。 1移動終端移動終端 2SIM卡卡l 為了保證網絡運營部門能在充滿競爭的市場條為了保證網絡運營部門能在充滿競爭的市場條件下靈活選擇不同供應商提供的數字蜂窩移動通件下靈活選擇不同供應商提供的數字蜂窩移動通信設備，信設備，GSM系統在制定技術規范時就對其子系系統在制定技術規范時就對其子系統之間及各功能實體之間的接口和協

10、議作了比較統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具體的定義，使不同供應商提供的GSM系統基礎系統基礎設備能夠符合統一的設備能夠符合統一的GSM技術規范而達到互通、技術規范而達到互通、組網的目的。為使組網的目的。為使GSM系統實現國際漫游功能和系統實現國際漫游功能和在業務上邁入面向在業務上邁入面向ISDN的數據通信業務，必須建的數據通信業務，必須建立規范和統一的信令網絡以傳遞與移動業務有關立規范和統一的信令網絡以傳遞與移動業務有關的數據和各種信令信息。的數據和各種信令信息。GSM系統的公用陸地移系統的公用陸地移動通信網的信令系統是以動通信網的信令系統是以7號信令

11、網絡為基礎的。號信令網絡為基礎的。 7.2.1 GSM系統的主要接口系統的主要接口 7.2.2 網絡子系統的內部接口網絡子系統的內部接口 l GSM系統的主要接口指系統的主要接口指A接口、接口、Abis接口和接口和Um接口，接口，如圖如圖7-3所示。這所示。這3個接口標準使得電信運營部門能夠把不個接口標準使得電信運營部門能夠把不同設備納入同一個同設備納入同一個GSM數字通信網中。數字通信網中。 1A接口接口 2Abis接口接口 3Um接口接口圖圖7-3 GSM系統的主要接口系統的主要接口圖圖7-4 網絡子系統內部接口網絡子系統內部接口 1移動終端移動終端 2SIM卡卡 3D接口接口 4E接口接

12、口 5F接口接口 6G接口接口 7.3.1 頻帶的劃分及使用頻帶的劃分及使用 7.3.2 各類空中信道各類空中信道 7.3.3 幀結構、復幀結構幀結構、復幀結構 特特 性性GSM900DCS1800 （發射類別）（發射類別）業務信道業務信道控制信道控制信道271KF7W271KF7W271KF7W271KF7W 發射頻帶（發射頻帶（MHz）基站）基站移動臺移動臺9359608909151 8051 8801 7101 785 雙工間隔雙工間隔45MHz95MHz 射頻帶寬射頻帶寬200kHz200kHz 射頻雙工信道總數射頻雙工信道總數124374 基站最大有效發射功率基站最大有效發射功率/射

13、頻載射頻載波峰值（波峰值（W）30020 業務信道平均值（業務信道平均值（W）37.52.5 （小區半徑（小區半徑（km）最小最小最大最大0.51.350.535 接續方式接續方式TDMATDMA 調制調制GMSKGMSK 傳輸速率（傳輸速率（kbit/s)270.833270.833（全速率語音編譯碼）（全速率語音編譯碼）比特率（比特率（kbit/s)誤差保護誤差保護139.8139.8編碼算法編碼算法RPE-LTPRPE-LTP信道編碼信道編碼具有交織脈沖檢錯和具有交織脈沖檢錯和1/2編編碼率的卷積碼碼率的卷積碼具有交織脈沖檢錯具有交織脈沖檢錯和和1/2編碼率的卷積編碼率的卷積碼碼（控制信

14、道結構）（控制信道結構）公共控制信道公共控制信道隨路控制信道隨路控制信道廣播控制信道廣播控制信道有有快速和慢速快速和慢速有有有有快速和慢速快速和慢速有有時延均衡能力（時延均衡能力（ s)2020國際漫游能力國際漫游能力有有有有（每載頻信道數）（每載頻信道數）全速率全速率半速率半速率816816表表7-1GSM系統主要參數系統主要參數7.3.1 頻帶的劃分頻帶的劃分及使用及使用l 由于由于GSM系統是系統是TDMA/FDMA的多址接入方式，因此的多址接入方式，因此對于每個對于每個200 kHz的信道，再從時間上劃分成若干個的信道，再從時間上劃分成若干個4.6l5 ms等間隔的幀。每幀又分成等間隔

15、的幀。每幀又分成8個時隙，每個時隙為個時隙，每個時隙為15/26ms = 0.577 ms。GSM的物理信道是指一個載頻上的一個的物理信道是指一個載頻上的一個TDMA幀的一個時隙，幀的一個時隙，GSM通信系統需要傳輸不同類型的通信系統需要傳輸不同類型的信息，包括業務信息和各種控制信息，因而要在物理信道信息，包括業務信息和各種控制信息，因而要在物理信道上安排相應的邏輯信道。這些邏輯信道有的用于呼叫接續上安排相應的邏輯信道。這些邏輯信道有的用于呼叫接續階段，有的用于通信進行當中，也有的用于系統運行的全階段，有的用于通信進行當中，也有的用于系統運行的全部時間內。根據部時間內。根據BTS與與MS之間傳

