GSM网络基础知识

1、中国联通福州网优中心中国联通福州网优中心20102010年年1212月月 学习完本课程，你将能够：学习完本课程，你将能够：掌握数字移动通信系统中的重要技术掌握数字移动通信系统中的重要技术 掌握掌握GSMGSM系统结构及相关接口系统结构及相关接口 掌握掌握GSMGSM区域定义及编号计划区域定义及编号计划 掌握掌握GSMGSM系统的移动性管理和安全性管理系统的移动性管理和安全性管理 了解了解GSMGSM系统向系统向3G3G系统演进的过程系统演进的过程 第二章第二章 数字移动通信技术数字移动通信技术 第三章第三章 GSMGSM系统结构与相关接口系统结构与相关接口 第四章第四章 移动区域定义与识别号移

2、动区域定义与识别号 第五章第五章 系统管理功能介绍系统管理功能介绍 第六章第六章 GSMGSM系统向系统向3G3G系统演进过程系统演进过程 第七章第七章 总结总结第二章第二章 章节介绍章节介绍2.1 GSM2.1 GSM系统的关键技术系统的关键技术2.2 GSM2.2 GSM系统的重要技术系统的重要技术2.3 GSM2.3 GSM主要参数主要参数多址技术就是要使众多的用户共用公共的通信信道所采用的一种技术。多址技术就是要使众多的用户共用公共的通信信道所采用的一种技术。使用多址的方法基本上有三种：使用多址的方法基本上有三种：u多址技术 频分多址（频分多址（FDMAFDMA） 时分多址（时分多址（

3、TDMATDMA） 码分多址（码分多址（CDMACDMA）u频分多址频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的互不重叠的频道分配给不同的用户使用。每个频道只能传一路话音信号，而在相邻频道之间无明显干扰。此多址方式主要在无线电广播系统及此多址方式主要在无线电广播系统及模拟蜂窝系统中采用模拟蜂窝系统中采用优点：技术比较成熟、容易实现、覆盖范围较大等。缺点：频率利用率低、保密性差、设备复杂、维护量大等。u时分多址时分多址是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某时隙即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送优点：比模拟移动通信系统有抗干扰能力强、频率利用

4、率高等优点。缺点：话音失真大、手机发射功率大等。此多址方式主要在此多址方式主要在GSMGSM系统中采用系统中采用u码分多址码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式。优点：具有更大的通信量；容量与质量之间存在“软”的关系；“软切换能力”；抗干扰、抗多径衰弱、保密性强等。此多址方式主要在此多址方式主要在CDMACDMA系统中采用系统中采用第二章第二章 章节介绍章节介绍2.1 GSM2.1 GSM系统的关键技术系统的关键技术2.2 GSM2.2 GSM系统的重要技术系统的重要技术2.3 GSM2.3 GSM主要参数主要参数GSM系统主要有以下几种重要技术： 频率复用技术频率复用技

5、术 功率控制技术功率控制技术 不连续发射（不连续发射（DTX)DTX)技术技术 不连续接收（不连续接收（DRX)DRX)技术技术 跳频技术跳频技术 分集接收技术分集接收技术nGSMGSM根据系统工作频段分为根据系统工作频段分为GSM900 GSM900 和和GSM1800GSM1800两大系统，两大系统，GSMGSM系统是系统是双工系统，根据双工系统，根据GSMGSM协议规定，协议规定，GSM900GSM900的上行工作频段（的上行工作频段（MSMS到到BTSBTS）为为890MHz-915MHz890MHz-915MHz，下行工作频段（，下行工作频段（BTS-MSBTS-MS）为）为935M

6、Hz-960MHz935MHz-960MHz，双，双工距离为工距离为45MHz45MHz；GSM1800GSM1800的上行工作频段为的上行工作频段为1710MHz-1785MHz1710MHz-1785MHz，下行，下行工作频段为工作频段为1805MHz-1880MHz1805MHz-1880MHz，双工距离为，双工距离为95MHz95MHz。nGSM900GSM900：基站收基站收f1(n)=890+nf1(n)=890+n* *0.2MHz0.2MHz基站发基站发f2(n)=f1(n)+45MHzf2(n)=f1(n)+45MHznGSM1800:GSM1800:基站收基站收f1(n)=

