东方通信：GSM空中接口过程分析

GSM网络结构和网络部件 ESTS-G04 V 1.0 一、 GSM网络结构和网络部件 本部分内容综述GSM网络结构和网络。该部分主要是对基本GSM网络内容的复习。为下一步的空中接口部分打好基础。 一、 GSM网络结构 1， 网络概述 GSM系统由一系列功能单元组成。给出一个简单的网络结构图。 图中的各个组成部件表示系统的每一功能单元。在实际的网络构成中，每一功能单元的出现比率不是图中所示的一次，可多次出现。 各种网络部件的接口都采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 接口，这样可以在一个网络中使用不同厂家的设备，比如可将Motorola的基站系统BSS与Ericsson的网络交换系统配合使用。 一般整个系统可分成几个部分： （1），移动台 MS（Mobile Station） 如手机、传真机等用户实际所使用的设备。 （2），基站系统 BSS（Base Station System） 为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。 （3），网络交换系统（Network Switching System） 由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。 （4），操作与维护系统（Operation and Maintenance System） 使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。 GSM系统网络构成 二、网络部件 1，移动台MS 移动台是用户设备，它可以是车载型、便携型和手持型三种。它的物理设备和移动用户是完全独立的。包括两部分：移动设备ME(Mobile Equipment)和用户识别模块SIM(Subscriber Identify Module，一般也叫做SIM卡即智能卡)。 （1），ME 移动设备ME是用户所使用的硬件设备，用来接入到系统，每部移动设备都有一个唯一的对应于它的永久性识别号，该识别号称为国际移动设备识别号IMEI(International Mobile Equipment Identity)。 对于不同类型的移动台，其最大输出功率也不同。 移动台必须有一个特定的标志供网络识别，该标志称为级别标志(Classmark),移动台在发送初始化消息时发送此标志。 级别标志Classmark中包含以下信息： a,版本级别 指示该移动台是一期(Phase 1)或二期(Phase 2)的移动台。 b,最大发射功率 该移动台的最大发射功率，在切换及功率控制时会用到，用移动台功率级别号表示。 c,加密算法 指示移动台使用的是哪种加密算法。目前在一期GSM中只有一种算法（A5），但二期(Phase 2)GSM 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 了多种算法(A5/0-A5/7)。 d,频率范围 指示该移动台收发信号所能使用的频段。不是所有的移动台都支持扩展频段。 e,短消息功能 指示该移动台是否可以接收短消息。 移动设备M.E 级别标志（classmark）包含信息： · 发射功率等级 功率级 功率输出 1 20瓦特（已不用） 2 8瓦特 3 5瓦特 4 2瓦特 5 0.8瓦特 （2），SIM卡 SIM卡插入到移动设备中，用来识别移动用户的身份，存有一些该用户能获得什么服务信息及一些其他的信息。SIM卡中存有移动用户身份识别号，称为国际移动用户识别号IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。 如果移动设备内没有插SIM卡, 只能用来做紧急呼叫。将移动设备识别号与移动用户身份识别号分开后，系统就可以根据移动用户来计费，而不是根据移动设备来计费了。 SIM卡中包含的信息有： · 国际移动用户身份识别号IMSI IMSI(International Mobile Subscriber Identity)用来识别移动用户,仅在初始化时才在空中发送。 · 临时移动用户身份识别号TMSI TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)用来临时性的识别移动用户,该号码会周期性的改变,防止有人从空中截获该号码后盗话。 · 位置区识别号LAI(Location Area Identity) 指示移动用户当前所在的位置区。 · 用户身份鉴权密键Ki (Subscriber Authentication Key) 在用户身份鉴权时使用。 · MSISDN MSISDN(Mobile Station International Service Digital Network)是移动台的电话号码,含有国家码,国内码,及移动用户号码。 SIM卡中的信息在SIM卡发行之后大多是不可读的(如Ki)或不可改的,(如IMSI)。另外有一些信息，如LAI，会不停的改变，以反映移动台当前所在的位置。 SIM卡以及系统高度的固有安全性，能有效的防止盗话。SIM卡是很难复制的，而且还可以给SIM卡加一个类似信用卡密码的个人密码，即PIN码(Personal Identity Number Password),防止有人盗用。 SIM卡还存有一些其它信息，如计费信息，对这些信息用户可以直接通过手机按键功能查看。 SIM卡另外还执行鉴权算法。 SIM卡 2， 基站子系统（BSS） 基站子系统包括：射频设备和控制设备。提供移动台和MSC之间 的连接。主要包括：BTS、BSC、XCDR。 （1），BTS（基站收发信台） BTS是GSM网络中由于和移动台通信的部分。包含了射频部分（如天线等），为各个小区提供空中接口。 （2），BSC（基站控制器） BSC直接与MSC相连。是BSS中的控制部分。BSC可以控制一个或多个BTS，在GSR3的版本中，一般max为40。此外，BSC也可不通过MSC进行INTERNAL的切换。 （3），XCDR(编解码器) XCDR被用做编解来自与移动台的信号，使信号能够在陆地链路中有效的传输。由于它经常放在MSC一边，所以，常称为RXCDR。 基站子系统 3， 网络交换子系统（NSS） 网络交换系统包含了GSM网络的主要交换功能。它同时也包括 用户数据和移动网管理所需的数据库。主要的功能是管理GSM网络和其余通信网络之间的通信。 ( 移动交换机MSC 在GSM系统中，MSC能完成呼叫交换以及其他交换设备一样的功能（计费，操作和维护，中继接口等）。同时，MSC作为网关交换机GMSC提供PSTN和BSS之间的接口。 ( 归属位置寄存器HLR HLR是为用户单元提供参数的参考数据库。每一个用户单元唯一属于一个HLR，用户通过IMSI或者MSISDN接入到HLR中。HLR主要包括用户单元的IMSI、MSISDN、当前在VLR中的信息、补充业务信息、用户状态、鉴权键Ki、用户漫游识别号MSRN等。 ( 拜访位置寄存器VLR VLR包含当前本区域所有用户单元的参数的数据库。它包含有从HLR拷贝来的有关这些用户单元的数据。如：用户状态、MSRN等；也包括LAI、TMSI等。 ( 鉴权中心AUC AUC是一个进程系统，它执行鉴权功能。AUC通常和HLR结合在一起，在鉴权是和用户单元中的SIM卡共同完成鉴权功能。 ( 网络互连功能IWF IWF提供GSM系统和多种格式的公用和私用数据网络的接口。 网络交换子系统 它完成速率适配和 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 转换功能。 ( 回音消除器EC 由于系统的时延和二四线转换，系统不可避免有声学回声。EC的加入，可消除远端回声。 网络交换子系统 4，操作维护子系统（OMS） 操作和维护子系统可以对整个GSM网络进行远程控制。它包括 两部分： ( 网络管理中心NMC NMC是全网管理的最高层，每一个网络只有一个。目前，我国没有设此项。 ( 操作维护中心OMC OMC具有软件和数据库的管理、统计数据的收集、事件/告警的管理等功能。每一个网络可有多个OMC。目前，OMC有OMC-R和OMC-S两种。MOTOROLA只有OMC-R，用于对BSS系统的管理。 操作维护子系统 二、GSM网络中的信令链路及简要的信号流程 一、 GSM网络中的信令链路 GSM网络中，陆地链路除传送话音和数据信息外，还传送大量 的信令信息。信令在陆地链路上传输，采用几种标准的信令接口方式： · 2MBPS中继 · C7（或为NO.7.）信令协议 · X.25分组交换协议 · LAPD（Link access procedure “D”）协议 我们可以通过对应的OSI（open system interface）来看，这 些标准信令方式在OSI分层结构中处在的位置。 OSI 1，2MBPS中继（30路PCM） 对面图中加粗部分是指使用2MBPS中继的连接。2MBPS中继用在PSTN与MSC之间、MSC之间、MSC与BSC之间以及BSC与BTS之间，传送话务和信令。这些链路也用在MSC和IWF之间。 每条2.048 MBPS链路可提供30条64kbit/s通路用于传输话音、数据或信令信息。 信令信息可能是指C7，LAPD或X.25格式的信息。 这些2MBPS中继一般用作GSM系统中所有陆地接口的物理载体。 2MBPS中继帧结构： TS0 TS 1-15 TS16 TS 17-31 TS＃ 作用 0 1－15 16 17－31 帧同步/差错检测/信令/告警 话务 C7信令（也可用其它时隙来传C7信令） 话务 注：TS＝Timeslot 时隙 2MBPS中继 2，X.25接口 使用了X.25协议的接口如图中加粗部分所示。 OMC通过X.25消息包与所有它控制和监视的网络实体通信。X.25连接一般就是2MBPS中继中的某一专用时隙。 OMC到BSS的X.25连接可能是通过MSC“钉连”（软件设置的固定连接），也可能是采用完全独立的物理路由。 X.25协议的帧结构： FLAG 标志 FRAME CHECK SEQUENCE 帧校验序列 INFORMATION 信息 CONTROL 控制信息 ADDRESS 地址 FLAG 标志 最后发送的比特 （LAPB帧） 最先发送的比特 X.25协议 3，NO.7协议系统 使用了C7的接口如对面图中加粗部分所示，这些接口用来传送主要网络实体之间以及系统与PSTN之间的信令和控制信息。 不同GSM网络实体之间使用的七号信令应用部分也不尽相同： · 在MSC与PSTN之间，MSC要完成电话呼叫信令功能，故使用TUP电话用户部分（Telephone User Part），MSC与ISDN之间则使用ISUP（ISDN用户部分，ISDN User Part） · MSC与BSS之间使用BSSMAP（基站系统管理应用部分Base Station System Management Application Part）。DTAP（直接传输应用部分Direct Transfer Application Part）用于在MSC和MS之间发送消息。MAP（移动应用部分Mobile Application Part）用于MSC、VLR、EIR和HLR之间。 