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华为机密，未经许可不得扩散MA000004GSM通信原理（BSC）ISSUE2.02内部资料注意保密参考资料参考资料BSS技术手册BSS性能描述手册BSS信令分析手册3内部资料注意保密目标目标学习完此课程，您将会：了解GSM发展简史熟悉GSM系统结构和相关接口熟悉GSM的区域定义以及识别号了解GSM的逻辑信道了解GSM系统的主要技术4内部资料注意保密第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章GSM无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍5内部资料注意保密第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术6内部资料注意保密1982年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验1987年，确定采用频分双工－窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励－长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU)1989年，GSM标准生效PHASE1标准，主要定义了900M频段的技术标准PHASE2标准，除了对PHASEI标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准PHASE2＋标准，主要增加了GPRS部分的内容1991年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代1994年，GSM进入我国GSMGSM发展简史发展简史7内部资料注意保密第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术8内部资料注意保密多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA多址技术多址技术9内部资料注意保密频率时间FDMA频分多址频分多址FDMAFDMA各用户使用不同的频率10内部资料注意保密频率时间TDMA时分多址时分多址TDMATDMA各用户使用不同的时隙11内部资料注意保密频率时间CDMA码码分多址码分多址CDMACDMA各用户使用不同的正交代码序列12内部资料注意保密GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMAGSMGSM系统频率资源系统频率资源信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离:95MHz890915935960双工距离:45MHzGSM900:GSM1800:GSM根据系统工作频段分为GSM900和GSM1800两大系统，GSM系统是双工系统，根据GSM协议规定，GSM900的上行工作频段（MS到BTS）为890MHz-915MHz），下行工作频段（BTS-MS）为935MHz-960MHz），双工距离为45MHz；GSM1800的上行工作频段为1710MHz-1785MHz，下行工作频段为1805MHz-1880MHz，双工距离为95MHz。在不同的国家，这些规定的频率资源被分配给不同的运营商使用，每个运营商只占有整个频段的一部分资源。因此，对于每个运营商来说，频率资源十分有限，如何充分利用这些频率资源，发挥最大效益是每个运营商都竭力追求的目标，这直接关系到系统的最大容量和服务质量，而这两个方面又是相13内部资料注意保密系统频点配置GSM900基站收：f1（n）＝890＋n×0.2MHz基站发：f2（n）＝f1（n）＋45MHzGSM1800基站收：f1（n）＝1710＋（n－511）×0.2MHz基站发：f2（n）＝f1（n）＋95MHzGSMGSM系统频率资源系统频率资源GSM900系统共124个频点，频点序号（也即绝对频点号ARFCN）为1～124，在每端留有200KHz的保护带。GSM1800系统共374个频点，频点序号（ARFCN）为512～885。根据以上公式可以计算出76号频点对应的载波频率为905.2MHz，96号频点对应的载波频率为909.2MHz。在中国，中国移动的频段范围为890~909（上行），对应的频点号范围为1~95，中国联通的频段范围为909~915（上行），对应的频点范围是96~124。在实际规划中一定要注意他们之间的分割频点95号频点的规划，必要时需要进行频率协调。对于GSM1800频段，目前中国移动和中国联通各申请分配了10MHz的资源，移动的频点范围是512~561，联通为687~736。剩余频率资源暂时保留作其他用途，在实际规划中应注意边缘频率的规划。14内部资料注意保密其它频段频率划分其它频段频率划分299512~81060上行1850~1910下行1930~1990PCS190076350~42515上行806~821下行851~866GT8001940~124955~102340上行876~915下行921~960R-GSM1740~124975~102335上行880~915下行925~960E-GSM载频数频道号带宽(MHz)频段(MHz)系统15内部资料注意保密第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术16内部资料注意保密频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道可以极大地提高频谱利用率如果系统设计得不好，将产生严重的干扰Cell1f1f1RRD(D/R)2=3×kD—频率复用距离R—小区半径K—频率复用模式频率复用频率复用Cell217内部资料注意保密GSM最基本的频率复用模式为4×3频率复用。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同频率复用度：复用簇中小区的总数量189210465371112R小区复用模式小区复用模式18内部资料注意保密4*34*3频率复用频率复用A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3GSM最基本的频率复用模式为4*3频率复用，这是其它频率复用模式的基础，我们通常也称之为常规频率复用模型。