GSM基礎(chǔ)培訓(xùn)課件

1、內(nèi)容提要 移動(dòng)通信發(fā)展史 GSM通信系統(tǒng)概述 編號(hào)計(jì)劃 業(yè)務(wù)流程 GSM提供的業(yè)務(wù)第一代模擬蜂窩通信系統(tǒng) 第一代移動(dòng)電話系統(tǒng)采用了蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，蜂窩概念由貝爾實(shí)驗(yàn)室貝爾實(shí)驗(yàn)室提出，70年代在世界許多地方得到研究，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)試運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)在芝加哥開通時(shí)，美國(guó)第一個(gè)蜂窩系統(tǒng)AMPS（高級(jí)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)）在1979年成為現(xiàn)實(shí).模擬移動(dòng)通信的缺點(diǎn)各系統(tǒng)間沒(méi)有公共接口。2. 無(wú)法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)字承載業(yè)務(wù)很難開展。3. 頻率利用率低，無(wú)法適應(yīng)大容量的要求。4. 安全利用率低，易于被竊聽，易做“假機(jī)”。第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)由于模擬制式存在的各種缺點(diǎn)，90年代開發(fā)出了以數(shù)字傳輸、時(shí)分多址和窄

2、帶碼分多址為主體的移動(dòng)電話系統(tǒng)，稱之為第二代移動(dòng)電話系統(tǒng)。代表產(chǎn)品分為兩類： 1.TDMA系統(tǒng):泛歐GSM、美國(guó)D-AMPS和日本PDC 2.N-CDMA系統(tǒng)：高通公司為首研制的基于IS-95的N- CDMA（窄帶CDMA） 第三代IMT-2000IMT-2000，它的關(guān)鍵特性有：（1）包含多種系統(tǒng)；（2）世界范圍設(shè)計(jì)的高度一致性；（3）IMT-2000內(nèi)業(yè)務(wù)與固定網(wǎng)絡(luò)的兼容；（4）高質(zhì)量；（5）世界范圍內(nèi)使用小型便攜式終端。以Qualcomm公司為代表提出的與IS-95系統(tǒng)反向兼容的寬帶CDMA2000建議。2. 歐洲考慮在IMT-2000網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)上，支持寬帶分組交換網(wǎng)為核心，將當(dāng)前的從

3、功能上分層的網(wǎng)絡(luò)模式演變成端到端的客戶-服務(wù)器模式，專門開發(fā)與GSM系統(tǒng)反向兼容的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)。此方案便于由GSM平滑過(guò)渡到第三代，故受到很多GSM供應(yīng)商支持。3. 我國(guó)向ITU-R提交了TD-SCDMA技術(shù)。具有代表性的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)：1、1982年，設(shè)立“移動(dòng)通信特別小組”，以開發(fā)第二代移動(dòng)通信為目標(biāo)。2、1986年，對(duì)八個(gè)建議進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。3、1987年，就采用窄帶時(shí)分多址和規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期線形預(yù)測(cè)（RPELTP）話音編碼以及高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制方式達(dá)成一致。4、1988年，十八個(gè)國(guó)家達(dá)成GSM諒解備忘錄。5、1989年，GSM標(biāo)準(zhǔn)生成，產(chǎn)生一套12章規(guī)范系列。

4、6、1991年，GSM在歐洲正式開通，演變成“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)” 的簡(jiǎn)稱。GSM發(fā)展歷程GSM主要參數(shù)發(fā)射頻率：下行：935-960KHZ上行：890-915KHZ頻道間隔：200KHZ雙工間隔：45KHZ小區(qū)半徑：MIN：0.5公里 MAX：35公里接續(xù)方式：TDMA調(diào)制方式：GMSK編碼方式：RPE-LTP無(wú)線接口理論無(wú)線接口理論BSSMSS數(shù)字公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)PLMN示意圖 各部分名稱說(shuō)明MSS內(nèi)部接口接口協(xié)議 協(xié)議是各功能實(shí)體間的共同“語(yǔ)言”，通過(guò)各個(gè)接口相互傳遞有關(guān)的消息，為完成GSM系統(tǒng)的全部通信和管理功能建立起有效的信息傳輸通道。MAPTCAPBSSAPSCCPMTPISUPT

