第9讲GSM-R通信系统--GSM系统组成

第9讲GSM-R系统组成一、手机二、BTS三、BSC四、MSC五、HLR六、VLR内容简介一、手机1.手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我们一一讲解。诺基亚开始推内置天线的时候不被业界所接受天线的两个作用：1、将电磁波转化为高频电流送到接收电路,发送信号2、分离发射信号与接收信号，避免两者干扰天线---发射和接收电磁波的工具天线不止接收GSM900M频段的信号，还完全可能接收其他频段的信号。滤波器滤除GSM接收频段以外的信号。射频滤波器紧跟天线后面的是RF滤波器，它不只完成放大和滤波，电磁波的收和发都在一根天线上，谁来保证它们井水不犯河水呢？双工器完成收和发的分配还有一项工作没人做，不同的载频的电磁波在一根天线上运行，谁来区分他们呢？合路器完成信号的合路与分解。二、BTS—基站收发信机发射耦合器接收耦合器天线耦合系统BCF(基站公共功能)BSCTRX(收发信机)Abis接口-将语音和用户数据信道合成以后送给BSC-将信令信道合成以后送给BSC双工器-天线与每个小区的收发信机之间的接口BTSBTS通用结构和功能馈线还缺点什么呢？与BSC进行沟通于是BTS找来一块主控板，修复与BSC的关系，通过Abis接口与BSC建立起沟通BTS有收有发、有合路有分解、有滤波有放大BSC与BTS连接方式BSCBTSBTSBTSBTSTraficpathinnormalconditionsBSCBTSBTSBTSBTSTraficpathincaseoflinkfailureX背景：内部没有统一的时钟主控板、载频、双工器都有各自的时钟时间不一致，把用户要传达的信息传错搞个直径1米的电子钟，挂在大门口，用百十根数据线（时间总线），一头连电子钟，另一头各个终端，BTS运行完成。疏通了BTS与BSC之间的沟通，主控板又有新的改革思考：1、手机的核心部件包括哪些？2、BTS完成了哪些工作？三、BSC京九线、京广线的启示---总线完整的总线架构模拟通信时代，没有BSC只有MSC数字通信时代，增加了编码、交织、加密、采样迫使MSC把任务下放，由BSC通过总线来完成。BSC中的总线BTSAbis接口Ater接口-对BTS无线资源管理-小区之间越区切换-通信信道安排-BTS之间的频率重新分配-BTS时间和频率同步-控制频率跳变-功率控制-等等O&MPCM控制器PCM控制器处理单元交换矩阵BSCX.25控制器BSC通用结构和功能BTSTRAUTRAU为BSS提供全面控制，控制管理BTS，与OMC及MSC完成通信。动态交换，A接口不变，BSC中的交换不惊动MSC陆地接口，往前串联BTS，往后串联MSC链路控制：维护每个BTS及MSC链路的通信同步时钟：全网时钟统一，确保所有进程同步BSC主要功能思考：BSC与BTS之间用什么接口相连？BSC的主要功能有哪些？四、移动交换中心---MSC世界上本没有路，走的人多了便成了路。世界上本没有交换机，打电话的人多了就有了交换机程控交换机1892年11月3日，最早的自动电话交换机投入使用，美国人史端乔发明交换机究竟要交换什么呢？母线交换与时隙交换空间S接线器MSC上面花了不少篇幅描述一个交换机是怎样完成交换的，对MSC来说，光有交换不够的。MSC的功能有哪些呢？完成话音的接续功能配合HLR/AUC和VLR完成位置登记、漫游、合法检验等功能配合BSC完成BSC的切换思考：MSC的主要功能有哪些？五、归属位置寄存器HLRHLR数据包含两类：（1）静态数据：用户号码、IMSI号、Ki号（2）动态数据：用户经常漫游到HLR所服务的区域之外，HLR需登记该区的位置信息HLR：归属未知寄存器•存放本地注册的所有用户的信息。用户管理中心HLR永久纪录-MSISDN-IMSI-用户业务临时纪录-VLR地址-加密参数(Kc,Sres,Rand)六、访问位置寄存器VLR把HLR理解为DNS，因为它有寻址功能HLR和VLR类似，不过是一个两级结构，可以指向MS所在的VLRVLR：拜访未知寄存器•存放在一个MSC区漫游的所有用户的信息。VLR永久纪录-IMSI-用户注册业务临时纪录-加密参数(Kc,Sres,Rand)-LAI-TMSILA1LA4LA2LA3课堂小结手机的核心组成部分（天线、射频、中频、基带）BTS的主要工作包括哪些？