中國移動基站

GSM900和DCS1800就是我們平常講的雙頻網路，它們都是GSM標準。兩個系統 功能相同，主要是頻率不同，GSM900工作在900MHZ，DCS1800工作在1800MHZ。我國最早使用 的是GSM900，隨著通信網路規模和用戶數量的迅速發展，原有的GSM900網路頻率變得日益緊 張，為更好地滿足用戶增長的需求，我國近期引入了DCS1800，並採用以GSM900網路為依託， DCS1800網路為補充的組網方式，構成GSM900/DCS1800雙頻網，以緩和高話務密集區無線信 道日趨緊張的狀況。只要用戶使用的是雙頻手機，就可在GSM900/DCS1800兩者之間自由切 換，自動選擇最佳通道進行通話，即使在通話中手機也可在兩個網路之間自動切換而用戶毫 無察覺，而且手機選擇了最佳通道，接通率得到了提高。為適應這個趨勢，進一步搶佔市場 份額，諾基亞、摩托羅拉、愛立信等世界著名行動電話設備生產廠商競相開發並推出多頻段 手機。

（1）交流供電複雜。有的為三相供電，有的為單相供電，有的是國電專線送達，但同樣存在如高壓送達至專用變壓器，變壓器的容量大小及低壓側的線路距離問題；有的則可能直接並接在農網、居民生活用電線路或廠礦企業的生產用電線路上；從而可能導致供電質量差，如電壓波動範圍很寬，電壓突變情況經常發生，經常頻繁停電等。

（2）基站數量多、分佈廣、站點環境差異大。為了網路覆蓋而不得不將大量基站建在野外高山上、民房制高點、高溫高濕區等，從而不僅導致交流供電難度大，還導致雷擊的機率升高、高溫高濕致使設備運行穩定性及壽命降低、故障率升高等。

（3）無人值守。一旦出現問題不僅人工干預維修及恢復的直接成本高，而且如未能及時發現而‘倒站’帶來的客戶影響及間接損失也很大。

基站的上述一般特點導致供電保證和維護工作不僅工作量加大，而且難度也加大，一些供電故障和事件處理對維護人員技術水平的要求也大大提高。

GSM的歷史可以追溯到1982年，當時，北歐四國向CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建議書，要求制定900MHZ頻段的歐洲公共電信業務規範，以建立全歐統一的蜂窩系統。同年，成立了移動通信特別小組（GSM-Group Special Mobile)。在1982年～1985年期間，討論焦點是制定模擬蜂窩網標準還是制定數字蜂窩網 標準問題，直到1986年決定為制定數字蜂窩網標準。1986年，在巴黎對不同公司、不同 方案的系統（8個）進行了比較，包括現場試驗。1987年5月選定窄帶TDMA方案。與此同 時，18個國家簽署了諒解備忘錄，相互達成履行規範的協議。1988年頒布了GSM標準，也稱泛歐數字蜂窩通信標準。在現階段，GSM包括兩個并行的系統：GSM900和DCS1800，這兩個系統功能相同，主要是頻率不同。在GSM建議中，未對硬體作出規定，只對功能 和介面制定了詳細規定，這樣便於不同產品可以互通。GSM建議共有12個系統。

GSM數字蜂窩通信系統的主要組成部分可分為移動台、基站子系統和網路子系統。基站子系統（簡稱基站BS）由基站收發台（BTS）和基站控制器（BSC）組成；網路子系 統由移動交換中心（MSC）和操作維護中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、訪問 位置寄存器（VLR）、鑒權中心（AUC）和設備標誌寄存器（EIR）等組成。

*移動台（MS）即便攜台（手機）或車載台。也可以配有終端設備（TE）或終端 適配器（TA）。

移動台是物理設備，它還必須包含用戶識別模塊（SIM），SIM卡和硬體設備一起組 成移動台。沒有SIM卡，MS是不能接入GSM網路的（緊急業務除外）。

*基站收發台（BTS）包括無線傳輸所需要的各種硬體和軟體，如發射機、接收機、支持各種上小區結構（如全向、扇形、星狀和鏈狀）所需要的天線，連接基站控制器的介面 電路以及收發台本身所需要的檢測和控制裝置等。

*基站控制器（BSC）是基站收發台和移動交換中心之間的連接點，也為基站收發台 和操作維修中心之間交換信息提供介面。一個基站控制器通常控制幾個基站收發台，其 主要功能是進行無線通道管理、實施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，並為本控制區內移 動台的過區切換進行控制等。

