YL00GSM移動通信概述資料

1、移 動 通 信 概 述移動通信概述Page 21. 移動通信概述與發(fā)展簡史2. GSM基本技術(shù)3. GSM主要參數(shù)4. GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能移動通信概述與發(fā)展簡史1Page 3第三代移動通信系統(tǒng)介紹移動通信發(fā)展展望GSM的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 移動通信的定義AMPSTACSNMT其它第一代 80年代模擬模擬技術(shù)GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代 90年代數(shù)字技術(shù)驅(qū)動技術(shù)驅(qū)動數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)第三代 IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驅(qū)動需求驅(qū)動寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMA移動通信概述與發(fā)展簡史2移動通信概述與發(fā)展簡史3Page 5l1979年，歐洲發(fā)展蜂窩通信，并

2、為此安排蜂窩通信工作頻段l1982年，歐洲郵電行政大會CEPT設(shè)立了“移動通信特別小組”即GSM，以開發(fā)第二代移動通信系統(tǒng)為目標(biāo).l1986年，在巴黎，對歐洲各國經(jīng)大量研究和實驗后所提出的八個建議系統(tǒng)進行現(xiàn)場試驗.并建立了GSM標(biāo)準(zhǔn)制定協(xié)調(diào)小組l1987年，GSM成員國經(jīng)現(xiàn)場測試和論證比較，就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時分多址TDMA，規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測(RPE-LTP)話音編碼和高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制方式達(dá)成一致意見.l1990年，頒布GSM第一階段的規(guī)范。l1991年，頒布DCS1800第一階段的規(guī)范。GSM委員會開始制定下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)其中，其中，GSM的發(fā)展的發(fā)展歷程如下：歷程

3、如下：GSM概述與發(fā)展簡史4Page 61993年我國首先在浙江嘉興建立了GSM實驗網(wǎng)目前有中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三家運營商截至2010年底，移動客戶總數(shù)超過5.84億，3G用戶達(dá)到2070萬戶。2010年底， 聯(lián)通用戶數(shù)總數(shù)達(dá)到1.5336億， 3G用戶達(dá)到1406萬戶。2011年3月30日，中國電信CDMA用戶數(shù)突破1億戶，超過擁有9000多萬用戶數(shù)的美國Verizon Wireless，成為全球最大的C網(wǎng)運營商。此前，電信已建成全球規(guī)模最大的CDMA網(wǎng)絡(luò)。截至2011年6月，全國移動用戶超過9億.在我國.GSM概述與發(fā)展簡史5Page 71G2G3G2.5G80s初80s末96年2

4、002年無線通信系統(tǒng)時間GSMPDCD-AMPS IS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMT GPRSIS-95B無線通信在今天的發(fā)展無線通信在今天的發(fā)展GSM概述與發(fā)展簡史6Page 8第二代移動通信技術(shù):GSM系列GPRS（General Packet Radio Service） ：是GSM網(wǎng)絡(luò)過渡3G（第三代移動通訊）的第一步，能夠?qū)?shù)據(jù)傳送由9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它還不是真正的第三代移動通信系統(tǒng).GSM概述與發(fā)展簡史7Page 9EDGE令網(wǎng)絡(luò)容量及數(shù)據(jù)傳送比GPRS更快，足有283Kbps.網(wǎng)絡(luò)商只需在軟硬件上作

5、出少許相應(yīng)改動，便可繼續(xù)沿用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)，去支持移動多媒體服務(wù)，完全符合低成本高效益的理念，能夠與WCDMA制式共存.由GSM網(wǎng)絡(luò)核心繁衍而來的WCDMA，數(shù)據(jù)傳送可達(dá)到每秒2Mbit（室內(nèi)）及384Kbps（移動空間）的速率，采用5MHz（區(qū)別于窄帶200KHz)的寬頻網(wǎng)絡(luò). WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）：）：EDGE（Enhanced Data Rates for Global Evolution）：）：GSM概述與發(fā)展簡史8Page 10屬于CDMA第二代，能達(dá)到1.25MHz，目前我國用戶超過一億.cdma2000是從cd

