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通信技术基础资料学习


VLR:是一个数据库,是存储所管辖区域中 MS(统称拜访客户)的来话、去 VLR: 话呼叫所需检索的信息以及用户签约业务和附加业务的信息,例如客户的号码, 所处位置区域的识别,向客户提供的服务等参数。

HLR:也是一个数据库,是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动 HLR 客户都应在其归属位置寄存器(HLR)注册登记,它主要存储两类信息:一是 有关客户的参数;二是有关客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 MSC、VLR 地址等。

5.3. IMSI――国际移动用户识别码
为了在无线路径和整个 GSM 移动通信网上正确地识别某个移动用户,就必须 给移动用户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动用户识别码 (IMSI) ,用于位置更新、呼叫建立和 GSM 移动网所有信令中,并存贮在 SIM 卡和 HLR 中,也在 VLR 中作为临时登记标识。用户用于网络操作的全部数据 均存储于 imsi 对应存储区中。

IMSI 是数字 PLMN 网中唯一地识别一个移动用户的号码, 为一个 16 位数字的 号码。 imsi 永久地属于一个注册用户, 在包括漫游区域在内的所有位置都是有 效的,其结构如下所示:
MCC MNC MSIN

国内移动用户识别 国际移动用户识别

其中: 1) MCC:移动国家号码,由 3 位数组成。用于唯一地识别移动用户所属的 国家。 (中国移动国家号为 460)

2)

MNC:移动网号,由 2 位数字组成,用于识别移动用户所归属的移动网。 ( “中国移动通信公司” GSM PLMN 网为 00, 中国联通公司” “ GSM PLMN 网为 01。 )

3)

MSIN:移动用户识别码。采用等长 11 位数字构成。唯一地识别在一个 PLMN 网内移动用户的号码,该号码为 N1N2N3 H0H1H2H3 ABCD。

所以,IMSI 号码: 对一个 MS 或 SIM 卡唯一 在所有位置有效 MS 在呼叫建立时、 位置更新以及一些安全或业务操作时需要此号码。

5.6. TMSI――临时移动用户识别号码
为了对 IMSI 保密,当移动用户每次位置登记(包括位置更新)后或者呼叫(主 叫或被叫)时,VLR 将为其分配一个唯一的 TMSI 号码,为一个由 MSC 自行 分配的 4 字节的 BCD 编码。仅在本 MSC 业务区内才有效。 移动用户的 TMSI 与 IMSI 是对应的,但它们之间没有长期的固定关系,仅在 MS 呼叫和位置更新时临时指定, 并保持到 MS 被分配新的 TMSI 时。 但当 TMSI 被释放后,可以重复地给另一个 MS 使用。

所以,TMSI 号码: 由当前的 VLR 分配给一个 MS 对 MS 是唯一的,仅在一个 VLR 中有效 MS 在呼叫建立、位置更新时需要此号码

5.9. LAI――位置区识别码
在 GSM 系统中,共有三个号码组成对移动台的位置识别:LAI,CGI,BSIC。

LAI 用于位置区识别和位置更新,和 MS 做被叫时呼叫接续。由三部分组成:
MCC MNC LAI LAC

其中:
MCC:移动用户国家码,由 3 位数字组成(和 IMSI 中的前 3 位数字相同) 。 NMC:移动网号,由 2 位数字组成(同 IMSI 中的 MNC) 。 LAC:位置区号码,为一个 2 字节的 BCD 编码。表示为 X1X2X3X4,其范围为

0000?FFFF。全部为 0 的编码保留不用。在一个 GSM PLMN 网中可定 义 65536 个不同的位置区。其中 X1X2 可由国家主管部门统一分配,而 X3X4 由各省主管部门自行分配。

所以,LAI 号码: 当位置更新和寻呼时需要此号码

5.11. BSIC――基站识别码
NCC BSIC BCC

BSIC 是用于识别相邻基站的,为 6 比特编码,其结构是: 其中: NCC:网络色码,主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省) ,为 X Y1Y2(3 比特) 。

Y1、Y2 的分配见下表:

