GSM信道类型与信令分层

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1. GSM的信道类型

GSM是一个数字峰窝无线网络，它采用时分多址（TDMA）技术，在一个网络信道中支持多组通话。时分多址技术将一个GSM信道分为多个时隙（时间段）， 而传统的ETACS模拟蜂窝系统、需要为每个用户分配整个频率信道。与之相比、时分复用技术明显提高了网络容量。

GSM900使用两个25MHz的频段。890-915MHz频段用于用户到基站的传输（反向链路），935-960MHz频段用于基站到用户的传输（前向链路）。前向和反向有效频段划分为200kHz宽的信道，该信道称作绝对无线频率信道号（ARFCN）。ARFCN代表关一对前向、反向信道对，二者间隔为45MHz。

GSM逻辑信道有两种类型，称为业务信道（TCH）和控制信道（CCH）。业务信道携带数字化的用户编码语音或用户数据，在接收和发射时具有相同的功能和格式。控制信道在基站和移动站之间传输信令和同步指令。某些哦控制信道只定义给接收和发射。下面我们详细论述。

（1）GSM业务信道（TCH）

GSM业务信道可能是全速率的，也可以是半速率的。能传送数字语音或用户数据。当以全速率传送时、用户数据包含在每帧的一个时隙内；当以半速信道传送时，两个壮大速率信道用户将共享相同的时隙，但是每隔一帧交替发送。

同样，数据业务信道按速率的不同也分为全速率务信道和半速率数据业务信道。

1）全速率TCH信道

全速率TCH信道支持下面的全速率语音和数据信道。 a.全速率语音信道（TCJ/FS）

全速率语音信道传送用户语音，该语音是数字化的，速率为13kbit/s。当GSM信道编码加到数字化语音中后、全速率语音信道速率为22。8kbit/s。

b.全速率9600bit/sovrnwyut(TCH/F9。6)

全速率业务数据信道传送以9600bit/s速率发送的用户数据。加上前向纠错编码，9600bit/s的数据以22。8Kbit/s发送。

c.全速率4800kbit/s数据信道（TCH/F4。8）

全速率业务数据信道传送以4800kbit/s速率发送的用户数据。加上前向4800kbit/s的数据以22。8kbit/s发送。

d.全速率2400kbit/s数据信道（TCH/F2。4）

全速率业务数据信道传送以2400kbit/s速率发送。加上前向纠错编码，2400kbit/s的数据以22。8kbit/s发送。

2）半速率TCH信道

半速率TCH支持下列语音和数据信道。 a.半速率语音信道（TCH/HS）

半速率语音信用来传送数字化语音，该语音以全速率信道一壮大的速率采样。GSM先得到速率约为6。5kbit/s的语音编码。加上GSM信道编码，半速率语音信道速率为11。4kbist/s。

b.半速率4800bit/s数据信道（TCH/H4。8）

半速率业务数据信道传送以4800bit/s速率发送的用户数据。加上前向纠错编码，4800bit/s的数据以11。4kbit/s发送。

c.半速率2400bit/s数据信道（TCH/H2。4）

半速率业务数据信道传送以2400bit/s速率用户数据。加上前秘史纠错编码，2400bit/s的数据以11。4kbit/s发送。

（2）GSM控制信道

GSM系统有3种主要的控制信道：主播信道（BCH），公共控制信道（CCCH）和专有控制信道（DCCH）。每个信道由几个逻辑信道组成，这些逻辑信道按时间分布，提供GSM****的功能。

1）广播信道（BCH）

广播信道（BCH）量种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有手机广播公用信息。传输的内容是手机入呼叫建立所需要的各种信息。其中又分为：

a.频率校正信道（FCCH）

传输供手机校正其工作频率的信息； b.同步信道（SCH）

传输供手机同步和对基站识别的信息； c.广播控制信道（CCCH）

传输通用信息，用于手机测量信号强度和识别小区标志等。 2）公共控制信道（CCCH）

公共控制信道是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段，传输链路连接所需 要的控制信令与信息。其中又分为：

a.寻呼价信道（PCH） 传输基站寻呼手机的信息； b.随机接入信道（RACH）

手机申请入网时，向基站发送入网请求信息； c.准许接入信道（AGCH）

基站在呼叫接续开始时，向手机发送分配专用控制信道的信令。 3）专用控制信道（DCCH）

专用控制信道是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段和在通信进行当中，在手要和其站之间传输必需的控制信息。其中又分为：

a.独立专用控制信道（SDCCH）

传输手机和基站连接和信道分配的信令； b.慢速辅助控制信道（SACCH）

在手机和其站之间，周期地传输一些特定的信息，如功率调整、帧调整和测量数据等信息；SACCH是按捺在业务信道和有关的控制信道中，以复接方式传输信息。安排在业务信道时，以SACCH/C表示，SACCH/C常与SACCH联合使用。

c.快速辅助控制信道（FACCH）

传送与SDCCH相同的信息。使用时要中断业务信息（4帧），把FACCH插入，不过，只有在没有分配SDCCH的情况下，才使用这种控制信道。这种信道的传输速率较快，每天占用4帧时间，约18.5mis。 2.时隙帧结构

在TDMA中，每一个载频被定义为一个TDMA 帧，相当于FDMA系统中的一个

频道。每帧包括8个时隙（TS0~TS7），并要有一个帧号 ，这是因为在计算加密序列的A5算法中是以TDMA帧号为一个输入参数，当有了TDMA帧号后，移动台就可以判断控制信道TS0上传送的为哪一类逻辑信道了。

TDMA的帧号是以3小时28分钟53秒760毫秒（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又由2048个超帧，一个超帧的持续时间为6.12s，而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的，区别是： 26帧的复帧：包含26个TDMA帧，时间间隔为120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等业务信道。

51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms, 它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。

最小单元，每个时隙只能分配给一个用户使用。长度（60/13/8）约等于0.577ms。

突发脉冲序列------时隙 共156.25bit，占时0.577ms 类型:

普通突发脉冲序列NB 保护间隔：8.25bit

（TCH、BCCH、PCH、AGCH、SDCCH） 频率校正突发脉冲序列FB（FCCH） 同步突发脉冲序列SB（SCH） 接入突发脉冲序列AB（RACH） 保护间隔：68.25bit 空闲突发脉冲序列DB 无信息时代替NB发送 3.GSM的信令分层

GSM中采用了OSI的分层协议结构。其中下一层协议为上一层协议提供服务，上一层协议利用下一层所提供的功能，上下层之间通过原语进行通信。在建立连接之后，对等层之间形成逻辑上的通路。在信令系统中，可简单分为物理层、链

路层、网络层和各种高层应用。

GSM的信令功能分层模型包括5层：传输(TX)、无线资源管理（RR）、移动管理（MM）、呼叫管理（CM）、以及操作、管理和维护（OAM）等功能。其中RR层指的是在无线电接口上的传输进行管理的规约，并提供MS和BSC之间的稳定链路。BSS实现RR的大部分功能，主要涉及无线接口、Abis接口和A接口，其它功能模块还涉及七号信令接口。MM层一是管理包括位置数据在内的用户数据库，二是管理鉴权操作，SIM，HLR和AUC。NSS(主要是MSC)是CM层的一个重要要素。

图3-1 信令系统的层次结构

（1）层次结构

MTP(消息传递部分)（分三级） 信令网功能（网络层）----第三层 信令链路功能（链路层）----第二层 物理层----第一层

SCCP(信令连接控制部分)：加强MTP部分功能

CAP(事务处理能力应用部分)：应用业务通信时提供规约和功能 （2）GSM中信令分层

高层应用、网络层、链路层、物理层

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