第22章+GSM通信协议及其实现方法答案.doc

第22章 GSM通信协议及其实现方法 本章主要内容包括： GSM通信协议 MC55通信模块及接口电路 MC55常用AT指令 本章介绍了GSM通信协议，包括GSM的主要特点、系统组成及业务组成，并详细介绍了MC55GSM模块的主要特性、内部结构与各种接口电路（电源接口电路、控制信号接口电路、SIM卡的接口电路、串行接口电路），最后介绍了MC55模块常用的AT指令，并对各参数的意义及用法做了详细说明。 22.1 GSM通信协议概述 随着无线通信技术的发展，各种新业务不断涌现，在改变人们的生活同时，也给很多行业和技术领域提供了新的解决方案。移动通信在最近几十年飞速发展，对推动全社会的信息化进程发挥着越来越重要的作用，其在商业市场中的巨大潜力也越来越被人们所认识。20世纪 80年代出现的第一代移动通信系统——模拟蜂窝移动通信系统，使移动通信前进了一大步。80年代中期第二代移动通信技术开始发展，这一阶段的标准主要有欧洲的泛欧数字移动通信（GSM）、美国的数字先进移动电话系统（DAMPS），日本的个人数字蜂窝（PDC）和北美的IS-95CDMA。第二代移动通信网络的主流业务仍是语音通信，但已经开始出现了短消息、三类传真等低速率数据业务。第三代移动通信系统（3G）目前已在许多国家开发使用，其基本特征是提高系统容量、实现多媒体数据通信和统一的标准和频段。 22.1.1 GSM的主要特点 GSM是欧洲电信标准委员会ETSI（European Telecommunications Standards Institute）提出的数字蜂窝移动通信标准，其原意是“移动通信特别小组”（Group Special Mobile）ETSI研究确定的一种标准化系统，其中的大部分参数在GSM规范中都有严格的定义。GSM系统是一种典型的开放式结构，具有以下主要特点： 由多个分系统组成，具有标准化的接口规范，可与各种公众通信网相连。 GSM的移动台具有漫游功能，可以实现国际漫游。 开放用户终端业务外，还开放承载业务和补充业务。 具有加密和鉴权功能，确保用户信息和网络的安全。 具有灵活和方便的组网结构，并满足用户对大容量、高密度业务的要求。 抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高。 采用TDMA和FDMA的数字无线传输方式，增加了系统容量。可采用电路交换数据（CSD）方式传送数据。 22.1.2 GSM系统的组成 GSM 系统主要由操作支持子系统（OSS）（BSS）（NSS）GSM 系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理。网络子系统是整个系统的核心，它对GSM 移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。基站子系统主要负责无线信息的发送与接收及无线资源管理；同时，它与网络子系统相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等；当然，也要与操作支持子系统OSS 之间实现互通。GSM 的典型系统组成如下图所示。 图22.1 GSM 的系统组成框图 1．移动台（MS） 移动台是用户直接使用，完成移动通信的设备，分为车载型、便携型和手持型三种。对于数字移动通信来讲，物理设备和移动用户是相互独立的，用户的所有信息存储在SIM卡上，系统中的任何一个移动台都可以利用SIM卡来识别用户，这在一定程度上已经具备了个人化的特点──即具有用户私人信息的SIM 卡和通信的物理实现设备的分离。每个移动台都有自己的国际移动台设备识别码IMEI，网络对IMEI进行检查，保证移动台的合法性。SIM 卡存储所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。 2．基站子系统（BSS） 基站子系统的主要功能是将MSC与MS连接起来。基站必须具备与MSC有固定的有线或无线连接，同时还具备与MS的无线连接。每个基站覆盖一个蜂窝小区，小区中的手机都可以与基站进行通信，基站对手机的通信参数（频率、功率、时序等）进行控制和管理，当手机移动到另一个基站小区时，将在基站的控制下进行越区切换。基站子系统包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）两部分。 BSC 是基站子系统（BSS） 基站收发信台（BTS）受控于BSC，属于BSS的无线部分，服务于某小区的无线收发信设备，实现BTS 与移动台（MS）BTS 主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等；载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合；控制单元则用于BTS 的操作与维护。 3．网络与交换子系统（NSS） 网络与