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1、蜂窝移动的过去、现在与将来 蜂窝移动的过去、现在与将来 通信工程系 中文摘要 蜂窝通信技术发展之快令人惊叹，经过近十年多的时间，中国的第一代蜂窝移动通信系统已基本淘汰，第二代的GSM （Group Special Mobile)网络已经发展成为世界上最大的蜂窝移动通信网络。而目前人们期待的3G （ 3rd Generation )虽未完全商化，但已处于发展阶段。蜂窝网移动通信技术即移动通信中除单区制和多区制外更好的一种，有着非常好的应用前景，也是第二代移动通信的支柱。本文首先介绍了“蜂窝移动导论、现代通信技术、移动通信的不同分类及模拟蜂窝通信和数字蜂窝通信的相关知识”，更重要的是要突出蜂窝移动
2、通信的发展历程：过去的第一代蜂窝移动通信系统，现在的GSM网络和将来的3G系统甚至4G( 4th Generation)系统。重点针对蜂窝移动通信的总发展趋势作出展望，使人们较清晰地了解到现代蜂窝网移动通信系统。关键词：蜂窝通信 模拟系统 数字系统 3G GSM Abstract Cellular communication technology s rapid development has amazed us. After nearly a decades time, Chinas first generation of cellular mobile communication syst
3、em has been basically eliminated, the second-generation GSM (Group Special Mobile) network has grown to become the worlds largest cellular mobile communications network. At present, people are looking forward to the 3G (3rd Generation), although not fully business-oriented, it is at the development
4、stage. Cellular mobile communication technology of mobile communications, in addition to single-zone system and multi-zone system, a better outside, has a very good prospect, is the second-generation mobile communications backbone. This article first introduces the Introduction to cellular mobile, m
5、odern communication technology, mobile communications, the different classification and analog cellular communications and digital cellular communications-related knowledge, but more importantly to highlight the course of development of cellular mobile communications: In the past the first generatio
6、n of cellular mobile communication system, the existing GSM network and future 3G systems and even 4G (4th Generation) systems. We will focuse on the overall prospects for the development trend of cellular mobile communications to make people understand the modern cellular mobile communication syste
