移動通信課件：11次課 第07章 GSM-1

1、7-1數(shù)字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設計報告Digital Mobile Communication數(shù)字移動通信7-2數(shù)字移動通信第七章GSM移動通信系統(tǒng)引言移動通信理論知識 -具體的商業(yè)移動通信系統(tǒng) 僅僅考慮如何有效的構(gòu)架一個通信系統(tǒng)是不夠的，除了要考慮它的有效性以外，還要考慮它的商業(yè)應用。7-3 商業(yè)的蜂窩通信系統(tǒng)需要在原有移動通信系統(tǒng)上添加許多東西，以進行復雜的控制與管理和資源調(diào)度。本章學習的內(nèi)容GSM系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景功能實體劃分：分層管理，更有效率編號計劃：尋址、查找方便物理層設計：如何方便提供服務運作7-47-5這一節(jié)需要學習的內(nèi)

2、容GSM系統(tǒng)發(fā)展的歷史背景？GSM網(wǎng)絡組成和接口？GSM編號計劃？一、GSM發(fā)展的歷史背景蜂窩系統(tǒng)的概念和理論早在20世紀60年代就由美國貝爾實驗室提出來了，但是由于復雜的控制系統(tǒng)，尤其是實現(xiàn)移動臺的控制，直到70年代隨著半導體技術的成熟，大規(guī)模集成電路器件和微處理器技術的發(fā)展以及表面貼裝工藝的廣泛應用，才為蜂窩移動通信的實現(xiàn)提供了技術基礎。直到1979年美國在芝加哥開通了第一個AMPS（先進的移動電話業(yè)務）模擬蜂窩系統(tǒng)。7-6一、GSM發(fā)展的歷史背景1G模擬系統(tǒng)有4大缺點各系統(tǒng)間沒有公共接口，無法漫游很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務頻譜利用率低，無法適應大容量的需求安全保密性差，易被竊聽，易做“假機”7

3、-7一、GSM發(fā)展的歷史背景2G數(shù)字系統(tǒng)的4大目標采用數(shù)字調(diào)制，提高頻譜效率解決漫游問題，實現(xiàn)“全球通”數(shù)字加密、鑒權，提高安全性SIM卡技術，實現(xiàn)終端機卡分離7-8一、GSM發(fā)展的歷史背景GSM歐洲電信管理部門（CEPT）主推，并最終成為國際標準的第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。 （TDMA）IS-95由Qualcomm公司設計，由美國TIA推出的第一個窄帶CDMA標準，也成為國際標準。（CDMA）7-9典型的2G系統(tǒng)一、GSM發(fā)展的歷史背景PDC日本推出的國家標準，并在其本土成功應用的窄帶數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。（TDMA）D-AMPS美國TIA推出的窄帶TDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，也稱IS-

4、54規(guī)范。北美地區(qū)標準。（TDMA）7-10典型的2G系統(tǒng)一、GSM發(fā)展的歷史背景GSM的含義（歐洲）移動通信特別小組（Group Special Mobile），簡稱GSM全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications ），簡稱GSM7-11一、GSM發(fā)展的歷史背景GSM系統(tǒng)的技術規(guī)范7-12編號內(nèi)容01概述02業(yè)務方面03網(wǎng)絡方面04MS-BS接口與協(xié)議05無線路徑上的物理層06話音編碼規(guī)范07MS的終端適配器08BS-MSC接口09網(wǎng)絡互通10業(yè)務互通11設備和型號認可規(guī)范12操作和維護二、GSM網(wǎng)絡組成和接口7-13移動臺(MS)基站(

5、BS)移動交換中心(MSC) 問題：有層次才有效率，對于GSM網(wǎng)絡而言，需要劃分出更加細致的功能實體。二、GSM網(wǎng)絡組成和接口網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的主要組成部分移動臺（MS：Mobile Station ）基站子系統(tǒng)（BSS ：Base Station Subsystem）網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS： Network Switching Subsystem）7-14二、GSM網(wǎng)絡組成和接口7-15二、GSM網(wǎng)絡組成和接口1、移動臺（）移動用戶設備部分，分為移動終端和用戶識別卡移動終端就是“機”，完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息的發(fā)射和接收等功能?？ň褪恰吧矸菘ā?，存有認證用戶身份所需要的所

