运营商网络部新员工培训课程.ppt

gsm网络结构介绍 其他msc bts hlr/auc smc pstn isdn omc ms um接 口 ms a-bis接口 bsc a接口 msc/vlr bts bts gsm系统的节点功能 oss：操作支持子系统 bss：基站子系统 nss：网路子系统 nmc：网路管理中心 dpps：数据后处理系统 semc：安全性管理中心 pcs：用户识别卡个人化中心 omc：操作维护中心 msc：移动业务交换中心 vlr：来访用户位置寄存器 hlr：归属用户位置寄存器 auc：鉴权中心 eir：移动设备识别寄存器 bsc：基站控制器 bts：基站收发信台 pdn：公用数据网 pstn：公用电话网 isdn：综合业务数字网 ms：移动台图 移动台(ms)的功能 移动台由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。 bsc的功能 接口管理 bts-bsc之间的信道管理 操作与维护 支持呼叫控制 切换 话务量统计 无线链路的测量 无线参数及无线资源管理 爱立信bsc的结构 bts受控于 bsc 实现bts与ms空中 接口的功能。 bts的功能 bts的结构 基站管理控制关系简化图 msc是整个网络的核心，协调、 控制整个gsm网络中bss、oss 的各个功能实体。 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。 msc的功能 访问用户位置寄存器(vlr) 是服务于其控制区域内移动 用户的. 它存储着进入其控制区域内 已登记的移动用户相关信息 。是一个动态的数据库 vlr的功能 归属用户位置寄存器(hlr)是 gsm系统的中央数据库，存储该 hlr控制的所有存在的移动用户 的相关信息。 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，hlr也存储部分漫游移 动用户所在msc区域的有关动态 数据。 hlr的功能 auc的功能 鉴权中心(auc)存储着鉴权 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。 auc属于hlr的一个功能 单元部分，专用于gsm系 统的安全性管理。 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。 msbtsbscmsc um接口 abis接口 a接口 无线接口概述 接续管理（cm） 无线资源管理（rr） 移动和安全管理（mm ） 综合处理 tch0 tch1 tch2 。sacch 。tch25 idl 复帧 物理层(l1) 数据链路层(l2) 网络应用层(l3) rachbcchagch/pchsdcchsacchtchfacch 网络应用层信令层3信令 它包括各类消息和程序，对业务进行控制和 管理，即把移动台和系统控制过程的特定信息 按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。 l3包括无线资源管理（rr，包括小区选择、重 选，切换和功控等）、移动性管理（mm，用户 的移动和漫游，用户身份的证实）和接续管理 （cm）3个子层，这就是um口上传递的主要消息 内容。其中接续管理子层中包括三大部分，分 别是：cc（呼叫控制业务，呼叫连接、释放等 ）、ss（补充业务）和sms（短消息业务）。 a接口定义为网路子系统（nss）与基站子系 统（bss）之间的通信接口. 其物理链接通过采用标准的2.048mb/s pcm 数字传输链路来实现。 此接口传递的信息包括移动台管理、基站管 理、移动性管理、接续管理等。 传输话音和七号信令 a接口 abis接口 abis 接口定义为基站控制器(bsc)和基 站收发信台(bts)之间的通信接口. 物理链接通过采用标准的2.048mb/s 数 字传输链路来实现。 采用lapd协议 um接口 um 接口(空中接口)定义为移动台与基站收 发信台(bts)之间的无线通信接口。 其物理链接通过无线链路实现。 传递的信息包括无线资源管理，移动性管理 和接续管理等。采用lapdm协议 gsm区域定义 . . 服务区 plmn区 msc区.msc区. 位置区.位置区. 基站区.基站区. 小区 小区 plmn区 基站与小区 基站：base station，简称bs 小区：cell 一般一个基站由1个或3个小区组成，一个 小区使用一副双极化天线。 3小区基站的天线方位角一般为0、120 、240（不同的地区标准有所不同；实际 方位角根据不同的地理环境和覆盖要求来 设置）。 imsi not more than 15 digits 3 digits2 digits imsi mccmnc msin nmsi 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,编码格式为:h1 h2 h3 sxxxxxx nmsi：在某一国家内ms唯一识别码。 