GSM移动通信系统介绍

GSM移动通信系统,内容概要:PCM时分复用GSM系统结构无线相关概念信令系统简介GSM标识码话务过程介绍,通信系统一般模型,收新者,发送设备,传输介质,接收设备,干扰,信息源,PCM原理,模拟信源,抽样,量化,编码,数字信道,模拟终端,抽样保持，滤波,解码,发送端,接收端,TS0,TS1,TS15,TS16,TS31,TS17,TS0:同步时隙TS16：信令时隙TS1TS15，TS17TS31：话务时隙采样频率：8000HZ1TS8bits1TS=8*8000=64Kb/sE1(Trunk)=32*TS=2.048Mb/s,E1:32TS256bits125us,PCM时分复用,*提高信道传输效率复用,MS,BTS,BTS,BTS,BSC,MSC,HLR,VLR,OMC”R”,UmInterface,AbisInterface,AInterface,BSS,OMC”S”,BTS,EIR,SS,AUC,GSM系统结构,NMS,MS-移动台,MS=ME+SIM(SubscriberIdentifyModule)ME:TX、RX、信号处理、信号测量（SS+SQ)Idle:小区选择Busy:HO(本小区SS+SQ,相邻小区SS)SIM卡:固定数据：IMSI,MSISDN,AuthParaKi临时数据：(LAI,Kc:Rand+Ki+A8)服务数据：(B.S+S.S.),BSS(BaseStationSystem)基站系统,完成所有与无线相关的功能BSS=BSC+BTS,BSS-BTS（基站收发信机),移动用户与系统间的I/FRadioT/R无线信号收发Signalprocessing信号处理Measurement信号测量（SS+SQ),BSS-BSC：基站控制器,无线信道分配MS的HO越区切换CDD小区参数的控制和管理动态功率调解（MS+BTS)BSC的操作维护功能,MSC:(MobileServiceSwitchingSystem)移动业务交换中心完成所有交换相关功能（callsetup,callrouting,supervision,releasing)计费功能鉴权，加密功能的控制（BTS）分配TMSI控制BSC与其它节点通信功能（HLR/VLR/MSCs)控制MS的位置更新，配合BSC完成BSC间、MSC间的越区切换,SS(SwitchSystem)-MSC,SS(SwitchSystem)-GMSC,I/F功能：（连接本通信网与其它通信网络的交换机）Interrogation(漫游查询)MSRN:MT呼叫时,向HLR询问用户位置信息RoutingF/N(路由功能)UCF(呼叫前转),端局（MSC）：其下带BSC，直接为MS提供接入和服务关口局（GMSC）：连接本通信网与其它通信网络的交换机汇接局（TMSC）：汇集长途呼叫的交换机,交换机的分类,MSC（端局）,TMSC2（二级汇接局）,TMSC1,TMSC1（一级汇接局）,长途Provincial,本地Local,TMSC2,MSC,GMSC（关口局）,PSTN,GSM系统结构话务分级,SS-VLR(VisitorLocationRegister）,VLR：拜访位置寄存器负责存储和更新该VLR所管辖的地区中的移动用户MSC用户识别码：IMSI,TMSI用户状态信息：idle,busy,deteach用户位置信息：LAI附加服务数据(如呼叫转移）主要从HLR拷贝而来临时性存储,HLR：归属位置寄存器存储全部“归属用户”的信息:-Operator用户识别码：IMSI，MSISDN附加用户服务数据用户位置信息：MSC地址Triplet鉴权加密参数永久存储与其它节点通信（MSC/VLR/AUC/GMSC),SS-HLR(HomeLocationRegister）,SS-AUC(AuthenticationCenter）,存储各用户密钥Ki,产生用于鉴权的参数RAND和SRES，和用于加密的KC与HLR通信，传递Triplet（RAND、SRES、Kc),Cell小区(基本小区/基站小区)LA位置区：-LU（同一MSC）MSC服务区PLMN服务区GSM服务区,GSM无线覆盖区域划分,话务量,定义：在单位时间（1小时）内，平均呼叫次数每次呼叫平均占用信道的时间数学表示式：A=SA:话务量;:平均呼叫次数;S每次呼叫平均占用时间单位：爱尔兰（Erl）例，一个呼叫占用信道1小时，话务量为1爱尔兰例，5个信道，1分钟内10次呼叫，每次呼叫平均占用时长12秒：则总话务量A=1012/60=2Erl;每信道平均话务量=2/5=0.4erl,试呼次数(MSC:IAM+IAI)溢出次数(Trunk)占不上中继电路占用次数(trunk)接通次数(LocalMSC:alertingnetwork:Sub.answer+busy+no-answer+un-reachable+CF)应答次数(MSC：connect+ANS),系统指标(报表指标解释),O,频率资源分配,*CellscapacityisdeterminedbytheNo.offrequencies,无线信道,*GSM无线路径上采用时分多址TDMA，每个载频分成8个时隙物理信道：TDMA帧上一个时隙逻辑信道：按物理信道上实际传送的信息内容的性质来划分成不同逻辑信道TCH业务信道：话音和数据信息CCH控制信道:信令和同步信息BCH：FCCH、SCH、BCCHCCCH：PCH、RACH、AGCHDCCH：SDCCH、SACCH、FACCH,信令概念及分类,信令：交换系统之间相互传递信息所必须遵守的协议和规定消息，称为“信令”分类：用户线信令、局间信令用户线信令：用户与端局之间局间信令：交换机之间，交换机与网管、数据库间随路信令CAS:线路信令、寄发器信令（e.g.:中国1号）公共信道信令CCS（e.g.:C7),随路信令:,A,B,Trunkgroup+R2,A,B,Trunkgroup,Linkset,共路信令CCS(SS7),信令系统,No.7信令系统结构,MTP（消息传递部分）SDL:信令数据链路级OSI1SL:信令链路级OSI2SNL:信令网络级partOSI3UP（用户部分）：TUP、ISUP、DUP,基本概念,SP:信令点（OPC,DPC)SPC:信令点编码STP:信令转接点(LSTP,HSTP)SL:信令链路SLS:信令链路组(SR):信令路由SU：信令单元(MSU、LSSU、FISU),SPC(SignalingPointCoding),主信令区,8Bits,分信令区,8Bits,信令点,8Bits,主信令区编码是以省、自治区、直辖市为单位编排；分信令区以本地网或地区为单位编排；信令点编码为每个SP点分配一个。分信令区：FF移动信令区14BIT的SPC：用于MSC和BSC通信,信令点编码,GSM网No.7结构,MAP,TCAP,ISUP,TUP,SCCP,SNL,DL,SDL,MTP,GSM网信令,MSC,EIR,AUC,VLR,HLR,GMSC,BTS,BSC,MSC,ISDN,PSTN,MAP,(MAP),MAP,MAP,MAP,MAP,MAP+ISUP,TUP,ISUP,ISUP,BSSAP,LAPD,SP,LSTP,HSTP,SP,SP,LSTP,SP,三级信令网（一）,HSTP,HSTP,HSTP,HSTP,HSTP,HSTP,LSTP,LSTP,LSTP,LSTP,LSTP,LSTP,SP,SP,SP,SP,三级信令网（二）,STP,STP,STP,STP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,LE,TC,LE,LE,LE,TC,TC,信令网与电路网关系,GSM系统号码计划,用户相关号码：移动用户号码：MSISDN=CC+NDC+SN移动用户识别码：IMSI=MCC+MNC+MSIN移动用户漫游号码：MSRN=CC+NDC+SN国际移动设备识别码：IMEI=TAC+FAC+SNR网络相关号码：位置区识别码：LAI=MCC+MNC+LAC小区全球识别码：CGI=MCC+MNC+LAC+CI基站色码：BSCI=NCC+BCC,话务过程,MSIdle:IMSIattach/IMSIdetach/ImplicitDetach/LU/SMIMSIattachLU(LA1-LA2)同一MSC下LU(LA1-LA2)MSC控制在VLR中修改LAI不同MSC下LU(LA1-LA2)MSC+HLR实现周期性LUMSBusy/Active:MO/MT/HO/SM小区内HO小区间HO,移动通信特有现象1位置更新,LU是实现用户漫游的过程位置更新是MS在空闲模式上处理用户的移动性位置更新分为三种类型普通位置更新当MS从一个LAC转移到另一个LAC时，监听到新小区的LAC与储存在SIM卡上的LAC不同，则要进行普通位置更新IMSI附着周期性位置更新,1.,2.,4.,2.,3.,3.,4.,BSC,MSC,VLR,HLR,LA-LA,MSC/VLR内位置更新,MS,BTS,BSC,信道请求RACH,信道请求(附TA估计）,信道激活,选择空闲SDCCH,信道激活证实,立即分配SDCCHAGCH,信道请求和分配