移動通信系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對象的。一個信道只容納一個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，互相以信道來區(qū)分，這就是多址。
移動通信的多種方式
目前移動通信系統(tǒng)的多址方式基本上有三種。第一種是頻分多址(FDMA)，即按載波頻率來劃分信道，第一代的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)就是采用頻分多址的。在數(shù)字系統(tǒng)中，F(xiàn)DMA也同樣可以應用。第二種是時分多址(TDMA)，它是在一個寬帶的無線載波上，按時隙劃分為若干個時分信道，每一用戶占用一個時隙，只在這一指定的時隙內(nèi)收發(fā)信號。在時分多址系統(tǒng)中，每個用戶無論發(fā)送或接收都是突發(fā)型的，即MS的收發(fā)都以突發(fā)脈沖序列方式傳輸，其傳輸是不連續(xù)的，每個時隙可傳輸一路數(shù)字電話。第三種是碼分多址(CDMA)，它是一種是以不同的互成正交的碼序列來區(qū)分用戶的多址方式。
移動通信的主要制式
世界蜂窩移動通信系統(tǒng)已得到廣泛應用，并經(jīng)歷了從第一代模擬網(wǎng)到第二代數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展，第三代移動通信網(wǎng)現(xiàn)正處于開發(fā)階段。第一代模擬網(wǎng)和第二代數(shù)字網(wǎng)都有不同的制式。第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)采用的主要制式有AMPS(高級移動電話系統(tǒng))、TACS(全接入通信系統(tǒng))和NMT(北歐移動電話)等。我國第一代的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)采用了TACS制式，其主要技術參數(shù)見表1。第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要制式有歐洲的GSM(全球移動通信系統(tǒng))、北美的CDMA、D-AMPS(數(shù)字高級移動電話系統(tǒng))和日本的PDC(個人數(shù)字蜂窩電話)等。我國目前主要使用的是GSM制式。除GSM制式外，我國也已在一些大城市開通了CDMA商用試驗網(wǎng)。中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡已在2002年年初正式放號。
表1 我國TACS模擬蜂窩
移動通信系統(tǒng)主要技術參數(shù)
（1）GSM制式
GSM移動通信系統(tǒng)由網(wǎng)絡交換子系統(tǒng)(NSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、操作維護中心(OMC)和MS等四大部分組成，如圖1所示。
（2）CDMA制式
CDMA移動通信系統(tǒng)及有關網(wǎng)絡結構組成模型如圖2所示，可看出其組成與GSM系統(tǒng)組成很相似。
網(wǎng)絡結構
（1）網(wǎng)絡結構的形式
蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構有兩種。第一種是單局多站制結構，如圖3所示。這種通信網(wǎng)的服務范圍即是一個移動業(yè)務交換區(qū)，在每個交換區(qū)內(nèi)設立一個MSC，作為無線系統(tǒng)與PSTN的接口，處理移動用戶的呼出、呼入、話務統(tǒng)計、話費計算、用戶參數(shù)管理和故障診斷等。交換區(qū)內(nèi)可分若干個無線小區(qū)，每個小區(qū)設立一個BS，各BS通過中繼線與MSC相連，MSC再通過中繼線與長途局、市話匯接局相連。移動用戶通過無線信道與BS溝通，這樣就可實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與市話用戶之間的通信。這種網(wǎng)絡結構便于集中維護，可提高交換接續(xù)的質(zhì)量。
