移动通信技术 课件.ppt

6.1 移动通信概述6.2 移动通信技术6.3 GSM系统及GPRS技术 6.4 CDMA移动通信系统6.5 卫星移动通信系统6.6 第三代移动通信系统,第6章 移动通信技术,6.1 移动通信概述6.1.1移动通信概念 所谓移动通信是指通信的双方中至少有一方是在移动中进行信息交换的通信方式。例如，固定点与移动体(汽车、轮船、飞机)之间、移动体之间、活动的人与人和人与移动体之间的通信都属于移动通信的范畴。这里所说的信息交换，不仅指双方的通话，随着移动通信的不断发展，不久还将包括数据、传真、图像等通信业务。如图6-1所示。,图 6-1 移动通信,6.1.2移动通信特点(1) 在移动通信(特别是陆上移动通信)中，由于移动台的不断运动导致接收信号强度和相位随时间、地点而不断变化，电波传播条件十分恶劣。只有充分研究电波传播的规律，才能进行合理的系统设计。(2) 移动形成的多普勒频移将产生附加调制噪声。移动使电波传播产生多普勒效应，如图6-2所示。移动产生的多普勒频率为： （6-1）式中：v为移动速度；为工作波长；为电波入射角。,图 6-2 普勒效应,(3) 在移动通信中，由于移动通信网是多电台、多波道通信系统，因而，通信设备除受城市噪声（主要是车辆噪声）干扰外，电台干扰（同频干扰、互调干扰）较为突出。所以抗干扰措施在移动通信系统设计中显得尤为重要。 (4) 移动通信，特别是陆地上移动通信的用户数量较大。为缓和用户数量大与可利用的频道数有限的矛盾，除开发新频段之外，还应采取各种有效利用频率的措施，如压缩频带，缩小波道间隔，多波道共用等，即采用频谱和无线频道有效利用技术。,(5) 由于在广大区域内的移动台是不规则运动的，而且某些系统中不通话的移动台发射机是关闭的，它与交换中心没有固定的联系，因此，要实现通信并保证质量，移动通信必须发展自己的交换技术，例如，位置登记技术、波道切换技术及漫游技术等。(6) 移动台应具有小型、轻量、低功耗和操作方便等优点。同时，在有振动和高、低温等恶劣的环境条件下，要求移动台能够稳定、可靠地工作。,6.1.3 移动通信分类 移动通信按用途、频段、制式及入网方式等不同，可以有不同的分类方法。按使用对象分，可分为军用、民用；按用途和区域分，可分为陆地、海上、空间；按经营方式分，可分为公众网、专用网；按网络形式分，可分为单区制、多区制、蜂窝制；按无线电频道工作方式分，可分为同频单工、异频单工、异频双工；按信号性质分，可分为模拟、数字；按调制方式分，可分为调频、调相及调幅等；按多址复接方式分，可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)及码分多址(CDMA)。除按以上方式分类以外，还可以进行更详细的分类。例如，陆地移动通信系统又可分为公众移动通信系统、无线集群系统和无绳电话系统等。,陆上移动通信系统已成为移动通信领域中发展最快的一个分支。在一些发达国家中，蜂窝制公众移动电话系统已成为公众通信网极其重要的组成部分。6.1.4移动通信的工作方式 移动通信的工作方式为无线电通信，可分三种；设备按使用频率分四类。(1) 按无线电通信工作方式分类，可分为单向、双向及中继三种。1）单向通信方式：这是一种最简单、最原始的通信方式。它可以用两个移动无线电台为通话对象，一个发射，,另一个接收。这种方式通常用于传达指令，指挥调度，也可以将基台(固定台)作为一方，移动台为另一方。2）双向通信方式：这种方式双方都可以对话，基台或移动台都能发送和接收，如常见的对讲机。3）中继通信方式：当两个用户距离较远，或者受到地形的影响，如被建筑物及高山阻挡时，可以通过中继转发台转发，以扩大移动通信的服务范围。(2) 按设备使用频率的方式分类：可分为单频、异频、双频及中继转发四种。1）单频单工方式：一部收发信机使用一个频率，在发射时不能接收，接收时不能发射，也就是不能同时发射、接收。,所以，这种方式称为单频单工方式。2）异频单工方式：电台接收和发送的工作频率具有一定的间隔。如果基台一方采用具有双工器的全双工电台，移动台一方采用异频单工方式工作的系统。则称为半双工方式。3）双频双工方式：双频双工电台可以同时发话和收话，就像市内电话一样。这种电台通常都用一副天线，在天线与收发信机之间接入天线共用器，以满足共用一副天线的要求。天线共用器的作用是将发射信号与接收信号隔离，发射机的输出功率通过天线共用器送到天线并发送出去，同时该天线接收到对方发射的信号并经过天线共用器送到接收机，,这种工作方式的电台称为双工台。由于接收和发送是工作在两个有一定间隔的频率上，所以，这种工作方式也称为双频双工方式， 4）中继转发方式：中继转发电台的工作方式是将接收到的信号，通过检波成为低频话音信号后，再加到发射机上去调制发射机，并按发射频率输出，以扩大通信距离。