第 6 章 gsm 及其增强移动通信系统

GSM 及其增强移动通信系统

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第第 66 章章 GSMGSM 及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统1　概述 2　GSM系统的组成及相关的接口 3　GSM系统的网络结构与编号计划 4　GSM系统的无线信道与信号传输 5　GSM系统的安全性管理 6　GSM系统的移动性管理 7　GPRS技术 8　EDGE技术



　　 11 　概　述　概　述　　 GSMGSM 的主要特点可以归纳为：的主要特点可以归纳为：　（　（ 11 ）频谱效率高。由于采用了高效调制器、信道编码、）频谱效率高。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，因此系统具有较高的频谱利用交织、均衡和语音编码技术，因此系统具有较高的频谱利用率。率。　（　（ 22 ）容量较大。使）容量较大。使 GSMGSM 系统的容量效率（每兆赫每小系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比模拟移动系统区的信道数）比模拟移动系统 TACSTACS 提高提高 33 ～～ 55 倍。倍。



　　（　　（ 33 ）语音质量好。鉴于数字传输技术的特点以及）语音质量好。鉴于数字传输技术的特点以及 GSGSMM 规范中有关空中接口和语音编码的定义，在门限值以上规范中有关空中接口和语音编码的定义，在门限值以上时，语音质量总是达到相同的水平，而与无线传输质量无关。时，语音质量总是达到相同的水平，而与无线传输质量无关。　　（　　（ 44 ）开放的接口。）开放的接口。 GSMGSM 所提供的开放性接口不仅包所提供的开放性接口不仅包括空中接口，而且包括网络之间以及网络中各设备实体之间括空中接口，而且包括网络之间以及网络中各设备实体之间的接口，例如，的接口，例如， AA 接口和接口和 AbisAbis 接口等。接口等。　　（　　（ 55 ）安全性好。通过鉴权、加密和使用临时移动用户）安全性好。通过鉴权、加密和使用临时移动用户识别号（识别号（ TMSITMSI ），达到安全目的。），达到安全目的。　　（　　（ 66 ）与）与 ISDNISDN 、、 PSTNPSTN 等互联。与其他网络的互联通等互联。与其他网络的互联通常利用现有的标准接口。常利用现有的标准接口。



　　（　　（ 77 ）在）在 SIMSIM 卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。对于络。对于 GSMGSM 标准，它可以提供全球漫游，当然网络经营标准，它可以提供全球漫游，当然网络经营商之间的某些协议还是必需的。例如为了计费，可以通过商之间的某些协议还是必需的。例如为了计费，可以通过MOUMOU 协调。协调。　　在　　在 GSMGSM 系统中，漫游是在系统中，漫游是在 SIMSIM 卡识别号以及被称为卡识别号以及被称为 IIMSIMSI 的国际移动用户识别号的基础上实现的。这意味着用的国际移动用户识别号的基础上实现的。这意味着用户不必带着终端设备而只需带其户不必带着终端设备而只需带其 SIMSIM 卡即可进入其他国家卡即可进入其他国家或地区。或地区。



6.26.2 　　 GSMGSM 系统的组成及相关的接口系统的组成及相关的接口 6.2.16.2.1 　　 GSMGSM 系统的结构系统的结构　　　　 1.1. 交换网络子系统交换网络子系统　　　　 11 ）移动交换中心（）移动交换中心（ MSCMSC ））　　　　 MSCMSC 是是 GSMGSM 系统的核心，其主要作用有：系统的核心，其主要作用有：　　　　 (1)(1) 对位于它所覆盖的区域内的移动台进行控制和完成话路对位于它所覆盖的区域内的移动台进行控制和完成话路交换；交换；　　　　 (2)(2) 对所有呼叫查询位置信息并建立路由；对所有呼叫查询位置信息并建立路由；　　　　 (3)(3) 是是 GSMGSM 系统和其他公网之间的接口；系统和其他公网之间的接口；　　　　 (4)(4) 完成公共信道信令系统功能以及计费功能；完成公共信道信令系统功能以及计费功能；　　　　 (5)(5) 完成完成 BSSBSS 、、 MSCMSC 之间的切换以及辅助性资源管理、移之间的切换以及辅助性资源管理、移动性管理，等等。动性管理，等等。



　　作为一个设备，移动交换中心控制若干个基站控制器，它通　　作为一个设备，移动交换中心控制若干个基站控制器，它通常是一台相当大的交换机。按中等人口密度百分比，一个典型的常是一台相当大的交换机。按中等人口密度百分比，一个典型的MSCMSC 可覆盖一个地区首府及其周围地区，共一百万居民，这样可覆盖一个地区首府及其周围地区，共一百万居民，这样一个一个 MSCMSC 大约包括大约包括 66 个设备机柜。个设备机柜。　　为了与　　为了与 GSMGSM 网络外部的用户通信，网络外部的用户通信， MSCMSC 与外部网络的接与外部网络的接口可能需要一个网间互联设备即适配网关（交互工作功能（口可能需要一个网间互联设备即适配网关（交互工作功能（ IWIWFF ））。））。 IWFIWF 的作用是使的作用是使 GSMGSM 网络的传输特性与通信对方的网网络的传输特性与通信对方的网络特性相适配，它使得络特性相适配，它使得 GSMGSM 可与可与 PSPDNPSPDN 、、 CSPDNCSPDN 等网络交互等网络交互工作，但当通信双方是简单的工作，但当通信双方是简单的 PSTNPSTN 或或 ISDNISDN 时，时， IWFIWF也存在。也存在。对于语音通信的简单情况，对于语音通信的简单情况， IWFIWF 一般是放在一般是放在 MSCMSC 设备端，交互设备端，交互工作功能与工作功能与 MSCMSC 一起实现；在复杂情况下，一起实现；在复杂情况下， IWFIWF 可以是一个独可以是一个独立的设备，与多个立的设备，与多个 MSCMSC 相连，但在规范中未规定相连，但在规范中未规定 MSCMSC 与与 IWFIWF之间的接口。之间的接口。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-1 GSM 系统的网络结构

拜访位置寄存器（拜访位置寄存器（ VLRVLR ））



　　　　 22 ）拜访位置寄存器（）拜访位置寄存器（ VLRVLR ））　　　　 VLRVLR 是一个数据库，它与一个或多个是一个数据库，它与一个或多个 MSCMSC 相连，是相连，是存储存储MSCMSC 为了处理所管辖区域中为了处理所管辖区域中 MSMS （统称拜访用户）的（统称拜访用户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如用户的号码、所需位来话、去话呼叫所需检索的信息，例如用户的号码、所需位置区域的识别、向用户提供的服务等参数。它存储的位置数置区域的识别、向用户提供的服务等参数。它存储的位置数据比据比 HLRHLR 中的要精确一些。在多数情况下，中的要精确一些。在多数情况下， VLRVLR 总是与总是与各个各个 MSCMSC集成在一起的。集成在一起的。



归属位置寄存器（归属位置寄存器（ HLRHLR ））



　　　　 33 ）归属位置寄存器（）归属位置寄存器（ HLRHLR ））　　　　 HLRHLR也是一个数据库，是存储管理部门用于移动用户管理也是一个数据库，是存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（ HLRHLR ）中注）中注册登记。册登记。 HLRHLR 主要存储两类信息：一类是有关用户的参数；另主要存储两类信息：一类是有关用户的参数；另一类是有关用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫一类是有关用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如路由，例如 MSCMSC 、、 VLRVLR 地址等。作为一个物理设备，典型的地址等。作为一个物理设备，典型的 HHLRLR 是一台独立的计算机，它没有交换能力，能管理成千上万的是一台独立的计算机，它没有交换能力，能管理成千上万的用户。用户。　　　　 44 ）鉴权中心（）鉴权中心（ AUCAUC ））　　　　 AUCAUC 用于产生为确定移动用户身份和对呼叫保密所需鉴权、用于产生为确定移动用户身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三个参数（随机数加密的三个参数（随机数 RANDRAND 、响应数、响应数 SRESSRES 、密钥、密钥 KKCC ）的）的功能实体。功能实体。



设备识别寄存器（设备识别寄存器（ EIREIR ））



　　　　 5)5) 设备识别寄存器（设备识别寄存器（ EIREIR ））　　　　 EIREIR 是存储有关移动台设备参数的数据库，主要完成是存储有关移动台设备参数的数据库，主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。的使用。　　在实际的　　在实际的 GSMGSM 通信网络中，由于网络规模、运营环境通信网络中，由于网络规模、运营环境和设备生产厂家的不同，上述各个部分可以有不同的配置方和设备生产厂家的不同，上述各个部分可以有不同的配置方法。比如，把法。比如，把 MSCMSC 和和 VLRVLR合并在一起，或者把合并在一起，或者把 HLRHLR 、、 AAUCUC 和和 EIREIR合并为一个实体。合并为一个实体。



基站子系统（基站子系统（ BSSBSS ））



　　　　 2.2. 基站子系统基站子系统　　基站子系统（　　基站子系统（ BSSBSS ）是）是 GSMGSM 系统的基本组成部分。它系统的基本组成部分。它通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（ NSSNSS ）中）中的移动交换中心（的移动交换中心（ MSCMSC ）相连，实现移动用户与固定网络）相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。基站子系统主要由基用户之间或移动用户之间的通信连接。基站子系统主要由基站收发信机（站收发信机（ BTSBTS ）和基站控制器（）和基站控制器（ BSCBSC ）构成。基站收）构成。基站收发信机、天线共用器和天线是基站子系统的无线部分，它由发信机、天线共用器和天线是基站子系统的无线部分，它由基站控制器实施控制。基站控制器实施控制。



基站控制器（基站控制器（ BSCBSC ））



　　　　 11 ）基站控制器（）基站控制器（ BSCBSC ））　　　　 BSCBSC 具有对一个甚至数十个具有对一个甚至数十个 BTSBTS 进行控制的功能，它进行控制的功能，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。



基站收发信台（基站收发信台（ BTSBTS ））



　　　　 22 ）基站收发信台（）基站收发信台（ BTSBTS ））　　　　 BTSBTS 是无线接口设备，完全由是无线接口设备，完全由 BSCBSC 控制，主要负责无线传控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。功能。　　　　 BTSBTS 可以直接与可以直接与 BSCBSC 相连接，也可以通过基站接口设备相连接，也可以通过基站接口设备（（ BIEBIE ）采用远端控制的连接方式与）采用远端控制的连接方式与 BSCBSC 相连接。此外，基站相连接。此外，基站子系统为了适应无线与有线系统使用不同传输速率进行传输，在子系统为了适应无线与有线系统使用不同传输速率进行传输，在BSCBSC 与与 MSCMSC 之间增加了码变换器（之间增加了码变换器（ TCTC ）（语音速率转换设）（语音速率转换设备）及相应的子复用设备（备）及相应的子复用设备（ SMSM ），两者合称为码型转换和速率），两者合称为码型转换和速率适配器（适配器（ TRAUTRAU ）。一种具有本地和远端配置）。一种具有本地和远端配置 BTSBTS 的典型的典型 BSSBSS组成方式如图组成方式如图 6-26-2 所示。所示。 BIEBIE 、、 TCTC 和和 SMSM 称为称为 GSMGSM 系统的传系统的传输附属设备。输附属设备。



　　　　 3.3. 移动台子系统移动台子系统　　移动台是　　移动台是 GSMGSM 移动通信网中用户使用的设备。移动台移动通信网中用户使用的设备。移动台类型可分为车载台、便携台和手机。移动台由发信、收信回类型可分为车载台、便携台和手机。移动台由发信、收信回路及控制接口部分组成，通过无线接口接入路及控制接口部分组成，通过无线接口接入 GSMGSM 系统。移系统。移动台的原理如图动台的原理如图 6-46-4 所示。所示。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-4 　移动台原理框图



　　　　 4.4.操作维护中心操作维护中心　　　　 GSMGSM 系统中的操作维护中心（系统中的操作维护中心（ OMCOMC ）主要是对整个）主要是对整个GSMGSM 网络进行管理和监控，通过它实现对网络进行管理和监控，通过它实现对 GSMGSM 网内各种网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。 OMCOMC 对基对基站子系统和交换子系统分别进行操作和维护。站子系统和交换子系统分别进行操作和维护。



6.2.26.2.2 　　 GSMGSM 系统的接口系统的接口　　　　 GSMGSM 系统的各个子系统之间以及子系统内部各功能实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，体之间存在大量的接口， GSMGSM 技术规范对这些接口做了详技术规范对这些接口做了详细的规定，使不同生产厂家的设备能够在同一个网内互联，细的规定，使不同生产厂家的设备能够在同一个网内互联，如图如图 6-56-5 所示。所示。　　（　　（ 11 ）） UmUm 接口。移动台（接口。移动台（ MSMS ）和基站收发信台（）和基站收发信台（ BBTSTS ）之间的接口，即空中无线电接口，用于移动台和）之间的接口，即空中无线电接口，用于移动台和 GSMGSM系统的固定部分之间的互通，其物理连接通过无线链路实现。系统的固定部分之间的互通，其物理连接通过无线链路实现。UUmm 接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。管理等。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-5 GSM 系统的接口



　　（　　（ 22 ）） AbisAbis 接口。基站子系统中的接口。基站子系统中的 BSCBSC 和和 BTSBTS 之间之间的通信接口，其物理连接通过采用的通信接口，其物理连接通过采用 2Mb/s2Mb/s 或或 64kb/s64kb/s 的的 PCMPCM数字传输链路来实现。数字传输链路来实现。 AbisAbis 接口支持向用户提供的所有服接口支持向用户提供的所有服务，并支持对务，并支持对 BTSBTS 无线设备的控制和无线频率的分配。无线设备的控制和无线频率的分配。 AbAbisis 接口是一个未开放的接口。接口是一个未开放的接口。　　（　　（ 33 ）） AA 接口。接口。 BSSBSS 和和 MSCMSC 之间的接口。之间的接口。 AA 接口基接口基于于 2Mb/s2Mb/s 数字接口，采用数字接口，采用 1414 位位 77 号信令方式，主要传递呼号信令方式，主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。



　　（　　（ 44 ）） BB 接口。接口。 MSCMSC 与与 VLRVLR 之间的接口，用于之间的接口，用于 MSCMSC向向 VLRVLR 询问有关移动台当前位置信息，或通知询问有关移动台当前位置信息，或通知 VLRVLR 有关有关移动台的位置更新信息等。该接口是一个内部接口，一般不移动台的位置更新信息等。该接口是一个内部接口，一般不做规定。　　做规定。　　　　（　　（ 55 ）） CC 接口。接口。 MSCMSC 与与 HLRHLR 之间的接口，用于被叫之间的接口，用于被叫移动用户信息的传递以及获取被叫移动用户的漫游号码。两移动用户信息的传递以及获取被叫移动用户的漫游号码。两者之间是采用标准的者之间是采用标准的 2.048Mb2.048Mb／／ ss 或或 64kb/sPCM64kb/sPCM 数字传输数字传输链路实现的。链路实现的。　　（　　（ 66 ）） DD 接口。接口。 HLRHLR 与与 VLRVLR 之间的接口，用于交换之间的接口，用于交换移动台的位置信息和用户管理的信息，保证移动台在整个服移动台的位置信息和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区内能建立和接受呼叫。由于务区内能建立和接受呼叫。由于 VLRVLR综合于综合于 MSCMSC 中，因中，因此此 DD 接口的物理链路与接口的物理链路与 CC 接口相同。接口相同。



