GSM技术资料

      (1).2GSM系统的技术规范及其主要性能

      GSM标准共有12章规范系列，即：01系列：概述  02系列：业务方面  03系列：网络方面  04系列：MS－BS接口和规约（空中接口第2、3层）  05系列：无线路径上的物理层（空中接口第1层）  06系列：话音编码规范  07系列：对移动台的终端适配  08系列：BS到MSC接口（A和Abis接口）  09系列：网络互连  10系列：暂缺  11系列：设备和型号批准规范  12系列：操作和维护

 

      (2).3GSM系统关键技术

      工作频段的分配

      (2)-1.工作频段

      我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段：

      890～915（移动台发、基站收）

      935～960（基站发、移动台收）

      双工间隔为45MHz，工作带宽为25 MHz，载频间隔为200 kHz。

      随着业务的发展，可视需要向下扩展，或向1.8GHz频段的GSM1800过渡，即1800MHz频段：

      1710～1785（移动台发、基站收）

      1805～1880（基站发、移动台收）

      双工间隔为95MHz，工作带宽为75 MHz，载频间隔为200 kHz。

      (2)-2.频道间隔

      相邻两频道间隔为200kHz。 每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200 kHz/8＝25 kHz。

      将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。

      (2)-3多址方案

      GSM通信系统采用的多址技术：频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合，还加上跳频技术。

      GSM在无线路径上传输的一个基本概念是：传输的单位是约一百个调制比特的序列，它称为一个“突发脉冲”。脉冲持续时间优先，在无线频谱中也占一有限部分。它们在时间窗和频率窗内发送，我们称之为间隙。精确地讲，间隙的中心频率在系统频带内间隔200 kHz安排（FDMA情况），它们每隔0.577ms（更精确地是15/26ms）出现一次（TDMA情况）。对应于相同间隙的时间间隔称为一个时隙，它的持续时间将作为一种时间单位，称为BP（突发脉冲周期）。

      这样一个间隙可以在时间/频率图中用一个长15/26ms，宽200KHz的小矩形表示（见图）。统一地，我们将GSM中规定的200KHz带宽称为一个频隙。

      (2)-4在时域和频域中的间隙

      GSM系统中，每个载频被定义为一个TDMA帧，相当于FDMA系统的一个频道。每帧包括8个时隙（TS0－7）。每个TDMA帧有一个TDMA帧号。

      TDMA帧号是以3小时28分53秒760毫秒（2048?51?26?8BP或者说2048?51?26个TDMA帧）为周期循环编号的。每2048?51?26个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又可分为2048个超帧，一个超帧是51?26个TDMA帧的序列（6.12秒），每个超帧又是由复帧组成。复帧分为两种类型。

      26帧的复帧：它包括26个TDMA帧（26?8BP），持续时长120ms。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH（和SACCH加FACCH）。51帧的复帧：它包括51个TDMA帧（51?8BP），持续时长3060/13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。

      (2)-5无线接口管理

      在GSM通信系统中，可用无线信道数远小于潜在用户数，双向通信的信道只能在需要时才分配。这与标准电话网有很大的区别，在电话网中无论有无呼叫，每个终端都与一个交换机相连。

      在移动网中，需要根据用户的呼叫动态地分配和释放无线信道。不论是移动台发出的呼叫，还是发往移动台的呼叫，其建立过程都要求用专门方法使移动台接入系统，从而获得一条信道。在GSM中，这个接入过程是在一条专用的移动台－－基站信道上实现的。这个信道与用于传送寻呼信息的基站――移动台信道一起称为GSM的公用信道，因为它同时携带发自/发往许多移动台的信息。相反地，在一定时间内分配给一单独移动台的信道称作专用信道。由于这种区别，可以定义移动台的两种宏状态：

      空闲模式：移动台在侦听广播信道，此时它不占用任一信道。

      专用模式：一条双向信道分配给需要通信的移动台，使它可以利用基础设施进行双向点对点通信。

      接入过程使移动台从空闲模式转到专用模式。

      (3)4GSM信道

      GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙（TS），而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道，这些逻辑信道映射到物理信道上传送。从BTS到MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。

逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制信道。

      (3)-1. 业务信道（TCH）：

      用于传送编码后的话音或客户数据，在上行和下行信道上，点对点（BTS对一个MS，或反之）方式传播。

      (3)-2. 控制信道：

      用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道，它们又可细分为：

      (3)-2-1.保密措施

      GSM系统在安全性方面有了显著的改进，GSM与保密相关的功能有两个目标：第一，包含网络以防止未授权的接入，（同时保护用户不受欺骗性的假冒）；第二，保护用户的隐私权。

      防止未授权的接入是通过鉴权（即插入的SIM卡与移动台提供的用户标识码是否一致的安全性检查）实现的。从运营者方面看，该功能是头等重要的，尤其在国际漫游情况下，被访问网络并不能控制用户的记录，也不能控制它的付费能力。

      保护用户的隐私是通过不同手段实现时，对传输加密可以防止在无线信道上窃听通信。大多数的信令也以用同样方法保护，以防止第三方了解被叫方是谁。另外，以一个临时代号替代用户标识是使第三方无法在无线信道上跟踪GSM用户的又一机制。

      (3)-2-2.PIN码

      这是一种简单的鉴权方法。

      在GSM系统中，客户签约等信息均被记录在SIM卡中。SIM卡插到某个GSM终端设备中，便视作自己的电话机，通话的计费帐单便记录在此SIM卡名下。为防止盗打，帐单上产生讹误计费，在SIM卡上设置了PIN码操作（类似计算机上的Password功能）。PIN码是由4～8位数字组成，其位数由客户自己决定。如客户输入了一个错误的PIN码，它会给客户一个提示，重新输入，若连续3次输入错误，SIM卡就被闭锁，即使将SIM卡拔出或关掉手机电源也无济于事，必须向运营商申请，由运营商为用户解锁。

      (3)-2-3.鉴权

      鉴权，其中RAND是网络侧对用户的提问，只有合法的用户才能够给出正确的回答SRES。

RAND是由网络侧AUC的随机数发生器产生的，长度为128比特，它的值随机地在0～2128－1（成千上万亿）范围内抽取。

      SRES称为符号响应，通过用户唯一的密码参数（Ki）的计算获取，长度为32比特。

      Ki以相当保密的方式存储于SIM卡和AUC中，用户也不了解自己的Ki，Ki可以是任意格式和长度的。

      A3算法为鉴权算法，由运营者决定，该算法是保密的。A3算法的唯一限制是输入参数的长度（RAND是128比特）和输出参数尺寸（SRES必须是32比特）。