GSM无线网络优化及详细信道解释.ppt

GSM技术交流 GSM无线网络优化 2 移动主叫 MO 过程 BSS VMSC VLR VPLMN IAM ISUP SIFOCCompletecall Um A B IAM InitialaddressmessageISUP ISDNuserpartSIFOC Sendinformationforoutgoingcall 参见GSM03 18 3 MO信令流程 MS VMSC VLR BSS CMservicereq CMservicereq Processaccessreq Authenticate Authenticate Authenticate Authenticateresp Authenticateresp Authenticateack Setciphermode Startciphering Ciphermodecmd Processaccessreqack Ciphermodecomp Ciphermodecomp setup SIFOC Completecall Allocatechannel Assignmentcmd Assignmentcomp Allocationcomplete Callproceeding IAM ACM ANM Alert Connect Connectack 参见GSM03 18 4 移动被叫 MT 过程 BSS VMSC VLR VPLMN IAM ISUP SIFICPage ackCompletecall Um A B 参见GSM03 18 GMSC HLR IAM ISUP Sendrouteinginfo ack Provideroamingnumber ack 5 MT获取路由信息 GMSC VMSC VLR HLR SRI IAM PRN PRNack SRIack IAM SRI SendRouteingInformationPRN ProvideRoamingNumberIAM InitialAddressMessage 参见GSM03 18 6 江苏 上海 北京 MSRN路由接续的机理 TMSC MSC VLR TMSC GMSC IAM HLR MSC VLR TMSC MSC VLR 021 021 6495 SRI PRN021 64957700 6495xxxx 6485xxxx 021 64957700 MSRN MSISDN MSRN 64957700 64957701 6495ABCD0123 HLR号 7 IAM SIFIC PageMS Page Page Chanreq Immass Pageresp MSconn estab Process Accessreq Setcipher mode Process Accessreqack Startciphering Ciphermodecmd Ciphermodecmp Ciphermodecmp Completecall Setup Callconf Allocatechan Asscmd Asscmp Allocationcmp Allerting ACM Connect ANM Connectack Completecall ack 移动被叫流程 参见GSM03 18 8 位置更新过程 VLR HLR VLR BSS VMSC Um A B new old Locupt cancellation Idinquiring LocationUpdate的起因 1 SIM卡第一次使用2 位置区发生变化3 周期位置更新4 IMSIattach dettache D D G 参见GSM03 20 9 位置更新流程 1 在同一MSC中的位置更新 MS VMSC VLR BSS Locupdreq Locupdreq Locareaupd Authenticate Authenticate Authenticate Authenticateresp Authenticateresp Authenticateack Setciphermode Startciphering Ciphermodecmd Locupdacc Ciphermodecomp Ciphermodecomp Locupdacc TMSIack TMSIreallocationcmp 参见GSM03 20 10 位置更新流程 2 在同一VLR但不同MSC中的位置更新 MS VMSC VLR BSS Locupdreq Locupdreq Locareaupd Authenticate Authenticate Authenticate Authenticateresp Authenticateresp Authenticateack Setciphermode Startciphering Ciphermodecmd Locupdacc Ciphermodecomp Ciphermodecomp Locupdacc TMSIack TMSIreallocationcmp HLR Locupdreq Locupdack 参见GSM03 20 11 位置更新流程 3 在新的VLR中的位置更新 原VLR可及 MS VMSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq Locareaupd Auth Auth Auth Auth