　　（　　（ 77 ）） EE 接口。相邻区域的不同接口。相邻区域的不同 MSCMSC 之间的接口，用于移之间的接口，用于移动台从一个动台从一个 MSCMSC 控制区到另一个控制区到另一个 MSMS 控制区时为保持通话连续控制区时为保持通话连续而进行局间切换，以及两个而进行局间切换，以及两个 MSCMSC 之间建立用户呼叫接续时传递之间建立用户呼叫接续时传递有关的消息。此接口的物理链接方式是采用标准的有关的消息。此接口的物理链接方式是采用标准的 2.048Mb2.048Mb ／／ ssPCMPCM 数字传输链路实现的。数字传输链路实现的。　　（　　（ 88 ）） FF 接口。接口。 MSCMSC 与与 EIREIR 之间的接口，用于之间的接口，用于 MSCMSC 检验检验移动台移动台 IMEIIMEI 时使用，也是一个时使用，也是一个 2.048Mb/s2.048Mb/s 或或 64kb/sPCM64kb/sPCM 数字接数字接口。口。　　（　　（ 99 ）） GG 接口。两个接口。两个 VLRVLR 之间的接口。当采用临时移动用之间的接口。当采用临时移动用户识别码户识别码 (TMSI)(TMSI) 时，此接口用于向分配时，此接口用于向分配 TMSITMSI 的的 VLRVLR 询问此移询问此移动用户的国际移动用户识别码动用户的国际移动用户识别码 (IMSI)(IMSI) 的信息。的信息。 GG 接口的物理链接口的物理链路与路与 EE 接口相同。接口相同。　　（　　（ 1010 ）） GSMGSM 系统与其他公用电信网接口。系统与其他公用电信网接口。 GSMGSM 系统通过系统通过 MSCMSC与公用电信网互连，一般采用与公用电信网互连，一般采用 77 号信令系统接口。其物理链接方式是号信令系统接口。其物理链接方式是 MMSCSC 与与 PSTNPSTN 或或 ISDNISDN 交换机之间采用交换机之间采用 2.048Mb/s2.048Mb/s 的的 PCMPCM 数字传输链路数字传输链路实现的。实现的。



6.2.36.2.3 　　 GSMGSM 系统的业务系统的业务　　　　 1.1. 承载业务承载业务　　承载业务主要保证用户在两个接入点之间传输有关信号　　承载业务主要保证用户在两个接入点之间传输有关信号所需的带宽容量，使用户之间实时可靠的信息（语音、数据所需的带宽容量，使用户之间实时可靠的信息（语音、数据等）传递。这类业务与等）传递。这类业务与 OSIOSI 模型的低三层有关。承载业务模型的低三层有关。承载业务定义了对网络功能的要求。为了提供各种承载业务，定义了对网络功能的要求。为了提供各种承载业务， GSMGSM用户应能够发送和接收速率高达用户应能够发送和接收速率高达 9600b/s9600b/s 的数据。表的数据。表 6-16-1列列出了出了 GSMGSM 系统的承载业务。系统的承载业务。



图 6-6 　电信业务和承载业务



表表 6-16-1 　承载业务　承载业务业务内容

异步数据 300～9600b/s

同步数据 1200～9600b/s

PAD接入 300～9600b/s，分组打包和拆包，为 GSM 用户接入分组网提供一个异步连接，该

业务只能由移动台主叫发起

分组接入 2400～9600b/s，为GSM 用户接入分组网提供一个同步连接，该业务只能由移动台

主叫发起

话音／数据交替在呼叫过程中，提供话音和数据的交替

先话音后数据先话音连接，后进入数据连接



　　　　 2.2. 电信业务电信业务　　电信业务主要是为用户提供足够的容量，包括终端设备　　电信业务主要是为用户提供足够的容量，包括终端设备功能及与其他用户的通信。该业务结合了与信息处理功能相功能及与其他用户的通信。该业务结合了与信息处理功能相关的传输功能，使用承载业务来传送数据及提供更高层的功关的传输功能，使用承载业务来传送数据及提供更高层的功能。这些更高层的功能与能。这些更高层的功能与 OSIOSI 模型中的模型中的 44 ～～ 77层相对应，层相对应，包括电话业务、紧急呼叫业务、短消息业务及传真业务等。包括电话业务、紧急呼叫业务、短消息业务及传真业务等。表表 6-26-2给出了给出了 GSMGSM 支持的电信业务类型。支持的电信业务类型。



表表 6-26-2 　电信业务　电信业务业务内容

话音服务全速（13kb/s），半速（6.5kb/s）。提供语音信息和语音信号到网络的传输

紧急呼叫在紧急情况下，通过简单拨号即可拨通紧急呼叫中心，具有优先权，

短消息服务用于消息处理系统提供短消息给移动用户

短消息服务用于移动用户给消息处理中心提供短消息

短消息传输用于传输对小区范围内的所有移动用户，是一点对多点的服务

自动传真自动提供第 3类呼叫和被呼模式传真



　　补充业务是在承载业务和电信业务的基础上获得的。一　　补充业务是在承载业务和电信业务的基础上获得的。一项补充业务是在一项或多项承载业务中联合使用，它不能单项补充业务是在一项或多项承载业务中联合使用，它不能单独使用，必须和基本业务一起提供给用户。大部分补充业务独使用，必须和基本业务一起提供给用户。大部分补充业务是从固定网所能提供的补充业务中继承过来的，因此这里不是从固定网所能提供的补充业务中继承过来的，因此这里不做详细讨论。做详细讨论。



　　 6.36.3 　　 GSMGSM 系统的网络结构与编号计划系统的网络结构与编号计划　　　　6.3.16.3.1 　无线覆盖的区域划分　无线覆盖的区域划分　　从无线覆盖区域的划分来看，　　从无线覆盖区域的划分来看， GSMGSM 系统各种区域之间系统各种区域之间的关系如图的关系如图 6-76-7 所示。所示。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-7 　 GSM 系统各种区域之间的关系



　　　　 GSMGSM 网络的最小不可分割区域是由一个基站（全向天线）网络的最小不可分割区域是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线（或一个基站的一个扇形天线（ BTSBTS ）所覆盖的区域，称为小区）所覆盖的区域，称为小区（（ cellcell ）。每个小区由全球小区识别码（）。每个小区由全球小区识别码（ GCIGCI ）来识别。）来识别。　　若干个小区构成一个位置区（　　若干个小区构成一个位置区（ LAILAI ），位置区的划分是由网），位置区的划分是由网络运营者设置的。一个位置区可能和一个或多个络运营者设置的。一个位置区可能和一个或多个 BSCBSC 有关，但它有关，但它只属于一个只属于一个 MSCMSC 。位置区是系统用于搜索激活状态下的移动台。位置区是系统用于搜索激活状态下的移动台的区域范围，因此在一个位置区内，移动台可以自由地移动，而的区域范围，因此在一个位置区内，移动台可以自由地移动，而不用更新控制该位置区的不用更新控制该位置区的 MSC/VLRMSC/VLR 中的位置信息。系统利用位中的位置信息。系统利用位置区识别码识别该位置区。置区识别码识别该位置区。　　一个　　一个 MSCMSC业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，可由一个或几个位置区组成。可由一个或几个位置区组成。　　　　 PLMNPLMN业务区是由一个或几个业务区是由一个或几个 MSCMSC业务区组成的（每个国业务区组成的（每个国家有一个或多个）。家有一个或多个）。　　　　 GSMGSM 业务区是由全球各个国家的业务区是由全球各个国家的 PLMNPLMN 网络所构成的。网络所构成的。



6.3.36.3.3 　编号计划　编号计划　　　　 1.1. 移动台移动台 ISDNISDN 号码（号码（ MSISDNMSISDN ））　　　　 MSISDNMSISDN 是指呼叫是指呼叫 GSMGSM 系统中的某个移动用户时所系统中的某个移动用户时所需拨的号码，号码的结构如图所示。需拨的号码，号码的结构如图所示。

　　　　 CCCC 为国家码，我国为为国家码，我国为 8686 。。 NDCNDC 为国内目的地址码，为国内目的地址码，即网络接入号，中国电信即网络接入号，中国电信 GSMGSM 网为网为 139139 、、 138138 等等 ,, 中国联中国联通通 GSMGSM 网为网为 130130 、、 131131 等。等。 SNSN 为用户号码，采用等长为用户号码，采用等长 77位编号位编号 H1H2H3ABCDH1H2H3ABCD ，其中，其中 H1H2H3H1H2H3 为每个移动业务本为每个移动业务本地网的地网的 HLRHLR 号码，号码， ABCDABCD 为移动用户码。为移动用户码。



　　　　 2.2. 国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（ IMSIIMSI ））　　为了在无线路径和整个　　为了在无线路径和整个 GSMGSM 移动通信网上正确识别某移动通信网上正确识别某个移动用户，必须给移动用户分配一个特定的识别码，存储个移动用户，必须给移动用户分配一个特定的识别码，存储于客户识别模块于客户识别模块 SIMSIM 、、 HLRHLR 、、 VLRVLR 中。此码在所有位置中。此码在所有位置区（包括漫游区）都有效。通常在呼叫建立和位置更新时，区（包括漫游区）都有效。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用需要使用 IMSIIMSI 号码。号码。 IMSIIMSI 号码结构如图号码结构如图 6-126-12 所示。所示。



图 6-12 　 IMSI 号码结构



　　　　 MCCMCC 为移动国家号码，我国为为移动国家号码，我国为 460460 。。 MNCMNC 为移动网为移动网号，用于识别移动用户所归属的移动网，中国电信号，用于识别移动用户所归属的移动网，中国电信 GSMGSM 网网为为 0000 ，中国联通，中国联通 GSMGSM 网为网为 0101 。。 MSINMSIN 为移动用户识别码，为移动用户识别码，用以唯一地识别国内某一网内的移动用户。用以唯一地识别国内某一网内的移动用户。 IMSIIMSI 的总长不的总长不超过超过 1515 位数字，每位数字仅使用位数字，每位数字仅使用 00 ～～ 99 的数字。的数字。



　　　　 3.3. 临时移动用户识别码（临时移动用户识别码（ TMSITMSI ））　　为了对　　为了对 IMSIIMSI 保密，保密， IMSIIMSI 只在起始入网登记时使用，只在起始入网登记时使用，在后续的呼叫中，使用经一定算法转换而来的在后续的呼叫中，使用经一定算法转换而来的 TMSITMSI ，以避，以避免通过无线信道发送其免通过无线信道发送其 IMSIIMSI ，从而防止窃听者检测用户的，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通信内容，或者非法盗用合法用户的 IMSIIMSI 。。 TMSITMSI 总长不总长不超过超过 44 个字节，其格式由运营部门决定。个字节，其格式由运营部门决定。



　　　　 4.4. 移动用户漫游号码（移动用户漫游号码（ MSRNMSRN ））　　当移动用户漫游到一个新的　　当移动用户漫游到一个新的 MSC/VLRMSC/VLR 业务区时，由业务区时，由VLRVLR给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的给它分配一个临时性的漫游号码，并通知该移动台的HLRHLR ，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该业务区，，用于建立通信路由。一旦该移动台离开该业务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其他来访用户使用。漫游此漫游号码即被收回，并可分配给其他来访用户使用。漫游号码的结构与移动用户国际（或国内）号码的结构与移动用户国际（或国内） ISDNISDN 号码相同。号码相同。



　　　　 5.5. 国际移动设备识别码（国际移动设备识别码（ IMEIIMEI ））　　　　 IMEIIMEI 是区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无是区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动台设备，其结构如图所示。效的移动台设备，其结构如图所示。 IMEIIMEI 号码结构号码结构

6 位数字 2位数字 6 位数字 1 位数字

TAC FAC SNR SP

　　　　 TACTAC 为型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。为型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。 FACFAC为工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。为工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。 SSNRNR 为序列号码，由厂家分配，用于区别同一个为序列号码，由厂家分配，用于区别同一个 TACTAC 和和 FAFACC 中的每台移动设备。中的每台移动设备。 SPSP 为备用。为备用。



　　　　 6.6. 位置区和基站识别码（位置区和基站识别码（ LAILAI 和和 BSICBSIC ））　　（　　（ 11 ）位置区识别码（）位置区识别码（ LAILAI ）。系统在检测位置更新）。系统在检测位置更新和信道切换时，要使用位置区识别标志，号码结构如图所示。和信道切换时，要使用位置区识别标志，号码结构如图所示。

3 位数字

2 位数字

最大 16 bit

MCC MNC LAC

　　　　 MCCMCC 和和 MNCMNC 与与 IMSIIMSI 码中的码中的 MCCMCC 和和 MNCMNC 相同。相同。LACLAC 为位置区码，用于识别为位置区码，用于识别 GSMGSM 移动网中的某个位置区，移动网中的某个位置区，最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自最多不超过两个字节，采用十六进制编码，由各运营部门自定。在定。在 LAILAI后面加上小区的标志号后面加上小区的标志号 CICI （最大（最大 16bit16bit ），可），可构成小区识别码。构成小区识别码。



　　 6.46.4 　　 GSMGSM 系统的无线信道与信号传输系统的无线信道与信号传输6.4.16.4.1 　频率配置　频率配置　　　　 1.1. 使用频率使用频率　　　　 GSMGSM 数字蜂窝移动通信系统采用数字蜂窝移动通信系统采用 900MHz900MHz 频段频段 :: 　　　　890890 ～～ 915MHz(915MHz( 移动台发、基站收移动台发、基站收 );); 　　 935935 ～～ 960MHz(960MHz( 基基站发、移动台收站发、移动台收 )) 。。　　可用频段为　　可用频段为 25MHz25MHz ，收发频率间隔为，收发频率间隔为 45MHz45MHz 。随着。随着业务的发展，可用频段可向业务的发展，可用频段可向 1.8GHz1.8GHz 频段的频段的DCS1800DCS1800 过渡。过渡。 DCS1800DCS1800 使用的频段为：使用的频段为： 17101710 ～～ 1785M1785MHz(Hz( 移动台发、基站收移动台发、基站收 )) ；； 18051805 ～～ 1880MHz(1880MHz( 基站发、移基站发、移动台收动台收 )) 。。



　　　　 2.2. 多址方式多址方式　　　　 GSMGSM 系统相邻频道间隔为系统相邻频道间隔为 200kHz200kHz ，每个频道采用时，每个频道采用时分多址接入（分多址接入（ TDMATDMA ）方式，每载频分为）方式，每载频分为 88 个时隙（即个时隙（即 88个信道或个信道或 88 路为一帧），每帧时长路为一帧），每帧时长 4.62ms4.62ms ，每时隙，每时隙 0.577m0.577mss 。将来采用半速率语音编码后，每个频道可容纳。将来采用半速率语音编码后，每个频道可容纳 1616 个半个半速率信道。速率信道。



　　　　 4.4. 频率复用模式频率复用模式　　　　 GSMGSM 系统的频道配置采用等频距配置法系统的频道配置采用等频距配置法 ,, 频道序号为频道序号为 nn=1=1 ～～ 124124 。频道序号和频道标称中心频率的关系为：。频道序号和频道标称中心频率的关系为：

MHznMHznf l 200.0)1(200.890)(

( 移动台发，基站收 )

MHznfnf lh 45)()(

（基站发，移动台收）


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-16 　 4×3 方式频率配置


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-17 　 3×3 方式频率配置



　　对于无方向性天线，建议采用　　对于无方向性天线，建议采用 77组频率复用方式，其组频率复用方式，其 77组频率可从组频率可从 1212组中任选，但相邻频率组尽量不在相邻小区组中任选，但相邻频率组尽量不在相邻小区使用，业务量较大的地区可借用剩余的频率组，如图使用，业务量较大的地区可借用剩余的频率组，如图 6-186-18所示。所示。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-18 　采用无方向性天线时的频率配置



6.4.26.4.2 　　 GSMGSM 系统的无线信道系统的无线信道　　　　 1.1. 信道的定义与分类信道的定义与分类　　　　 1)1) 物理信道物理信道　　一个载频上的　　一个载频上的 TDMATDMA帧的一个时隙称为一个物理信道，帧的一个时隙称为一个物理信道，它相当于它相当于 FDMAFDMA 系统的一个频道，每个用户通过一系列频系统的一个频道，每个用户通过一系列频率的一个信道接入系统。因此，率的一个信道接入系统。因此， GSMGSM 中每个载频有中每个载频有 88 个物个物理信道，即信道理信道，即信道 00 ～～ 77 （时隙（时隙 00 ～～ 77 ）。）。



　　　　 3.TDMA3.TDMA 帧结构帧结构　　在　　在 TDMATDMA 中，每个载频被定义为一个中，每个载频被定义为一个 TDMATDMA帧，相帧，相当于当于 FDMAFDMA 系统中的频道。每帧包括系统中的频道。每帧包括 88 个时隙（个时隙（ TS0TS0 ～～77 ），有），有 TDMATDMA帧号（帧号（ GSMGSM 系统中对用户信息加密时，计系统中对用户信息加密时，计算加密序列的算法就是以算加密序列的算法就是以 TDMATDMA帧号为一个输入参数）。帧号为一个输入参数）。有了有了 TDMATDMA帧号，移动台就可以判断控制信道帧号，移动台就可以判断控制信道 TS0TS0 上发送上发送的是哪一类逻辑信道。的是哪一类逻辑信道。