缩略语： BSSAP Base Station System Application Part BSSMAP Base Station System Management Application Part DTAP Direct Transfer Application Part ISUP ISDN User Part MAP Mobile Application Part SCCP Signaling Connection Control Part TUP Telephone User Part TCAP Transaction Capability Application Part NO.7.协议 4，LAPD协议 由于BSC和远程BTS之间2MBPS中继上传送的信令和控制信息的一些特殊特性，所以BSC与BTS之间需要一种不同的接口。GSM规范该接口采用LAPD协议，该协议的帧结构如下所示。 对于该接口（称为“A bis”）GSM规范没有作严格规定，所以各厂家对A bis接口解释、理解也各不相同，也就是说不同生产厂家的BSC与BTS不能在一起工作。另外不同厂家对BSC和BTS的功能划分也不相同，就算对该接口作了严格规范，不同厂家的BSC与BTS还是无法共同工作。 FLAG 标志 FRAME CHECK SEQUENCE 帧校验序列 INFORMATION 信息 CONTROL 控制信息 ADRESS 地址 FLAG 标志 最后发送的比特 （LAPD帧） 最先发送的比特 LAPD协议 二、GSM网络陆地信令流程 1， GSM BSS系统软件模块结构 （1），RSS（无线子系统）部分 LAYER1（层1）： · 下载固件 · 是RSS部分和硬件的接口链路 · 收集故障信息并汇报给FCP · 为CRM做立即分配提供数据库 · 将layer2下行链路的信息翻译成DRI/DPR消息 · 将上行DRI/DPR的消息翻译成layer2的消息 · 支持在一个消息上进行多寻呼、多个立即分配、多个立即分 配拒绝 · 有能力获得非同步切换的时间值并送到DRI中去 LAYER2(层2)： LAYER2是处于layer1和RSS Abis（layer3）之间的链路。Layer2执行数据链路层（OSI Layer2）的功能。在规范TS GSM 04.05和TS GSM 04.06中，对Layer2从layer3到layer1的功能进行了定义。这些功能是用来解释从层1和层3来的消息并对之作出反应。层3消息通过此转换成LAPDm帧并传送到Layer1去。 LAYER2可直接处理最大为255Bytes的SMS消息；它也可证实SMS消息及执行SMS消息的分割/组合等等。 ABIS： BSS软件模块结构 ABIS接口可提供RSS和CP之间的接口和消息协议。 所有在CP和RSS之间传送的消息都将通过RSS的ABIS接口，连到CP的RRSM和RCI上。 主要的功能有： · 初始化RSS的ABIS · 检查下行消息的正确性 · 通过SWFM汇报、记录一些错误的状态 · 将下行消息翻译为RSS内部消息 · 将上行消息翻译为RSS-CP的接口消息 · 处理点对点的短消息 HO进程： · 控制手机的上行发射功率和TCU的下行发射功率 · 计算并控制手机的时间提前量 · 判断是否需切换 · 监控空闲信道的干扰 · 检查丢失的SACCH帧 （2），呼叫进程（call processing） MTP L3/L2和SCCP预处理程序： · MTPL3用来维护MSC_BSS之间的信令链路 · MTPL2用来负责对MTP的数据链路层的操作 · SCCP预处理程序用来判断消息的类型（是DTAP or BSSMAP），并随后发送内部消息 BSS软件模块结构 SSM(SCCP State Machine)： SSM用来维持MSC接口的呼叫状态。SSM负责呼叫的初始化、维持、释放和在切换时主要控制。 SSM同时负责BSS的呼叫跟踪。 CLM（Connectionless Manager） CLM用来处理BSSMAP的面向无连接的信令进程。这些进程包括：阻断（blocking）、复位电路（reset cic）、全局复位（global reset）信令点不可达（sinalling point inaccessible）。 面向无连接的处理器是一些对BSS进行操作以及维持与特定呼叫直接相关的操作的进程的组合。 SM(Switch Manager)： SM的功能为：使由MSC分配给特定手机的固定链路和由CRM分配给手机的无线链路连接起来。 RRSM(Radio Resource State Machine)： RRSM 用来维持空中接口的呼叫状态。RRSM负责呼叫初始化维持和释放无线信道。 RCI(Radio Channel Interface)： MOTOROLA将CP进程分成两大块。所有在RSS和CP之间的消息都通过RCI。RCI执行在RSS和CP功能之间消息的路由。 RCI给每一条上行消息配上一个SCCP reference number，用来针对RSS维持一个精确的路由。 RCI也负责处理来自于SCCP处理器的进程请求。 BSS软件模块结构 CRM(Cell Resource Manager)： CRM用来处理在一个BTS站中的无线资源的分配。当请求一个无线资源时，CRM判断哪些资源正在用、哪些正在loading、资源的受干扰情况以及请求无线资源的排队等等。 CRM也负责intra_cell的切换、TCH/SDCCH的动态分配、分配SCCP reference number等。 BSS软件模块结构 2，MS主叫呼叫建立中陆地信令流程 （1），RSS接收到MS发的”channel request”消息后，向RRSM发送“channel required”消息。RRSM接收后，向CRM发”channel required received”消息。