空中接口流程分析(初稿)

- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,GSM空中接口流程分析,课程编号：,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,引入,空中接口是无线系统和移动台之间的接口，连接移动台和基站，是GSM系统关键接口之一完整的空中接口是移动台漫游的基础针对网络的优化很多是对空中接口资源的重新配置，对空中接口的透彻理解是优化的基础,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,学习目标,学完本课程，您将能够：掌握GSM网络中的信令链路及简要的信号流程掌握空中接口信道结构掌握空中接口信令流程及过程分析,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,课程内容,第一章 GSM网络结构和网络部件 第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程第三章 GSM空中接口第四章 空中接口信令流程及过程分析,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,GSM网络组成结构,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,一般整个系统可分成几个部分： 移动台 MS（Mobile Station） 如手机、传真机等用户实际所使用的设备。 基站系统 BSS（Base Station System） 为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。 网络交换系统（Network Switching System） 由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。 操作与维护系统（Operation and Maintenance System） 使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,网络部件 移动台,移动台是用户设备，它可以是车载型、便携型和手持型三种。它的物理设备和移动用户是完全独立的。包括两部分：移动设备ME(Mobile Equipment)和用户识别模块SIM(Subscriber Identify Module，一般也叫做SIM卡即智能卡)。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,ME 移动设备ME是用户所使用的硬件设备，用来接入到系统，每部移动设备都有一个唯一的对应于它的永久性识别号，该识别号称为国际移动设备识别号IMEI(International Mobile Equipment Identity)。,移动台必须有一个特定的标志供网络识别，该标志称为级别标志(Classmark),移动台在发送初始化消息时发送此标志。级别标志Classmark中包含以下信息：,版本级别 最大发射功率 加密算法 频率范围 短消息功能,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,SIM卡 SIM卡插入到移动设备中，用来识别移动用户的身份，存有一些该用户能获得什么服务信息及一些其他的信息。SIM卡中存有移动用户身份识别号，称为国际移动用户识别号IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。 如果移动设备内没有插SIM卡, 只能用来做紧急呼叫。将移动设备识别号与移动用户身份识别号分开后，系统就可以根据移动用户来计费，而不是根据移动设备来计费了。 SIM卡中包含的信息有：,国际移动用户身份识别号IMSI临时移动用户身份识别号TMSI位置区识别号LAI 用户身份鉴权密键Ki MSISDN,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,基站子系统（BSS）,BTS是GSM网络中由于和移动台通信的部分。包含了射频部分（如天线等），为各个小区提供空中接口。 BSC直接与MSC相连。是BSS中的控制部分。BSC可以控制一个或多个BTS。 XCDR被用做编解来自与移动台的信号，使信号能够在陆地链路中有效的传输。由于它经常放在MSC一边，所以，常称为RXCDR。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,网络交换子系统（NSS）,移动交换机MSC在GSM系统中，MSC能完成呼叫交换以及其他交换设备一样的功能（计费，操作和维护，中继接口等）。同时，MSC作为网关交换机GMSC提供PSTN和BSS之间的接口。,归属位置寄存器HLRHLR是为用户单元提供参数的参考数据库。每一个用户单元唯一属于一个HLR，用户通过IMSI或者MSISDN接入到HLR中，主要包括用户单元的IMSI、MSISDN、当前在VLR中的信息、补充业务信息、用户状态、鉴权键Ki、用户漫游识别号等。,拜访位置寄存器VLRVLR包含当前本区域所有用户单元的参数的数据库。它包含有从HLR拷贝来的有关这些用户单元的数据。如：用户状态、MSRN等；也包括LAI、TMSI等。,鉴权中心AUC AUC是一个进程系统，它执行鉴权功能。AUC通常和HLR结合在一起，在鉴权是和用户单元中的SIM卡共同完成鉴权功能。,网络互连功能IWF IWF提供GSM系统和多种格式的公用和私用数据网络的接口。它完成速率适配和协议转换功能。,回音消除器EC由于系统的时延和二四线转换，系统不可避免有声学回声。EC的加入，可消除远端回声。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第一章 GSM网络结构与网络部件,操作维护子系统,网络管理中心NMCNMC是全网管理的最高层，每一个网络只有一个。目前，我国没有设此项。操作维护中心OMCOMC具有软件和数据库的管理、统计数据的收集、事件/告警的管理等功能。