16、遞的消息種類不同而定義之間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道，即業務信道和控制信道，邏輯信道通過的不同邏輯信道，即業務信道和控制信道，邏輯信道通過BTS映射到不同物理信道上進行傳送。圖映射到不同物理信道上進行傳送。圖7-5為為GSM系統空系統空中信道的劃分。中信道的劃分。圖圖7-5 GSM系統空中信道系統空中信道l 將邏輯信道映射到物理信道上的方式就叫做信道的組合將邏輯信道映射到物理信道上的方式就叫做信道的組合方式。邏輯信道的組合以復幀為基礎，邏輯信道的組合包方式。邏輯信道的組合以復幀為基礎，邏輯信道的組合包括控制信道的組合和業務信道的組合。括控制信道的組合和業務信道的組合。l GSM系統

17、中，在每個時隙系統中，在每個時隙0.577ms的時長內需要傳輸的時長內需要傳輸156.25bit。我們將一個時隙中的信息格式稱為突發脈沖序。我們將一個時隙中的信息格式稱為突發脈沖序列（列（Burst）。）。GSM中共有中共有5種突發脈沖序列，它們分別是：種突發脈沖序列，它們分別是：常規突發脈沖序列、頻率校正突發脈沖序列、同步突發脈常規突發脈沖序列、頻率校正突發脈沖序列、同步突發脈沖序列、接入突發脈沖序列和空閑突發脈沖序列。其中空沖序列、接入突發脈沖序列和空閑突發脈沖序列。其中空閑突發脈沖序列是虛設時隙格式，用于填空，不發送實際閑突發脈沖序列是虛設時隙格式，用于填空，不發送實際信息，結構和常規突

18、發脈沖序列格式相同，區別在于空閑信息，結構和常規突發脈沖序列格式相同，區別在于空閑突發脈沖序列只發送固定的比特序列。突發脈沖序列只發送固定的比特序列。l 圖圖7-6給出了給出了GSM各種幀的格式及各種突發脈沖的格式。各種幀的格式及各種突發脈沖的格式。圖中體現了時隙、幀、復幀、超幀、超高幀等概念。圖中體現了時隙、幀、復幀、超幀、超高幀等概念。圖圖7-6 GSM系統幀結構系統幀結構l 在在GSM系統中，需對移動用戶和數字移動網絡系統中，需對移動用戶和數字移動網絡各單元部件進行編號定義，以便在移動性管理和各單元部件進行編號定義，以便在移動性管理和接續時迅速準確地識別目標。接續時迅速準確地識別目標。l

19、 在在GSM系統中，給每個移動用戶分配一個唯系統中，給每個移動用戶分配一個唯一的國際移動用戶識別碼（一的國際移動用戶識別碼（International Mobile Subscriber Identity，IMSI），），IMSI永久地屬于永久地屬于一個注冊用戶，該號碼在包括漫游區域在內的所一個注冊用戶，該號碼在包括漫游區域在內的所有位置都是有效的。有位置都是有效的。IMSI存儲在存儲在SIM卡、卡、HLR 中，也在中，也在VLR中作臨時登記，用于位置更新、呼中作臨時登記，用于位置更新、呼叫建立和叫建立和PLMN的所有信令中。的所有信令中。IMSI采用采用ITU-T的的E.212編碼方式。由于

20、安全性和保密方面的原編碼方式。由于安全性和保密方面的原因，一般不在無線接口上傳輸因，一般不在無線接口上傳輸IMSI。l IMSI最多有最多有15位，由以下位，由以下3部分組成。部分組成。 移動國家號碼（移動國家號碼（Mobile Country Code，MCC），由），由3位數字組成，唯一地識別移動用戶所屬的國家，例如中位數字組成，唯一地識別移動用戶所屬的國家，例如中國的國的MCC號是號是460。 移動通信網號碼（移動通信網號碼（Mobile Network Code，MNC），）， 由由23位數字組成，用于識別移動用戶所歸屬的位數字組成，用于識別移動用戶所歸屬的PLMN網，例如中國移動網，

21、例如中國移動MNC = 00或或02，中國聯通，中國聯通MNC = 01。 移動用戶識別號（移動用戶識別號（Mobile Subscriber Identification Number，MSIN），是一個最多十位的號碼，用來唯一），是一個最多十位的號碼，用來唯一的識別特定網絡中的移動設備或用戶。的識別特定網絡中的移動設備或用戶。圖圖7-7 IMSI的組成的組成l IMSI最多只能包含最多只能包含15個個09的數字，的數字，MCC由由ITU-T管管理，在世界范圍內統一分配，具體的分配情況請參閱理，在世界范圍內統一分配，具體的分配情況請參閱E.212。NMSI的分配由各國的電信監管部門負責，如果

