GSM移動(dòng)通信介紹20040410(講課稿)

1、GSM移動(dòng)通信基礎(chǔ)理論華信郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司福建分院華信郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司福建分院 移動(dòng)設(shè)計(jì)所移動(dòng)設(shè)計(jì)所 黃臻峰黃臻峰 2004年年4月月介紹提綱nGSM移動(dòng)通信概述nGSM系統(tǒng)工作頻段劃分nGSM移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)接口nGSM系統(tǒng)相關(guān)識(shí)別號(hào)碼nGSM系統(tǒng)話音處理流程簡(jiǎn)介nGSM系統(tǒng)安全性管理功能nGSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理功能nGSM移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)介紹1.GSM移動(dòng)通信概述1.1 移動(dòng)通信概念1.2 移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史1.3 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程1.1 移動(dòng)通信的概念n為什么需要移動(dòng)通信 隨時(shí)隨地、不受時(shí)空限制地進(jìn)行信息交流n移動(dòng)通信的概念 通信雙方或至

2、少其中一方在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中進(jìn)行信息傳遞的通信方式n第一個(gè)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)n第一個(gè)蜂窩系統(tǒng)（AMPS）是在1983年10月在芝加哥地區(qū)開始使用，由美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T）經(jīng)營(yíng)管理1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史n第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)n采用模擬技術(shù)n頻率：800MHz、900MHzn主要的制式n美國(guó)：AMPS（先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)）n歐洲：TACS（總接入通信系統(tǒng)）n英國(guó)：ETACSn日本：NTACSn西德、葡萄牙：C-450n意大利：RTMS1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史n第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)n采用數(shù)字技術(shù)n頻率： 800MHz、900MHz、1800MHzn主要的系統(tǒng)n美國(guó)：DAMPS、CDMAn歐洲

3、：GSMn日本：PDCn2.5代移動(dòng)通信系統(tǒng)nGPRSnIS-95B 1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史n第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)n采用數(shù)字技術(shù)n頻率： 800MHzn主要的系統(tǒng)(十種提案)n日本：W-CDMAn歐洲：ETSI-UTRA-UMTS、EP-DECTn美國(guó)：WIMS W-CDMA、CDMA2000、UWC-136、 WCDMA/NAn韓國(guó)：Global CDMA 、Global CDMA n中國(guó)：TD-SCDMAn1982年，歐洲郵電大會(huì)（CEPT）成立了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體GSM，其目的是制定歐洲900MHz數(shù)字TDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。n1989年，PHASE I

4、標(biāo)準(zhǔn)，主要定義了900M頻段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。n1991年，第一個(gè)GSM系統(tǒng)正式商用，重新命名為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System For Mobile Communication）。n1993年，PHASE II 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PHASE I 進(jìn)行必要的修正和業(yè)務(wù)補(bǔ)充外，增加1800M頻段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；n1994年，PHASE II 標(biāo)準(zhǔn)，增加GPRS的內(nèi)容。1.3 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程2. GSM系統(tǒng)工作頻段劃分2.1 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(900M)2.2 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(1800M)2.3 GSM系統(tǒng)的頻率結(jié)構(gòu)2.1公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(900M) 872 880 890

5、897.5 905 915 917 925 935 942.5 950 960 MHz ETACS TACS GSM ETACS TACS GSM EGSMEGSMB網(wǎng)EricssonA網(wǎng)Motorola郵電4MHz聯(lián)通6MHz郵電4MHz聯(lián)通6MHzB網(wǎng)EricssonA網(wǎng)Motorola1 2 3 4 73 74 75 76 95 96 97 98 123 124 125 頻段總帶寬：25MHz頻道間隔： 200kHz頻點(diǎn)： 25000/200 = 125個(gè)(可用)頻道序號(hào)： n = 1124 郵電可壓縮TACS，下擴(kuò)GSM頻點(diǎn)郵電GSM 20個(gè)頻點(diǎn) 聯(lián)通GSM 29個(gè)頻點(diǎn)n900MHz公

6、用陸地蜂窩移動(dòng)通信的頻段: 890915/935960 MHz(基站收/基站發(fā))n我國(guó)主要運(yùn)營(yíng)商的頻率使用劃分 890909MHz/935954MHz 94個(gè)頻點(diǎn) (移動(dòng)) 909915MHz/954960MHz 28個(gè)頻點(diǎn) (聯(lián)通)2.2 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(1800M) 1710 1755 1785 1805 1850 1880 1 2 3 4 222 223 224 225 頻段總帶寬：75MHz 我國(guó)用低45MHz頻道間隔： 200kHz頻點(diǎn)： 45000/200 = 225個(gè)(可用)頻道序號(hào)： n = 1224 我國(guó)DCS1800下行頻段我國(guó)DCS1800上行頻段n1800MHz