每一个网络可有多个OMC，用于对BSS系统的管理。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,课程内容,第一章 GSM网络结构和网络部件 第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程第三章 GSM空中接口第四章 空中接口信令流程及过程分析,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,GSM网络中的信令链路 GSM网络中，陆地链路除传送话音和数据信息外，还传送大量的信令信息。信令在陆地链路上传输，采用几种标准的信令接口方式：,2MBPS中继C7（或为NO.7.）信令协议X.25分组交换协议LAPD（Link access procedure “D”）协议,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,OSI分层结构,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,2MBPS中继（30路PCM） 2MBPS中继用在PSTN与MSC之间、MSC之间、MSC与BSC之间以及BSC与BTS之间，传送话务和信令。这些链路也用在MSC和IWF之间。 每条2.048 MBPS链路可提供30条64kbit/s通路用于传输话音、数据或信令信息。信令信息可能是指C7，LAPD或X.25格式的信息。 这些2MBPS中继一般用作GSM系统中所有陆地接口的物理载体。,2MBPS中继帧结构：,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,2MBPS中继的连接 （黑粗线部分）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,X.25接口 OMC通过X.25消息包与所有它控制和监视的网络实体通信。X.25连接一般就是2MBPS中继中的某一专用时隙。 OMC到BSS的X.25连接可能是通过MSC“钉连”（软件设置的固定连接），也可能是采用完全独立的物理路由。X.25协议的帧结构：,最后发送的比特 （LAPB帧） 最先发送的比特,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,X.25协议接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,NO.7协议系统 C7的接口用来传送主要网络实体之间以及系统与PSTN之间的信令和控制信息。 不同GSM网络实体之间使用的七号信令应用部分也不尽相同：,在MSC与PSTN之间，MSC要完成电话呼叫信令功能，故使用TUP电话用户部分（Telephone User Part），MSC与ISDN之间则使用ISUP（ISDN用户部分，ISDN User Part）MSC与BSS之间使用BSSMAP（基站系统管理应用部分Base Station System Management Application Part）。DTAP（直接传输应用部分Direct Transfer Application Part）用于在MSC和MS之间发送消息。MAP（移动应用部分Mobile Application Part）用于MSC、VLR、EIR和HLR之间。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,NO.7.协议,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,LAPD协议 由于BSC和远程BTS之间2MBPS中继上传送的信令和控制信息的一些特殊特性，所以BSC与BTS之间需要一种不同的接口。GSM规范该接口采用LAPD协议，该协议的帧结构如下所示。 对于该接口（称为“A bis”）GSM规范没有作严格规定，所以各厂家对A bis接口解释、理解也各不相同，也就是说不同生产厂家的BSC与BTS不能在一起工作。另外不同厂家对BSC和BTS的功能划分也不相同，就算对该接口作了严格规范，不同厂家的BSC与BTS还是无法共同工作。,最后发送的比特 （LAPD帧） 最先发送的比特,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,LAPD协议,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,BSS系统软件模块结构 RSS（无线子系统）部分呼叫进程（call processing）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,呼叫处理子系统(CP),- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,MS主叫呼叫建立中陆地信令流程,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,分配信道陆地信令流程,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,切换陆地信令流程（一）（对于源小区）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程,切换信令流程（二）（对于目的小区）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,课程内容,第一章 GSM网络结构和网络部件 第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程第三章 GSM空中接口第四章 空中接口信令流程及过程分析,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,空中接口分类,物理信道：指传输信息的媒介，在陆地接口中就 是指电缆。逻辑信道：由物理信道上传输的信息组成。