移動通信基礎介紹介紹提綱移動通信概述GSM數字移動通信系統CDMA移動通信系統第三代移動通信系統網絡演進策略移動通信概述（1）移動通信的概念通信雙方或至少其中一方在運動狀態中進行信息傳遞的通信方式移動通信的發展最早的移動電話是在1921年開始使用的第一個公用移動系統在1946年開辦第一個蜂窩系統（AMPS）是在1983年10月在芝加哥地區開始使用，由美國電話電報公司（AT&T）經營管理移動通信概述（2）多址方式有三種：FDMA、TDMA和CDMA

頻率時間FDMA頻率時間TDMA頻率時間碼CDMAFDMA是以不同的頻率信道實現通信的。頻分，就是把整個可分配的頻譜劃分成許多單個無線電信道（發射和接收載頻對），每個信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統的控制下，任何一個用戶都可以接入這些信道中的任何一個。典型例子是模擬蜂窩系統。TDMA是以不同的時隙實現通信的。時分多址是在一個寬帶的無線載波上，按時間（或稱為時隙）劃分為若干時分信道，每一用戶占用一個時隙，只在這一指定的時隙內收（或發）信號，故稱為時分多址。CDMA是以不同的代碼序列實現通信的。碼分多址是一種利用擴頻技術所形成的不同的碼序列實現的多址方式。它可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關鍵是信息在傳輸以前要進行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的碼序列，就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發射機都有自己唯一的代碼（偽隨機碼），同時接收機也知道要接收的代碼，用這個代碼作為信號的濾波器，接收機就能從所有其他信號的背景中恢復成原來的信息碼(這個過程稱為解擴)。移動通信概述（3）第一代蜂窩移動通信系統采用模擬技術頻率：800MHz、900MHz主要的制式美國：AMPS歐洲：TACS、NMT-450、NMT-900英國：ETACS西德、葡萄牙：C-450意大利：RTMS日本：NTT、JTACS、NTACS移動通信概述（4）第二代蜂窩移動通信系統采用數字技術頻率：800MHz、900MHz、1800MHz主要的系統美國：DAMPS、CDMA歐洲：GSM日本：PDC移動通信概述（5）第三代蜂窩移動通信系統將各種業務結合起來，用一個單一的全功能網絡來實現主要特點全球普及和全球無縫漫游的系統具有支持多媒體業務的能力，特別是支持Internet業務便于過渡、演進高頻譜效率高服務質量低成本高保密性GSM數字移動通信系統GSM概述GSM系統結構GSM頻率配置GSM無線接口GSM網絡結構編號計劃呼叫建立流程GSM概述GSM含義1982年，歐洲郵電大會（CEPT）成立了一個新的標準化實體GSM（GroupSpecialMobile），其目的是制定歐洲900MHz數字TDMA蜂窩移動通信系統技術規范。1992年，GSM系統重新命名為全球移動通信系統（GlobalSystemForMobileCommunication）。GSM系統結構NSS是整個系統的核心，它與GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網用戶之間通信起著交換、連接與管理的作用。主要負責完成呼叫處理、通信管理、移動管理、安全性管理、用戶數據和設備管理、計費記錄處理、信令處理等BSS是GSM系統中與無線蜂窩方面關系最直接的基本組成部分，它通過無線接口直接與移動臺相連，負責無線信息的發送接收、無線資源管理及功率控制等；同時，它與NSS相連，實現移動用戶間或移動用戶與固定網絡用戶之間的通信連接，傳送系統信息和用戶信息等；當然，也要與操作支持子系統OSS之間實現互通。OSS完成移動用戶管理、移動設備管理、系統的操作與維護。