　　　　 TDMATDMA帧号是以每帧号是以每 2,715,6482,715,648 个个 TDMATDMA帧为一个超高帧为一个超高帧，每一个超高帧又可分为帧，每一个超高帧又可分为 20382038 个超帧，一个超帧持续时个超帧，一个超帧持续时间为间为 6.12s6.12s ，， [JP][JP] 每个超帧又由复帧组成，每个超帧又由复帧组成，复帧的结构有两种：复帧的结构有两种： 2626 个帧构成的用于传输业务信息的业个帧构成的用于传输业务信息的业务复帧和务复帧和 5151 个帧构成的用于传输控制信息的控制复帧。两个帧构成的用于传输控制信息的控制复帧。两种长度不同的复帧是为了满足不同速率的信息传输而设立的。种长度不同的复帧是为了满足不同速率的信息传输而设立的。　　　　 GSMGSM 系统的系统的 TDMATDMA帧无限重复构成数字基带信号帧无限重复构成数字基带信号（帧的编号（帧的编号 FNFN 以超高帧为周期，从以超高帧为周期，从 00 到到 27156472715647 ），经），经 GGMSKMSK 调制后占频道宽度为调制后占频道宽度为 200kHz200kHz 。帧结构如图。帧结构如图 6-226-22 所示。所示。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-22 　 GSM 系统帧结构示意图



　　 6.56.5 　　 GSMGSM 系统的安全性管理系统的安全性管理　　　　 GSMGSM 系统在网络安全管理方面较模拟系统有了显著的系统在网络安全管理方面较模拟系统有了显著的改进，主要是在下列部分加强了保护：改进，主要是在下列部分加强了保护：　　（　　（ 11 ）接入网络时采用了对用户身份鉴权；）接入网络时采用了对用户身份鉴权；　　（　　（ 22 ）无限路径上采用了对通信信息加密；）无限路径上采用了对通信信息加密；　　（　　（ 33 ）用户识别码采用了临时用户识别码；）用户识别码采用了临时用户识别码；　　（　　（ 44 ）对移动设备采用了设备识别码识别。）对移动设备采用了设备识别码识别。



6.5.16.5.1 　　 GSMGSM 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　　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，用户三参数组是在成的，用户三参数组是在 GSMGSM 系统的系统的 AUCAUC 中产生的，如中产生的，如图所示。图所示。



　　每个用户在入网签约时，用户鉴权键　　每个用户在入网签约时，用户鉴权键 KKii 连同连同 IMSIIMSI 一起分配一起分配给用户（给用户（ KKii 与用户的与用户的 IMSIIMSI 及用户身份号码及用户身份号码 ISDNISDN 是一一对应是一一对应的），这样每一个用户均有唯一的的），这样每一个用户均有唯一的 KKii 和和 IMSIIMSI ，它们被分别存储，它们被分别存储于于 AUCAUC 数据库和数据库和 SIMSIM 卡中。另外，在卡中。另外，在 AUCAUC 和和 SIMSIM 卡中还存有卡中还存有各种保密算法。各种保密算法。　　　　 AUCAUC 中有一个随机码发生器，用于产生一个不可预测的伪中有一个随机码发生器，用于产生一个不可预测的伪随机数（随机数（ RANDRAND ）。）。 RANDRAND 和和 K iK i 经经 AUCAUC 中的中的 A3A3 算法（鉴权算法（鉴权算法）产生一个响应数（算法）产生一个响应数（ SRESSRES ），经），经 A8A8 算法（加密算法）产算法（加密算法）产生一个密钥生一个密钥 KcKc 。我们称。我们称 SRESSRES 、、 KKcc 以及产生它们的以及产生它们的 RANDRAND三三个参数为用户三参数组。用户三参数组传送给个参数为用户三参数组。用户三参数组传送给 HLRHLR ，存储在用，存储在用户的资料库中。当户的资料库中。当 MSC/VLRMSC/VLR 需要使用时，向需要使用时，向 HLRHLR请求传送三请求传送三参数组。参数组。



6.5.26.5.2 　安全管理措施　安全管理措施　　　　 1.1. 用户身份的鉴权用户身份的鉴权　　　　 MSC/VLRMSC/VLR 确认移动台通过无线空间传送的确认移动台通过无线空间传送的 IMSIIMSI 是否是否是与运营商签约的是与运营商签约的 IMSIIMSI 的过程称为鉴权的过程称为鉴权 ,, 其作用是鉴别用其作用是鉴别用户户 SIMSIM 卡的真实性，防止无权用户接入网络。移动台在每卡的真实性，防止无权用户接入网络。移动台在每次登记接入、呼叫（主呼或被呼）建立，或执行某些补充业次登记接入、呼叫（主呼或被呼）建立，或执行某些补充业务的登记和删除前均需鉴权。务的登记和删除前均需鉴权。　　鉴权过程主要涉及到　　鉴权过程主要涉及到 AUCAUC 、、 HLRHLR 、、 MSCMSC／／ VLRVLR 和和MSMS ，它们均各自存储着有关用户的信息或参数。具体过程，它们均各自存储着有关用户的信息或参数。具体过程如下：如下：



　　当　　当 MSMS发出入网请求时，发出入网请求时， MSCMSC／／ VLRVLR 通过控制信道通过控制信道将三参数组中的一个参数伪随机数将三参数组中的一个参数伪随机数 RANDRAND发送给移动台，发送给移动台，SIMSIM 卡收到后，用此卡收到后，用此 RANDRAND 与与 SIMSIM 卡中存储的用户鉴权键卡中存储的用户鉴权键KKii ，经同样的，经同样的 A3A3算法得出一个鉴权响应数算法得出一个鉴权响应数 SRESSRES ，并传回，并传回到到 MSC/VLRMSC/VLR 。。 MSC/VLRMSC/VLR将收到的将收到的 SRESSRES与三参数组中的与三参数组中的 SRESSRES 进行比较。比较的结果相同就允许进行比较。比较的结果相同就允许接入，否则视为非法用户。接入，否则视为非法用户。



　　　　 2.2. 通信信息的加密通信信息的加密　　　　 GSMGSM 系统中的信息加密是指无线路径上的加密，即是系统中的信息加密是指无线路径上的加密，即是指指 BTSBTS 与与 MSMS 之间交换的通信信息和用户参数不被截获或之间交换的通信信息和用户参数不被截获或监听，如图监听，如图 6-306-30 所示。加密是受鉴权过程中产生的密钥控所示。加密是受鉴权过程中产生的密钥控制的，密钥制的，密钥 KKcc 不在无线接口上传送，而是分别存储于不在无线接口上传送，而是分别存储于 AUCAUC

和和 SIMSIM 卡中。卡中。我们一般用的手机我们一般用的手机 simsim 卡里面有三组数值是关键的：卡里面有三组数值是关键的： IIMSIMSI 、、 ICCIDICCID 和和 kiki ，有了这三组数值，你的，有了这三组数值，你的 simsim 卡就能被卡就能被复制。市面上卖的一卡多号其实就是通过读取复制。市面上卖的一卡多号其实就是通过读取 simsim 卡这三组卡这三组数值，将他们写到一张特殊的卡上，从而达到复制的目的。数值，将他们写到一张特殊的卡上，从而达到复制的目的。IMSIIMSI 和和 ICCIDICCID 可以直接读取，可以直接读取， kiki 却是加密的。却是加密的。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室通信信息的加密过程通信信息的加密过程



　　在鉴权程序中，当计算　　在鉴权程序中，当计算 SRESSRES 时，同时用另一个算法时，同时用另一个算法（（ A8A8 ）计算出了密钥）计算出了密钥 KKcc ，并在，并在 BTSBTS 和和 MSCMSC 中均暂存中均暂存 KKcc 。。当当 MSCMSC／／ VLRVLR把加密模式命令（把加密模式命令（ MM ）通过）通过 BTSBTS发往发往MSMS

时，时， MSMS 根据根据MM 、、 KKcc 及及 TDMATDMA帧号帧号 ,, 通过加密算法通过加密算法 A5A5产产生一个加密消息，表明生一个加密消息，表明 MSMS已完成加密，并将加密消息回送已完成加密，并将加密消息回送给给 BTSBTS 。。 BTSBTS 采用相应的算法解密，恢复消息采用相应的算法解密，恢复消息 MM ，如果，如果无误则告知无误则告知MSCMSC／／ VLRVLR ，表明加密模式完成。，表明加密模式完成。



在通信过程中的加密就是用在通信过程中的加密就是用 KcKc 了，这个算法叫做了，这个算法叫做 A5A5 ，，因为因为 A5A5 的加密量很巨大，而且的加密量很巨大，而且 SIMSIM 卡的速度很慢，因此卡的速度很慢，因此所有通信过程中的加密都是在手机上面完成的，这样一来，所有通信过程中的加密都是在手机上面完成的，这样一来，除非天下所有除非天下所有 GSMGSM 手机都至少支持一种相同的手机都至少支持一种相同的 A5A5算法，算法，否则就没法漫游了，这时候运营商和设备商的懒惰又体现出否则就没法漫游了，这时候运营商和设备商的懒惰又体现出来了，全世界目前只有一种通用的来了，全世界目前只有一种通用的 A5A5算法，没有其他的，算法，没有其他的，这个算法就是和这个算法就是和 Kc Kc 的的 88 字节序列进行简单的循环字节序列进行简单的循环 XORXOR ，，再和报文序号做个减法。再和报文序号做个减法。

破解破解 simsim 卡卡 kiki



实际设备中使用的实际设备中使用的 A3A3算法被作为高级商业机密保护起来。算法被作为高级商业机密保护起来。但是世界上没有不透风的墙，在但是世界上没有不透风的墙，在 19981998 还是还是 19991999年的时候，年的时候，有人从哪里偷到了几页纸的相关文档，然后把这文档输入了有人从哪里偷到了几页纸的相关文档，然后把这文档输入了电脑。后来这个文档落到了加州伯克力几个教授手里面。于电脑。后来这个文档落到了加州伯克力几个教授手里面。于是这个算法就成为了世人皆知的秘密。这个算法又被叫做是这个算法就成为了世人皆知的秘密。这个算法又被叫做 CComp128omp128 ，他同时生成，他同时生成 SRESSRES 和和 KcKc 。。



光有了算法还是不能够得到在光有了算法还是不能够得到在 SIMSIM 卡里面保存的卡里面保存的 KiKi ，理论，理论上面是可以把上面是可以把 SIMSIM 卡拆了，然后把芯片接到特殊设备上面卡拆了，然后把芯片接到特殊设备上面来读出来读出 KiKi ，但是这个听起来就像用小刀在硬盘上面刻操作，但是这个听起来就像用小刀在硬盘上面刻操作系统一样不靠谱。于是很多有志之士就开始了对系统一样不靠谱。于是很多有志之士就开始了对 Comp128 Comp128 算法的攻击，在一开始大家想到的肯定是穷举，不过这个算法的攻击，在一开始大家想到的肯定是穷举，不过这个 GGSMSM 的设计者也想到了，的设计者也想到了， SIM SIM 卡里面有个逻辑是一共只能卡里面有个逻辑是一共只能查询查询 2^162^16 次左右，之后卡会自杀，让破解者啥都得不到。次左右，之后卡会自杀，让破解者啥都得不到。因此研究者们试图在可以接受的次数之内通过构造特定明文因此研究者们试图在可以接受的次数之内通过构造特定明文和分析输出秘文来分析出和分析输出秘文来分析出 KiKi 的值，结果还真被大家发现出的值，结果还真被大家发现出来了一些。来了一些。 IBMIBM 的一个小组甚至用的一个小组甚至用 66次查询就可以彻底解次查询就可以彻底解出出 KiKi 。。



随着时间的推移，针对随着时间的推移，针对 Comp128Comp128 的破解算法越来越成熟，的破解算法越来越成熟，SIMSIM复制设备也越来越多，运营商们终于坐不住了。很多复制设备也越来越多，运营商们终于坐不住了。很多运营商都开始发行运营商都开始发行 Comp128 v2Comp128 v2 加密算法的卡了。加密算法的卡了。 Comp12Comp128 v28 v2算法是算法是 GSMGSM 协会在协会在 v1v1 被攻破以后，迅速在被攻破以后，迅速在 v1v1 上面修上面修改得来的结果，据说比较好的解决了改得来的结果，据说比较好的解决了 v1v1算法中的弱点，当算法中的弱点，当然，这个算法像然，这个算法像 v1v1 一样，还是不公布于众的，而且到现在一样，还是不公布于众的，而且到现在也没有人公布出来。这样一来，基本就没法解了。也没有人公布出来。这样一来，基本就没法解了。



　　　　 3.3. 用户识别码的保护用户识别码的保护　　　　 IMSIIMSI 是移动用户的特征号码，为了防止是移动用户的特征号码，为了防止 IMSIIMSI 在无线在无线路径上被截获，提供用户识别号码的保密，路径上被截获，提供用户识别号码的保密， VLRVLR 为在位置为在位置登记后的用户分配一个临时移动用户识别码（登记后的用户分配一个临时移动用户识别码（ TMSITMSI ）。在）。在无线传输路径中，用无线传输路径中，用 TMSITMSI代替代替 IMSIIMSI ，通过对，通过对 IMSIIMSI 的保的保护达到保护用户安全的目的。护达到保护用户安全的目的。　　需要注意的是，　　需要注意的是， TMSITMSI 仅在一个位置区内有效。仅在一个位置区内有效。 MSMS 每每一次进入新的位置区，进行位置更新时，无线路径上传送一次进入新的位置区，进行位置更新时，无线路径上传送 IIMSIMSI ，此后在该位置区内，均用临时移动用户识别码（，此后在该位置区内，均用临时移动用户识别码（ TMTMSISI ）代替）代替 IMSIIMSI 。。 TMSITMSI 是由是由 VLRVLR产生的，它与产生的，它与 IMSIIMSI 的的对应关系是变动的，从而确保了对应关系是变动的，从而确保了 IMSIIMSI 的安全性。的安全性。



　　　　 4.4. 移动设备的识别移动设备的识别　　每一个移动台设备均有一个唯一的移动台设备识别码　　每一个移动台设备均有一个唯一的移动台设备识别码（（ IMEIIMEI ）。在）。在 EIREIR 中存储了所有移动台的设备识别码，中存储了所有移动台的设备识别码，每一个移动台只存储本身的每一个移动台只存储本身的 IMEIIMEI 。设备识别在呼叫建立尝。设备识别在呼叫建立尝试阶段进行，目的是确保系统中使用的设备不是盗用的或非试阶段进行，目的是确保系统中使用的设备不是盗用的或非法的设备。为此，法的设备。为此， EIREIR 中使用以下三种设备清单：中使用以下三种设备清单：　　（　　（ 11 ）白名单：合法的移动设备识别号；）白名单：合法的移动设备识别号；　　（　　（ 22 ）黑名单：禁止使用的移动设备识别号；）黑名单：禁止使用的移动设备识别号；　　（　　（ 33 ）灰名单：由运营商决定，例如有故障的或未经型）灰名单：由运营商决定，例如有故障的或未经型号认证的移动设备识别号。号认证的移动设备识别号。



6.66.6 　　 GSMGSM 系统的移动性管理系统的移动性管理6.6.16.6.1 　位置管理　位置管理　　　　 1.1. 开机进入空闲模式开机进入空闲模式　　（　　（ 11 ）移动台开机后搜索最强的）移动台开机后搜索最强的 BCCHBCCH 载频，读取载频，读取 FCCHFCCH信道信息，使移动台的频率与之同步。在信道信息，使移动台的频率与之同步。在 GSM900GSM900 中有中有 124124 个无个无线频率，在线频率，在 DCS1800DCS1800 中有近中有近 375375 个无线频率。移动台要确定个无线频率。移动台要确定 BCBCCHCH 需要搜索所有这些频率，这样会花费很多时间。所以需要搜索所有这些频率，这样会花费很多时间。所以 GSMGSM允许在允许在 SIMSIM 卡中存储一张频率表，这些频率是前一次小区登录上卡中存储一张频率表，这些频率是前一次小区登录上的的 BCCHBCCH 频率，以及在该频率，以及在该 BCCHBCCH广播的邻近小区的频点，广播的邻近小区的频点， MSMS开机后搜索这些频率，就可找到最强的一个开机后搜索这些频率，就可找到最强的一个 BCCHBCCH 。找到无线频。找到无线频点后，点后， MSMS就可读取就可读取 FCCHFCCH 上的信息，从而正确地确定时隙和帧上的信息，从而正确地确定时隙和帧的边界。的边界。



