GSM系统原理培训

1GSM移动通信系统原理培训讲义2移动通信发展史AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字需求驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA多址技术与双工技术多址技术时分多址，频分多址和码分多址双工技术时分双工与频分双工功率功率FDMA多址技术频分(信道化)，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。系统采用：模拟蜂窝系统和数字蜂窝系统功率FDMA＋TDMA多址技术在一个宽带的无线载波上，按时间划分为若干时分信道，每一用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收（或发）信号。GSM采用这种方式。每个频率资源可划分出8个时隙。多址技术功率/码道timePower/codefrequencyFDMA＋TDMA＋CDMACDMA允许一个信道上同时传输多个用户的信息，也就是说，允许用户之间的相互干扰。其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。有多少个互为正交的码序列，就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。FDD：用户的收发信息，通过上行和下行的不同频率信道进行传递，从而实现用户能够同时进行信息的收发。FDMA：用户在收发信息时，区别于其他用户的方式，是独占一个频率的无线信道。TDD：用户的收发信息，通过上行和下行的频率信道不同时间间隙进行传递，从而实现用户能够同时进行信息的收发。TDMA：用户在收发信息时，区别于其他用户的方式，是独占一个频率的无线信道的某些固定时间间隙双工技术移动通信8GSM900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/GSMEGSMETACS移动通信9DCS1800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1710DCS1800移动通信10GSM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）移动通信11GSM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）莆田在用频点：1-94，999-1023,512-561,586-560移动通信12GSM系统结构PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCEIRBCEFGHDNSSBSSNSS移动通信13GSM系统结构NSS是整个系统的核心，它与GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的作用。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、信令处理等BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线信息的发送接收、无线资源管理及功率控制等；同时，它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等；当然，也要与操作支持子系统OSS之间实现互通。OSS完成移动用户管理、移动设备管理、系统的操作与维护。BSC基站控制中心BTS基站收发信台MSC移动交换中心VLR拜访位置寄存器HLR归属位置寄存器AUC鉴权中心EIR设备识别寄存器OMC操作维护中心NMC网络管理中心PSTN公用电话网PDN公用数据网ISDN综合业务数字网BSCBTSBSSOMCNMCOSSNSSMSC/VLRHLR/AUCEIRPSTNISDNPDNGSM系统结构图移动通信14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间的接口移动通信15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移动通信16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中描述移动通信17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。移动通信18GPRS移动台类型•TypeC仅ATTACH至GPRS；•TypeB可同时ATTACH至GPRS和常规GSM服务；可收听电路交换和GPRS寻呼；支持电路交换呼叫或GPRS数据传输，但不支持同时通讯。•TypeAGPRS与常规GSM同时运行；同时进行电路交换和GPRS数据传输。移动通信19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20移动区域和识别号服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMN）组成，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。PLMN是由一个公用陆地移动通信网提供通信业务的地理区域。由一个或若干个移动业务交换中心（MSC）组成。在该区内具有共同的编号制度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计划。MSC是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成PLMN网的一部分。一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。移动通信21移动区域和识别号位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。基站区由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（BTS）包括的所有小区所覆盖的区域。小区即采用基站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域。在采用全向天线结构时，小区即为基站区。移动通信22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)移动通信23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。移动通信24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）移动通信25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）移动通信26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）移动通信27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移动通信28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。移动通信29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