移动通信理论与实战第5章GSM通信系统.ppt

第5章 GSM通信系统,GSM通信系统,GSM（Global System for Mobile Communications） 全球第一个对数字调制方式、网络结构和业务种类进行标准化的数字蜂窝移动通信系统；也是全球用户最多的移动通信系统； 历史： 1982年北欧四国向欧洲邮电行政大会提交建议，制订900MHz的欧洲公共电信业务规范，成立移动特别小组GSM； 1988年颁布GSM（泛欧数字蜂窝通信网）标准； 1991年在欧洲开通了第一个GSM系统，并完成了1800MHz频段的移动电信业务规范，名为DCS1800系统； 1993年，欧洲第一个DCS1800系统投入运营； 1995年，完成1900MHz频段的PCS1900移动电信业务规范；,课程内容,GSM系统结构 GSM的物理层 GPRS通用分组无线业务 EDGE,GSM系统架构,GSM系统架构,网络子系统NSS 具有系统交换、通信控制、数据存储、移动性管理、安全性管理等管理功能，并提供了和其它网络连接的接口； 移动交换中心MSC(Mobile Switching Center) GSM网络的核心管理网元，负责对本MSC管辖区内的移动终端进行通信控制和管理，并提供GSM系统与其它通信网之间互联的接口； 通常是一个大型交换机，它通过A接口控制着基站子系统的几个基站控制器BSC，它可以从HLR、VLR和AuC三种数据库中获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，亦可根据所获取的最新信息请求更新数据库中的部分数据。 HLR、VLR、AuC,GSM系统架构,网络子系统NSS 具有系统交换、通信控制、数据存储、移动性管理、安全性管理等管理功能，并提供了和其它网络连接的接口； 移动交换中心MSC 归属位置寄存器HLR(Home Location Register) 中央数据库，永久存储和记录所辖区域内用户的签约数据，并动态地更新用户的位置信息，以便在呼叫业务中提供被呼叫用户的网络路由； HLR数据库可以是独立配置，也可以内置于MSC中； 每个用户归属于单一的HLR，以便独立提供对其定位，使网络从MSISDN号或IMSI身份码来检索HLR； VLR、AuC,GSM系统架构,网络子系统NSS 移动交换中心MSC 归属位置寄存器HLR 访问位置寄存器VLR(Visitor Location Register) 用于存储来访用户位置信息的动态数据库；,GSM系统架构,网络子系统NSS 移动交换中心MSC 归属位置寄存器HLR 访问位置寄存器VLR 鉴权中心AuC(AUthentication Center ) 受到严格保护的数据库，存储着鉴权信息和加密密钥，以防止无权用户进入系统和保证无线接口的移动用户通信的安全； 属于HLR的一个功能单元，和HLR集成在同一设备中。,GSM系统架构,基站子系统BSS 基站控制器BSC(Base Station Controller) 整个基站子系统的控制核心，负责无线资源管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和本控制区内的越区切换等； 它是具有一定计算能力的小型交换机，将控制区内的数据汇聚后传送到MSC； 基站收发信台BTS(Base Transceiver Station) 通过空口Um口和移动终端MS相连，并完全接受BSC控制，负责无线传输，完成无线与有线间的转换、无线分集接收、无线信道加密等功能； 包括无线传输所需的各种软硬件，天馈系统+基站设备； 由基站识别码BSIC唯一识别；,GSM系统架构,移动台MS 通信终端，由设备识别码IMEI唯一识别； SIM卡：由用户识别码IMSI唯一识别；,操作维护子系统OSS 网络管理中心NMC 全网监控 操作维护中心OMC 本地监控,课程内容,GSM系统结构 GSM的物理层 GPRS通用分组无线业务 EDGE,GSM物理层,多址方式 FDMA+TDMA，物理信道由一个载频上的一个时隙来表征； 每个小区含多个载频，每个载频含8个时隙；,频道配置：采用等间隔频道配置方法,900MHz：1124 