*移動交換中心（MSC）是蜂窩通信網路的核心，其主要功能是對位於本MSC控制 區域內的移動用戶進行通信控制和管理。例如：

1）通道的管理和分配；

2）呼叫的處理和控制；

3）過區切換和漫遊的控制；

4）用戶位置信息的登記與管理；

5）用戶號碼和移動設備號碼的登記和管理；

6）服務類型的控制；

7）對用戶實施鑒權；

8）為系統中連接別的MSC及為其它公用通信網路，如公用交換電信網（PSTN）、綜合 業務數字網（ISDN）和公用數據網（PDN）提供鏈路介面，保證用戶在轉移或漫遊的 過程中實現無間隙的服務。

由此可見，MSC的功能與固定網路的交換設備有相似之處（如呼叫的接續和信息 的交換），也有特殊的要求（如無線資源的管理和適應用戶移動性的控制）。

*原地位置寄存器（HLR）是一種用來存儲本地用戶位置信息的資料庫。在蜂窩通 信網中，通常設置若干個HLR，每個用戶都必須在某個HLR（相當於該用戶的原籍）中登 記。登記的內容分為兩類：一種是永久性的參數，如用戶號碼、移動設備號碼、接入的 優先等級、預定的業務類型以及保密參數等；另一種是暫時性的需要隨時更新的參數，即用戶當前所處位置的有關參數，即使用戶漫遊到HLR所服務的區域外，HLR也要登記由 該區傳送來的位置信息。這樣做的目的是保證當呼叫任一個不知處於哪一個地區的移動 用戶時，均可由該移動用戶的原地位置寄存器獲知它當時處於哪一個地區，進而建立起 通信鏈路。

*訪問位置寄存（VLR）是一種用於存儲來訪用戶位置信息的資料庫。一個VLR通 常為一個MSC控制區服務，也可為幾個相鄰MSC控制區服務。當移動用戶漫遊到新的MSC 控制區時，它必須向該地區的VLR申請登記。VLR要從該用戶的HLR查詢有關的參數，要 給該用戶分配一個新的漫遊號碼（MSRN），並通知其HLR修改該用戶的位置信息，準備 為其它用戶呼叫此移動用戶時提供路由信息。如果移動用戶由一個VLR服務區移動到另 一個VLR服務區時，HLR在修改該用戶的位置信息后，還要通知原來的VLR，刪除此移動 用戶的位置信息。

*鑒權中心（AUC）的作用是可靠地識別用戶的身份，只允許有權用戶接入網路並 獲得服務。

*設備標誌寄存器（EIR）是存儲移動台設備參數的資料庫，用於對移動設備的鑒 別和監視，並拒絕非移動台入網。

*操作和維護中心（OMC）的任務是對全網進行監控和操作，例如系統的自檢、報 警與備用設備的激活、系統的故障診斷與處理、話務量的統計和計費數據的記錄與傳 遞，以及各種資料的收集、分析與顯示等。

以上概括地介紹了數字蜂窩系統中各個部分的主要功能。在實際的通信網路中，由於網路規模的不同，營運環境的不同和設備生產廠家的不同，以上各個部分可以有 不同的配置方法，比如把MSC和VLR合併在一起，或者把HLR、EIR和AUC合併在一起。不 過，為了各個廠家所生產的設備可以通用，上述各組成部分的連接都必須嚴格地符合 規定的介面標準。GSM系統遵循CCITT建議的公用陸地移動通信網（PLMN）介面標準，採用7號信令支持PLMN介面進行所需的數據傳輸。共分：

1）移動台與基站之間的介面（Um);

2)基站與移動交換中心之間的介面（A）；

3）基站收發台與基站控制器之間的介面（ABis)（基站收發台與基站控制器不配置在一 起時，使用此介面）；

4）移動交換中心與訪問位置寄存器之間的介面（B）；

5）移動交換中心與原地位置寄存器之間的介面（C）；

6）原地位置寄存器與訪問位置寄存器之間的介面（D）；

7）移動交換中心之間的介面（E）；

8）移動交換中心與設備標誌寄存器之間的介面（F）；

9）訪問位置寄存器之間的介面（G）

。有關介面標準的詳細規定可查閱GSM標準，這裡不作介紹。

1）區域劃分 從地理位置範圍來看，GSM系統分為GSM服務區，公用陸地移動網（PLMN）業務區、移動 交換控制區（MSC區）、位置區（LA）、基站區和小區。

*GSM服務區 由聯網的GSM全部成員國組成，移動用戶只要在服務區內，就能得到系統的各種服 務，包括完成國際漫遊。

*PLMN業務區

由GSM系統構成的公用陸地移動網（GSM/PLMN）處於國際或國內匯接交換機的級別 上，該區域為PLMN業務區，它可以與公用交換電信網（PSTN）、綜合業務數字網（ISDN）和公用數據網（PDNN）互連，在該區域內，有共同的編號方法及路由規劃。一個PLMN 業務區包括多個MSC業務區，甚至可擴展全國。