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 :460002289000168 tmsi 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 cc： country code，国家码，如中国为86。 ndc：national destination code，国内接入号，如 139、130等等。 sn： subscriber number msisdn的一般格式为86-139-h0 h1 h2 h3 abcd ccndc sn national (significant) mobile number mobile station international isdn number msisdn msisdn是指主叫用户为呼叫gsm plmn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：在移动被叫或切换过程中由所在业务区的 msc/vlr临时分配，用于寻址vmsc用 采取e.164编码方式 编码格式为: 在msc-number的后面增加 几个字节 msrn 编码格式为 cc+ndc+lsp cc、ndc含义同msisdn的规定, lsp (locally significant part) 由运营者自己决定 e.164编码方式 目前在网上msc与vlr都是合一的，所以msc -number与vlr-number基本上都是一样的 msc-number/vlr-number 采取e.164编码方式 编码格式为：cc+ndc+h1 h2 h3 0000，即为用户号为全零的msisdn cc，ndc含义同msisdn的规定。 hlr-number lai mcc：mobile country code，移动国家码，中国为 460。 mnc：mobile network code，移动网号，两个数字， 如中国移动的mnc为00。 lac：location area code，是2个字节长的十六进制bcd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 location area identification mccmnclac cgi cgi是所有gsm plmn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：cell identity, 是2个字节长的十 六进制bcd码，可由运营部门自定 例：4600017a728fd bsic ncc-plmn色码。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。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同 的bts。(取值07) 例：25 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bsic nccbcc imei tac-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。 fac-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码 snr-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个tac和fac的每个移 动设备。 sp-备用,为0 例：490547403767335 imei唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或 无效的移动设备,*#06# imei（15位数字） tacspfacsnr 6个数字2个数字6个数字1个数字 语音信号处理过程 语音 a/d 8khz，13bit 语音编码分段 20ms 13kbit/s 信道编码 交织突发脉冲加密 22.8kbit/s 调制 33.8kbit/s 发送 语音信号处理过程 编码方式称为规则脉冲激励长期预测编码 (rpe-ltp)，其处理过程是先进行8khz抽样 ，调整每20ms为一帧，每帧分为4个子帧， 每个子帧长5ms，纯比特率为13kbit/s。 语音编码 语音信号处理过程 块编码器 激励 编码器 50bit +3 *2+4 132bit 78bit 456bit 信道编码 1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 455 456 8 16 . . . 456 2 10 . . . 450 6 14 . . . 454 1 9 . . . 449 4 12 . . . 452 7 15 . . . 455 3 11 . . . 451 5 13 . . . 