GSM移动通信系统原理培训讲义(1)

1上海徳立天通信技术有限公司2002.1GSM移动通信系统原理培训讲义2GSM规范•1982年欧洲电信标准化委员会（ETSI）开始研究GSM规范•1990年ETSI推出GSM规范PhaseI•1991年ETSI制定DCS1800技术规范•1994年ETSI推出GSM规范PhaseII，将DCS1800归并•1996年ETSI推出GSM规范PhaseII+3•GSM规范的版本编号方式：Vx.y.z–V：表示版本（Version）–x：•0：标准的设想•1：标准的原始草案•2：标准的最终草案•3：GSMspecificationphase1•4：GSMspecificationphase2•5：GSMspecificationphase2+•6：Phase2+Release1997GSM规范版本号（一）4GSM规范版本号（二）–y：从0开始编号，每次增加表示文本中有技术性的修改、完善或更正等–z：从0开始编号，每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改5GSM规范系列（一）•01~12（除10以外）共11个系列•01:–01.02:GeneraldescriptionofGSMsystem–01.04:abbreviation–01.48:InterworkingbetweenDECTandGSM–01.61:GPRS加密算法的要求•02:GSMservice•03:GSMnetworkfunction&architecture•04:Uminterface(L2&L3)•05:radiocharateristics6GSM规范系列（二）•06:transcoderandrateadapter•07:Mobilestation•08:A&Abisinterface•09:Interworking•11:testspecification•12:TelecommunicationNetworkManagement7GSM业务（一）TELECOMMUNICATIONSERVICESBEARERSERVICETELESERVICEBasicBearerServiceBasicBearerservice+supplementaryservicesBasicTeleserviceBasicTeleservice+supplementaryserviceTelecommunicationService:电信业务Bearerservice:承载业务Teleservice:用户终端业务BasicService:基本业务Supplementaryservice:补充业务8GSM业务（二）TEGSMPLMNPossibletransitnetworkTerminatingnetworkTeleservicesBearerservicesTE9承载业务承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。•双向异步数据电路（300～9600bps）•双向同步数据电路（1200～9600bps）•异步分组数据接入电路（300～9600bps）•双向同步分组数据（2400～9600bps）•交替语音和数据•数据后接语音业务•GPRS业务10用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。用户终端业务（一）11•电话业务•紧急呼叫业务•数据通信•短消息业务•移动被叫点对点短消息业务•移动主叫点对点短消息业务•广播型短消息业务•语音和三类传真交替业务•自动三类传真业务用户终端业务（二）12•用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务•补充业务不能独立存在补充业务（一）13•呼叫偏转（有被叫，实时前转）•呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及）•主叫号码识别•呼叫等待（被叫忙时，接收新业务）•呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫）•呼入呼出限制•其它补充业务（二）14•语音群呼叫（VGCS）•话音广播业务（VBS）•多用户特征（MSP）•移动定位业务增强型补充业务15GSM系统结构（一）PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCEIRBCEFGHDNSSBSSNSS16GSM系统结构（二）17系统接口A接口：MSC与BSC间的接口Abis接口：BSC与BTS间的接口Um接口：BTS与MS间的接口C接口：MSC与HLR间的接口D接口：HLR与VLR间的接口E接口：MSC与MSC间的接口G接口：VLR与VLR间的接口18各模块功能（一）•MS(MobileStation)：移动台，实现移动终端功能•BTS(BaseTransceiverStation)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信•BSC(BaseStationController)：基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能•MSC(MobileserviceSwitchingcenter)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能•OMC(OperationandMaintenanceCenter)：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能19各模块功能（二）•HLR(HomeLocationRegister)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：–用户数据，主要包括：•用户的身份IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentification)•用户ISDN号码•VLR地址–用户的位置信息•VLR(VisitorLocationRegister)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：–MSRN(MobileStationRoamingNumber):移动台漫游号码–TMSI(TemporaryMobileSubscriberIdentification):临时移动用户身份–移动台登记的位置区（LAC）–与补充业务有关的数据有关用户数据在GSM03.08中描述20各模块功能（三）•AUC(AuthenticateCenter):鉴权中心，用于对用户身份的鉴别•EIR(mobilestationEquipmentIdentityRegister):移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。