Y1 Y2

0

1 黑龙江、辽宁、宁夏、四川、

吉林、甘肃、广西、福建、湖北、北京、江苏、 0 西藏 海南、江西、天津、山西、山 东 内蒙古、青海、云南、河南、 1 新疆、广东、河北、安徽、上海、贵州、陕西 浙江、湖南

X:运营者(移动 X=1,联通 X=0) 。

BCC:基站色码,由运营部门设定。 比特) (3

所以,BSIC 号码: 用于区别不同的相邻基站

1.频段范围 见图 6-1。CCITT 共定义了三个频段供 GSM 系统使用

(1)工作于 900MHz 的 GSM900 频段: 上行(Uplink) : 890~915(移动台发、基站收,简称 UL)

下行(Downlink) :935~960(基站发、移动台收,简称 DL) (2)工作于 900MHz 的 EGSM900 频段(即增加了扩展频段的 GSM900 频 段) : 上行(Uplink) : 880~915(移动台发、基站收,简称 UL)

下行(Downlink) :925~960(基站发、移动台收,简称 DL) (3)工作于 1800MHz 的 DCS900 频段(主要用于提高 GSM 系统的容量) : 上行(Uplink) : 1710~1785(移动台发、基站收,简称 UL)

下行(Downlink) :1805~1880(基站发、移动台收,简称 DL) 2.频道间隔 GSM 系统工作频段的相邻两频道间隔都为 200kHz。每个频道采用时分多址 接入 (TDMA) 方式, 分为 8 个时隙, 8 个信道 (增强) 即 〔 全速率话音编码〕 。 如果 GSM 采用半速率话音编码,每个频道可容纳 16 个半速率信道。
跳频的主要作用是 降低干扰

6.4.4. 不连续传输处理(DTX)
1.不连续传输处理概述 GSM 系 统 中 的 语 音 传 输 有 两 种 方 式 : 一 种 是 在 整 个 通 话 过 程 中 始 终 以 13kbit/s(每 20ms 一个话音帧)的编码速率传播,称为话音连续传输模式; 另一种是在整个通话过程中,话音激活期间以 13kbit/s 的编码速率传播,在 话音非激活期间以约 500bit/s(每 480ms 一个话音帧)的低速编码传播,仅 传送舒适噪声的特性参数,称为话音不连续传输模式。

采用 DTX 技术主要有两个优点,首先可以降低空中总的干扰电平,提高系统

效率;其次可以节约电能,尤其对移动台。

7. GSM 的主要接续流程
在 A900/1800 系统中,主要的接续流程有四种:移动出局呼(MOC) ,移动 入局呼(MTC) ,位置更新(LU) ,切换(HO) 。下面我们通过一些例子说明 系统的整体操作。

我们先来看一下 MS 开机到进入空闲模式的过程。 MS 开机进入空闲模式 1) MS 开启电源,搜寻最强的 BCCH 载频,接收到 FCCH 信道信息,锁 定到一个正确的载频频率上。

2)

读取 SCH 信道信息: 基站识别码 (BSIC) 和帧同步信息 (超高帧 TDMA 帧号) 。

3)

MS 扫描一个“BCCH 载频存储器”表,测出各载频信号强度,列出 由 6 个最强载频组成的邻近小区场强分布表, 并报告给 BSS, 以作切 换小区选择。

位置登记 1) 开机登记。MS 开机后,接收广播信息 LAI(位置区识别码) ,更新位置存 储器内容;接着向 MSC/VLR 发送位置登记报文,MSC/VLR 接收并存储 该 MS 的位置信息。这时,MSC/VLR 认为此 MS 被激活,其 IMSI 号码做 “附着”标记。

2)

周期性登记。当 MS 发关机使“IMSI 分离”的消息时,有时 MSC/VLR 收不到而仍认为“IMSI 附着” 。为此,系统采用强迫登记方式,例如要求 MS 每 30 秒周期性登记一次,若系统收不到周期登记信息,MSC/VLR 就给 MS 标以“IMSI 外部分离” 。

