GSM基础知识介绍--GOOD

1、专业基础1.1GSM基础1.1.1GSM综述1、GSM的概念GSM是GlobalSystemforMobileCommunication“全球移动通信系统”的简称。它是一种数字移动通信，较之以往的模拟移动通信，有较多的优点。GSM的起源：泛欧数字蜂窝移动通讯网简称GSM系统，GSM原意为“移动通信特别小组”（GroupSpecialMobile），是1982年欧洲邮电主管部门会议（CEPT）为开发第二代数字移动蜂窝移动系统而成立的机构。1987年GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励长期预测RPE-LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制方式达成一致意见。1988年十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录（MOU）。1989年GSM标准生效。1991年GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。1992年世界上第一个GSM网在芬兰投入使用。从此，移动通信跨入了第二代。GSM的组织结构：ETSI（欧洲电信标准协会）增设了“特别移动小组”（TC-SMG），用以负责有关数字移动业务标准的制定。2、GSM系统的技术性能1）使用频段、双工间隔：√GSM900：890~915MHz（上行）、935~960MHz（下行）。双工间隔：45MHz，带宽：200KHzGSM1800：1710~1785MHz（上行）、1805~1880MHz（下行）。双工间隔：95MHz，带宽：200KHzGSM1900：1850~1910MHz（上行）、1930~1990MHz（下行）。双工间隔：80MHz，带宽：200KHz2）、选址方式√FDMA/TDMA：Freqdivisionmultipleaccess/Timedivisionmultipleaccess（频分/时分多址）3）、调制类型：√GMSK（BT=0.3）实际应用3、GSM系统的技术规范及主要应用范围GSM规范共有12章规范系列：01系列：概述02系列：业务方面03系列：网络方面04系列：MS-BS接口和规范（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：操作和维护重点掌握04、05、08系列4、GSM的主要特点：√1）频谱效率由于采用了高效调制器，信道编码、交织、均衡和话音编码技术，使系统更具高频谱效率。2）容量由于每个信道传输带宽增加，使同频复用载干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM是容量效率（每兆赫每小区的信道数）可比TACS高3~5倍。3）、话音质量当达到门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。4）、开放的接口GSM标准所提供的开放性标准接口，不仅限于空中接口，而且包括网络之间以及网络中各设备实体之间。5）、安全性通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全目的。6）、与其他网络的互连利用现有的标准接口如ISUP、TUP等即可实现。7）漫游功能GSM可提供全球漫游功能，当然，网络经营者之间的某些协议还是必须的。如为了计费，可通过MOU协调。5、GSM系统提供的业务√1）电信业务这是GSM的主要业务，包括电话、紧急呼叫、三类传真以及短消息业务。2）承载业务与ISDN定义一样，不需调制解调器就可提供数据业务，但不能与基本电话业务同时使用。3）补充业务种类较多。如呼叫转移、线路识别、呼叫等待、呼叫保持、多方会话等。1.1.2蜂窝小区系统概念√1、蜂窝小区系统的特点1）、频率复用无线频率资源复用的概念。由系统所选用的调制方式、带宽确定载干比，在满足这个载干比要求的前提下考虑到多经衰落等因素确定同频复用保护距离。2）、越区切换当MS从一个小区移动到另一个小区时，能不中断通话而自动切换信道。3）、信道分配和小区分裂移动网由于本身的特点，话务分配不均衡。随着话务量的增加，可以将原有的小区进一步分裂成更小的小区。2、GSM系统使用的几项关键技术窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励长期预测RPE-LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制方式1.1.3.GSM系统结构1．GSM系统组成√GSM被分成三个子系统：网络交换子系统（NetworkSwitchingSubsystemNSS）；基站子系统（BaseStationSubsystemBSS）；网络管理子系统（NetworkManagementSubsystemNMS），网络管理子系统（NMS）又叫操作与维护中心（OMC--Operation&MaintenanceCenter）。网络子系统NSS是整个GSM系统的核心。它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。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连负责无线信息的发送接收，无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。2．网络交换子系统（NSS）的组成及功能TMSCTMSC即TransitMSC，是专门用于转接话务的移动交换中心。GMSCGMSC即GatewayMSC,又称移动关口交换中心，主要用于和其它电信运营商设备的互联互通（包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接）。移动交换中心MSCMSC是整个交换网络的核心，完成或参与网络子系统NSS的全部功能。对呼叫进行控制与接续，提供计费信息并协调与控制整个GSM网络中的各个功能实体。拜访位置寄存器VLRVLR是服务于其控制区域内移动用户的数据库。