6、maOne蛻變進化出來支援3G的一種制式.確保投資發(fā)展CDMA的網(wǎng)絡(luò)商，能夠簡單及有效率地由cdmaOne過渡到3G進程.cdma2000第一階段將提供每秒144Kbps的數(shù)據(jù)傳送率，第二階段支持每秒2Mbps的數(shù)據(jù)傳送速率，是cdma發(fā)展3G的最終目標(biāo).cdmaOne（Code Division Multiple AccessOne）：cdma2000（Code Division Multiple Access2000）：CDMA系列：系列：GSM概述與發(fā)展簡史9Page 112000年5月，國際電信聯(lián)盟正式公布第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，我國提交的TD-SCDMA正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲WCDMA

7、、美國CDMA2000成為3G時代最主流的三大技術(shù)之一。2008年12月31日，國務(wù)院常務(wù)會議通過決議，同意啟動3G牌照發(fā)放工作。 2009年1月7日，正式發(fā)放3G牌照。 中國中國3G發(fā)展歷程：發(fā)展歷程：無線頻段的劃分1.移動通信中電波傳播2.雙工技術(shù)3.多址方式4.編碼技術(shù)5.交織技術(shù)6.加密技術(shù)7.調(diào)制解調(diào)技術(shù)8.分集技術(shù)無線電波自由空間波自由空間波又稱直達(dá)波，沿直線傳播，用于衛(wèi)星和外部空間通信，以及陸上視距的傳播 電離層反射波 大氣中60600km高度是電離層，電離層可產(chǎn)生電波散射 ，地球短波通信在這一層反射地波 地波傳播可以看成是直達(dá)波、反射波和表面波的綜合 多徑傳播模型快衰落與慢衰落

8、快衰落因多徑傳輸發(fā)生，服從瑞利分布，也叫瑞利衰落。慢衰落因障礙物阻擋造成，服從正態(tài)分布，也叫陰影衰落雙工技術(shù)頻頻分雙工（分雙工（FDD）：以不同）：以不同頻頻率區(qū)分上行和下行率區(qū)分上行和下行1. GSM 、 WCDMA、CDMA2000使用FDD2.優(yōu)點：實現(xiàn)簡單 3.缺點：在上下行業(yè)務(wù)不對稱時（主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）頻譜 利用效率低時時分雙工（分雙工（TDD）：以不同）：以不同時時隙區(qū)分上行和下行隙區(qū)分上行和下行 1.TD-SCDMA使用TDD 2.優(yōu)點：在上下行業(yè)務(wù)不對稱時可以給上下行靈活分配不 同數(shù)量的時隙，頻譜利用效率高 3.缺點：實現(xiàn)較復(fù)雜，需要GPS同步和和CDMA技技術(shù)術(shù)一起使用一起使

9、用時時，上下行之，上下行之間間的干的干擾擾控制困控制困難難多址技術(shù)頻頻率率時間時間功率功率FDMA頻頻率率時間時間功率功率TDMA功率功率時間時間CDMA頻頻率率多址技術(shù)的比較多址技術(shù)的比較 FDMA TDMA CDMA容量容量 1461020載載干比干比(C/I) 18dB 9dB -8 -6dB實現(xiàn)難實現(xiàn)難度度 易易 中中 難難移動通信系統(tǒng)模型信源信源編碼信道編碼交織加密調(diào)制解調(diào)天線發(fā)射分集技術(shù)分集技術(shù)的分類： 空間分集：（雙天線，10波長） 極化分集：（45度極化） 頻率分集：（跳頻，擴頻） 時間分集：（交織，RAKE)目的：克服移動通信多徑環(huán)境帶來的快衰落，在發(fā)射接收是采 用分集技術(shù)。