7、公用陸地蜂窩移動(dòng)通信的頻段： 17101785/18051880 MHz(基站收/基站發(fā))n我國(guó)主要運(yùn)營(yíng)商的頻率使用劃分 17101720MHz/18051815MHz (移動(dòng)) 17451755MHz/18401850MHz (聯(lián)通)2.3 GSM系統(tǒng)的頻率結(jié)構(gòu)nGSM數(shù)字移動(dòng)通信頻率結(jié)構(gòu)采用FDMA-TDMA技術(shù)。n手機(jī)上行頻率890915MHZ；n基站下行頻率935960MHZ。n在25MHZ頻段內(nèi)分配125個(gè)載頻（一般96號(hào)載頻作為保護(hù)頻道），頻率間隔200KHZ。每個(gè)載頻又 被8個(gè)信道時(shí)分復(fù)用，實(shí)際最大可用信道數(shù)為： 8*（125-1）=992個(gè)。nDCS1800上/下行頻率為：17

8、101785/18051880 MHz .分配374個(gè)載頻.3.GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3.1多址技術(shù)3.2功率控制3.3頻率復(fù)用技術(shù)3.4跳頻技術(shù)3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)多址方式有三種：多址方式有三種：FDMA、TDMA和和CDMA 在GSM中，無(wú)線路徑上是采用時(shí)分多址（TDMA）方式。每一頻點(diǎn)（頻道或叫載頻TRX）上可分成8個(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙為一個(gè)信道。一個(gè)TRX最多可有8個(gè)移動(dòng)客戶同時(shí)使用。3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)n TDMA方式頻分多址和時(shí)分多址方式頻分多址和時(shí)分多址方式3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)n TDMA物理信道-幀結(jié)構(gòu)3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)n TD

9、MA邏輯信道AGCHRACHPCHTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HTCH/FTCH/H邏輯信道邏輯信道廣播信道(BCH)公共控制信道 (CCCH)話務(wù)信道 (TCH)控制信道FACCH/ BmSDCCHFACCH/ LmSACCHSCHBCCH(Sys Info)FCH公共信道 (CCH)專用信道(DCH)3.2GSM移動(dòng)通信技術(shù)功率控制 當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它的發(fā)射功率需要進(jìn)行變化。當(dāng)它離基站較近時(shí)，需要降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它用戶的干擾，當(dāng)它離基站較遠(yuǎn)時(shí)，就應(yīng)該增加功率，克服增加了的路徑衰耗。 所有的GSM手機(jī)都可以以2DB 為一等級(jí)來(lái)調(diào)整它們的發(fā)送功率，

10、GSM900 移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是8W（規(guī)范中最大允許功率是20W，但現(xiàn)在還沒有20W的移動(dòng)臺(tái)存在）。DCS1800移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是1W。相應(yīng)地，它的小區(qū)也要小一些。3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)n幾個(gè)基本概念n基站 移動(dòng)通信系統(tǒng)采用基站設(shè)備來(lái)提供無(wú)線服務(wù)范圍的。n蜂窩 基站的覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱為蜂窩n大區(qū)制 采用大功率的基站，提供比較大的服務(wù)范圍，但它的頻率利用率較低，也就是說基站提供給用戶的通信通道比較少，這種方式稱為大區(qū)制。n小區(qū)制 采用小功率的基站，提供大容量的服務(wù)范圍，同時(shí)它采用頻率復(fù)用技術(shù)來(lái)提高頻率利用率，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比

11、較大，這種方式稱為小區(qū)制或微小區(qū)制。n頻率復(fù)用的概念和相關(guān)影響n 頻率復(fù)用:指處在不同地理位置（不同的小區(qū)）上的用戶可以同時(shí)使用相同頻率的信道。頻率復(fù)用系統(tǒng)可以極大地提高頻譜效率。 但如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。n 同頻干擾（C/I）： 因頻率復(fù)用造成的相鄰小區(qū)相同頻率對(duì)信道的干擾。GSM要求C/I9DB。n 鄰頻干擾（C/A）：小區(qū)內(nèi)外相鄰頻率產(chǎn)生的干擾。GSM要求C/A-9DB。3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)n頻率復(fù)用方案n 頻率復(fù)用方案：在系統(tǒng)的作用區(qū)域內(nèi)重復(fù)使用相同的頻率這種頻率復(fù)用方案使整個(gè)頻譜分配被劃分為K個(gè)頻率復(fù)用的模式。n 公式： D：頻率復(fù)用距離 R：小區(qū)半徑

12、 K：頻率復(fù)用模式(K=3、4、7)3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)D 3K R nGSM頻率復(fù)用方式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)n7小區(qū)復(fù)用模式n4基站3小區(qū)復(fù)用模式：4X3n3基站3小區(qū)復(fù)用模式：3X3n1基站3小區(qū)復(fù)用模式：1X3n1基站1小區(qū)復(fù)用模式：1X1nGSM頻率復(fù)用方式-7小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)76543212341756nGSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)B1a1a2a3c1c2c3d1d2d3b1b2b3c1c2c3d2d1d3b11b2b3A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3484

