第3天 GSM移动通信系统.ppt

第三天GSM移动通信系统 贵阳泽浩科技有限公司新员工培训 泽浩科技 1 1GSM系统结构数字移动通信系统主要由移动交换系统NSS 基站子系统BSS 操作维护子系统OMS和移动台MS构成 下面具体描述各部分的功能 泽浩科技 移动交换系统NSS NSS主要完成交换功能以及用户数据管理 移动性管理 安全性管理所需的数据库功能 移动交换系统由移动交换中心MSC 归属位置寄存器HLR 拜访位置寄存器VLR 设备识别寄存器 基站子系统BSS BSS是NSS和MS之间的桥梁 主要完成无线信道管理和无线收发功能 BSS主要包括 基站控制器 BSC和 基站收发信台 BTS两部分 操作维护子系统OMS OMS是GSM系统的操作维护部分 GSM系统的所有功能单元都可以通过各自的网络连接到OMS 通过OMS可以实现GSM网络各功能单元的监视 状态报告和故障诊断等功能 移动台MSMS是GSM系统的用户设备 可以是车载台 便携台 和手持机 它由移动终端和用户识别卡SIM两部分组成 泽浩科技 1 2GSM子系统详细介绍MSC GSM系统的核心 完成最基本的交换功能 即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接 完成移动用户寻呼接入 信道分配 呼叫接续 话务量控制 计费 基站管理等功能 提供面向系统其他功能实体的接口 到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口 HLR 是系统的中央数据库 存放与用户有关的所有信息 包括用户的漫游权限 基本业务 补充业务及当前位置信息等 从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息 一个HLR可以覆盖几个MSC服务区甚至整个移动网络 VLR VLR存储了进入其覆盖区的所有用户的信息 为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件 VLR是一个动态数据库 需要与有关的归属位置寄存器HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性 当用户离开该VLR的控制区域 则重新在另一个VLR登记 原VLR将删除临时记录的该移动用户数据 在物理上 MSC和VLR通常合为一体 泽浩科技 AUC 是一个受到严格保护的数据库 存储用户的 鉴权信息 和加密参数 在物理实体上 AUC和HLR共存 EIR 存储与移动台设备有关的参数 可以对移动设备进行识别 监视和闭锁等 防止未经许可的移动设备使用网络 BSC 位于MSC与BTS之间 具有对一个或多个BTS进行控制和管理的功能 主要完成无线信道的分配 BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能 BSC也是一个小交换机 它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连 BTS 基站子系统的无线收发设备 由BSC控制 主要负责无线传输功能 完成无线与有线的转换 无线分集 无线信道加密 跳频 等功能 BTS通过Abis接口与BSC相连 通过空中接口Um与MS相连 OMS分为两部分 OMC S 操作维护中心 系统部分 和OMC R 操作维护中心 无线部分 OMC S用于NSS系统的操作和维护 OMC R用于BSS系统的操作和维护 泽浩科技 1 3GSM系统工作频段 1 GSM900MHz频段 上行 移动台发 fl n 890 2MHz n 1 0 2MHz下行 移动台收 fh n fl n 45MHz 1 n 124 2 GSM1800MHz频段 上行 移动台发 fl n 1710 2MHz n 512 0 2MHz下行 移动台收 fh n fl n 95MHz 512 n 885 3 EGSM频段上行 移动台发 fl n 880 2MHz n 975 0 2MHz下行 移动台收 fh n fl n 45MHz 