BSC基站控制中心BTS基站收發信臺MSC移動交換中心VLR拜訪位置寄存器HLR歸屬位置寄存器AUC鑒權中心EIR設備識別寄存器OMC操作維護中心NMC網絡管理中心PSTN公用電話網PDN公用數據網ISDN綜合業務數字網BSCBTSBSSOMCNMCOSSNSSMSC/VLRHLR/AUCEIRPSTNISDNPDNGSM系統結構圖MSC是整個網絡的核心，完成或參與完成網絡子系統（NSS）的全部功能，協調與控制整個GSM網絡中BSS和OSS的各個功能實體。支持電信業務、承載業務和補充業務。支持位置登記、越區切換和自動漫游等移動性管理功能。VLR是服務于其控制區域內移動用戶的數據庫系統，其存儲著進入其控制區域內已登記的移動用戶相關信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續的必要條件。拜訪位置寄存器(VLR)移動交換中心(MSC)網絡子系統各部分功能存儲著移動設備的國際移動設備識別碼（IMEI），通過核查三種表格（白名單、灰名單、黑名單）使網絡具有防止無權用戶接入、監視故障設備的運行和保障網絡運行安全的功能。設備識別寄存器(EIR)HLR是一個存儲移動用戶數據的靜態數據庫（包括用戶識別號碼，訪問能力、用戶類別和補充業務等數據）；同時也存儲移動用戶所在VLR區域的有關動態數據。AUC存儲著鑒權信息和加密密鑰，防止無權用戶接入系統和防止無線接口數據被竊。歸屬位置寄存器(HLR)鑒權中心(AUC)GSM系統結構－NSS各部分的功能GSM系統結構－BSS各部分的功能基站子系統各部分功能基站控制中心(BSC)基站收發信臺(BTS)BSC是基站子系統（BSS）的控制部分，主要完成接口管理、BTS－BSC之間的地面信道管理、無線參數及無線資源管理、測量和統計、切換、支持呼叫控制、操作與維護等功能。BTS受控于基站控制器（BSC），屬于基站子系統（BSS）的無線部分，是服務于某小區的無線收發信臺設備，實現BTS與移動臺（MS）空中接口的功能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元和控制單元三部分。基帶單元主要用于話音、數據速率適配以及信道編解碼等；載頻單元主要用于調制/解調與發射機/接收機間的耦合；控制單元則用于BTS的操作與維護。移動臺(MS)功能MS是用戶直接使用、完成移動通信的設備。對于數字移動通信來講，已經從一定程度上具備了個人化的特點─即使存有用戶私人信息的SIM卡和通信的物理設備實現分離。SIM卡上包含所有與用戶有關的無線接口一側的信息，也含有鑒權和加密實現的信息；而物理設備可以是手持機，車載機或是由移動終端直接與終端設備相連而構成的設備。BSCBTSBSSMSC/VLRUmA-bisAA接口定義為NSS與BSS之間的通信接口。從系統上來講，就是MSC與BSC之間的接口，物理鏈路采用標準的2.048Mb/sPCM的數字傳輸鏈路實現。此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續管理等。Abis接口定義了BSS中BSC和BTS之間的通信標準。BSC與BTS之間采用標準的2.048Mb/sPCM數字鏈路來實現。此接口支持所有面向用戶提供的服務，并支持對BTS無線設備的控制和無線頻率的分配。Um接口（空中接口）定義為移動臺與基站收發信臺之間的通信接口，用于移動臺與GSM系統的固定部分之間的互通，物理鏈路是無線鏈路。此接口傳遞的信息主要包括無線資源管理信息、移動性管理信息和接續管理信息等。GSM系統接口HLREIRPSTNISDNPDNBSCBTSBSSMSC/SSPVLRMSC/SSPVLRSCPGBETUP/ISUPBDCFALNSS的內部接口D接口E接口F接口C接口B接口G接口TUP/ISUPE接口定義為

MSC與MSC之間的通信接口。E接口用于MSC之間交換數據以啟動和實現切換操作，同時還可用于傳送短消息。D接口定義為VLR與HLR之間的通信接口。用于與交換有關的移動臺位置信息及用戶管理信息。為保證移動用戶在整個服務區內能夠建立和接受呼叫，則必須要在VLR與HLR之間交換數據。F接口定義為