有的中继转发电台可以直接用中频信号转发，这种设备的话音质量要比低频转发的好，中继转发方式如图6-3所示。,图6-3 中继转发方式,6.1.5 移动通信发展史 移动通信从诞生到现在已经有100多年的历史了。以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问题，例如频谱利用率低、移动设备复杂、费用较贵、业务种类受限以及通话易被窃听等，而其中最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。 20世纪80年代几乎同时出现了两种重要的移动通信体制：一种是TDMA体制，另一种是CDMA体制。为第二代移动通信系统(数字蜂窝系统)。TDMA体制的典型代表是欧洲的GSM系统，CDMA体制的典型代表是美国的IS-95系统。,GSM数字移动通信系统源于欧洲。1982年，北欧国家向CEPT(欧洲邮电管理会议)提交了一份建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范。在这次会议上成立了一个移动特别小组(Group Special Mobile)，简称“GSM”，它隶属于欧洲电信标准学会(ETSI)，主要负责制定有关的标准和建议。 1991年，欧洲第一个GSM系统开通，并将GSM正式更名为“全球移动通信系统”(Global system for Mobile communications)。同年，移动特别小组还完成了1800MHz频段欧洲公共电信业务规范的制定工作，定名为DCS1800系统。GSM900与DCS1800统称GSM系统。,1992年，欧洲大部分GSM运营商开始提供商用业务。 1993年，欧洲第一个DCS1800系统投入运营。 1993年，我国第一个GSM系统建成开通。 美国公司Qualcomm(高通)则一直坚定地研究CDMA技术，并于1989年进行了首次CDMA现场试验，证明CDMA用于蜂窝移动通信的大容量特性，经理论推导为AMPS容量的20倍。这一振奋人心的结果很快使CDMA成为全球的热门课题。1995年，香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。到1999年底，全球CDMA用户已达5000多万，CDMA的研究和商用进入高潮。,中国联通在2000年底建成容量为1000万户左右的CDMA网络，覆盖全国250个以上城市，到2003年底，累计建设容量达4000万户，基本覆盖全国大部分县级以上的城市。 移动通信经历了第二代的蓬勃发展，用户数量急剧增加，在某些地区出现了频率资源紧张、系统容量饱和的局面。而与此同时，信息技术飞速发展对移动通信提出了更多新的业务需求，如图像、话音与数据相结合的多媒体业务高速数据业务，而第二代移动通信系统因只能提供话音业务和低速数据业务，已不能适应新业务发展的要求。所以新一代移动通信系统的研究和发展就成为移动通信领域的一个新热点。,第三代移动通信系统最初的研究工作始于1985年，当时ITU-R(CCIR)成立临时工作组，提出了未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS)，其目的是形成全球统一的频率与统一的标准、实现全球无缝漫游，并提供多种业务。1996年，FPLMTS正式更名为IMT-2000。IMT-2000 支持的网络称为第三代移动通信系统，它可以支持高达2Mbit/s的传输速率，并可提供多媒体业务和高速数据业务。 目前，第三代移动通信系统的标准化工作已接近尾声，形成了WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA三大主流标准三足鼎立的局面，其中欧洲的WCDMA和美国的cdma2000分别是在GSM和IS-95 CDMA的基础上发展起来的。,而大唐电信代表中国提出的TD-SCDMA标准由于采用了TDD模式，支持不对称业务，又有中国政府和产业界的支持，再加上国内巨大的市场潜力，因此格外引人注目，必将成为未来移动通信市场上的一个新的亮点。6.2 移动通信技术6.2.1 移动通信系统的组成 移动通信系统一般由移动台（MS）、基站(BS)及移动业务交换中心（MSC）组成。它与市话网(PSTN)通过中继线相连接，如图6-4所示。,图6-4移动通信系统的组成,基站和移动台设有收、发信机和天馈线等设备。每个基站都有一个可靠通信的服务范围，称为无线小区。无线小区的大小主要由发射功率和基站天线的高度决定。