22、的分配由各國的電信監管部門負責，如果在一個國家有不止一個在一個國家有不止一個GSM PLMN網絡，應該給每個網網絡，應該給每個網絡分配不同的絡分配不同的MNC碼。進行碼。進行IMSI分配時，要遵循國外分配時，要遵循國外PLMN最多分析最多分析MCC+MNC就可尋址的原則。就可尋址的原則。l 為了對為了對IMSI保密、保證移動用戶識別的安全性保密、保證移動用戶識別的安全性，VLR可給來訪移動用戶在位置登記后（包括位可給來訪移動用戶在位置登記后（包括位置更新）或激活補充業務時，分配一個與移動用置更新）或激活補充業務時，分配一個與移動用戶的戶的IMSI唯一對應的唯一對應的TMSI號碼，它僅在該號碼，

23、它僅在該VLR所管理的區域使用，為一個所管理的區域使用，為一個4字節的字節的BCD碼。在碼。在呼叫建立和位置更新時，呼叫建立和位置更新時，GSM系統在空中接口傳系統在空中接口傳輸使用臨時移動用戶識別碼（輸使用臨時移動用戶識別碼（Temporary Mobile Subscriber Identity，TMSI）來代替）來代替IMSI。l TMSI分配原則如下。分配原則如下。 （1）包含）包含4個字節，可以由個字節，可以由8個十六進制數組個十六進制數組 成，其結構可由各運營部門根據當地情況而定。成，其結構可由各運營部門根據當地情況而定。 （2）TMSI的的32比特不能全部為比特不能全部為1，因為

24、在，因為在SIM卡中全為卡中全為1的的TMSI表示無效的表示無效的TMSI。 （3）要避免在）要避免在VLR重新啟動后重新啟動后TMSI重復分重復分 配，可以采取配，可以采取TMSI的某一部分表示時間或在的某一部分表示時間或在VLR重啟后某一特定位改變的方法。重啟后某一特定位改變的方法。l MSISDN號碼是呼叫號碼是呼叫GSM網絡中的一個移動用網絡中的一個移動用戶時，主叫用戶所撥的號碼，類似于固定網的戶時，主叫用戶所撥的號碼，類似于固定網的PSTN號碼。移動用戶號碼。移動用戶ISDN號碼（號碼（Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number，

25、MSISDN）采用）采用ITU-T E.164編碼方式，存儲在編碼方式，存儲在HLR和和VLR中，在中，在MAP接口上傳送，其號碼結構接口上傳送，其號碼結構如圖如圖7-8所示。所示。圖圖7-8 MSISDN的組成的組成l 國內接入碼（國內接入碼（National Destination Code，NDC）由由3位數字組成（位數字組成（N1N2N3），如中國移動的），如中國移動的NDC目前有目前有139、138、137、136、135和和134，聯通的有，聯通的有130、131、132，電信的是，電信的是133。l 用戶號碼（用戶號碼（Subscriber Number，SN）由運營者自）由運營

26、者自由授予，組成方式為由授予，組成方式為H0H1H2H3ABCD。其中，。其中，H0H1H2H3為為HLR的識別號，的識別號，H0H1H2全國統一分配，全國統一分配，H3為省內分配，為省內分配，ABCD為每個為每個HLR中移動用戶的號碼。中移動用戶的號碼。l 移動臺漫游號碼（移動臺漫游號碼（Mobile Station Roaming Number，MSRN）是指當）是指當MS漫游后，漫游后，GMSC尋尋址址VMSC(Visitor MSC)或或MSC A尋址尋址MSC B，為，為使使GSM網絡能夠進行路由選擇，把呼叫轉移到移網絡能夠進行路由選擇，把呼叫轉移到移動臺當前所登記的動臺當前所登記的

27、MSC，而由，而由VLR臨時分配給臨時分配給MS一個號碼，該號碼在接續完成后即可釋放給其一個號碼，該號碼在接續完成后即可釋放給其他用戶使用。他用戶使用。MSRN號碼同時也可作為號碼同時也可作為SCCP的的GT地址來尋找漫游用戶當前所訪問的地址來尋找漫游用戶當前所訪問的MSC。對在。對在某一特定區域漫游的某一特定區域漫游的MS，MSRN號碼在被訪號碼在被訪VLR區域內，且在一定的時間范圍內（如區域內，且在一定的時間范圍內（如90s）是唯一）是唯一有效的。有效的。l MSRN分配有以下兩種情況。分配有以下兩種情況。 （1）在起始登記位置或位置更新時，由）在起始登記位置或位置更新時，由VLR分分配配

28、MSRN后傳送給后傳送給HLR。當。當MS離開該地后，在離開該地后，在VLR和和HLR中都要刪除中都要刪除MSRN，使此號碼能再分，使此號碼能再分配給其他漫游用戶使用。配給其他漫游用戶使用。 （2）每次）每次MS有來話呼叫時，根據有來話呼叫時，根據HLR的請求臨的請求臨時由時由VLR分配一個分配一個MSRN，此號碼只能在某一時，此號碼只能在某一時間范圍（如間范圍（如90s）內有效。）內有效。l 事實上，事實上，GSM系統的號碼管理中還規定了下列系統的號碼管理中還規定了下列號碼。號碼。（1）本地移動用戶識別碼（）本地移動用戶識別碼（Local Mobile Subscriber Identity

