第4章移动通信基站的组成二十世纪80年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一代移动通信系统。

该系统采用频分复用方式，小区内所有用户共用若干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为“模拟移动通信系统”。

应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。

面对这一现状，欧洲电信运营部门于1982年成立了一个移动特别小组（简称GSM），开始制定一种泛欧数字移动通信系统的技术规范。

经过6年的研究、实验和比较，于1988年确定了主要技术规范并制定出实施计划。

从1991年开始，这一系统在德国、英国和北欧许多国家投入试运行，吸引了全世界的广泛注意，使GSM向着全球移动通信系统的宏伟目标迈进了一大步。

4.1 GSM系统组成GSM系统也叫数字移动通信系统，属于第二代移动通信系统。

该系统采用频分多址和时分多址结合的方式，扩大了用户容量，信道中传输的全部是数字信号，保密性能提高。

我国参照GSM标准制订了自己的技术要求，主要内容有：使用900MHz频段，即890～915MHz（移动台→基站）和935～960MHz（基站→移动台），收发间隔45MHz，载频间隔200KHz。

共124个载波，每载波信道数8个，基站最大功率300W，小区半径0.5～35Km，调制类型GMSK，传输速率270kbit/s。

对900MHz频段，上行（MS→BS）：890～915MHZ，下行（BS→MS）：925～935MHZ，双工间隔：45MHz，载频间隔：200KHz。

对1800MHz频段，上行（MS→BS）：1710～1785MHz，下行（BS→MS）：1805～1880MHz，双工间隔：95MHz，载频间隔：200KHz。

GSM系统由3部分构成，即交换子系统、基站子系统和操作维护子系统。

如图4-1所示。

图4-1 GSM系统的组成示意图4.1.1 交换子系统（SSS）交换子系统是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供GSM系统与其他网络之间的连接。

交换子系统分别由移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）及鉴权中心（AUC）等功能实体所组成。

通常HLR、AUC合设于一个物理实体中，而MSC、VLR、EIR合设与另一个物理实体中，也有将MSC、VLR、EIR、HLR、AUC都设在一个物理实体中的产品。

1.移动业务交换中心（MSC）它是蜂窝通信网络的核心。

在它所覆盖的区域中对MS进行控制，是交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。

它除了完成固定网中交换中心所要完成的呼叫控制等功能外，为了建立移动台的呼叫路由，每个MSC还应完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。

2.访问位置寄存器（VLR）它是MSC为了处理所管辖区域中MS的来话、去话呼叫，所需检索信息的数据库，VLR 存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，处理过程中的识别，向用户提供本地用户的服务等参数。

3.归属位置寄存器（HLR）它是管理部门用于移动用户管理的数据库。

每个移动用户都应在某个位置寄存器注册登记。

HLR主要存储两类信息，一是有关用户的参数，二是有关用户当前位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如移动台的漫游号码，VLR地址等。

4.设备识别寄存器（EIR）也叫设备身份登记器，是存储有关移动台设备参数的数据库。

主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。

每个移动台有一个唯一的国际移动设备识别码（IMEI），以防止被偷窃的、有故障的或未经许可的移动设备非法使用本系统。

移动台的IMEI要在EIR中登记。

5.鉴权中心（AUC）负责确认移动用户的身份和密码，产生相应认证参数。

这些参数有：随机号码（RAND）、签字响应（SREC）、密钥（KC）等。

AUC对任何试图入网的移动用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。

4.1.2 基站子系统（BSS）根据功能的不同，BSS可分为基站控制器（BSC）和无线基站（BTS）两大部分，无线基站提供无线资源的接入功能。

而基站控制器则提供无线资源的控制功能。

其中BSS的主要功能有：●对无线基站的监视：BSC具有控制无线基站的资源及监视无线基站的性能；●对无线基站资源的管理：BSC为每个小区配置业务及控制信道；●处理与移动台的连接：建立及管理由MSC发起的与移动台的连接；●定位及切换：其定位功能不断地分析话音接续质量。

由此可作为是否切换的决定，若切换的目标小区在同一BSS内，则切换由BSC控制，否则，切换请求通过MSC送往临近BSC；●寻呼管理：负责分配从MSC来的寻呼消息；●BSS的操作与维护：如系统数据的管理、软件安装、设备闭塞/解闭、告警处理、测试数据的收集、收发信机测试等；●对传输网路的管理：包括BSC配置、分配并监视与BTS之间的64kbit/s信道。