服务面积可分为大区制和小区制两种。大区制是指一个城市由一个无线区覆盖。大区制的基站发射功率很大，无线区覆盖半径可达25km以上。小区制一般是指覆盖半径为2km10km的区域，且由多个无线区链合而成整个服务区的制式。小区制的基站发射功率很小。目前发展方向是将小区进一步划小，成为微区、宏区和毫区，其覆盖半径降至100m左右。,移动业务交换中心主要是提供路由器进行信息处理和对整个系统进行集中控制管理。移动业务交换中心还因系统不同而有几种名称，如在AMPS系统中被称为移动交换局MTSO而在NMT-450及900系统中又称为移动交换机MTX。 移动通信是通信条件比较差的一种通信方式，在陆地上受地形、地物和环境干扰等因素的影响较严重。6.2.2 移动通信无线覆盖区结构（一）大区制 大区制就是在一个基站天线覆盖区内的移动用户，只能在此区域完成联络与控制。它的特点是：基站只有一个天,线，架设高、功率大，覆盖半径也大，一般用于集群通信中。此种方式的设备较简单，投资少，见效快，所以在用户较少的地区，大区制得到广泛的应用。但频率利用率低，扩容困难，不能漫游。（二）小区制 小区制就是整个业务区(服务区)划分为若干小区，在小区中分别设置基站，负责本小区移动通信的联络控制，同时又可在移动控制中心（移动业务交换中心MSC）的统一控制下，实现小区间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。,例如，把一个大区制覆盖的服务区域一分为五(图6-5)，每一个小区各设一个小功率基站(BS1BS5)，发射功率一般为5W10W，以满足各小区移动通信的需要。若是这样安排，那么移动台MS1在1区使用频率f1和f2时，而在3区的另一个移动台MS3也可使用这对频率进行通信。这是由于1区和3区相距较远，且隔着2、3、4区，功率又小，所以即使采用相同频率也不会相互干扰。在这种情况下，只需3对频率(即3个频道)，就可与5个移动台通话。而大区制下要与5个移动台通话，必须使用5对频率。显然小区制提高了频率的利用率。这是公用陆地移动通信采用的天线覆盖方式。,图6-5 小区制示意图,无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定。采用小区制，用户在四处移动时，系统可以自动地将用户从一个小区切换(转接)到另一个小区。这是使蜂窝用户具有移动性的最重要的特点。当用户到达小区的边界处，计算机通信系统就会自动地进行呼叫切换。与此同时，另一个小区就会给这个呼叫分配一条新的信道。当小区中话务量太高时，也会进行呼叫切换。遇到这种情况，基站将对无线电频道进行扫描，从邻近小区中寻找一条可利用的信道。如果这个小区内没有空闲的信道，那么用户在拨打电话时就会听到忙音信号。,采用小区制时，在移动通话过程中，从一个小区转入另一个小区的概率增加了，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话过程中越过的小区越多。通话中转换频道的次数就越多。这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，同时也会影响通信质量。所以无线小区的范围也不宜过小。那么实际工作中，无线小区的半径取多大合适呢？这要综合考虑(如日本800MHz汽车电话系统，无线小区确定为5km10km)。小区的大小取决于一个地区的用户密度。在人口密集的地区，可以通过缩小一个蜂窝小区的实际面积或者增加更多的部分重叠的小区来提高蜂窝网的容量。这样既可以增加可用的信道数，又无需增加实际使用的频率数量。,（三）服务区域的划分 无线频率是一种有限的资源，在无线通信中，一个重要的问题就是如何利用有限的资源为尽可能多的用户提供服务。在没出现蜂窝技术时，提高无线通信容量的习惯做法是通过分割频率获得更多的可用信道。然而这种做法缩小了指配给每个用户的带宽，造成服务质量下降。 蜂窝技术不是分割频率而是分割地理区域。这种将服务区分割成多个蜂窝小区的办法是一个关键的变革，因为它能更加有效地使用无线频率。 考虑服务对象及频率组不相互干扰等因素，小区制一般分为带状服务区和面状服务区。图6-6所示为带状服务区的情况。,图6-6 带状服务区示意图,图 6-7 同频干扰示意图,1. 带状服务区 带状服务区是指铁路的列车无线电话、船舶无线电话等，基站可以使用定向天线(方向性强的天线)，小区按纵向排列覆盖整个服务区。为避免邻接小区使用相同频率，造成干扰(同频干扰), 因而采用不同频率组，在带状情况下可配备双组(群)频率。但是也可能发生干扰，如图6-7所示，因此也可配备三组或四组等。2. 