7、m more clearly. Keywords: Cellular、 Simulation 、 Digital 、System 、 3G 、 GSM 目录 第一章 现代通信技术概论1 1.1概述1 1.2 移动通信分类1 1.3 移动通信系统的组成及特点1 1.4 移动通信的发展概况2 第二章 蜂窝系统导论4 2.1 模拟与数字蜂窝系统4 2.1.1 模拟系统4 2.1.2 数字蜂窝系统5 2.2 蜂窝移动的操作5 2.2.1 操作流程6 2.2.2 每个小区中每小时的最大呼叫次数7第3章 蜂窝移动的历史8 3.1 模拟系统8 3.1.1 模拟蜂窝移动通信系统的组成8 3.1.2 模拟蜂窝移
8、动通信系统的控制及信令9 3.1.3 模拟蜂窝移动通信系统的工作过程10 3.1.4 模拟蜂窝系统在世界范围的使用情况11 3.2 第二代蜂窝系统12 3.2.1 GSM系统13 3.2.2 北美TDMA14 3.3 第三代蜂窝系统（3G）15 3.3.1 W-CDMA的概念16 3.3.2 当前状况16 3.4 蜂窝系统的前景展望17 3.4.1 B3G系统17 3.4.2 4G系统18附录： 参考文献19 工作总结2039蜂窝移动的过去、现在与将来 第一章第一章 现代通信技术概论( 引言 ）1.1 概述 现代的通信技术可概括为以下五大类： （1）光纤通信系统 光纤通信系统是以光导纤维和激光
9、技术、光电集成技术为基础发展起来的新的通信系统，它主要用于国际国内长途干线，也用于短局间中继，具有容量大、重量轻、体积小、易铺设、保密性强等优点。 （2）数字程控交换系统 数字程控交换系统具有功能强、灵活可靠、抗干扰能力强、体积小、重量轻等特点，所以已成为PSTN（公共交换电话网）的主要支撑系统。 （3）卫星通信系统 卫星通信系统主要作为国际间通信或中央对边远地区的长途通信及电视转播的传播媒介。一颗卫星可以俯视地球二分之一的区域，三颗卫星即可实现全球通信。 （4）数字微波通信系统 数字微波通信以抗干扰能力强、噪声小、传输质量高、造价低而受到欢迎。目前，它和前三种通信方式构成了统一的通信网，承担
10、着主要的通信任务。 （5）移动通信系统 移动通信系统是指能够实现移动通信的技术系统，是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，由于大规模集成电路和微处理机的应用，大大促进了移动通信设备的小型化、自动化，并使系统向大容量和多功能发展，移动通信业务必将有更大发展，在整个通信业务中占据重要地位。 通信技术总的发展趋势具有以下基本特征： （1） 数字化 （2） 综合化和宽带化 （3） 智能化 （4） 标准化 （5） 个人化 1.2移动通信的分类所谓的移动通信是指通信的双方，至少有一方是在移动中进行信息交换的。例如，固定点与移动体之间、或移动体之间的通信，都属于移动通信的范畴。 移动通信按用途、频段、制式
11、、入网方式等不同可以有不同的分类方法。按使用对象分，可分为军用、民用；按用途和区域分，可分为陆上、海上、空间；按经营方式分，可分为公众网、专用网；按网形式分，可分为单区制、多区制、蜂窝制；按信号性质分，可分为模拟、数字；按无线电频道方式分，可分为同频单工、异频单工、异频双工；按调制方式分，可分为调频、调相、调幅等；按多址复接方式分，可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA)、码分多址（CDMA）。 1.3 移动通信系统的组成及特点移动通信系统一般由移动台（MS）、基站（BS)、移动业务交换中心（MSC)以及市话网（PSTN)相连接的中继线等组成，如图1.1所示。市话局BSBSBSMSC移
12、动网（PLMN)中继线“有线”市话网（PSTN)无线小区 图 1.1 移动通信系统的组成基站和移动台设有收、发信机和天馈线等设备。每个基站都有一个可靠通信的服务范围，成为无线小区。无线小区的大小，主要由发射功率和基站天线的高度决定。服务面积可分大区制、中区制和小区制三种。 移动交换中心主要用来处理信息和整个系统的集中控制管理。移动交换中心还因系统不同而有几种名称，如在AMPS系统中被称为移动交换局MTSO，而在NMT-450、900系统中又被称为移动交换机MTX. 移动通信系统具有以下特点: (1)在移动通信（特别是陆上移动通信）中，由于移动台的不断运动导致接收信号强度和相位随时间、地点而不断