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，总共有12个小区为一个基本频率复用簇。同一簇中的不同小区，频率是不同的。图中表示4*3频率复用的小区簇，其中粗黑线内为一个基本的小区簇模型，内有4个基站，每个基站3个小区，共12个小区。在具体分配时，是将所有待分配频率按照一定的规律分配到各个小区，在其它小区簇内，情况相同，这样一来，每个频点在不同小区簇内就被一遍一遍的“重复使用”了。当然，其它复用模型n*m即表示每个基本复用小区簇包含n个基站，每个基站包含m个小区。所有频点在此小区簇内按一定规则分配到各个小区，周围其它小区照此模型类推。19内部资料注意保密所有有用信号carrierC/I=所有无用信号interference=同频载干比：C/I≥9dB，工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB邻频载干比：C/A≥－9dB，工程中加3dB的余量，即C/A≥－6dB频率复用度越高，C/I值越大载干比的要求载干比的要求GSM是干扰受限系统，载干比（C/I）也称干扰保护比是指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值，在GSM系统中，此比值与MS的瞬时位置和时间有关，这是由于地形的不规则性以及周围环境散射体的形状、类型及数量的不同，天线的类型、方向性、高度以及干扰源数量、强度等不同造成的。干扰信号通常有三大来源：（1）有用信号自身的落在系统时延均衡器外的多径信号干扰（2）有用信号自身的因频率复用而产生的同邻频干扰（3）系统外部其它信号干扰（雷达站、非法同频设备、环境噪声等）根据空间接口中信号的解调要求，GSM规定同邻频保护比满足以下要求：同频载干比：C/I≥9dB；工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB；所谓C/I就是专门指当不同小区使用相同频率时，其它小区对服务小区产生的干扰，当然广义上还应考虑空间所有落在此频点范围内的非有用信号的电磁波能量。邻频抑制比：C/A≥－9dB；工程中加3dB的余量，即C/A≥－6dB；所谓C/A是指在频率复用情况下，服务小区周围所有邻频信号（载波偏离200KHz）对服务小区频道的干扰。载波偏离400KHz的载干比要求为：C/2A≥-41dB。20内部资料注意保密第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章GSM无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍21内部资料注意保密第2章GSM系统结构与接口第1节GSM系统结构与功能第2节GSM主要接口22内部资料注意保密GSMGSM系统结构系统结构GSM/GPRSBSSBTSBSCBTSBSCPCUSMSsystemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRSBackboneOtherPLMNSS723内部资料注意保密MSMS的功能的功能移动台（MS）由SIM卡与机身设备组成{SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息Ö固化数据：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8)Ö临时网络数据：TMSI、LAI、KCÖ业务相关数据：PIN(个人识别号)、PUK{机身设备可以是手持机，车载台等24内部资料注意保密BTSBTS的功能的功能实现与BSC接口功能实现与移动台(MS)空中接口的功能无线信道管理操作维护功能信令协议功能25内部资料注意保密BSCBSC的功能的功能接口管理BTS的管理无线参数及无线资源管理无线链路的测量话务量统计切换支持呼叫控制操作与维护26内部资料注意保密PCUPCU的功能的功能分组无线资源管理功能Gb接口处理功能G-Abis接口处理功能Pb接口处理功能27内部资料注意保密接口管理支持电信业务，承载业务和补充业务支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能MSCMSC的功能的功能28内部资料注意保密服务于其控制区域内移动用户存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息VLRVLR的功能的功能29内部资料注意保密HLRHLR的功能的功能GSM系统的中央数据库其控制区域内所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据30内部资料注意保密属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃AUCAUC的功能的功能31内部资料注意保密EIREIR的功能的功能存储移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。白名单：准许使用灰名单：出现故障需监视黑名单：失窃不许使用32内部资料注意保密第2章GSM系统结构与接口第1节GSM系统结构与功能第2节GSM主要接口33内部资料注意保密A接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口为开放式接口BTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口MSBSSBSS侧主要接口侧主要接口34内部资料注意保密网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等AA接口接口35内部资料注意保密基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路采用LAPD协议AbisAbis接口接口36内部资料注意保密移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口物理链路为无线链路采用LAPDm