MSC與EIR之間的通信接口。當MSC需要檢查IMEI的合法性時，需要通過F接口和EIR交換與IMEI有關的信息。B接口定義為VLR與MSC之間的通信接口。用于MSC向VLR詢問MS的當前位置信息或業務信息的有關操作；或者通知VLR更新MS的當前位置信息；或用于補充業務和短消息的有關操作等。C接口定義為MSC與HLR之間的通信接口。當MS作被叫時，C接口用于發端MSC從HLR獲得被叫MS的路由信息；當向MS傳短消息時，用于關口MSC從HLR獲得MS目前所在的MSC號碼。G接口定義為VLR與VLR之間的接口，當移動用戶漫游到新的VLR控制區域并且采用TMSI發起位置更新時，此接口用于當前VLR從前一個VLR中取得IMSI及鑒權集。GSM系統與PSTN的互連方式采用7號信令系統的TUP接口，GSM系統和ISDN的互連方式采用7號信令系統的ISUP接口，其物理鏈路是由MSC引出的標準2.048Mb/s數字鏈路實現。L接口L接口定義為SSP與SCP之間的通信接口。用于智能業務中SSP觸發智能業務時向SCP上報主被叫的位置信息和SCP向SSP下發計費信息，以及智能業務時SSP和SCP交換相關的控制信息。NSS的內部接口MSC/VLRSSS設備組成HLR/AUCEIRBSSOSSPSTNSSS

MSC網絡核心,對控制區域內的移動用戶進行通信控制和管理

1）信道的管理和分配；

2）呼叫的處理和控制；

3）過區切換和漫游的控制；

4）用戶位置信息的登記與管理；

5）用戶號碼和移動設備號碼的登記和管理;6）服務類型的控制；

7）對用戶實施鑒權;8）與其它公用通信網絡互連.

HLR存儲本地用戶位置信息的數據庫登記內容：永久性的參數暫時性的需要隨時更新的參數

VLR存儲漫游用戶位置信息的數據庫

AUC

EIR存儲移動臺設備參數的數據庫，對移動設備進行鑒別監視，拒絕非移動臺入網。可靠地識別用戶身份，只允許有權用戶接入網絡并獲得服務。BSCTCMSCOMCMSBSSBSS設備組成與接口UmAbisAsubABTSBTS的結構耦合TXRX載頻單元基站接口單元載頻單元幀單元幀單元時鐘單元操作維護BSC射頻基帶控制BTS的主要功能

無線資源的接入

基帶數字處理

包括信道編/解碼，交織/去交織，加密/去加密，TDMA幀建立，速率匹配等，由幀單元（FU）完成

射頻處理

實現900M無線信號的調制解調，由載頻單元（CU）完成

信道管理

將指定的邏輯信道組合到實際的物理信道上BSC的主要功能

信道管理

建立與釋放無線資源，執行邏輯信道的組合、物理信道的映射響應MS和MSC的呼叫請求

協議轉換

實現MSC-BSC側七號信令和BSC-BTS側LAPD信令的轉換TC的主要功能

實現16Kbit/s到64Kbit/s的話音信號處理TCAsub口16Kbit/s至BSC至MSCA口64Kbit/s13Kit/sRPE-LPT話音信息3Kbit/s檢測比特64Kbit/sPCM碼+

對下行鏈路的話音激活檢測和舒適噪聲的產生BSS內部語音信號傳輸速率1:4BSCTCUmAbisAsubABTSMS至MSC2Mbit/sPCM傳輸每個PCM時隙包含4個GSMTCH/F13Kbit/s每個PCM時隙包含1個GSMTCH/F16Kbit/s16Kbit/s64Kbit/s

