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第七章时分多址（TDMA）数字蜂窝网目录7.1GSM系统总体7.2GSM系统的无线接口7.3GSM系统的控制与管理7.4FDMA和TDMA蜂窝系统的通信容量7.5GPRS系统7.1GSM系统总体7.1GSM系统总体7.1GSM系统总体BTSBSCVLRMSCOMCHLRAUCEIRBTSBSCMSMSTE基站子系统网络子系统PSTNISDNPDN图9–1GSM蜂窝系统的网络结构一.网络结构7.1GSM系统总体1.移动台(MS)2.基站子系统(BSS)3.网络子系统(NSS)4.GSM网络接口VLRVLRHLREIRMSCBTSBSCAbisMSCMSUmAEFCBDGUm接口(空中接口)定义为移动台(MS)与基站收发信机(BTS)之间的无线通信接口，它是GSM系统中最重要、最复杂的接口用于BTS(不与BSC放在一处)与BSC之间的远端互连方式，它是通过采用标准的2.048Mb/s或64kb/sPCM数字传输链路来实现的。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配移动交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的互连接口，其物理连接是通过采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路来实现的。此接口传送的信息包括对移动台及基站管理、移动性及呼叫接续管理等B接口定义为移动交换中心(MSC)与访问用户位置寄存器(VLR)之间的内部接口。用于MSC向VLR询问有关移动台(MS)当前位置信息或者通知VLR有关MS的位置更新信息等C接口定义为MSC与HLR之间的接口，用于传递路由选择和管理信息。两者之间是采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路实现的用于交换移动台位置和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区内能建立和接受呼叫。由于VLR综合于MSC中，因此D接口的物理链路与C接口相同c用于移动台从一个MSC控制区到另一个MSC控制区时交换有关信息，以完成越区切换。此接口的物理链接方式是采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路实现的用于交换相关的管理信息。此接口的物理链接方式也是采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路实现的当采用临时移动用户识别码(TMSI)时，此接口用于向分配TMSI的VLR询问此移动用户的国际移动用户识别码(IMSI)的信息。G接口的物理链接方式与E接口相同。7.1GSM系统总体二.GSM的区域、号码、地址与识别1.区域定义扇区扇区基站区扇区扇区基站区位置区扇区扇区基站区扇区扇区基站区位置区MSC区扇区扇区基站区扇区扇区基站区位置区扇区扇区基站区扇区扇区基站区位置区MSC区PLMN区GSM服务区7.1GSM系统总体2.号码与识别(1)移动用户识别码（IMSI）：在GSM系统中，每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码，此码在所有位置（包括漫游区）都有效。MCCMNCMSINNMSIIMSI（=15位数字)3位数字1或2位数字MCC：移动用户所属国家代号，占3位数字，中国为460。MNC：移动网号码，最多两位数字组成，用于识别移动用户归属的移动通信网。MSIN：移动用户识别码，用以识别某一PLMN中的移动用户。7.1GSM系统总体(2)临时移动用户识别码。考虑到移动用户识别码的安全性，GSM系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码(TMSI)代替IMSI。两者之间可按一定的算法互相转换。访问位置寄存器(VLR)可给来访的移动用户分配一个TMSI(只限于在该访问服务区使用)。总之，IMSI只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用TMSI，以避免通过无线信道发送其IMSI，从而防止窃听者检测用户的通信内容，或者非法盗用合法用户的IMSI。TMSI总长不超过4个字节，其格式可由各运营部门决定。7.1GSM系统总体(3)国际移动设备识别码。国际移动设备识别码(IMEI)是区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动设备。TACFACSNRSPIMEI（15位数字)6位数字2位数字6位数字1位数字TAC:型号批准码，由欧洲型号标准中心分配。FAC:装配厂家号码。SNR:产品序号，用于区别同一个TAC和FAC中的每台移动设备。SP:备用。7.1GSM系统总体(4)移动台的号码。①移动台国际ISDN号码(MSISDN)。CCNDCSN移动台国内有效ISDN号码移动台国ISDN号码CC：国家代码，即移动台注册登记的国家代号，中国为86NDC：国内地区码，每个PLMN有一个NDCSN：移动用户号码由NDC和SN两部分组成国内ISDN号码，其长度不超过13位数。国际ISDN号码长度不超过15位数字。7.1GSM系统总体②移动台漫游号码(MSRN)。当移动台漫游到一个新的服务区时，由VLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLR，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其它来访的移动台使用。漫游号码的组成格式与移动国际(或国内)ISDN号码相同。7.1GSM系统总体(5)位置区和基站的识别码①位置区识别(LAI)码：在检测位置更新和信道切换时，要使用位置识别码。MCCMNCLAC位置区识别码（LAI）MCC：移动用户所属国家代号，占3位数字，中国为460。MNC：移动网号码，最多两位数字组成，用于识别移动用户归属的移动通信网。LAC：用于识别GSM网中的一个位置区，最多不超过两字节，采用16进制编码，由各运营部门制定。在LAI后面加上CI，还可组成小区识别码。7.1GSM系统总体②基站识别色码(BSIC)：用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频且相邻的基站。NCCBCC基站识别色码(BSIC)3bit3bitNCC：PLMN色码，用来识别相邻的PLMN网。BCC：BTS色码，用来识别相同载频的不同基站。7.1GSM系统总体三.主要业务1.