MA000001GSM移动通信原理ISSUE20

无线产品课程开发室ISSUEMA000001GSM移动通信原理2.0华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开2课程内容GSM移动通信概述GSM系统结构与接口GSM系统Um接口GSM移动区域与编号计划GSM移动通信网组网GSM通信流程华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开3学习目标了解移动通信的多址技术，蜂窝技术了解GSM系统结构、接口、业务了解Um接口的物理信道结构、了解GSM话音的处理过程掌握GSM移动区域的划分掌握GSM编号计划了解GSM组网方式了解GSM通信流程学习完本课程，您应该能够：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开4课程重点1.移动通信的发展历程，多址技术，蜂窝技术2.GSM系统结构，接口及业务3.Um接口4.GSM移动区域的划分5.GSM编号计划6.GSM组网方式7.GSM通信流程（安全性管理和移动性管理）华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开5GSM移动通信概述1.GSM概述与发展简史2.多址技术3.功率控制4.蜂窝技术5.GSM主要参数华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开6GSM概述与发展简史第三代移动通信系统介绍移动通信发展展望GSM的发展历程及现状移动通信的定义华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开7GSM概述与发展简史移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信.移动体之间的通信只能依靠无线电传输.那什么是无线通信呢？无线通信指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式.电磁波是它的载体.华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开8GSM概述与发展简史电磁波频段与波段(C=L*F)频段名称频率范围波段名称波长范围极低频（ELF）3~30Hz极长波100~10Mm超低频（SLF）30~300Hz超长波10~1Mm特低频（ULF）300~3000Hz特长波1000~100Km甚低频（VLF）3~30KHz甚长波100~10Km低频（LF）30~300KHz长波10~1Km中频（MF）300~3000kHz中波1000~100m高频（HF）3~30MHz短波100~10m甚高频（VHF）30~300MHz超短波10~1m特高频（UHF）300~3000MHz分米波1~0.1m超高频（SHF）3~30GHz厘米波10~1cm极高频（EHF）30~30GHz毫米波10~1mm至高频（THF）30~3000GHz亚毫米波1~0.1mm光波310-6~310-8m华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开9GSM概述与发展简史移动通信并不是一项很新的技术，但却是一项正在急剧发展的技术.20年代开始在军事及某些特殊领域使用（美国警察的车载无线电系统），40年代才逐步向民用扩展（美国所建第一个公用汽车电话网）.移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程.目前，比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM，美国的ADC和日本的JDC（现改称PDC）.目前GSM制式的销售额占34%，CDMA制式占28%，TDMA占18%，WLL占7%华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开10GSM概述与发展简史1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标.1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验.1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA，规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见.其中，GSM的发展历程如下：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开11GSM概述与发展简史已有109个国家239个运营者运营着超过4400万用户的GSM网络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.GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行.移动通信跨入第二代.1991年1992年系统命名为：GlobalSystemforMobile（全球通）组织机构：SpecialMobileGroup1993年PhaseII规范1994年全世界范围运行1995年DCS1800商业运行1996年引入微蜂窝的技术，GSM900/1800双网运行1997年华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开12GSM概述与发展简史1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网目前有中国移动与中国联通两家运营商中国电信也在积极酝酿进入移动领域截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过400万，年增长率99%以上神州行与如意通移动用户快速增长截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为91%，县市覆盖率为86%专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到2005年达2亿.在我国......华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开13GSM概述与发展简史我国移动用户增长：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开14GSM概述与发展简史全球移动用户增长(1999年全球无线通信市场比1998年增长了21.6%，达到281亿美圆)02468101219992004全球移动用户（亿）华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开15GSM概述与发展简史GPRS（GeneralPacketRadioService）：是GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.第三代移动通信技术:GSM系列华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开16GSM概述与发展简史1985年：CCITT提出FPLMTS（未来公众陆地移动通信系统）概念1991年：ITU正式成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制定1992年：ITU召开WARC(世界无线通信系统会议)，对FPLMTS的频率进行了划分，使这次会议成为第三代移动通信标准制定中的里程碑第三代移动通信：如上述，不管通过GSM还是GPRS的方式，最终目标还是3G.3G在其制定过程也经历了一段相当的时间，包括ITU的IMT-2000和欧洲的UMTS.华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开17GSM概述与发展简史完善规范并制定网络部分标准ITU-T和ITU-R正式携手研究FPLMTSITU将FPLMTS改为IMT-2000（国际移动电信系统2000＝2000年＋2000MHz）ITU征集IMT-2000的无线接口技术方案方案评审，制定规范(包括无线接口标准)1994年：1996年：1998年6月：1999年：2000年：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开18GSM概述与发展简史能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证；能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活动视频，特别是多媒体业务；能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网（PSTN）、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖；足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量.3G实现的目标：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开19GSM概述与发展简史高速传输以支持多媒体业务；室内环境至少2Mbit/s；室内外步行环境至少384kbit/s；室外车辆运动中至少144kbit/s；卫星移动环境至少9.6kbit/s.传输速率能够按需分配.上下行链路能适应不对称需求.为实现上述目标，对3G无线传输技术提出了以下要求：华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开20GSM概述与发展简史目前3G的标准主要有：cdma2000朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等W-CDMA爱立信、诺基亚、西门子等TD-SCDMA中国提出UMTS欧洲标准华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开21多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路.常用的使信号多路化的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式.GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开22多址技术FDMA是以不同的频率信道实现通信的.频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频），每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子，但GSM系统也采用了FDMA.频分多址FDMA华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开23多址技术TDMA是以不同的时隙实现通信时分多址是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙（时隙）.即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送.时分多址TDMA华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开24多址技术CDMA是以不同的代码序列实现通信的码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.码分多址CDMA华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开25功率控制当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行变化.当它离基站较近时，需要降低发射功率，减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应该增加功率，克服增加了的路径衰耗.所有的GSM手机都可以以2dB为一等级来调整它们的发送功率，GSM900移动台的最大输出功率是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大输出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开26蜂窝技术移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL.采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，我们也称之为大区制.采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制.大区制与小区制华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开27按无委会规定，我国目前可用频道号为76-124，共49个频点.76-95给移动，95-124给联通.一般采用12组频率复用方案.对于有向天线，可采用120度的定向天线，如采用4/12方式复用，4个基站，12个小区.每个小区可用5个频点，一般也可用到4个频点.对于采用全向天线，一般建议采用其中的7组频率.蜂窝技术大区制与小区制华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开28频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复用系统可以极大地提高频谱效率.但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰.同频干扰（C/I）：因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I=9DB.邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要求C/A=-9DB.频率复用基础蜂窝技术华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开29频率复用方案：在系统的作用区域内重复使用相同的频率——这种频率复用方案使整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值.公式：(D/R)2=3KD：频率复用距离R：小区半径K：频率复用模式蜂窝技术频率复用基础华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开30注意：从理论上来说，K应该大些，但分配的信