第二種是多局多站制結構，如圖4所示。當一個城市的移動用戶增加，以至一個MSC不能接納那么多用戶量時，就要設置多個MSC，每個MSC管理、控制部分BS。多個MSC之間用數(shù)據(jù)專線和電話專線連接，組成一個多MSC和多BS的連網(wǎng)區(qū)域。在連網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)需要規(guī)定一個MSC作為匯接局，以疏通該區(qū)域內(nèi)MSC的來話、轉(zhuǎn)話業(yè)務。這種網(wǎng)絡結構除了具有單局多站制的功能之外，還可有漫游功能，即一個移動用戶離開它原來登記的MSC的服務區(qū)轉(zhuǎn)到其他MSC的服務區(qū)時仍可以使用移動電話。
（2）GSM網(wǎng)的網(wǎng)絡結構
我國目前通用的數(shù)字蜂窩式移動電話是GSM制式，其網(wǎng)絡結構如下。
整個網(wǎng)絡分為業(yè)務網(wǎng)(話路網(wǎng))與信令網(wǎng)。業(yè)務網(wǎng)是獨立的網(wǎng)絡，分為移動業(yè)務本地網(wǎng)、省內(nèi)網(wǎng)(省內(nèi)數(shù)字移動通信網(wǎng))和全國網(wǎng)(全國數(shù)字移動通信網(wǎng))三級結構。
移動業(yè)務本地網(wǎng)的網(wǎng)絡結構如圖5所示。全國劃分為若干個移動業(yè)務本地網(wǎng)，每個網(wǎng)中設置相應的歸屬位置寄存器(HLR)，用來存儲有關用戶參數(shù)的信息和用戶當前的位置信息，使移動用戶能實現(xiàn)全國漫游。如有必要，本地網(wǎng)可增設多個HLR。在每個移動業(yè)務本地網(wǎng)中設置一個或多個MSC，分別與當?shù)氐拈L途局或市話局相連。在多局制地區(qū)，MSC應與該地的高一級長途局相連，在沒設市話匯接局的地區(qū)，MSC與市話端局相連。
省內(nèi)網(wǎng)的網(wǎng)絡結構如圖6所示。省內(nèi)網(wǎng)由省內(nèi)各本地網(wǎng)構成。一個省級網(wǎng)可設置若干個移動業(yè)務匯接中心(也稱為二級匯接中心或省級匯接中心)。二級匯接中心既可作為端局又可作為匯接中心，每個移動端局至少與省內(nèi)的兩個二級匯接中心相連，省內(nèi)的二級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。任意兩個MSC之間若有較大業(yè)務時，可建立語音專線。
全國網(wǎng)的網(wǎng)絡結構如下：在各大區(qū)設置單獨的移動業(yè)務匯接中心(稱為一級移動業(yè)務匯接中心)；省內(nèi)的二級匯接中心與相應的一級匯接中心相連；一級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。
為了構成全國的移動通信網(wǎng)，PLMN應與相應的PSTN相連。我國的PSTN分為5級，從C～C。PLMN與PSTN的連接如圖7所示。移動通信網(wǎng)中的一級匯接中心、二級匯接中心和移動端局都分別與局所在地的固定網(wǎng)的長途局相連，并與局所在地的匯接局相連，也可以與本地端局相連。
GSM網(wǎng)的網(wǎng)絡中除業(yè)務網(wǎng)外，還有信令網(wǎng)。信令網(wǎng)目前是獨立的No.7信令網(wǎng)，采用三級結構：第一級為最高級，稱高級信令轉(zhuǎn)接點(HSTP)；第二級為低級信令轉(zhuǎn)接點(LSTP)；第三級為信令點(SP)。
（3）CDMA網(wǎng)的網(wǎng)絡結構
CDMA網(wǎng)的網(wǎng)絡規(guī)劃采用3級結構，與GSM網(wǎng)相似，如圖8所示。具體為：在大區(qū)中心(如北京市、上海市、廣州市等)設立一級移動業(yè)務匯接中心并網(wǎng)狀相連；在各省會或大城市設立二級移動業(yè)務匯接中心，并與相應的一級匯接中心相連；在移動業(yè)務本地網(wǎng)中設一個或若干個移動端局MSC，也可視業(yè)務量由一個MSC覆蓋多個移動業(yè)務本地網(wǎng)。移動業(yè)務本地網(wǎng)原則上以固定電話網(wǎng)的長途編號為2位和3位的區(qū)域來劃分。
（4）網(wǎng)間互聯(lián)