13、950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495nGSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)假設(shè)：可用的頻段為4895，載頻數(shù)為48個(gè)。規(guī)劃站型為：3小區(qū)每小區(qū)4個(gè)載頻的基站，即 4/4/4 站型 nGSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)B1a1a2c1c2c3b1b2b3c1c2c3b2b1b3a3nGSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)假設(shè)：可用

14、的頻段為96131，載頻數(shù)為36個(gè)。規(guī)劃站型為：3小區(qū)每小區(qū)4個(gè)載頻的基站，即 4/4/4 站型 A1A1B1B1C1C1A2A2B2B2C2C2A3A3B3B3C3C39696979798989999100100101101102102103103104104105105106106107107108108109109110110111111112112113113114114115115116116117117118118119119120120121121122122123123124124125125126126127127128128129129130130131131nGSM頻率復(fù)

15、用方式-1基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)B1a1a2a3a1a2a3a1a2a3a1a2a3a2a1a3nGSM頻率復(fù)用方式-1基站1小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)B1A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3調(diào)制調(diào)制信道編碼與交織信道編碼與交織語(yǔ)音數(shù)字化及編碼語(yǔ)

16、音數(shù)字化及編碼f1f2f3f4f1信息通過不斷跳躍的頻率被傳輸信息通過不斷跳躍的頻率被傳輸n什么是跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)n跳頻的種類3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)n基帶跳頻 信道在不同時(shí)隙中使用不同頻率的收發(fā)機(jī)傳輸信息n合成器跳頻 信道使用固定的具有頻率可調(diào)功能的收發(fā)機(jī)在不同時(shí)隙通過不同頻率傳輸信息n跳頻的種類基帶跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2f4f1f2f3f4f5f6Call 1Call 2窄帶諧振腔窄帶諧振腔合成器合成器n跳頻的種類合成器跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2f4f1 f2 f3 f4 f5 f6f4Call 1Call 2f1 f2 f3 f

17、4 f5 f6寬帶合路器寬帶合路器f2n跳頻的作用3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)n 改善傳輸質(zhì)量，相當(dāng)于頻率分集 頻率分集處于多徑環(huán)境中的漫速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)通過采用跳頻技術(shù)，大大改善移動(dòng)臺(tái)的通信質(zhì)量n 提高網(wǎng)絡(luò)容量，相當(dāng)于干擾分集頻率數(shù)頻率數(shù)載波組合載波組合非跳頻非跳頻 基帶跳頻基帶跳頻 合成器跳頻合成器跳頻話務(wù)量話務(wù)量 (E/Km2)容量的增長(zhǎng)容量的增長(zhǎng)基帶基帶/非跳頻非跳頻 合成器合成器/非跳頻非跳頻 合成器合成器/基帶基帶2436482/2/23/3/34/4/42/2/24/4/45/5/53/3/35/5/57/7/731.356.983.6 31.3 83.6111.5 56.91

18、11.5164.6-47%33%82%96%97%82%33%48%非跳頻非跳頻 基帶跳頻基帶跳頻 合成器跳頻合成器跳頻n跳頻的作用-網(wǎng)絡(luò)容量的提升3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)n 頻率復(fù)用方式頻率復(fù)用方式 非跳頻非跳頻: 所有信道所有信道4x3 基帶跳頻基帶跳頻: 控制信道控制信道4x3 ；話音信道話音信道 3x3 合成器跳頻合成器跳頻: 控制信道控制信道4x3 ；話音信道話音信道 1x3或或1X14.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2 GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口4.3 GSM系統(tǒng)功能4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSC 基站控制中心BTS 基站收發(fā)信臺(tái)MSC

19、移動(dòng)交換中心VLR 拜訪位置寄存器HLR 歸屬位置寄存器AUC 鑒權(quán)中心EIR 設(shè)備識(shí)別寄存器OMC 操作維護(hù)中心NMC 網(wǎng)絡(luò)管理中心PSTN 公用電話網(wǎng)PDN 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)BSCBTSBSSOMCNMCOSSNSSMSC/VLRHLR/AUCEIRPSTNISDNPDNGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖MSBSCBTSBSSMSC/VLRUmA-bisA4.2GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口n系統(tǒng)的主要接口系統(tǒng)的主要接口HLREIRPSTNISDNPDNBSCBTSBSSMSC/SSPVLRMSC/SSPVLRSCPGBETUP/ISUPBDCFAL4.2GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口n系統(tǒng)內(nèi)部接口系統(tǒng)內(nèi)部接

20、口MSC/VLRHLR/AUCEIRBSSOSSPSTNNSS4.3GSM系統(tǒng)功能nNSS各部分的功能各部分的功能 1）信道的管理和分配； 2）呼叫的處理和控制； 3）過區(qū)切換和漫游的控制； 4）用戶位置信息的登記與管理； 5）用戶號(hào)碼和移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼的登記和管理; 6）服務(wù)類型的控制； 7）對(duì)用戶實(shí)施鑒權(quán); 8）與其它公用通信網(wǎng)絡(luò)互連.4.3GSM系統(tǒng)功能nMSC、VLR功能功能 MSCMSC VLRVLR存儲(chǔ)漫游用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù) HLRHLR登記內(nèi)容： 永久性的參數(shù) 暫時(shí)性的需要隨時(shí)更新的參數(shù)4.3GSM系統(tǒng)功能nHLR、AUC功能功能 AUCAUC存儲(chǔ)內(nèi)容： 鑒權(quán)信息 加密密鑰 EIR