453 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b0,a4 b1,a5 b2,a6 b3,a7 c0,b4 c1,b5 c2,b6 c3,b7 一次交织（块内）： 二次交织（块间）： 语音交织 语音信号处理过程 语音信号处理过程 3571261573 语音突发脉冲 无线接入技术 时间 fdma 频率 tdma 时间 频率 cdma 频率 时间 码 fdmafdma是以不同的频率是以不同的频率 信道来实现通信信道来实现通信 tdmatdma是以不同的时隙实现是以不同的时隙实现 通信通信 cdmacdma是以不同的代码序列来实现通信是以不同的代码序列来实现通信 c1c1 f1 p0 f1 p0rr c/i=c/i= d (d/r)2=3k d频率复用距离 r小区半径 k频率复用模式 频率复用指处在不同位置(不同小区)上的用 户可以同时使用相同频率的信道。可以极 大地提高频谱效率。 但如果系统设计得不好，将产生严重的干 扰。(同频干扰、邻频干扰） 频率复用 小区复用模式 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 k=4 1 1 1 12 1345 671 1k=7 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 a3 a1 a2 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 c3 c1 c2 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 a3 a1 a2 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 c3 c1 c2 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 a3 a1 a2 a3 a1 a2 b3 b1 b2 c3 c1 c2 c3 c1 c2 k=3 3x3 小区复用模式 gsm最基本的频率复用模式为43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个小区组成一个小区群。同一小区群 中的不同小区，频率是不同的。 1 8 9 2 10 4 6 5 3 7 11 12 r 频率干扰 有用信号以外的信号叫做干扰信号 gsm系统中的干扰信号主要来自于空中接口的 频率干扰 在gsm系统中，为提高系统容量，必须对频率 进行复用。频率复用就是指同一频率被相距足 够远的几个小区同时使用。同频复用小区之间 的距离就叫复用距离。 复用距离与小区半径之比称作同频干扰因子。 对于一定的频率资源，频率复用越紧密，网络 容量越大，复用距离越小，干扰就越大。 频率干扰分类 干扰主要指无线电台间的相互干扰，如邻 频干扰、同频干扰、互调干扰等。 主要是系统内干扰，也有系统外干扰，常 见的有cdma系统的带外泄漏干扰、上下 行干扰器干扰、1800m电力微波干扰等 频率干扰分类 邻频干扰 是指相邻的或邻近的频道之间相互干扰。 频率干扰分类 同频干扰 同频小区之间距离同频小区之间距离d d 小区半径小区半径 r r 同频复用因子同频复用因子qqd dr r 相同频率信号间的干扰称为同频干扰。 互调干扰的形成 当两个或多个不同频率的信号输入到非线性 器件上时，由于非线性器件的作用，会产生许多 谐波和组合频率分量，其中与所需接收信号频率 f0相接近的组合频率分量会顺利的通过接收机而 形成干扰，这就是互调干扰。 其中对通信影响最大的是三阶互调。 2fa-fb 2fb-fa 2fa +fb 2fb+fa 干扰对用户的影响 当网络存在干扰时，手机用户会感觉到以下 现象： 通话时听不清对方的话音，背景噪音大。 拨出后听到“嘟、嘟、嘟”后就掉线（该声 音类型与手机有关）。 通话过程中经常有断续感，甚至掉话。 频率干扰保护比 保证接收机输入端有用信号与同波道干扰信号之比（简称载干比c/i）大于某 一门限的最小距离。 对于gsm系统，要求： 同频干扰保护比 c/i9db 邻频干扰保护比 c/i 6db 定向天线、合理的基站设置、合理的频率规化可降低同频道干扰。 抗干扰技术 跳频 上、下行功率控制 dtx 分集 跳频 频率 f 0 帧 f 1 f 2 f 3 f 4 时间 跳频 跳频是指某次通话所使用载波频率在一定范围内，按某种规 律跳变。每个小区信道组的跳频功能都能单独激活或关闭。 bn | fn bn-1 | fn-1 b1 | f1 burst 跳频的作用 平滑快衰落环境 跳频的频率分集 跳频的作用： 平滑、均化干扰 b4b3b2b1 f4f3f2f1 f4 f3 f2 f1 跳频的干扰分集 dtx 延长电池寿命 降低干扰 lvad: 语音激活检测 (voice activity detection) 码变换器实现 dtx: 不连续发射(discontinuous transmission ) 在语音间歇期关闭发射 仅发射静音指示帧 接收端码变换器产生舒适噪声 dtx 功率控制 功控是什么？ 为什么要功控？ 功率控制：根据需要调整基站与手机的发 射功率。 依据：手机和基站上报的测量报告。 目的：在保证通话质量的情况下，降低发 射功率，从而降低整网干扰、减少功耗。 