TC可以放在傳輸鏈中BTS與MSC之間的不同地方

TC在功能上屬于BTS，但通常放在MSC

機房以節省長途傳輸鏈路BTS

包括便攜臺和車載臺

接入網絡需要SIM卡的支持緊急業務除外

OMC對全網進行監控和操作，如系統自檢、報警、故障診斷與處理、話務量的統計和計費數據的記錄傳遞及各種資料的收集分析和顯示等友好的用戶界面提供標準的網管接口BSCIntegratedNetworkManagementCenter

OMC-R

OMC-SBSS

A+InterfaceQ3Q3SwitchElementMobilityManagementElementHLRVLRAuC

CDMAMSCUNIXSERVERBILLINGSYSTEMTCP/IPBTSBTSTCP/IP

OMCMCC：MobileCountryCode，移動國家碼，在世界范圍內統一分配，三個數字，如中國為460。MNC：MobileNetworkCode，移動網號，兩個數字。MSIN：MobileSubscriberIdentificationNumber，在某一PLMN內MS唯一的識別碼。編碼格式為：H1H2H3SXXXXXXNMSI：NationalMobileSubscriberIdentification，在某一國家內MS唯一的識別碼。一、IMSI是GSM系統分配給移動用戶(MS)的唯一的識別號。 二、采取E.212編碼方式。 三、存儲在SIM卡、HLR和VLR中，在無線接口及MAP接口上傳送。 四、IMSI分配原則： 最多包含15個數字(0-9)。

MCC在世界范圍內統一分配，而NMSI的分配則是各國運營者自己的事。 如果在一個國家有不止一個GSMPLMN，則每一個PLMN都要分配唯一的MNC。IMSI分配時，要遵循在國外PLMN最多分析MCC+MNC就可尋址的原則。Notmorethan15digits3digits2digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSI號碼結構圖編號方案—IMSITMSI是為了加強系統的保密性而在VLR內分配的臨時用戶識別，在某一VLR區域內與IMSI唯一對應。TMSI分配原則： 一、TMSI包含四個字節，可以由八個十六進制數組成，其結構可由各運營部門根據當地情況而定。二、TMSI的32比特不能全部為1，因為在SIM卡中比特全為1的TMSI表示無效的TMSI。三、要避免在VLR重新啟動后TMSI重復分配，可以采取TMSI的某一部分表示時間或在VLR重起后某一特定位改變的方法。TMSI編號方案—TMSICCNDCSNNational(significant)MobilestationinternationalISDNnumberMobilenumberMSISDN號碼結構圖CC：CountryCode，國家碼，如中國為86。NDC：NationalDestinationCode，國內接入號，如中國移動的NDC目前有139、138、137、136、135；中國聯通的NDC目前有130、131、133。 SN：SubscriberNumber，SN的一般格式H0H1H2H3ABCD一、MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSMPLMN中的一個移動用戶所需撥的號碼，作用同于固定網PSTN號碼。二、MSISDN采取E.164編碼方式。 三、存儲在HLR和VLR中，在MAP接口上傳送。 編號方案—MSISDNMSC號碼HLR號碼一、編碼格式為CC+NDC+LSP 二、CC、NDC含義同MSISDN的規定，LSP(locallysignificantpart)由運營者自己決定 三、E.164編碼方式 四、目前在網上MSC與VLR都是合一的，所以MSC號碼與VLR號碼基本上都是一樣的。 一、采取E.164編碼方式 二、編碼格式為：CC+NDC+H0H1H2H30000，即為用戶號為全零的MSISDN，CC，NDC含義同MSISDN的規定。編號方案—MSC號與HLR號編號方案—MSRN/HONMSRN（移動臺漫游號碼）是在移動臺有來話呼叫時，根據HLR的請求，臨時由VLR分配的號碼，用于發端MSC尋址被叫拜訪的MSC，接續完成后立即釋放，此號碼只在某一時間范圍（比如90秒）內有效。采取E.164編碼方式，編碼格式為：在MSC號碼/VLR號碼的后面增加3個數字。 MSRN