面状服务区 面状服务区是指服务小区的形状采用正三角形、正方形、正六边形，邻接构成整个服务区。如图6-8所示。,图6-8 组成面状服务区各种小区的形状 （a）正三角形；(b)正方形；(c)正六边形,根据从邻接小区的中心间距、单位小区的有效面积、交叠区域面积、交叠距离和所需最少无线频率的个数等几个方面加以比较，用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的。因此，它在现代移动通信网中得到了广泛的应用。由于这种面状服务区的形状很像蜂窝，所以又称蜂窝式网。（四）蜂窝无线区移动通信网 通常在陆地公用移动通信网，都是由若干正六边邻接小区组成一个无线覆盖区群，再由若干无线区群构成整个服务区。单位无线区群构成应有两个基本条件：,（1）若干个单位无线区群正六边形彼此邻接组成蜂窝式服务区。（2）邻接单位无线区群中的同频无线小区的中心间距相等。在满足上述条件情况下，构成单位无线区群的小区个数N为 (6-2)式中：a、b均为正整数，其中一个可以为零，根据关系式可求出N为3，4，7，9， 。根据以上构成条件可知，N个单位无线区群构成的服务区域如图6-9所示。,图6-9 各种单位无线区群的结构图形 (a) N=3；(b) N=4；(c) N=7,从图中可看出，单位邻接无线区群中，同频无线小区的中心间距dg与小区个数N、小区半径r之间的关系为 （6-3） 有3个、4个、7个无线小区构成的单位无线区群，其基站可设置在各自无线小区顶点，也可设置在小区中心。然后可配置7个或多个无线覆盖区，如通常使用的73(21)个信道组。,6.2.3 移动通信中的切换、 交接与漫游 图6-10所示为三叶草形结构，基站在三个小区顶点，向三个方向以不同频率组覆盖，有时又称之为顶点激励方式，采用120的定向天线辐射电波进行无线信号覆盖。从图6-13中看出，如果配置三组频率，由于天线的方向性提供了一定的隔离度，因而在小区中信号不会产生干扰。,图6-10 三叶草形（每个基站三个无线小区）,当移动体在运动中，从一个小区向另一个小区运动时，信道要发生转换，这就是移动通信中的切换，或称交接。如图6-11所示，当移动体从基区1(BS1)向基区2(BS2)过渡时，这时信道要进行转换，这种转换叫做切换。切换可发生在同一基区的不同小区，也可发生在不同基区的不同频率组，也可发生在不同的移动交换区，如图6-12所示，只要是陆地公用蜂窝移动通信网，都存在这几种小区的信号切换。其交接过程中，首先是基站监测移动台信号强度，当信号降低到某一限值时就请求切换；比较周围邻接小区接收到移动台的信号强弱，当某一基站的小区信号较强是，就切换到此基站的小区，通过信道转换继续进行通话。,图6-11 同一交换区的切换示意图,漫游是指移动台在某地登记进网后，可在异地同样进行呼叫处理通信。这里的异地，是指不同地区，不同省，甚至不同国家都同样能通过漫游进行通信联系。正因为移动通信能在全国、全世界漫游，因此才有现在这样的飞速发展。但是，这种漫游的无线电信号，其覆盖还是小区制的蜂窝移动通信系统，是由移动通信网来实现的，有的称之为世界陆地移动通信网，又称为全球通。 全球通的蜂窝移动通信网有一个制式的问题，如果是同一制式，很容易实现(切换)交接与漫游。世界上有多种制式的蜂窝移动通信系统，就数字移动通信而言，就有GSM，D-AMPS，D-NTT等。我国数字系统采用GSM制式。,图6-12 不同交换区的切换示意图,6.3 GSM(全球数字移动通信)系统及 GPRS技术6.3.1 GSM的特点 GSM系统是泛欧数字蜂窝移动通信网的简称，是当前发展最成熟的一种数字移动通信系，即为“全球移动通信系统”。GSM的五大特点如下：（一）GSM的移动台具有漫游功能，可以实现国际漫游（1）移动台识别码：GSM为用户定义了三个识别码，即DN码、MSRN码和IMSI码。DN码是公用电话号码簿上可以查到的统一电话号码；移动台漫游号码MSRN是在呼叫漫游用户时使用的号码，由VLR临时指定，并根据此号码将呼叫接至漫游移动台；国际移动台识别码IMSI在无线信道上使用，用来寻呼和,识别移动台。上述三个识别码存在着对应关系，利用它们可以准确无误地识别某个移动台。（2）位置登记：某区的移动台若进入另一个区，则只有经过位置登记后才能使用。如A区移动台进入B区后，它会自动搜索该区基站的广播公共信道，获得位置信息。当发现接收到的区域识别码与自己的不同时，漫游移动台会向当地基站发出位置更新请求；B区的被访局收到此信号后，通知本局的VLR，VLR即为漫游用户指定一个临时号码MSRN。并将此号码通过CCITT No.7信令，通知移动台所在业务区备案。这样，一个漫游用户位置登记就完成了。