6、有信息，并能執(zhí)行一些與保密安全有關的重要信息，防止非法用戶接入網(wǎng)絡，卡還存有與網(wǎng)絡和用戶有關的管理數(shù)據(jù)，只有插入卡后才能接入網(wǎng)絡。7-16二、GSM網(wǎng)絡組成和接口卡產(chǎn)生的初衷：將用戶信息從手機中分離開來7-177-18SIM卡的作用 無線傳輸比固定傳輸更易被竊聽，如果不提供特別的保護措施，很容易被竊聽或被假冒一個注冊用戶。八十年代的模擬系統(tǒng)令用戶深受其害。因此，GSM首先引入了SIM卡技術，它通過鑒權來防止未授權的接入，這樣保護了網(wǎng)絡運營者和用戶不被假冒的利益；通過對傳輸加密可以防止在無線信道上被竊聽，從而保護了用戶的隱私。二、GSM網(wǎng)絡組成和接口7-19SIM卡的特點1.客戶與設備分離； 2

7、.通信安全可靠； 3.成本低。SIM卡的壽命 SIM卡的平均壽命約為4年左右。 二、GSM網(wǎng)絡組成和接口二、GSM網(wǎng)絡組成和接口7-20二、GSM網(wǎng)絡組成和接口2、基站子系統(tǒng)考慮到無線資源的有效管理，將基站的收發(fā)信機的業(yè)務承載功能和控制功能分離開來，基站收發(fā)信機（BTS）和基站控制器（BSC）各司其職。無線傳輸：負責“采樣-量化-編碼-交織-調(diào)制-解調(diào)-去交織”這些經(jīng)典的無線通信工作業(yè)務控制：眼光要更宏觀一些，要著眼于資源的調(diào)度和管理以及BTS之間的協(xié)調(diào)BTS和BSC共同組成了基站子系統(tǒng)（BSS：Base Station Subsystem）7-21二、GSM網(wǎng)絡組成和接口7-22二、GSM網(wǎng)

8、絡組成和接口（1）移動交換中心（MSC）首要任務是完成話音的接續(xù)，即交換功能7-23作為網(wǎng)絡的核心，配合其他功能實體完成移動性管理和合法性檢驗配合完成跨的切換提供面向系統(tǒng)其他功能實體和面向固定網(wǎng)的接口功能二、GSM網(wǎng)絡組成和接口（2）HLR與VLR為了方便用戶信息管理，需要有個數(shù)據(jù)庫存儲用戶資料（如位置信息，業(yè)務信息等等），這樣就有了寄存器?？紤]到漫游，為了方便提取用戶信息，不過多占用系統(tǒng)資源，寄存器又分為了原籍位置寄存器（HLR）和訪問位置寄存器（VLR）。當用戶辦卡時，運營商把用戶資料輸入HLR；當用戶漫游到別的城市時，漫游地的VLR把用戶資料從HLR復制過來，用戶就可以繼續(xù)享有運營商的服

9、務了。7-24二、GSM網(wǎng)絡組成和接口（3）EIR為了防止非法移動臺的使用，需要有個數(shù)據(jù)庫來存儲有關移動臺設備的參數(shù)，完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，這就是設備識別寄存器（EIR）。7-25二、GSM網(wǎng)絡組成和接口（4）AuC為了方便安全性管理，確定用戶的身份和對呼叫進行加密，這樣就有了鑒權中心（AuC），由于是針對用戶的，所以它是屬于HLR的一個功能單元。7-26二、GSM網(wǎng)絡組成和接口（5）OMC為了方便對整個網(wǎng)絡進行管理和監(jiān)控，又產(chǎn)生了操作維護中心（），通過它實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。7-27 網(wǎng)絡子系統(tǒng) 基站子系統(tǒng) 移動臺 操作維護中心二、GSM網(wǎng)