10、蜂窩技術(shù)Page 21l移動通信系統(tǒng)是采用一個叫基站的設(shè)備來提供無線服務(wù)范圍的.基站BTS的覆蓋范圍有大有小，我們把基站BTS的覆蓋范圍稱之為蜂窩，即小區(qū)CELL.l采用大功率的基站主要是為了提供比較大的服務(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，我們也稱之為大區(qū)制.l采用小功率的基站主要是為了提供大容量的服務(wù)范圍，同時它采用頻率復(fù)用技術(shù)來提高頻率利用率，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比較大，這種方式稱之為小區(qū)制或微小區(qū)制.大區(qū)制與小區(qū)制大區(qū)制與小區(qū)制蜂窩技術(shù)Page 22l頻率復(fù)用指處在不同地理位置（不同的小區(qū)）上的用戶可以同時使用相同頻率的信道.頻率復(fù)用

11、系統(tǒng)可以極大地提高頻譜效率l 但如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾.l同頻干擾（C/I）： 因頻率復(fù)用造成的相鄰小區(qū)相同頻率對信道的干擾.GSM要求C/I=9DB.l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.頻率復(fù)用基礎(chǔ)頻率復(fù)用基礎(chǔ)蜂窩技術(shù)Page 23l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)用方案使整個頻譜分配被劃分為K個頻率復(fù)用的模式.如K可取3、4、7等值.l公式：(D/R)2=3K l D：頻率復(fù)用距離l R：小區(qū)半徑l K：頻率復(fù)用模式頻率復(fù)用基礎(chǔ)頻率復(fù)用基礎(chǔ)蜂窩技術(shù)Page 24注意：從理論上來說，K應(yīng)該大些，但分配的信道總

12、數(shù)是固定的.如果K太大，則K個小區(qū)中分配給每個小區(qū)的信道數(shù)將減少，中繼效率就會降低.小區(qū)復(fù)用模式圖A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2A 3A 1A 2A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2C 3C 1C 2A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2A 3A 1A 2A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2C 3C 1C 2A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2A 3A 1A 2A 3A 1A 2B 3B 1B 2C 3C 1C 2C 3C 1C 2K =31234123412341K =41111213456711K

13、 =7頻率復(fù)用基礎(chǔ)頻率復(fù)用基礎(chǔ)補充知識：功率單位補充知識：功率單位怎樣表示發(fā)射機信號的大?。航^對值表示法：w，mw 1W=1000 mw;相對值表示法：dBw， dBm 0 dBw=30 dBm;兩者之間的轉(zhuǎn)換:（功率Pout） ? dBm = 10 lgPout /1 mw 舉例：1w= 10 lg1w /1 mw=10lg1*1000=30 dBm2w=10 log2w /1 mw=10log2*1000=33 dBm40w=10 log40w/1 mw= 10log4*10000=46 dBmdBmdBm表示的功率快查表表示的功率快查表絕對值絕對值dB絕對值絕對值wdBm10130232

14、3334.7334.7464365753767.8637.878.5738.58983999.5939.510101040GSM主要參數(shù)特性特性GSM900DCS1800發(fā)射頻帶(MHz) 基 站移動臺935960890915 (帶寬25M)1805188017101785(帶寬75M)雙工間隔45MHZ95MHZ射頻帶寬200KHZ200KHZ射頻雙工信道總數(shù)124374小區(qū)半徑（Km）最小 最大 0.5350.535多址方式 TDMATDMA調(diào)制GMSKGMSK傳輸 速率（kbps） 270.833270.833編碼算法RPE-LTPRPE-LTP信道編碼具有交織脈沖檢錯和1/2編碼率卷積