,（3）将呼叫接续至漫游移动台：当公用有线电话用户要呼叫某漫游移动台时，用有线电话机拨移动台DN码，DN码首先经由公用交换网接至最靠近的本地GSM移动业务交换中心(GSMC)；GSMC利用DN码访问母局位置登记器，从中取得漫游台的MSRN码，并根据此 码将呼叫接至被访问的移动业务交换中心(VMSC)；VMSC接到MSRN号码后，进一步访问来访者登记器，证实漫游台是否仍在本区工作，经确认后，VMSC把MSRN码转换成国际移动台识别码（IMSI），通过当地基站，在无线信道上向漫游移动台发出寻呼，从而建立通话。,（二）GSM提供多种业务 GSM可提供许多新业务，包括传输速率为300b/s9600b/s的双工异步数据，1200b/s9600b/s的双工同步数据；异步300b/s9600b/s的PAD接入电路、分组数据和话音数字信号、可视图文以及对ISDN终端的支持等。（三）GSM具有较好的保密功能 GSM可以向用户提供以下三种保密功能。（1）对移动台识别码加密，使窃听者无法确定用户的移动台电话号码，起到对用户位置保密的作用。（2）将用户的话音、信令数据和识别码加密，使非法窃听者无法收到通信的具体内容。,（3）保密措施通过“用户鉴别”来实现。其鉴别方式是一个“询问一响应”过程。为了鉴别用户，在通信过程开始时，首先由网络向移动台发出一个信号：移动台收到这个号码后，连同内部的“电子密锁”，共同启动“用户鉴别”单元，随之输出鉴别结果，返回网络的固定方。网络固定方在发出号码的同时，也启动自己的“用户鉴别”单元，产生相应的结果，与移动台返回的结果进行比较，若结果相同则确认为合法用户，否则确认为非法用户，从而确保了用户的使用权。,（四）越区切换功能在微蜂窝区移动通信网中，高频度的越区切换已不可避免。GSM采取主动参与越区切换的策略。移动台在通话期间，不断向所在工作区基站报告本区和相邻区无线环境的详细数据。当需要越区切换时，移动台主动向本区基站发出越区切换请求，固定方(MSC和BS)根据来自移动台的数据，查找是否存在替补信道，以接收越区切换。如果不存在，则选择第二替补信道，直至选中一个空闲信道，使移动台切换到该信道上继续通信。,（五）其它特点GSM系统主要采用了时分多址（TDMA）传输技术。其系统容量大，通话音质好，便于数字传输，可与今后的综合业务数字网(ISDN)兼容，还具有电子信箱、短消息业务等功能。6.3.2 GSM系统构成 GSM数字蜂窝移动系统的主要组成部分可分为移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)，如图6-13所示。,图6-13 GSM通信系统构成,（一）移动台(MS) 移动台是用户使用的终端设备，它包括移动电话以及用于提供数据、传真等附加业务的终端适配器和终端设备。移动台有便携式(手持)和车载式两种。未来移动台的主要形式是手持式，因为它的功能全、体积小、使用十分方便。 移动台的主要功能有：能通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信业务；具备与使用者之间的人机接口。例如，要实现话音通信，必须要有送、受话器、键盘以及显示屏幕等，或者与其它终端设备相连接的适配器，或两者兼有。从功能上看移动台可分为三种：,（1）只具备某种业务功能，例如，只能通话的普通手持机；（2）带有适配器可连接特定的终端设备；（3）可提供ISDN接口，再通过ISDN终端提供各类业务。 移动台还涉及到用户注册与管理。移动台依靠无线接入，不存在固定的线路。移动台本身必须具备用户的识别号码。这些用于识别用户的数据资料可以由电话局一次性注入移动台。另外，可采用用户识别模块，即一种信用卡形式，称为SIM（Subscriber Identify Module）卡。使用移动台的人必须将SIM卡插入移动台才能使用，这是二种非常灵活的使用方式。（二）基站子系统(BSS)BSS可分为两部分，即基站收发信台(BTS)和基站控制器（BSC）。,BTS包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构(如全向、扇形、星状或链状)所需要的天线、连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。 BSC是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理，实行呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内的移动台的越区切换进行控制等。