移动通信系统信令交互课程设计报告

合肥学院

课程设计报告

题目：移动通信系统信令交互设计_

系别：电子信息与电气工程系___

专业：通信工程专业

班级：_____09级通信(1)/(2)/(2)班

学号：0905075008/0905076048/0905074014

姓名：胡庆文/坤宸/汪江浩

导师：____ 胡____________

成绩：___________ ______ _______

2012 年11 月28 日

《通信技术综合课程设计》任务书

目录

摘要： (1)

关键字： (1)

正文： (1)

一、GSM系统 (1)

1.1 GSM 系统结构及其功能 (1)

1.1.1 GSM 移动台 (2)

1.1.2 基站子系统（BSS） (3)

1.1.3 网络子系统（NSS） (5)

1.1.4 操作支持子系统（OSS） (6)

1.2 GSM 系统信令接口及其协议分层 (6)

1.2.1 GSM 系统中的主要接口 (6)

1.2.2 分层协议 (8)

1.2.3 信令功能的互通 (9)

二、典型的呼叫处理过程 (9)

2.1 开机信令 (9)

2.2 关机信令 (12)

2.3 主叫信令 (16)

2.4 被叫信令 (26)

总结 (30)

移动通信系统信令交互设计

摘要：

本次课程设计主要是围绕GSM移动通信系统的主要呼叫流程和主要信令流程进行四个实验：移动台开机和关机信令交换实验、移动台主叫信令交换实验、移动台被叫信令交换实验、移动台移动性管理信令交换实验。本文是从GSM系统结构与功能、信令交互基本原理及典型的呼叫处理过程几个方面来介绍本次课程设计的相关知识、实验中遇到的问题及其解决方案。

关键字：GSM系统、信令交互、呼叫处理过程

正文：

一、GSM系统

1.1 GSM 系统结构及其功能

移动通信是指通信双方有一方或两方处于运动中的通信。可以是移动台与移动台之间的通信，也可以是移动台与固定用户之间的通信。包括陆、海、空移动通信。由于移动通信网中依靠的是无线电波的传播，采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频，其传播环境要比固定网中有线媒质的传播特性复杂，因此，移动通信有着与固定通信不同的特点。

移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。若要同某移动台通信，移动交换局通过各基台向全网发出呼叫，被叫台收到后发出应答信号，移动交换局收到应答后分配一个信道给该移动台并从此话路信道中传送一信令使其振铃。

GSM系统又称蜂窝移动通信系统，主要是由由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成。

移动台（MS）是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极大部分。

基站子系统（BSS）是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接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。

移动网子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7 协议和GSM规的7号信令网路互相通信。

操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。

GSM系统结构框图如图1所示：

图1 GSM系统结构框图

下面简要介绍各实体的功能：

1.1.1 GSM 移动台

移动台是移动网中的用户终端，包括移动设备(ME) 和移动用户识别模块SIM 卡。SIM 卡上包含所有与用户有关的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。它是整个移动通信系统中直接由用户使用的设备，主要功能通过无线接入进

入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信。移动台的类型很多，除了人们最熟悉的手机之外还包括车载台、便携式移动台。任何类型的GSM移动台都具备以下的基本功能：

1、无线接入GSM数字移动通信网，完成各种控制功能；

2、支持各种基本业务（电信业务和承载业务）和附加业务；

（1）加密功能，可对用户数据及信令进行加密；

（2）话音编解码和信道编解码功能；

（3）辅助基站子系统完成APC（自动功率控制）、跳频及各种切换；

（4）无线信道速率和用户数据速率之间的适配；

（5）实现人机接口（MMI）所需的各种功能。

移动台的一个重要组成部分是用户识别模块，即人们常说的SIM卡。SIM卡中存放着所有和用户有关的用户无线接口侧的信息，包括鉴权、加密信息。使用GSM系统进行呼入和呼出的移动台必须插入SIM卡，只有在处理紧急呼叫时（如呼110和119），才可以在不插入SIM卡的情况下使用移动台。