21、EIR存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行鑒別監(jiān)視，拒絕非移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。進(jìn)行鑒別監(jiān)視，拒絕非移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。4.3GSM系統(tǒng)功能nEIR的功能的功能BSCTCMSCOMCMSBSSUmAbisAsubABTS4.3GSM系統(tǒng)功能nBSS設(shè)備的組成設(shè)備的組成耦合TXRX載頻單元基站接口單元載頻單元幀單元幀單元時(shí)鐘單元操作維護(hù)BSC射頻基帶控制4.3GSM系統(tǒng)功能nBTS的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 無(wú)線資源的接入無(wú)線資源的接入 基帶數(shù)字處理基帶數(shù)字處理 包括信道編/解碼，交織/去交織，加密/去加密，TDMA幀 建立，速率匹配等，由幀單元（FU）完成 射頻處理射頻處理 實(shí)現(xiàn)9

22、00M無(wú)線信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，由載頻單元（CU）完成 信道管理信道管理 將指定的邏輯信道組合到實(shí)際的物理信道上4.3GSM系統(tǒng)功能nBTS的主要功能的主要功能 信道管理信道管理 建立與釋放無(wú)線資源，執(zhí)行邏輯信道的組合、物理信道的映射 響應(yīng)MS和MSC的呼叫請(qǐng)求 協(xié)議轉(zhuǎn)換協(xié)議轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)MSC-BSC側(cè)七號(hào)信令和BSC-BTS側(cè)LAPD信令的轉(zhuǎn)換4.3GSM系統(tǒng)功能nBTS的主要功能的主要功能 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)16Kbit/s到到64Kbit/s的話音信號(hào)處理的話音信號(hào)處理TCAsub口16Kbit/s至BSC至MSCA口64Kbit/s13Kit/s RPE-LPT話音信息3Kbit/s檢測(cè)比特64Kbit

23、/sPCM碼+ 對(duì)下行鏈路的話音激活檢測(cè)和舒適噪聲的產(chǎn)生對(duì)下行鏈路的話音激活檢測(cè)和舒適噪聲的產(chǎn)生4.3GSM系統(tǒng)功能nTC的主要功能的主要功能1 : 4BSCTCUmAbisAsubABTSMS至MSC2Mbit/sPCM傳輸每個(gè)PCM時(shí)隙包含4個(gè)GSM TCH/F13Kbit/s每個(gè)PCM時(shí)隙包含1個(gè)GSM TCH/F16Kbit/s16Kbit/s64Kbit/s TC可以放在傳輸鏈中BTS與MSC之間的 不同地方 TC在功能上屬于BTS，但通常放在MSC 機(jī)房以節(jié)省長(zhǎng)途傳輸鏈路4.3GSM系統(tǒng)功能nBSS內(nèi)部語(yǔ)音信號(hào)傳輸速率內(nèi)部語(yǔ)音信號(hào)傳輸速率BTSq 包括便攜臺(tái)和車載臺(tái)包括便攜臺(tái)和車載

24、臺(tái)q 接入網(wǎng)絡(luò)需要接入網(wǎng)絡(luò)需要SIMSIM卡的支持卡的支持 緊急業(yè)務(wù)除外緊急業(yè)務(wù)除外4.3GSM系統(tǒng)功能nMS的主要功能的主要功能對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，如系統(tǒng)自檢、報(bào)警、對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，如系統(tǒng)自檢、報(bào)警、故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄傳遞及各種資料的收集分析和顯示等記錄傳遞及各種資料的收集分析和顯示等 友好的用戶界面 提供標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)管接口4.3GSM系統(tǒng)功能nOMC的主要功能的主要功能BSCIntegrated Network Management Center OMC-R OMC-SBSS A+ InterfaceQ3Q3Switch

25、 ElementMobility Management ElementHLRVLRAuC CDMA MSCUNIX SERVER BILLING SYSTEMTCP/IPBTSBTSTCP/IP4.3GSM系統(tǒng)功能nOMC的組成的組成DX 200MSCTCHLROMCBSCDX 200BTSBTSBTSMSBSSNSSOMCCCS7LapDLapDm4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議n系統(tǒng)信令結(jié)構(gòu)4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議CMMMRRLAPDmSigL1L3L2L1MSRRBTSMLAPDmSigL1LAPDSigL1LAPDSigL1BTSMRRSCCPMTPBSSMAPCMMMBSSMAPSC