其中话音编码在BSC内完成；●码型变换：将4个全速率的GSM信道复接成64kbit/s信道。

其中话音编码在BSC内完成。

BTS是无线基站内所有设备的总称，主要包括向移动台提供空中接口的收发信机。

BTS 的主要功能有：有线/无线转换、RF测量、天线分集、加密、跳频、非连续性发射、时间调整、监视和测试。

4.1.3 操作维护子系统（OMS）OMS用于对通信分系统中的每一个设备实体进行控制和维护，它是网络操作者对全网进行监控和操作的功能实体。

当有服务请求等网络外部条件发生变化时，OMS应相应地进行一系列技术与管理方面的操作。

当部分系统出现严重故障时，维护系统应在最短的时间内完成必要的操作来重新装载运行程序，使系统恢复正常工作。

OMC完成的网络管理功能主要有：用户管理，终端设备管理，计费，业务统计，安全管理，操作与性能管理，网络测量，系统变化控制，维护管理等。

4.1.4 信道类型Um接口上定义了一系列逻辑信道，根据信道特征不同将信道分为不同的类型。

1.业务信道（TCH）TCH信道承载话音或用户数据，全速率业务信道（TCH/F）载有总速率为22.8kbit/s的信息。

在THC信道上提供以下业务信道：●全速率话音业务信道（TCH/F9.6）；●9.6kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F9.6）；● 4.8kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F4.8）；●≤2.4kbit/s全速率数据业务信道（TCH/F2.4）2.控制信道控制信道主要携信令或同步数据。

根据处理任务的不同，可分为3类控制信道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道。

（1）广播信道（BCH）:广播信道是从BS到MS的一点对多点的单向控制信道，用于向MS广播各类信息。

广播信道可分为3种：●FCCH：频率校正信道，用于MS频率校正；●SCH：同步信道，用于MS的帧同步和BS识别；●BCCH：广播控制信道，用于发送小区信息。

（2）公共控制信道（CCCH）：公共控制信道是一点对多点的双向控制信道。

主要携带接入管理功能所需的信令信息，也可用于携带其他信令，CCCH由网络中各MS共同使用，有3种类型：●PCH：寻呼信道，用于BTS寻呼MS；●RACH：随机接入信道，用于MS随机接入网络上行信道；●AGGH：准予接入信道，用于给成功接入的接续分配专用控制信道。

（3）专用控制信道（DCCH）：专用控制信道是点对点的双向控制信道。

根据通信控制过程的需要，将DCCH分配给MS使之BTS进行点对点信令传输，它可分为下几类：●SDCCH/8：独立专用控制信道；●SACCH/C8：与SDCCH/8随路的慢速随路控制信道；●SACCH/TF：与TCH/F随路的慢速随路控制信道；●FACCH/F：全速率快速随路控制信道；●SDCCH/4：与SDCCH/CCCH结合使用的独立专用控制信道；●SACCH/C4：与SDCCH/4随路的慢速随路控制信道。

3.信道组合根据通信的需要，实际使用时总是将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上，称为信道组合。

以下给出一些允许的信道组合类型：●TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF；●FCCH+SCH+BCCH+CCCH；●FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4；●BCCH+CCCH4.1.5 GPRS系统GPRS（General Padio Service）也叫通用分组无线业务，是GSM系统向第三代移动通信演进的第一步。

在这一步中，有两点重要意义：一是在GSM系统中引入分组交换能力，二是将速率提高到100kbit/s以上。

GPRS作为第二代移动通信向第三代过渡的技术是由英国BT Cellnet公司早在1993年就已经提出，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。

移动通信和互联网的发展，使得人们对话音通信以外的数据通信，特别是无线数据通信提出了越来越大、越来越迫切的需求。

于是，全球移动通信领域引发了一场新的技术革命。

运营商在发展话音业务的同时，希望通过提供移动计算机和数据通信设备及业务开辟新的业务增长点，增加收入。

但现有移动网大多仍为第二代技术，只能满足话音和低、中速数据业务的需求，难以满足中、高速数据业务的要求。

以提供移动多媒体业务为特征的第三代移动通信，恰恰能适应这一发展，提供了高达2Mbit/s业务。

第三代移动通信网明显比第二代技术（无论是GSM还是CDMA）在频谱利用率和业务能力上都有明显的提高，所以运营商会争取尽早提供第三代业务，以取得竞争的优势。

第三代移动通信系统将是发展的必然趋势。

GPRS是通用分组无线业务的简称，它是一种基于分组交换传输数据的高效率方式。

GPRS 将深刻地改变终端用户使用移动数据计算的体验。

GPRS最显著的优点就是能够提供比现有GSM网9.6kbit/s更高的数据率，可达170kbit/s。

巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无线应用，使得包括图片、话音和视频的多媒体业务成为现实。

移动用户再也不必通过拨号到专门的ISP来接收Email和游览WEB网页，GPRS提供了无缝、直接的互联网连接。

GPRS 支持X.25协议和对互联网具有深远影响的IP协议。

对于GSM网现有电路交换数据业务（CSD）和短消息业务（SMS）来说，GPRS是一种补充而不是替代。

GPRS根据用户需要灵活地动态分配无线资源，从而实现多用户共享，提高频率利用率。

同时记费也将由传统的按时方式改为根据用户数据的传输量来记费。

GPRS不仅被欧洲的第二代移动通信系统 GSM支持，同时也被北美的IS-136支持。

它的高数据率能够提供第三代中的部分多媒业务且在时间进程上提前几年，并且当第三代真正到来时候，对于那些没有第三代经营权的运营商来说，GPRS仍不失为一种竞争业务。