13、变化，电波传播条件十分恶劣。 （2）移动形成的多普勒效应将产生附加调剂。移动使用电波传播产生多普勒效应。移动产生的多普勒效应为： 式中， 为移动体速度， 为工作波长 ， 为电波入射角。此公式表明，移动速度越快，入射角越小，则多普勒效应就越严重。 （3）在移动通信中，基站往往设置若干个收、发信机，移动台的位置和地区分布密度也随时变化。因此，在系统设计时，应根据不同形式的干扰，采取相应的抗干扰措施。 （4）移动通信特别是陆地上移动通信的用户数最大，为缓和用户数量大与可利用的频道数有限的矛盾，出开发新频段之外，还应采取各种有效利用频率的措施，如压缩频带、缩小波道间隔、多波道公用等，即采用频谱和无线频
14、道有效利用技术。 （5）移动台应小型、轻量、低功耗和操作方便。同时，在有振动和高、低温等恶劣的环境条件下，要要求移动台能够稳定、可靠地工作。1.4移动通信的发展概况移动通信的国际动向如表1.2所示，可概括为三代。第一代从 图 1.2 移动通信的国际动向1980年开始历经大约10年时间，这是汽车电话和无绳电话独立问世及独立发展时期。1979年12月在日本东京汽车电话开始运营，使用频段为800MHz.1980年采用FDMA（频多分址）方式的无绳电话也开始在日本运营。这时期的系统是模拟系统。 表1.1 移动通信的国际动向 特征第一代（1990-200）模拟系统第二代（1990-2000） 数字系统第
15、三代（200年以后）综合网汽车电话采用小区制汽车电话系统问世各国的系统不同 世界上至少有6种以上运行由于数字化可实现大容量化 1） GSM（欧洲） 2）LS-54（北美） 3）PDC （日本）FPLMTS问世： 1）实现世界漫游 2）确保与有线固定网同等品质 3）可实现个人通信无绳电话独立操作型： 1）主要用于室内狭小范围的通信2）母子机件的通信网络扩大（从室内使用到室内外共用）实现标准化： 1）DECT（欧洲） 2）CT-2 （英国）3）PHS （日本）第二代是1990到2000年的10年间，这时期引入数字通信系统并实现地区标准化。汽车电话是在很宽范围内的一种移动通信，没有统一的规格是很不方
16、便的。欧洲统一的系统式GSM。1989年美国提出采用TDMA技术标准，其后修订发行，制定模拟/数字兼容的数字蜂窝标准。 第三代是21世纪移动通信方式，是向个人通信方向发展。这里指的个人通信是既能提供终端移动性，又能提供个人移动性的通信方式。终端移动性指用户携带终端连续移动时也能进行通信，个人移动性是指用户能在网中任何地理位置上根据他的通信要求选择或配置任一移动得或固定的终端进行通信。用户可以在任何地方用有线方式或无线方式进网，获得双向通信；向用户提供的业务仅受接入网或终端网以及用户终端能力的限制；网络能够按照个人的意愿和要求来提供必要的服务功能。蜂窝移动的过去、现在与将来 第二章第二章 蜂窝系
17、统导论2.1 模拟与数字蜂窝系统 2.1.1 模拟系统一个基本的模拟蜂窝系统包含3个子系统：移动台、小区基站及移动电话交换局（Mobile Telephone Switching Office，MTSO)。这三个子系统以及连接它们的链路如图2-1所示。 （1）移动台。移动电话单元包括控制单元、收发信机和天线系统。 （2）小区基站。小区基站提供移动台与MTSO之间的接口。它包括控制单元、无线电机柜、天线、电源及数据终端。 （3）MTSO。移动电话交换局，它是所有小区基站的中心协调部分，包括蜂窝处理器与蜂窝交换机。它与电话公司的区域局接口，控制呼叫的处理、提供并维持操作以及处理计费业务等。 （4）
18、连接。无线电和高速数据链路连接上述3个子系统。每一个移动台在一个时刻只能使用一个信道作为其通信链路。但是这个信道并不是固定的，它可以是分配给服务区整个频段中任一信道。由于信道均有多个信道能力，股可以同时和许多移动台连接。 图2.1 模拟蜂窝系统2.1.2 数字蜂窝系统 基本的数字系统包括四个单元：移动台（Mobile Station)、基站收发信台(Base Transceiver Station ,BTS)、基站控制器（Base Station Controller, BSC）和交换子系统（Switching Subsystems），如图2-2所示。 MS：它包括两个部分。移动设备和用户识别
