第6、7章 GSM数字蜂窝移动通信系统

GSM数字蜂窝移动通信系统兰州理工大学计算机与通信学院通信工程系2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnologyGSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology了解GSM的历史背景、业务、编号、鉴权与加密、无线信道、GPRS。理解GSM网络结构及其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和处理过程以及明确本课内容的教学目标。本章重点：GSM网络结构及其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和处理过程。本章教学目的GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.1引言6.2GSM的电信业务6.3GSM结构6.4GSM较模拟网的优势6.5GSM网络接口6.6GSM的编号、鉴权与加密6.7GSM无线信道6.8GSM呼叫接续6.9GSM通向3G的一个重要里程碑——GPRS本章小结本章内容GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.1引言表6-1全球移动通信系统GSM的发展里程碑日期成果1982年“移动通信特别组”（GroupSpecialMobile）在欧洲邮政与电信大会(CEPT)内成立1986年建立一永久核心1987年在1986年圆形系统评价的基础上,选择了主要无线传输技术1988年18个国家签署谅解备忘录,并决定将GSM正式定名为“全球移动通信系统”(GlobalSystemforMobileCommunications)1989年GSM成立欧洲电信标准协会的一个技术委员会1990年第一阶段GSM900规范(1987-1990年制定)被冻结,开始DCS1800的修改1991年第一个系统在Telecom91DCS1800规范被冻结1992年欧洲各大GSM900营运者开始商业营运GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.2GSM的电信业务图6-1电信业务和承载业务用户终端GSM网可能的传输网端网用户终端承载业务电信业务GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.2.1承载业务表6-2列出了GSM的承载业务。业务内容异步数据300~9600b/s同步数据1200~9600b/sPAD接入300~9600b/s,分组打包和拆包，为GSM用户接入分组网提供一个异步连接。该业务只能由移动台主叫发起分组接入2400~9600b/s，为GSM用户接入分组网提供一个同步连接。该业务只能由移动台主叫发起话音/数据交替在呼叫过程中,提供话音和数据的交替话音后数据先话音连接,而后进入数据连接GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.2.2电信业务1.电话业务是GSM移动通信网提供的最重要业务。经过GSM网和PSTN网，能为数字移动客户之间、数字蜂窝移动电话网客户与模拟蜂窝移动电话网客户之间以及与固定网客户之间，提供实时双向通信，其中包括各种特服呼叫、各类查询业务和申告业务，以及提供人工、自动无线电寻呼业务。GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology2.紧急呼叫业务紧急呼叫业务来源于电话业务，它允许数字移动客户在紧急情况下，进行紧急呼叫操作，即拨119或110或120等时，依据客户所处基站位置，就近接入火警中心(119)、匪警中心(110)、急救中心(120)等。当客户按紧急呼叫键(SOS键)时，应向客户提示如何拨叫紧急中心。紧急呼叫业务优先于其它业务，在移动台没有插入客户识别卡(SIM)或移动客户处于锁定状态时，也可按SOS键或拨112(欧洲统一使用的紧急呼叫服务中心号码，目前我国使用的移动台均符合欧洲标准)，即可接通紧急呼叫服务中心(目前我国GSM移动通信网是用送辅导音方式，提示客户拨不同紧急呼叫服务中心号码呼叫不同紧急服务中心，因我国各紧急呼叫服务中心尚未联网)。GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology3.短信息业务（SMS）GSM可以提供给用户的短消息业务，使GSM用户无需同时携带寻呼机。GSM设计者还允许移动用户发送短消息，即开展双向短消息业务。对于MO/PP(SMS-MT/PP-MobilTerminatedShortMessageService)和MT/PP(SMS-MO/PPmobile-originatedShortMessageService)两类短消息业务业务中心是作为存储转发中心，该业务中心在功能上与GSM网络分开。所有GSM点对点短消息都来自或去向该业务中心。GSM允许短消息在一次呼叫中发送或空闲时发送。GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology4.可视图文接入5.智能用户电报传送6.传真GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology表6-3电信业务业务内容话音服务全速（13kb/s），半速（6.5kb/s）。这项服务提供语音信息和语音信号到网络的传输紧急呼叫典型的是，紧急电话在一些受限的情况下，更具有优先权。一般只提供移动用户主叫发起短消息服务（到移动电话终端，MT/PP）短字符消息，小于160个字符。这项服务用于消息处理系统（服务中心）提供短消息给移动用户短消息服务（移动电话发起，MO/PP）短字符消息，小于160个字符。这项服务用于移动用户给消息处理系统（服务中心）提供短消息。以下由移动用户发起的呼叫可以进行传输：一个在存储器中预先存储的消息；从拨号盘上发起的一串数字；从另外的键盘或设备终端与移动台相连的信息短消息传输（小区广播）短字符消息，小于93个字符。这项服务用于传输对小区范围内的所有的移动用户。这是一点对多点的服务自动传真第3类传真。这项服务自动提供第3类呼叫和被呼模式传真GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.2.3补充业务表5-4GSM支持的补充业务业务内容号码识别主叫号码显示(CLIP)主叫线号码限制(CLIR)连接线显示(CoLP)连接线限制(CoLR)呼叫服务前向呼叫无条件转移（CFU）移动台忙时前向呼叫（CFB）无应答前向呼叫（CFNRy）移动用户未能达到前向呼叫呼叫完成呼叫保持（HOLD）呼叫等待（CW）GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology表6-4GSM支持的补充业务业务内容多方多方业务(MPTY)兴趣群体密切用户群计费计费信息提示(AoCI)计费费用提示(AoCC)呼叫限制所有呼叫禁止(BAOC)国际呼出禁止(BOIC)除拨向归属国家的国际呼出禁止(BOIC-exHC)所有呼入禁止(BAIC)漫游出归属国家呼入禁止(BIC-Roam)无结构化无结构化补充业务数据营运者确定限制由营运者确定的不同呼叫/业务限制GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.3GSM结构△图6-2GSM网络结构BTSBTSBTSBTSBTSBTSOMC-RadioBSCBSCMSCMSCVLRAUCEIRVLRBTSHLRPSTND接口Um接口A-Bis接口A接口B接口B,C,D,E,FMAP接口E接口C接口F接口业务与信令信令注：GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology系统的组成交换网络子系统（NSS）无线基站子系统（BSS）操作维护子系统（OMC）移动台(MS+SIM)GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息(用户识别号、位置信息和有关保密数据（如密钥）、禁止GSM网络和参考语言),并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。6.3.1移动台GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology表6-5GSM900系统的移动台功率等级功率级移动台最大功率120W28W35W42W50.8WGSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology表6-6DCS1800系统的移动台功率等级功率级移动台最大功率11W20.25WGSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.3.2无线基站子系统（BSS）包括：基站控制器(BSC)和基站收发信机（BTS）表6-7基站的功率等级功率级GSM900基站的最大功率DCS1800基站的最大功率1320W20W2160W10W380W5W440W2.5W520W610W75W82.5WGSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.3.2.1基站控制器（BSC）具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。GSM数字蜂窝移动通信系统2019年8月17日星期六CollegeofComputerandCommunication,LanzhouUniversityofTechnology6.3.2.2基站收发信机（BTS）无线接口设备完全由BSC控制