26、CPMTPMSCBSCBTSUm接口Abis接口A接口n協(xié)議L1-L3分層結(jié)構(gòu)CM：通信管理 MM：移動(dòng)性管理RR：無(wú)線資源管理 LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議移動(dòng)應(yīng)用部分BSSMAP：基站子系統(tǒng) 移動(dòng)應(yīng)用部分SCCP：信令連結(jié)控制部分 MTP：信息傳遞部分ISUP：ISDN用戶部分TACP：事務(wù)處理應(yīng)用部分 MTP：信息傳遞部分L1-L3：信號(hào)層1-3n信令層3的互通4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議DTAPBSSAPSCCPMTPDTAPBSSAPSCCPMTPBSSMAP分配功能BSSMAP分配功能A接口BSSAP：BSS應(yīng)用部分 SCCP：信令連接控制部分DTAP：直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分

27、MTP：消息傳遞部分BSSMAP：BSS移動(dòng)應(yīng)用部分nRR在基站子系統(tǒng)中終止，RR消息在BSS中進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)譯， 映射成BSS移動(dòng)應(yīng)用部分（BSSMAP）的消息在A接口中傳遞n移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）都至MSC終止， MM和CM消息在A接口中是采用直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分（DTAP） 傳遞，基站子系統(tǒng)（BSS）則透明傳遞MM和CM消息5.GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼5.1 MSISDN5.2 IMSI5.3 TMSI5.4 MSRN/HON5.5 MSC號(hào)與HLR號(hào)5.6 LAI/CGI/BSIC 在GSM系統(tǒng)中，出于識(shí)別的目的，定義了如下的一些編號(hào):n為了確定GSM移動(dòng)用戶： 永久性編碼: IMS

28、I MSISDN 臨時(shí)性編碼: TMSI MSRN HONn為了識(shí)別NSS網(wǎng)絡(luò)組件: MSC Number、VLR Number、 HLR Numbern為了識(shí)別位置區(qū): LAIn為了識(shí)別BSS網(wǎng)絡(luò)組件: CGI BSIC5.GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼CCNDCSNNational (significant)Mobile station internationalISDN numberMobile numberMSISDN 號(hào)碼結(jié)構(gòu)圖CC： Country Code，國(guó)家碼，如中國(guó)為86。NDC：National Destination Code，國(guó)內(nèi)接入號(hào)，如中國(guó)移動(dòng)的NDC目前有139、138、1

29、37、136、135；中國(guó)聯(lián)通的NDC 目前有130、131、133。SN： Subscriber Number ，SN的一般格式H0 H1 H2 H3 ABCD一、MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSM PLMN中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼。二、MSISDN 采取E.164編碼方式。三、存儲(chǔ)在HLR和VLR中，在MAP接口上傳送。5.1 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n MSISDNMCC：Mobile Country Code，移動(dòng)國(guó)家碼，在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，三個(gè)數(shù)字，如中國(guó)為 460。MNC：Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，兩個(gè)數(shù)字。MSIN：Mobil

30、e Subscriber Identification Number，在某一PLMN內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。編碼格式為：H1 H2 H3 S XXXXXXNMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一國(guó)家內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。一、IMSI是GSM系統(tǒng)分配給移動(dòng)用戶(MS)的唯一的識(shí)別號(hào)。 二、采取E.212編碼方式。 三、存儲(chǔ)在SIM卡、HLR和VLR中，在無(wú)線接口及MAP接口上傳送。四、IMSI分配原則：最多包含15個(gè)數(shù)字(0-9)。 MCC在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，而NMSI的分配則是各國(guó)運(yùn)營(yíng)者自己的事。 如果在一個(gè)國(guó)家有不止一個(gè)GSM PLMN

31、，則每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。IMSI分配時(shí)，要遵循在國(guó)外PLMN最多分析MCC+MNC就可尋址的原則。Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMNCMSINNMSIIMSI IMSI 號(hào)碼結(jié)構(gòu)圖號(hào)碼結(jié)構(gòu)圖5.2GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n IMSITMSI是為了加強(qiáng)系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時(shí)用戶識(shí)別，在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對(duì)應(yīng)。TMSI分配原則： 一、TMSI 包含四個(gè)字節(jié)，可以由八個(gè)十六進(jìn)制數(shù)組成，其結(jié)構(gòu)可由各運(yùn)營(yíng)部門根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r而定。二、TMSI的32比特不能全部為1，因?yàn)樵赟IM卡中比特全為1的TMSI表示無(wú)

32、效的TMSI。三、要避免在VLR重新啟動(dòng)后TMSI重復(fù)分配，可以采取TMSI的某一部分表示時(shí)間或在VLR重起后某一特定位改變的方法。TMSITMSI5.3 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n TMSIMSRN （移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼）是在移動(dòng)臺(tái)有來(lái)話呼叫時(shí)，根據(jù)HLR的請(qǐng)求，臨時(shí)由VLR分配的號(hào)碼，用于發(fā)端MSC 尋址被叫拜訪的MSC，接續(xù)完成后立即釋放，此號(hào)碼只在某一時(shí)間范圍（比如90秒）內(nèi)有效。采取E.164編碼方式，編碼格式為：在MSC號(hào)碼/VLR號(hào)碼 的后面增加3 個(gè)數(shù)字。 MSRN HONHON（切換號(hào)碼）是用于用戶在兩個(gè)移動(dòng)交換區(qū)間進(jìn)行切換時(shí)，為建立MSC間通話鏈路而臨時(shí)使用的號(hào)碼，其編碼方式和格式類