19、模块。在MS端，SIM包含了具体用户所有的数据。BTS：除了具有和模拟BTS相同的功能外，它还有码型转换/速率适配单元（Transcoder/Rate Adapter Unit , TRAU）的功能，既可以实现编码和解码也能在数据速率变化是实现速率转换。BSC：数字系统中中的新组件，能在小区的控制下实现无线资源的管理功能。BSC也能处理切换、功率管理时间、频率同步和在BTS之间频率的重新分配。交换子系统：(a）MSC：MSC的主要功能是在MS和PSTN用户间协调建立呼叫。(b) VLR(访问者位置寄存器，Visitor Location Register)：包含所有移动台在MSC区域控制记载的
20、漫游信息的数据库。(c) HLR(归属位置寄存器，Home Location Register)：包含公用陆地移动通信网(Public Land Mobile Network，PLMN)中注册的所有用户信息的中心数据库。(d) AUC(鉴权中心，Authentication Center)：为HLR提供认证参数和加密密钥以保证安全性能。e) EIR(设备识别寄存器，Equipment Identity Register)：存储所有注册移动设备号码的数据库。(f) IWF：为用户提供数据服务，也就是使用户得到数据速率、协议转换设备以及与公共和加密数据网络间的接口。(g) EC(回波消除器，Ech
21、o Canceller)：对于所有的话音线路，在MSC的PSTN端使用。(h) XC(代码转换机)：通常在每个BTS中安装。然而由于成本原因，也可在BSC或MSC中安装。(i) OMC(操作维护中心，Operational and Maintenance Center)：这个功能存在于模拟MSC中，而在数字系统中转化成了独立的实体。2.2.1 操作流程 本节将从用户的角度简要描述一下蜂窝系统的操作，且不涉及参数设计13,14。操作可分为4个部分和一个切换过程。 移动台初始化。当用户坐进汽车打开移动接收机时，接收机扫描建立信道。随后，它选择一个最强的信道并锁定一段时间。由于每个基站都分配一个建立
22、信道，锁定在信号最强的建立信道通常意味着选择了一个最近的基站。这个自定位过程是在空闲阶段进行的，且与用户无关。它最大的优点是：为了定位移动台，在小区基站传输时消除了负载。其缺点是：在每个小区基站没有空闲移动台的定位信息，因此当地面线路呼叫移动台时，其寻呼时间将较长。由于大部分呼叫是从移动台发出的，因此这种自定位方式还是适宜的。在特定时间后，重复一次自定位过程。将来，随着地面线路的呼叫增加 ， 可以使用称为“注册”的技术。 移动台发起呼叫。用户将呼叫号码置入移动台的呼叫寄存器中，检查号码是正确的之后按下“发送”按钮，随后在自定位过程中确定的某个建立信道上发出服务请求。小区基站收到此请求后，并在定
23、向小区基站(或扇区)中选择最好的定向天线供话音信道使用。同时，小区基站通过高速数据链路向移动电话交换局(Mobile Telephone Switching Office，MTSO)发出请求。MTSO为此呼叫选择一条适宜的话音信道，小区基站通过最优定向天线与用户沟通，MTSO也通过电话公司地区交换局与有线部分相连。 网络发起呼叫。地面线路用户拨移动台的号码。电话公司地区交换局识别出这个号码是移动用户后，将该呼叫转移到MTSO，MTSO根据移动台号码与搜索算法发送寻呼消息到某些小区基站，这些小区基站在自己的建立信道上发出寻呼。如果移动台已在某基站注册，则该注册基站寻呼移动台。移动台在信号最强的建
24、立信道上识别自己的号码并锁定在该信道上，然后应答小区基站。移动台调谐到指定的话音信道并开始为用户振铃。 通话结束。当移动用户关闭发射机后，一个特殊信号(信令音)就被发送到小区基站，双方释放话音信道。移动台通过最强的建立信道重新开始监视寻呼。 切换过程。在通话过程中，双方都处于话音信道上。当移动台超出某个小区基站的覆盖范围时，其接收信号变得微弱。现行的小区基站则请求切换，在不中断通话且不给用户警告的情况下，系统将呼叫切换到新小区基站的新频率信道上。只要用户在讲话，通信始终保持沟通，用户也不会察觉到切换的发生。切换(handoff)首先是在AMPS系统上使用的，然后由欧洲系统改称为切换，因为英国的