29、，LMSI）（2）切換號碼（）切換號碼（Handover Number，HON）（3）位置區識別碼（）位置區識別碼（Location Area Identification，LAI）（4）MSC/VLR號碼號碼 （5）小區全球識別碼（）小區全球識別碼（Cell Global Identity，CGI）（6）HLR號碼號碼 （7）漫游區域識別碼（）漫游區域識別碼（Regional Subscription Zone Identity，RSZI）（8）基站識別碼（）基站識別碼（Base transceiver Station Identity Code，BSIC）（9）國際移動設備識別碼（）國際移

30、動設備識別碼（International Mobile station Equipment Identity，IMEI）l GSM系統不同于固定網絡，它的移動特性決定系統不同于固定網絡，它的移動特性決定了系統必須通過漫游管理的機制了解用戶的位置了系統必須通過漫游管理的機制了解用戶的位置，與移動臺隨時保持聯系。由于使用穩定性不高，與移動臺隨時保持聯系。由于使用穩定性不高的無線信道，這給的無線信道，這給GSM系統帶來了安全性和保密系統帶來了安全性和保密性方面的問題，現有的系統通過鑒權加密的機制性方面的問題，現有的系統通過鑒權加密的機制使這一問題得以解決。使這一問題得以解決。 7.5.1 用戶鑒權和

31、加密用戶鑒權和加密 7.5.2 位置更新和漫游管理位置更新和漫游管理 7.5.3 切換切換 7.5.4 呼叫的管理呼叫的管理 7.5.5 移動臺的狀態移動臺的狀態l GSM系統是目前全球最成熟的數字移動通信系統，具系統是目前全球最成熟的數字移動通信系統，具有很好的保密性和抗干擾性。它通過采用用戶鑒權機制，有很好的保密性和抗干擾性。它通過采用用戶鑒權機制，包括對移動終端采用設備識別，來防止未經授權的用戶和包括對移動終端采用設備識別，來防止未經授權的用戶和假冒者接入網絡，非法使用通信資源和業務，保護網絡運假冒者接入網絡，非法使用通信資源和業務，保護網絡運營者和授權用戶的利益；通過在無線信道上對傳輸

32、數據加營者和授權用戶的利益；通過在無線信道上對傳輸數據加密，防止通信信息被竊聽；另外以密，防止通信信息被竊聽；另外以TMSI代替代替IMSI，使第，使第三方無法在無線信道上跟蹤三方無法在無線信道上跟蹤GSM用戶；引入用戶；引入SIM卡卡PIN碼碼加密技術，也使其在安全性方面得到了極大的提高。加密技術，也使其在安全性方面得到了極大的提高。lEIR中存有中存有3種名單。種名單。 白名單白名單存儲已分配給可參與運營的存儲已分配給可參與運營的GSM各國的所有設備識別序列號各國的所有設備識別序列號IMEI。 黑名單黑名單存儲所有被禁用的設備識別碼存儲所有被禁用的設備識別碼IMEI。 灰名單灰名單存儲有故

33、障的以及未經型號認證的存儲有故障的以及未經型號認證的設備識別碼設備識別碼IMEI，其使用的權限由網絡運營者決，其使用的權限由網絡運營者決定。定。 安全數據及其在網絡實體中存儲的位置安全數據及其在網絡實體中存儲的位置網絡實體網絡實體存儲的安全數據存儲的安全數據MSIMSI、TMSI、A3、A8、Ki、KcHLRIMSI、三參數組（、三參數組（RAND、SRES、Kc）VLRIMSI、TMSI、三參數組（、三參數組（RAND、SRES、Kc）AuCA3、A8、Ki 鑒權中心產生鑒權三參數組鑒權中心產生鑒權三參數組 鑒權流程鑒權流程 PIN碼碼3用戶身份保護用戶身份保護l 為了使系統在所有時刻都知道

34、移動用戶的位置，為了使系統在所有時刻都知道移動用戶的位置，漫游管理（定位管理）的功能是必不可少的，而漫游管理（定位管理）的功能是必不可少的，而位置更新過程是漫游管理中的主要過程。位置更新過程是漫游管理中的主要過程。l 當當MS從一個位置區移動到另一個位置區時，從一個位置區移動到另一個位置區時，發現其存儲器中的位置區識別碼發現其存儲器中的位置區識別碼LAI與接收到的位與接收到的位置區識別碼置區識別碼LAI發生了變化，便向網絡進行重新登發生了變化，便向網絡進行重新登記，這個過程就叫記，這個過程就叫“位置更新位置更新”。l MS在以下幾種情況下進行位置更新。在以下幾種情況下進行位置更新。（1）MS選

35、擇新的小區作為服務小區。選擇新的小區作為服務小區。（2）在附著）在附著/分離功能打開的條件下，分離功能打開的條件下，MS重新重新開機后，發現當前的位置區與開機后，發現當前的位置區與SIM卡中所存儲的卡中所存儲的LAI不一致。不一致。（3）由小區參數）由小區參數T3212或或T3211定義的周期性位定義的周期性位置更新（置更新（T3212與與T3211為兩個計數器）。為兩個計數器）。l 位置更新分以下兩種情況。位置更新分以下兩種情況。（1）MS位置區發生了變化，但仍在同一位置區發生了變化，但仍在同一MSC內，此時只需更新內，此時只需更新MSC/VLR中的位置信息。中的位置信息。（2）移動臺從一個