21GSM900频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带960905890880872950935925917915GSMTACS/GSMEGSMETACS22DCS1800频谱分配基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带18801805178590MHz双工间隔1710DCS180023GSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）24GSM绝对频道号ARFCNGSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2N（MHz）（1N124）下行：Fu=Fl+45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2（N-1024）（MHz）下行：Fu=Fl+45（MHz）（975N1023）DCS1800频段上行：Fl=1710.2+0.2（N-512）（MHz）下行：Fu=Fl+95（MHz）（512N885）25无线逻辑信道（一）Um接口上的信息由各种无线逻辑信道承载MSMS基站Um接口无线逻辑信道类型：控制信道业务信道上行方向：移动台到基站方向下行方向：基站到移动台方向26无线逻辑信道（二）控制信道广播控制信道(BCCH)公共控制信道(CCCH)专用控制信道(DCCH)频率校正信道(FCCH)同步信道(SCH)广播信道(BCH)随机接入信道(RACH)准许接入信道(AGCH)寻呼信道(PCH)独立专用控制信道(SDCCH)快速随路控制信道(FACCH)慢速随路控制信道(SACCH)业务信道(TCH)小区广播信道(CBCH)27无线逻辑信道（三）频率校正信道（FCCH，下行信道，广播方式，每小区一个）为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的频率一致，即移动台的接收频率与基站的发射频率一致，移动台的发射频率和基站的接收频率一致。在GSM系统中，由于一个基站要同时和若干移动台进行通信，因此采用主从同步方式，以基站的频率为基准，基站在频率校正信道上发送频率信息，移动台根据该信息调整自己的频率，保持自己的频率与基站同步。28无线逻辑信道（四）同步信道（SCH，下行信道，广播方式，每小区一个）由于Um接口采用TDMA方式，为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的时间基准一致。基站在同步信道上发送定时信息，移动台根据该信息调整自己的时间基准，保持自己的时间基准与基站同步。刚才最后一响，是北京时间一点整。基站的时间基准移动台A的时间基准移动台B的时间基准实际发送的是缩减帧号（RFN）和基站识别号（BSIC）29无线逻辑信道（五）广播信道（BCCH，下行信道，广播方式）通过在广播信道上广播系统消息1-4，将必要的网络参数通知移动台。随机接入信道（RACH，上行信道，多点对点方式）该信道又称争抢信道。移动台首先通过该信道申请接入网络。由于同时可能有多个移动台会通过该信道申请接入网络，因此可能会发生碰撞。在该信道传递的信息有以下三个：1.接入原因（主叫、被叫、位置更新等）2.随机参考值3.发送该消息的时刻（隐含）30无线逻辑信道（六）准许接入信道（AGCH，下行信道，点对多点方式）网络通过该信道对移动台在RACH上提出的接入申请进行初步确认，若为正确认，则分配一个（独立专用控制）信道给移动台，以便进行进一步确认。在该信道传递的信息有以下两个：1.接入申请中的接入原因、随机参考值和该消息发送的时刻2.对独立专用控制信道的描述（该信道所在绝对载频号、时隙号、子信道号等）31无线逻辑信道（七）寻呼信道（PCH，下行信道，点对多点方式）该信道用于网络发送寻呼消息，以通知被叫移动台启动寻呼流程。在该信道传递的信息有以下三个：1.被寻呼的移动台身份识别号2.寻呼模式3.寻呼流程需要何种信道32无线逻辑信道（八）独立专用控制信道（SDCCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于在网络和移动台间传送用于呼叫接续所需要的信令。快速随路控制信道（FACCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于在通话过程中在网络和移动台间传送信令。该信道实际上是临时借用TCH信道。33无线逻辑信道（九）慢速随路控制信道（SACCH，双向信道，点对点方式）该信道主要用于传送一些辅助信息。该信道始终与SDCCH或TCH伴随在一起。对于下行信道而言，主要传送：•功率控制命令•时间调整命令•必要的网络参数（通过系统消息如系统消息5和6，由于移动台在非空闲模式下无法接收系统消息，为使移动台及时了解网络参数的改变）。对于上行信道而言，主要传送•测量报告（用于提供功率控制和切换所必须的信息）•实际使用的发射功率、•实际使用的时间调整量34无线逻辑信道（十）业务信道（TCH，双向信道，点对点方式）该信道主要在网络和移动台间传送业务（包括话音、数据等）。35无线逻辑信道（十一）移动台使用信道的顺序•搜寻网络时，寻找BCCH•空闲状态，监听BCH和PCH•需要与网络通信时，在RACH上发送信道请求•监听AGCH，若收到确认信息，则•转入分配的SDCCH+SACCH，当与网络完成接续等信令后，则•转入网络分配的TCH+F