33、似MSRN。 5.4 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n MSRN/HONMSC號(hào)碼號(hào)碼HLR號(hào)碼號(hào)碼一、編碼格式為 CC+NDC+LSP二、 CC、NDC含義同MSISDN的規(guī)定，LSP(locally significant part)由運(yùn)營(yíng)者自己決定三、E.164編碼方式四、目前在網(wǎng)上MSC與VLR都是合一的，所以MSC號(hào)碼 與VLR號(hào)碼基本上都是一樣的。 一、采取E.164編碼方式 二、 編碼格式為：CC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000，即為用戶號(hào)為全零的MSISDN，CC，NDC含義同MSISDN的規(guī)定。5.5 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n MSC號(hào)與HLR號(hào)在檢測(cè)位置更新、切換請(qǐng)求和下發(fā)尋呼時(shí)

34、，要使用位置區(qū)識(shí)別LAI。LAI 的組成為MCC+MNC+LAC。其中MCC 和MNC 與IMSI 中的相同，LAC 為位置區(qū)碼，用于識(shí)別移動(dòng)通信網(wǎng)中的一個(gè)位置區(qū)，最多為2 個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的16 進(jìn)制編碼，0000 和FFFE 不能用來(lái)表示某一位置區(qū)。 LAICGI在所有的GSM PLMN中小區(qū)的唯一標(biāo)識(shí)。在LAI的基礎(chǔ)上再加上小區(qū)識(shí)別CI構(gòu)成。編碼為：LAI+CI，其中CI為2個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的16進(jìn)制的BCD碼，由運(yùn)營(yíng)商自定?；咀R(shí)別碼。用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別相鄰的、采用相同載頻的、不同的BTS，特別用于區(qū)別在不同國(guó)家的邊界地區(qū)采用相同載頻的相鄰BTS。BSIC5.6 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼n LAI/CGI/B

35、SIC6. GSM話音處理流程簡(jiǎn)介GSM中話音處理的一般過程：LPC-LTP-RPE 話音編碼器 信道 編碼器GMSK 調(diào)制 TDMA幀的形成 射頻 發(fā)信機(jī)13kb/s22.8kb/s31.25kb/s 信道碼交織/加密270.833kb/sTDMA幀數(shù)據(jù)流LPC-LTP-RPE 話音譯碼器 信道 解碼器中頻GMSK 解調(diào)制 均衡器 射頻 收信機(jī)13kb/s22.8kb/s31.25kb/s 信道碼去織/解密270.833kb/sTDMA幀數(shù)據(jù)流 射頻 雙工器 VCO頻率綜合器采樣（8KH Z）、量化A/ D 轉(zhuǎn)換語(yǔ)音（A）125us，13bi t碼流7.1 鑒權(quán)7.2 無(wú)線加密7.3 設(shè)備識(shí)

36、別7.4 臨時(shí)識(shí)別碼(TMSI)7. GSM系統(tǒng)安全性管理功能7.1鑒權(quán)n鑒權(quán)原理n AUC產(chǎn)生三參數(shù)(RAND、SRES、Kc)，存于HLR中。nRAND由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，nSRES由RAND和Ki,由A3算法得出；nKc由RAND和Ki用A8算出。n 當(dāng)用戶要進(jìn)行呼叫等操作時(shí)，先需對(duì)其鑒權(quán)，過程如下：n MSC、VLR傳送RAND至MSn MS用RAND和KI算出SRES并返回MSC/VLRn MSC/VLR把收到的SRES與存儲(chǔ)在其中的SRES比較， 決定其真實(shí)性 AUC(3)HLRMSC/VLR(3)(2)(5)SIM(4)(4)BSS(1)(6)(1)(6)(7)(8)(8)(9)

37、(9)7.1鑒權(quán)n鑒權(quán)執(zhí)行控制過程7.2加密n加密原理n 加密的定義： 為了防止BTS和MS之間交換客戶信息和客戶參數(shù)時(shí)不被非法個(gè)人或團(tuán)體所得或監(jiān)聽，在GSM無(wú)線路徑上的加密。n 加密的過程n在MS側(cè)，由Kc、TDAM幀號(hào)和加密命令M一起經(jīng)A5算法，對(duì)客戶信息數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密(也叫擾碼)，在無(wú)線路徑上傳送。n在BTS側(cè)，把從無(wú)線信道上收到加密信息數(shù)據(jù)流、TDMA幀號(hào)和Kc，再經(jīng)過A5算法解密后，傳送BSC和MSC。 7.2加密 n加密執(zhí)行過程MSC/VLRBTSM+KcMSMKCTDMA幀號(hào)M正確否A5McKcMTDMA幀號(hào)7.3設(shè)備識(shí)別n 設(shè)備識(shí)別碼 占用IMEI 15位十進(jìn)制數(shù)字的前6位，確