10、絡組成和接口為了各廠家的設備可以通用，網(wǎng)絡中各組成部分的連接都必須嚴格地符合接口標準，采用同樣的分層協(xié)議。7-28二、GSM網(wǎng)絡組成和接口這里需要提到的是，規(guī)范中對接口的協(xié)議并沒有作詳細的規(guī)定，導致了不同廠家之間的和不能混用。有趣的“跑馬圈地”現(xiàn)象。全世界主流的設備商在運營商一期、二期購買無線設備時采用的策略是類似的：低價搶地盤。目標先追求最大的市場份額。一旦圈地完成，一個地市采用了某個設備商的和，其他廠家的基站就再也無法插足其中。前期圈地的成本可以通過后期的升級、擴容、維保等長期收益來獲得。7-29二、GSM網(wǎng)絡組成和接口Abis接口的非開放特性，阻礙了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。3GPP在制定WCDMA

11、標準時就注意了對Abis接口的開放?！懊赓M搬遷”策略。華為和中興崛起后實施的“免費搬遷”策略，即免費全網(wǎng)替換，不能從Abis接口入手分一杯羹，就直接一鍋端了?！懊赓M搬遷”策略被多個新興設備商所采用。7-30三、GSM編碼計劃管理一個龐大的系統(tǒng)需要科學的方法，而對這個系統(tǒng)中的每一個元素都進行編號管理就是方法之一。GSM網(wǎng)絡是非常復雜的，為了將一個呼叫接至某個移動用戶，需要調(diào)用相應的實體。因此，要正確的尋址，編號計劃就非常重要。好的編碼計劃要滿足：唯一性和便于檢索性。7-31三、GSM編碼計劃移動臺的國際ISDN號碼（MSISDN）簡單的說就是：呼叫需要撥打的號碼7-32國家碼：國際長途用的，中國

12、是86國內(nèi)目的碼：即網(wǎng)絡接入號，也就是手機號前3位用戶號碼：8位，前4位用于識別歸屬地，呼叫時可以通過它找到用戶所在的HLR，調(diào)取用戶信息。三、GSM編碼計劃國際用戶識別碼（IMSI）用于通信設備識別用戶，存在SIM卡、HLR和VLR中。7-33移動國家號碼：3位移動網(wǎng)號：2位移動用戶識別碼：10位三、GSM編碼計劃移動臺漫游號碼（MSRN）結(jié)構(gòu)與MSISDN一樣，但是該號碼是由用戶漫游地的MSC/VLR臨時分配的。MSISDN是用于指向其所在的HLR的，要實現(xiàn)通話，建立主叫與被叫注冊地所在的MSC之間的連接是不行的，要建立到被叫所在地的MSC之間的連接，MSRN就是用來標識用戶目前所在的MS

13、C。7-34三、GSM編碼計劃被叫收費問題7-35由于不知道用戶所在地，需要去HLR查詢，需要VMSC向HLR回饋MSRN號，這就是當年運營商向被叫收費的邏輯。（基于成本而言的）三、GSM編碼計劃國際漫游收費問題7-36主叫支付被叫用戶不出國時主叫應付的費用。其余的由被叫承擔。如果堅持所有費用都由主叫出，那么在技術體系上就應該支持顯示被叫所在的位置，由主叫確定打不打。三、GSM編碼計劃臨時移動用戶識別碼（TMSI）為了便于用戶身份的保密，在無線鏈路上傳遞時代替IMSI來標識用戶的，由VLR分配給在其覆蓋區(qū)內(nèi)漫游的移動用戶的標識碼。 可用做位置更新、切換、呼叫、群戶等操作時的用戶識別，并可在每次鑒權成功后被重新分配。只在本地MSC/VLR內(nèi)有效。7-37三、GSM編碼計劃國際移動臺設備識別碼（IMEI）用于唯一識別某個移動臺設備。在國內(nèi)，由于沒有給移動臺鑒權用的EIR，這個識別碼用的很少。在用戶不用SIM卡作緊急呼叫時，IMEI可以用作用戶識別碼。7-38型號批準碼，由歐洲型號認證中心分配工廠裝配碼：由廠家編碼序號碼：由廠家分配備用三、GSM編碼計劃位置區(qū)識別碼（LAI）用于識別不同的位置區(qū)，用于移動用戶的位置更新