　　（　　（ 22 ）移动台读取同步信道）移动台读取同步信道 SCHSCH 上的信息，找出基站上的信息，找出基站识别码（识别码（ BSICBSIC ）和帧同步信息，并且同步到超高帧）和帧同步信息，并且同步到超高帧 TDMTDMAA帧号上。帧号上。　　（　　（ 33 ）移动台读取系统信息，如邻近小区情况，现在所）移动台读取系统信息，如邻近小区情况，现在所处小区使用频率及小区是否可用，移动系统的国家号码和网处小区使用频率及小区是否可用，移动系统的国家号码和网络号码等，这些信息都在络号码等，这些信息都在 BCCHBCCH 上得到。上得到。



　　　　 2.2. 位置登记位置登记　　所谓位置登记　　所谓位置登记 (( 或称注册或称注册 )) ，就是通信网为了跟踪移动台的，就是通信网为了跟踪移动台的位置变化，由移动台向网络报告自己的位置信息，网络对其位置位置变化，由移动台向网络报告自己的位置信息，网络对其位置信息进行登记的过程。信息进行登记的过程。　　位置信息存储在原籍位置寄存器　　位置信息存储在原籍位置寄存器 (HLR)(HLR) 和访问位置寄存器和访问位置寄存器(VLR)(VLR) 中。中。　　移动台向网络登记的方式有以下两种：　　移动台向网络登记的方式有以下两种：　　（　　（ 11 ）开机登记。移动台开机后，接收广播信息）开机登记。移动台开机后，接收广播信息 LAILAI （位置（位置区域识别码），更新位置存储器的内容；接着向区域识别码），更新位置存储器的内容；接着向MSC/VLRMSC/VLR 发送发送位置登记报文，位置登记报文， MSC/VLRMSC/VLR 接收并存储该移动台的位置信息。这接收并存储该移动台的位置信息。这时时 MSC/VLRMSC/VLR 认为此认为此 MSMS 被激活，在其被激活，在其 IMSIIMSI 号码上做“附着”号码上做“附着”标记。标记。



　　（　　（ 22 ）周期性登记。当）周期性登记。当 MSMS 关机时，即向网络发送最后关机时，即向网络发送最后一条消息，其中包含“使一条消息，其中包含“使 IMSIIMSI （国际移动用户标识符）分（国际移动用户标识符）分离”的处理请求，离”的处理请求， MSCMSC收到后，即通知收到后，即通知 VLRVLR 在该在该 MSMS 对对应的应的 IMSIIMSI 上做“分离”标记。但是如果此时无线链路质量上做“分离”标记。但是如果此时无线链路质量不好，不好， MSC/VLRMSC/VLR 有可能收不到分离处理请求而仍认为有可能收不到分离处理请求而仍认为 MSMS处于“处于“ IMSIIMSI附着”状态。另外，附着”状态。另外， MSMS 进入盲区时，进入盲区时， MSC/MSC/VLRVLR 不知道，也会认为不知道，也会认为 MSMS处于“附着”状态。此时，该处于“附着”状态。此时，该用户被寻呼时，系统就会不断发出寻呼消息，无效占用无线用户被寻呼时，系统就会不断发出寻呼消息，无效占用无线资源。鉴于上述原因，系统采用强迫登记的措施，例如要求资源。鉴于上述原因，系统采用强迫登记的措施，例如要求移动台每移动台每 3030秒周期性登记一次，当系统收不到周期性登记秒周期性登记一次，当系统收不到周期性登记消息时，就给此移动台标以“消息时，就给此移动台标以“ IMSIIMSI 分离”标记。分离”标记。



　　移动用户登记过程如下：　　移动用户登记过程如下：　　①移动台在　　①移动台在 RACHRACH （随机存取信道）上发出接入请求。（随机存取信道）上发出接入请求。　　②网络通过　　②网络通过 AGCHAGCH 分配给移动用户一个分配给移动用户一个 SDCCHSDCCH （独（独立专用控制信道）信道。立专用控制信道）信道。　　③移动台在　　③移动台在 SDCCHSDCCH 上与系统交换信息（如鉴权），完上与系统交换信息（如鉴权），完成登记。成登记。　　④移动台返回空闲状态，并监听　　④移动台返回空闲状态，并监听 BCCHBCCH （广播控制信（广播控制信道）和道）和 CCCHCCCH （公共控制信道）信道。（公共控制信道）信道。



　　　　 3.3. 位置更新位置更新　　位置更新是指　　位置更新是指MSMS 从一个小区移动到另一个小区时，即从一个小区移动到另一个小区时，即移动台发现存储其中的位置区识别码移动台发现存储其中的位置区识别码 LAILAI 与接收到的与接收到的 LAILAI发生了变化时，移动台重新向网络登记，更新网络数据库的发生了变化时，移动台重新向网络登记，更新网络数据库的

过程。过程。　　如果　　如果 MSMS 在新的在新的 VLRVLR 覆盖区中登记，一般由覆盖区中登记，一般由 VLRVLR 分分配一个配一个 TMSITMSI 并送给并送给 HLRHLR ，， HLRHLR给给 VLRVLR 提供鉴权三参数提供鉴权三参数组，并把全部用户参数发给组，并把全部用户参数发给 VLRVLR ，且通知原来的，且通知原来的 VLRVLR删删除此除此 MSMS 的有关用户数据。若位置更新发生在的有关用户数据。若位置更新发生在 VLRVLR 中的不中的不同位置区之间，则不需分配新的同位置区之间，则不需分配新的 TMSITMSI ，也不需要，也不需要 HLRHLR更更新。新。



　　　　 11 ）不同）不同 MSCMSC／／ VLRVLR 业务区之间的位置更新业务区之间的位置更新　　图　　图 6-316-31 给出了给出了 MSCMSC 之间的位置更新过程，图中注明了位置之间的位置更新过程，图中注明了位置更新的步骤。更新的步骤。 MSMS 从一个从一个 BTSBTS 小区移向不同小区移向不同 MSCMSC 的另一个小区的另一个小区BTSBTS 时（①），发现自己所定的时（①），发现自己所定的 BCCHBCCH载频信号强度在减弱，载频信号强度在减弱，而另一而另一 BTSBTS 小区的小区的 BCCHBCCH 在增强（②），在增强（②）， MSMS 就通过新的就通过新的 BTSBTS小区向小区向 MSCMSC发送一个“我在这里”的位置更新请求信息（③、发送一个“我在这里”的位置更新请求信息（③、④）。④）。 MSCMSC把位置更新请求信息送给该用户的把位置更新请求信息送给该用户的 HLRHLR ，同时给出，同时给出新的新的 MSCMSC 和和 MSMS 的地址识别码（⑤），的地址识别码（⑤）， HLRHLR修改该用户的数据，修改该用户的数据，并回给并回给 MSCMSC 一个确认响应（⑥）。一个确认响应（⑥）。 VLRVLR 对该用户进行数据注册对该用户进行数据注册（⑦、⑧），最后由新的（⑦、⑧），最后由新的 MSCMSC 发送给发送给MSMS 一个位置更新确认一个位置更新确认（⑨），同时由（⑨），同时由 HLRHLR 通知原来的通知原来的 VLRVLR删除该用户的有关数据删除该用户的有关数据(B10)(B10) 。当然在这一过程发生前，要进行。当然在这一过程发生前，要进行 MSMS 的鉴权。的鉴权。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-31 　不同 MSC/VLR 业务区之间的位置更新



　　　　 22 ）同一）同一 MSCMSC／／ VLRVLR 不同位置区的位置更新不同位置区的位置更新　　当　　当 MSMS 从某一小区移向同一从某一小区移向同一 MSCMSC 的另一小区时，的另一小区时， MSMS通过新的通过新的 BSCBSC将位置更新消息传给原来的将位置更新消息传给原来的 MSCMSC ，， MSCMSC 分分析出新的位置区也属于本业务区内的位置区，即通知析出新的位置区也属于本业务区内的位置区，即通知 VLRVLR修改用户数据，并向修改用户数据，并向 MSMS发送位置更新证实。发送位置更新证实。



6.6.26.6.2 　越区切换　越区切换　　移动台在通话期间跨越小区或扇区时，网络进行实时控　　移动台在通话期间跨越小区或扇区时，网络进行实时控制，把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，制，把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道，使其维持通信连续性的系统功能称为越区切换。越区切换使其维持通信连续性的系统功能称为越区切换。越区切换（也称过境切换）无论在模拟蜂窝通信系统中，还是在数字（也称过境切换）无论在模拟蜂窝通信系统中，还是在数字蜂窝通信系统中，都是重要的网络控制功能。蜂窝通信系统中，都是重要的网络控制功能。



　　在模拟蜂窝系统中，移动台在通信时的信号强度是由周　　在模拟蜂窝系统中，移动台在通信时的信号强度是由周围的围的 BSBS 进行测量的，测量结果送给进行测量的，测量结果送给 MSCMSC ，由，由 MSCMSC根据根据这些测量数据来判断该这些测量数据来判断该 MSMS 是否需要越区切换和应该切换到是否需要越区切换和应该切换到哪一个小区。一旦哪一个小区。一旦MSCMSC认为此认为此 MSMS 需要切换到一个新小区需要切换到一个新小区去，即由它启动此次越区切换，一方面通知新的去，即由它启动此次越区切换，一方面通知新的 BSBS启动指启动指配的空闲频道，另一方面通过原来的配的空闲频道，另一方面通过原来的 BSBS 通知通知MSMS 将其工作将其工作频率切换到新的频道。这种做法需要在频率切换到新的频道。这种做法需要在 BSBS 和和 MSCMSC 之间频之间频繁地传输测量信息和控制信令，它不仅会增大链路负荷，而繁地传输测量信息和控制信令，它不仅会增大链路负荷，而且要求且要求 MSCMSC 具有很强的处理能力。随着通信业务量的增大具有很强的处理能力。随着通信业务量的增大和小区半径的减小，越区切换必然会越来越频繁，这种方法和小区半径的减小，越区切换必然会越来越频繁，这种方法已不能满足数字蜂窝网的要求。已不能满足数字蜂窝网的要求。



　　　　 GSMGSM 系统采用的越区切换法称为移动台辅助切换（系统采用的越区切换法称为移动台辅助切换（ MAHMAHOO ）法，其主要指导思想是把越区切换的检测和处理等功能部分）法，其主要指导思想是把越区切换的检测和处理等功能部分地分散到各个移动台，即由移动台来测量本基站和周围基站的信地分散到各个移动台，即由移动台来测量本基站和周围基站的信号强度，把测得的结果送给号强度，把测得的结果送给 MSCMSC 进行分析和处理，从而做出有关进行分析和处理，从而做出有关越区切换的决策。越区切换的决策。　　时分多址（　　时分多址（ TDMATDMA ）技术给移动台辅助切换法提供了条件。）技术给移动台辅助切换法提供了条件。GSMGSM 系统在一帧的系统在一帧的 88 个时隙中，移动台最多占用两个时隙分别进个时隙中，移动台最多占用两个时隙分别进行发射和接收，在其余的时隙内，可以对周围基站的“广播控制行发射和接收，在其余的时隙内，可以对周围基站的“广播控制信道”（信道”（ BCCHBCCH ）进行信号强度的测量。当移动台发现它的接收）进行信号强度的测量。当移动台发现它的接收信号变弱，达不到或已接近于信干比的最低门限值而又发现周围信号变弱，达不到或已接近于信干比的最低门限值而又发现周围某个基站的信号很强时，它就可以发出越区切换的请求，由此来某个基站的信号很强时，它就可以发出越区切换的请求，由此来启动越区切换过程。切换能否实现，还应由启动越区切换过程。切换能否实现，还应由 MSCMSC根据网中很多测根据网中很多测量报告做出决定。如果不能进行切换，量报告做出决定。如果不能进行切换， BSBS会向会向 MSMS 发出拒绝切换发出拒绝切换的信令。的信令。



　　越区切换主要有三种不同的情况，下面分别予以介绍。　　越区切换主要有三种不同的情况，下面分别予以介绍。　　（　　（ 11 ）同一个）同一个 BSCBSC 控制区内不同小区之间的切换，也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。同一个包括不同扇区之间的切换。同一个 BSCBSC 区、不同区、不同 BTSBTS 之间之间的切换如图的切换如图 6-326-32 所示。这种切换是最简单的情况。首先由所示。这种切换是最简单的情况。首先由MSMS向向 BSCBSC报告原基站和周围基站的信号强度，由报告原基站和周围基站的信号强度，由 BSCBSC发发出切换命令，出切换命令， MSMS 切换到新切换到新 TCHTCH 信道后告知信道后告知 BSCBSC ，由，由 BSBSCC 通知通知 MSCMSC／／ VLRVLR ，移动台已完成此次切换。若，移动台已完成此次切换。若 MSMS 所所在的位置区也变了，那么在呼叫完成后还需要进行位置更新。在的位置区也变了，那么在呼叫完成后还需要进行位置更新。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-32 　同一 BSC 的两个 BTS 间的切换



　　（　　（ 22 ）同一个）同一个 MSCMSC／／ VLRVLR业务区、不同业务区、不同 BSCBSC 间的切间的切换。这种越区切换如图换。这种越区切换如图 6-336-33 所示。在同一个所示。在同一个 MSCMSC／／ VLRVLR区不同区不同 BSCBSC 间切换时，由间切换时，由 MSCMSC负责切换过程。首先由负责切换过程。首先由 MSMS向原基站控制器（向原基站控制器（ BSC1BSC1 ）报告测试数据，）报告测试数据， BSC1BSC1向向 MSCMSC发送切换请求，再由发送切换请求，再由 MSCMSC向向 BSC2BSC2 （新基站控制器）发送（新基站控制器）发送切换指令，切换指令， BSC2BSC2 向向 MSCMSC发送切换证实消息。然后发送切换证实消息。然后MSCMSC向向 BSC1BSC1 、、 MSMS 发送切换命令，待切换完成后，发送切换命令，待切换完成后， MSCMSC向向 BBSC1SC1发送清除命令，释放原占用的信道。发送清除命令，释放原占用的信道。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-33 　同一 MSC/VLR 不同 BSC 间的切换



　　（　　（ 33 ）不同）不同 MSCMSC／／ VLRVLR 的区间切换。这是一种最复的区间切换。这是一种最复杂的切换，切换中需进行很多次信息传递。图杂的切换，切换中需进行很多次信息传递。图 6-346-34 给出了给出了不同不同 MSCMSC／／ VLRVLR 的小区切换，即移动台由的小区切换，即移动台由 MSC1MSC1 的小区的小区向向 MSC2MSC2 的小区跨越时进行切换的过程。的小区跨越时进行切换的过程。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-34 　不同 MSC/VLR 间的切换