BSC主要有哪些功能MSC主要包括哪些功能HLR与VLR的作用GSM系统各模块功能GSM系统结构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GSM系统各模块功能GSM系统结构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用户的身份IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentification)用户ISDN号码VLR地址GSM系统各模块功能GSM系统结构MSC(MobileserviceSwitchingcenter)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能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。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GSM三个网络子系统GSM系统结构GSM网络由三个网络子系统组成Abis开放接口开放接口AirAO&MBSS系统GSM系统结构BSS由以下单元组成BSC基站控制器BTS基站TC码形转换器BSS主要功能无线控制网和管理话音代码转换Air接口信令和数据处理对NSS信令和空中接口BTSTCBSCBSCTCBTSBTSNSS系统GSM系统结构NSS由以下单元组成MSC移动业务交换中心HLR本地位置寄存器VLR访问位置寄存器AC监权中心EIR设备识别寄存器NSS主要功能呼叫控制记费移动管理和其他网络基站相关的信令用户数据处理用户定位NMS系统GSM系统结构NMS主要功能监控网络的各个功能和单元。故障管理配置管理性能管理CCUCCUBSCBTSSGSNUmAbisGbBSCPbCCUCCUPCU举例：华为GPRSBSS的实现形式BSCSGSN/SLRGGSNBTSPCUGiGbFig.1GenerallayoutofaSiemensGSMphase2+network(TM2110EU01TM_0004GPRS-SiemensSolutions,3)BTS举例：西门子GPRSBSS的实现形式TRAUTRAUTRAUBSCBTS•••BTSBTS基站控制中心BSC（2）••••BSS系统控制•交换在TRAUBTS之间•无线资源管理•收集BSS中的错误信息•与OMC-B通信•储存数据库,BSS的软件OMC-BAsubAbis图.8(TM2100EU02TM_0001GSMPLMN,17)Um奇偶校验卷积编码交织信道编码形成突发脉冲突发脉冲复用发送传输HF产生调制调制用户和信令信息Abis接收最大16载频/小区•跳频•同步(时间和频率)•传输质量的监视和优化•功率控制PC•时间提前TA加密基站收发设备BTS+图.9(TM2100EU02TM_0001GSMPLMN,19)六种无线网络覆盖MSCMSC无线子系统接口BSC与BTS间的Abis接口(E1PCM)：不开放。BSC与TRAU间的Ater接口MSC与TRAU的A接口：开放。BSC与OMC-R间的监控链路AbisAterABTSBSCTCUMSCBTSBSCTRAUMSC13kbit/s16kbit/s64kbit/s环形结构是Abis接口最佳配置BSCBTSBTSBTSBTSTraficpathinnormalconditionsBSCBTSBTSBTSBTSTraficpathincaseoflinkfailureXD&IinloopwithboardredundancyBSC01BTSPCMI001PCMI101BTSPCMI001PCMI101BTSPCMI001PCMI1D&IinloopwithboardredundancyBSC01BTSPCMI001PCMI10101BTSPCMI00101PCMI101BTSPCMI001PCMI10101BTSPCMI00101PCMI101BTSPCMI001PCMI10101BTSPCMI00101PCMI1注：基站环网的保护方式不能完全解决传输引起的业务中断,应在传输通道设计上采取自愈环的保护方式。3～5个基站共用1+1个2Mb/s中继电路并形成环形连接。当某段链路断开时，仍可实现BSC与各BTS之间的连接。MSC/VLRMSC/VLRHLR/AuCEIRNSSBSCBTSBSSTRAUWS•用户和设备数据的管理例如:SIM卡•网络操作,配置和管理•收集网络负荷信息并编辑统计报告•错误检测并纠正•安全管理•性能控制OMC操作维护中心6、运行与支持子系统图.18(TM2100EU02TM_0001GSMPLMN,37)SIM用户识别模块MS=ME+SIMSIM卡:„MS的心脏“•不同的设备，1张SIM卡(1个帐单)•安全:PIN码(紧急电话除外)•存储用户识别、安全算法及个人电话簿等信息的芯片SIM卡SIM卡厂家：华大（大秦线）、金普斯（胶济线）公司2家。不同厂家SIM卡与手机终端设备兼容性问题？