《现代移动通信》第5章：GSM数字蜂窝移动通信系统.ppt

第5章GSM数字蜂窝移动通信系统 5 1概述5 2GSM系统的组成及相关的接口5 3GSM系统中的网络结构与编号计划5 4GSM系统的无线信道与信号传输5 5GSM系统的安全性管理5 6GSM系统的移动性管理5 7GPRS技术 5 1概述 1992年 随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立 GSM改名为 GlobalSystemforMobileCommunications 即 全球移动通信系统 的简称 GSM的主要特点可以归纳为 频谱效率高 容量较大 话音质量好 开放的接口 与ISDN PSTN等互联 在SIM卡基础上实现漫游 5 2GSM系统的组成及相关的接口 图5 1GSM系统的网络结构5 2 1GSM系统的结构5 2 2GSM系统的接口5 2 3GSM系统的业务 图5 1GSM系统的网络结构 5 2 1GSM系统的结构 1 网络子系统 NSS NSS的主要作用是完成交换功能和用户数据与移动性管理 安全性管理所需的数据库功能 NSS由如下一系列功能实体所构成 MSC 移动交换中心 VLR 访问位置寄存器 HLR 归属位置寄存器 AUC 鉴权中心 EIR 设备识别寄存器 2 基站子系统图5 2典型的BSS组成方式3 移动台子系统图5 4移动台原理框图4 操作维护中心 图5 2典型的BSS组成方式 图5 4移动台原理框图 5 2 2GSM系统的接口 GSM系统的各个子系统之间以及子系统内部各功能实体之间存在大量的接口 GSM技术规范对这些接口作了详细的规定 使不同生产厂家的设备能够在同一个网内互联 如图5 5所示 1 Um接口 2 Abis接口 3 A接口 4 B接口 5 C接口 6 D接口 7 E接口 8 F接口 9 G接口 10 GSM系统与其他公用电信网接口 图5 5GSM系统的接口 5 2 3GSM系统的业务 GSM中的电信业务可分为两类 基本业务和补充业务 基本业务又可分为两个项目 电信业务和承载业务 如图5 6所示 1 承载业务表5 12 电信业务表5 23 补充业务 图5 6电信业务和承载业务 表5 1承载业务 表5 2电信业务 5 3GSM系统中的网络结构与编号计划 5 3 1无线覆盖的区域划分5 3 2GSM系统的网络结构5 3 3编号计划 5 3 1无线覆盖的区域划分 从无线覆盖区的划分来看 GSM的网络结构如图5 7所示 GSM网络的最小不可分割的区域是由一个基站 全向天线 或一个基站的一个扇形天线 BTS 所覆盖的区域 称为小区 Cell 每个小区由全球小区识别码 GCI 来识别 GSM业务区是由全球各个国家的PLMN网络所构成 图5 7GSM各种区域之间的关系 5 3 2GSM系统的网络结构 1 全国GSM移动通信网的网络结构图5 8GSM网络与PSTN网连接示意图2 省内GSM移动通信网的网络结构图5 9省内GSM数字移动通信网结构示意图3 移动业务本地网的网络结构图5 10GSM移动业务本地网结构示意图 图5 8GSM网络与PSTN网连接示意图 图5 9省内GSM数字移动通信网结构示意图 图5 10GSM移动业务本地网结构示意图 5 3 3编号计划 1 移动台ISDN号码 MSISDN 2 国际移动用户识别码 IMSI 3 临时移动用户识别码 TMSI 4 移动用户漫游号码 MSRN 5 国际移动设备识别码 IMEI 6 位置区和基站识别码 LAI和BSIC 5 4GSM系统的无线信道与信号传输 5 4 1频率配置5 4 2GSM系统的无线信道5 4 3GSM系统中的信号传输 5 4 1频率配置 1 使用频率 2 多址方式 3 干扰保护比 4 频率复用模式图5 13采用无方向性天线时的频率配置 图5 13采用无方向性天线时的频率配置 5 4 2GSM系统的无线信道 1 信道的定义与分类2 时隙格式3 TDMA帧结构图5 17GSM系统帧结构示意图4 逻辑信道到物理信道的映射图5 18下行链路TS0上映射BCH和CCCH5 基站至移动台的时间调整 图5 17GSM系统帧结构示意图 图5 18下行链路TS0上映射BCH和CCCH 5 4 3GSM系统中的信号传输 1 话音信号处理 话音编码 信道编码和交织 图5 23GSM系统中的话音处理过程2 调制与发射3 间断传输技术 图5 23GSM系统中的话音处理过程 5 5GSM系统的安全性管理 5 5 1GSM系统中用户三参数组的产生5 5 2安全管理措施 5 5 1GSM系统中用户三参数组的产生 用户的鉴权和加密是通过系统提供的用户三参数组来完成的 用户三参数组是在GSM系统的AUC中产生的 如图5 24所示 图5 24AUC中用户三参数组的提供 5 5 2安全管理措施 1 用户身份的鉴权2 通信信息的加密图5 25通信信息的加密过程3 用户识别码的保护4 移动设备的识别 图5 25通信信息的加密过程 5 6GSM系统的移动性管理 5 6 1位置管理5 6 2越区切换5 6 3呼叫处理 5 6 1位置管理 1 开机进入空闲模式2 位置登记3 位置更新图5 26不同MSC VLR业务区之间的位置更新 图5 26不同MSC VLR业务区之间的位置更新 5 6 2越区切换 1 同一个BSC控制区内不同小区之间的切换 也包括不同扇区之间的切换 图5 27同一BSC的两个BTS间的切换2 同一个MSC VLR业务区 不同BSC间的切换 3 不同MSC VLR的区间切换 图5 27同一BSC的两个BTS间的切换 5 6 3呼叫处理 1 移动台被呼图5 30移动用户被呼过程示意图2 移动台主呼 图5 30移动用户被呼过程示意图 5 7GPRS技术 5 7 1GPRS概况5 7 2GPRS系统的结构与功能5 7 3GPRS系统的安全管理5 7 4GPRS系统的移动性管理5 7 5GPRS的局限性 5 7 1GPRS概况 GPRS GeneralPacketRadioService 也叫通用分组无线业务 是GSMPhase2 阶段规定实现的内容之一 是GSM网络向第三代移动通信演进的第一步 GPRS作为第二代移动通信向第三代过渡的技术是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的 GPRS是一种基于分组交换传输数据的高效率方式 面向用户提供移动分组的IP或者X 25连接 5 7 2GPRS系统的结构与功能 1 GPRS网络总体结构图5 31GPRS总体结构与接口表5 3GPRS体系结构中的接口及参考点2 GPRS的功能 图5 31GPRS总体结构与接口 表5 3GPRS体系结构中的接口及参考点 5 7 3GPRS系统的安全管理 GPRS网络的鉴权程序和GSM网络中的鉴权完全相同 但对数据信息的加密则稍有不同 网络内的AUC仍然进行原有的操作 产生用户三参数组 KC RAND SRES 并存储在HLR内 1 鉴权2 数据信息的加密 5 7 4GPRS系统的移动性管理 1 MS登录GPRS网络图5 32MS登录GPRS网络