,（三）网络子系统(NSS) NSS由移动业务交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、拜访位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)、设备识别寄存器(EIR)、操作维护中心(OMC)和短消息业务中心(BSC)构成。 MSC是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制与管理。例如：信道的管理与分配；呼叫的处理与控制；越区切换和漫游的控制；用户位置登记与管理；用户号码和移动设备号码的登记与管理；服务类型的控制；对用户实施鉴权；为系统与其它网络连接提供接口，例如系统与其它MSC、公用通信网络(如公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网（PDN）等连接,提供接口，这样保证用户在转移或漫游过程中实现无间隙的服务。 HLR是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR中登记。登记的内容分为两类：一类是永久性的参数， 如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一类是暂时性的、需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数。当用户漫游到HLR服务区域之外时，HLR也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的归属位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。,VLR是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制服务区，也可分为几个相邻MSC控制服务区。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，必须向的漫游号码（MSRN），并通知HLR修改用户的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，那么HLR 在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户的位置信息。 AUC的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。,EIR是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动设备进行鉴别和监视，并拒绝非法移动台入网。OMC的任务是对全网进行监控和操作，例如系统的自检、报警和备用设备的激活，系统的故障诊断与处理；话务量的统计和计费数据的记录与传递；各种资料的收集、分析与显示等。 SC是向用户提供短消息业务的实体。HLR，AUC和EIR通常合设于同一物理实体中。,6.3.3 GSM系统的主要参数 GSM系统主要参数为：频段、频段宽度、通信方式、信道分配等，具体参数如下：频段：935MHz960 MHz为基站发、移动台收的频段；890MHz915MHz为移动台发、基站收的频段；1805MHz1880 MHz为基站发、移动台收的频段；1710MHz1785MHz为移动台发、基站收的频段；其中，中国移动使用890MHz909MHz、935MHz954MHz，每向l9MHz，中国联通使用909MHz915MHz、954MHz960MHz，每向6MHz。此外中国移动通信公司还使用了1800MHz频段，1710MHz1720MHz，1805MHz1815MHz，每向10MHz的带宽。,频段宽度：25MHz；通信方式：全双工；载波间隔：200kHz；信道分配：每个频道采用TDMA方式，每载波8时隙，即8个全速信道，16个半速信道；频道配置：采用等间隔频道配置方法。（1）在900MHz频段，频道序号为1124，共124个频道，序号和频道标称中心频率的关系为：移动台发、基站收：fL(n)=890.200MHz+(n-1)0.200MHz基站发、移动台收：FH（n）=fL(n)+45MHz其中，n=1124。,（2）在1800MHz频段，频道序号为512885，共374个频道，序号和频道标称中心频率的关系为：移动台发、基站收：fL(n)=1710.200MHz+(n-512)0.200MHz基站发、移动台收：FH（n）=fL(n)+95MHz其中，n=512885。蜂窝系统可在不同的地理位置，即无线区群间重复使用各频道组的频道，即频率复用，这是蜂窝移动通信最基本原理。