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第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网 7.1 GSM系统总体 7.2 GSM系统的无线接口 7.3 GSM系统的控制与管理 7.4 三种TDMA蜂窝系统分析比较 7.5 GPRS——通用分组无线业务 思考题与习题 7.1 GSM系统总体 GSM的历史可以追溯到 1982 年， 当时， 北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPT(Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书， 要求制定 900 MHz频段的欧洲公共电信业务规范， 建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统， 以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容， 无法提供漫游服务的问题。 同年成立了欧洲移动通信特别小组， 简称GSM(Group Special Mobile)。 在1982～1985年期间， 讨论焦点是制定模拟蜂窝网还是数字蜂窝网的标准， 直到 1985年才决定制定数字蜂窝网标准。 1986 年， 在巴黎对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的8个数字蜂窝系统进行了现场试验。 1987年 5月， GSM成员国经现场测试和论证比较， 选定窄带TDMA方案。 1988 年， 18 个欧洲国家达成GSM谅解备忘录， 颁布了GSM标准， 即泛欧数字蜂窝网通信标准。 它包括两个并行的系统： GSM 900 和DCS 1800， 这两个系统功能相同， 主要的差异是频段不同。 在GSM标准中， 未对硬件作出规定， 只对功能、 接口等作了详细规定， 便于不同公司的产品可以互连互通。 GSM标准共有 12 项内容， 如表 7 - 1 所示。 表 7 - 1 GSM 标 准 7.1.1 网络结构 数字蜂窝移动通信是在模拟蜂窝移动通信的基础上发展起来的， 在网络组成、 设备配置、网络功能和工作方式上， 二者都有相同之处。 但因数字蜂窝网采用全数字传输， 因而在实现技术和管理控制等方面， 均与模拟蜂窝网有较大的差异。 简单说来， 数字蜂窝网技术更先进， 功能更完备且通信更可靠， 并能适应方便地与其它数字通信网(如综合业务数字网ISDN、 公用数据网PDN)的互连。 GSM蜂窝系统的网络结构如图 7 - 1 所示。 由图可见， GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为移动台、 基站子系统和网络子系统。 基站子系统(简称基站BS)由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)组成； 网络子系统由移动交换中心(MSC)、 操作维护中心(OMC)、 原籍位置寄存器(HLR)、 访问位置寄存器(VLR)、 鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR)等组成。 一个MSC可管理多达几十个基站控制器， 一个基站控制器最多可控制256个BTS。 由MS、 BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网， 该网络由MSC与公用交换电话网(PSTN)、 综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)进行互连。 图 7 - 1 GSM蜂窝系统的网络结构 1. 移动台(MS) 移动台是GSM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。 其中， 手机小巧、 轻便， 而且功能也较强， 因此使用手机的用户占移动用户的绝大多数。 移动台通过无线接口接入GSM系统， 具有无线传输与处理功能。 此外， 移动台必须提供与使用者之间的接口， 比如， 为完成通话呼叫所需要的话筒、 扬声器、 显示屏和各种按键； 或者提供与其它一些终端设备(TE)之间的接口， 如与个人计算机或传真机之间的接口。 移动台的另外一个重要组成部分是用户识别模块(SIM)， 亦称SIM卡。 它基本上是一张符合ISO(开放系统互连)标准的“智慧”磁卡， 其中包含与用户有关的无线接口的信息， 也包括鉴权和加密的信息。 使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡， 只有当处理异常的紧急呼叫时， 才可以在不用SIM卡的情况下操作移动台。 SIM卡的应用使一部移动台可以为不同用户服务， 因为GSM系统是通过SIM卡来识别移动用户的， 这为今后发展个人通信打下了基础。 2. 基站子系统(BSS) 基站子系统(BSS)是GSM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、 接收及无线资源管理。 另一方面， 基站子系统与网络子系统(NSS)中的移动交换中心(MSC)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站收发信机(BTS