25、英语和美国的英语有不同的叫法。2.2.2 每个小区中每小时的最大呼叫次数要预测每个小区内每小时的呼叫次数Q，就必须了解小区的大小与业务流量。小区每小时的呼叫数是根据小区大小能小到什么程度而推算的。小型小区覆盖区的控制是建立在技术发展的基础上的。假设小区的大小能缩小到2km，即半径为2km的小区。在某些地区，2km小区的有些地区可以覆盖多条公路，而在另外一些地区，2km的小区可能只覆盖几条公路。 如图2.3所示，在一个半径为12km的交通繁忙地区内有7个半径为2km的小区。其中最繁忙的一个小区里覆盖了4条高速公路和10条交通繁忙的街道，可从图2-12中看到：总长度为64km的两条8车道高速公路，
26、长度为48km的两条6车道公路与长度为588km的43条4车道街道，其中包括10条主要街道。假设在高峰期间汽车之间的平均间隔为10m，故总共大约有70 000辆汽车。如果其中一半的汽车内装有电话，并且，在忙时80%的用户(c=0.8)发出呼叫，那么该小区每小时就有28 000个呼叫。这是根据使用汽车电话的每辆汽车每小时平均有一次呼叫为基础来计算的。 根据上述情形，可以推导出半径为2km的小区一小时内的最大呼叫预测值Q。当然，上述推导可能并不成立。但它说明了如何计算出不同情况下的Q值和如何运用这种方法求得不同地区的不同Q值。 蜂窝移动的过去、现在与将来 第三章第三章 蜂窝移动的历史3.1 模拟系
27、统 模拟蜂窝移动通信系统是小区制、大容量公用移动电话系统，采用频率复用技术，具有用户多、覆盖面广的优点，曾在全球得到广泛应用。这一讲介绍模拟蜂窝移动通信系统的组成、工作原理和工作过程。通过介绍，读者不仅可以了解模拟蜂窝网的特点，同时，也为以后了解各种数字蜂窝网系统打下基础。3.1.1模拟蜂窝移动通信系统的组成 与其他移动通信系统相似，模拟蜂窝移动通信系统也由移动电话交换局(MTSO)、基站(BS)和移动台(MS)3大部分组成。其中，移动电话交换局与基站之间一般通过有线线路连接：基站与移动台之间由无线链路通过空中接口相连。 （1）移动电话交换局 移动电话交换局用来完成移动用户与市话用户之间，或者
28、移动用户之间通话的自动接续与交换，除了具有一般的程控电话交换功能外，它还具有移动通信特有的一些功能，例如，对移动台的识别和登记、频道分配、过境切换处理、漫游和呼叫处理等。因此，移动电话交换局通常由适合移动通信的专用程控交换机组成。但也可以在普通程控交换机上增加一些软件和硬件，实现控制、接续、交换移动电话的功能，其中硬件是指交换网络、处理器、数据终端等设备；软件包括系统操作程序(如呼叫处理、接续和控制)、设备状态测试和维护程序(如路由管理、故障检测、诊断和处理)、运行管理程序(如话务量统计、记录和计费)等。 （2）基站 基站由射频部分(射频架和收发天线)、数据架、线路监测架和维护测试架等几部分组
29、成。当基站采用120扇区辐射方式时，需配3个射频架以及数据架、线路检测架和维护测试架各1个。每个射频架最大容量为16个无线信道，即收/发信机各有16台。当基站采用全向天线时，最少需配备4个机架，即射频架、数据架、线路监测架和维护测试架各1个。数据架主要包括5个部分：与移动电话交换局数据链路相连的数据设备、控制器、建立无线电、定位接收机和话音信道数据接收机，分别完成不同的功能。其中数据设备和控制器有备用设备。线路监测架的主要功能是为移动电话交换局和射频架提供音频信号电路接口，并进行线路监测，包括监控单音发送、接收以及信令编码。维护测试架的功能是对各种设备状况进行测试，保持设备良好的运行状态。 （
30、3）移动台 移动台主要有车载台和手机两类，其主要差别是功率大小不同，而功能、组成和工作原理相同。移动台主要包括控制单元、逻辑单元和收/发信机3个部分。 用户控制单元包括送，受话器、键盘、指示灯和蜂鸣器等。与普通的固定电话不同，移动台为了节省无线信道占用时间和避免发生错拨现象，并不将用户所拨的号码逐位立即发出，而是在屏幕上显不出来并存入寄存器，只有当用户确认拨号无误，按下发送键后，被叫号码才快速发出。一旦接续成功，双方即可通话。如果没有成功，显示屏会显示相应内容，以便用户处理。逻辑单元是移动台的主控部件，主要由单片微处理器组成，用于宽带数据信令的编/解码、控制发射机开启、检测并转发监控音等。由测