进入空闲模式 MS 完成位置登记以后,进入空闲模式,监听公共控制信道,可以随时发 出出局呼或接受入局呼。 1) 2) 在服务区内, 拨号, RACH 上发送呼叫请求, BSS 请求随机接入。 MS 在 向 SDCCH 信道激活和分配

3)

允许接入,网络指定激活的 SDCCH 信道,在 AGCH 上发送 SDCCH 帧 号。

4)

建立 MS 与 MSC 的信令链路。 在 MS 与 BTS 之间建立 SDCCH 的 LAPDm 信令连接。 在 MS 与 MSC 之间建立 SCCP 连接。

5)

在 SDCCH 上鉴权,设置加密模式,然后 MS 发送 SETUP 消息,进入呼 叫建立起始阶段。

6)

启动常规分配进程。 分配业务信道,激活业务信道。 建立 MS 与 BTS 之间的 TCH 的 LAPDm 信令连接。 设置 A 接口到 Abis 接口的内部交换路径。

7) 8)

释放 SDCCH 信道。 采用 ISUP/TUP 与 PSTN 建立至被叫用户的通路, MSC 向 PSTN 发送 IAM 消息。

9)

网络向被叫发振铃用户信令消息,同时主叫测 MSC 会收到后向建立成功 消息向 MS 回送呼叫后向证实信号和铃音。

10) 当被叫取机应答后,网络向 MS 发送应答信息(connect) ,MS 回送连接 确认信息。 11) 进入通话阶段。

1)

使用 SS7 的用户部分 ISUP/TUP, PSTN 来的呼叫通过固定的途径被送 从 到最近的入口局 MSC(GMSC) ,GMSC 是与固定网络相连接的 MSC。

2)

GMSC 向被叫 MS 所属的 HLR 询问有关被叫 MS 正在访问的 VLR 区的地 址。

3) 4) 5)

HLR 请求被访问 VLR 分配 MSRN。 VLR 产生 MSRN,回送给 GMSC。 GMSC 从 HLR 处获得 MSRN 后, 利用 MSRN 寻找路由并建立一条至被访 问 MSC 的通路。

6) 7) 8)

被访问的 MSC 向 VLR 获取相关用户数据(TMSI/IMSI,寻呼组号) 。 MSC 通过 Location area 内所有的 BSS 向 MS 发送寻呼消息。 MS 在 RACH 上发送呼叫请求,向 BSS 请求随机接入。

9)

SDCCH 信道激活和分配

10) 允许接入,网络指定激活的 SDCCH 信道,在 AGCH 上发送 SDCCH 帧 号。 11) 建立 MS 与 MSC 的信令链路。 在 MS 与 BTS 之间建立 SDCCH 的 LAPDm 信令连接。 在 MS 与 MSC 之间建立 SCCP 连接。 12) 在 SDCCH 上鉴权,设置加密模式,然后 MSC 发送 SETUP 消息,进入呼 叫建立起始阶段。 13) 启动常规分配进程。 分配业务信道,激活业务信道。 建立 MS 与 BTS 之间的 TCH 的 LAPDm 信令连接。 设置 A 接口到 Abis 接口的内部交换路径。 14) 释放 SDCCH 信道。 15) MS 振铃,向主叫用户送后向建立成功信号,主叫获得振铃音。 16) MS 取机应答,向网络送应答连接消息,MSC 回送连接确认消息。 17) 进入通话阶段。
图 7-3 位置更新基本流程

1)

MS 处于 IDLE 状态,从一个位置区移动到另一个位置区 (假设 MSC/VLR 区=LA) 。

2)

MS 通过检测 BSS 在 BCCH 上的信息, 得到新位置区识别码, 将其与原来 的位置区识别码比较,发现 LAI 不一致。

3) 4) 5) 6)

MS 启动位置更新,要求接入网络。 MS 在 RACH 上发送呼叫请求,向 BSS 请求随机接入。 SDCCH 信道激活和分配 允许接入,网络指定激活的 SDCCH 信道,在 AGCH 上发送 SDCCH 帧 号。

