课件一：GSM数字移动通信原理

GSM数字移动通信原理1(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建(257)本文件中的信息可在未经通知的情况下进行更改并使用，PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建网络交换子系统(NSS)37用户定位39基站子系统(BSS)42移动始发呼叫48位置更新50位置更新类型50Procedures53切换54计费60为什么付费?60入网费60业务租用费60对网络的使用计费61谁被计费?62GSM的计费过程64分布式计费67网络体系结构68NSS-网络交换子系统69BSS-基站子系统69网络管理子系统71鉴权原理74安全性算法75加密/语音密码78IMEI检查79用户保密79目录3(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建什么是业务?80业务分类80电信业务82话音(电话)和紧急呼叫83短信息服务：移动始发、移动终接和小区广播84传真发送(T61和T62)86承载业务87补充业务89学习要点一览91单元复习93复习问题93信令99单元目标99引言100标准消息101实现与发展102共路信令系统No.7104消息传送部分(MTP)105电话用户部分(TUP)106信令连接控制部分(SCCP)107小结108GSM网的SS7其它应用109基站子系统应用部分(BSSAP)110移动应用部分(MAP)111事务处理能力应用部分(TCAP)111小结112GSM单元中的SS7协议层113MSC中的协议栈113HLR中的协议栈114BSC中的协议栈115GSM其它信令协议116小结117学习要点一览118单元119复习问题119传输122单元目标122无线和陆地传输简介123空中接口上的传输128物理和逻辑信道129逻辑信道133广播信道1354(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建业务信道(TCH)137时隙和突发脉冲序列138空中接口的问题和解决方案140多路径传播140阴影效应145传播时延146陆地传输147基站147BSC与BTS之间的传输148多路复用的概念149学习要点归纳152单元复习153复习问题153网络规划155单元目标155引言156无线网161小区尺寸度量161频率复用163学习要点一览165单元复习165复习问题165目录5(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建单元目标本单元结束时，学员将能够做到:•描述GSM网的发展•列出GSM超过模拟网的四个优点•命名和描述两个GSM网的开放接口8(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建简介八十年代初期，人们认识到欧洲各国正在使用的诸多移动电话系统各自不同且互不兼容，同时对电信服务的需求亦日益显著地增加。为此，欧洲邮电管理会议CEPT专门成立一个小组为西欧规划一个公共移动系统。该小组被命名为“移动通信特别小组”“GroupeSpécialeMobile”，从此系统也被称为GSM。此缩写常被解释为其它形式，但目前最为常见的表示是指全球移动通信系统(GlobalSystemforMobilecommunications.)图1.1GSM−全球移动通信系统—9(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建九十年代初期，公共移动系统的缺乏被视为普遍的全球问题，为此GSM系统亦已扩展至东欧各国、非洲、亚洲和澳大利亚。美国、南美以及日本则已决定采用另一类与GSM互不兼容的移动系统。不过，美国所采用的个人通信系统(PCS)还是使用了具有较小变动的GSM技术。由于在GSM系统的制定过程中预见到国家电信垄断将被打破，此次发展提出了若干涉及GSM系统规范的要求，现将被写入规范的要求列出如下：•••在每个国家应该拥有若干网络运营者，从而在费率以及所提供的上引入竞争，这被认为是确保GSM系统迅速扩大，设备价格下降以及减少用户通话费用的最佳途径。GSM系统必须是一个开放的系统，是指它在不同的系统部件之间应该具有良好定义的接口。因而使不同制造商的设备得以共存，为运营者提高了投资效益。GSM网的构建不会引起已经存在的公用交换电话网(PSTN)任何大的变动。除以上的商业需求外，其它主要目标被定义如下：•••••••系统必须是泛欧。系统必须保持良好的话音质量。系统必须尽可能有效地使用无线频率。系统必须拥有足够大的容量。系统必须与ISDN(综合业务数字网)兼容。系统必须与其它数据通信规范兼容。系统必须在用户和发送信息两方面都保持良好的安全性。10(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建系统的要求，它获得了许多优点。