　　切换的实现过程如下：当移动台在通话中发现信号强度过弱，　　切换的实现过程如下：当移动台在通话中发现信号强度过弱，而邻近的小区信号较强时，即可通过正在服务的基站而邻近的小区信号较强时，即可通过正在服务的基站 BS1BS1 向正在向正在服务的服务的 MSC1MSC1 发出越区切换请求（①）。发出越区切换请求（①）。 MSC1MSC1 向另一个新的向另一个新的MSC2MSC2 转发此切换请求（②），请求信息中包含该移动台的标志转发此切换请求（②），请求信息中包含该移动台的标志和所要切换到的新基站和所要切换到的新基站 BS2BS2 的标志。的标志。 MSC2MSC2 收到后，通知其相关收到后，通知其相关的的 VLR2VLR2 给该给该 MSMS 分配一个切换号码，并通知新的基站分配一个切换号码，并通知新的基站 BS2BS2 分配分配无线信道（③），然后向无线信道（③），然后向MSC1MSC1 传送切换号码（④）。传送切换号码（④）。 MSC1MSC1 收收到切换号码（⑤）后，到切换号码（⑤）后， MSC1MSC1 请求与请求与 MSC2MSC2 之间建立起有线链路之间建立起有线链路（⑥），完成后，（⑥），完成后， MSC2MSC2 向向MSC1MSC1 发送链路证实消息，并向发送链路证实消息，并向 BS2BS2发送切换指令（⑦），而发送切换指令（⑦），而 MSC1MSC1 向向MSMS 发送切换指令（⑧），发送切换指令（⑧）， MMSS收到后，将其业务信道切换到新分配的业务信道中去。收到后，将其业务信道切换到新分配的业务信道中去。 BS2BS2 向向MSC2MSC2 发送切换证实信息⑨，发送切换证实信息⑨， MSC2MSC2 收到后向收到后向MSC1MSC1 发送结束信发送结束信息息 B10B10 ，， MSC1MSC1 收到后，即可释放原占用的信道，整个切换过程收到后，即可释放原占用的信道，整个切换过程结束。结束。



6.6.36.6.3 　呼叫处理　呼叫处理　　　　 1.1. 移动台被呼移动台被呼　　以固定用户呼叫漫游中的移动台为例，图　　以固定用户呼叫漫游中的移动台为例，图 6-356-35 表示入表示入局呼叫建立的方案，过程如下：局呼叫建立的方案，过程如下：　　（　　（ 11 ）从）从 ISDN/PSTNISDN/PSTN来的呼叫通过固定途径送到最近来的呼叫通过固定途径送到最近的入口局的入口局 MSCMSC （（ GMSCGMSC ）（①、②）。）（①、②）。　　（　　（ 22 ）） GMSCGMSC 询问该用户的询问该用户的 HLRHLR ，以求获得呼叫建，以求获得呼叫建立路由（③）。立路由（③）。　　（　　（ 33 ）） HLRHLR 询问当前为该用户服务的询问当前为该用户服务的 VLRVLR （④、（④、⑤），请求⑤），请求 VLRVLR 为该用户分配一个漫游号码（为该用户分配一个漫游号码（ MSRNMSRN ），），HLRHLR将漫游号码及拜访将漫游号码及拜访 MSCMSC （（ VMSCVMSC ）地址发给）地址发给 GMSCGMSC（⑥）。（⑥）。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-35 　移动用户被呼过程示意图



　　（　　（ 33 ）） HLRHLR 询问当前为该用户服务的询问当前为该用户服务的 VLRVLR （④、（④、⑤），请求⑤），请求 VLRVLR 为该用户分配一个漫游号码（为该用户分配一个漫游号码（ MSRNMSRN ），），HLRHLR将漫游号码及拜访将漫游号码及拜访 MSCMSC （（ VMSCVMSC ）地址发给）地址发给 GMSCGMSC（⑥）。（⑥）。　　（　　（ 44 ）） GMSCGMSC根据从根据从 HLRHLR获得的信息建立起到获得的信息建立起到 VMSVMSCC 的呼叫（⑦）。的呼叫（⑦）。　　（　　（ 55 ）） VMSCVMSC咨询咨询 VLRVLR ，以便与被呼用户建立联系，以便与被呼用户建立联系（⑧、⑨）。（⑧、⑨）。　　（　　（ 66 ）） VMSC/VLRVMSC/VLR 通过通过 PCHPCH 呼叫被呼移动用户（⑨、呼叫被呼移动用户（⑨、⑩），移动用户在⑩），移动用户在 RACHRACH 上通过发寻呼响应来应答上通过发寻呼响应来应答 (B11)(B11) ，，在在 SACCHSACCH 上发测试报告和功率控制。上发测试报告和功率控制。



　　（　　（ 77 ）系统通过）系统通过 AGCHAGCH 为移动台分配一个为移动台分配一个 SDCCHSDCCH 。。　　（　　（ 88 ）系统与移动台在）系统与移动台在 SDCCHSDCCH 上交换必要的信息，如上交换必要的信息，如鉴权、加密模式等。鉴权、加密模式等。　　（　　（ 99 ）系统通过）系统通过 SDCCHSDCCH 为移动台分配一个为移动台分配一个 TCHTCH ，在，在TCHTCH 上开始通话。上开始通话。



　　　　 2.2. 移动台主呼移动台主呼　　以　　以 MSMS 呼叫固定用户为例。呼叫固定用户为例。　　（　　（ 11 ）） MSMS 在在 RACHRACH 上发送呼叫请求。上发送呼叫请求。　　（　　（ 22 ）系统通过）系统通过 AGCHAGCH 为为 MSMS 分配一个分配一个 SDCCHSDCCH 信道。信道。　　（　　（ 33 ）） MSC/VLRMSC/VLR 与与 MSMS 经经 SDCCHSDCCH 交换必需的信息，交换必需的信息，如鉴权、加密模式、如鉴权、加密模式、 TMSITMSI再分配等。再分配等。　　（　　（ 44 ）系统通过）系统通过 SDCCHSDCCH 为移动台分配一个为移动台分配一个 TCHTCH ，并，并建立与建立与 PSTN/ISDNPSTN/ISDN 的连接信道。的连接信道。　　（　　（ 55 ）被叫用户摘机，进入通话状态。）被叫用户摘机，进入通话状态。



　　　　 6.76.7 　　 GPRSGPRS 技术技术 6.7.16.7.1 　　 GPRSGPRS 概况概况　　　　 GPRS(GeneralPacketRadioService)GPRS(GeneralPacketRadioService) 也叫通用分组无线也叫通用分组无线业务，是业务，是 GSMPhase2+GSMPhase2+ 阶段规定实现的内容之一，是阶段规定实现的内容之一，是 GSMGSM网络向第三代移动通信演进的第一步。网络向第三代移动通信演进的第一步。 GPRSGPRS 作为第二代作为第二代移动通信向第三代过渡的技术，是由英国移动通信向第三代过渡的技术，是由英国 BTCellnetBTCellnet 公司早公司早在在 19931993年提出的。年提出的。 GPRSGPRS 是一种基于分组交换传输数据的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高效率方式，面向用户提供移动分组的 IPIP 或者或者 X.25X.25连接。连接。



　　与　　与 GSMGSM 系统相比，系统相比， GPRSGPRS 网络的能力有了很大的提高，网络的能力有了很大的提高，主要表现在以下几个方面：主要表现在以下几个方面：　　（　　（ 11 ）在）在 GSMGSM 网络中引入分组交换能力，能够提供比网络中引入分组交换能力，能够提供比GSMGSM 系统的系统的 9.6kb/s9.6kb/s 更高的数据传输速率，最高可达更高的数据传输速率，最高可达 170kb170kb/s/s 。巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无线应用，使得。巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无线应用，使得包括图片、语音和视频的多媒业务成为现实。包括图片、语音和视频的多媒业务成为现实。 GPRSGPRS手机手机用户未来可随时收发电子邮件、发送彩色数码相片及大容量用户未来可随时收发电子邮件、发送彩色数码相片及大容量档案，以及玩网上游戏。档案，以及玩网上游戏。　　需要注意的是，　　需要注意的是， 170kb170kb／／ ss 只是只是 GPRSGPRS 的理论速率，的理论速率，GPRSGPRS 的实际速率典型值比理论速率慢得多，介于的实际速率典型值比理论速率慢得多，介于 14.414.4 ～～ 443.2kb/s3.2kb/s （上下行非对称速率）之间。（上下行非对称速率）之间。



　　（　　（ 22 ）） GPRSGPRS 的骨干网是基于分组交换的的骨干网是基于分组交换的 IPIP 网，有网，有“永远在线”的特点，即用户可随时与网络保持联系。例如，“永远在线”的特点，即用户可随时与网络保持联系。例如，用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信道用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信道上发送和接收数据。主页下载到本机后，没有数据传送，手上发送和接收数据。主页下载到本机后，没有数据传送，手机就进入一种“准休眠”状态，手机释放所有的无线信道给机就进入一种“准休眠”状态，手机释放所有的无线信道给其他用户使用。这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连其他用户使用。这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击时，手机立即向网络请求无线信道用来接，当用户再次点击时，手机立即向网络请求无线信道用来传送数据，而不是像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号传送数据，而不是像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网。才能上网。



　　（　　（ 33 ）使用）使用 GPRSGPRS ，在一个小区内，多个用户可以共，在一个小区内，多个用户可以共享一条无线信道同时进行通信，大大提高了信道利用率。享一条无线信道同时进行通信，大大提高了信道利用率。　　（　　（ 44 ）用）用 WAPWAP 手机上网浏览网页，只能看专为手机上网浏览网页，只能看专为 WAPWAP设计的网页（这类网站现在还比较少）。而设计的网页（这类网站现在还比较少）。而 GPRSGPRS手机则手机则可以浏览普通的可以浏览普通的 InternetInternet 网页，这给用户上网带来了极大的网页，这给用户上网带来了极大的方便。方便。　　（　　（ 55 ）） GPRSGPRS手机的计费是根据用户传输的数据量而手机的计费是根据用户传输的数据量而不是上网时间来计算的。不是上网时间来计算的。



　　（　　（ 66 ）） GPRSGPRS 需要在需要在 GSMGSM 系统中引入两种网络支持节系统中引入两种网络支持节点（点（ SGSNSGSN 和和 GGSNGGSN ），分别负责），分别负责 GPRSGPRS 网络的移动性管网络的移动性管理和路由管理。理和路由管理。 GPRSGPRS 基站系统只需对现有的基站系统只需对现有的 GSMGSM 基站进基站进行软件升级即可。基站系统中需加入行软件升级即可。基站系统中需加入 PCUPCU （分组控制单（分组控制单元），用户需要更新元），用户需要更新 GPRSGPRS 终端。终端。　　　　 GPRSGPRS 是对目前是对目前 GSMGSM 网络的补充和升级，它不会取代网络的补充和升级，它不会取代目前目前 GSMGSM 网络支持的网络支持的 CSDCSD （电路交换数据）和（电路交换数据）和 SMSSMS （短（短消息）等数据业务。消息）等数据业务。 GPRSGPRS 是是 GSMGSM 向向 3G3G 系统演进的重要系统演进的重要一环，它既考虑了向第三代系统的过渡，同时又兼顾了现有一环，它既考虑了向第三代系统的过渡，同时又兼顾了现有的第二代系统，是第二代的第二代系统，是第二代 GSMGSM 系统过渡到第三代系统过渡到第三代WCDMWCDMAA 系统的必经之路，所以系统的必经之路，所以 GPRSGPRS也被称为“也被称为“ 2.52.5代技术”。代技术”。目前几大通信公司如目前几大通信公司如 NokiaNokia 、、 MotorolaMotorola 、、 SiemensSiemens 等都在等都在积极参与积极参与 GPRSGPRS 的提供。的提供。



6.7.26.7.2 　　 GPRSGPRS 系统的结构与功能系统的结构与功能　　　　 1.GPRS1.GPRS 网络总体结构网络总体结构　　　　 GPRSGPRS 网络是基于现有的网络是基于现有的 GSMGSM 网络实现的。为了实现网络实现的。为了实现GPRSGPRS ，需要在现有的，需要在现有的 GSMGSM 网络中增加两种支持节点（网络中增加两种支持节点（ GGSNSN ）：）： GPRSGPRS服务支持节点（服务支持节点（ ServingGPRSSupportNodeServingGPRSSupportNode ，，SGSNSGSN ）和）和 GPRSGPRS 网关支持节点（网关支持节点（ GatewayGPRSSupportGatewayGPRSSupportingNodeingNode ，， GGSNGGSN ）。此外，还需要在基站子系统（）。此外，还需要在基站子系统（ BSBSSS ）中增加分组控制单元（）中增加分组控制单元（ PacketControlUnitPacketControlUnit ，， PCUPCU ），），并对原有的并对原有的 BSCBSC 、、 BTSBTS软件进行升级以及新增一些接口，软件进行升级以及新增一些接口，如图如图 6-366-36 所示。各接口及参考点见表所示。各接口及参考点见表 6-36-3 。下面对各功能。下面对各功能实体分别加以说明。实体分别加以说明。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-36 　 GPRS 总体结构与接口



表表 6-36-3 　　 GPRSGPRS 体系结构中的接口及参考点体系结构中的接口及参考点接口或参考点描述

R 非 ISDN终端与移动终端之间的参考节点

Gb SGSN与 BSS之间的接口

Gc GGSN与HLR之间的接口

Gd SMS-GMSC 之间的接口，SMS-IWMSC与 SGSN之间的接口

Gi GPRS与外部分组数据网之间的参考点

Gn 同一 FLMN中两个 GSN之间的接口

Gp 不同 PLMN中两个 GSN之间的接口

Gr SGSN与 HLR 之间的接口

Gs SGSN与 MSC/VLR 之间的接口

Gf SGSN与 EIR 之间的接口

Um MS 与GPRS固定网之间的无线接口



　　　　 11 ）） GPRSGPRS 的支持节点的支持节点 GSNGSN　　　　 GPRSGPRS 的支持节点的支持节点 GSNGSN 是是 GPRSGPRS 网络中最重要的网络网络中最重要的网络节点，包含了支持节点，包含了支持 GPRSGPRS 所需的功能。所需的功能。 GSNGSN 具有移动路由具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到 GGPRSPRS寄存器。寄存器。 GSNGSN 可以完成移动台和各种数据网络之间的可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。数据传送和格式转换。 GSNGSN 可以是一种类似于路由器的独可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与立设备，也可以与 GSMGSM 中的中的 MSCMSC集成在一起。在一个集成在一起。在一个 PLPLMNMN 中允许存在多个中允许存在多个 GSNGSN 。。 GSNGSN 有有 SGSNSGSN 和和 GGSNGGSN 两种两种类型。类型。



　　　　 SGSNSGSN 是为移动终端（是为移动终端（ MSMS ）提供业务的节点（即）提供业务的节点（即 GbGb 接口接口由由 SGSNSGSN 支持），其主要作用是记录移动台的当前位置信息，完支持），其主要作用是记录移动台的当前位置信息，完成对数据传输的鉴权、加密功能，并且在移动台和成对数据传输的鉴权、加密功能，并且在移动台和 SGSNSGSN 之间完之间完成移动分组数据的发送和接收。此外，成移动分组数据的发送和接收。此外， SGSNSGSN 还负责与数据传输还负责与数据传输有关的会话管理、手机上的逻辑信道管理，以及统计数据传输量有关的会话管理、手机上的逻辑信道管理，以及统计数据传输量用于收费等功能。用于收费等功能。　　　　 GGSNGGSN 是分组数据网（是分组数据网（ PDNPDN ）与支持）与支持 GPRSGPRS 的的 GSMPLMGSMPLMNN 互联的第一个节点（即互联的第一个节点（即 GiGi 参考点由参考点由 GGSNGGSN 支持），主要起网支持），主要起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如 ISDNISDN 、、 PSPDNPSPDN和和 LANLAN 等。有些文献中称等。有些文献中称 GGSNGGSN 为为 GPRSGPRS 路由器，它可以把路由器，它可以把 GGSMSM 网络中的网络中的 GPRSGPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端分组数据包传送到远端 TCP/IPTCP/IP 或或 X.25X.25 网络。因此，可以把网络。因此，可以把 GPGPRSRS 网络看成是一个网络看成是一个 IPIP 子网。子网。



　　　　 SGSNSGSN 与与 GGSNGGSN 的功能既可以由一个物理节点全部实的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都具有现，也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都具有 IPIP路由功能，并能与路由功能，并能与 IPIP 路由器相连。当路由器相连。当 SGSNSGSN 与与 GGSNGGSN 位于位于不同的不同的 PLMNPLMN 时，通过时，通过 GpGp 接口互联，接口互联， GpGp 接口有接口有 GnGn 接口接口的功能。此外它还有用于外部的功能。此外它还有用于外部 PLMNPLMN 通信的加密功能。这通信的加密功能。这种加密功能以运营商之间相互达成的协定为基础。种加密功能以运营商之间相互达成的协定为基础。　　　　 SGSNSGSN 可以通过任意可以通过任意 GsGs 接口向接口向 MSCMSC／／ VLRVLR发送定位发送定位信息，并可以经信息，并可以经 GsGs 接口接收来自接口接收来自 MSC/VLRMSC/VLR 的寻呼请求。的寻呼请求。