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,物理信道,每个通话的信道占用载频的八分之一的时间，这种技术称为时分复用。 时间被分成了多个时间段，每个时间段称为一个“时隙”，时隙按顺序排列，并编号为0到7。每这样的8个时隙序列称为一个“TDMA帧”。 一个时隙里所传的信息也称为一个突发脉冲序列（Burst）。 每个数据突发脉冲序列在TDMA帧中对应一个分配给它的时隙，能提供一个GSM物理信道，而一个物理信道可以用于传送MS和BTS之间的多种逻辑信道。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,业务信道TCH（Traffic Channel）,业务信道用于传送话音和数据信息。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,控制信道,GSM控制信道包括：广播控制信道BCCH (Broadcast Control Channel);通用控制信道CCCH (Common Control Channel);专用控制信道DCCH (Dedicated Common Control Channel)。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel）,BCCH广播控制信道,用来发送网络相关的信息。该信道是连续发射的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。SCH（Synchronizing Channel）同步信道，用来发送帧同步信息。FCCH（Frequency Control Channel）频率控制信道，发射载波同步信息。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,广播控制信道BCCH中传送的信息有： 位置区识别号LAI （Location Area Identity） 移动台应监视的相邻小区列表 本小区使用的频率列表 小区识别号 功率控制指示 是否允许不间断发射DTX（Discontinuous Transmission） 接入控制（如紧急呼叫、呼叫阻断） 小区广播信道描述。,广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,频率校正信道FCCH（Frequency Control Channel） 该信道在BCCH时隙频繁发送，使移动台能同步到基站的频率。FCCH只会在BCCH载频的时隙0发射，相当于时隙0的标志，使移动台能识别到时隙0。同步信道SCH（Synchronizing Channel） SCH传送的信息使移动台能同步到TDMA帧结构，以及使移动台能知道时隙的定时。另外还包括以下信息： 帧号 基站身份识别码BSIC（Base Site Identity Code）,广播控制信道BCCH（Broadcast Control Channel）,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,通用控制信道CCCH（Common Control Channel）,通用控制信道用于在BTS和移动台之间传送控制信息，完成呼叫建立和呼叫寻呼功能。,RACH（Random Access Channel）随机接入信道是上行信道用于移动台接入系统。AGCH（Access Granted Channel）接入允许信道是下行的，用于给MS分配资源，如SDCCH。PCH（Paging Channel）寻呼信道用于系统寻呼移动台。PCH和AGCH从不同时使用。CBCH（Cell Broadcast Channel）小区广播信道，用于向小区内所有的移动台广播信息，如话务信息等。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,专用控制信道DCCH（Dedicated Control Channel）,专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时，唯一的分配给该移动台。DCCH包括：SDCCH（Standalone Dedicated Control Channel）独立专用控制信道，用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时，向移动台发送或接收数据。随路控制信道（Associated Control Channel），包括慢速随路控制信道SACCH（Slow Associated Control Channel）和快速随路控制信道FACCH（Fast Associated Control Channel）。SACCH用于无线链路功率测量及传送功率控制消息。FACCH用于传送“事件”型消息，如切换消息。FACCH和SACCH都工作在上行和下行两个方向。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,SDCCH,SACCH,FACCH,TCH/F,TCH/H,DCCH,TCH,专用信道,下行逻辑信道,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,SDCCH,SACCH,FACCH,TCH/F,TCH/H,DCCH,TCH,专用信道,上行逻辑信道,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,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,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF（全速率TCH）TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH（半速率TCH）26帧复帧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）+FACCH/851帧复帧,第三章 GSM空中接口,逻辑信道组合,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,从TDMA帧中看信道组,每个TDMA帧有8个时隙，使8个物理信道共用一个无线载频。