功率控制 l延长电池寿命 l降低网络干扰 l包括上行功控和下行功控 l功率控制基于电平和质量 lbsc、bts是判决者 bcch载频不参加 功率控制 时间 信号 电平 目标电平值： e.g. -85 dbm 功率控制 功率控制分类 功率控制分为上行功率控制和下行功率控制，上下行控 制独立进行。 上行功控：调整ms的输出功率，使bts获得稳定接收 信号强度，以减少对同邻频的干扰，降低移动台功耗 。 下行功控：调整bts输出功率，使ms获得稳定接收信 号强度，减少同邻频干扰，降低基站功耗。 天线概念 基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中 无线联结的设备。 天线是能量置换设备，是无源器件，其主要作 用是辐射或接收无线电波，辐射时将高频电流 转换为电磁波，将电能转换电磁能；接收时将 电磁波转换为高频电流，将磁能转换为电能。 天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖 和服务质量；不同的地理环境，不同服务要求 需要选用不同类型，不同规格的天线 表征天线性能的主要参数有方向图，增益，输 入阻抗，驻波比，极化方式等。 分集 分集接收中，在接收端从n个不同的独立信号支 路所获得的信号，可以通过不同形式的合并技 术来获得分集增益。 分集接收有空间分集、极化分集等多种方式 分集接收一般有24db的增益，对增强上行覆 盖有很大作用，3db增益即表示功率大了两倍。 基站的接收信号线接线如此复杂，目的就是为 了取得这几db的增益 空间分集 空间分集获取增益原理 通常基站高度在3060米时，天线的间距 在46米之间 天线 1接收的信号 天线2接收的信号 合成的接收信号得到增强 （粗线） 极化分集 倾斜 (+/- 45) 空间分集获取增益原理 ab 天线 a接收信号 天线 b接收信号 合成的接收信号得到增强（粗线） 定时提前（ta） 传播时延t 传播时延t ta 这样下去不行，得让手机提前 一个ta值时间发给我！ ta的值域是063（0233微秒），它被gsm定时提前 的编码063bit所限，使gsm最大覆盖距离为35km。 gsm信道 时隙与帧结构 gsm信道概念 逻辑信道 逻辑信道组合 时隙和帧结构 频率 200khz bp 15/26ms 隙缝 时间 时隙和帧结构 8bit41同步bit36加密bit3bit68.25bit 尾比特尾比特保护间隔数据 接入突发脉冲序列(ab)：用于ms初始化接入 3bit142bit3bit8.25bit 尾比特尾比特保护间隔数据 频率校正突发脉冲序列(fb)：用于ms与bts之间的频率同步 3bit39加密bit39加密bit3bit8.25bit 尾比特 尾比特保护间隔数据 数据 64同步bit 同步突发脉冲序列(sb)：用于ms与bts之间的定时同步 突发脉冲 时隙和帧结构 时隙和帧结构 3bit57加密bit57加密bit3bit8.25bit 尾比特尾比特保护间隔数据数据 26bit11 训练序列 偷帧标志 普通突发脉冲序列(nb)：用于携带业务信道和除rach之外的控制信道上的信息 3bit142调制bit3bit8.25bit 尾比特尾比特保护间隔 虚拟突发脉冲序列(db)：用于bts在无信息下发的时隙发送填充帧 工作频段 信道间隔： 200khz 1710 178518051880 双工距离 : 95 mhz 890915935960 双工距离 : 45 mhz gsm 900 : gsm 1800 : 885900930955 双工距离 : 45 mhz e-gsm 900 : 频道间隔 相邻两频道间隔为200khz。 每个频道采 用时分多址接入（tdma）方式，分为8 个时隙，即8个信道（全速率）。每信道 占用带宽200 khz/825 khz。 将来gsm采用半速率话音编码后，每个频 道可容纳16个半速率信道。 gsm信道 gsm中的信道分为物理信道和逻辑信道， 一个物理信道就为一个时隙（ts），而逻 辑信道是根据bts与ms之间传递的信息 种类的不同而定义的不同逻辑信道，这些 逻辑信道映射到物理信道上传送。 逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制 信道。 逻辑信道分类 gsm900 和 gsm1800 的逻辑信道划分是一样的 广播控制信道 (bcch) 控制信道 通用控制信道 (ccch) 话音信道 (tch) fcch schbcch (系统消息) tch/fagchrach sdcch facch sacch tch/h tch/9.6f tch/ 4.8f, h tch/ 2.4f, h pch 通用信道 (cch) 专用信道 (dch) 逻辑信道 逻辑信道分类 fcch sch bcch pch agch bcch ccch 通用 信道 sdcch sacch facch tch/f tch/h dcch tch 专用 信道 下行逻辑信道 逻辑信道分类 rachccch 通用 信道 sdcch sacch facch tch/f tch/h dcch tch 专用 信道 上行逻辑信道 逻辑信道分类 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 fcch sch bcch pch rach agch sdcch sdcch tch facch 开机状态 空闲状态 专用模式 空闲状态 逻辑信道作用举例 逻辑信道组合 主bcch 逻辑信道组合 独立sdcch 逻辑信道组合 tch信道 公共控制信道配置 pchrachagch 下行ccch上行ccch 如何决定小区总的ccch资源? 