38、保系統(tǒng)中使用的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備不是盜用的或非法的。n 設(shè)備識(shí)別寄存器EIR完成設(shè)備的識(shí)別，EIR中存有三種名單 白名單： 包括已分配給可參與運(yùn)營(yíng)的所有設(shè)備識(shí)別序列號(hào)碼。 黑名單： 包括所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識(shí)別碼。 灰名單： 包括有故障的及未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備。n目前我國(guó)大部分省市的GSM網(wǎng)路均未配置此設(shè)備(EIR)。7.4臨時(shí)用戶號(hào)碼(TMSI)n 作用 防止非法個(gè)人或團(tuán)體通過監(jiān)聽無(wú)線路徑上的信令交換而竊得移動(dòng)客戶真實(shí)的客戶識(shí)別碼(IMSI)或跟蹤移動(dòng)客戶的位置。n 產(chǎn)生過程 MSCVLR產(chǎn)生一個(gè)新的TMSI，通過給IMSI分配位置更新TMIS的命令將其傳送給移動(dòng)臺(tái)，寫入客戶SIM卡。此后，MSC

39、VLR和MS之間的命令交換就使用TMIS，客戶實(shí)際的識(shí)別碼IMSI便不再在無(wú)線路徑上傳送。 8.1 MS接續(xù)流程8.2 位置更新8.3 切換8.4 呼叫處理流程簡(jiǎn)介8. GSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理功能nIMSI附著MSBSSVLRMSCBSSAP AMAP BUm L3信息1.位置更新請(qǐng)求 （ IMSI attach） 4.位置更新接受（接入確認(rèn)）2.接入IMSI （attach IMSI） 3.IMSI接入證實(shí)LAInLAlo 即位置未改變 否則發(fā)“ 更新位置區(qū)”5.清除命令（釋放資源）6.清除完成n 當(dāng)MS開機(jī)后，若此時(shí)MS處于分離前相同的位置區(qū)，則將 MSC/VLR中VLR的IMSI作附著標(biāo)記

40、；n 若位置區(qū)已變，則要進(jìn)行新的常規(guī)位置更新8.1MS接續(xù)流程nIMSI分離MSBSSVLRMSCBSSAP AMAP BUm1.IMSI分離 2.分離IMSI （Deatch IMSI） 3.清除命令（釋放資源）4.清除完成L3信息 當(dāng)MS關(guān)機(jī)后，發(fā)送最后一次消息要求進(jìn)行分離操作，MSC/VLR接到后在VLR中的IMSI上作分離標(biāo)記。定義：8.1MS接續(xù)流程8.2位置更新n相關(guān)概念n位置更新的定義： MS從一個(gè)位置區(qū)移到另一位置區(qū)時(shí)，一旦MS發(fā)現(xiàn)其存儲(chǔ)器中的LAI與接收到的LAI發(fā)生了變化，便執(zhí)行改變位置區(qū)及位置區(qū)的確認(rèn)過程。n位置更新的分類(按照更新的頻率)n常規(guī)位置更新n周期性位置更新n

41、位置更新的分類(按照MS的位置分類)：n相同MSC之間的位置更新n相同MSC、不同BSC之間的位置更新n不同MSC之間的位置更新n 定義 GSM系統(tǒng)采取了強(qiáng)制登記的措施。例如要求MS每30分鐘登記一次(時(shí)間的長(zhǎng)短由運(yùn)營(yíng)者設(shè)定)，若GSM系統(tǒng)沒有接收到某MS的周期性登記信息，它所處的VLR就以“隱分離”狀態(tài)在該MS上做記錄，這就是周期性登記。n 實(shí)現(xiàn)手段 網(wǎng)絡(luò)通過BCCH向全體MS提供更新的周期。8.2位置更新n周期性位置更新1、位置更新請(qǐng)求（L3消息）存儲(chǔ) TMSIn LAIn4、鑒權(quán)響應(yīng)（S）3、3、4、8、8、加密模式命令（KC）9、加密模式完成10、位置更新接受(TMSIN,LAI)9、

42、14、清除完成11、TMSIn完成13、清除（釋放資源）(CKSN，IMSI/IMSIO,LAIO,LAIn)3、鑒權(quán)啟動(dòng)（CKSN，R）2、更新位置區(qū)4、SRES6、前傳新TMSI5、啟動(dòng)加密(KC)12、TMSI再分配完成證實(shí)7、位置更新接受鑒權(quán)成功后重新分配TMSI，存儲(chǔ)新位置LAI和CKSNVLR清除老的TMSI并記存新TMSI開始加密傳送MAP BBSSMSMSCVLRUmBSSAP A8.2位置更新n相同MSC之間的位置更新8.2位置更新n不同MSC之間的位置更新取消位置(IMSI)2、更新位置區(qū)鑒權(quán)成功后重新分配TMSI,存儲(chǔ)新位置區(qū)LAI和CKSN(IMSI用戶數(shù)據(jù))8、插入用