7)

建立 MS 与 MSC 的信令链路。 在 MS 与 BTS 之间建立 SDCCH 的 LAPDm 信令连接。 在 MS 与 MSC 之间建立 SCCP 连接。

8)

在 SDCCH 上, 通过新的 BSS 的向新的 MSC 发送位置更新请求消息, MS 该消息包含 Location update 类型、原来的 LAI、MS 类别信息、TMSI。

9)

新的 MSC 将位置更新请求信息送至 HLR,HLR 在响应信息中给新的 MSC/VLR 提供鉴权和加密参数。

10) 新的 MSC 启动鉴权。 11) 鉴权成功后,HLR 将用户数据发给新的 MSC/VLR。 12) 加密模式设定 13) 新的 MSC/VLR 分配 TMSI, 并在对 MS 的位置更新响应信息中将此 TMSI 通过 SDCCH 信道发送给 MS。 14) HLR 通知原来的 VLR 删除与此移动用户有关的用户数据。

图 7-4 切换基本流程

1) 2)

MS 处于稳定呼叫连接状态。 MS 对邻近基站进行无线测量 (功率、 距离、 质量)并将测量值通过 SACCH , 信道传送给 BTS。

3)

MS 和 BTS 的测量结果经 BTS 传送至原服务 BSC,原服务 BSC 进行计算 并与切换门限比较——即切换检测,决定切换则向 MSC 发送切换请求信 息。

4) 5) 6)

MSC 向目标 BSC 发送切换请求消息, 其中包括切换原因和所需信道类型。 目标 BSC 分配业务信道并通知 BTS 激活无线信道。 当目标 BSC 收到 BTS 的信道激活确认消息之后,就向 MSC 发送切换请 求确认消息,此消息中含有切换命令。

7)

MSC 将此切换命令转发给原服务 BSC,其中包括切换参数,目标小区识 别,信道类型等信息。原服务 BSC 再将该命令通过 FACCH 信道发送给 MS。

8)

MS 在收到切换命令之后,先中断与原服务 BSS 的链接,然后接收目标小 区的 FCCH 和 SCH 上的信息,与目标 BSS 同步。

9)

之后,MS 将在 SACCH 信道上向目标 BTS 连续发送接入突发脉冲序列, 当目标 BTS 收到这个信号,就通知目标 BSC 建立 A 接口和 Abis 接口之 间的交换路径。

10) 目标 BSS 发送 TA 值给 MS。 11) 在 MS 和目标 BTS 之间建立 TCH 的 LAPDm 连接。 12) MS 发送切换完成消息给目标 BSC,目标 BSC 通知 MSC 切换已执行。

13) MSC 命令原服务 BSC 释放信道。 14) 原服务 BSC 释放 TCH 信道。

8.2.2.2. 移动性状态
GPRS 定义了三种移动管理状态,移动台总处于三种状态之一,它们之间可以 根据不同条件相互转换,如下图所示。这三种状态分别是 Idle 状态;Standby 状态;Ready 状态。

图 8-2 GPRS 的移动性状态

IDLE state 空闲状态 移动台未开机或超时隐含分离 网络不知道移动台此时所在的位置

STANDBY state 备用状态 移动台已附在 GPRS 网中 SGSN 知晓手机所在路由区 RA

READY state 准备就绪状态 SGSN 精确知晓移动台所在小区 Cell Ready 计时器超时,转变为 StandBy 状态

8.2.2.3. GPRS 移动台 A TTACH 附着过程
通过 GPRS 连接过程,GPRS 移动台可以建立与 GPRS 网络的连接。这个过程 是由移动台发起的,建立过程如下图:

(1) (2) (3) (4)

(5) (6)

图 8-3 GPRS 移动台附着过程

GPRS Attach 入网过程: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 移动台发 GPRS 入网附着请求 网络鉴权过程 SGSN 向 HLR 发位置更新请求 HLR 将用户签约信息传送给 SGSN SGSN 接受 GPRS MS 的入网请求 移动台确认受到该消息

