GSM通信原理PPT课件

-,MA000004GSM通信原理,ISSUE2.0,2,第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章GSM无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍,3,目标,学习完此课程，您将会：了解GSM发展简史熟悉GSM系统结构和相关接口熟悉GSM的区域定义以及识别号了解GSM的逻辑信道了解GSM系统的主要技术,4,第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术,5,1982年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU)1989年，GSM标准生效PHASE1标准，主要定义了900M频段的技术标准PHASE2标准，除了对PHASEI标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准PHASE2标准，主要增加了GPRS部分的内容1991年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代1994年，GSM进入我国,GSM发展简史,6,第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术,7,多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA,多址技术,8,频分多址FDMA,各用户使用不同的频率,9,时分多址TDMA,各用户使用不同的时隙,10,时分多址TDMA,11,频率,时间,CDMA,码,码分多址CDMA,各用户使用不同的正交代码序列,12,GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA,GSM系统频率资源,13,系统频点配置GSM900基站收：f1（n）890n0.2MHz基站发：f2（n）f1（n）45MHzGSM1800基站收：f1（n）1710（n511）0.2MHz基站发：f2（n）f1（n）95MHz,GSM系统频率资源,14,其它频段频率划分,15,第1章GSM移动通信概述第1节GSM发展简史第2节多址技术第3节频率复用技术,16,频率复用：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利用率如果系统设计得不好，将产生严重的干扰,Cell1,f,1,f,1,R,R,D,(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式,频率复用,Cell2,17,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个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同频率复用度：复用簇中小区的总数量,1,8,9,2,10,4,6,5,3,7,11,12,R,小区复用模式,18,4*3频率复用,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,19,同频载干比：C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dB邻频载干比：C/A9dB，工程中加3dB的余量，即C/A6dB频率复用度越高，C/I值越大,载干比的要求,20,第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章GSM无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍,21,第2章GSM系统结构与接口第1节GSM系统结构与功能第2节GSM主要接口,22,GSM系统结构,23,MS的功能,移动台（MS）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,24,BTS的功能,实现与BSC接口功能实现与移动台(MS)空中接口的功能无线信道管理操作维护功能信令协议功能,25,BSC的功能,接口管理BTS的管理无线参数及无线资源管理无线链路的测量话务量统计切换支持呼叫控制操作与维护,26,PCU的功能,分组无线资源管理功能Gb接口处理功能G-Abis接口处理功能Pb接口处理功能,27,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,28,服务于其控制区域内移动用户存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,VLR的功能,29,HLR的功能,GSM系统的中央数据库其控制区域内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，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据,30,属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理存储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的功能,31,EIR的功能,存储移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。白名单：准许使用灰名单：出现故障需监视黑名单：失窃不许使用,32,第2章GSM系统结构与接口第1节GSM系统结构与功能第2节GSM主要接口,33,A接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口为开放式接口,BTS,BSC,MSC,Um接口,Abis接口,A接口,MS,BSS侧主要接口,34,网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等,A接口,35,基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路采用LAPD协议,Abis接口,36,移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口物理链路为无线链路采用LAPDm协议传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等,Um接口,37,NSS内部接口,MSC,F接口,EIR,HLR/AUC,C接口,B接口,VLR,D接口,G接口,VLR,B接口,MSC,E接口,38,第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍,39,第3章GSM移动区域与编号计划第1节GSM区域定义第2节编号计划,40,GSM区域定义,41,第3章GSM移动区域与编号计划第1节GSM区域定义第2节编号计划,42,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,IMSI,43,Notmorethan15digits,3digits,2digits,IMSI,MCC,MNC,MSIN,NMSI,MCC：移动国家码，三个数字，如中国为460MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码NMSI：在某一国家内MS唯一识别码,IMSI,44,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,TMSI,45,MSISDN是指主叫用户为呼叫GSMPLMN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MSISDN,46,CC：CountryCode，国家码，如中国为86NDC：NationalDestinationCode，国内接入号，如139、130等等SN：SubscriberNumberMSISDN的一般格式为86-139-H0H1H2H3ABCD,CC,NDC,SN,National(significant),Mobilenumber,Mobilestationinternational,ISDNnumber,MSISDN,47,编码格式为：CC+NDC+LSPCC、NDC含义同MSISDN的规定,LSP(locallysignificantpart)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,48,采取E.164编码方式编码格式为：CC+NDC+H1H2H30000，即为用户号为全零的MSISDNCC，NDC含义同MSISDN的规定,HLR-Number,49,MCC：MobileCountryCode，移动国家码，中国为460MNC：MobileNetworkCode，移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00LAC：LocationAreaCode，是2个字节长的十六进制码，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,LAI,50,CGI是所有GSMPLMN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：CellIdentity,是2个字节长的十六进制码，可由运营部门自定例：4600017A728FD,CGI,51,NCC-PLMN色码(取值07),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(取值07),用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS,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,NCC,BCC,BSIC,52,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#为查询代码,IMEI（15位数字）,TAC,SP,FAC,SNR,6个数字,2个数字,6个数字,1个数字,IMEI,53,第1章GSM移动通信概述第2章GSM系统结构与接口第3章GSM移动区域与编号计划第4章GSM无线逻辑信道第5章GSM系统技术介绍,54,第4章GSM无线逻辑信道第1节时隙和帧结构第2节逻辑信道分类第3节逻辑信道组合,55,时隙和帧结构,56,8bit,41同步bit,36加密bit,3bit,68.25bit,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。,3bit,142bit,3bit,8.25bit,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。,3bit,39加密bit,39加密bit,3bit,8.25bit,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。,时隙和帧结构,57,3bit,57加密bit,57加密bit,3bit,8.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,数据,数据,26bit,1,1,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。,3bit,142调制bit,3bit,8.25bit,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。,时隙和帧结构,58,时隙和帧结构,59,第4章GSM无线逻辑信道第1节时隙和帧结构第2节逻辑信道分类第3节逻辑信道组合,60,GSM900和GSM1800具有相同的逻辑信道划分,逻辑信道分类,61,下行逻辑信道,62,上行逻辑信道,63,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,FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH,逻辑信道作用举例,64,第4章GSM无线逻辑信道第1节时隙和帧结构第2节逻辑信道分类第3节逻辑信道组合,65,TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF(全速率TCH)TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH(半速率TCH)51复帧FCCH+SCH+BCCH+CCCH(主BCCH)FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4(组合BCCH)BCCH+CCCH(扩展BCCH)SDCCH/8+SACCH/C8(主SDCCH),逻辑信道组合,26复帧,66,主BCCH,6