　　　　 22 ）分组控制单元）分组控制单元 PCUPCU　　　　 PCUPCU 的功能主要是使的功能主要是使 BSSBSS 具备提供分组数据的功能，具备提供分组数据的功能，并控制无线接口，使多个用户可以使用相同的无线资源。并控制无线接口，使多个用户可以使用相同的无线资源。　　　　 33 ）） HLRHLR　　　　 HLRHLR 中存有中存有 GPRSGPRS 用户数据和路由信息。用户数据和路由信息。 SGSNSGSN 经经 GGnn 接口或从接口或从 GGSNGGSN 经经 GcGc 接口均可访问接口均可访问 HLRHLR ，对于漫游的，对于漫游的MSMS来说，来说， HLRHLR 可能位于另一个不同的可能位于另一个不同的 PLMNPLMN 中，而不是中，而不是当前的当前的 PLMNPLMN 中。中。



　　　　 44 ）） SMS-GMSCSMS-GMSC 和和 SMS-IWMSCSMS-IWMSC　　　　 SMS-GMSCSMS-GMSC 和和 SMS-IWMSCSMS-IWMSC 分别指短消息业务网关分别指短消息业务网关移动交换中心和短消息业务互通移动交换中心，它们经移动交换中心和短消息业务互通移动交换中心，它们经 GdGd接口连接到接口连接到 SGSNSGSN 上，这样就能让上，这样就能让 GPRSMSGPRSMS 通过通过 GPRSGPRS 无无线信道收发短消息。线信道收发短消息。　　　　 55 ）） GPRSGPRS 移动台移动台　　　　 GPRSMSGPRSMS 能以三个运行模式中的一个进行操作，其操能以三个运行模式中的一个进行操作，其操作模式的选定由作模式的选定由 MSMS 所申请的服务所决定，即仅有所申请的服务所决定，即仅有 GPRSGPRS服务，同时具有服务，同时具有 GPRSGPRS 和其他和其他 GSMGSM 服务，或依据服务，或依据MSMS 的实的实际性能同时运行际性能同时运行 GPRSGPRS 和其他和其他 GSMGSM 服务。服务。



　　（　　（ 11 ）） AA类（类（ class-Aclass-A ）操作模式：）操作模式： MSMS申请申请 GPRSGPRS 和和其他其他 GSMGSM 服务，而且服务，而且 MSMS 能同时运行能同时运行 GPRSGPRS 和其他和其他 GSMGSM服务。服务。　　（　　（ 22 ）） BB类（类（ class-Bclass-B ）操作模式：一个）操作模式：一个 MSMS 可同时监可同时监测测 GPRSGPRS 和其他和其他 GSMGSM 业务的控制信道，但同一时刻只能运业务的控制信道，但同一时刻只能运行一种业务。行一种业务。　　（　　（ 33 ）） CC类（类（ class-Cclass-C ）操作模式：）操作模式： MSMS 只能应用于只能应用于 GGPRSPRS服务。服务。



　　　　 66 ）） MSCMSC／／ VLRVLR　　在需要　　在需要 GPRSGPRS 网络与其他网络与其他 GSMGSM 业务进行配合时选用业务进行配合时选用 GGss 接口，如利用接口，如利用 GPRSGPRS 网络实现电路交换业务的寻呼，网络实现电路交换业务的寻呼， GPGPRSRS 网络与网络与 GSMGSM 网络联合进行位置（网络联合进行位置（ RARA 和和 LALA ）更新，）更新，以及以及 GPRSGPRS 网络的网络的 SGSNSGSN节点接收节点接收 MSCMSC／／ VLRVLR发来的寻发来的寻呼请求，等等。这时，呼请求，等等。这时， MSCMSC／／ VLRVLR除了存储除了存储 MSMS 的的 IMSIIMSI外，还需存储与这个外，还需存储与这个 MSMS （此（此 MSMS 同时接入同时接入 GPRSGPRS 分组数分组数据业务和据业务和 GSMGSM电路交换业务）相连接的电路交换业务）相连接的 SGSNSGSN 号码。号码。



　　　　 77 ）） PDNPDN　　　　 PDNPDN指分组数据网络，是提供分组数据业务的外部网指分组数据网络，是提供分组数据业务的外部网络，如络，如 IPIP 、、 X.25/X.75X.25/X.75 、、 ATMATM 网等。移动终端通过网等。移动终端通过 GPRSGPRS接入不同的接入不同的 PDNPDN 时，采用不同的分组数据协议（时，采用不同的分组数据协议（ PDPPDP ）地）地址，如：接入址，如：接入 IPIP 网时采用网时采用 IPIP 地址，接入地址，接入 X.25/X.75X.25/X.75 网时采网时采用用 X.121X.121 地址。每个地址。每个 PDPPDP 地址对应一个地址对应一个 PDPPDP环境。环境。　　　　 GPRSGPRS 在在 GSMGSM 网络中引入了两个网络中引入了两个 GPRSGPRS支持节点和支持节点和新的接口及单元，这些都会对现有新的接口及单元，这些都会对现有 GSMGSM 网络网元设备产生网络网元设备产生一定的影响，总结如下：一定的影响，总结如下：



　　（　　（ 11 ）） HLRHLR 现有软件需更新，以支持现有软件需更新，以支持 GcGc 、、 GrGr 接口；接口；　　（　　（ 22 ）） MSCMSC 现有软件需更新，以支持现有软件需更新，以支持 GsGs 接口；接口；　　（　　（ 33 ）在）在 BSCBSC 中引入中引入 PCUPCU ，并且软件需要升级；，并且软件需要升级；　　（　　（ 44 ）） BTSBTS也要进行相应的软件升级。也要进行相应的软件升级。



　　　　 2.GPRS2.GPRS 的功能的功能　　从网络角度看，　　从网络角度看， GPRSGPRS 网络是在网络是在 GSMGSM 网络的基础上增加网络的基础上增加 SSGSNGSN 和和 GGSNGGSN 这两种网络实体以及这两种网络实体以及 GbGb 、、 GnGn／／ GpGp 、、 GiGi 、、 GrGr 、、GfGf 、、 GdGd 、、 GsGs 、、 GcGc 等接口而实现各种信息传输交换功能的。等接口而实现各种信息传输交换功能的。 SSGSNGSN 和和 GGSNGGSN 是实现是实现 GPRSGPRS 业务的核心实体。业务的核心实体。 SGSNSGSN 是为是为 MSMS提供移动性管理、路由选择等服务的节点，提供移动性管理、路由选择等服务的节点， GGSNGGSN 是用于接入外是用于接入外部数据网络和业务的节点。在上述接口中，部数据网络和业务的节点。在上述接口中， GsGs 和和 GcGc 接口是可选接口是可选接口，在要求网络能够为一个接口，在要求网络能够为一个 MSMS 同时提供电路和分组两种类型同时提供电路和分组两种类型的服务时，需要的服务时，需要 SGSNSGSN 与与 MSCMSC／／ VLRVLR 配合工作，这时就应选用配合工作，这时就应选用GsGs 接口；如果选用接口；如果选用 GcGc 接口，则接口，则 GGSNGGSN 可直接从可直接从 HLRHLR获取位置获取位置信息，如果未选用信息，如果未选用 GcGc 接口，则接口，则 GGSNGGSN 需通过其他需通过其他 SGSNSGSN 或或 GGGGSNSN 从从 HLRHLR获取位置信息。获取位置信息。



　　在空中接口上，无线资源被动态或静态地在　　在空中接口上，无线资源被动态或静态地在 GSMGSM电路电路型业务和型业务和 GPRSGPRS 分组业务之间进行分配。分组业务之间进行分配。 GPRSGPRS 终端应具终端应具备相应的无线资源管理、网络接入控制、移动性管理、路由备相应的无线资源管理、网络接入控制、移动性管理、路由选择等功能。选择等功能。 BSSBSS 主要负责对无线资源的管理。主要负责对无线资源的管理。　　来自　　来自 MSMS 的用户信令与数据在的用户信令与数据在 BSSBSS 之后分流，电路业之后分流，电路业务经务经 AA 接口去往接口去往 MSCMSC／／ VLRVLR 进入进入 GPRSGPRS 核心网，分组数核心网，分组数据业务则经据业务则经 GbGb 接口去往接口去往 SGSNSGSN 进入进入 GPRSGPRS骨干网。而来骨干网。而来自自 InternetInternet 标识有移动台地址的标识有移动台地址的 IPIP 包，由包，由 GGSNGGSN 接收，再接收，再转发到转发到 SGSNSGSN ，继而传送到移动台上。，继而传送到移动台上。



　　　　 GPRSGPRS骨干网中的骨干网中的 SGSNSGSN 和和 GGSNGGSN 通过通过 GrGr／／ GcGc 、、 GGss 、、 GfGf 、、 GdGd 等接口分别与等接口分别与 HLRHLR 、、 MSCMSC／／ VLRVLR 、、 EIREIR 、、SMS-GMSCSMS-GMSC 等等 GSMGSM 网络实体相连，与这些实体之间的通网络实体相连，与这些实体之间的通信只涉及信令，它们之间的通信利用信只涉及信令，它们之间的通信利用 SS7SS7 网络进行。网络进行。　　　　 GPRSGPRS骨干网通过骨干网通过 GGSNGGSN 经经 GiGi 接口与外部数据网（接口与外部数据网（ PPDNDN ）互联，）互联， PDNPDN 可以是可以是 InternetInternet 、、 X.25X.25／／ X.75X.75 等网络，等网络，GiGi 接口是与接口是与 PDNPDN连接的接口，即当与不同的连接的接口，即当与不同的 PDNPDN 互联时，互联时，GiGi 接口也不同。接口也不同。



6.7.36.7.3 　　 GPRSGPRS 系统的安全管理系统的安全管理　　　　 1.1. 鉴权鉴权　　当　　当 MSMS向向 GPRSGPRS 网络登录时，网络必须对网络登录时，网络必须对 MSMS 的身份的身份进行鉴权。这时进行鉴权。这时 GPRSGPRS 网络内的网络内的 SGSNSGSN替代了替代了 GSMGSM 网络中网络中的的 VLRVLR 的角色。当的角色。当 SGSNSGSN 需要对需要对 MSMS 进行鉴权时，它就向进行鉴权时，它就向HLRHLR送出送出 MSMS 的的 IMSIIMSI 并提出鉴权的请求，并提出鉴权的请求， HLRHLR命令命令 AUAUCC 提供验证所需要的数据，提供验证所需要的数据， AUCAUC受命后产生随机数受命后产生随机数 RANDRAND ，，并与并与 KKii 经经 A3A3算法计算出响应数算法计算出响应数 SRESSRES 。。 RANDRAND 和和 SRESSRES

传回并存储在传回并存储在 HLRHLR 内，由内，由 HLRHLR将将 RANDRAND送至送至 MSMS ，， MSMS经同样的算法计算出经同样的算法计算出 SRESSRES ，并送回网络。若，并送回网络。若 MSMS产生的产生的 SSRESRES 和系统的和系统的 SRESSRES 相同，则鉴权成功。相同，则鉴权成功。



　　　　 2.2. 数据信息的加密数据信息的加密　　　　 GPRSGPRS 网络为了保证数据传输上的安全性，对数据信息进行网络为了保证数据传输上的安全性，对数据信息进行加密，定义出另一种特殊的加密算法加密，定义出另一种特殊的加密算法 GEAGEA （（ GPRSEncryptionAlGPRSEncryptionAlgrithmgrithm ），）， SGSNSGSN 与与 MSMS 都必须同时支持这种算法。在都必须同时支持这种算法。在 GSMGSM 网网络内，络内， BSCBSC 与手机之间的语音信号都是经过加密处理的；在与手机之间的语音信号都是经过加密处理的；在 GPGPRSRS 网络内，网络内， SGSNSGSN 与与 MSMS 之间的数据信息也要经过加密处理。之间的数据信息也要经过加密处理。　　　　 MSMS侧与网络侧皆用侧与网络侧皆用 KKii 与与 RANDRAND 以以 A8A8 算法算出算法算出 KKcc ，， MSMS

将将 KKcc 与逻辑链路帧内的参数相结合，经过与逻辑链路帧内的参数相结合，经过 GEAGEA算法产生一连串算法产生一连串的加密位，这些加密位对数据信息进行异或运算的加密处理。的加密位，这些加密位对数据信息进行异或运算的加密处理。 SS

GSNGSN 同样也是以同样也是以 KKcc 与逻辑链路帧内的参数计算出一连串的加密与逻辑链路帧内的参数计算出一连串的加密位，当位，当 SGSNSGSN收到收到 MSMS送出加密过的数据信息后，用加密位与数送出加密过的数据信息后，用加密位与数据信息进行异或运算，将加密过的数据信息译码成原来的数据信据信息进行异或运算，将加密过的数据信息译码成原来的数据信息。息。



6.7.46.7.4 　　 GPRSGPRS 系统的移动性管理系统的移动性管理　　　　 1.MS1.MS 登录登录 GPRSGPRS 网络网络　　　　 GPRSGPRS 网络内的网络内的 MSMS 开机后处于闲置状态，为了告知开机后处于闲置状态，为了告知GPRSGPRS 网络有关网络有关 MSMS 的的 IMSIIMSI 标识码、目前位置等信息，标识码、目前位置等信息， MMSS 必须向必须向 GPRSGPRS 网络进行登录的操作，这种程序称为网络进行登录的操作，这种程序称为 GPRSGPRS登录。登录后的登录。登录后的 MSMS 从闲置状态转换到准备状态或等待状态。从闲置状态转换到准备状态或等待状态。经过登录程序后，经过登录程序后， GPRSGPRS 网络建立了有关网络建立了有关 MSMS 的移动性管的移动性管理（理（ MMMM ），）， SGSNSGSN得知得知MSMS 目前的位置，能向手机发出目前的位置，能向手机发出寻呼信号或传送短消息寻呼信号或传送短消息 SMSSMS ，但是在登录阶段，除了只能，但是在登录阶段，除了只能接收短消息业务接收短消息业务 SMSSMS外，不能传送和接收分组数据。外，不能传送和接收分组数据。　　　　 MSMS 进行登录进行登录 GPRSGPRS 网络的信令传输过程如图网络的信令传输过程如图 6-376-37 所所示。示。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-37 　 MS 登录 GPRS 网络时的信令传输过程



　　（　　（ 11 ）首先）首先MSMS 传送登录请求指令到传送登录请求指令到 SGSNSGSN ，这个指令包，这个指令包括括 MSMS 的的 IMSIIMSI 、分组、分组 TMSITMSI 标识码以及何种登录方式等。标识码以及何种登录方式等。　　（　　（ 22 ）进行）进行 MSMS 的鉴权程序，并决定是否进行数据加密。的鉴权程序，并决定是否进行数据加密。　　（　　（ 33 ）若）若 MSMS 是第一次登录是第一次登录 GPRSGPRS 网络，或是从另一个网络，或是从另一个 SSGSNGSN 移动到新的移动到新的 SGSNSGSN ，则需要进行位置更新，，则需要进行位置更新， SGSNSGSN记录记录MSMS 目前的位置，并送出更新位置信号告知目前的位置，并送出更新位置信号告知 HLRHLR 有关有关 MSMS 目目前的位置。前的位置。　　（　　（ 44 ）当）当 SGSNSGSN 通知通知 MSMS 有关有关 SGSNSGSN 已经接收登录的登已经接收登录的登录接收指令时，若此时录接收指令时，若此时 SGSNSGSN 分配分配 MSMS 一个分组一个分组 TMSITMSI 标识码，标识码，则在登录接收指令内也将包括该分组则在登录接收指令内也将包括该分组 TMSITMSI 标识码。标识码。　　（　　（ 55 ）） MSMS收到登录接收指令并接收到新的分组收到登录接收指令并接收到新的分组 TMSITMSI 标标识码后，将送一个登录完成的指令给识码后，将送一个登录完成的指令给 SGSNSGSN 。。