31、量获得的各种模拟信号，如信号电平、噪声电平、发射功率、静噪检测结果、压控振荡器的电压、频率合成器锁相环的工作状态等，经过A/D(模/数)变换送入单片微处理器处理，处理结果以指令方式送到收，发信机中相关的受控部件，实现移动台类似电脑的智能化功能。 收/发信机主要由发射机、接收机和收/发共用的频率合成器组成。车载台可采用二重空间分集，以减小衰落的影响，即移动台配备两根天线，其中一根天线收/发合用，另一根只做分集用，采用选择式开关分集方式。手机则无法分集接收，收/发公用一根天线。 在移动台中，还有话音信号处理电路，主要由瞬时频偏控制电路、压缩与扩张电路和加重与去加重电路组成。3.1.2 模拟蜂窝移动
32、通信系统的控制及信令 模拟蜂窝移动通信系统采用的多址方式是频分多址，每个信道之间频率间隔是25kHz，上下行信道频率间隔是45MHz，加上小区之间频率复用等措施，整个蜂窝网的容量非常大。大容量、全自动的模拟蜂窝移动通信系统，除了要处理移动用户主呼与被呼之外，还必须不断监视通话信道质量并进行越区频道自动切换，同时为漫游用户提供服务。所以，系统的控制是比较复杂的。 （1）系统的控制结构 模拟蜂窝网系统的控制，涉及公用市话网、移动电话交换局、基站和移动台之间的话音和信令的传输与交换。系统既有无线信道，又有有线信道，而且都有话音信道和控制信道之分。 基站既有无线信道，又有有线信道，它在无线网与有线网之
33、间转接和传输信息，其中包括无线网与有线网之间的信令交换。移动电话交换局起控制与协调作用，管理、分配无线信道，协调基站、移动台的工作。它与有线市话网交换的信令采用市话网的标准信令。 （2）控制信号及其功能 控制信号主要是监测音和信令音。监测音用于信道分配和对移动用户通话质量的监测，采用话音带外的5970、6000和6030 Hz这3个单音。监测音还被基站用于确定是否需要进行越区频道切换。信令音是10kHz的音频信号，在移动台到基站的反向话音信道中传输，主要用在下面两个过程中：一是当移动台收到基站发来的振铃信号时，在反向话音信道上向基站发送信令音，表示振铃成功，一旦用户开始通话，就停止发送；二是移
34、动台在过境切换频道前，基站在移动电话交换局控制下，在原来的前向话音信道上发送一个新分配的话音信道指令，移动台收到指令后，发送信令音确认。系统就是通过这两个控制信号实现相关控制的。 （3）数字信令 蜂窝移动通信系统由于容量很大所以采用专用控制信道来传输数字信令。如前述可知，传输信道分为5种：前向和反向话音信道、前向和反向控制信道以及有线信道。不同信道传输的数字信令及其格式是不同的，限于篇幅，在此不详细说明。3.1.3模拟蜂窝移动通信系统的工作过程 模拟蜂窝移动通信系统的主要工作过程包括如下几部分。（1）初始状态(standby) 移动台开机接通电源后，就会对控制信道进行扫描搜索，锁定在最强的信道
35、上，并保持监视这个过程随着移动台的移动或信道的变化会反复进行，以保证移动台不断跟踪信号最强的基站。 （2）移动台被呼 移动台被呼的工作过程包括寻呼、选择基站、寻呼响应、分配话音信道、振铃和通话等。移动电话交换局收到被呼移动用户号码后，将其转换为移动台的识别号码并发出寻呼指令，让本服务区各基站通过前向控制信道选呼该移动用户。若移动台开机，就会发现被呼信号，并选择信号最强的空闲基站在反向控制信道上发送识别码，由基站送到移动电话交换局。移动电话交换局收到寻呼响应后分配话音信道，基站在前向控制信道上发送振铃信号，移动台摘机即可通话。可见，移动台被呼之前一直在工作，只是用户感觉不到。 （3）移动台主呼
36、主呼的过程，首先是呼前拨号，然后是按发送键将呼叫的号码和用户识别码通过反向信道发送给基站，基站通过有线数据线路告知移动电话交换局，移动电话交换局先为基站和移动台分配话音信道，然后向被呼用户送振铃音。电话振铃，被呼用户摘机即可通话。（4）话终拆线 通话终了，必须及时拆线(包括无线和有线链路)， 尽快释放信道，保证系统正常运行。拆线过程决定于移动用户与市话用户哪个先挂机，与主呼、被呼无关。 模拟蜂窝移动通信系统采用的频分多址方式，使每个用户占用一个频点，虽然可以采取频率复用技术，但网络容量仍无法满足快速增长的需求；同时，模拟蜂窝移动通信系统的移动台采用10位固定数字编码，很容易被盗用，安全性较差。
