GSM网络优化基础培训课件

无线网络基础知识培训北京华信睿诚科技有限公司•第一讲：网络结构、信道分类•第二讲：帧结构、信令流程•第三讲：IDLEMODE&ACTIVEMADE•第四讲：天线原理及工程经验•第五讲：MCOM使用技巧目录第一部分CME20系统的基本构成移动通信是移动用户与固定用户之间，或移动用户与移动用户之间的通信。主要介绍瑞典爱立信公司GSM数字蜂窝移动通信系统的主要产品——CME20系统。讲述的内容包括CME20系统的系统概论、无线数字接入原理、GSM的识别码系统、呼叫的建立过程、交换系统的鉴权及加密和设备的识别过程、蜂窝小区的规划等内容。一、CME20系统的构成GSM基本上可分为两部分：交换系统（SS）和基站系统（BSS）（一）、交换系统（SS）交换系统包括下列功能单元：移动业务交换中心（MSC）拜访位置寄存器（VLR）归属位置寄存器（HLR）鉴权中心（AUC）设备识别寄存器（EIR）短信息服务中心（SC）操作维护中心（OMC）AUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS交换系统基站系统基站系统信息传输基站系统呼叫连接和信息传输HLR一个MSC控制多个基站控制器，它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。HLR寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。AUC与HLR相连，是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。VLR还包括当前的MSC中该MS的更为详细的位置信息。与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATEWAY－网关或门道交换局）。在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡SIM），它寄存用户的鉴约信息，没有SIM卡，MS不能接入GSM网络，但是当用于紧急业务时除外。另一部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），这样为防失窃，系统配置了EIR，用来检验设备的合法性，可以禁止末经批准的话机设备使用。用户权与用户设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户可以买卡租机，这也是一种新的业务。三种名单：白名单---合法设备黑名单---非法设备灰名单---故障设备（二）、基站系统（BSS）基站系统由以下两个部分组成1）基站控制器（BSC）BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至MSC之间的接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。2）无线基站（RBS）RBS用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发信机构成。（三）、操作支援系统（OSS）在GSM建议中称为OMC，用于整个CME20系统的集中操作与维护。二、CME20系统的网络结构1、CME20系统的网络构成1）入口MSC（GMSC）提供CME20、PLMN网络与其它通信网间的链路。具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能。2）MSC/VLR业务区MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。3）位置区（LA）广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。4）小区（CELL）一个位置区划分为若干个小区，它是网络中一个基本的无线覆盖的区域。图2入口MSC的网络位置MSC/VLR业务区MSC/VLR业务区MSC/VLR业务区MSC/VLR业务区GMSCGSM服务区PLMN服务区MSC\VLR服务区位置区小区图3CME20的网络结构GSM/PLMN网络和其它PSTN、ISDN或PLMN网间的链路，将位于国际或国内汇接交换机的级别上。GSM/PLMN网的全部入局呼叫将选路入口至一个或多个入口MSC。MSC作为GSM/PLMN的入局汇接交换机，它具有为移动终端的呼电询问呼叫路由的功能。它能使系统为呼叫选路至它们的最终的目的地——被叫移动台。在GSM/PLMN网络中，全部至移动终端的呼叫，都要选路至某一个具有入口功能的MSC，该MSC称为GMSC。GSM/PLMN网络的区是由一个或几个MSC/VLR业务区构成，能够提供GSM/PLMN网络与其它通信网络间的链路，具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能的MSC称为入口MSC，简称GMSC。MSC服务区表示由该MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。因此，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。每个MSC/VLR服务区又被分成若干个位置区，位置区是MSC/VLR服务区的一个部分，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于某一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。一个位置区又划分为若干个小区。每个小区具有专用的识别码（CGI），它表示网络中一个基本的无线覆盖区域。利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样载频的各个小区。GSM网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通”系统，所以GSM业务区的范围可以覆盖全球，它的业务区由全球的全部成员国的GSM/PLMN业务区构成。一个国家可以有一个或多个的GSM/PLMN网络，每个GSM/PLMN网络可由多个MSC/VLR业务区构成，每个MSC/VLR业务区又被分成若个位置区，每个位置区又划分为若干个小区，每个小区是一个特定的BTS覆盖的区域。GSM业务区：由全球所有的成员国的GSM/PLMN业务区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。