36、）移動臺從一個MSC移動到了另一個移動到了另一個MSC，此時，需更新，此時，需更新MSC/VLR和和HLR中的位置信息中的位置信息。l 如果在同一如果在同一MSC內進行位置更新，內進行位置更新，HLR并不參并不參與位置更新過程，當移動用戶從一個與位置更新過程，當移動用戶從一個MSC漫游到漫游到另一個另一個MSC時，就要進行越局位置更新。此時，時，就要進行越局位置更新。此時，需要需要HLR參與位置更新過程。一般以下幾種情況參與位置更新過程。一般以下幾種情況的位置更新將涉及的位置更新將涉及HLR（1）MS首次開機，在網絡上登記注冊。首次開機，在網絡上登記注冊。（2）MS處于新的處于新的VLR位置區

37、域。位置區域。（3）HLR中相關信息丟失。中相關信息丟失。圖圖7-9 不同不同MSC之間之間的位置更新的位置更新l 當當MS由于斷電而關機，或者當由于斷電而關機，或者當MS向網絡發送向網絡發送IMSI分離消息時，由于無線鏈路質量差，系統不分離消息時，由于無線鏈路質量差，系統不能正確地譯出信息，而手機的最后一條消息是不能正確地譯出信息，而手機的最后一條消息是不需要證實的，所以系統可能認為該需要證實的，所以系統可能認為該MS還是處于還是處于“附著附著”狀態。此時，若有用戶撥打該狀態。此時，若有用戶撥打該MS，則會造，則會造成系統不斷地發尋呼消息而無響應，造成無效占成系統不斷地發尋呼消息而無響應，造

38、成無效占用無線資源，降低尋呼成功率和來話接通率。用無線資源，降低尋呼成功率和來話接通率。l 為解決此問題，為解決此問題，GSM進行強制周期位置更新。進行強制周期位置更新。采用周期性位置更新后，若采用周期性位置更新后，若GSM系統在一定的周系統在一定的周期內沒有接收到某期內沒有接收到某MS的周期性登記信息，它所處的周期性登記信息，它所處的的VLR就標記該就標記該MS處于處于“隱分離隱分離”狀態，只有當狀態，只有當再次接收到正確的周期性登記信息后，才能將它再次接收到正確的周期性登記信息后，才能將它改成改成“附著附著”狀態。網絡通過狀態。網絡通過BCCH通知通知MS其周其周期性登記的時間。期性登記的

39、時間。l 移動用戶進行周期性位置更新的流程和正常位移動用戶進行周期性位置更新的流程和正常位置更新流程一樣。小區參數置更新流程一樣。小區參數T3223控制服務小區內控制服務小區內的手機進行周期性的位置更新。的手機進行周期性的位置更新。l 切換（切換（HandOver）是指將一個處于呼叫建立狀態或）是指將一個處于呼叫建立狀態或忙狀態的忙狀態的MS轉換到新的業務信道上的過程，切換功能轉換到新的業務信道上的過程，切換功能保持移動用戶已經建立的鏈路不被中斷。保持移動用戶已經建立的鏈路不被中斷。l 切換是由網絡決定的，是在切換是由網絡決定的，是在MS占用占用SDCCH信道以后信道以后，也就是，也就是MS發

40、起呼叫或通話過程中產生的。發起呼叫或通話過程中產生的。GSM系統系統采用的是采用的是MS輔助切換方式，即由輔助切換方式，即由MS監測判決，由交換監測判決，由交換中心控制完成。在切換過程中基站和中心控制完成。在切換過程中基站和MS均參與到切換均參與到切換過程，切換與否主要由過程，切換與否主要由BSS決定。決定。MS在通話過程中不斷在通話過程中不斷地向所在小區的基站報告本小區和相鄰小區基站的無線地向所在小區的基站報告本小區和相鄰小區基站的無線電環境參數，同時電環境參數，同時BTS也在不停地測量上行信號質量和也在不停地測量上行信號質量和強度以及時間提前量（強度以及時間提前量（TA值）。值）。 BTS

41、將測量報告送往基站控制系統（將測量報告送往基站控制系統（BSC），），BSC根據根據這些信息對周圍小區進行比較排隊，最后由這些信息對周圍小區進行比較排隊，最后由BCS決定是決定是否需要切換以及切換到哪個否需要切換以及切換到哪個BTS。一般下面的兩個原因。一般下面的兩個原因將導致小區切換。將導致小區切換。（1）鄰小區提供更好的鏈路。）鄰小區提供更好的鏈路。（2）當前的鏈路質量非常差或時間提前量（）當前的鏈路質量非常差或時間提前量（TA）太大，）太大，都將導致緊急都將導致緊急l在下述在下述3種情況下一般要進行切換。種情況下一般要進行切換。（1）正在通話的用戶從一個小區移到另一個小區。）正在通話的用