15、碼具有交織脈沖檢錯和1/2編碼率卷積碼每載頻信道數(shù)全速率半速率816816Page 27GSM系統(tǒng)頻率資源系統(tǒng)頻點配置系統(tǒng)頻點配置GSM900基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1（n）45 MHzGSM1800基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1（n）95 MHzPage 28GSM編號計劃 MSISDN：移動臺ISDN號碼 移動用戶號碼是指主叫用戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中的用戶所需撥的號碼，是移動用戶對外公開的電話號碼，MSISDN號碼結(jié)構(gòu)如下所示：其中：(1) CC：為國家碼，中國為86。目前國內(nèi)有效移動用戶ISDN

16、號碼為一個十一位數(shù)字的等長號碼：n1n2n3H0H1H2H3ABCD。(2)NDC：國內(nèi)目的地碼，即網(wǎng)絡(luò)接入號n1n2n3，“中國移動”GSM網(wǎng)為135139；“中國聯(lián)通公司”GSM網(wǎng)為130132。(3)SN：移動用戶號碼，采用等長8位編號計劃。SN號碼結(jié)構(gòu)是H0H1H2H3ABCD，其中：H0H1H2H3為每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號碼，ABCD為移動用戶碼，由各hlr自行分配。CC+NDC+SNMSISDNGSM編號計劃IMSI：國際移動用戶識別碼 IMSI是數(shù)字PLMN網(wǎng)中唯一地識別一個移動用戶的號碼，為一個16位數(shù)字的號碼。IMSI永久地屬于一個注冊用戶，在包括漫游區(qū)域在內(nèi)的所有位置

17、都是有效的，其結(jié)構(gòu)如下所示：其中：(1)MCC：移動國家號碼，由3位數(shù)組成。用于唯一地識別移動用戶所屬的國家。（中國移動國家號為460） (2)MNC：移動網(wǎng)號，由2位數(shù)字組成，用于識別移動用戶所歸屬的移動網(wǎng)。（“中國移動通信公司”GSM PLMN網(wǎng)為00，“中國聯(lián)通公司”GSM PLMN網(wǎng)為01。）(3)MSIN：移動用戶識別碼。采用等長11位數(shù)字構(gòu)成。唯一地識別在一個PLMN網(wǎng)內(nèi)移動用戶的號碼，該號碼為N1N2N3 H0H1H2H3 ABCD。 MCC+MNC+MSINIMSITMSI：臨時移動用戶識別號碼 為了對IMSI保密，當(dāng)移動用戶每次位置登記（包括位置更新）后或者呼叫（主叫或被叫）

18、時，VLR將為其分配一個唯一的TMSI號碼，為一個由MSC自行分配的4字節(jié)的BCD編碼。僅在本MSC業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)才有效。 移動用戶的TMSI與IMSI是對應(yīng)的，但它們之間沒有長期的固定關(guān)系，僅在MS呼叫和位置更新時臨時指定，并保持到MS被分配新的TMSI時。但當(dāng)TMSI被釋放后，可以重復(fù)地給另一個MS使用。GSM編號計劃LAI：位置區(qū)識別碼LAI用于位置區(qū)識別和位置更新，和MS做被叫時呼叫接續(xù)。由三部分組成：其中：(1)MCC：移動用戶國家碼，由3位數(shù)字組成（和IMSI中的前3位數(shù)字相同）。(2)MNC：移動網(wǎng)號，由2位數(shù)字組成（同IMSI中的MNC）。(3)LAC：位置區(qū)號碼，為一個2字節(jié)的BC

19、D編碼。表示為X1X2X3X4，其范圍為0000FFFF。全部為0的編碼保留不用。在一個GSM PLMN網(wǎng)中可定65536個不同的位置區(qū)。其中X1X2可由國家主管部門統(tǒng)一分配，而X3X4由各省主管部門自行分配。MCC+MNC+LACLAIGSM編號計劃CGI：全球小區(qū)識別碼 CGI是在所有GSM PLMN中用作小區(qū)的唯一標(biāo)識，它是在位置區(qū)識別碼（LAI）后加上一個小區(qū)識別碼（CI），其結(jié)構(gòu)是： 其中： (1)MCC，NMC，LAC同上。 (2)CI：小區(qū)識別。為一個2字節(jié)BCD編碼，可由各運營商自己定義。MCC+MNC+LAC+CILAICGIBSIC：基站識別碼 BSIC是用于識別相鄰國家的