fl(n)=890.200+(n-1)0.2 MHz fh(n)f1(n)45 MHz,1800MHz：512885， 374 fl(n)=1710.200+(n-512)0.2 MHz fh(n)f1(n)95 MHz,GSM物理层,帧结构 时隙物理信道最基本单位，577s，156.25个码元； TDMA帧：一帧包含8个时隙（物理信道），长4.615ms；,GSM帧结构,业务复帧：26帧，用于传输业务和随路信令； 控制复帧：51帧，用于传输控制信息；,GSM帧结构,超帧：一个连贯的51*26的TDMA帧； 超高帧：2048个超帧组成；,每一超高帧周期将重启密码和跳频算法,GSM物理层,逻辑信道,GSM物理层,GSM系统中物理层处理的一般流程,课程内容,GSM系统结构 GSM的物理层 GPRS通用分组无线业务 EDGE,GPRS通用分组无线业务,GSM 采用电路交换技术； 支持9.6kbps至14.4kbps的数据业务； GSRS(General Packet Radio Service) 采用分组交换技术； 支持最高171.2kbps的数据传输业务；,GPRS网络结构,电路域（GSM）和分组域（新增）共存； 电路域：对终端、基站子系统、网络子系统都需要软件更新； 分组域：新增SGSN、GGSN管理网元； 配合GPRS的其它数据单元：DNS、计费网关、防火墙等；,GPRS网络结构,原GSM网络升级 BSC中新增功能PCU分组控制单元 增加了一些信道种类，完成数据包拆封、确认和无线数据信道的分配等功能； HLR增强存储信息的功能 GPRS签约数据的存储与更新； 提供位置/路由信息，并处理移动性管理和路由中所需信息； 保存和更新用户业务、SGSN号码和地址； GPRS用户位置删除指示； MS是否可达；,GPRS网络结构,电路域（GSM）和分组域（新增）共存； 电路域：对终端、基站子系统、网络子系统都需要软件更新； 分组域：新增SGSN、GGSN管理网元； 配合GPRS的其它数据单元：DNS、计费网关、防火墙等；,GPRS网络结构,分组域（新增） SGSN(Serving GPRS Support Node)GPRS业务支持节点 功能类似于GSM系统中的MSC/VLR； 移动性管理：跟踪和记录移动台的当前位置信息； 会话管理：管理手机的PDP上下文； 路由和转发：实现MS和GGSN间的业务的路由转发； 计费； 合法监听等； GGSN(Gateway GPRS Support Node)GPRS网关支持节点,GPRS网络结构,分组域（新增） SGSN(Serving GPRS Support Node)GPRS业务支持节点 GGSN(Gateway GPRS Support Node)GPRS网关支持节点 GPRS网络与外部网络的网关，将网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络 会话管理：管理MS的PDP上下文； 路由和转发：实现MS与Internet间的业务数据路由和转发； 动态IP地址分配； 业务管理：管理APN,GPRS网络结构,GPRS网络结构,配合GPRS的其它数据单元 DNS域名解析服务器 将GPRS网络内的地址与IP地址相对应； 进行GPRS网络接入点名称APN与相关GGSN地址之间的转换、内部网元IP地址与接入点名称之间的解析，以及切换时位置区信息和相关SGSN地址之间的转换； DHCP动态地址分配 根据APN信息进行地址段的分配管理，从而保证地址使用的灵活性和高效性； 计费网关； 防火墙；,GPRS移动性管理,Idle：网络不知MS存在； Standby：SGSN定位到路由区；接收寻呼； Ready：SGSN定位到小区；数据传输可直接进行；,课程内容,GSM系统结构 GSM的物理层 GPRS通用分组无线业务 EDGE,EDGE,Enhanced Data Rate for GSM Evolution增强型数据速率GSM演进技术 ECSD：高速电路交换数据业务的增强 EGPRS：GPRS分组业务的增强 采用了8PSK调制技术，极大