系统存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR控制区后，此VLR将向该移动用户的归属位置寄存器HLR获取并存储必要数据，而一旦此用户离开后则取消VLR中此用户的数据。VLR通常与MSC合设在一起。归属位置寄存器HLRHLR是一个存储移动用户数据的静态数据库。包括用户识别号码，访问能力，用户类别和补充业务等数据。同时也存储移动用户所在VLR区域的有关动态数据。鉴权中心AUCAUC存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口数据被窃。设备识别寄存器EIREIR存储着移动设备的国际移动设备识别码。IMEI通过核查三种表格：白名单、灰名单、黑名单，使网络具有防止无权用户接入。监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。3．基站子系统（BSS）的组成及功能√基站控制器BSCBSC是基站子系统BSS的控制部分。主要完成接口管理，BTS--BSC之间的地面信道管理，无线参数及无线资源管理测量和统计切换支持呼叫控制操作与维护等功能。基站收发信台BTSBTS受控于基站控制器BSC。属于基站子系统BSS的无线部分，是服务于某小区的无线收发信台设备。实现BTS与移动台MS空中接口的功能，BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三部分。基带单元主要用于话音数据速率适配以及信道编解码等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合。控制单元则用于BTS的操作与维护。BSC与BTS间的组网方式逻辑信道专用控制信道公共控制信道广播信道专用信道公共信道话务信道BCCHSCHFCCHAGCHRACHPCHSDCCHTCH/EFRTCH/HTCH/FSACCHFACCH见2.3.1.1.无线子系统的组成及组网方式各类空中信道1)FCCH：频率校正信道FCCH由全“0”组成的突发脉冲序列，是纯正弦波，使得移动台搜索到广播的TRX。2)SCH：同步信道接收来自基站的BSIC（基站识别码）和TDMA帧号。3)BCCH：广播控制信道频点信息；跳频序列；信道组合；寻呼组；邻近小区信息。4)PCH：寻呼信道PCH是一个下行链路信道，在移动被叫的情况下，它由位置区的所有BTS广播。5)RACH：随机访问信道RACH是公共控制信道中唯一的一个上行链路，它由移动台使用以启动一个事务处理，或作为PCH的应答。点对点。6)AGCH：准许访问信道AGCH是对RACH的应答。它为移动台指派一个SDCCH。7)SDCCH：独立专用控制SDCCH用于系统信令：呼叫建立、鉴权、位置更新、TCH的分配、短消息。8)SACCH：慢速随路控制信道SACCH伴随着SDCCH和TCH；发送测量报告、功率控制、时间校准，有时也用于发送短消息。9)FACCH：快速随路控制信道用于切换，它与TCH对应并替代20ms的语音，“偷帧”模式。10)TCH：话务信道TCH是传送用户话音和数据的逻辑信道，它可以是半速率（TCH/H，5.6Kbps）、全速率（TCH/F，13Kbps）、增强型全速率（TCH/EFR，13Kbps）。增强型全速率的编码机制和普通全速率不同。帧结构、复帧结构01234520442045204620471超超帧=2048超帧=2715648TDMA帧（3小时28分53.76秒）0123474849500124251超帧=1326TDMA帧（6.12秒）=51多帧(26帧)=26多帧（51）多帧012324251多帧=26TDMA帧（120ms）012324251多帧=51TDMA帧（3060/13s）012345671TDMA帧=8时隙（4.615ms）4．Transcode的原理、类型、位置、帧结构在空中接口，传输媒介承载的是无线载频，但是所有的话务信号都要通过有线网传输。为了使得数字话音信息在无线空中接口上的有效传输，数字话音信号需要被压缩。为了在空中接口上传输话音信号，话音信号被移动台压缩至13Kbits/s（全速率）或6.5Kbits/s（半速率）。然而在有线网中的话音标准速率是64Kbits/s,因此在网络中必须提供从一种速率到另一种速率的转换，这就是所谓的码型转换器（TC--Transcode）。如果TC通过PCM线连接尽可能地靠近MSC，理论上可以把4个话务信道压缩到一根PCM线上，这就提高了PCM的利用率。所以TC一般放在MSC侧。TC有两种类型：TCSM2E（欧洲版）TCSM2A（美国版）TCSM的帧结构：时隙012345673位标志58位信息26位训练序列码58位信息8.25位保证位3位标志3位标志142位固定信息8.25位保证位3位标志3位标志41位同步序列码36位信息68.25位保证位3位标志3位标志39位信息26位同步序列码39位信息8.25位保证位3位标志1时隙=156.25位（0.577ms），1比特=3.69us普通突发脉冲频率校正突发脉冲同步突发脉冲接入突发脉冲0TS01LAPD1232456738910114121314155161718196202122237242526278282930319-123104567118910111212131415131617181914202122231524252627162829303117-123184567198910112012131415211617181922202122232324252627242829303125-123264567278910112812131415291617181930202122233124252627全速率、增强型全速率、半速率等特点：√TCH是传送用户话音和数据的逻辑信道，它可以是半速率（TCH/H，5.6Kbps）、全速率（TCH/F，13Kbps）、增强型全速率（TCH/EFR，13Kbps）。增强型全速率和普通全速率相同，但编码机制不同。5．OMC（OMCS&OMCR）的组成及功能√OMC的目的是监控网络的各个功能和单元。OMC通常由若干工作站、服务器和路由器等组成并连接到数据通信网（DCN）。OMC的功能被分