隨著我國公眾移動通信的發(fā)展和電信的重組，出現(xiàn)了多個移動網(wǎng)和長途電話網(wǎng)并存的局面，提出了網(wǎng)間互聯(lián)的要求。信息產(chǎn)業(yè)部于1999年10月發(fā)布了《陸地蜂窩移動通信網(wǎng)與其他通信網(wǎng)網(wǎng)間互聯(lián)技術規(guī)范》，按照這個規(guī)范要求，移動通信網(wǎng)與其他電話網(wǎng)網(wǎng)間互聯(lián)時，可以根據(jù)業(yè)務和網(wǎng)絡安全的需要，在同一個固定本地網(wǎng)范圍內(nèi)設兩個或兩個以上的互聯(lián)點，其數(shù)量應根據(jù)網(wǎng)絡安全和網(wǎng)間業(yè)務量由互聯(lián)雙方協(xié)商確定。互聯(lián)點兩側(cè)的交換機可以為不同的業(yè)務網(wǎng)互聯(lián)時共用。網(wǎng)間互聯(lián)示意圖如圖9所示。
編號計劃
在蜂窩移動電話網(wǎng)中，為了將一個呼叫接至某個移動客戶，需要系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)工作，因此要正確尋址，編號計劃就非常重要。
（1）GSM網(wǎng)的編號計劃
目前通用的GSM移動電話網(wǎng)的編號計劃如下。
① MS的國際身份號ISDN(MSISDN)
這個號碼相當于公眾電話網(wǎng)內(nèi)的用戶電話號碼，是供用戶撥打的公開號碼，它是惟一的。根據(jù)原國際電報電話咨詢委員會(ccitt)的建議，它的號碼結構如下：
MSISDN=CC+NDC+SN
CC為國家碼(即在國際長途電話通信網(wǎng)中的號碼)，中國為86；NDC為國內(nèi)目的地碼；SN為用戶號碼。將國家碼CC去掉，就成了國內(nèi)MS身份號碼，目前我國GSM網(wǎng)的國內(nèi)身份號碼為11位。它由兩部分組成：第一部分為國內(nèi)目的地碼NDC，即數(shù)字蜂窩移動業(yè)務接入號，由3位數(shù)字NNN組成，用于識別網(wǎng)絡，例如中國移動通信集團GSM網(wǎng)為139、138等，中國聯(lián)通GSM網(wǎng)為130等；第二部分為客戶號碼SN，目前為8位，結構是HHHHABCD，其中HHHH為每個移動業(yè)務本地網(wǎng)的 HLR識別號，它表示用戶歸屬的HLR，也表示移動業(yè)務本地網(wǎng)號，ABCD為移動客戶碼，當網(wǎng)號為139時，移動電話號碼為139HHHHXXXX。
② 國際移動用戶識別碼（IMSI）
IMSI是PLMN中惟一識別移動用戶的號碼，共15位。它是移動通信系統(tǒng)內(nèi)使用的用戶號碼，且是在無線信道上惟一能識別用戶的號碼。它存儲于用戶識別卡(SIM)、HLR和VLR中，其結構如下：
IMSI=MCC+MNC+MSIN
MCC為移動國家號，由3位數(shù)組成，惟一地識別移動用戶所屬國家，中國的移動國家號為460；MNC為移動網(wǎng)號，用于識別移動用戶所歸屬的移動網(wǎng)，中國移動通信集團GSM網(wǎng)的網(wǎng)號為00，中國聯(lián)通GSM網(wǎng)的網(wǎng)號為01；MSIN是移動用戶識別碼，它惟一地識別國內(nèi)GSM移動通信網(wǎng)中的移動客戶，其結構為NNNHHHXXXX，其意義與前述NDC碼和SN碼相同。
③ 移動臺漫游號碼（MSRN）
這是針對移動用戶的移動特性而設置的號碼。當一個被叫的移動用戶已離開母局的HLR而漫游時，只要該用戶已在被訪地登記，為避免該用戶號碼與當?shù)赜脩籼柎a重疊，由 VLR臨時分配給移動用戶一個漫游號碼(MSRN)。
當呼叫移動用戶時，撥打MS的國際身份號MSISDN到當?shù)氐腍LR，被叫用戶所歸屬的HLR知道該用戶目前處于哪個 MSC的業(yè)務區(qū)，為了提供給入口移動交換局(GMSC)一個用于選擇路由的臨時號碼，HLR請求被叫所在業(yè)務區(qū)的MSC和VLR給該被叫客戶分配一個移動客戶漫游號碼(MSRN)，并將此號碼送至HLR，HLR收到后再發(fā)送給GMSC，GMSC根據(jù)此號碼選擇路由，將呼叫接至被叫客戶目前正在訪問的MSC/VLR交換局。路由一旦建立，此號碼就可被立即釋放。這種查詢、呼叫選擇路由功能(即請求一個MSRN功能)是No.7信令中國移動通信集團應用部分(MAP)的一個程序，在GMSC－HLR－MSC/VLR間的No.7信令網(wǎng)中進行傳遞。
我國數(shù)字移動通信網(wǎng)的MSRN結構為“接入號(如139)+移動用戶電話號碼”，即13XMMMMABC。其中MMMM為移動交換局MSC號碼，ABC為各移動局臨時分配給移動用戶的漫游號碼，范圍為100～999。
④ 移動用戶臨時識別碼(TMSI)
