GSM移动通信系统介绍

1、GSMGSM移动通信系统移动通信系统内容概要:nPCM 时分复用nGSM系统结构n无线相关概念n信令系统简介nGSM 标识码n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TS0TS1TS15TS16TS31TS17TS0:同步时隙TS16：信令时隙TS1TS15，TS17TS31 ：话务时隙采样频率：8000HZ1TS 8 bits1TS = 8*8000 = 64 Kb/sE1 (Trunk) = 32* TS = 2.048 Mb/s E1 : 32 TS256bits125 usPCM时分

2、复用*提高信道传输效率复用MSBTSBTSBTSBSCMSCHLRVLROMC”R”OMC”S”BTSEIRAUCGSM 系统结构NMSMS-移动台MS= ME+SIM(Subscriber Identify Module)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,Auth Para Ki临时数据：(LAI,Kc:Rand+Ki+A8)服务数据：(B.S+S.S.)BSS (Base Station System)基站系统基站系统n完成所有与无线相关的功能nBSS=BSC+BT

3、SBSS-BTS（基站收发信机)n移动用户与系统间的I/FnRadio T/R 无线信号收发nSignal processing 信号处理nMeasurement 信号测量（SS+SQ)BSSBSS-BSC：基站控制器n无线信道分配MS 的HO越区切换nCDD小区参数的控制和管理n动态功率调解（MS+BTS)nBSC的操作维护功能MSC:(Mobile Service Switching System)移动业务交换中心完成所有交换相关功能（call setup,call routing,supervision,releasing)计费功能鉴权，加密功能的控制（BTS）分配TMSI 控制BSC与

4、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SSSS(Switch System)(Switch System)- -MSCMSCSSSS(Switch System)(Switch System)-GMSC-GMSCnI/F功能功能：（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Routing F/N(路由功能)UCF(呼叫前转)n端局（MSC）：其下带BSC，直接为MS提供接入和服务n关口局（GMSC）：连接本通信网与其它通信网络的交换机n汇接局（TMS

5、C）：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）TMSC1TMSC1（一级汇接局）长途Provincial本地LocalTMSC2MSCGMSC（关口局）PSTNGSM 系统结构话务分级SSSS- -VLRVLR(Visitor Location Register(Visitor Location Register）VLR：拜访位置寄存器n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）n主要从HLR拷贝而来n临时性存储nHLR：归属位置

6、寄存器n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n永久存储n与其它节点通信（MSC/VLR/AUC/GMSC)SSSS- -HLRHLR(Home Location Register(Home Location Register）SSSS- -AUCAUC(Authentication Center(Authentication Center）n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KCn与HLR 通信，传递Triplet（RAND、SRES、Kc)nCe

7、ll小区n(基本小区/基站小区)nLA位置区：-LU（同一MSC）nMSC 服务区nPLMN 服务区nGSM 服务区GSM无线覆盖区域划分话务量n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n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n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=0.4erln试呼次数(MSC:IAM+IAI)n溢出次数(Trunk)n占不上中继电路n占用次数(trunk)

8、n接通次数(Local MSC: alerting network: Sub. answer+busy+no-answer+un-reachable+CF)n应答次数(MSC：connect +ANS)系统指标(报表指标解释)O频率资源分配systemGSM900GSM1800GSM1900UL-frequencies(MHZ)890-9151710-17851850-1910DL-frequencies(MHZ)935-9601805-18801930-1990Bandwidth25MHZ75MHZ60MHZDuplex Distance45MHZ95MHZ80MHZCarrier Sepa

9、ration200KHZ200KHZ200KHZRadio channels124374299*Cells capacity is determined by the No.of frequencies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

10、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:ABTrunkgroup +R2ABTrunkgroupLinkset 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part OSI3UP（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(LS

11、TP,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)nSPC(Signaling Point Coding)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MAPTCAPISUPTUPSCCPSNLDLSDLMTPGSM网信令MSCEIRAUCVLRHLRGMSCBTSBSCMSCISDNPSTNMAP(MAP)MAPMAP