,4.,4.,BSC,MSC,VLR,HLR,.,1.,3.,2.,3.,不同MSC/VLR间位置更新,手机做主叫,1.,2.,4.,1.,3.,3.,4.,BSC,MSC/VLR,PLMN,PSTN,TE,2.,1.RequestSDCCHonRACH2.BSCassignSDCCHbyAGCHtoMS3.Callrequest,auth.IMEIcheck,4.MSCBSCassignTCH,5.,手机做被叫,10.,11.,5.,9.,2.,BSC,MSC/VLR,HLR,LE,GMSC,8.,11.,10.,9.,8.,11.,7.,4.,5.,6.,1.,1.,3.,PSTN,PLMN,MSISDN,MSISDN,MSISDN,IMSI-MSCAdd.,IMSI,MSRN,IMSI-MSRN,MSRN,MSRN,IMSI,PCH,RACH,AGCH,SDCCH,9.IfMSidle,responsepaging;askSDCCHbyRGCH10.TellMStheSDCCHbyAGCH11.CallsetupbySDCCH,assignTCH,呼叫过程(移动用户间),MSC,HLR,1,VLR,2,3,4,5,RadioSystem,RadioSystem,MSC,移动通信特有现象2越区切换,越区切换是指通话过程中移动用户变换小区的过程根据切换过程，大体可以分为以下四种小区内切换BSC内切换BSC间切换MSC间切换,BSC,2.NewF,TSandpowerFACCH,2.f,TS,power,1.ActivativeaTCH,BSC内HO,3.Tonewf;HOburst,4.TA,5.HOcomplete,5.HOcomplete,5.ReleaseTCH,newBSC,MSC-B,MSC-A,OldBSC,1.,5.,2.,7.,7.,10.,6.,5.,3.,4.,10.,11.,10.,9.,8.,MSC间HO,Inter-MSCHO,1.ServingBSCsendHOrequiredmessagetoMSC-A,withthetargetcellid.2.MSC-AidentifiesthecellbelongtoMSC-B,askedhelp3.MSC-BallocateaHONo.toreroutethecall;sendHOrequesttonewBSC4.NewBSCasktargetBTStoactiveaTCH5.MSC-BreceivedtheTCHactiveinformationpassittoMSC-AwiththeHONo.6.MSC-AcreateatrafficlinktoMSC-B(canthroughPSTN)7.MSC-AsendaHOcommandtoMSviaoldBSConFACCHwithfandch.No.8.MSturntonewFandCH,sendHOaccessburst9.RBSdetecttheHOaccessburst,sendinformationaboutTA,Power10.HOcompletetoMSC-B12.theoldTCHisdeactivatedbyoldBSC,Inter-MSCHO信令过程,PSTN,MSC/VLR-A,MSC/VLR-B,HLR-A,Tobecontinue,PrepareHO,PrepareHOACK,IAM(TUP),ANC(TUP),Processaccesssignal,Sendendsignal,Forwardaccesssignal,Processaccesssignal,RLG(TUP),CLF(TUP),SendendsignalACK,ACM(TUP),continue,PSTN,MSC/VLR-A,MSC/VLR-B,HLR-A,Theend,S.,.,Updatelocation,Insertsub.data,Insertsub.dataACK,UpdatelocationACK,Cancellocation,CancellocationACK,短消息业务,通过专用控制信道DCCH传输，经短消息中心完成存储转发。TCH未分配时，短消息在SDCCH上传TCH未分配时，短消息在SACCH上传新增节点：SMS-GMSC，SMS-IWMSC,短消息业务分类1MOSMS：MS到短信中心(SMS-GMSC)MTSMS：短信中心到MS(SMS-IWMSC)短消息业务分类2P-P:(MSAttach)P-MP:(MSidle),CMCC短消息中心组网方案,MOSMS过