CRM如果有资源可分配，发”channel assigned”消息给RRSM。RRSM接收到后，发”channel activation”消息给RSS,RSS接收到后，发”channel activation acknowledge”消息给RRSM。接下来，RRSSM发”immediate assign command”给RSS，RSS将该消息发给MS（在AGCH上），并开始分配专用控制信道，建立MS和BSS之间的信令链路。 （2）信令链路建好后，MS发”CM service Request”消息给RSS(在SDCCH上)，RSS将该消息发给RRSM。RRSM一边发消息给RSS，要求对MS的接入功率进行控制；一边发”CM service Request”消息通过SSM和MTP给MSC（CR消息），请求接入服务。MSC接受后，发CC消息通过MTP给SSM，表示连接证实。 （3），接下来，开始进行鉴权。MSC将鉴权请求通过MTP、SSM、RRSM、RSS给MS。MS响应后，将鉴权响应通过这些软件模块发给MSC。 （4），鉴权成功后，开始进行加密。MSC将加密命令通过MTP、SSM、RRSM、RSS给MS。MS加密后，将加密完成消息通过这些软件模块发给MSC。 （5），接下来，MS发”set_up消息通过RSS、RRSM、SSM、MTP给MSC。在VLR将”complete call”消息发给MSC后，MSC发”call proceeding”消息通过RSS、RRSM、SSM、MTP给MS响应”set_up”消息。 MS主叫陆地信令流程 3，分配信道陆地信令流程 （1），MSC将分配请求”assignment request”消息通过MTP发给SSM。SSM随后发”Audit”消息给SM，要求SM对自己进行功能检测，完成后回”Audit response”给SSM。 （2），SSM发”initiate assignment”初始化分配消息给RRSM。RRSM接收到该消息后，发”assignment resource request”给CRM，要求CRM给分配TCH。CRM同意分配后，发”assignment channel assigned”消息给RRSM。 （3），RRSM发”Physical context request”消息给RSS，要求RSS对物理通道进行检查和分配；RSS分配后，回证实消息”physical context comfirm”给 RRSM。 （4），随后，RRSM将激活该业务信道。发”channel activation”消息给RSS，RSS激活业务信道后，回”channel activation acknowledge”消息给RRSM。 （5），2、3、4作完后，将继续进行分配”assignment”消息的传送。RRSM发”assignment command”命令给RSS，并送给MS。RSS随后发”establish indication”建立指示给RRSM。MS分配完成后，发”assignment complete”消息通过RSS给RRSM。 分配信道陆地信令流程 （6），接下来，RRSM告诉CRM释放在用的SDCCH，CRM向RSS发送去激活消息和释放消息。RSS释放后，将释放证实直接发到RRSM，RRSM再将释放消息发给CRM。CRM发”RF channel release”给RSS，RSS释放RF后，发”RF channel release acknowledge”消息给RRSM，RRSM将该消息再发给CRM。 （7），在6处理过程中，RRSM会发”assignment successful”消息给SSM。SSM接收到后，发”connect request”消息给SM，SM回”switch response”消息给SSM，为后面建立连接打好基础。之后，SSM再发”assignment complete”消息通过MTP给MSC。 （8），MSC接收到分配完成消息，没有问题后，会发”Alerting”消息给BSS各部分，通过之传送到MS。 （9），当对方摘机后，MSC通过BSS向MS发”connect”消息，MS接收后，通过BSS向MSC回”connect ACK”消息。 开始通话。 分配信道陆地信令流程 4，切换陆地信令流程（一）（对于源小区） （1），RSS经过判断，了解该MS满足切换门限后，向RRSM/RCI发”handover recognized”消息。RRSM接收到该消息后，向SSM发”handover recognized received”消息。随后，SSM通过MTP向MSC发”handover required”消息，MSC接收到后，向BSS发”handover command”消息到SSM。 （2），SSM向RRSM发送”initiate handover”消息。RRSM经过一定的处理后，通过RSS向MS发送”handover command”。 （3），当MS与目标小区建立好新的信道后，MSC通过MTP向SSM发送”clear command”消息。SSM接收到后，向RRSM发”release radio channel”消息；RRSM经过处理后，向RSS发送”channel release”消息。同时，要求CRM去激活DCH；CRM完成后，发响应给RRSM。之后，CRM要求RSS释放控制信道;RSS释放后，发证实消息给RRSM。之后，完成RF信道的释放。 （4），SSM在接收到从RRSM发来的”radio channel released”消息后，发”clear command”命令给MSC。MSC接收并处理后，发”RLSD”给SSM要求释放SCCP层3，接受后SSM发”RLC”消息告诉MSC已经完成。 