12、MAPMAPMAP+ISUPTUPISUPISUPBSSAPLAPD SPLSTPHSTPSPSPLSTPSP三级信令网（一）HSTPHSTPHSTPHSTPHSTPHSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSP三级信令网（二）STPSTPSTPSTPSPSPSPSPSPSPSPLETCLELELETCTC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

13、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MS Idle:IMSI attach/IMSI detach/Implicit Detach/LU/SMIMSI attach LU(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LUMS Busy/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nLU 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

14、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.BSCMSCVLRHLRLA-LAMSC/VLR内位置更新MSBTSBSC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 SDCCH AGCH信道请求和分配4.4.BSCMSCVLRHLR.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.BSCMSC/VLRPLMNPSTNTE2.1.Request SDCCH on RACH2.BSC

15、 assign SDCCH by AGCH to MS3.Call request,auth. IMEI check, 4.MSCBSC assign TCH5.手机做被叫10.11.5.9.2.BSCMSC/VLRHLRLEGMSC8.11.10.9.8.11.7.4.5.6.1.1.3.PSTNPLMNMSISDNMSISDNMSISDNIMSI-MSC Add.IMSIMSRNIMSI-MSRNMSRNMSRNIMSIPCHRACHAGCHSDCCH9.If MS idle,response paging;ask SDCCH by RGCH10.Tell MS the SDCCH by

16、AGCH11.Call setup by SDCCH,assign TCH呼叫过程(移动用户间) MSCHLR1VLR2345Radio SystemRadio SystemMSC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 BSC2. New F,TS and power FACCH2.f,TS,power1.Activative a TCHBSC 内HO3. To new f ;HO burst4.TA5.HO complete5.HO complete5.Release TCHnew

17、BSCMSC-BMSC-AOld BSC1.5.2.7.7.10.6.5.3.4.10.11.10.9.8.MSC间HOInter-MSC HO1.Serving BSC send HO required message to MSC-A,with the target cell id.2. MSC-A identifies the cell belong to MSC-B, asked help3. MSC-B allocate a HO No. to reroute the call;send HO request to new BSC4. New BSC ask target BTS t

18、o active a TCH5.MSC-B received the TCH active information pass it to MSC-A with the HO No.6. MSC-A create a traffic link to MSC-B(can through PSTN)7.MSC-A send a HO command to MS via old BSC on FACCH with f and ch.No.8.MS turn to new F and CH,send HO access burst9.RBS detect the HO access burst, sen

19、d information about TA ,Power10.HO complete to MSC-B&MSC-A; 11. New path in group switch in MSC-A established ; 12.the old TCH is deactivated by old BSCInter-MSC HO 信令过程PSTNMSC/VLR-AMSC/VLR-BHLR-ATo be continuePrepare HOPrepare HO ACKIAM(TUP)ANC(TUP)Process access signalSend end signalForward ac

20、cess signalProcess access signalRLG(TUP)CLF(TUP)Send end signal ACKACM(TUP)continuePSTNMSC/VLR-AMSC/VLR-BHLR-AThe endSend auth. info.auth. info.Update locationInsert sub. dataInsert sub. data ACKUpdate location ACKCancel locationCancel location ACK短消息业务n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

21、传TCH未分配时，短消息在SACCH上传n新增节点：SMS-GMSC，SMS-IWMSC ,n短消息业务分类1MO SMS：MS到短信中心(SMS-GMSC)MT SMS：短信中心到MS(SMS-IWMSC)n短消息业务分类2P-P: ( MS Attach)P-MP: (MS idle)省级信令转接点LSTP省级信令转接点LSTPMSCSMSCHLRMSC4MSC5MSC2MSC3MSC1HLRLSTPSMSCHLRLSTP全省集中组网省内各地区分散组网CMCC短消息中心组网方案MO SMS 过程MSC/VLRSMS-IWMSCSC2.Auth&Ciphering4.GT-GTRC-SP5.Save the SM1.SMS Request(MSISDN+SC Addr.)3.SMS Request(MSISDN+SC Addr.