5、UP TUP：電話用戶部分 BSSAP：BSS應(yīng)用部分ISUP：ISDN用戶部分 SCCP：信令連接控制部分MAP：移動(dòng)應(yīng)用部分 MTP：消息傳遞部分TCAP：事務(wù)處理應(yīng)用部分應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的7號(hào)信令協(xié)議層 GSM系統(tǒng)各接口采用的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)同時(shí)考慮到了ISDN的互通，符合開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模型。 在MSS內(nèi)部各功能實(shí)體間接口通信均由7號(hào)信令系統(tǒng)支持。GSM系統(tǒng)與PSTN系統(tǒng)間通信優(yōu)先采用7號(hào)信令。 與非呼叫相關(guān)的信令是采用移動(dòng)應(yīng)用部分(MAP)，用于MSS內(nèi)部各接口間的通信；與呼叫相關(guān)的信令則采用電話用戶部分(TUP)和ISDN用戶部分(ISUP)，分別用于MSC間和MSC與PST

6、N及ISDN間的通信。接口協(xié)議編號(hào)計(jì)劃1.移動(dòng)用戶的ISDN號(hào)碼: MSISDN MSISDN號(hào)碼是呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中某一用戶時(shí)主叫用戶所撥的號(hào)碼。 號(hào)碼組成為：國(guó) 家 號(hào) 碼國(guó) 內(nèi) 有 效 ISD N 號(hào) 碼國(guó) 際 移 動(dòng) 用 戶 ISD N 號(hào) 碼N1N2N3移動(dòng)業(yè)務(wù)接入號(hào)H0H1H2H3HLR 識(shí)別號(hào)ABCD移動(dòng)用戶號(hào)國(guó)內(nèi)有效 ISDN 號(hào)碼我國(guó)的國(guó)家號(hào)碼為86。我國(guó)國(guó)內(nèi)有效ISDN號(hào)碼的結(jié)構(gòu)為：2.國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼:IMSIIMSI是在PLMN網(wǎng)中唯一識(shí)別一個(gè)移動(dòng)用戶的號(hào)碼 由15位數(shù)字組成MCCMNCMSIN國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別國(guó)內(nèi)移動(dòng)用戶識(shí)別3.移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼 MSR

7、N MSRN是在每次呼叫移動(dòng)用戶時(shí)，為了使網(wǎng)絡(luò)再次選擇路由，根據(jù)HLR的請(qǐng)求，由VLR臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼。該號(hào)碼在接續(xù)完成后即可釋放給其他用戶使用。 它的結(jié)構(gòu)為8613900M1M2M3ABC。 M1M2M3為MSC的號(hào)碼。4.切換號(hào)碼（HON）HON是在進(jìn)行局間切換時(shí)為了選擇路由，由目標(biāo)MSC/VLR臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼。該號(hào)碼是MSRN號(hào)碼的一部分，只在移動(dòng)用戶進(jìn)行局間切換時(shí)使用，接續(xù)完成后即可釋放給其他用戶使用。5.臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）TMSI是為了對(duì)IMSI保密，由VLR臨時(shí)分配給來(lái)訪移動(dòng)用戶的識(shí)別碼，為一個(gè)4字節(jié)的BCD碼，僅在本地使用，由各MSC/VLR

8、自行分配。6.位置區(qū)識(shí)別碼（LAI） LAI是用來(lái)識(shí)別位置區(qū)的，其號(hào)碼結(jié)構(gòu)是： 其中：MCC和MNC同IMSI的MCC和MNC。 LAC為位置區(qū)域碼，它是唯一地識(shí)別我國(guó)數(shù)字PLMN中每個(gè)位置區(qū)的，是一個(gè)2字節(jié)16進(jìn)制的BCD碼，表示為L(zhǎng)1L2L3L4（范圍0000FFFF，可定義65536個(gè)不同的位置區(qū)。）7.全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）CGI用來(lái)識(shí)別一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)，它是在位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）后加上一個(gè)小區(qū)識(shí)別碼（CI），其結(jié)構(gòu)是： ，其中CI是一個(gè)2字節(jié)BCD編碼，由各MSC自定。8.基站識(shí)別碼（BSIC）BSIC是用于識(shí)別相鄰國(guó)家的相鄰基站的，為6位編碼，其結(jié)構(gòu)是： NCC=國(guó)家色碼，主

9、要用來(lái)區(qū)分國(guó)界各側(cè)的運(yùn)營(yíng)者（國(guó)內(nèi)區(qū)別不同的?。?，為XY1Y2。X：運(yùn)營(yíng)者（郵電=1，聯(lián)通=0）。YI、Y2：根據(jù)各表分配。BCC：用來(lái)唯一識(shí)別采用相同載頻的相鄰BTS。8.國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼 IMEI唯一地識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的編碼，為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)字，結(jié)構(gòu)是： TAC=型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)認(rèn)證中心分配。6位數(shù)字。FAC=工廠裝配碼，由廠家編碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地，2位數(shù)字。SNR=序列碼，由廠家分配。識(shí)別每個(gè)TAC和FAC中的某個(gè)設(shè)備，6位數(shù)字。SP=備用。1位數(shù)字。9.MSC/VLR號(hào)碼 MSC/VLR號(hào)碼在NO.7信令信息中使用，代表MSC的號(hào)碼。各局自定義。10.HLR號(hào)碼