切换信令流程（一） 5，切换信令流程（二）（对于目的小区） （1），MSC向目标小区的CRM发”Handover request”（CR）消息。CRM接收后，向RRSM发”handover channel assigned”消息，表示有无线信道给切换手机，可以进行切换。 （2），RRSM收到后，向RSS发送”channel activation”来激活无线信道，RSS收到后，回”channel activation acknowledge”消息给RRSM。同时RRSM发”handover allocation”给SSM。 （3），SSM接下来发”connection request”消息给SM，并接受从SM回的”Switch request”消息。SSM接受后，发”handover request acknowledge”消息给MSC。以便让MSC通过源小区通知MS进行切换。 （4），RSS开始探测是否有MS要接入到该小区来。并发”handover Detection”消息通过RRSM、SSM和MTP到MSC。 （5），当MS接入到该小区时，RSS发”Establish Indication”给RRSM，与MS信道建立完成后，发”handover complete”消息给RRSM。RRSM收到后，发”handover successful”消息给SSM。SSM发”handover complete”消息给MSC。 切换信令流程（二） 三、GSM空中接口 一、 空中接口分类 GSM空中接口可分为物理信道和逻辑信道两种。物理信道是指 传输信息的媒介，在陆地接口中就是指电缆。逻辑信道由物理信道上传输的信息组成。 1， 物理信道 单个GSM RF载频可以支持8个移动用户同时通话。如对面图所示，每个通话的信道占用载频的八分之一的时间，这种技术称为时分复用。 时间被分成了多个时间段，每个时间段称为一个“时隙”，时隙按顺序排列，并编号为0到7。每这样的8个时隙序列称为一个“TDMA帧”。 每个移动电话通话都会占用一个时隙，直到通话结束或发生切换。根据信道类型TDMA帧被组建成了多种结构。在后面将会讲到空中接口的信息如何在帧与复帧中发送，以及相关的定时。 与移动台之间收发信号的定时对于系统正常工作非常关键。移动台和基站都必须在适当的时间发射和接收信号，否则就会错过它应该所在的时隙，一个时隙里所传的信息也称为一个突发脉冲序列（Burst）。 每个数据突发脉冲序列在TDMA帧中对应一个分配给它的时隙，能提供一个GSM物理信道，而一个物理信道可以用于传送MS和BTS之间的多种逻辑信道。 GSM空中物理信道 2，GSM逻辑信道 GSM空中接口有两种逻辑信道：业务信道（Traffic Channel）和控制信道（Control Channel）。 （1），业务信道TCH（Traffic Channel） 业务信道用于传送话音和数据信息。共有以下几种业务信道： · 全速率（Full rate） TCH/FS: 话音 ( 业务信息13kbit/s , 全部信息 22.8kbit/s gross ) TCH/EFR: 话音 ( 业务信息12.2kbit/s , 全部信息 22.8kbit/s gross ) TCH/F9.6: 9.6kbit/s – 数据 TCH/F4.8: 4.8kbit/s – 数据 TCH/F2.4: 2.4kbit/s – 数据 · 半速率（Half rate） TCH/HS: 话音（业务信息6.5kbit/s，全部信息 11.4kbit/s） TCH/H4.8 4.8kbit/s – 数据 TCH/H2.4 2.4kbit/s – 数据 缩略语： TCH Traffic Channel 业务信道 TCH/FS Full rate speech channel 全速率业务信道 TCH/HS Half rate speech channel 半速率业务信道 TCH/9.6 Data channel 9.6kb/s9.6kb/s 数据信道 TCH/4.8 Data channel 4.8kb/s4.8kb/s 数据信道 TCH/2.4 Data channel 2.4kb/s2.4kb/s 数据信道 话音信道有两种不同的编码方法：全速率FR（Full Rate）增强型全速率EFR（Enhanced Full Rate）。在相同空中接口带宽的条件下，增强型全速率编码与全速率话音编码相比，能提供更好的话音质量。EFR采用了一种新的话音编码算法，能提供更好的话音质量，但是只有Phase 2+以上的移动台才支持EFR。 逻辑信道分类 （2），控制信道 GSM控制信道包括：广播控制信道BCCH (Broadcast Control Channel);通用控制信道CCCH (Common Control Channel);专用控制信道DCCH (Dedicated Common Control Channel). BCCH类 广播控制信道仅是下行信道(从基站到移动台),包括: (BCCH广播控制信道,用来发送网络相关的信息。该信道是连续发射的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。 (SCH（Synchronizing Channel）同步信道，用来发送帧同步信息。 (FCCH（Frequency Control Channel）频率控制信道，发射载波同步信息。 CCCH类 通用控制信道类是双向的，即包括上行和下行两个方向： (RACH（Random Access Channel）随机接入信道是上行信道用于移动台接入系统。 (PCH（Paging Channel）寻呼信道和AGCH（Access Granted Channel）接入允许信道都是下行的，AGCH用于给MS分配资源，如SDCCH。