TMSI等同于移動用戶識別碼(IMSI)，它是對IMSI保密而設置的號碼。為了對IMSI保密，用戶漫游所在地的MSC和VLR可給來訪移動用戶分配一個惟一的TMSI號碼，即為一個由MSC自行分配的4字節(jié)的BCD編碼，僅限在本MSC業(yè)務區(qū)內(nèi)使用。TMSI與IMSI沒有長期固定關系，僅在MS呼叫時臨時指定，因此TMSI可以重復地給不同的MS使用。
⑤ 國際移動臺設備識別碼（IMEI）
IMEI是惟一用來識別MS設備的號碼，稱作系列號。它可防止非法MS設備使用移動業(yè)務。出廠的MS設備都指定一個不可改變的15位數(shù)字，其號碼結構為：
IMEI = TAC + FAC + SNR + SP
TAC為型號批準碼，6位數(shù)字，由歐洲型號認證中心分配；FAC為最終裝配碼，2位數(shù)字，用以識別制造廠家及其裝配地；SNR為序號碼，6位數(shù)字，由廠家分配；SP為備用。
⑥ 位置識別碼
GSM系統(tǒng)用3個號碼組成MS的位置識別。
a．位置區(qū)識別碼(LAI)。它由三部分組成，即MCC+MNC+LAC。前兩部分與移動用戶識別碼(IMSI)的前兩部分相同，LAC為一個2字節(jié)的BCD編碼，表示為LLLL，其范圍為0001～FFFF，在一個GSM公眾數(shù)字移動通信網(wǎng)中可定義65536個不同的位置區(qū)，LL由國家主管部門統(tǒng)一分配，而LL由各省主管部門自行分配。LAI代表MSC業(yè)務區(qū)中的不同位置區(qū)，用于移動用戶的位置更新時使用。
b．全球小區(qū)識別碼(GCI)。它是在位置區(qū)識別碼(LAI)基礎上再加上小區(qū)識別碼(CI)構成的，即：
GCI = MCC + MNC + LAC + CI
CI為一個2字節(jié)的BCD編碼，由各MSC自定。
c．基站識別碼(BSIC)。BSIC主要供MS區(qū)分相鄰BS使用，為6比特編碼，即：
BSIC = NCC + BCC
NCC為國家色碼，由XYY3位構成，用于識別GSM移動網(wǎng)和區(qū)分不同省份的運營商，X=1是中國移動通信集團的GSM網(wǎng)，X=0是中國聯(lián)通的GSM網(wǎng)；Y1、Y2的地區(qū)分配見表2。BCC為基站色碼，用于識別基站組(基站組是指使用不同頻率組的各基站的整體)，由運營商設定。
表2 Y1、Y2的地區(qū)分配
（2）CDMA網(wǎng)的編號計劃
① 移動用戶號碼薄號碼（DN）
移動用戶號碼薄號碼(DN)為移動用戶作被叫時，主叫用戶所需撥的號碼，其構成與GSM的MS國際身份號ISDN(MSISDN)相同，由國家碼、移動接入碼、HLR識別碼和移動用戶號四部分共13位號碼組成。移動接入碼采用網(wǎng)號方案，我國的CDMA網(wǎng)的網(wǎng)號為133。CDMA網(wǎng)的DN與GSM網(wǎng)的區(qū)別在于移動接入碼的不同。
② 國際移動用戶識別碼（IMSI）與MS識別碼（MIN）
IMSI的構成與GSM的基本相同。其中，開通的CDMA網(wǎng)的移動網(wǎng)絡碼為03。
MIN是為了保證CDMA/AMPS雙模工作而沿用AMPS標準定義的。
③ 電子序列號（ESN）
ESN是惟一地識別一個MS設備的32比特碼，每個雙模MS分配一個惟一的ESN，由廠家編號和設備序號構成。空中接口、A接口和MAP的信令消息都使用到ESN。
④ 系統(tǒng)識別碼（SID）和網(wǎng)絡識別碼（NID）
SID是CDMA網(wǎng)中惟一識別一個移動業(yè)務本地網(wǎng)的號碼，按省份分配。NID是一個移動業(yè)務本地網(wǎng)中惟一識別一個網(wǎng)絡的號碼，可用于區(qū)別不同的移動端局。MS可根據(jù)SID和NID判斷其漫游狀態(tài)。
信令方式
（1）移動通信的信令
在移動通信網(wǎng)中，為了完成用戶隨時隨地建立通信的要求，除了要傳送用戶到用戶的信息(如語音、數(shù)據(jù))外，還要在MSC之間、用戶與MSC之間傳送用于建立和釋放呼叫為主的控制信號，以便完成用戶進行通信的正常接續(xù)。完成以上功能的控制信號稱為信令。
移動通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)要比市話網(wǎng)的信令復雜，種類也較多，這是因為它不僅要滿足市話網(wǎng)的要求，還要滿足各類移動通信網(wǎng)的特殊要求，例如自動信道搜索、信道指配、移動臺尋呼、越區(qū)自動信道切換、位置登記、自動功率控制等。對于不同類型的移動通信網(wǎng)，信令系統(tǒng)的復雜程度也有很大差異。
