GSM概述

GSM通信原理目标学习完此课程，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系统的主要技术一GSM发展简史•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进入我国二GSM系统结构与功能GSM/GPRSBSSBTSBSCBTSBSCPCUSMSsystemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRSBackboneOtherPLMNSS7MS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•固化数据：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8)•临时网络数据：TMSI、LAI、KC•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BTS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BSC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PCU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MSC的功能•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VLR的功能•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HLR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AUC的功能•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EIR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：失窃不许使用三.GSM主要接口BSS侧主要接口•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MSA接口•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Abis接口•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Um接口•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协议•传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等NSS内部接口MSCEIRHLR/AUCC接口B接口VLRD接口G接口VLRB接口MSCE接口•GSM移动区域与编号计划GSM区域定义PLMN区PLMN区......服务区MSC区MSC区位置区位置区小区小区IMSI•IMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号•采取E.212编码方式•存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送•IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9)例:460002289000168IMSI•MCC：移动国家码，三个数字，如中国为460•MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00•MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码•NMSI：在某一国家内MS唯一识别码Notmorethan15digits3digits2digitsIMSIMCCMNCMSINNMSITMSI•TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应•TMSI分配原则：–包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定MSISDN•MSISDN是指主叫用户为呼叫GSMPLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码•采取E.164编码方式•存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送例：13900188210MSISDN•CC：CountryCode，国家码，如中国为86•NDC：NationalDestinationCode，国内接入号，如139、130等等•SN：SubscriberNumber•MSISDN的一般格式为86-139-H0H1H2H3ABCDNotmorethan15digits3digits2digitsIMSIMCCMNCMSINNMSILAIMCC：MobileCountryCode，移动国家码，中国为460MNC：MobileNetworkCode，移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00LAC：LocationAreaCode，是2个字节长的十六进制码，0000与FFFE不能使用例:460008C90在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移动台是以LAI为单位进行LocationAreaIdentificationMCCMNCLAC例：4600017A728FDCGI•CGI是所有GSMPLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的•编码格式为LAI+CI：–CI：CellIdentity,是2个字节长的十六进制码，可由运营部门自定BSICNCC--PLMN色码(取值0—7),用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。相邻国家要具体协调NCC的配置BCC--BTS色码(取值0—7),用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS基站识别色码BSICNCCBCCGSM900和GSM1800具有相同的逻辑信道划分四逻辑信道分类广播控制信道(BCCH)控制信道通用控制信道(CCCH)话音信道(TCH)FCCHSCHBCCHTCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/4.8F,HTCH/2.4F,HPCH通用信道(CCH)专用信道(DCH)逻辑信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道下行逻辑信道RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道上行逻辑信道搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH逻辑信道作用举例关机状态空闲状态专用模式空闲状态•五GSM系统技术介绍传播时延t传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前一个TA值时间发给我！！时间提前量（TA）频率f0帧f1f2f3f4时间跳频（FH）不连续发射（DTX）•通过语音激活检测(VAD)实现•在语音间歇期关闭发射，仅发射静音指示帧(SID)•接收端码变换器产生舒适噪声•延长电池寿命降低干扰功率控制（PC）•延长电池寿命•降低网络干扰•功率控制基于电平和质量•BCCH载频不参与功率控制时间信号电平目标电平值：e.g.-85dmGSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMAGSM系统频率资源信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离:95MHz890915935960双工距离:45MHzGSM900:GSM1800:多址技术•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•谢谢