通信业务分类7.1GSM系统总体2.业务定义(1)电话业务。(2)紧急呼叫业务。(3)短消息业务。(4)可视图文接入。(5)智能用户电报传送。(6)传真。7.2GSM系统的无线接口7.2GSM系统的无线接口一.GSM系统无线的传输特征GSM等三种数字蜂窝网主要参数7.2GSM系统的无线接口1.TDMA/FDMA接入方式TDMA/FDMA接入方式时间01234567fnfn+1fn+2fn+3fn+4……帧4.6ms时隙577μs200kHZ=物理信值频率7.2GSM系统的无线接口2.GSM上行(移动台发、基站收)890～915MHz下行(基站发、移动台收)935～960MHz收、发频率间隔为45MHz。移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。7.2GSM系统的无线接口由于载频间隔是0.2MHz，因此GSM系统整个工作频段分为124对载频，其频道序号用n表示，则上、下两频段中序号为n下频段fl(n)=(890+0.2n)MHz上频段fh(n)=(935+0.2n)MHz式中，n=1～124。例如n=1,fl(1)=890.2MHz,fh(1)=935.2MHz，其它序号的载频依次类推。每个载频有8个时隙，因此GSM系统总共有:124×8=992个物理信道有的书籍中简称GSM系统有1000个物理信道。7.2GSM系统的无线接口3.调制方式高斯型最小移频键控(GMSK)方式。高斯滤波器的归一化带宽BT=0.3，基于200kHz的载频间隔及270.833kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为1.35b/s/Hz。4.载频复用与区群结构GSM系统中，基站发射功率为每载波500W，每时隙平均为500/8=62.5W。移动台发射功率分为0.8W,2W,5W,8W和20W五种，可供用户选择。小区覆盖半径最大为35km，最小为500m，前者适用于农村地区，后者适用于市区。由于系统采取了多种抗干扰措施(如自适应均衡、跳频和纠错编码等)，同频道射频防护比可降到C/I=9dB，因此在业务密集区，可采用3小区9扇区的区群结构。7.2GSM系统的无线接口二.信道类型及其组合1.帧结构01234567012345670123456701234567012345670123456722012342324250123474849501（26帧）的复帧＝26TDMA帧（120ms）024250123474849501（＝51（26帧）的复帧或者26（51帧）的复帧）20422043204420452046204701234561超高帧＝2048超帧＝2715648TDMA帧012TDMA帧1超帧＝1326TDMA帧（6.12s)1（51帧）的复帧＝51TDMA帧（235.385ms）7.2GSM系统的无线接口0123456701234567↓↓0123456701234567↑↑0101TDMA帧号TDMA帧号↓↑BTS到MSMS到BTS偏移下行C045MHz(GSM900)95MHz(DCS1800)上行C0上行帧号和下行帧号所对应的时间关系7.2GSM系统的无线接口2.信道分类频率较正信道FCCH同步信道SCH广播控制信道BCCH广播信道BCH寻呼信道PCH准许接入信道AGCH随机接入信道RACH公用控制信道CCCH独立专用控制信道SDCCH慢速辅助控制信道SACCH快速辅助控制信道FACCH专用控制信道DCCH业务信道TCH控制信道CH信道分类（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/下行）（上/下行）（上/下行）在同一物理信道（相当于专用呼叫信道）上复用7.2GSM系统的无线接口(1)业务信道。业务信道TCH主要传输数字话或数据，其次还有少量的随路控制信令。业务信道有全速率业务信道(TCH/F)和半速率业务信道(TCH/H)之分。半速率业务信道所用时隙是全速率业务信道所用时隙的一半。①话音业务信道。载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道(TCH/FS)和半速率话音业务信道(TCH/HS)，两者的总速率分别为22.8kb/s和11.4kb/s。对于全速率话音编码，话音帧长20ms，每帧含260bit话音信息，提供的净速率为13kb/s。7.2GSM系统的无线接口②数据业务信道。在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配和信道编码，用户可使用下列各种不同的9.6kb/s,全速率数据业务信道(TCH/F9.6)4.8kb/s,全速率数据业务信道(TCH/F4.8)4.8kb/s,半速率数据业务信道(TCH/H4.8)≤2.4kb/s,全速率数据业务信道(TCH/F2.4)≤2.4kb/s,半速率数据业务信道(TCH/H2.4)7.2GSM系统的无线接口(2)控制信道。控制信道(CCH)用于传送信令和同步信号。①广播信道(BCH)。广播信道是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息。传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息。·频率校正信道(FCCH)：传输供移动台校正其工作频·同步信道(SCH)：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息，即基站识别码是在同步信道上传输的；·广播控制信道(BCCH)：传输系统公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)号码以及是否与独立专用控制信道(SDCCH)相组合等信息。7.2GSM系统的无线接口②公用控制信道(CCCH)。CCCH是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。·寻呼信道(PCH)：传输基站寻呼移动台的信息；·随机接入信道(RACH)：这是一个上行信道，用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道(SDCCH)·准许接入信道(AGCH)：这是一个下行信道，用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。7.2GSM系统的无线接口③专用控制信道(DCCH)。DCCH是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。其中又分为：·独立专用控制信道(SDCCH)：用于在分配业务信道之前传送有关信令。例如，