　　　　 2.2. 网络连接的建立网络连接的建立　　当　　当 MSMS登录到登录到 GPRSGPRS 网络后，在传输数据信息前，必网络后，在传输数据信息前，必须先建立一传输信道，这一过程称为会话管理。会话管理过须先建立一传输信道，这一过程称为会话管理。会话管理过程就是网络经历程就是网络经历 MSMS 的分组数据协议描述图（的分组数据协议描述图（ PacketDataPacketData

Protocol Context Protocol Context ）的启动过程，即）的启动过程，即 MSMS 与与 SSGSNGSN 协商出一个服务品质（协商出一个服务品质（ QoSQoS ），）， MSMS向向 GGSNGGSN登录，登录，MSMS 从网络上得到一个从网络上得到一个 IPIP 地址等的过程。经过这些过程后，地址等的过程。经过这些过程后，MSMS 即可经过即可经过 GGSNGGSN 传送与接收外部网络的数据信息。传送与接收外部网络的数据信息。



　　　　 PDPContextPDPContext 基本上可视为基本上可视为 MSMS 在在 GPRSGPRS 网络上的地址，网络上的地址，每个每个 MSMS 在在 GPRSGPRS 网络上都维持一个专门的网络上都维持一个专门的 PDPContextPDPContext 。。PDPContextPDPContext 内最主要的内容包括内最主要的内容包括 IPIP 地址与服务品质地址与服务品质 QoSQoS参数，参数， GPRSGPRS 网络即依据网络即依据 PDPContextPDPContext 上的内容将上的内容将 MSMS 的数的数据分组传送到正确的目的地。据分组传送到正确的目的地。 GPRSGPRS 网络将随时掌握网络将随时掌握 MSMS的移动位置参数并记录在的移动位置参数并记录在 PDPContextPDPContext 内。内。 PDPContextPDPContext 开开启后，启后， GPRSGPRS 网络为网络为 MSMS保留固定的资源。当保留固定的资源。当 MSMS短时间短时间没有动作时，在一般正常的情况下，没有动作时，在一般正常的情况下， PDPContextPDPContext仍然维持仍然维持开启的状态，开启的状态， MSMS希望传送数据信息时可直接利用希望传送数据信息时可直接利用 PDPConPDPContexttext 进行传送，这就是为什么称进行传送，这就是为什么称 GPRSGPRS 网络具备随时连接特网络具备随时连接特性的原因。性的原因。



　　在　　在 GPRSGPRS 网络或是因特网上，有许多不同类型的网络网络或是因特网上，有许多不同类型的网络用户与各种不同的应用业务。网络的服务品质用户与各种不同的应用业务。网络的服务品质 QoSQoS 是依据是依据用户的需求与应用业务的种类，对网络资源进行最有效的分用户的需求与应用业务的种类，对网络资源进行最有效的分配。不同的应用业务要求的配。不同的应用业务要求的 QoSQoS 不同，例如，对于不同，例如，对于 VoiceovVoiceoverIPerIP 、视频会议（、视频会议（ VideoConferencingVideoConferencing ）等一些实时性的应）等一些实时性的应

用业务，要求维持一致的延迟时间与高速的传输速率，差用业务，要求维持一致的延迟时间与高速的传输速率，差错控制反而不是那么重要，因为当错误发生后再重传分组往错控制反而不是那么重要，因为当错误发生后再重传分组往往已经超时了。但是有些应用业务如股票交易等，则必须完往已经超时了。但是有些应用业务如股票交易等，则必须完全正确地收到所有的分组。全正确地收到所有的分组。



服务品质服务品质 QoSQoS 在在 GPRSGPRS 网络内尤其重要，因为无线频道资网络内尤其重要，因为无线频道资源有限，在蜂窝小区（源有限，在蜂窝小区（ CellCell ）内的所有用户彼此都经过相）内的所有用户彼此都经过相同的无线频道传输数据，各手机用户所分配到的传输速率变同的无线频道传输数据，各手机用户所分配到的传输速率变化相当大，有时可能因为蜂窝小区内用户人数的突然增加，化相当大，有时可能因为蜂窝小区内用户人数的突然增加，使传输速率急速降低，造成应用上的困难，若能根据不同的使传输速率急速降低，造成应用上的困难，若能根据不同的传输速率与不同类型的手机用户签订不同传输服务的约定，传输速率与不同类型的手机用户签订不同传输服务的约定，不仅能为电信运营商带来可观的收益，还能避免因某些用户不仅能为电信运营商带来可观的收益，还能避免因某些用户对对 GPRSGPRS 网络过度使用（如下载大量电子文件）而造成的网络过度使用（如下载大量电子文件）而造成的网络拥塞。网络拥塞。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-38 　建立网络连接的信号传输过程



　　（　　（ 11 ）） MSMS 传送开启传送开启 PDPContextPDPContext 请求指令到请求指令到 SGSNSGSN ，，这个指令包括请求这个指令包括请求 IPIP 地址的分配及所要求的服务品质地址的分配及所要求的服务品质 QoSQoS等。等。　　（　　（ 22 ）执行）执行 MSMS 的鉴权程序，并选择是否进行数据加密。的鉴权程序，并选择是否进行数据加密。　　（　　（ 33 ）） SGSNSGSN收到该指令后，向收到该指令后，向 GGSNGGSN发出生成发出生成 PDPPDPContextContext 的请求，的请求， GGSNGGSN 内部的接入控制功能将检验该内部的接入控制功能将检验该MSMS所要求的服务品质所要求的服务品质 QoSQoS 以及连接因特网的权限。以及连接因特网的权限。　　（　　（ 44 ）当这些设置与请求都经过）当这些设置与请求都经过 GGSNGGSN处理后，处理后， GGSGGSNN向计费服务器发出计费请求通知，计费服务器位于电信运向计费服务器发出计费请求通知，计费服务器位于电信运营商的营商的 IntranetIntranet 内，负责动态分配内，负责动态分配 MSMS 的的 IPIP 地址与计费功地址与计费功能，计费服务器完成对能，计费服务器完成对 MSMS 的鉴权后，提供的鉴权后，提供 MSMS 一个一个 IPIP 地地址。址。



　　（　　（ 55 ）计费服务器传回计费响应指令给）计费服务器传回计费响应指令给 GGSNGGSN ，同时，同时告知告知 GGSNGGSN 有关有关 MSMS应该分配的应该分配的 IPIP 地址。地址。　　（　　（ 66 ）） GGSNGGSN 传回生成传回生成 PDPContextPDPContext 响应指令给响应指令给 SGSNSGSN ，，这个指令中包含这个指令中包含 MSMS 分配到的分配到的 IPIP 地址。地址。　　（　　（ 77 ）） SGSNSGSN发出接受开启发出接受开启 PDPContextPDPContext 的指令，告知的指令，告知MSMS已经开启已经开启 PDPContextPDPContext ，这个指令中包含，这个指令中包含MSMS 分配到的分配到的IPIP 地址。地址。



　　　　 3.3. 注销注销 GPRSGPRS 网络网络　　相对于　　相对于 MSMS 登录到登录到 GPRSGPRS 网络，网络， MSMS注销注销 GPRSGPRS 网络网络时也将执行时也将执行 GPRSGPRS注销（注销（ GPRSDetachGPRSDetach ）的程序。）的程序。 GPRSGPRS网络在某些状况下，允许一些设备发出网络在某些状况下，允许一些设备发出 GPRSGPRS注销的指令。注销的指令。例如，电信营运商的网络管理者若限制某个例如，电信营运商的网络管理者若限制某个 MSMS连接上连接上 GPGPRSRS 网络，可由网络，可由 HLRHLR命令命令 SGSNSGSN 进行进行 GPRSGPRS注销的程序，注销的程序，或是或是 MSMS 在一定的期间内都一直没有收到在一定的期间内都一直没有收到 GPRSGPRS 网络的响网络的响应，则应，则 MSMS将主动执行将主动执行 GPRSGPRS注销的程序。还有当注销的程序。还有当 MSMS 从从准备状态转换到闲置状态时，必须执行准备状态转换到闲置状态时，必须执行 GPRSGPRS注销程序。注销程序。



　　与三种　　与三种 GPRSGPRS登录程序相对应，登录程序相对应， GPRSGPRS注销程序也分注销程序也分为为 IMSIIMSI注销、注销、 GPRSGPRS注销以及注销以及 GPRS/IMSIGPRS/IMSI 联合注销三种联合注销三种方式。当方式。当 CC类的类的 MSMS 设置为语音通话时，代表设置为语音通话时，代表 MSMS 进行进行 IMIMSISI登录程序，此时若要将登录程序，此时若要将 CC类的类的 MSMS类的类的 MSMS 设置成数据设置成数据传输，则传输，则 MSMS 必须执行必须执行 IMSIIMSI注销程序，才能执行注销程序，才能执行 GPRSGPRS登登录程序。录程序。



6.7.56.7.5 　　 GPRSGPRS 的局限性的局限性　　　　 GPRSGPRS 是对目前是对目前 GSMGSM 网络的补充，与其他的非语音移网络的补充，与其他的非语音移动数据业务相比，动数据业务相比， GPRSGPRS 可以在频谱效率、容量和功能等可以在频谱效率、容量和功能等方面提供较大的改善，但是方面提供较大的改善，但是 GPRSGPRS尚有不少局限性。尚有不少局限性。　　（　　（ 11 ）小区总容量有限。）小区总容量有限。 GPRSGPRS 并不能增加网络现存并不能增加网络现存小区的总容量，也就是说，小区的总容量，也就是说， GPRSGPRS 不能创造资源，它只能不能创造资源，它只能更有效地使用现有的资源。因此，无线频率资源仍然是有限更有效地使用现有的资源。因此，无线频率资源仍然是有限的，它可以分配给不同的业务使用，但用于一种用途后就不的，它可以分配给不同的业务使用，但用于一种用途后就不能用于另一种用途。能用于另一种用途。　　语音和　　语音和 GPRSGPRS业务都使用相同类型的网络资源。业务都使用相同类型的网络资源。 GPRGPRSS 对容量的影响程度取决于预留给对容量的影响程度取决于预留给 GPRSGPRS 使用的时隙个数。使用的时隙个数。



　　（　　（ 22 ）实际传输速率和理论值之间存在着较大的差距。）实际传输速率和理论值之间存在着较大的差距。　　要获得　　要获得 GPRSGPRS 理论上理论上 172.2kb172.2kb／／ ss 的最大传输速率，必的最大传输速率，必须要求单一用户同时占用所有的须要求单一用户同时占用所有的 88 个时隙，而且不能采取任个时隙，而且不能采取任何纠错措施。显然，网络运营商不可能允许一个何纠错措施。显然，网络运营商不可能允许一个 GPRSGPRS 用用户占用所有的时隙，而且现有网络条件下完全不采取纠错措户占用所有的时隙，而且现有网络条件下完全不采取纠错措施也很难达到令人满意的传输质量。此外，最初的施也很难达到令人满意的传输质量。此外，最初的 GPRSGPRS终端只能支持一个、两个或三个时隙，不可能支持全部终端只能支持一个、两个或三个时隙，不可能支持全部 88 个个时隙的绑定使用。因此，时隙的绑定使用。因此， GPRSGPRS 用户的实际可用带宽是非用户的实际可用带宽是非常受限的。　　这样，常受限的。　　这样， GPRSGPRS 的最大理论速度受网络和终的最大理论速度受网络和终端内的各种制约因素的限制，是不可能实现的。端内的各种制约因素的限制，是不可能实现的。



　　（　　（ 33 ）支持）支持 GPRSMT(GPRSMobileTerminate)GPRSMT(GPRSMobileTerminate) 的终端得的终端得不到保证。目前，还没有任何手机设备制造商声称他们的第一不到保证。目前，还没有任何手机设备制造商声称他们的第一代代 GPRSGPRS 终端可以支持终端可以支持 GPRSMTGPRSMT （（ MobileTerminateMobileTerminate ）呼叫）呼叫（即在手机上接收由网络发起的呼叫）。这将是（即在手机上接收由网络发起的呼叫）。这将是 GPRSGPRS 是否是否可以成功地从其他非语音服务中吸引用户的核心问题。可以成功地从其他非语音服务中吸引用户的核心问题。　　通常用户启用　　通常用户启用 GPRSGPRS服务时，就同意为其收到的业务内服务时，就同意为其收到的业务内容付费。然而，容付费。然而， GPRSMTGPRSMT 呼叫可能会允许任意信息到达终端。呼叫可能会允许任意信息到达终端。在互联网世界里这种任意的信息是不收取费用的，但移动用户在互联网世界里这种任意的信息是不收取费用的，但移动用户将不得不为所接收到的所有信息（包括垃圾信息甚至恶意信将不得不为所接收到的所有信息（包括垃圾信息甚至恶意信息）付费，用户显然不愿意看到这样的情况。然而，如果息）付费，用户显然不愿意看到这样的情况。然而，如果 GPGPRSRS 终端不能够支持终端不能够支持 GPRSMTGPRSMT ，， GPRSGPRS 的可用性及其商业价的可用性及其商业价值将会受到质疑。值将会受到质疑。



　　（　　（ 44 ）） GPRSGPRS 使用的调制方式还有待改进。使用的调制方式还有待改进。　　　　 GPRSGPRS 的调制方式是基于的调制方式是基于 GMSKGMSK 的，这并不是最好的的，这并不是最好的调制方式。若采用增强型数据速率改进技术调制方式。若采用增强型数据速率改进技术 EDGEEDGE ，在，在 GSGSMM 、、 GPRSGPRS 基础上将信道调制方式由基础上将信道调制方式由 GMSKGMSK 改为改为 8PSK8PSK ，，则可以将单时隙传输速率提高到则可以将单时隙传输速率提高到 48kb/s48kb/s ，所以如果上行或，所以如果上行或下行信道集中下行信道集中 88 时隙传送，则数据率可达到每方向时隙传送，则数据率可达到每方向 384kb/s384kb/s的最高传输速率，从而可以基本满足多媒体服务的需求。由的最高传输速率，从而可以基本满足多媒体服务的需求。由于于 8PSK8PSK 还可以被用于还可以被用于 UMTSUMTS ，因此网络运营商需要在某，因此网络运营商需要在某一阶段内采用该技术，可以更方便地实现向第三代移动通信一阶段内采用该技术，可以更方便地实现向第三代移动通信系统的过渡。系统的过渡。



　　（　　（ 55 ）存在传输时延。）存在传输时延。　　　　 GPRSGPRS 分组通过不同的路径被送到同一目的地。在通分组通过不同的路径被送到同一目的地。在通过无线链接的传输过程中有可能会丢失或损坏一个或部分分过无线链接的传输过程中有可能会丢失或损坏一个或部分分组。组。 GPRSGPRS 标准虽然可以识别出无线分组技术的内在特点，标准虽然可以识别出无线分组技术的内在特点，并且集成了数据的完整性与重传策略，但是会存在传输的时并且集成了数据的完整性与重传策略，但是会存在传输的时延。延。



6.86.8 　　 EDGEEDGE 技术技术6.8.16.8.1 　　 EDGEEDGE 技术简介技术简介　　　　 EDGEEDGE 是英文是英文 EnhancedDataRateforGSMEvolutionEnhancedDataRateforGSMEvolution 的的缩写，即增强型数据速率缩写，即增强型数据速率 GSMGSM 演进技术。为了克服演进技术。为了克服 GPRSGPRS速率低等缺点，人们开发了介于速率低等缺点，人们开发了介于 GPRSGPRS 和和 3G3G 之间的技术，之间的技术，即即 GSMGSM演进的增强数据速率（演进的增强数据速率（ EDGEEDGE ），）， EDGEEDGE 被称为被称为2.75G2.75G 技术。技术。 EDGEEDGE 也是一种基于也是一种基于 GSM/GPRSGSM/GPRS 的数据增强的数据增强型业务，它可以有效提高网络的数据传输速率及吞吐量，增型业务，它可以有效提高网络的数据传输速率及吞吐量，增强数据业务的支撑能力。强数据业务的支撑能力。