7、1710+nf1(n)=1710+n* *0.2MHz0.2MHz基站发基站发f2(n)=f1(n)+95MHzf2(n)=f1(n)+95MHzuGSM系统频率资源nGSM900GSM900系统共系统共124124个频点，频点序号（也即绝对频点号个频点，频点序号（也即绝对频点号ARFCNARFCN）为）为1 1124124，在每端留有，在每端留有200KHz200KHz的保护带。的保护带。GSM1800GSM1800系统共系统共374374个频点，个频点，频点序号（频点序号（ARFCNARFCN）为）为512512885885。n根据以上公式可以计算出根据以上公式可以计算出7676号频点对应

8、的载波频率为号频点对应的载波频率为905.2MHz905.2MHz，9696号频点对应的载波频率为号频点对应的载波频率为909.2MHz909.2MHz。n在中国，中国移动的频段范围为在中国，中国移动的频段范围为890909890909（上行），对应的频点号（上行），对应的频点号范围为范围为195195，中国联通的频段范围为，中国联通的频段范围为909915909915（上行），对应的频（上行），对应的频点范围是点范围是9612496124。n对于对于GSM1800GSM1800频段，目前中国移动和中国联通各申请分配了频段，目前中国移动和中国联通各申请分配了10MHz10MHz的的资源，移动的

9、频点范围是资源，移动的频点范围是512561512561，联通为，联通为687736687736。n所谓频率复用，是指一个小区使用的频率，在相隔一定距离后在另外一个小所谓频率复用，是指一个小区使用的频率，在相隔一定距离后在另外一个小区使用。频率复用是蜂窝移动无线电系统的核心概念。区使用。频率复用是蜂窝移动无线电系统的核心概念。u频率复用频率复用是有条件的，GSM规定同邻频保护比满足以下要求：同频载干比：C/I9dB；工程中加3dB的余量，即C/I12dB；邻频抑制比：C/A 9dB； 工程中加3dB的余量，即C/A6dB。频率复用的目的是有效提高频率资源利用率有效提高频率资源利用率, ,提高系

10、统容量提高系统容量。频率复用最重要的原则就是：频率复用最重要的原则就是：1.1.同一基站内不能同邻频，一般跳频时（指合成器跳频），同同一基站内不能同邻频，一般跳频时（指合成器跳频），同一基站各小区的跳频算法（一基站各小区的跳频算法（HSNHSN）一致，但起跳点（）一致，但起跳点（MAIOMAIO）不能邻频。不能邻频。2.2.相对小区不能同频，应避免邻频，特别是相对小区不能同频，应避免邻频，特别是BCCHBCCH载频。采用跳载频。采用跳频时，相邻基站的起跳点可相同，但跳频算法不可一致。频时，相邻基站的起跳点可相同，但跳频算法不可一致。3.3.BSICBSIC的设计也应注意，的设计也应注意， BC

11、CBCC可在可在0 07 7之间选择，相近的同、之间选择，相近的同、邻频小区邻频小区BSICBSIC应尽量不一致，应尽量避免在近距离内出现同应尽量不一致，应尽量避免在近距离内出现同频（特别是频（特别是BCCHBCCH载频）、同载频）、同BSICBSIC的情况。的情况。n频率复用的方式有以下几种：频率复用的方式有以下几种： 常规复用方式（常规复用方式（4 43 3） 分层紧密复用方式分层紧密复用方式 同心圆复用方式同心圆复用方式 分离复用方式（分离复用方式（1 11 1、1 13 3）n常规复用方式（常规复用方式（4 43 3）n“4”“4”代表代表4 4个基站，个基站，“3”3”代表代表3 3

12、个小区，共个小区，共1212个小区作为一个基本频个小区作为一个基本频率复用组，在同一组中，不同小区采用不同频点，如图率复用组，在同一组中，不同小区采用不同频点，如图2-12-1所示：所示：图图2-1 42-1 43 3频率复用图频率复用图 n例：可把联通例：可把联通GSMGSM系统系统2929个频点如下进行分配，可以看出大部分小区个频点如下进行分配，可以看出大部分小区只能分配两个频点，部分小区可分配到只能分配两个频点，部分小区可分配到3 3个频点，那么主体最大站型个频点，那么主体最大站型配置为配置为2/2/22/2/2，个别站型最大可配置为，个别站型最大可配置为3/3/33/3/3。A1 B1

13、C1D1A2B2C2D2A3B3C3D396979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124频率复用实例频率复用实例n分层紧密复用技术分层紧密复用技术n分层紧密复用技术是指在同一分层紧密复用技术是指在同一GSM GSM 网络中，将总的频率资源先按一网络中，将总的频率资源先按一定的规则划分为不同的子频率组，每个子频率组采用不同的复用模定的规则划分为不同的子频率组，每个子频率组采用不同的复用模型将频点分配到每个小区中型将频点分配到每个小区中 。n例：可把联通例：可把联通2929个频点按