975 n 10241 4GSM控制信道 GSM系统主要有三种控制信道 CCH 即广播信道 BCH 公共控制信道 CCCH 和专用控制信道 DCCH 每一控制信道由一系列逻辑信道构成 每一逻辑信道完成一些必要的GSM控制功能 泽浩科技 1 5呼叫连续过程举例1 5 1位置更新基本流程 泽浩科技 移动台从一个位置区 属于MSC B的覆盖区 移动到另一个位置区 属于MSC A的覆盖区 移动台通过检测由基站不断发送的广播信息 发现新收到的位置区识别码与目前所使用的位置区识别码不同 移动台通过该基站向MSC A发送位置更新请求 表明 我在这里 MSC A把含有MSC A标识和移动台识别码的位置更新信息送给HLR 鉴权和加密计算过程 图中未作描述 HLR发回响应信息 其中包含有与用户相关的全部数据 在被访问的VLR中进行用户数据登记 把有关位置更新响应信息通过基站送给移动台 如果重新分配TMSI 此时一起送给移动台 通知原来的VLR 删除与此移动用户相关的用户数据 泽浩科技 1 5 2移动用户至固定用户出局呼叫的基本流程 泽浩科技 在小区覆盖范围内 一旦移动用户拨号后 移动台向基站请求随机接入信道 在移动台与MSC之间建立信令连接 对移动台的识别码进行鉴权 如果需要加密 则设置加密模式等 进入呼叫建立开始阶段 分配业务信道 采用No 7信令系统的ISUP TUP 通过固定网 ISDN PSTN 建立至被叫用户的通路 并向被叫用户振铃 向移动台送回铃音 被叫用户取机应答 向移动台发送应答 连接 消息 进入通话阶段 泽浩科技 1 5 3固定用户至移动用户入局呼叫的基本流程 泽浩科技 通过No 7信令系统的ISUP TUP 网关MSC GMSC 接受来自固定网 ISDN PSTN 的呼叫 GMSC向HLR询问有关被叫移动用户正在访问的MSC地址 即MSRN HLR请求被访问VLR分配MSRN MSRN是在每次呼叫的基础上 由被访问的VLR分配并通知HLR GMSC从HLR获得MSRN后 重新寻找路由 建立至被访问MSC的通路 被访MSC向VLR申请并从VLR中获取有关用户数据 被访MSC通过移动台上次登记位置区内的所有基站向被叫移动台发送寻呼消息 被叫移动台发回寻呼响应信息 然后执行与出局呼叫流程中的1 4完全相同的过程 直到移动台振铃 向主叫用户送回铃音 图中省略 移动用户取机应答 向固定网发送应答 连接 消息 最后进入通话阶段 泽浩科技 1 5 4切换基本流程 泽浩科技 移动台对邻近基站发出的无线信号进行测量 主要测量功率 距离和话音质量这三个决定切换门限的量 测量结果通过信令信道报告给基站子系统中的基站收发信台 测量结果经过基站收发信台预处理后送给基站控制器 基站控制器综合功率 距离和话音质量进行计算且与切换门限进行比较 决定是否需要进行切换 在决定需要切换后 向MSC A发出切换请求 MSC A决定进行MSC之间的切换 MSC A请求在MSC B区域内建立无线链路 然后在MSC A与MSC B之间建立连接 MSC A向移动台发出切换命令 移动台切换到已准备好的无线链路的基站 移动台发出切换成功的确认信息传送给MSC A 以释放原来占用的资源 泽浩科技 1 6GSM跳频技术采用调频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性 它首先被用于军事通信 后来在GSM标准中也被采纳 跳频的主要功能是 用于改善衰落 处于多径环境中慢速移动的移动台通过采用跳频技术 可以大大改善移动台的通信质量 跳频相当于频率分集 跳频分为基带跳频和射频跳频两种 基带跳频的原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率发射机发射 射频跳频的原理是将话音信号用固定的发射机 由跳频序列控制 采用不同频率发射 1 7GSM系统基站简介GSM基站厂商众多 各种基站内部模块的型号和名称会有不同 我们将各模块按功能分类 方便工程人员在勘测基站时 即使遇到不同的基站 也能够正确识别其内部模块 一般我们将基站划分为射频子系统 