信道总速率：270.83kb/s；调制方式：GMSK，调制指数为0.3；,语音编码：RPE-LP 13b/s规则脉冲激励线性预测编码；数据速率：9.6kb/s分集接收：跳频217跳/s，交错信道编码，自适应均衡一一判决反馈自适应均衡器(16us以上)；每个时隙传输速率：22.8kb/s；,6.3.4 GSM的网络结构 一个国家(或地区)的网络结构与其地域面积、人口分布及发展等因素均有密切关系，各国的网络结构须根据其国情确定。目前世界各国GSM网均采用独立建设专用网方式。该方式不依附于PSTN而独立地在MSC间建立话务和信令链路，呼叫直接在GSM网中进行接续。根据话务密度在需要的地方建立MSC/VLR.设置若干汇接MSC(TMSC)，在TMSC间建立网状网互联。每个MSC/VLR至少与两个TMSC相连，这样做的目的是为了确保网络的可靠性。GSM网使用专用的接入号,(一般占用一个单独的长途区号)与PSTN互通。每个MSC/VLR与当地长途或市话汇接局相连起到入口MSC (GMSC)的功能。用户的拨号方式为：移动电话拨叫固定电话（长途冠字+长途区号+用户号码），固定电话拨叫移动电话(长途冠字+GSM接入区号+用户号码)。 我国的国土面积辽阔，人口众多，因此，我国数字移动电话网网络结构由业务网(话路网)和信令网组成。其中的业务网又由移动业务本地网、省内网(省内数字移动通信网)和全国网(全国数字移动通信网)组成。（一）业务网移动业务本地网网络结构，如图6-14所示。,图6-14 移动业务本地网,1）全国划分为若干个移动业务本地网，原则上长途编号区为2位、3位的地区建立移动业务本地网，每个移动业务本地网中应相应设立一个HLR(归属位置登记器，必要时可增设HLR)，用于存储归属该移动业务本地网的所有用户的有关数据。每个移动业务本地网中可设一个或若干个移动业务交换中心MSC(移动端局)。长途编号区为2位、3位的地区均可设立MSC，每个MSC区可划分成若干个蜂窝式小区。2）在移动业务本地网中，每个MSC与局所在地的长途局相连，并与局所在地的汇接局相连，在长途多局制地区，MSC应与该地区的高级长途局相连。在没有汇接局或话务量足够大的情况下，MSC亦可与本地端局相连。3）每个MSC均为数字蜂窝移动网的入口MSC。省内网，如图6-15所示。,图6-15 移动业务省内网,1）省内的移动通信网由省内的各移动业务本地网构成，省内设若干个移动业务汇接中心(也称二级汇接中心)。根据业务量的大小，二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心(即不带用户，没有VLR，没有至基站接口，只作汇接)，也可以是既作移动端局(与基站相连，可带用户)又作汇接中心和移动交换中心。2）省内移动通信网中的每一个移动端局，至少应与省内两个二级汇接中心相连。3）省内的二级汇接中心之间为网状网。4）任意两个MSC之间若有较大业务时，可建立话音专线。5）在建网初期，为节约投资，可先设一个二级汇接中心，每个MSC以单星形结构与汇接中心相连，以后逐步过渡。,(3) 全国网。1）在大区设立一级移动业务汇接中心，通常为单独设置的移动业务汇接中心。2）各省的二级汇接中心应与其相应的一级汇接中心相连。3）一级汇接中心之间为网状网。 我国的移动话路网(业务网)在20世纪末仍维持三级结构，其网路除在原八大汇接局设立TMSC1外，在全国又增加7个省会城市设置TMSC1。把原来一个局配置1个汇接局，做到了成对配置，把原来8个汇接局扩大到30个汇接局。即每个独立局都配置了两对TMSC1，有15对独立的TMSC1，其中有的兼二级汇接中心TMSC2。我国GSM公用陆地移动通信业务网如图6-16所示。,图6-16 我国GSM业务网,图6-16中，TMSC1为15个成对配置(共配置30个汇接局)。北京、天津、广东、江苏、辽宁、上海、黑龙江、山东、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南、陕西等15个省的省会城市为独立的一级汇接中心，每个汇接中心为成对配置。其中，湖北、湖南、河南、陕西四省兼有二级汇接中心TMSC2。 15对TMSC1之间组成网状网。二级汇接中心TMSC2与相应的TMSC1相连。对未建设独立TMSC1的省区，其TMSC2与归属的原大区中心的TMSC1相连。如西南的重庆、贵州、云南、西藏分别与四川成都的TMSC1相连；青海、甘肃、新疆、宁夏分别与陕西西安相连；海南、广西与广东相连；内蒙古、河北、山西与北京相连；安徽与江苏相连；吉林与辽宁相连；江西与上海相连等。,各个TMSC2与所属区的TMSC1之间设置基干路由。