resp Auth resp Auth ack Setciph mode Startciphering Ciph modecmd Locupdacc Ciph modecmp Ciph modecmp Locupdacc TMSIack TMSIreallocationcmp HLR Locupdreq Locupdack VLRo Idreq Idresp Cancellation Cancellationack 参见GSM03 20 12 位置更新流程 4 在新的VLR中的位置更新 原VLR不可及 MS VMSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq Locareaupd Auth Auth Auth Auth resp Auth resp Auth ack Setciph mode Startciphering Ciph modecmd Locupdacc Ciph modecmp Ciph modecmp Locupdacc TMSIack TMSIreallocationcmp HLR Locupdreq Locupdack VLRo Cancellation Cancellationack Idreq Idreq Idreq Idresp Idresp Idresp 参见GSM03 20 13 位置更新流程 5 在新的VLR中的位置更新 原VLR可及 但信息丢失 MS VMSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq Locareaupd Auth Auth Auth Auth resp Auth resp Auth ack Setciph mode Startciphering Ciph modecmd Locupdacc Ciph modecmp Ciph modecmp Locupdacc TMSIack TMSIreallocationcmp HLR Locupdreq Locupdack VLRo Cancellation Cancellationack Idreq Idreq Idreq Idresp Idresp Idresp unknown Idreq 参见GSM03 20 14 用户身份鉴权过程 参见GSM03 20 Um A3 A3 Yes no Ki RAND RAND SRES Ki Authenticationreq Authenticationresp Ki individualsubscriberauthenticationkey 15 安全相关信息获取 VMSCVLR SecurityRelatedInfomationRequest HLR AuC A3 Ki RAND产生 参见GSM03 20 AuthenticationVectorResponse SRES 1 2 n RAND 1 2 n 16 鉴权过程 1 在新的VLR中做位置更新 采用TMSI MS MSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq TMSIo Auth Auth MSC VLRo 参见GSM03 20 LAI TMSI LAI TMSI IMSIRAND 1 n SRES 1 n 17 鉴权过程 2 在新的VLR中做位置更新 采用IMSI MS MSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq Sec Rel Info req Auth Auth LAI IMSI LAI IMSI RAND 1 n SRES 1 n HLR AuC 参见GSM03 20 18 鉴权过程 3 在新的VLR中做位置更新 采用TMSI TMSI在原VLR中未知 参见GSM03 20 MS MSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq TMSIo Auth Auth MSC VLRo LAI TMSI LAI TMSI unknow Sec Rel Info req RAND 1 n SRES 1 n HLR AuC Idreq Idreq IMSI IMSI 本流程属于异常情况 19 鉴权流程 4 参见GSM03 20 在新的VLR中做位置更新 采用TMSI 原VLR不可及 MS MSC VLRn BSS Locupdreq Locupdreq Auth Auth LAI TMSI LAI TMSI Sec Rel Info req RAND 1 n SRES 1 n HLR AuC Idreq Idreq IMSI IMSI 本流程属于异常情况 20 鉴权过程的其它 参见GSM03 20 1 如果用TMSI鉴权失败 是否需要再用IMSI鉴权 答案 是 但作为选项 运营商可以规定在TMSI鉴权失败后拒绝后续操作 2 在故障情况下的处理 VLR中的每组三件套用过一次后可以删除 也可以不删除但标记为已用 当VLR中的三件套都用过后 应该向HLR申请新的三件套 一旦获得新的三件套 VLR将储存的用过的所有三件套删除 若申请过程出现故障 则VLR可以重复使用已用过的三件套 但三件套允许重复的次数是受限的 21 信息加密与解密 A5 A5 Count TDMAFrameNumber Count 114bits加密块 