PCH用于系统寻呼移动台。PCH和AGCH从不同时使用。 (CBCH（Cell Broadcast Channel）小区广播信道，用于向小区内所有的移动台广播信息，如话务信息等。 DCCH类 专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时，唯一的分配给该移动台。DCCH包括： (SDCCH（Standalone Dedicated Control Channel）独立专用控制信道，用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时，向移动台发送或接收数据。 (随路控制信道（Associated Control Channel），包括慢速随路控 制信道SACCH（Slow Associated Control Channel）和快速随路控制信道FACCH（Fast Associated Control Channel）。SACCH用于无线链路功率测量及传送功率控制消息。FACCH用于传送“事件”型消息，如切换消息。FACCH和SACCH都工作在上行和下行两个方向。 控制信道 3，GSM控制信道详解 a，广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel） BTS在所有时间都发送广播控制信道，用来载送BCCH的无线载频称为BCCH载频，当移动台开机但没有通话时，会周期性的监视BCCH中的信息（至少每30秒） 广播控制信道BCCH中传送的信息有： (位置区识别号LAI （Location Area Identity） (移动台应监视的相邻小区列表 (本小区使用的频率列表 (小区识别号 (功率控制指示 (是否允许不间断发射DTX（Discontinuous Transmission） (接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断） (小区广播信道描述。 BCCH总是在所有的时刻以恒定功率发射，使所有可能会用到它的移动台能测量它的信号强度。当BCCH没有信息发送时就发送填充比特，或称为虚拟突发脉冲序列。 · 频率校正信道FCCH（Frequency Control Channel） 该信道在BCCH时隙频繁发送，使移动台能同步到基站的频率。FCCH只会在BCCH载频的时隙0发射，相当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。 · 同步信道SCH（Synchronizing Channel） SCH传送的信息使移动台能同步到TDMA帧结构，以及使移动台能知道时隙的定时。另外还包括以下信息： ( 帧号 ( 基站身份识别码BSIC（Base Site Identity Code） 移动台将会监视相邻小区中BCCH的信息，并存储信号最强的6个小区的信息。这些小区的SCH信息也被存了下来，以便移动台到了一个新小区时，可以快速的与之同步。 广播控制信道(BCCH) b，通用控制信道CCCH（Common Control Channel） 通用控制信道用于在BTS和移动台之间传送控制信息，完成呼叫建立和呼叫寻呼功能 通用控制信道包括： · 随机接入信道RACH（Random Access Channel） 移动台在发起呼叫或响应寻呼时须接入到系统，这时将使用到RACH信道。 · 寻呼信道PCH（Paging Channel） 用来寻呼MS。（可以通过IMSI、TMSI或IMEI来寻呼移动台） · 接入允许信道AGCH（Access Grant Control Channel） BTS在RACH上收到MS的接入消息后，通过AGCH给MS分配专用控制信道，MS再转到专用信道上继续呼叫处理。MS的呼叫处理可能是呼叫建立、寻呼响应、位置更新或短消息业务。 · 小区广播信道CBCH（Cell Broadcast Channel） 该信道用来传送需要广播到小区中所有移动台的信息。CBCH用专用控制信道来发送信息，但被看作是通用信道，因为小区中所有的移动台都能收到它发送的消息。 激活的移动台必须频繁的监视BCCH和CCCH，CCCH和BCCH在相同载频上发送。 名词缩写 CCCH Common Control Channel 通用控制信道 RACH Random Access Channel 随机接入信道 PCH Paging Channel 寻呼信道 AGCH Access Granted Channel 接入允许信道 CBCH Cell Broadcast Channel 小区广播信道 通用控制信道(CCCH) c，专用控制信道DCCH（Dedicated Control Channel） DCCH是RF载频中的一个时隙，该时隙用来传送8个独立专用控制信道SDCCH(Stand-alone Dedicated Control Channels)。一个SDCCH可以供一个MS做呼叫建立、鉴权、位置更新和点到点的短消息。 后面我们将会看到，在BCCH/CCCH时隙中也会有SDCCH，但这种配置只允许有4个SDCCH。 随路控制信道ACCH（Associated Control Channel） ACCH可以和SDCCH或TCH用在一起，随SDCCH或TCH发送一些相关信息。 · 慢速随路控制信道SACCH（Slow Associated Control Channel）在下行方向传送功率控制和定时信息，在上行方向传送RSSI和链路质量 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 · 快速随路控制信道FACCH（Fast Associated Control Channel）FACCH在TCH上发送。