42、戶從一個小區移到另一個小區。（2）由于外界干擾造成通話質量下降，必須從原有的）由于外界干擾造成通話質量下降，必須從原有的語音信道轉接到另一條新的空閑語音信道上，以繼續保語音信道轉接到另一條新的空閑語音信道上，以繼續保持通話。持通話。l（3）MS在兩個小區覆蓋重疊區進行通話，可占用在兩個小區覆蓋重疊區進行通話，可占用TCH的小區特別忙，這時的小區特別忙，這時BSC通知通知MS測試它鄰近小區的信測試它鄰近小區的信號強度、信道質量，決定將它轉到另外一個小區，此是號強度、信道質量，決定將它轉到另外一個小區，此是為業務平衡所需要做的切換。為業務平衡所需要做的切換。l 小區切換可分為小區切換可分為BSS內

43、部切換、同內部切換、同MSC內不同內不同BSS間間的小區切換、的小區切換、MSC間小區切換。其中間小區切換。其中BSS間的切換和間的切換和MSC間的切換都需要由間的切換都需要由MSC控制完成，而控制完成，而BSS內部切換內部切換由由BSC控制完成?？刂仆瓿伞SC間小區切換最為復雜，下面以此間小區切換最為復雜，下面以此為例說明切換的信令流程。為例說明切換的信令流程。l 基本切換的實現需要基本切換的實現需要MSC-A與與MSC-B/VLR相互配合，相互配合，MSC-A作為切換的移動用戶控制方直至呼叫釋放為止。作為切換的移動用戶控制方直至呼叫釋放為止。圖圖7-10是局間是局間MSC切換的流程示意圖

44、，這種切換涉及兩個切換的流程示意圖，這種切換涉及兩個MSC，切換前，切換前MS所處的所處的MSC為服務交換機（為服務交換機（MSC-A）切換后切換后MS所處的所處的MSC為目標交換機（為目標交換機（MSC-B）。）。（1）BSS-A對對MS無線信道質量不滿意，并查看鄰近位置無線信道質量不滿意，并查看鄰近位置信息，信息，BSC-A經過定位算法排隊后，發現當前通話的經過定位算法排隊后，發現當前通話的BSS-A需要切換到小區需要切換到小區BSS-B上，于是就向上，于是就向MSC-A發送包含切發送包含切換目標小區標識的切換請求消息。換目標小區標識的切換請求消息。（2）MSC-A分析切換要求消息，發現目

45、的地屬于分析切換要求消息，發現目的地屬于MSC-B覆蓋范圍，通過覆蓋范圍，通過MAP協議和協議和MSC-B建立聯系，并通過建立聯系，并通過MSC-B請求請求BSS-B作作MS接入準備即切換請求。接入準備即切換請求。（3）MSC-B接收接收MSC-A的切換請求，向的切換請求，向VLR要求切換號要求切換號碼作為碼作為MSC-A到到MSC-B電路建立的尋址信息，并向電路建立的尋址信息，并向BSC-B發送切換請求信息。發送切換請求信息。圖圖7-10 不同不同MSC間的切換間的切換l 用戶呼叫是用戶呼叫是GSM系統最基本和最重要的功能之一，系統最基本和最重要的功能之一，移動用戶作主叫（移動用戶作主叫（M

46、obile Originated，MO）時的信令）時的信令過程從過程從MS向向BTS請求信道開始，到主叫用戶請求信道開始，到主叫用戶TCH指配指配完成為止。一般主叫可分為幾個大的階段：接入階段、完成為止。一般主叫可分為幾個大的階段：接入階段、鑒權加密階段、鑒權加密階段、TCH指配階段、取被叫用戶路由信息階指配階段、取被叫用戶路由信息階段。手機主叫建立流程如圖段。手機主叫建立流程如圖7-12所示。所示。（4）BSS-B響應切換請求，響應切換請求，MSC-B向向MSC-A轉發包含切轉發包含切換號碼的切換請求響應消息。換號碼的切換請求響應消息。（5）MSC-A根據切換請求響應中的切換號碼選擇根據切換

47、請求響應中的切換號碼選擇MSC-A與與MSC-B間的間的TUP路由，向路由，向MSC-B發初始地址消息，被發初始地址消息，被叫號碼是切換號碼。叫號碼是切換號碼。（6）MSC-B/VLR收到初始地址消息確認切換號碼，回送收到初始地址消息確認切換號碼，回送地址全消息到地址全消息到MSC-A。（7）MSC-A收到地址全消息后，通過收到地址全消息后，通過BSC-A指示指示MS進進行切換。行切換。（8）MS接入接入BSC-B，BSC-B通過通過MSC-B通知通知MSC-A MS已成功接入已成功接入BSC-B。（9）MS與與BSS-B間成功完成信道建立，間成功完成信道建立，MSC-B通知通知MSC-A切換

48、完成。切換完成。（10）MSC-B完成接續并通知完成接續并通知MSC-A通信建立成功，切通信建立成功，切換成功。換成功。圖圖7-12 手機主叫建立流程手機主叫建立流程l 接入階段主要包括信道請求、信道激活、信道激活響接入階段主要包括信道請求、信道激活、信道激活響應、立即指配、業務請求等幾個步驟。經過這幾個步驟，應、立即指配、業務請求等幾個步驟。經過這幾個步驟，MS和和BTS（BSC）建立了暫時固定的關系。）建立了暫時固定的關系。圖圖7-13 移動呼叫固定用戶信令流程移動呼叫固定用戶信令流程 l 當當MS處于空閑狀態時，它并不像固定電話那樣幾處于空閑狀態時，它并不像固定電話那樣幾乎不工作，而是要