多个逻辑控制信道和业务信道可以共用一个物理信道。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,26帧业务信道复帧,在26帧业务信道复帧中，帧12（第13帧）被用作慢速随路控制信道SACCH，用来在MS和BTS之间传送链路控制信息。小区给每个业务信道分配的时隙都是这种格式，也就是说最开始是12个突发脉冲序列（Burst）的业务信息，接下来是1个Burst的SACCH，然后是12个Burst的业务信息和一个空闲的Burst。 一个26帧业务信道复帧持续的时长是120ms（共有25个TDMA帧）。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第三章 GSM空中接口,51帧控制信道复帧,用于控制信道的51帧复帧结构比用于业务信道的26帧复帧要复杂得多。根据控制信道类型及网络提供者的要求，51帧的控制信道复帧有几种不同的形式:BCCH/CCCH 51帧复帧结构 8个SDCCH的51帧复帧结构 组合结构,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,主BCCH,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,组合BCCH,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,独立SDCCH,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,TCH信道,第三章 GSM空中接口,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,课程内容,第一章 GSM网络结构和网络部件 第二章 GSM网络中的信令链路及简要的信号流程第三章 GSM空中接口第四章 空中接口信令流程及过程分析,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第四章 空中接口信令流程及过程分析,开机过程,小区选择：指移动台在开机并进入空闲模式时优先选择服务小区的过程；小区重选：是移动台在空闲模式下因位置变动,信号变化等引起的重新选择服务小区的过程.,移动台选择某个小区后,调谐到该小区的BCCH+CCCH上,并可接收寻呼信息,在RACH上做随机介入尝试,接收该小区的BCCH数据. 小区选择和重选消息利用“BCCH分配（BA）”表。每个服务小区有两个BA LIST表，可以相同或不同。a ）BA（BCCH）：在BCCH上通过系统信息消息类型2（system information message type2）发送，用于移动台的小区选择和重选。它包含PLMN在某个物理区域中使用的BCCH载波，最多64个频点。当BA（SACCH）中定义的频点是BA（BCCH）中定义频点的子集时，BA（BCCH）最多可定义64个邻小区。b ）BA（SACCH）：在SACCH上通过系统信息消息类型5（system information message type 5）发送的BA。它向移动台指示，哪个BCCH载波用于切换监测,最多64个频点，最多32个邻小区。,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第四章 空中接口信令流程及过程分析,开机过程空闲模式下的小区选择,移动台开机-无BCCH信息 移动台会搜索所有124个信道,在每个RF信道上读取接收的信号强度,计算平均电平.整个测量时间为35秒,在这段时间内从不同的RF信道上抽样测量点,每载波至少5个测量样点MS调谐到最大接收电平的载波,并判断该载波是否为BCCH.若是,则MS尝试同步.读取BCCH数据.若满足下列条件:MS解码正确,小区是PLMN的一部分小区未被阻塞C10 MS选择该小区,若不满足上述的2,3 即搜索到小区但不能成为可服务小区,移动台则继续从该小区的BA-LIST的载波中寻找;若上述的3项条件皆不能满足,则MS调谐到次高频上，重复判别过程;移动台若搜索30个最强的RF信道后,仍未找到合适的小区,但发现有BCCH信号,则移动台显示这可用的PLMN,然后进入自动模式或手动模式,否则,MS 搜索更多的RF信道直到找到一个BCCH载波.,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第四章 空中接口信令流程及过程分析,移动台开机-存有BCCH信息MS关机时储存上次的BCCH信息,开机搜索存储的BCCH, 在该BCCH不能成为服务小区时(C10; 阻塞等) ,检查该小区的BA-BCCH若BA-BCCH中载波搜索后,仍未找到合适的BCCH, 则重新扫描所有的RF.C1= (A - Max. (B, 0)其中：A=RXLEV Average - P1 A对应下行信号质量,A值越大,表明下行信号越好.P1=rxlev_access_min,决定了移动台接入系统的最小接收电平（rxlev_access_min）,调整最小接收电平,可以调整SDCCH的业务量。提高rxlev_access_min能够缩小允许移动台接入小区的区域，从而减少SDCCH的业务量。当小区的SDCCH和TCH都出现拥塞时，可以考虑提高rxlev_access_min。 B=P2 - Max O/P Power of MS B对应上行信号质量，B值越大，表明上行信号越好。P2=ms_txpwr_max_cch,决定允许移动台接入系统的最大发射功率,开机过程空闲模式下的小区选择,- 内部培训教材，未经允许不得向第三方组织和个人透露。 -,第四章 空中接口信令流程及过程分析,移动台在同一位置登记区发生BCCH重选时，目标小区C1必须大于源小区C1。移动台在不同位置登记区发生BCCH重选时，目标小区C1必须大于源小区C1cell_reselect_hysteresis。C2 是