114bits加密块 BLOCK1 BLOCK1 114bit信息块 114bit信息块 Kc Kc Kc 密钥 64bitsCount 22bitsBLOCK1 BLOCK2 114bits Channel 参见GSM03 20 22 Kc的产生 参见GSM03 20 Um A8 A8 Ki RAND RAND Ki Authenticationreq Ki individualsubscriberauthenticationkey 储存Kc 储存Kc 23 目录 1 GSM系统基本结构和原理2 GSM系统中的无线参数3 关于双频组网 一 GSM系统基本结构和原理 25 移动通信的发展 由大区向蜂窝的发展 容量大幅度提高 功率大大降低 连续覆盖面广 技术难度提高 26 移动通信的发展 由模拟向数字的发展 第一代蜂窝系统 AMPS 美国 TACS 英国 NMT 北欧 NAMTS 日本 第二代蜂窝系统 GSM DCS1800 欧洲 IS 95CDMA 美国 第三代蜂窝系统 WCDMA 欧洲 cdma2000 美国 TD SCDMA 中国 27 GSM规范 1982年欧洲电信标准化委员会 ETSI 开始研究GSM规范1990年ETSI推出GSM规范PhaseI1991年ETSI制定DCS1800技术规范1994年ETSI推出GSM规范PhaseII 将DCS1800归并1996年ETSI推出GSM规范PhaseII 28 GSM规范版本号 一 GSM规范的版本编号方式 Vx y zV 表示版本 Version x 0 标准的设想1 标准的原始草案2 标准的最终草案3 GSMspecificationphase14 GSMspecificationphase25 GSMspecificationphase2 6 Phase2 Release1997 29 GSM规范版本号 二 y 从0开始编号 每次增加表示文本中有技术性的修改 完善或更正等z 从0开始编号 每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改 30 常用缩写 ETSI EuropeanTelecommunicationStandardInstituteGSM GlobalSystemforMobileSMG SpecialMobileGroupTC TechnicalCommittee E TR ETSI TechnicalReport G TS GSM TechnicalSpecification 31 GSM规范系列 一 01 12 除10以外 共11个系列01 01 02 GeneraldescriptionofGSMsystem01 04 abbreviation01 48 InterworkingbetweenDECTandGSM01 61 GPRS加密算法的要求02 GSMservice03 GSMnetworkfunction architecture04 Uminterface L2 L3 05 radiocharateristics 32 GSM规范系列 二 06 transcoderandrateadapter07 Mobilestation08 A Abisinterface09 Interworking11 testspecification12 TelecommunicationNetworkManagement 33 GSM业务 一 TelecommunicationService 电信业务Bearerservice 承载业务Teleservice 用户终端业务BasicService 基本业务Supplementaryservice 补充业务 34 GSM业务 二 35 GSM系统结构 36 37 PLMN接口配置 38 39 各模块功能 一 MS MobileStation 移动台 实现移动终端功能BTS BaseTransceiverStation 基站收发信台 实现移动通信系统与MS之间的无线通信BSC BaseStationController 基站控制器 实现无线系统到交换系统的集线功能 无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能MSC MobileserviceSwitchingcenter 移动业务交换中心 实现移动业务交换功能OMC OperationandMaintenanceCenter 操作维护中心 提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能 40 各模块功能 二 HLR HomeLocationRegister 归属位置登记处 实际上是一个数据库 主要储存二类数据 用户数据 主要包括 用户的身份IMSI InternationalMobileSubscriberIdentification 用户ISDN号码VLR地址用户的位置信息 有关用户数据在GSM03 08中描述 41 各模块功能 三 VLR VisitorLocationRegister 拜访位置登记处 实际上是一个数据库 储存用户信息 主要包括 MSRN MobileStationRoamingNumber 移动台漫游号码TMSI TemporaryMobileSubscriberIdentification 临时移动用户身份移动台登记的位置区 LAC 