GSM移动通信知识简介

1©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewGSM移动通信知识简介ZhengXinjian2©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview电话通信系统简介简单而言，电话通信系统完成的主要功能包括：•为电话呼叫的主、被叫双方临时建立一条传送话音的通路（比如基于物理中继线PCM的物理电路的连接通路，或者基于TCP/IP网的连接通路）。•对通话双方的呼叫计费过程。呼叫计费主要由主、被叫的电话交换机（比如GSM系统的MSC交换机）根据呼叫事件完成；而传送话音通路的建立、维持，以及呼叫结束后通路的释放等过程，都需要参与到呼叫中的所有交换机依靠一种叫做信令的协议系统来完成，这种信令系统是一系列的约定（protocol,协议)，通过这些约定使得电话交换机间能彼此识别对方的相关请求并做出应答，这些请求和应答构成了电话交换机间的“对话”，而通过这些“对话”就能完成上述的一系列有关电话通路的动作。至少同一个运营商的所有电话交换机都能识别并遵守这些约定（协议）。不同运营商可能使用不同的信令系统(比如，不同运营商有各自的MTP3层的SP码），它们间的通信可以通过信令关口局来完成，信令关口局对这些不同的信令（约定）进行转换。3©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview时分多路复用系统为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰，称多路复用。目前采用较多的是频分多路复用和时分多路复用。时分多路复用用于数字通信，例如PCM通信。各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道；为保证正常通信，时分复用通信中利用了包括位同步(时钟同步)和帧同步的同步技术，这是数字通信的又一个重要特点。位同步(时钟同步)用于保证接收端正确接收和判决发送端送来的每一个码元。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号，当然这必须是在位同步(时钟同步)的前提下实现。4©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview•时分复用的帧结构时分多路复用的方式是用时隙来分割的，每一路信号分配一个时隙，帧同步码和信令码也各分配一个路时隙。PCM30/32(又称基群或一次群)系统的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30个时隙分别用来传送30路话音信号，一个时隙用来传送帧同步码，另一个时隙用来传送信令码。PCM30/32路系统采用复帧的概念，其中一个复帧包含16帧，编号为F0帧、F1帧……F15帧，一复帧的时间为2毫秒。每一帧(每帧的时间为125微秒)又包含有32个路时隙，其编号为TS0、TS1、TS2…TS31，每个路时隙的时间为3.9微秒。每一路时隙包含有8个位，每个位时隙的时间为0.488微秒。偶帧TS0时隙传送帧同步码，其码型为{×0011011}。奇帧TS0时隙码型为{×1A1SSSSS}，其中A1是对端告警码，A1=0时表示帧同步，A1=1时表示帧失步；S为备用比特，可用来传送业务码；×为国际备用比特或传送循环冗余校验码(CRC码)，它可用于监视误码。F0帧TS16时隙前4位码为复帧同步码，其码型为0000；后四位码型为1A211，A2为复帧失步对告码。F1～F15帧的TS16时隙用来传送30个话路的信令码。帧频率应为8000帧/秒，帧周期为125微秒，所以PCM30/32路系统的总数码率是：8000(帧/秒)×32(路时隙/帧)×8(bit/路时隙)=2048kbit/s=2.048Mbit/sNOTE:一个复幀才是真正意义上的完整的“幀”，16个幀组成复幀才是一个完整的功能体。：个注5©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewGSM系统组成简要分析假设移动用户A发起电话呼叫，被叫B也是移动用户。很明显：•最终A所在的交换机需要建立到B用户所在交换机的电话通路但是，因为GSM手机是可以移动（漫游）的，主叫A的交换机在A开始呼叫时并不知道B在哪儿，所以：•系统需要有一种机制记录移动用户所在的位置（漫游在哪个交换机控制区）•同时，还需要提供一种机制能让主叫交换机找到B所登记的交换机，以供建立电话呼叫连接移动手机是通过无线系统接入交换机的，所以：•GSM系统与PSTN（固定电话系统）比较，需要加入无线接入系统部分。由以上的几个需要，可以引入GSM系统的构成，以及GSM系统内的呼叫建立过程。