如何合理分配agch和pch? 无线接口管理 移动台的两种宏状态： 空闲模式：移动台在侦听广播信道，此时 它不占用任一信道。 专用模式：一条双向信道分配给需要通信 的移动台，使它可以利用基础设施进行双 向点对点通信。 空闲模式事件（一） 网络选择 小区选择 小区重选 位置更新 空闲模式事件（二） plmn选择 网络选择是为了让ms接入一个可用的网络，然 后通信。 进行网络选择的常见情况：手机开机、手机从 盲区进入信号区 网络选择顺序： 1、本服务商网络 2、sim卡存储的网络列表 3、从信号强度-85dbm的网络随机选择 4、按信号强度大小递减顺序选择 小区选择 当移动台开机后，它会试图与sim卡允许 的gsm plmn取得联系，因此移动台将 选择一个合适的小区，并从中提取控制信 道的参数和其它系统信息，这种选择过程 被称为“小区选择”。 小区选择算法 c1算法：路径损耗准则 c1=rxlev-accmin- max (cchpwr - p), 0) 单位：dbm 可以通过修改accmin参数或调整信号覆 盖来控制手机的小区选择。 修改指令：rlssc:cell=xxxx, accmin=102; 小区选择过程 无bcch存储表的小区选择：对所有gsm频点搜索， 调谐至合适的bcch载波 有bcch存储表的小区选择：根据上次关机时存储的 bcch载波的消息，搜索已存储的bcch载波 两种小区选择过程 小区重选 当移动台选择某小区为当前服务小区后，在各 种条件变化不大的情况下，移动台将驻留在所 选的小区中，并根据服务小区的bcch系统消息 所指示的小区重选邻小区频点配置表，开始监 测该表中所有bcch载波的接收电平和同步消息 ，并记录下接收电平最高的6个邻小区，并从中 提取每个邻小区的的各类系统消息和控制消息 ，当满足一定条件时移动台将重新选择其中一 个邻小区作为服务小区，这个过程被称为小区 重选。 重选算法 c2算法： 当pt31时：c2=c1+crotoh(ptt) ； 当pt31：c2=c1-cro； 其中当x0时,函数h(x)=0;当xo,函数 h(x)=1； 思考如何控制手机的小区重选？ 什么时候会小区重选？ 移动台计算某小区（与当前小区属同一个 位置区）的c2值超过移动台当前服务小区 的c2值连续5秒。 移动台计算某小区（与当前小区不属同一 个位置区）的c2值超过移动台当前服务小 区的c2值与小区重选滞后值之和连续5秒 当前服务小区被禁止 ms监测出下行链路故障 服务小区的c1值连续5秒小于0 小区重选目的 小区重选的目的： 1、为了驻留到更好的小区 2、实现运营商的某些网络控制目的 gsm系统移动性管理 由于ms的移动性，要求网络对此特性给 以支持及管理。其最终目的就是确定ms 当前位置及使ms与网络的联系达到最佳 状态。根据ms当前状态的不同，可分为 漫游管理及切换管理。 漫游可以看作是一个“大”的切换 位置更新 当ms处于空闲模式时，怎样确定其位置是很重 要的。只有明确知道ms当前位置，才能在有对 ms的呼叫时迅速建立其与被叫ms的连接。 移动用户在移动性的情况下要求改变与小区和 网络联系的特点称为漫游。而在漫游其间改变 位置区及位置区的确认过程则称为位置更新。 在相同位置区中的移动不需通知msc，而在不 同位置区间的小区间移动则需通知msc。 位置更新过程由手机发起。 位置更新 常规位置更新：进入新的位置区或开机 imsi分离：手机关机 imsi附着：手机开机 强迫登记（强制位置更新）：周期性执行 ，用于通知网络侧ms没有关机 隐式分离：长时间未向网络汇报位置 强制位置更新 由手机周期性地执行，用于通知网络侧 ms没有关机。 少数手机有时会进入休眠状态，未按网络 要求进行周期性位置更新，也不对寻呼做 响应。 控制强制位置更新的参数 msc参数： btdm ，gtdm 修改指令：mgidi:btdm=120,gtdm=6; 小区参数：t3212 修改指令： rlsbc:cell=xxx,t3212=20; 位置更新流程 位置更新 ms开机，收lai-b 发“位置更新请求” 和 imsi 或tmsi-a 向ms的hlr发“位置更新请求”和本 msc/vlr号及ms的imsi(直接来自ms 或据tmsi-a，向pvlr查询得) no.7 信令map 向ms正访问的 msc/vlr 回送含该 ms数据的“位置更新接受”消息 记存ms目前正访问 的 msc/vlr的号码 在vlr中登记该ms数据，对 其imsi作“附着“标记，分配tmsi 经bss向 该ms回送 “ 位置更新证 实“ 消息 和 重新分配的 tmsi-b 。 