与补充业务有关的数据 有关用户数据在GSM03 08中描述 42 各模块功能 四 AUC AuthenticateCenter 鉴权中心 用于对用户身份的鉴别EIR mobilestationEquipmentIdentityRegister 移动台设备身份登记处 用于储存及鉴别移动台的设备身份 43 GSM系统信令结构 TDMA TimeDivisionMupleAccessLAPDm LinkAccessProtocolforDmChannelRR RadioResourceMM MobilityManagementCM ConnectionManagementPCM PulseCodeModulationLAPD LinkAccessProtocolforDchannel BTSM BaseTransceiverStationManagementMTP MessageTransferPartSCCP SignallingConnection ControlPartBSSMAP BaseStationSystemMobileApplicationPartL1 Layer1L2 Layer2L3 Layer3 44 BSC框架 交换网络 处理器 DT DT A Abis 45 BTS框架 46 GSM工作频段 GSM主频段 P GSM 下行 BTS发 MS收 935 960MHz上行 MS发 BTS收 890 915MHzGSM扩展频段 E GSM 下行 BTS发 MS收 925 935MHz上行 MS发 BTS收 880 890MHzDCS1800频段 下行 BTS发 MS收 1805 1880MHz上行 MS发 BTS收 1710 1785MHz 47 Um接口物理信道帧结构 48 系统容量 每载频占200KHz带宽 含8个物理信道GSM900可容纳124载频DCS1800可容纳374载频 49 Bursttype 50 逻辑信道 业务信道 TCH广播信道 BCCH频率校正信道 FCCH同步信道 SCH准予接入信道 AGCH寻呼信道 PCH随机接入信道 RACH小区广播信道 CBCH独立专用控制信道 SDCCH慢速随路控制信道 SACCH快速随路控制信道 FACCH 51 信道组合 i TCH F FACCH F SACCH Fii TCH H 0 1 FACCH H 0 1 SACCH TH 0 1 iii TCH H 0 0 FACCH H 0 1 SACCH TH 0 1 TCH H 1 1 iv FCCH SCH BCCH CCCHv FCCH SCH BCCH CCCH SDCCH 4 SACCH C4vi BCCH CCCHvii SDCCH 8 SACCH C8 CCCH PCH RACH AGCH 52 系统消息 系统消息 SI 包括 系统消息类型1系统消息类型2 2bis 2ter系统消息类型3系统消息类型4系统消息类型5 5bis 5ter系统消息类型6系统消息类型7系统消息类型8系统消息类型9系统消息发送的时间是确定的 53 移动台 网络 早分配earlyassignmentwithoutOACSU 移动主叫流程一 54 移动主叫流程二 移动台 网络 晚分配lateassignmentwithOACSU 55 移动主叫流程三 移动台 网络 特别早分配veryearlyassignment 56 移动被叫流程一 移动台 网络 早分配earlyassignmentwithoutOACSU 57 移动被叫流程二 移动台 网络 晚分配lateassignmentwithOACSU 58 位置更新流程 移动台 网络 59 A接口 A接口消息 BSSOMAP BSSOperation MaintenanceApplicationPart BSSAP BSSMAP BSSManagementApplicationPart DTAP DirectTransferPart 60 BSSMAP 61 二 GSM系统中的无线参数 62 无线参数 网络识别参数系统控制参数小区选择参数网络功能参数 63 小区全球识别CGI MCC MobileCountryCodeMNC MobileNetworkCodeLAC LocationAreaCodeCI CellIdentificationLAI LocationIdentificatoinCGI CellGlobalIdentification 64 基站识别码BSIC NCC BCC BSIC NCC NetworkColourCodeBCC BasestationColourCodeBSIC BaseStaionIdentificationCode 65 BSIC作用一 移动台收到SCH后 即认为已同步于该小区 但为了正确地译出下行公共信令信道上的信息 移动台还必须知道公共信令信道所采用的训练序列码 TSC 按照GSM规范的规定 训练序列码有八种固定的格式 分别用序号0 7表示 每个小区的公共信令信道所采用的TSC序列号由该小区的BCC决定 因此 BSIC的作用之一是通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号 66 BSIC作用二 由于BSIC参与了随机接入信道 RACH 的译码过程 因此它可以用来避免基站将移动台发往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道 