基带子系统 公共资源子系统三个子系统 这些子系统可以根据实际需求灵活配置 泽浩科技 泽浩科技 合分路单元 主要完成收发信双工 发射信号合路 滤波以及接收信号的滤波 低噪声放大和上行信号分路 采用同频合路器使多个发射信号和多个接收信号共用一个天线单元 收发信机单元 接收基带子系统送过来的基带信号 通过解复用 滤波 变频等操作将其转换成射频信号 通过合分路单元送往天线发射出去 接收主 分集接收信号 对信号进行变频 滤波 复用等操作将其转换成基带信号 送往基带子系统处理 TRX的无线接口有1个发送端和2个接收端 2个接收端的作用是主接收与分集接收 TRX的无线接口接到合分路单元 功放单元 主要完成对射频信号的放大 基带子系统主要是对基带数据进行处理 如信道编码 数据调制 解调 译码等 公共资源子系统包括供电单元 电源监控单元 传输单元 控制单元等 供电单元 主要为收发信机单元供电 根据系统供电方式 220VAC或 48VDC 会配置不同型号的电源模块 电源监控单元 主要提供电源管理功能 传输单元 主要用于数据传输 提供E1 SDH等各种接口 便于基站灵活组网 控制单元 主要实现对基站的各种管理功能 提供人机接口 用于对基站的操作维护 泽浩科技 1 8GSM基站合分路单元配置方式如果GSM基站采用多载频的话 考虑分集接收那么每个TRX都要接一副天线 采用双工器 用于收发信号 一副天线用于分集接收 这样做很不实际 用CDU就可以将多路信号合路后通过一个天线单元发射出去 接收到的多个信号 包括分集接收的信号 通过分路后发送回各TRX 在多载频的情况下需要将多个CDU连接起来使用 这样合分路单元的配置方式就有不同 同时基站每载频输出一般为45dBm 通过CDU内的同频合路器 插损值为3 3dB 合路后就会有损耗 导致BTS天馈口输出功率也不同 下面以八载频GSM基站 有分集接收为例 说明合分路单元的配置方式 泽浩科技 1 8 1采用三级合路方式 泽浩科技 上图中八个TRX 每两个TRX的发射信号通过一个同频合路器进行合路 合路之后再两两合路 最后通过三级合路方式将八路载频信号合成一路进双工器后至天线ANT1发射出去 天线ANT1接收的信号通过双工器后 低噪放对上行信号进行放大 再进入分路器对不同频率信号进行分离 最后输入到各个TRX上的RX0口 分集接收天线ANT2接收的信号经低噪放放大后进入分路器对不同频率信号进行分离 最后输入到各个TRX上的RX1口 这种基站配置的两个天馈接口 分别为TX RX和RX 接一副双极化天线或两副单极化天线 通常使用前者 TX RX 收发合一口 既接收又发送信号 RX 分集接收口 基站采用的是分集接收的方式 这是因为无线传播条件比较复杂 导致一路接收信号较差时 另一路接收信号由于来自另一个不相关的传播路径就会有不同的信号质量 基站BTS接收主 分集两路信号 通过合并算法合并后进行解调 可以提供3 5dB的分集增益 较大程度地提高通信质量 这2个接口都能用于接收信号 没有主收和从收之分 泽浩科技 1 8 2采用二级合路方式 泽浩科技 上图中的八个TRX 每两个TRX的发射信号通过一个同频合路器进行合路 合路之后再两两合路 最后两路发射信号分别通过双工器 由天线ANT1和ANT2发射出去 天线ANT1接收的信号通过双工器后 低噪放对上行信号进行放大 再进入分路器对不同频率信号进行分离 最后输入到各个TRX上的RX0口 分集接收天线ANT2接收的信号也通过双工器后 低噪放对上行信号进行放大 再进入分路器对不同频率信号进行分离 最后输入到各个TRX上的RX1口 这种基站配置的2个天馈接口都为TX RX 即都为收发合一口 接一副双极化天线或两副单极化天线 通常使用前者 此方案能够保证基站的输出功率较前面介绍的情况大3 3dB 是实际工程中使用最多的一种方式 泽浩科技 1 8 3采用一级合路方式 泽浩科技 上八个TRX 每两个TRX的发射信号通过一个同频合路器进行合路 最后四路发射信号中的两路分别通过双工器 由天线ANT1和ANT2发射出去 另两路则分别由天线ANT3和ANT4发射出去 天线ANT1接收的信