37、因此，在世界大部分地区，模拟蜂窝移动通信系统已被更先进的数字移动通信系统所取代。3.1.4模拟蜂窝系统在世界范围内的使用情况 表3.1 模拟蜂窝系统在世界范围内的使用情况 图 3.1 模拟蜂窝系统在全球的使用示意图3.2 第二代蜂窝系统随着通信数字化的进展和市场对移动通信的巨大需求，从20世纪80年代中期以来，蜂窝移动通信从第一代模拟移动通信发展成第二代数字移动通信（2G）。 2G仍是多种系统，本节主要介绍GSM （ Global System for Mobile )、北美TDMA（North American TDMA , NA-TDMA），另外PDC、CT-2、DECT、 CDMA（码分
38、多址）、 CDPD等不做详细介绍。3.2.1 GSM系统 GSM由许多子系统组成，比如移动台(MS)、基站子系统(Base Station Subsystem，BSS)、网络和交换子系统(Network and Switching Subsystem，NSS)和操作子系统(Operation Subsystem，OSS)等(参见图3.1)。 图3.1 BSS的外部环境 （1）移动台 移动台可以是提供某项业务的独立设备部件，也可以连接到外部终端，比如通过接口连接到个人电脑或传真机。移动台包括移动设备(Mobile Equipment，ME)和用户识别模块(Subscriber Identity
39、Module，SIM)。ME不需要单独地分配给某个用户。SIM卡是一个存储了所有用户信息的用户模块。将一个用户的SIM卡插入一个MS的ME之后，MS就属于用户了，并且呼叫(如果有)会传递到这个MS。ME和被呼号码之间并没有关联被呼号码是和SIM卡连在一起的。在这种情况下，用户可以使用任何ME，只要将SIM卡插入这个ME就可以。（2）基站子系统 BSS通过无线接口连接到MS，也和NSS相连。BSS由安置在天线位置的基站收发信台(Base Transceiver Station，BTS)和可以控制几个BTS的基站控制器(Base Station Controller，BSC)组成。BTS又包括无线
40、发射和接收设备，这和ME属于MS类似。码变换器/速率适配单元(Transcoder/Rate Adaptation Unit，TRAU)实现编码、语音译码以及对发射数据速率进行适配。作为BTS的一个子模块，TRAU可以远离BTS放置，通常放在MSC。在这种情况下，语音编码信道的低传输率允许在BTS和放置在MSC的TRAU之间进行更多压缩传输。GSM使用开放系统互连(Open System Interconnection，OSI)。有3个基于OSI(参见图3.2)的公共接口：一是公共无线接口，也叫空中接口，在MS和BTS之间；二是MSC和BSC之间的A接口；三是BTS和BSC之间的A-bis接口
41、。基于这些公共接口标准，系统运行商能购买A公司制造的产品去和B公司制造的产品进行接口。接口和协议的区别是，接口是邻近实体(设备或系统)之间的接触点而协议提供通过接口的信息流。例如，GSM无线接口是和几个协议有关的信息流的经过点。 图3.2 功能结构和主要接口 （3） 网络和交换子系统 GSM中的NSS(参见图3.3)使用一个智能网(Intelligent Network，IN)。IN的特征稍后会描述。NSS信令包括了GSM的主要交换功能。NSS管理GSM用户与其他通信用户间的通信。NSS管理的组成包括： 移动业务交换中心(Mobile Service Switching Center，MSC)。协调GSM用户的呼入与呼出配置。一个MSC管理数个BSC。 互通功能(Interworking Function，IWF)。MSC连接外部网络(以便和GSM系统外的用户通信)的网关，这种外部网络包括：分组交换公共数据网(Packet-Switched Public Data Network，PSPDN)、电路交换公