*MSC業務區

在該區域內，有共同的編號方法及路由規劃。由一個移動交換中心控制區域稱為 MSC業務區。一個MSC區可以由一個或多個位置區組成。

*位置區

每一個MSC業務區分成若干位置區（LA），位置區由若干基站區組成，它與一個或 若干個基站控制器（BSC）有關。在位置區內移動台移動時，不需要作位置更新。當尋 呼移動用戶時，位置區內全部基站可以同時發尋呼信號。系統中，位置區域以位置區 識別碼（LAI）來區分MSC業務區的不同位置區。

*基站區

一般指一個基站控制器所控制若干個小區的區域稱為基站區。

*小區

小區也叫蜂窩區，理想形狀是正六邊形，一個小區包含一個基站，每個基站包含 若干套收，發信機，其有效覆蓋範圍決定於發射功率、天線高度等因素，一般為幾公 里。基站可位於正六邊形中心，採用全向天線，稱為中心激勵；也可位於正六邊形頂 點（相隔設置），採用120度或60度定向天線，稱為頂點激勵。

若小區內業務量激增時，小區可以縮小（一分為四），新的小區俗稱“小小區”，在蜂窩網中稱為小區分裂。

2）識別號碼

GSM網路是十分複雜的，它包括交換系統，基站子系統和移動台。移動用戶可以 與市話網用戶、綜合業務數字網用戶和其它移動用戶進行接續呼叫，因此必須具有多 種識別號碼。

1>國際移動用戶識別碼（IMSI）

國際移動用戶識別碼是用於識別GSM/PLMN網中用戶，簡稱用戶識別碼，根據GSM 建議，IMSI最大長度為15位十進位數字。

MCC MNC MSIN/NMSI

3位數字 1或者2位數字 10-11位數字

MCC-移動國家碼，3位數字。如中國的MCC為460。

MNC-移動網號，最多2位數字。用於識別歸屬的移動通信網（PLMN）。

MSIN-移動用戶識別碼。用於識別移動通信網中的移動用戶。

NMSI-國內移動用戶識別碼。由移動網號和移動用戶識別碼組成。

2>臨時用戶識別碼（TMSI）

為安全起見，在空中傳送用戶識別碼時用TMSI來代替IMSI，因為TMSI只在本地有效（即 在該MSC/VLR區域內），其組成結構由管理部門選擇，但總長不超過4個位元組。

3>國際移動設備識別碼（IMEI）

IMEI是唯一的，用於識別移動設備的號碼。用於監控被竊或無效的這一類移動設備，

TAC - Type Approval Code (TAC) 型號批准碼，由歐洲型號批准中心分配。前2位為國家碼。(例如：Nokia的,Ericsson的,Motorola的，又各式各樣不同型號的 批准碼又不盡相同，如同是Ericsson的,GH388和GF388就不一樣，雖然只差有無蓋; 但只要是同一型號的，前六碼一定一樣，如果不一樣，可能是冒牌貨!) FAC - Final Assembly Code (FAC)最後裝配碼，表示生產廠或最後裝配地，由廠家編碼。如40的話，是Motorola在英國(UK)的工廠,07也是Motorola的工廠，在德國，67的話也是，在美國本地。對Nokia，FAC是51。

SNR - Serial Number (SNR)序號碼，獨立地、唯一地識別每個TAC和FAC移 動設備，所以同一個牌子的同一型號的SNR是不可能一樣的。

SP - Spare備用碼，通常是0。

4>移動台PSTN/ISDN號碼（MSISDN）

MSISDN用於公用交換電信網（PSTN）或綜合業務數字網（ISDN）撥向GSM 系統的號碼，構成如下：

MSISDN=CC+NDC+SN（總長不超過15位數字）

CC=國家碼（如中國為86），NDC=國內地區碼，SN=用戶號碼

5>移動台漫遊號碼（MSRN）

當移動台漫遊到另一個移動交換中心業務區時，該移動交換中心將給移動台分配 一個臨時漫遊號碼，用於路由選擇。漫遊號碼格式與被訪地的移動台PSTN/ISDN號碼格 式相同。當移動台離開該區后，被訪位置寄存器（VLR）和原地位置寄存器（HLR）都 要刪除該漫遊號碼，以便可再分配給其它移動台使用。

MSRN分配過程如下：

市話用戶通過公用交換電信網發MSISDN號至GSMC、HLR。HLR請求被訪MSC/VLR分配 一個臨時性漫遊號碼，分配后將該號碼送至HLR。HLR一方面向MSC發送該移動台有關參 數，如國際移動用戶識別碼（IMSI）；另一方面HLR向GMSC告知該移動台漫遊號碼， GMSC即可選擇路由，完成市話用戶->GMSC->MSC->移動台接續任務。