比较lai-a和lai-b， 结果不同 改写sim卡，以 lai-b替换 lai-a， tmsi-b替换tmsi-a ms sim卡 iimsi msisdn tmsi-a lai-a 鉴权密钥ki 业务数据 hlr imsi msisdni 漫游地vlr地址 业务数据 rand/sres/kc 至其它msc/vlr的信令通路a e、g c um pvlr ms访问本位置区 时曾登录的： imsi msisdn tmsi-a lai-a hlr通知ms原访问的 vlr (记pvlr)， 删除该ms的所有登录，即作imsi分离 由手机发起，分为常规位置更新和强制位置更新 msc/vlr imsi msisdn msrn la i-b 业务数据 bss 系统消息 系统消息包含了空中接口上主要的无线网络参数， 具体包括了网络识别参数、小区选择参数、系统控 制参数和网络功能参数。通过接收系统消息，手机 能够正确地接入和进行网络选择，充分利用网络提 供的各种服务，与网络达到良好的配合。 系统消息 系统消息可以分为两部分： 在bcch信道上发送的系统消息，主要包括系统消 息1、2、2bis、2ter、3、4，用于手机空闲态； 在sacch信道上发送的系统消息，主要包括系统消 息5、5bis、5ter、6。为支持gprs，还有系统消 息7和13，用于手机通话态。 系统消息 bis主要描述了随机接入控制信息(rach) 和邻近小区的扩展 频点分配表(也是ba1表的一部分)，它是可选的，在bcch信 道上发送。一般来说，因为系统消息2携带的频点分配表可 以描述的频点个数是有限的，所以系统消息2bis就携带了 ba1表中其它的与系统消息2同频段的频点信息。 系统消息2 消息内容 sys info 2bis - - neighbor cell desc. (邻小区描述) - - rach control para. (rach信道控制参数)同系统消息1 通话状态下的事件 寻呼 信道立即指配 切换 主叫 被叫 短消息 释放 呼叫重建 无线链路控制 功率控制 模式改变 测量报告 邻近小区 下行测量 值 服务小区下 行测量值 服务小区获取 ms上行测量值 测量报告(mr)有上行测量值和下行测量值两部分内容： 上行：测量值由服务小区bts获取，包含：对ms上行的 接收电平(ulrxlev)、接收质量(ulrxqal)、bs_power； 下行：测量值由ms获取并上报，包含对服务小区的下行 接收电平(dlrxlev)、接收质量(dlrxqal)、对邻近小区 的下行接收电平(ncellrxlev)、ms_power。同时包含时 间提前量的测量值(ta)等。 服务小区邻近小区 测量报告 u测量报告的周期 12tch12tch12tch12tch1sacch1sacch1 1空闲 空闲 480ms480ms 4 4个个tchtch的的 2626复帧复帧 测量报告在sacch上行方向发送给bts 1、ms在sdcch信道时，周期为470ms/次 2、ms在tch信道时，周期为480ms/次 切换 在ms通话阶段中ms小区的改变引起的系统相 应操作叫切换。切换的依据是由ms对周邻bts 信号强度的测量报告和bts对ms发射信号强度 及通话质量决定的，统一由bsc评价后决定是 否进行切换。 gsm的服务区域是由一个个连续的小区组成， 为了能使用户在移动的通话过程中，从覆盖区 域中得到持续的服务，同时为了使网络性能更 优，gsm系统中采用了切换的技术来达到以上 的目的。 切换目的 u切换目的 在移动中保持通话的连续 提高网络服务质量 降低掉话率 降低拥塞率 切换边界 切换算法总体流程 测量报告 预处理 惩罚处理，对惩罚 小区削减优先权 基本排序 网络特征调整 切换判决 爱立信有二种切换算法类型： 爱立信1算法采用路径损耗和接收 电平做为排序的原则，比较复杂。 爱立信3算法只采用接收电平做为 排序的准则，比较简单，目前现网 都是采用这种算法进行基本排序。 控制切换的主要参数 locating功能相关参数： 滤波参数 惩罚参数 层切换参数 邻区关系参数 小区内切换、紧急切换、同心圆切换、负 荷分担切换等参数 bsc内切换 u信令流程 ua msc/vlr imsi msisdn msrn lai-b 业务数据 ms sim卡 iimsi msisdni lai-a 鉴权密钥ki 业务数据 msc/vlr imsi msisdn msrn lai-a 业务数据 bss bss bss bss ms sim卡 iimsi msisdni lai-b 鉴权密钥ki 业务数据 在位置区lai-a的ms已 建立稳定连接,正通话中 ms 向邻 区移 动 ms对邻近基站 的功率、距离和 话音质量作测量， 将结果回送bts bts对测量结果作预 处理后,送bsc计算和 判定是否需要切换 若需要切换， 则向msc-a 发切换请求 请求msc-b建立 ms切换到msc-b 所需的无线通道, 并建立两msc间的 连接 msc-a向ms 发切换命令 ms完成到msc-b的 切换；发切换确认息， 经msc-b送msc-a 释放原 先占用 的资源 切换 移动主叫流程 随机接入 立即指配过程 鉴权 加密流程 类标查询（更新过程） tch指配流程 释放流程 移动主叫流程（一） 移动主叫流程（二） msc imsi msisdn msrn lai 业务数 据 ms拨被叫号，向基站请求随机 