8.2.3.1. PDP 上下文状态
GPRS 手机开机入网后,为了使用 GPRS 业务,收发数据,用户还需要激活一 个 PDP 上下文,即拨号获得一个 IP 地址,和外部数据网建立连接。GPRS 会 话管理就是管理控制 GPRS 移动台和外部数据网连接的。PDP(Packet Data Protocol)上下文有两种状态:Active 状态 和 Non-active 状态。 Active state 激活状态:PDP 上下文已激活,即得到 IP 地址 Non-active state 未激活状态:PDP 上下文未激活,即未得到 IP 地址

8.2.3.2. 手机 PDP 上下文激活过程
GPRS 移动台要和外部数据网交换数据,必须激活 PDP 上下文,此 PDP 上下 文激活过程如下图所示:

(1)

(3) (4) (5)

图 8-4 PDP 上下文激活

GPRS PDP 上下文激活过程: 1) 2) 3) 4) 5) 移动台发起 PDP 上下文激活请求 网络安全性检查 SGSN 向 GGSN 发 PDP 上下文激活请求 GGSN 响应请求,返回 IP 地址 SGSN 向手机发 PDP 上下文激活完成

小区重选偏置、临时偏置和惩罚时间(CRO、TO&PT)
定义
由无线信道质量引起的小区重选以参数 C2 作为标准。C2 是基于参数 C1 并加入一些人为的偏 置参数而形成的。 加入人为影响是为了鼓励移动台优先进入某些小区或阻碍移动台进入某些小区, 通常这些手段都用来平衡网络中的业务量。

影 响 参 数 C2 的因素除 C1 之外,还 有 以 下 三 个 因 素,即:小 区 重 选 偏 置 ( CELL_RESELECT_OFFSET , 以 下 简 称 CRO ) 、 临 时 偏 置

(TEMPORARY_OFFSET,以下简称 TO)和惩罚时间(PENALTY_TIME,以下简称 PT)。

CRO 为一量值,它表示对 C2 的人为修正值。TO 表示对 C2 的临时修正值。所谓临时是指它仅 在一段时间内对 C2 发生作用。而这段时间则由参数 PT 确定。

表1 临时偏置(Temporary_Offset)编码表

惩罚时间(PT)由 5 比特组成,编码格式如表错误!未找到引用源。。 错误!未找到引用源。 错误

参数 CRO、TO 和 PT 在每个小区广播的系统消息中传送。

设置及影响
上述三个参数的调整可以分为三种情况。

第一, 对于业务量很大或由于某种原因使小区中的通信质量较低时, 一般希望移动台尽可能不要 工作于该小区(即对该小区具有一定的排斥性)。这种情况下,可以设置 PT 为 31,因此参数 TO 失效。C2 的数值等于 C1 减 CRO,因此对应于该小区的 C2 值被人为地降低,从而使移动 台以该小区作为重选的可能性降低。此外,网络操作员根据对该小区的排斥程度,可以设置适当 的 CRO。排斥越大,CRO 越大,反之,CRO 越小。

第二,对于业务量很小,设备利用率较低的小区,一般鼓励移动台尽可能工作于该小区(即对该 小区具有一定的倾向性)。这种情况下,建议设置 CRO 在 0~20 dB 之间,根据对该小区的倾 向程度,设置 CRO。倾向越大,CRO 越大,反之,CRO 越小。TO 一般建议设置与 CRO 相同 或略高于 CRO。PT 主要作用是避免移动台的小区重选过程过于频繁,一般建议的设置为 0(20 秒)或 1(40 秒)。

第三,对于业务量一般的小区,一般建议设置 CRO 为 0,PT 为 31,从而使 C2=C1,也即不 对小区施加人为影响。

注意事项
上述参数的调整必须注意下列问题。

?

无论在何种情况下不建议设置CRO的数值超过25dB,因为过大的 CRO会使网络发生一些不稳定的现象。

?

上述参数的设置是基于每个小区的,但由于参数C2的性质与邻区 有密切的关系, 因此在设置这些参数时必须注意相邻小区之间的关 系。


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