FACCH从TCH“偷”一个突发脉冲序列（Burst），插入自己的信息发送出去。FACCH用于传送用户鉴权和切换信息。 不同的用户可以在不同的时隙共用同一个无线信道，多个控制信道可以在不同时间共用一个无线信道的一个时隙，这样可以有效的传送控制信息而不会降低网络容量，所以我们需要把业务信道的时隙和控制信令的时隙很好的组织在一起。 名词缩写： SDCCH Standalone Dedicated Control Channel 独立专用控制信道 SACCH Slow Associated Control Channel 慢速随路控制信息 FACCH Fast Associated Control Channel 快速随路控制信道 专用控制信道DCCH 二、GSM复帧结构 1，信道组 前面讲到的各种逻辑信道总是组合在一起，成为信道组，共有四种最常见的组合组： · 全速率业务信道组----TCH8/FACCH+SACCH · 广播信道组-----BCCH+CCCH · 专用信道组-----SDCCH8+SACCH8 · 组合信道组-----BCCH+CCCH+SDCCH4+SACCH4 半速率信道组(如果采用的话)和全速率信道组相似。 · 半速率业务信道组----TCH16/FACCH+SACCH 信道组与时隙 以上所说的信道组通过一个选定的时隙在空中接口发送。有的信道组可以在任意时隙发送,但有的信道必须在特定时隙发送,以下这张表中是信道组与时隙的对应关系. 信道组 时隙 业务(Traffic) 任意时隙 广播(Broadcast) 0,2,4,6,(必须先用0)* 专用(Dedicated) 任意时隙 组合(Combined) 只能用0 对面图示了信道组映射到TDMA帧中的结构。 * 如果广播信道组被分配到了时隙2、4或6，那么FCCH和SCH将被填充突发脉冲序列代替，因为这些信道只能在时隙0 出现。 注： 每个小区只需要一个BCCH/CCCH 时隙（不是RF载频） 从TDMA帧中看信道组 2，帧与定时 每个TDMA帧有8个时隙，使8个物理信道共用一个无线载频。多个逻辑控制信道和业务信道可以共用一个物理信道。 要理解多个不同的逻辑信道如何共用一个物理信道，须先介绍GSM复帧结构。 （1），26帧业务信道复帧 下面图示了时隙、TDMA帧及26帧复帧与时间之间的关系。某些时间是近似值，因为GSM规范中是用分数来确切规定时间值的，如：一个时隙的确切时长是15/26ms）。 注： 在26帧业务信道复帧中，帧12（第13帧）被用作慢速随路控制信道SACCH，用来在MS和BTS之间传送链路控制信息。小区给每个业务信道分配的时隙都是这种格式，也就是说最开始是12个突发脉冲序列（Burst）的业务信息，接下来是1个Burst的SACCH，然后是12个Burst的业务信息和一个空闲的Burst。 一个26帧业务信道复帧持续的时长是120ms（共有25个TDMA帧）。 当采用半速率时，26帧业务复帧中每个用来传业务的帧可以传两路MS用户通话（空中接口中MS的数据速率是原来的一半）。尽管业务数据速率减半了，但SACCH信息没有少，所以要把原来空闲的帧25也用作SACCH。 26业务信道复帧 （2），51帧控制信道复帧 用于控制信道的51帧复帧结构比用于业务信道的26帧复帧要复杂得多。根据控制信道类型及网络提供者的要求，51帧的控制信道复帧有几种不同的形式。 51控制信道复帧 3，信道组详解 （1），51帧控制信道复帧----BCCH/CCCH 下面图示的是BCCH/CCCH 51帧复帧结构，这种结构用在BCCH载频（小区中BCCH所在的载频）每个TDMA帧的时隙0中，图中垂直方向每一格表示一次时隙的重复（经过了一个TDMA帧），最底下一格是最先一次发送的时隙，编号为0。 图中可见，在上行方向（MS到BSS），所有的时隙0都分配给了RACH，很显然，因为RACH是BCCH/CCCH信道组中唯一工作在上行方向的控制信道。在下行方向（BSS到MS），从51帧结构的帧0开始，帧0的时隙0用于发送频率突发脉冲序列（Frequency Burst，图中用“F”表示），帧1的时隙0用于发送同步突发同步脉冲序列（Synchronizing Burst图中用“S”表示），接下来4帧，即帧2到帧5的时隙0用作了BCCH（图中用“B‘表示），发送BCCH数据。再接下来4帧。帧6到帧9的时隙0用作了CCCH（图中用“C”表示），也就是PCH（移动台寻呼信道）或AGCH（接入允许信道），帧10和帧11的时隙0再次重复频率和同步突发脉冲序列（F和S），另外再加4个CCCH突发脉冲序列，如此反复，最后一帧的时隙0（第51帧，即帧50）是空闲的。 51帧控制信道复帧----BCCH/CCCH （2），51帧控制信道复帧--DCCH/8（SDCCH和SACCH） 下图是有8个SDCCH的51帧复帧结构，要完成整个序列需要用到2个51帧复帧，逻辑上可把它看作是102帧的复帧结构。这种结构可以在任意时隙上发送。 图中阴影部分的SACCH是与SDCCH对应的，每个SDCCH就和业务信道一样对应一个SACCH。 如： D0对应A0 D1对应A1 D2对应A2 D3对应A3 D4对应A4 D5对应A5 D6对应A6 D7对应A7 注：下行和上行信道是错开的，以便使移动台有足够的时间处理接收到的消息和作出响应。 51帧控制信道复帧--DCCH/8（SDCCH和SACCH） （3），51帧控制信道复帧--组合结构 如下面图所示，各种类型的控制信道都在一个时隙上，能有效使用小区的MS数相应减少了，这种结构中只有3组CCCH和4组SDCCH相应，所以同时能进行的寻呼和呼叫建立也就少了。 