接入信道，与msc/vlr建 立信 令连接 采用no.7信令用户部分isdn/tup， 通过固定网(isdn/pstn)或移动网建立 至被叫用户的通路，并向被叫用户振铃 进入id鉴权程序，请求hlr提供 主叫ms的多套鉴权三元参数组 msc经基站向ms回送呼 叫证实信号 msc/vlr imsi msisdn msrn lai-b 业务数据 bss ms sim卡 imsi msisdn lai-b 鉴权密钥ki 业务数据 hlr imsi msisdn 漫游地vlr地址 业务数据 rand/sres/kc 任选一套 三元参数 组中的 rand送ms isdn/pstn bss ms sim卡 iimsi msisdni lai 鉴权密钥ki 业务数据 被叫摘机应答 c e a a um um lapdm lapdm 向auc取其生成的rand/sres/kc 三元参数组多套，转送msc/vlr 用收到的rand 和sim卡的ki以 a3和a8算法算 出sres和kc， 并把sres发给 msc/vlr 指 配业务 信道 11 向ms发应答(连接)信号， 进入通话阶段 移动主叫 移动被叫流程 寻呼流程 随机接入 立即指配过程 鉴权 加密流程 类标查询（更新过程） tch指配流程 释放流程 寻呼 用户做被叫时，msc通过寻呼通知被叫用 户。 寻呼一般按lac进行，对lac内的所有小 区下发寻呼消息， 手机在属于自己的寻呼子信道监听寻呼， 听到寻呼自己的消息后作出回应。 寻呼容量限制设备容量的一个瓶颈之一。 gmsc imsi msisdn msrn lai 业务数 据 被叫ms回应寻呼消息， 与msc建立信令连接， 振铃 在每次呼叫的基础上， vlr为已 漫游登记的该被叫ms分配一个 msrn，并通知hlr no.7 信令map hlr向该该ms正访问 的vlr发“msrn请求” msc通过 位置区的 所有基站 向ms发送 寻呼消息 msc/vlr imsi msisdn msrn lai-b 业务数据 bss ms sim卡 imsi msisdn lai-b 鉴权密钥ki 业务数据 hlr imsi msisdn 漫游ms正访问的 vlr的地址 业务数据 rand/sres/kc 把vlr分配的msrn发给受理主 叫的网关移动交换中心gmsc 向被叫ms的 hlr询问该 ms正访问的 msc/vlr的 地址 受理主叫 发来的呼 叫信令， 分析被叫 号码 gmsc按获得的msrn选路由，建立与被叫 ms正访问的msc/vlr的连接通路 ms向主 叫送回铃 音，被叫 摘机通话 时即释放 msrn mtup(msrn) a c e c lapdm 861380292 861390220 861394080000 861394087689 861394087689 移动被叫 短消息 短消息可以通过sdcch也可以通过 sacch发送，根据发送短消息与接收短 消息的不同，其流程可分为两种，短消息 主叫流程和被叫流程。 gsm网络常见问题 掉话： 杂音 单通 脱网 无法拨通 上下行链路平衡 手机接收信号强度bts发射功率合成 分配器损耗跳线接头损耗馈线损耗 跳线接头损耗基站天线增益路径损耗 手机天线增益手机接收机灵敏度 基站接收信号强度手机发射机功率手 机天线增益路径损耗基站天线增益 跳线接头损耗馈线损耗跳线接头损耗 合成分配器损耗bts接收机灵敏度 上下行链路平衡基站覆盖 基站和移动台的双向通信的覆盖范围由最 弱信号链路决定，因此要保证上、下行平 衡才能维持正常通信。 空中路径损耗的影响基站覆盖的最主要因 素 因手机尺寸小，手机较小的发射功率是决 定基站的覆盖范围的重要因素。 接收机的灵敏度一般只能保证到105dbm ； gprs网络结构 sgsnsgsn gprs gprs registerregister h/vlrh/vlr ggsnggsn sgsnsgsn mscmsc btsbtsbsc bsc gmscgmsc gs 电路交换电路交换 分组交换分组交换 hlr/auchlr/auc gprsgprs registerregister a-bis pcupcu gb gi gn map map a ggsnggsn pstnpstn public switched public switched packet networkpacket network host 131.44.15.3 gprs网络各接口 vgb sgsn与bss的接口 vgc ggsn和hlr的接口 vgd sgsn与短信中心的接口 vgf sgsn与eir的接口 vgi gprs与外网间的参考点 vgn 同一plmn中gsn间的接口 vgp不同plmn中gsn间的接口 vgr sgsn与hlr间的接口 vgs sgsn与msc/vlr间的接口 vum 移动台与固定网络的空中接口 gprs节点功能 （1）gprs业务支持节点（sgsn） 通过帧中继与bts连接，对ms进行鉴权、移动性管理和路由选 择，建立ms到ggsn的传输通道，接收bss传送来的ms分组数据，通 过gprs骨干网传送给ggsn或反向工作，并进行计费和业务统计。 （2）gprs网关支持节点（ggsn） 起网关作用，与外部多种数据网相连。