10、 HLR號(hào)碼在NO.7信令信息中使用，代表HLR的號(hào)碼。各局自定義。移動(dòng)性管理信令流程移動(dòng)性管理信令流程基本業(yè)務(wù)流程基本業(yè)務(wù)流程切換信令流程切換信令流程補(bǔ)充業(yè)務(wù)信令流程補(bǔ)充業(yè)務(wù)信令流程預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)信令流程預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)信令流程 位置更新信令流程位置更新信令流程 一般位置更新一般位置更新 周期性位置更新周期性位置更新 IMSIIMSI附著附著/ /分離分離 安全性管理信令流程安全性管理信令流程 鑒權(quán)鑒權(quán) 加密加密 BSC 2 13 4 BSCMSC/VLR位置區(qū)1位置區(qū)2MSMS同一MSC局內(nèi)的位置更新（不需向HLR發(fā)起）一般性位置更新 5 23 1 4HLRMSC/VLR1MSC/VLR2MSMS越

11、局位置更新（需向HLR發(fā)起）一般性位置更新VLRHLRMAP_PURGE_MSMAP_PURGE_MS_Ack（a）（b）周期性位置更新強(qiáng)制登記IMSI附著/分離當(dāng)MS關(guān)機(jī)（或SIM卡拿掉后）時(shí)，該MS不能建立任何連接。如果MSC仍然對(duì)它進(jìn)行正常的尋呼，必然浪費(fèi)寶貴的資源。IMSI附著/分離過(guò)程的引入就是為了克服這種不必要的浪費(fèi)。用戶開機(jī)時(shí)要發(fā)起位置更新操作，其當(dāng)前所在的位置區(qū)將登記在用戶所在的MSC/VLR中，如果當(dāng)前MSC/VLR中沒(méi)有用戶記錄，則根據(jù)用戶IMSI向HLR請(qǐng)求用戶數(shù)據(jù)。HLR記錄用戶當(dāng)前位置（記錄當(dāng)前的MSC/VLR號(hào)碼），并將用戶數(shù)據(jù)傳送給MSC/VLR。MSC/VLR將

12、用戶狀態(tài)置為“附著”。如果MSC/VLR中有用戶數(shù)據(jù)，則不必向HLR要數(shù)據(jù)，只發(fā)起MSC/VLR內(nèi)的位置更新操作，然后將用戶狀態(tài)置為“附著”。當(dāng)MS關(guān)機(jī)時(shí)，MS發(fā)消息給MSC/VLR，網(wǎng)絡(luò)收到后認(rèn)為MS已經(jīng)關(guān)機(jī)，從而將用戶狀態(tài)置為“分離”。第一：防止未授權(quán)的用戶接入，這是通過(guò)鑒權(quán)（即通過(guò)插入的SIM卡與移動(dòng)臺(tái)提供的用戶標(biāo)識(shí)碼是否一致的安全性檢查）實(shí)現(xiàn)的。第二：保護(hù)用戶的隱私權(quán)，這是通過(guò)加密來(lái)實(shí)現(xiàn)的；對(duì)傳輸加密可以防止在無(wú)線信道上竊聽通信。大多數(shù)的信令也可以用同樣方法保護(hù)，以防止第三方了解被叫方是誰(shuí)。 鑒權(quán)/加密流程MSBSSMSC/VLRISUPChannel ReqCM_Serv_ReqIm

13、m AssignCM_Serv_ReqSCCP_CCCM_Serv_ReqAuthenticateAuthenticateAuthenticate RespAuthenticate RespACMCipher mode CmdCipher mode CompCipher mode CompSetupCall ProceedingAllocate ChannelAssignment CmdAssignment CompAllocation CompIAMStart CipheringANMAlertConnectConnect AckSTEP ASTEP BSTEP CSTEP DSTEP ESTEP FSTEP GGMSCMSC/VLRBSCMSIAMPagePageChannel ReqIMM AssignPage RespPage RespSCCP_CCAuthenticateAuthenticate respStart CipheringStart CipheringCiphering mode CmpCiphering mode CmpSetupCall ConfPSTN/ISDNAl