6>位置區識別碼（LAI）

LAI用於移動用戶的位置更新。 LAI=MCC+MNC+LAC。MCC=移動國家碼，識別國家，與IMSI中的三位數字相同。MNC=移動網號，識別不同的GSMPLMN網，與IMSI中的MNC相 同。LAC=位置區號碼，識別一個GSMPLMN網中的位置區。LAC的最大長度為16bits,一 個GSMPLMN中可以定義65536個不同的位置區。

7>小區全球識別碼（CGI）

CGI是用來識別一個位置區內的小區。它是在位置區識別碼（LAI）后加上一個小 區識別碼（CI)

CGC=MCC+MNC+LAC+CI。

CI=小區識別碼，識別一個位置區內的小區，最多為16bits。

8>基站識別碼（BSIC）

BSIC用於移動台識別不同的相鄰基站，BSIC採用6比特編碼。

蜂窩通信系統要傳輸不同類型的信息，包括業務信息和各種控制信息，因而要在物理 通道上安排相應的邏輯通道。這些邏輯通道有的用於呼叫接續階段，有的用於通信進行 當中，也有的用於系統運行的全部時間內。

1、業務通道（TCH）傳輸話音和數據

話音業務通道按速率的不同，可分為全速率話音業務通道（TCH/FS）和半速率話音 業務通道（TCH/HS）。

同樣，數據業務通道按速率的不同，也分為全速率數據業務通道（如TCH/F9.6， TCH/F4.8，TCH/F2.4）和半速率數據業務通道（如 TCH/H4.8,TCH/H2.4)（這裡的數 字9.6,4.8和2.4表示數據速率，單位為kb/s)。

2、控制通道（CCH）傳輸各種信令信息

控制通道分為三類：

1）廣播信息（BCH）是一種“一點對多點”的單方向控制通道，用於基站向所有移 動台廣播公用信息。傳輸的內容是移動台入網和呼叫建立所需要的各種信息。其中又分 為：

a、頻率校正通道（FCCH）：傳輸供移動台校正其工作頻率的信息

b、同步通道（SCH）：傳輸供移動台進行同步和對基站進行識別的信息；

c、廣播控制通道（BCCH）：傳輸通用信息，用於移動台測量信號強度和識別小區 標誌等。

2）公共控制通道（CCCH）是一種“一點對多點”的雙向控制通道，其用途是在呼 叫接續階段，傳輸鏈路連接所需要的控制信令與信息。其中又分為：

a、尋呼通道（PCH）：傳輸基站尋呼移動台的信息；

b、隨機接入通道（RACH）：移動台申請入網時，向基站發送入網請求信息；

c、准許接入通道（AGCH）：基站在呼叫接續開始時，向移動台發送分配專用控制 通道的信令。

3）專用控制通道（DCCH）是一種“點對點”的雙向控制通道，其用途是在呼叫接 續階段和在通信進行當中，在移動台和基站之間傳輸必需的控制信息。其中又分為

a、獨立專用控制通道（SDCCH）：傳輸移動台和基站連接和通道分配的信令；

b、慢速輔助控制通道（SACCH）：在移動台和基站之間，周期地傳輸一些特定的信 息，如功率調整、幀調整和測量數據等信息；SACCH是安排在業務通道和有關的控制信 道中，以復接方式傳輸信息。安排在業務通道時，以SACCH/T表示，安排在控制通道時，以SACCH/C表示，SACCH/常與SDCCH聯合使用。

c、快速輔助控制通道（FACCH）：傳送與SDCCH相同的信息。使用時要中斷業務信 息（4幀），把FACCH插入，不過，只有在沒有分配SDCCH的情況下，才使用這種控制信 道。這種控制通道的傳輸速率較快，每次佔用4幀時間，約18.5ms。

由此可見，GSM通信系統為了傳輸所需的各種信令，設置了多種專門的控制通道。這樣做，除因為數字傳輸為設置多各邏輯通道提供了可能外，主要是為了增強系統的控 制功能（比如後面將要提到的，為提高過境切換的速度而採用移動台輔助切換技術），也為了保證話音通信質量，在模擬蜂窩系統中，要在通話進行過程中，進行控制信息的 傳輸，必須中斷話音信息的傳輸（100ms)，這就是所謂的“中斷一猝發”的控制方式。通道中斷100ms，會使話音產生可以聽得到的喀喇聲。如果這種中斷過於頻繁，勢必明 顯地降低話音質量，因此，模擬蜂窩系統必須限制在通話過程中傳輸控制信息的容量。與此不同，GSM蜂窩系統採用專用控制通道傳輸控制信息，除去FACCH外，不在通信過 程中中斷話音信息，因而能保證話音的傳輸質量。其中FACCH雖然也採取“中斷一猝發”控制方式，但是只在特定場合下才使用，而且佔用的時間短（18.5ms），其影響明顯 減小。GSM蜂窩系統還採用信息處理技術，來估計並補償這種因為插入FACCH而被刪除 的話音。