移動通信網(wǎng)的信令按照功能之不同，可分為下列五類：①狀態(tài)標志信令，指設備和信道狀態(tài)的信號，如用戶摘機、掛機、空閑、占線等；②操作指示信令，用于進行通話之前或通話完成以后的某種操作，如發(fā)撥號音、振鈴、指配或轉(zhuǎn)換頻道、釋放或拆線等；③撥號信令，是指用戶(固定或移動的)通過撥號操作發(fā)送的被叫用戶的地址碼，其位數(shù)由編號計劃決定；④選擇呼叫信令。這種信令可以判別用戶身份，具有針對性，只對指定的用戶發(fā)生作用，是移動網(wǎng)中特有的一類重要信令；⑤控制信令，這是移動網(wǎng)所特有的，包括控制BS與MS之間無線頻道的指配、連接、轉(zhuǎn)移、停止(拆線)的控制信令，撥號信令，應答信令以及用于監(jiān)控和狀態(tài)顯示的頻道占用、空閑、MS位置、功率等信令，此外，還可傳送計費信息。
（2）數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的信令方式
在移動通信網(wǎng)中對信令所遵守的協(xié)議稱為信令方式。在第一代模擬通信中的信令方式，功能上沒有明確的分層。在第二代的數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)中，制定信令方式的共同思路之一是采用OSI模型。
數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)是一個非常復雜的系統(tǒng)，為了完成通信任務，網(wǎng)內(nèi)多個通信實體之間的接口要按一定的協(xié)議交換信息。這些接口就成為定義信令方式的接入節(jié)點，各種接口如圖10所示。
① 無線區(qū)間的信令格式
數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的無線接口U采用OSI的概念來規(guī)定其協(xié)議模型。根據(jù)這個模型，無線接口U可分為三層，對應于OSI模型的下三層，其信令結構如圖11所示。
② 局間信令方式
對于移動通信網(wǎng)，MSC局間信令方式一般采用原ccitt規(guī)定的No.7公共信道信令方式，它是利用局間公共的幾條信令鏈路傳送幾千條話路的信令信息。
（3）GSM通信系統(tǒng)中的信令傳輸
GSM通信系統(tǒng)為了增強系統(tǒng)的控制功能，保證語音通信質(zhì)量，傳輸所需的各種信令，設置了多種專門的控制信道(CCH)來進行各種信令的傳輸。根據(jù)功能不同，控制信道分為三類：
① 廣播信道(BCH)，詳見第22章；② 公共控制信道(CCCH)；③ 專用控制信道(DCCH)。
（4）我國CDMA移動通信網(wǎng)的信令方式規(guī)劃
在我國CDMA移動通信網(wǎng)的規(guī)劃中，CDMA網(wǎng)的信令網(wǎng)與其交換網(wǎng)絡結構相對應，也分為三級結構：高級信令轉(zhuǎn)接點(HSTP)、低級信令轉(zhuǎn)接點(LSTP)和信令點(SP)。信令網(wǎng)中網(wǎng)絡節(jié)點間采用中國No.7信令。信令方式的規(guī)劃如下(各有關接口參閱圖22.15)：
U接口(也稱空中接口)的無線信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)空中接口技術規(guī)范》規(guī)定。此規(guī)范基于TIA/EIA/IS-95A—寬帶雙模擴頻蜂窩系統(tǒng)移動臺—基站兼容性標準。
A接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移動業(yè)務交換中心與基站子系統(tǒng)間接口信令技術規(guī)范》規(guī)定。
B、C、D、E、F和G接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移動應用部分技術規(guī)范》規(guī)定。此規(guī)范基于TIA/EIA/IS-41C―蜂窩無線通信系統(tǒng)間操作標準。
A接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)與PSTN網(wǎng)接口技術規(guī)范》規(guī)定。
參考資料 >