43、戶數(shù)據(jù)8、位置更新接受(HLR號(hào))MAP DVLR1、位置更新請(qǐng)求（L3消息）存儲(chǔ) TMSIn LAIn6、鑒權(quán)響應(yīng)5、10、13、加密模式完成BSSMSUm5、6、10、加密模式命令（KC）14、位置更新接受13、18、清除完成17、清除（釋放資源）MSCBSSAP AHLR/AC(CKSN，IMSI,LAIO,LAIn)14、15、TMSI再分配完成15、TMSI再分配完成證實(shí)TMSIn， LAIn11、前傳新TMSI12、位置更新接受10、啟動(dòng)加密(KC)6、SRES6、鑒權(quán)啟動(dòng)(CKSN，R)MAP B3、鑒權(quán)參數(shù)請(qǐng)求(IMSI)來(lái)訪IMSI4、回送鑒權(quán)參數(shù)(IMSI,KC,S，R)7

44、、更新位置(IMSI,VLR號(hào),LMSI,LAIn)插入用戶數(shù)據(jù)證實(shí)VLR存儲(chǔ)TMSI取消位置證實(shí)(IMSI)(允許漫游)VLRO8.3切換過程簡(jiǎn)介n 切換的定義 將一個(gè)正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過程。n 切換的發(fā)起n由BSS作出(同MSC同BSC、同MSC不同BSC)n由NSS發(fā)起(不同MSC)n相關(guān)概念 1. 小區(qū)內(nèi)切換 同一個(gè)無(wú)線頻道的話務(wù)信道之間 不同的無(wú)線頻道之間 2.同基站內(nèi)小區(qū)間切換 3.同MSC內(nèi)基站間切換 4.同PLMN不同MSC之間切換 5.不同PLMN的基站間切換，GSM不定義8.3切換過程簡(jiǎn)介n切換類型MS舊BTS新BTSBSCn同BSC控制

45、的小區(qū)間切換8.3切換過程簡(jiǎn)介n同MSC、不同BSC控制的小區(qū)間切換8.3切換過程簡(jiǎn)介BTS舊BSCMSCBTS新BSCMSn不同MSC控制的小區(qū)間切換8.3切換過程簡(jiǎn)介BTS舊BSC舊MSCBTS新BSCMS新MSCPSTN8.4呼叫流程舉例分析n移動(dòng)呼移動(dòng) (主,被叫在同一MSC)MSaBSSaMSCVLRMSbBSSbHLR/AUC(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(5)(6)(6)(3)(2)n移動(dòng)呼移動(dòng) (主,被叫不在同一MSC)MSaBSSaMSCaVLRaMSbBSSbMSCbVLRbHLR/AUC(1)(1)(2)(2)(2)(3)(3)(3)(4)(5)(6)(7)(

46、7)8.4呼叫流程舉例分析n移動(dòng)呼固定MSBSSMSCVLRphone(1)(1)(2)(3)PSTN(4)(5)(6)(7)(7)(4)(8)(8)8.4呼叫流程舉例分析n固定呼移動(dòng)VLRHLR/AUCMSC(2)(3)(5)PHONEPSTNGMSC(1)(1)(2)(3)(4)MS(6)(7)(7)(8)BSS(8)(9)(10)(11)(11)(11)8.4呼叫流程舉例分析9. GSM移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)介紹9.1 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9.2 GSM省內(nèi)移動(dòng)通信網(wǎng)9.3 GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)9.4 本地網(wǎng)BSS組網(wǎng)方式9.5 GSM信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)9.6 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)舉例9.1 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)

47、絡(luò)結(jié)構(gòu)spspSTPspspSTPTSHLRMSC/VLRMSC/VLRHLRLSLSLS網(wǎng)絡(luò)層信令層BSSBSSSP:信令點(diǎn) STP：信令轉(zhuǎn)接點(diǎn) HLR：歸屬位置寄存器 MSC/VLR：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心/拜訪位置寄存器TS：長(zhǎng)話局 LS：市話局 BSS：基站系統(tǒng) n地域大國(guó)家可分為三級(jí) 大區(qū)匯接局 省級(jí)匯接局 基本業(yè)務(wù)區(qū)n中小國(guó)家可分為兩級(jí) 合設(shè)的一二級(jí)匯接網(wǎng) 基本業(yè)務(wù)區(qū)n無(wú)分級(jí)9.1 GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TMSC2/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRTMSC2/VLR二級(jí)匯接中心(TMSC2)HLR9.2 GSM省內(nèi)移動(dòng)通信網(wǎng)省內(nèi)GSM通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9.3 GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)示意圖 設(shè)： 有3個(gè)MSCPSTN長(zhǎng)途網(wǎng)本地網(wǎng)MSCMS BTSBSCDC2TmDC2DC1 LSMSCMS BTSBSCTMSC2MSCMS BTSBSC9.3 GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)TmTSPSTN本地PLMNPLMN長(zhǎng)途網(wǎng)移動(dòng)本地網(wǎng)組網(wǎng)