SIM卡其实是一符合ISO标准的IC卡，由CPU和存储器以及串行通信单元组成。SIM卡中存放的主要有三类信息：

（1）与SIM卡本身以及和持卡者有关的信息；

（2）进行GSM网络操作所需的信息，如IMSI，TMSI，LAI，加密键Koch，用户密钥Kid，鉴权算法A3和加密算法A5和密钥生成算法A8等；

（3）缩位拨、网络承载性能、移动台设备参数、短消息业务信息等。

1.1.2 基站子系统（BSS）

基站子系统(BSS)是移动通信系统中与无线蜂窝网络关系最直接的基本组

成部分。在整个移动网络中基站主要起中继作用。基站与基站之间采用无线信道连接，负责无线发送、接收和无线资源管理。而主基站与移动交换中心(MSC)之间常采用有线信道连接，实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信连接。说得更通俗一点，基站之间主要负责手机信号的接收和发送，把收集到的信号简单处理之后再传送到移动交换中心，通过交换机等设备的处理，再传送给终端用户，也就实现了无线用户的通信功能。所以基站系统能直接影响到手机信号接收和通话质量的好坏。

基站子系统主要包括两类设备：基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)。（1）基站收发台

一个完整的基站收发台包括无线发射/接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理部分。基站收发台可看作一个无线调制解调器，负责移动信号的接收、发送处理。一般情况下在某个区域，多个子基站和收发台相互组成一个蜂窝状的

网络，通过控制收发台与收发台之间的信号相互传送和接收来达到移动通信信号的传送，这个围的地区也就是我们常说的网络覆盖面。如果没有了收发台，那就不可能完成手机信号的发送和接收。基站收发台不能覆盖的地区也就是手机信号的盲区。所以基站收发台发射和接收信号的围直接关系到网络信号的好坏以及手机是否能在这个区域正常使用。

基站收发台在基站控制器的控制下，完成基站的控制与无线信道之间的转换，实现手机通信信号的收发与移动平台之间通过空中无线传输及相关的控制功能。收发台可对每个用户的无线信号进行解码和发送。

（2）基站控制器

基站控制器包括无线收发信机、天线和有关的信号处理电路等，是基站子系统的控制部分。主要包括四个部件：小区控制罪(CSC)、话音信道控制器(VCC)、信令信道控制器(SCC)和用于扩充的多路端接口(EMPI)。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，通过收发台和移动台的远端命令，基站控制器负责所有的移动通信接口管理，主要是无线信道的分配、释放和管理。当你使用移动时，它负责为你打开一个信号通道，通话结束时它又把这个信道关闭，留给其他人使用。除此之外，还对本控制区移动台的越区切换进行控制。如你在使用手机时跨入另一个基站的信号收发围时，控制器又负责在另一个基站之间相互切换，并保持始终与移动交换中心的连接。

GSM系统越区时采用切换方式，即当用户到达小区边界时，手机会先与原来的基站切断联系，然后再与新的服务小区的基站建立联系，当新的服务小区繁忙时，不能提供通话信道，这时就会发生掉线现象。因此，用户在使用手机通话时，应尽量避免在四角盲区使用，以减少通话掉线的机率。

控制器的核心是交换网络和公共处理器(CPR)。公共处理器对控制器部各模块进行控制管理，并通过X.25通信协议与操作维护中心(OMC)相连接。交换网络将完成接口和接口之间的64kbit/s数据/话音业务信道的部交换。控制器通过接口设备数字中继器(DTC)与移动交换中心相连，通过接口设备终端控制器(TCU)与收发台相连，构成一个简单的通信网络。

在整个蜂窝移动通信系统中，基站子系统是移动台与移动中心连接的桥梁，其地位极其重要。整个覆盖区中基站的数量、基站在蜂窝小区中的位置，基站子系统中相关组件的工作性能等因素决定了整个蜂窝系统的通信质量。基站的选型与建设，已成为组建现代移动通信网络的重要一环。

基站子系统为移动台和网络子系统提供了进行信息传输的通路，并对该通路进行管理，移动台和基站子系统之间的接口为Um接口。移动台部分（MS）包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。基站子系(BSS)由基站收发信台(BTS) 和基站控制器(BSC) 组成；由MSC控制，与MS进行通信的系统设备,它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。它给MS和NSS之间提供了传输通