20、相鄰基站的，為6比特編碼，其結(jié)構(gòu)是：其中：(1)NCC：網(wǎng)絡(luò)色碼，主要用來區(qū)分國界各側(cè)的運營者（國內(nèi)區(qū)別不同的?。?，為3比特。(2)BCC：基站色碼，由運營部門設(shè)定，也為3比特。NCC+BCCBSICIMEI：國際移動臺識別號碼 國際移動臺識別碼（IMEI）用于唯一地識別一個移動臺設(shè)備，它是一個15位的十進制數(shù)字，其結(jié)構(gòu)為：其中：(1)TAC：型號批準(zhǔn)碼，由歐洲型號認(rèn)證中心分配。由6位數(shù)字組成。(2)FAC：工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。由2位數(shù)組成。(3)SNR：序號，由廠家分配。識別每個TAC和FAC中的某個設(shè)備的。由6位數(shù)組成。(4)SP：備用，1位。TAC+FAC+S

21、NR+SPIMEIPage 36OSS：操作支持子系統(tǒng) BSS：基站子系統(tǒng) NSS：網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) NMC：網(wǎng)絡(luò)管理中心 DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng) SEMC：安全性管理中心OMC：操作維護中心 PCS：用戶識別卡個人化中心 MSC：移動業(yè)務(wù)交換中心 VLR：來訪用戶位置寄存器 HLR：歸屬用戶位置寄存器 AUC：鑒權(quán)中心 EIR：移動設(shè)備識別寄存器 BSC：基站控制器 BTS：基站收發(fā)信臺PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng) PSTN：公用電話網(wǎng) ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) MS：移動臺M SB T SB T SB S CB S SO M CM S C / V L RN M CE I RH L R / A U CD

22、P P SP C SS E M CO S SP S T NI S D NP D NN S S GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能Page 37一個一個GSM系統(tǒng)可由三個子系統(tǒng)組成，即系統(tǒng)可由三個子系統(tǒng)組成，即操作支持子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng) (OSS)，基站子系統(tǒng)，基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)路子系統(tǒng)和網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS)三部分三部分.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 基站子系統(tǒng)BSS是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分. 通過無線接口直接與移動臺相連，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源的管理. 它與NSS相連，實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信息和用戶信息等. 與操作支持子系統(tǒng)OSS之間

23、實現(xiàn)互通.Page 38GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS是整個系統(tǒng)的核心，它對GSM移動用戶之間及移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理的功能. 主要負(fù)責(zé)完成呼叫處理、通信管理、移動管理、部分無線資源管理、安全性管理、用戶數(shù)據(jù)和設(shè)備管理、計費記錄處理、公共信道、信令處理和本地運行維護等.Page 39操作支持子系統(tǒng)OSS完成移動用戶管理、移動設(shè)備管理、系統(tǒng)的操作與維護.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能Page 40 移動臺由SIM卡與物理設(shè)備組成，二者是分離的.u移動臺的功能移動臺的功能GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 SIM卡上包含所有與用戶有關(guān)的無線接口一側(cè)的信息，也含有鑒權(quán)和加密實現(xiàn)的信息. 固化數(shù)據(jù)：IMSI、Ki、安全算法（A3、A8) 臨時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：TMSI、LAI、KC、被禁止的PLMN、 PLMN選擇預(yù)編程 業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)：PIN(個人識別號) 物理設(shè)備可以是手持機，車載機或是由移動終端直接與終端設(shè)備相連而構(gòu)成.Page 41uBSC的功能的功能GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能 接口管理 BTS-BSC之間的信道管理 無線參數(shù)及無線資源