6©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewThethreeSubsystemsofGSMAirAO&M7©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewNSSElementsAirAO&MSecurityManagementSecurityManagementSubscriberDataandServiceHandlingStatisticsMobilityManagementMSC:CallControlMSC:BSS(RadioNetwork)ControlMSC:NetworkInterWorkingMSC:ChargingMSC:StatisticsMSC:InterfaceSignallingA&PSTNVLR:SubscriberDataandServiceHandlingVLR:MobilityManagementVLR:SecurityManagementVLRMSCEIRACHLR8©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewBSSElementsAirAO&MTCTCTCBSCBSCBTSBTSMS-NSSConnectionestablishmentRadioNetworkControlMobilityManagementCollectingofStatisticalRawMaterialAirInterfaceSignallingAInterfaceSignallingAirInterfaceSignallingAirInterfaceCipheringSpeechProcessingSpeechTranscoding9©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverviewNOKIA系统结构：MSCi&MSSarchitectureMGWarchitecture10©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview信令系统应用举例（Simplifiedstepsinacallsetup）：所有交换机间的互操作都需要协议的支持，下面以一个PSTN用户呼叫GSM用户为例来对信令系统的应用做一简要的介绍。PSTNGMSCHLRMSC/VLRACALLSETUP(MSISDN)ANALYSENUMBERCALLSETUP(MSISDN)IMSIMSRNMSISDNMSRNCALLSETUP(MSRN)PAGINGSpeechSignalling11©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview信令系统简介随着通信技术的发展，信令系统也在不断发展完善。在PSTN(publicswitchedtelephonenetwork，即固定电话网络)系统中，所有的信令都跟呼叫有关，即跟呼叫通路的建立、维持、释放等有关。但在GSM系统中，除了呼叫通路相关的信令需求外，还有一系列的事件和通路建立的操作无关：比如手机在网络中的登记（Register）、漫游等并没有话音的传送，也就不需要传送话音通路的建立，但要完成这些事件却仍然需要在多个设备间传送相关消息（message)，这些消息的传送也要信令的支持。原来电话网络中使用的信令系统是CCS7七号信令系统，它和ISO组织（国际标准化组织）提出的OSI系统的对应关系如下：Onlythelowestlevelintheprotocolstackhastheactualconnectiontothephysicalmediumbetweenthenetworknodes,andalldatatransfermustatleastgothroughthelowestthreelevels.1Physicallayer2Datalinklayer3Networklayer4Transportlayer5Sessionlayer6Presentationlayer7ApplicationlayerMTP(levels1-3)UserPart(level4)OSIReferenceModelCCITTCommonChannelSignallingNo712©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview信令系统简介消息传递部分（MTP）1.2.3NO.7用户TC用户（MAP,INAP,OMAP)信令连接控制部分(SCCP)4事务处理能力（TCAP）TUP4ISUP41.2.34.5.67OSIOSIOSI13©NOKIAPresentation_Name.PPT/DD-MM-YYYY/InitialsCompanyConfidentialGSMsystemoverview信令类型：•呼叫相关信令VS.呼叫无关信令exchangeofinformationinordertoestablish,maintainorreleaseonespecificcall.Acallattemptmustbestartedoracallmustbeongoing.消息的交换是为了建立，保持，释放一个exchangeofinformationthatmodifiestheconditionsunderwhichmultiplefuturecallstakeplace.Ithappenswithoutanycallgoingon.•电路相关信令VS.电路无关信令...exchangeofinformationthatrefersexplicitlytothecircuitthroughwhichacallistransmittedbyidentifyingthiscircuitwithanidentificationcode(CIC).exchangeofinformationthatdoesnotrefertoacircuitbuttootherpropertiessuchasanidentificationofthesubscriber,anidentificationnumberofamobilestationorotheridentifiers.14