49、不斷地和網絡交換信息，有規律地監乎不工作，而是要不斷地和網絡交換信息，有規律地監聽信標通道，收聽系統廣播和尋呼消息，聽信標通道，收聽系統廣播和尋呼消息，MS這樣的狀這樣的狀態稱之為移動臺的守候狀態。移動臺的守候狀態包括了態稱之為移動臺的守候狀態。移動臺的守候狀態包括了網絡選擇、小區選擇、小區重選、位置更新和尋呼等事網絡選擇、小區選擇、小區重選、位置更新和尋呼等事件。件。 （1）網絡選擇的目的）網絡選擇的目的 因為因為GSM是一個全球移動系統，是一個全球移動系統，MS可以在可以在不同的網絡、國家之間自由漫游，因此要選擇一不同的網絡、國家之間自由漫游，因此要選擇一個合適的個合適的GSM網絡進行駐留

50、，也就是要進行網絡網絡進行駐留，也就是要進行網絡選擇才能使用網絡提供的各種業務。選擇才能使用網絡提供的各種業務。l當當MS駐留在一個網絡中時，可實現下面的駐留在一個網絡中時，可實現下面的3個目的。個目的。 MS從網絡收到系統信息。從網絡收到系統信息。 當當MS需要發起呼叫時，可以通過該小區接入網絡。需要發起呼叫時，可以通過該小區接入網絡。 網絡收到一個去往該網絡收到一個去往該MS的呼叫，系統知道該的呼叫，系統知道該MS駐留駐留在哪個位置區內，通過該位置區中所有基站向在哪個位置區內，通過該位置區中所有基站向MS發尋呼發尋呼信息，如果該信息，如果該MS駐留在該位置區中某個小區的駐留在該位置區中某個

51、小區的BCCH上上，就可以收到發給自己的尋呼信息，并通過控制信道進行，就可以收到發給自己的尋呼信息，并通過控制信道進行回應?；貞?。l 網絡選擇是為了讓網絡選擇是為了讓MS接入可用的網絡，然后進行通接入可用的網絡，然后進行通信，當出現下面情況的時候，信，當出現下面情況的時候，MS進行網絡選擇。進行網絡選擇。 MS開機后。開機后。 用戶手動操作進行網絡選擇。用戶手動操作進行網絡選擇。 手機從盲區進入覆蓋區。手機從盲區進入覆蓋區。 手機在進行國際漫游時，將周期性地嘗試返回本國網手機在進行國際漫游時，將周期性地嘗試返回本國網絡。絡。 （2）網絡選擇的方式）網絡選擇的方式l 網絡選擇分自動選擇和手動選擇

52、兩種。手動網絡選擇分自動選擇和手動選擇兩種。手動選擇時，將根據用戶的選擇到可用網絡中進行隨選擇時，將根據用戶的選擇到可用網絡中進行隨機登記；在自動選擇模式下，如最后登記的網絡機登記；在自動選擇模式下，如最后登記的網絡沒有存儲或者不可用時，將按照下面的順序進行沒有存儲或者不可用時，將按照下面的順序進行網絡選擇。網絡選擇。 自身服務商網絡。自身服務商網絡。 SIM卡中存儲的網絡列表。卡中存儲的網絡列表。 從接收到的強度從接收到的強度85dBm的網絡列表中進行的網絡列表中進行隨機選擇。隨機選擇。 從其他的網絡中按接收強度遞減順序進行選擇從其他的網絡中按接收強度遞減順序進行選擇。l 手機完成網絡選擇后

53、就要尋找網絡允許的所手機完成網絡選擇后就要尋找網絡允許的所有有BCCH頻點，并選擇一個最合適的頻點進行駐頻點，并選擇一個最合適的頻點進行駐留，該過程就叫作留，該過程就叫作“小區選擇小區選擇”。l 小區選擇是為了讓小區選擇是為了讓MS在網絡中選擇一個最合在網絡中選擇一個最合適的小區，并把該小區作為自己的主服務小區，適的小區，并把該小區作為自己的主服務小區，通過該小區進行通信。通過該小區進行通信。MS選擇某個小區后，調諧選擇某個小區后，調諧到該小區的到該小區的BCCH載頻上，監聽該小區的系統消載頻上，監聽該小區的系統消息以及尋呼信息，從而得到該服務小區的息以及尋呼信息，從而得到該服務小區的LAI等

54、等信息，而且在信息，而且在CCCH上接收尋呼信息。上接收尋呼信息。 （1）小區選擇的標準）小區選擇的標準 所選擇的小區必須是屬于所選擇的網絡。所選擇的小區必須是屬于所選擇的網絡。 該小區不是被禁止的。該小區不是被禁止的。 該小區的該小區的C10。 如果處于漫游中，檢查是否處于禁止列表中。如果處于漫游中，檢查是否處于禁止列表中。 在沒有一般小區選擇的情況下，才選擇優先級在沒有一般小區選擇的情況下，才選擇優先級低的小區。低的小區。 （2）小區選擇的流程）小區選擇的流程l小區選擇分為存儲列表式和普通方式。小區選擇分為存儲列表式和普通方式。 存儲列表式存儲列表式 普通方式普通方式 （3）小區接入控制）