67 BSIC作用三 当移动台在连接模式下 通话过程中 它必须根据BCCH上有关邻区表的规定 对邻区BCCH载频的电平进行测量并报告给基站 同时在上行的测量报告中对每一个频率点 移动台必须给出它所测量到的该载频的BSIC 当在某种特定的环境下 即某小区的邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时 基站可以依靠BSIC来区分这些小区 从而避免错误的切换 甚至切换失败 68 BSIC作用四 移动台在连接模式下 通话过程中 必须测量邻区的信号 并将测量结果报告给网络 由于移动台每次发送的测量报告中只能包含六个邻区的内容 因此必须控制移动台仅报告与当前小区确实有切换关系的小区情况 BSIC中的高三位 即NCC 用于实现上述目的 网络运营者可以通过广播参数 允许的NCC 控制移动台只报告NCC在允许范围内的邻区情况 69 BSIC选取示意图 C B A E D D F 70 系统控制参数一 IMSI结合和分离允许 IMSIAttach DetachAllowed 一般设置为允许 同一位置区内的小区本参数设置必须相同 71 系统控制参数二 CCCH CONF意义一个BCCH复帧中CCCH块数000CCCH使用一个物理信道9不与SDCCH共用001CCCH使用一个物理信道3与SDCCH共用010CCCH使用二个物理信道18不与SDCCH共用100CCCH使用三个物理信道27不与SDCCH共用110CCCH使用四个物理信道36不与SDCCH共用其它保留不用 公共控制信道配置 CCCH CONF 72 系统控制参数三 接入准许保留块数 BS AG BLKS RES CCCH CONFBS AG BLKS RES每个BCCH复帧中保留编码给AGCH的块数000000110010102其它 0000001101020113其它1004101511061117 73 系统控制参数四 寻呼信道复帧数 BS PA MFRMS BS PA MFRMS同一寻呼组在寻呼信道上编码重复的复帧数00020013010401151006101711081119 74 系统控制参数五 周期位置更新定时器 T3212 T3212编码T3212的时间00000000无穷大000000016分钟0000001012分钟0000001118分钟 1111110125小时18分1111111025小时24分1111111125小时30分 75 系统控制参数六 小区信道描述 cellallocation 小区信道描述用于让移动站知道本小区使用的射频信道组合 CELLALLOCATION 76 系统控制参数七 无线链路超时 Radio Link timeout 参数编码对应S值0000400018001012 110156111060111164 A B P Q 77 系统控制参数八 邻小区描述 Adjacentcellallocation 注意设置相邻小区正确的绝对频道号和相应的BSIC a b c A B C 小区 A 的泄漏区 D D C Q P P Q C A A B B 78 系统控制参数九 允许的网络色码 NCCpermitted 每个小区中的NCCPermitted应包含相邻小区的NCC 79 系统控制参数十 最大重发次数 MAXretrans M最大重发次数001012104117 80 系统控制参数十一 发送整数Txinteger 81 系统控制参数十一 续 发送整数Txinteger 0 1 MAX T 8 1 S S 1 S T 1 82 系统控制参数十二 小区接入禁止 CELLBARACCESS 一般用于双层或多层网络结构 Overlay underlay 83 系统控制参数十三 接入等级控制 AC 注意 AC的值不影响小区的选择和重选 等级0 9 普通用户等级11 用于PLMN的管理等等级12 安全部门应用等级13 公用事业部门等级14 紧急业务等级15 PLMN职员 84 系统控制参数十四 等待指示 T3122 0 255秒 等待指示对于业务量超载地区相当重要 网络 忙 稍后 85 系统控制参数十五 多频段指示 MultibandReport 00 移动台需根据邻区的信号强度 报告6个信号最强的NCC已知的且是允许的邻区测量结果 而不管邻区处于哪个频段 01 移动台需报告邻区表中包含的每个频段 不包含当前服务区所用频段 的 信号强度最强 NCC已知且是允许的一个邻区测量结果 在剩余位置上报告当前服务区所用频段中的邻区 若还有剩余位置 则报告其余邻区的情况 而不管邻区处于哪个频段 10 移动台需报告邻区表中包含的每个频段 不包含当前服务区所用频段 中 信号强度最强 NCC已知且是允许的两个邻区的测量结果 在剩余位置上报告当前服务区所用频段中的邻区 若还有剩余位置 则报告其余邻区的情况 而不管邻区处于哪个频段 11 移动台需报告邻区表中包含的每个频段 不包含当前服务区所用频段 中 信号强度最强 NCC已知且是允许的三个邻区的测量结果 在剩余位置上报告当前服务区所用频段中的邻区 若还有剩余位置 则报告其余邻区的情况 而不管邻区处于哪个频段 86 小区选择 C1 Rxlev Rxlev access min Max Ms txpwr max cch P 0 C2 C1 Cell reselect offset Temporary offset H Penalty time T 当