对于外部网络它就是 一个路由器，也称为gprs路由器。ggsn接收ms发送的分组数据包 并进行协议转换，把这些分组数据包传送到远端的tcp/ip或x.25 网络；或进行相反的操作。ggsn还具有地址分配和计费等功能。 （3）分组控制单元（pcu） 位于bsc中，用于处理数据业务，将分组数据业务在bsc处从 gsm话音业务中分离出来，在bts和sgsn间传送。pcu增加了分组功 能，可控制无线链路，并允许多个用户占用同一无线资源。 pcu 配置（爱立信） gs srs ethernet rpp (gb+gsl) rpp (gsl) rpp (gsl) pcu cp trh etc bts abis gb interface (from sgsn) rsl/ oml etcetc rpp硬件结构 gb接口 gb接口把bss同sgsn连接起来，以进行信令 信息和用户数据的交换，gb接口能使多用户复 用同一物理资源。 资源在用户活动时(当数据发送或接收时)分配给 用户，而在活动结束时会马上被收回 并重新分配。 gprs信令和用户数据在同一个传输平台上发送 ，不要求为信令分配专用的物理资源。 每用户的接入速率可以无限制的改变，从零数 据到最大可能的链路速率(例如，el干线可用的 比特率为1984kbit/s)。 三种移动性管理状态 (1) 空闲状态 在gprs空闲状态中，用户没有激活gprs移动 性管理。 (2) 等待状态 在等待状态下，用户可进行gprs移动性管理。 (3) 就绪状态 在就绪状态下，sgsn mm环境会对在相应的等 待状态下的mm环境进行扩充，它扩充了在蜂窝 级的用户位置信息。 状态转移和功能 移动性管理三种状态转换 gprs attach流程 pdp 上下文 激活 gprs小区重选 gprs小区重选算法公式 c2crh 其中crh为小区重选时滞 路由区概念 ra是位置更新区的一个子集，在sgsn 路由区，ms移动时不需要更新sgsn。 一个sgsn能够控制处理多个路由区。 路由区的路由范围可以从一个城市的一部 分到整个省份，甚至一个小国家。 一个ra可以由一个或多个小区组成。 路由区更新 路由区更新流程 小区更新（一） 小区更新（二） gprs业务信道类型（爱立信） gpsrs/edge的业务信道pdch分为2种类型 ： on-demand pdch on-demand pdch的分配是按需进行的，即on -demand pdch分配仅在小区现有pdch资源不 足，且小区存在空闲tch时发生。 dedicated pdch 专用pdch信道通过mml指令在小区中定义（ fpdch），bss r10版本每个小区最多可以定 义8个fpdch。cs不能对fpdch进行预清空操 作，不过可以通过mml指令解除定义。 gprsgprs时隙配置（华为）时隙配置（华为） 小区的gprs时隙配置 与gsm共享时隙资源，动态分配、话音业务优先。 bcch swres tchtchtchtch sw 最大gprs pdch保留gprs pdch #0 #7 gprs与edge edge，是增强型gprs（egprs）的一 种。 edge网络速率比gprs快。edge速率 一般在80kb/s150kb/s左右，gprs速率 一般在20kb/s60kb/s左右。 gprs与edge的区别 edge is an accessory to gprs ! -egprs internet ggsn sgsn pcu bts gprs ms gprs gprs protocol ms egprs edge tru egprs protocol sgsn internet egprs = edge =gprs+edge modulation gprs and egprs modulations i q (0,1,1) (1,1,0)(1,0,1) (0,0,0) (0,0,1)(1,1,1) (1,0,0) (0,1,0) i q “1” “0” gprs gmsk modulation edge gprs (egprs): 8psk modulation “1 bit per symbol”“3 bits per symbol” 10 20 30 40 50 60 0 mcs1 mcs2 mcs3 mcs4 mcs5 mcs6 mcs7 mcs8 mcs9 cs1 cs2 cs3 cs4 gmsk 调制 8psk 调制 8.0 12.0 14.4 20.0 8.4 11.2 14.8 17.6 22.4 29.6 44.8 54.4 59.2 kbps gprsegprs gprsgprs及及 edge 编码方式 gprs业务类型 gprs网络提供承载通道： 手机上网 随e行（笔记本电脑插随e行无线网卡上 网） 彩信 行业应用：电力抄表、出租车gps定位 gprs网络常见问题 无法使用gprs业务 gprs上网速率慢 部分品牌手机不能使用gprs上网 部分品牌手机不能收发彩信 移动通信网络建设过程 网络规划 工程实施 网络优化 建网目标 网络优化概念 在现有的、已建设好的网络上进行优化 一次网络优化只能使网络暂时达到平衡，因此网