现总结如下：•GSM能有效地使用无线频率，并且由于采用数字无线通道，系统能容许更多的区间干扰。•可获得较之模拟蜂窝系统更好的平均话音质量。•全网支持数据传输。•话音加密和用户信息安全性得到保证。•由于与ISDN的兼容性，较之模拟系统可提供新的业务。•在采用GSM系统的所有国家范围内，国际漫游在技术上成为可能。•巨大的市场加剧竞争，降低了投资及使用价格。1.3GSM的发展GSM成功的一个关键因素是GSM的标准化工作在1989年之后并未完全结束，GSM起始就注定将随时间而发展。随着计算机技术和无线接入技术方面的进步，GSM将进一步得以完善并提供更多的业务。1995年，“Phase2”建议停止。GSM900与GSM1800合并，定义了附加的补充业务，改进了短消息业务，并且介绍了在无线接入方面的改进和SIM卡。Phase2建议之后，GSM不断地飞速发展。许多新的特性引入GSM，由于改进之处如此之多，它们被总称为Phase2+特性。这些Phase2+特性被定期地更新，这种改动即所谓的“升级发布”(“Release”)下列目录列出了GSM短暂历史中的重要年份。11(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建动一个新的蜂窝系统。欧洲委员会(EC)发布指示要求成员国为GSM预留900MHz频段并允许漫游。CEPT推出时间表和行动计划。12(257)1986CEPT在巴黎测试八个实验性系统。1987达成谅解备忘录(MoU)，频率分配。-890-915上行链路(从移动台至基站)-935-960下行链路(从基站至移动台)1988欧洲电信标准学会(ETSI)成立，成员来自管理部门、工业界和用户群。1989对GSMPhase1的最后建议和规范。1990完成系统验证。第一届GSM全球讨论会在罗马举行，与会者达650人。19917月1日，世界上第一次使用GSM正式通话。1992世界上第一个GSM网在芬兰投入使用。至十二月份，已有七个地区的十三个网运作。澳大利亚成为GSMMoU第一个欧洲地区以外的签约国。为GSM1800(DCS1800)分配新频率。-1710-1785MHz(上行链路)-1805-1880MHz(下行链路)1993开普敦的Telkom'93会议上，GSM第一次在非洲公开展示。若干运营者之间确立漫游协定。至1993年12月，已有十八个地区的三十二个GSM网正在运作。1994非洲的第一个GSM网在南非投入使用。GSMPhase2数据/传真承载业务推出。至1994年12月，已有六十九个GSM网运作。GSMMoU正式注册，协会设于瑞士，拥有来自八十六个地区的一百五十六个成员。GSM全球代表大会在马德里举行，与会者达1400人。1995世界上运作的GSM网已达一百一十七个。传真、数据和SMS漫游已实现。GSMphase2标准完成，其中包括对GSM1900(PCS1900)的修订。美国实现第一个GSM1900网。Telecom'95在日内瓦举行，会PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建多媒体数据。1996至1996年12月，已有一百二十个网正在运作。除预先付费的GSMSIM卡外，又推出了8KSIM。1998美国已拥有超过二百万的GSM用户，并且全世界的GSM900/1800/1900的用户总数已达1.2亿。35030025020015010050199219941996199820002002图1.2全世界的GSM用户数量13(257)PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建规范之后的目的就是为了定义若干开放接口，以约束GSM系统中的一些部件。由于接口的开放性，运营者可以采用不同GSM网络供应商提供不同网络部件来维护网络。同样，当一个接口是开放的，它会严格地定义通过接口时会发生的事情，接下来会严格地定义接口间必须实现的操作/规程/功能。目前，GSM规范定义了两个真正的开放接口。第一个是移动台与基站之间的接口，这个户外接口被恰当地称为“空中接口”.第二个是移动业务交换中心MSC(它是GSM的转接交换机)与基站控制器(BSC)之间的接口，我们称之为“A接口”。对于MSC和BSC两个网络组件，我们将在后面章节详细讨论。除了这两个已定义的接口，系统还包括其他不完全开放的接口。这是由于当商业系统推出时，系统规范还没有完成造成的。当运行模拟移动网时，经验表明集中式智能处理方式在系统中产生过多的负荷，因此会减少容量。为此，原则上GSM规范提供全部网络的分布式智能处理方法。提到接口，使用的接口越复杂，为了实现所有功能要求，接口间要求的智能化程度就越高。在一个GSM网络中，非集中式智能处理通过将整个网络划分为三个不同的子系统实现：•••网络交换子系统(NSS)基站子系统(BSS)网络管理子系统(NMS)14(257)建立呼叫所需的实际网络由NSS和BSS组成。BSS负责无线通道的控制，每一个呼叫都通过它连接。NSS负责呼叫控制功能。呼叫总是通过NSS连接。PDF文件