这种类型的控制信道一般用于农村地区话务密度低的地方。 51帧控制信道复帧--组合结构 四、空中接口信令流程及过程分析 一、GSM基本呼叫流程 对面图中所示的是GSM手机和普通“固定”电话之间建立呼叫时所包含的基本元素和进程。 在从手机到固定用户的方向上：BTS接收到来自手机的数据信息，并将之传送到BSC。BSC通过C7信令链路将信息传送给MSC，MSC立即通过PSTN建立到固定用户的呼叫。MSC将PSTN连接到GSM网络，并且给正处理该MS呼叫的BSS分配一个陆地链路。BSC随即给该MS分配一个空中接口信道，并建立与刚分配的陆地链路的连接，完成两个不同用户之间的连接。 在从固定用户到手机的方向上：MSC接收到来自于PSTN（通过C7）的关于呼叫的初始化数据信息后，通过来自于HLR的参考信息建立好相关手机的位置信息。随后就了解了到底该MS处于哪个MSC控制的BSC下，由该MSC通过BSS建立与相关手机的呼叫。 实际的呼叫进程当然比上述考虑到的流程要复杂的多，有许多不同的GSM呼叫流程和切换流程情况。在此，我们只介绍手机到固定用户、固定用户到手机的呼叫流程和intra_MSC切换的序列流程。它将对于你了解GSM系统以及PLMN和PSTN之间的关系有很大的帮助。 GSM基本呼叫流程 二、呼叫流程详解 1，从手机到固定用户的呼叫流程 （1），手机用户按下”SEND”键发送“channel request”消息给BSS。接下来，BSS分配专用控制信道，建立MS和BSS之间的信令链路。（“SABM”-设置异步平衡模式） （2），BSS将“Request for service”消息送到MSC，MSC并将之送到VLR。如果该手机用户已经预先在该VLR注册，则VLR将执行鉴权进程；如果MS没有注册，该VLR将从HLR提取该MS的鉴权参数。图中是假设该MS预先在VLR注册的情况。 （3），手机用户鉴权（可选）通过利用鉴权消息和加密算法产生。如果鉴权成功，“呼叫建立”流程将继续。如果加密被使用，此时，这些消息将做为“set_up”消息包含在敏感信息中被初始化。 （4），呼叫信息（包括呼叫种类、被呼叫的数目等）伴随着“set_up”消息将被MS送到MSC。该消息随后被MSC送到VLR。 （5），MSC可以初始化进行IMEI检查（是否MS是被盗手机？等等）注意：在消息流程中，该检查可能会推迟发生。 手机到固定用户的呼叫流程 （6），为响应“set_up”消息，VLR送“complete call”消息给MSC，MSC通过BSS通报“call proceeding”消息给MS。 （7），MSC随后分配业务信道给BSS（通过”assignment command”）并且BSS分配一个”air_interface”业务信道。MS通过“assignment complete”消息响应BSS并发到MSC。 （8），MSC送”initial and final messafe(IFAM)给PSTN。当被叫振铃时，PSTN回应“address complete messgage(ACM)”给MSC，MSC再送”Alerting”信息给MS，此时MS处听到回铃音。 （9），被叫用户摘机后（此时，PSTN回“Answer”消息给MSC）,MSC发 “connect”消息给MS，并且停给MS的回铃音。然后，MSC连接GSM业务信道和PSTN，完成点对点的业务连接。 （10），开始通话。 手机到固定用户的呼叫流程 2，从固定用户到手机的呼叫流程 （1），PSTN将一个C7消息“initial and Final Address Message(IFAM)”送给网关MSC（GMSC）。MS被叫通过MSISDN被识别。 （2），仍用MSISDN标识，GMSC送“Send Routing Info”消息给HLR，希望从HLR得到有关的路由信息。接下来，通过HLR中的给出有关此MS的IMSI的标识，HLR送消息给该MS当前所在的LAI的VLR。该需求信息将定位GMSC所要送IFAM给的MSC。 （3），通过VLR分配的MSRN的标识，VLR将“Routing information Ack”的消息送到GMSC。GMSC通过MSRN的标识，将IFAM送到该MS所在区域的MSC。 （4），“visitor”MSC向VLR请求call set_up的信息。 （5），VLR将MSC所要的“寻呼”消息给MSC。MSC随后通过相关的BSS送”pageing request”给MS（在PCH上发送）。 （6），MS响应该寻呼，请求BSS分配一个专用控制信道（包含在Channel request消息中）和要求建立空中接口的信令链路。一旦建立，，将”paging Response”的消息通过该专用控制信道传送给BSS，并将之通过MSC传送给VLR。 固定用户到手机的呼叫流程（一） （7），手机设置鉴权和加密模式。“complete Call”消息将从VLR送到MSC。并通过BSS将“Setup”消息送给MS。 （8），MS送“call confirmation”消息给MSC，指示MS接收到了此呼叫。之后，MSC送“Address Complete Message(ACM)”消息给GMSC并传送到PSTN。固定用户开始听回铃音。 （9）， MSC随后分配一个业务信道给BSS（Assignment Command），BSS立即分配一个air_interface业务信道。MS通过发“Assignment Complete”消息给BSS，并立即发给MSC。MS开始振铃，并送MSC”alerting”的消息。 （10），当手机用户摘机后，MS送消息“connect”给MSC。MSC接收后送“Answer(ANS)”给G