HONHON（切換號碼）是用于用戶在兩個移動交換區間進行切換時，為建立MSC間通話鏈路而臨時使用的號碼，其編碼方式和格式類似MSRN。

在檢測位置更新、切換請求和下發尋呼時，要使用位置區識別LAI。LAI的組成為MCC+MNC+LAC。 其中MCC和MNC與IMSI中的相同，LAC為位置區碼，用于識別移動通信網中的一個位置區，最多為2個字節長度的16進制編碼，0000和FFFE不能用來表示某一位置區。

LAICGI在所有的GSMPLMN中小區的唯一標識。在LAI的基礎上再加上小區識別CI構成。編碼為：LAI+CI，其中CI為2個字節長的16進制的BCD碼，由運營商自定。基站識別碼。用于移動臺識別相鄰的、采用相同載頻的、不同的BTS，特別用于區別在不同國家的邊界地區采用相同載頻的相鄰BTS。BSIC編號方案—LAI/CGI/BSICCDMA移動通信系統CDMA技術標準的發展歷程CDMA關鍵技術cdma20001x系統幾種多址方式比較（1）頻分多址（FDMA）方式每信道占用一個載頻，每個信道的每一載波僅支持一個電路連接信號速率低基站設備復雜龐大，重復設置收發信設備越區切換較為復雜和困難幾種多址方式比較（2）時分多址（TDMA）方式突發傳輸的速率很高，遠大于語音編碼速率用不同的時隙來發射和接收，不需雙工器基站復雜性減小，互調干擾小抗干擾能力強，頻率利用率高，系統容量大越區切換簡單CDMA技術標準的發展歷程窄帶CDMA（N-CDMA）由美國高通（Qualcomm）公司提出，1980年11月進行了首次現場實驗1995年正式的N-CDMA標準出臺，即IS-95A1998年制定了IS-95B標準1998年3月提出了一種向后兼容IS-95的寬帶CDMA框架，稱為cdma20002000年3月通過cdma2000的標準IS-2000CDMA技術標準的發展歷程IS-95B標準的核心思想在不改變IS-95A物理層的前提下通過自適應信道捆綁技術提供高速數據業務9.6~76.8kbit/s（RS1）14.4~115.2kbit/s（RS2）CDMA技術標準的發展歷程cdmaOne是基于IS-95的各種CDMA制造廠家的產品和不同運營商的網絡構成的一個家族概念國際CDMA發展組織的一個品牌名稱cdma2000是IS-95標準向第三代演進的技術體制方案美國在制定第三代移動通信空中接口標準過程中提出的技術建議CDMA關鍵技術CDMA信道設置CDMA編碼CDMA功率控制CDMA呼叫處理CDMA切換CDMA信道設置導頻信道（PilotChannel）同步信道（SyncChannel）尋呼信道（PagingChannel）前向業務信道（ForwardTrafficChannel）接入信道（AccessChannel）反向業務信道（ReverseTrafficChannel）CDMA編碼Walsh碼64位（128位），在前向信道中用于區分信道，在反向信道中用于正交調制PN短碼（2）215=32,768，在前向信道中用于區分基站小區，在反向信道中作為擾碼PN長碼242=4400Billion，用于區分用戶CDMA功率控制前向功率控制（ForwardPowerControl）閉環（Closedloop）反向功率控制反向開環功率控制（ReverseOpenLoopPowerControl）反向閉環功率控制（FastReverseClosedLoopPowerControl）反向外環功率控制（ReverseOuterLoopPowerControl）CDMA呼叫處理（1）CDMA呼叫處理（2）CDMA切換軟切換（“Soft”Handoff）同一BSC中不同基站之間更軟切換（“Softer”Handoff）同一基站不同小區之間硬切換（“Hard”Handoff）同一系統內