55、小區接入控制l 小區重選是小區重選是MS在空閑模式下因位置變動、信在空閑模式下因位置變動、信號變化等因素引起的重新選擇服務小區的過程。號變化等因素引起的重新選擇服務小區的過程。小區重選是根據小區重選是根據MS的測量報告進行判斷的，包括的測量報告進行判斷的，包括對對6個鄰小區的測量，并至少每個鄰小區的測量，并至少每30s內對鄰小區進內對鄰小區進行行BSIC解碼，以確定鄰小區沒有變化。如果發現解碼，以確定鄰小區沒有變化。如果發現BSIC發生了變化，則判斷鄰小區發生了變化，接發生了變化，則判斷鄰小區發生了變化，接著就對其著就對其BCCH進行重新解碼；每進行重新解碼；每5分鐘內對鄰小分鐘內對鄰小區的區

56、的BCCH進行重新解碼，以保證小區重選數據進行重新解碼，以保證小區重選數據的準確。的準確。l GSM系統不同于固定網絡，它的移動特性決定系統不同于固定網絡，它的移動特性決定了系統必須通過漫游管理的機制了解用戶的位置了系統必須通過漫游管理的機制了解用戶的位置，與移動臺隨時保持聯系。由于使用穩定性不高，與移動臺隨時保持聯系。由于使用穩定性不高的無線信道，這給的無線信道，這給GSM系統帶來了安全性和保密系統帶來了安全性和保密性方面的問題，現有的系統通過鑒權加密的機制性方面的問題，現有的系統通過鑒權加密的機制使這一問題得以解決。使這一問題得以解決。 7.6.1 GPRS特點及應用特點及應用7.6.2

57、GPRS網絡結構網絡結構7.6.3 GPRS空中接口（空中接口（Um）7.6.4 GPRS的移動性和會話管理的移動性和會話管理 l 通用分組無線業務（通用分組無線業務（GPRS）網絡引入了數據）網絡引入了數據分組的功能，與分組的功能，與GSM網絡基于信令信道提供數據網絡基于信令信道提供數據業務相比，數據傳輸速率更高、信息更長。業務相比，數據傳輸速率更高、信息更長。GPRS系統采用與系統采用與GSM系統相同的頻段、頻帶寬度、突系統相同的頻段、頻帶寬度、突發結構、無線調制標準、跳頻規則以及相同的發結構、無線調制標準、跳頻規則以及相同的TDMA幀結構。幀結構。GPRS在信道分配、接口方式、數在信道分

58、配、接口方式、數據傳輸等方面體現了分組業務的特點。在據傳輸等方面體現了分組業務的特點。在GSM網網絡的基礎上構建絡的基礎上構建GPRS網絡時，網絡時，GSM系統中的絕系統中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。級。（1）GPRS是在是在GSM網絡技術的基礎上提供的一網絡技術的基礎上提供的一種端到端的分組數據交換業務。種端到端的分組數據交換業務。（2）GPRS可以充分利用現有的可以充分利用現有的GSM網絡設施，網絡設施，與已有的與已有的GSM系統互相融合。系統互相融合。（3）GPRS可以提供高達可以提供高達171.2kbit/s的無線接入的無

59、線接入峰值速率。峰值速率。（4）GPRS新增接口基于標準的開放接口。新增接口基于標準的開放接口。（1）GSM核心網中，已有的核心網中，已有的MSC是基于電路交是基于電路交換技術的，不能處理分組交換業務。引入換技術的，不能處理分組交換業務。引入GPRS技技術需要在術需要在GSM核心網引入核心網引入3個主要網元：個主要網元：GPRS服服務支持節點（務支持節點（SGSN）、）、GPRS網關支持節點（網關支持節點（GGSN）和分組控制單元（）和分組控制單元（PCU）。）。（2）由于）由于GPRS在在GSM網絡中引入了新的網元及網絡中引入了新的網元及接口，必將會對接口，必將會對GSM網絡原有設備產生影響

60、。網絡原有設備產生影響。GSM系統的相關部件需要進行軟件升級，比如已系統的相關部件需要進行軟件升級，比如已有的基站收發信臺（有的基站收發信臺（BTS）軟件、基站控制器（）軟件、基站控制器（BSC）軟件需要升級，）軟件需要升級，MSC、HLR現有軟件也需現有軟件也需升級。升級。（3）GSM系統移動臺不能直接在系統移動臺不能直接在GPRS網絡使用網絡使用需按需按GPRS標準改造才可以用于標準改造才可以用于GPRS系統。系統。GPRS終端要求向后與終端要求向后與GSM的語音呼叫兼容。的語音呼叫兼容。GPRS系統定義了系統定義了3類終端。類終端。 A類終端可同時支持類終端可同時支持GPRS業務和業務和