GSM/PLMN业务区：一个网络运营商所运营的GSM/PLMN网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个GSM/PLMN网络。MSC业务区：表示网络中由一个MSC所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜位置寄存器（VLR）登记。所以，MSC总与VLR构成同一个节点，写作MSC/VLR。位置区（LA）：位置区是MSC/VLR业务区的一部分。每一个MSC/VLR业务区分成几个位置区，在一个位置区内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以，一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位置区只能属于一个MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。小区（Cell）：它表示网络中一个BTS的无线覆盖区域，一个位置区可划分为若干个小区，一个小区是具有一个全球识别码（CGI）的。同时，利用基站识别码（BSIC），移动台本身能区分使用同样的载频的各个小区。三、CEM20系统的技术特点CME20系统具有下列的几种技术特点：1、采用AXE-10交换系统的技术。CME20系统实际上是AXE的一个应用系统，是通过在AXE-10交换机基础上增加和减少相应的子系统、功能块来实现的，这样做的好处是移动通信系统可共享AXE技术的成熟和进步。2、采用TDMA时分多址调制技术，可使不同的移动台分时占用同一频率来实现同时通话，目前可以做到8个用户同时使用同一频率。采用TDMA方式，基站设备中的多个信道可共用一套收发信机，有利于降低成本，增加系统配置的灵活性。3、采用高斯滤波最小移频键控频率调制技术（GMSK）。数字调制是用基带数字信号，改变高频载波信号的某一参数以传递数字信号的过程。使用GMSK方式，其优点是避开了线性要求，使用非线性功率放大器可降低移动台的成本。4、话音编码方面采用了波形编码和声源编码相结合的混合编码技术，速率可低于16Kbit/s。5、保密方面采用加密和用户身份鉴别的识别数字化处理技术，安全、保密性能好。GSM无线接入原理一、时分多址（TDMA）GSM900：上行频率：890－－915MHZ下行频率：935－－960MHZGSM1800：上行频率：1710－－1785MHZ下行频率：1805－－1880MHZ移动使用：上行：890－909MHZ下行：935－954MZH上行：1710－1720MZ下行：1805－1815MZ在GSM中,无线路径上传输的是编码后的数字话音，与模拟话音不同，数字话音是不连续的信号，可采用时分的方式传送，所以，在GSM中，无线路径上采用的是时分多址(TDMA)方式。每一个载频上有8个时隙，每一个时隙相当于模拟系统中的一个信道，可提供一个移动台通话，最多可有8个移动用户使用同一频带，他们使用不同的时隙。如图所示，8个移动台分别工作在一个载频上的8个不同的时隙上。D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3D3D1C1B3B2C2B1A2D2A1C3A3同频小区A1948270584634B1938169574533C1928068564432D1917967554331A2907866544230B2897765534129C2887664524028D2877563513927A3867462503826B3857361493725C3847260483624D3837159473523小区频率分组表二、GSM信号处理（一）GSM中的技术难点1、时间色散2、时间提前3、话音编码-----压缩话音数据的比特速率4、误码处理采用信道编码、交织、跳频等技术。1、时间色散010101010101010101在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。如图所示：基站发射101010的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动台，可见反射信号比直射信号经过路程长。在GSM系统中，比特速率为270Kbit/s，则每一比特时间为3.7us，也即是一比特对应1.1Km。假若反射信号经过的路程比直射信号经过的路程长1.1公里，则移动台就会在接收到的有用信号中混有比它迟到一个比特时间的一个信号，即移动台同时会收到一个为“1”的信号和一个为“0”信号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。解决方法：均衡器，其基本原理是利用均衡器滤除不需要的信号。•避免有害的时间色散的方法：•将BTS尽可能建在离建筑物近的地方。•将BTS背对反射物，天线有高的前背比。•MS不要离反射物太远。2、瑞利衰落在移动台和基站的距离比较近的时候，在建筑物多的地区，移动台可能会收到很多从建筑物反射过来的信号，这些信号对移动台的影响在于不同相位的信号的叠加，其结果可能是信号强度加强，也可能是减弱，甚至减弱为零。解决方法：分集接收：根据使用频率的波长和移动台的移动速度，利用6米的分集接收，可以很好地解决瑞利衰落的问题。跳频：如果在某一个频率上存在瑞利衰落，利用跳频，将只损失部分信息，再利用复杂的信号处理过程，就能重新恢复所有的信息。05432167323、时间提前由于采用了TDMA技术，因此要求移动台必须在指配给它的时隙内发送，而在其余时间则必须保持沉默。否则它将对使用同一载频上不同时隙的另一些移动台的呼叫造成干扰。如图所示：某一移动台非常靠近基站，指配给它的是时隙2（TS2），它只能利用该时隙进行呼叫，在该移动台呼叫期间，它向远离基站的方向移动。因此，从基站发出的信息，将会越来越迟地到达移动台，与此同时，移动台的应答信息也将越来越迟地到达基站。如果不采取任何措施，则该时延将会长到使该移动台在TS2发送的信息与基站在TS3接收到的信息相重迭起来，引起相邻时隙的相互干扰。所以，在呼叫期间，要监视呼叫到达基站的时间，并向移动台发出指令，使移动台能够随着它离开基站距离的增加，逐渐提前发送信号，这个移动台提前发送信号的时间称为定时提前时间（TA）。4、话音编码GSM中话音编码采用混合编码器，其编码过程分为：第一阶段：话音分段。64KBIT\S的话音分成20MS一段进行编码。第二阶段：编码。每2