为提高网络的安全性和可靠性，解决TMSC2与TMSC1单属型连接带来的安全隐患问题，网路又设置了每个TMSC2至无汇接关系的另一个TMSC1之间的直达路由。该路由平时用于输送本省与此大区内的话务，当二级中心所属大区一级汇接中心TMSC1发生故障或其路由全阻塞时，则该路由作为安全备用路由，负责疏通至其他的所有大区的业务，如重庆设置到湖北武汉的直达路由等。 (4) 移动网(PLMN)与固定网(PSTN)的连接，如图6-17所示。移动网中的一级汇接中心、二级汇接中心和移动端局都分别要与局所在地的固定网的长途局相连，并与局所在地的汇接局相连，亦可与本地端局相连。,图6-17 移动网(PLMN)与固定网(PSTN)的连接,（二）信令网 目前是独立的NO.7信令网，采用三级结构，即HSTP、LSTP和SP。 在大区一般设置一级位号转接点，称高级信令点HSTP；在各省内设二级信号转接点，称低级信令点LSTP；最后在各移动交换中心即移动端局，设信令点SP。6.3.5 GSM系统通信网的编号 移动通信系统的编号一般分专用局号和专用网号两种。我国GSM使用的是专用网号(130139)。 我国公用陆地数字蜂窝移动通信主要有两大公司，一个是中国移动，一个是中国联通。其编号号码有以下一些内容。,（一）移动用户的ISDN号码(MSISDN) 此号码指主叫用户为呼叫数字移动通信网中用户所拨的号码(相当于电话号码)。（1）号码组成。如采用网号139，号码结构为：CC+NDC(N1N2N3, 0, H1H2H3)+SN(X1X2X3X4)CC：国家号，我国国家码为86。 NDC：包括GSM接入网号码N1，N2，N3以及HLR识别号码H1，H2，H3。 SN：移动用户号 PLMN公用陆地数字移动(GSM)接入网号中，N1为1，N2为3，N3为 09。中国移动N3为59，联通公司N3为04。在1999年7月22日后，在N3后增加一个“0”， 变为11位。 H1，H2，H3为HLR识别码，H1，H2用来区别移动业务本地网，如表6.1所示。H3由各省自行分配。,表6.1 H1、H2的分配,注：1. H3，由各省自行分配，一个HLR可包含一个或若干个H1，H2，数值。 2.表中空格处的H1，H3为备用。(2) 拨号程序。移动一一固定：OXYZ PQRABCD移动一一移动：139 H1H2H3 X1X2X3X4固定一一本地移动：139 H1H2H3 X1X2X3X4固定一一外地移动：0139 H1H2H3 X1X2X3X4移动特服业务：0XYZ X1X2移动一一火警：119移动一一匪警：110移动一一急救中心：120,（二）国际移动用户识别码(IMSI) 在数字移动通信网中，IMSI能唯一地识别一个移动用户的号码，它由15位数字组成。号码结构为：卡国际移动用户识别国内移动用户识别号码由3部分组成：(1) 移动国家号码(MCC)：由3个数字组成，唯一地识别移动用户所属的国家。中国为460。(2) 移动网号(MNC)：识别移动用户所归属的移动网。我国GSM移动通信网为00。,(3) 移动用户识别码(MSIN)：唯一地识别国内的GSM移动通信网中的移动用户，为H1H2H39X1X2X3X4X5X6，其中H1H2H3与移动用户MSISDN号码中的H1H2H3相同，9代表900MHz系统。 每个移动台可以是多种移动业务的终端(如话音、数据等)，相应地可以有多个号码簿号码MSISDN，但是其IMSI号只有一个，移动网据此受理用户的通信或漫游请求，并对用户计费。IMSI由电信经营部门在用户登记时写入移动台的EPROM。当任一主叫按MSISDN拨叫某移动用户时，终端MSC将请求HLR或VLR翻译为IMSI，然后用IMSI在无线信道上寻呼该移动台。,（三）移动用户漫游号码(MSRN) MSRN是当呼叫一个移动用户时，为使网络进行路由选择，VLR临时分配给移动用户的一个号码，其作用是供移动交换机路由选择用。它表示该用户目前路由或呼叫位置信息，即网号后第一位为零的MSISDN号码，如13900M1M2M3ABC。其中M1、M2、M3为MSC号码，M1M2的分配与H1、H2相同。 在公用电话网中，交换机是根据被叫号码中的长途区号和交换局号(PQR)判知被叫所在地点，从而选择中继路由的。固定用户的位置和其号码薄号码有固定的对应关系，但是移动台的位置是不确定的，它的MSISDN中的H1H2H3只反映它的原籍地。,当它漫游进入其他地区时，该地区的移动系统根据当地编号计划赋予它一个MSRN，并通知其HLR。以后MSC建立至该用户的来话呼叫时，就根据MSRN选择路由。 MSRN由被访地区的VLR分配，它反映了移动台当前的实际位置。当移动台离开该访问区域后，VLR就释放该MSRN，可用于以后分