　　之所以称　　之所以称 EDGEEDGE 为为 GPRSGPRS 到第三代移动通信的过渡性到第三代移动通信的过渡性技术方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的技术方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的 GSMGSM资源。因为它除了采用现有的资源。因为它除了采用现有的 GSMGSM 频率外，同时还利用了频率外，同时还利用了大部分现有的大部分现有的 GSMGSM 设备，而只需对网络软件及硬件做一些设备，而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏较小的改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。通信业务。 EDGEEDGE 还能够与以后的还能够与以后的 WCDMAWCDMA 制式共存，这制式共存，这也正是其所具有的弹性优势。也正是其所具有的弹性优势。



　　　　 EDGEEDGE 技术主要影响现有技术主要影响现有 GSMGSM 网络的无线访问部分，即收网络的无线访问部分，即收发基站（发基站（ BTSBTS ）和）和 GSMGSM 中的基站控制器（中的基站控制器（ BSCBSC ），而对基于），而对基于电路交换和分组交换的应用和接口并没有太大的影响。因此，网电路交换和分组交换的应用和接口并没有太大的影响。因此，网络运营商可最大限度地利用现有的无线网络设备，只需少量的投络运营商可最大限度地利用现有的无线网络设备，只需少量的投资就可以部署资就可以部署 EDGEEDGE ，并且通过移动交换中心（，并且通过移动交换中心（ MSCMSC ）和服务）和服务GPRSGPRS 支持节点（支持节点（ SGSNSGSN ），还可以保留使用现有的网络接口。），还可以保留使用现有的网络接口。事实上，事实上， EDGEEDGE 改进了现有改进了现有 GSMGSM 应用的性能和效率，并且为将应用的性能和效率，并且为将来的宽带服务提供了可能。来的宽带服务提供了可能。 EDGEEDGE 技术有效地提高了技术有效地提高了 GPRSGPRS 信信道编码效率及其高速移动数据标准，它的最高速率可达道编码效率及其高速移动数据标准，它的最高速率可达 384kb/s384kb/s ，，在一定程度上节约了网络投资，可以充分满足未来无线多媒体应在一定程度上节约了网络投资，可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。从长远观点看，它将逐步取代用的带宽需求。从长远观点看，它将逐步取代 GPRSGPRS ，成为与第，成为与第三代移动通信系统最接近的一项技术。三代移动通信系统最接近的一项技术。


电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图 6-39 　 EDGE 网络系统示意图



　　　　 EDGEEDGE 使用与使用与 3G3G 建议相同的空中接口调制技术，即建议相同的空中接口调制技术，即 88相移相键控相移相键控 (OctagonalShiftKeying(OctagonalShiftKeying ，， 8PSK)8PSK) ，在一个空中，在一个空中接口信号中装载接口信号中装载 3bit3bit 的合并信息。的合并信息。 8PSK8PSK 可将现有可将现有 GSMGSM 网网络采用的络采用的 GMSKGMSK 调制技术的信号空间从调制技术的信号空间从 22扩展到扩展到 88 ，从而，从而使每个符号所包含的信息是原来的使每个符号所包含的信息是原来的 44 倍，使空中接口比特传倍，使空中接口比特传输速率显著提高。当这项技术和成熟的信道编码技术结合在输速率显著提高。当这项技术和成熟的信道编码技术结合在一起时，每信道的理论数据速率最高可达一起时，每信道的理论数据速率最高可达 69.2kb/s69.2kb/s ，远远高，远远高于基本于基本 GSMGSM 每信道每信道 9.6kb/s9.6kb/s 的速率。的速率。



　　　　 EDGEEDGE 的发展可分为的发展可分为 EDGEPhase1EDGEPhase1 和和 EDGEPhase2EDGEPhase2 两个阶段。两个阶段。EDGEPhase1EDGEPhase1 又称为增强型又称为增强型 GPRSGPRS （（ EnhancedGPRSEnhancedGPRS ，， E-GPRE-GPRSS ）；）； EDGEPhase2EDGEPhase2 又称为增强型又称为增强型 HSCSDHSCSD （（ Enhanced HSCSDEnhanced HSCSD ，，E-HSCSDE-HSCSD ），）， E-HSCSDE-HSCSD 是考虑在是考虑在 CSCS 业务中如何达到与业务中如何达到与 E-GPRSE-GPRS同样的速度。同样的速度。　　在　　在 EDGEEDGE 中，中， BSSBSS 也更名为也更名为 EDGEEDGE 无线接入网（无线接入网（ EDGERadioEDGERadioAccessNetworkAccessNetwork ，， E-RANE-RAN ）。）。　　　　 E-GPRSE-GPRS 定义了信道编码和调制方式，定义了信道编码和调制方式， GPRSGPRS 移动终端在一次移动终端在一次连接中采用连接中采用 88 个空中接口时隙（多时隙操作），理论上每信道采用个空中接口时隙（多时隙操作），理论上每信道采用69.2kb/s69.2kb/s 、、 59.2kb59.2kb ／／ ss 和和 48kb/s48kb/s 的数据速率，则可分别获得的数据速率，则可分别获得 553.6k553.6kb/sb/s 、、 473.6kb/s473.6kb/s 和和 384kb/s384kb/s 的最高数据速率。的最高数据速率。 EDGEEDGE 定义了新的定义了新的 QQoSoS参数空间，例如，对于移动速度为参数空间，例如，对于移动速度为 250km/h250km/h 的移动台，最大数据的移动台，最大数据速率为速率为 144kb/s144kb/s ，对移动速度为，对移动速度为 100km/h100km/h 的移动台，其最大数据速的移动台，其最大数据速率为率为 384kb/s384kb/s ；静止状态时的最大数据速率为；静止状态时的最大数据速率为 2Mb/s2Mb/s ，平均比特率，平均比特率和延迟等级也与和延迟等级也与 GPRSGPRS 的不同。的不同。



　　在网络演进中，　　在网络演进中， EDGEEDGE 有利有弊。从技术和业务上来有利有弊。从技术和业务上来看，看， EDGEEDGE 的数据速率几乎等同于的数据速率几乎等同于 UMTSUMTS 对城市覆盖的要对城市覆盖的要求，而求，而 EDGEEDGE却仍使用却仍使用 GSMGSM 的载波带宽和时隙。从经济的载波带宽和时隙。从经济方面来看，方面来看， EDGEEDGE 主要对无线接口进行更换和改进；从硬主要对无线接口进行更换和改进；从硬件方面来看，包括件方面来看，包括 BSCBSC 、、 BTSBTS 和和 MSMS ，， BTSBTS 需更换调制需更换调制解调单元，需增加或升级解调单元，需增加或升级 PCUPCU 、、 TRAUTRAU 、、 IWFIWF ；从软件；从软件方面来看，方面来看， GPRSGPRS 协议需转换为协议需转换为 EDGEEDGE 协议，协议， GPRSGPRS 网元网元和传输设备需软件升级。和传输设备需软件升级。 MSMS 必须支持必须支持 EDGEEDGE ，这意味着，这意味着从从 GPRSGPRS 到到 EDGEEDGE 的升级需要相当大的投资。的升级需要相当大的投资。



　　对于不能获得　　对于不能获得 3G3G 运营牌照和频谱的运营商来说，从运营牌照和频谱的运营商来说，从 GGPRSPRS演进到演进到 EDGEEDGE 是一种选择，鉴于是一种选择，鉴于 EDGEEDGE已在世界很多已在世界很多地方商用，地方商用， EDGEEDGE 向向 3G3G 的的 UMTSUMTS 或直接向后或直接向后 3G3G 的发展的发展会有相应的演进方案和措施。会有相应的演进方案和措施。　　对于以后能获得　　对于以后能获得 3G3G运营牌照和频谱的运营商来说，运营牌照和频谱的运营商来说， EEDGEDGE 是一个和是一个和 3G3G 竞争的方案。是否选择竞争的方案。是否选择 EDGEEDGE 过渡到过渡到 3G3G ，，取决于从取决于从 2.5G2.5G 的的 GPRSGPRS 到到 3G3G 的的 UMTSUMTS启动的过渡期长短、启动的过渡期长短、GSM/GPRSGSM/GPRS 运营商和运营商和 CDMA20001xCDMA20001x运营商竞争的策略，运营商竞争的策略，最关键的是在对最关键的是在对 EDGEEDGE 的投资和业务推广期间，是否有吸的投资和业务推广期间，是否有吸引人的投资回报率。是否选择引人的投资回报率。是否选择 EDGEEDGE 过渡是一个因地而宜、过渡是一个因地而宜、多解的题目。多解的题目。



6.8.26.8.2 　　 EDGEEDGE 承载的业务和承载的业务和 EDGEEDGE 的特点的特点　　　　 1.EDGE1.EDGE 承载的业务承载的业务　　　　 11 ）分组交换业务承载者）分组交换业务承载者　　　　 GPRSGPRS 网络能够提供从移动台到固定网络能够提供从移动台到固定 IPIP 网的网的 IPIP连接，对每个连接，对每个 IPIP连接承载者都定义了一个连接承载者都定义了一个 QoSQoS 参数空间，如优先权、可靠性、延时、参数空间，如优先权、可靠性、延时、最大和平均比特率等。通过对这些参数进行不同的组合，可定义不同的最大和平均比特率等。通过对这些参数进行不同的组合，可定义不同的承载者，以满足不同应用的需要。承载者，以满足不同应用的需要。　　而对　　而对 EDGEEDGE 需要定义新的需要定义新的 QoSQoS 参数空间。例如，对于移动速度为参数空间。例如，对于移动速度为250km/h250km/h 的移动台，最大码率为的移动台，最大码率为 144kb/s144kb/s ，对移动速度为，对移动速度为 100km/h100km/h 的移的移动台，其最大码率为动台，其最大码率为 384kb/s384kb/s 。此外。此外 ,EDGE,EDGE 的平均比特率和延迟等级的平均比特率和延迟等级也与也与 GPRSGPRS 的不同。的不同。　　由于不同应用、不同用户的要求不同，因此　　由于不同应用、不同用户的要求不同，因此 EDGEEDGE 必须能够支持必须能够支持更多的更多的 QoSQoS 。。



　　　　 22 ）电路交换业务承载者）电路交换业务承载者　　现有的　　现有的 GSMGSM 系统能够支持透明和非透明业务。它定义了系统能够支持透明和非透明业务。它定义了88种透明业务承载者，所提供的比特率范围为种透明业务承载者，所提供的比特率范围为 9.69.6 ～～ 64kb/s64kb/s 。。　　非透明业务承载者用无线链路协议来保证无差错数据传输。　　非透明业务承载者用无线链路协议来保证无差错数据传输。对于这种情况，有对于这种情况，有 88种承载者，所提供的比特率为种承载者，所提供的比特率为 4.84.8 ～～ 57.657.6kb/skb/s 。实际的用户数据比特率随信道质量的变化而变化。。实际的用户数据比特率随信道质量的变化而变化。　　电路交换业务承载者的定义并不因　　电路交换业务承载者的定义并不因 EDGEEDGE 的引入而改变的引入而改变 ,,其比特率不变，不同的只是编码方式有所不同。例如，其比特率不变，不同的只是编码方式有所不同。例如， 57.6kb57.6kb/s/s 的非透明业务在的非透明业务在 EDGEEDGE 中可以用编码方式中可以用编码方式 TCS-1TCS-1 通过占用通过占用两个时隙来实现。而同样的业务，标准两个时隙来实现。而同样的业务，标准 GSMGSM 系统用系统用 TCH/F14.TCH/F14.44 需要占用需要占用 44 个时隙。个时隙。



　　　　 2.EDGE2.EDGE 的特点的特点　　　　 EDGEEDGE 是一种能够进一步提高移动数据业务传输速率是一种能够进一步提高移动数据业务传输速率和从和从 GSMGSM 向向 3G3G 过渡中的重要技术。它在接入业务和网络过渡中的重要技术。它在接入业务和网络建设方面具有以下特性。建设方面具有以下特性。　　　　 11 ）接入业务方面的特性）接入业务方面的特性　　　　 (1)(1) 带宽得到明显提高带宽得到明显提高 ,,单点接入速率峰值为单点接入速率峰值为 2Mb/s2Mb/s ，，单时隙信道的速率可达到单时隙信道的速率可达到 48kb/s48kb/s ，从而使移动数据业务的，从而使移动数据业务的传输速率在峰值可以达到传输速率在峰值可以达到 384kb/s384kb/s ，这为移动多媒体业务的，这为移动多媒体业务的实现提供了基础。实现提供了基础。　　（　　（ 22 ）为精准的网络层提供位置服务。）为精准的网络层提供位置服务。



　　　　　　 22 ）网络建设方面的特性）网络建设方面的特性　　（　　（ 11 ）） EDGEEDGE 是一种调制编码技术，它改变了空中接口是一种调制编码技术，它改变了空中接口的速率。的速率。　　（　　（ 22 ）） EDGEEDGE 的空中信道分配方式、的空中信道分配方式、 TDMATDMA 的帧结构等的帧结构等空中接口特性与空中接口特性与 GSMGSM 相同。相同。　　（　　（ 33 ）） EDGEEDGE 不改变不改变 GSMGSM 或或 GPRSGPRS 网的结构，也不引网的结构，也不引入新的网络单元，只是对入新的网络单元，只是对 BTSBTS 进行升级。进行升级。　　（　　（ 44 ）核心网络采用）核心网络采用 33层模型：业务应用层、通信控制层层模型：业务应用层、通信控制层和通信连接层。各层之间的接口是标准化的。采用层次化结构和通信连接层。各层之间的接口是标准化的。采用层次化结构可以使呼叫控制与通信连接相对独立，这可充分发挥分组交换可以使呼叫控制与通信连接相对独立，这可充分发挥分组交换网络的优势，使业务量与带宽分配更紧密，尤其适应网络的优势，使业务量与带宽分配更紧密，尤其适应 VoIPVoIP 业业务。务。



　　（　　（ 55 ）引入了媒体网关）引入了媒体网关 (MGW)(MGW) 。。 MGWMGW 具有具有 STPSTP 功功能，可以在能，可以在 IPIP 网中实现信令网的组建网中实现信令网的组建 (( 需需 VPNVPN支持支持 )) 。此。此外，外， MGWMGW 既是既是 GSMGSM 的电路交换业务与的电路交换业务与 PSTNPSTN 的接口，也的接口，也是无线接入网是无线接入网 (RAN)(RAN) 与与 3G3G 核心网的接口。核心网的接口。　　（　　（ 66 ）） EDGEEDGE 的速率高的速率高 ,, 现有的现有的 GSMGSM 网络主要采用高网络主要采用高斯最小频移键控斯最小频移键控 (GMSK)(GMSK) 调制技术，而调制技术，而 EDGEEDGE 采用了八进采用了八进制相移键控制相移键控 (8PSK)(8PSK) 调制，在移动环境中可以稳定达到调制，在移动环境中可以稳定达到 384k384kb/sb/s ，在静止环境中甚至可以达到，在静止环境中甚至可以达到 2Mb/s,2Mb/s, 基本上能够满足各基本上能够满足各种无线应用的需求。种无线应用的需求。



　　（　　（ 77 ）） EDGEEDGE 同时支持分组交换和电路交换两种数据同时支持分组交换和电路交换两种数据传输方式。它支持的分组数据服务可以实现每时隙高达传输方式。它支持的分组数据服务可以实现每时隙高达 11.211.2~69.2kb/s~69.2kb/s 的速率。的速率。 EDGEEDGE 可以用可以用 28.8kb/s28.8kb/s 的速率支持电路的速率支持电路交换服务，它支持对称和非对称两种数据传输，这对于移动交换服务，它支持对称和非对称两种数据传输，这对于移动设备上网是非常重要的。比如在设备上网是非常重要的。比如在 EDGEEDGE 系统中，用户可以系统中，用户可以在下行链路中采用比上行链路更高的速率。在下行链路中采用比上行链路更高的速率。　　可见，　　可见， EDGEEDGE 的电路交换方式可以利用较少的时隙占的电路交换方式可以利用较少的时隙占用来实现较高速的数据业务，这可降低移动终端实现的复杂用来实现较高速的数据业务，这可降低移动终端实现的复杂度。同时，由于各个用户占用的时隙数比标准度。同时，由于各个用户占用的时隙数比标准 GSMGSM 系统的系统的少，因此可以增加系统的容量。少，因此可以增加系统的容量。

第 6 章 gsm 及其增强移动通信系统

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