14、如下进行频点分配，个频点按如下进行频点分配，BCCHBCCH频点采用频点采用4 43 3常常规复用方式，规复用方式，TCH1TCH1与与TCH2TCH2采用采用3 32 2紧密的复用方式，那么主体站型紧密的复用方式，那么主体站型最大配置为最大配置为3/3/33/3/3，个别站型最大可配置为，个别站型最大可配置为4/4/44/4/4。BCCH96979899100101102103104105106107TCH1108109110111112113TCH2114115116117118119TCH3120121122123124n同心圆技术同心圆技术n同心圆技术是现阶段同心圆技术是现阶段GSMG

15、SM系统中广泛采用的一种提高频率复用率的技术，按其系统中广泛采用的一种提高频率复用率的技术，按其功能实现分类，可分为普通同心圆、智能双层网功能实现分类，可分为普通同心圆、智能双层网(IUO)(IUO)两大类。两大类。n普通同心圆技术普通同心圆技术n普通同心圆技术的基本原理是将普通小区分为内层、外层，内、外两层共站普通同心圆技术的基本原理是将普通小区分为内层、外层，内、外两层共站址，共用一套天线系统，共用同一址，共用一套天线系统，共用同一BCCHBCCH信道，外层的覆盖范围与普通小区相信道，外层的覆盖范围与普通小区相同，内层采用较低的发射功率，覆盖范围较小。内外层频率复用系数不同，同，内层采用较

16、低的发射功率，覆盖范围较小。内外层频率复用系数不同，内层更为紧密，外层一般采用内层更为紧密，外层一般采用4 4* *3 3复用，内层采用复用，内层采用3 3* *3 3、2 2* *3 3复用方式。公共控复用方式。公共控制信道制信道BCCHBCCH、SDCCHSDCCH在外层，即通话在外层建立。在外层，即通话在外层建立。 n由于内层采用更紧密的复用方式，每个小区可分配更多的由于内层采用更紧密的复用方式，每个小区可分配更多的TRXTRX， 从而提高了从而提高了频率利用率，增加了网络容量。但应注意同心圆内层对话务量的吸收受话务频率利用率，增加了网络容量。但应注意同心圆内层对话务量的吸收受话务分布及

17、覆盖范围的限制，对容量的提高是有限的，一般为分布及覆盖范围的限制，对容量的提高是有限的，一般为10%-30%10%-30%，且与话务，且与话务分布有关，内层因功率小不易吸收室内话务，而适用于话务量集中于基站附分布有关，内层因功率小不易吸收室内话务，而适用于话务量集中于基站附近，且分布在室外的情况。近，且分布在室外的情况。n分离复用（分离复用（1 13 3、1 11 1）n所谓分离复用就是所谓分离复用就是BCCHBCCH信号的载频采用信号的载频采用4 4* *3 3的复用方式，而的复用方式，而TCHTCH信道的载频采用信道的载频采用更为紧密的更为紧密的1 1* *3 3或者或者1 1* *1 1

18、的复用方式。由于的复用方式。由于TCHTCH载频复用距离较短，干扰很大，载频复用距离较短，干扰很大，必须采用射频跳频技术。必须采用射频跳频技术。n例：某联通例：某联通GSMGSM网络是射频跳频系统，网络是射频跳频系统，BCCHBCCH频点从频点从110-124110-124共共1515个频点，采用常个频点，采用常规的规的4 43 3复用方式，复用方式，TCHTCH跳频频点从跳频频点从96-10796-107共共1212个频点，采用个频点，采用1 11 1的分离紧密的分离紧密复用方式，频点复用方式，频点108108、109109作为室内分布系统频点。那么理论上该联通作为室内分布系统频点。那么理论

19、上该联通GSMGSM基站基站的主体最大配置可为的主体最大配置可为5/5/55/5/5。但若考虑到同一基站内的跳频算法（。但若考虑到同一基站内的跳频算法（HSN)HSN)一致，一致，各起跳频点（各起跳频点（MAIO)MAIO)不能同邻频，那么最大的配置为不能同邻频，那么最大的配置为3/3/33/3/3。n功控概念功控概念: :根据需要调整基站与手机的发射功率。根据需要调整基站与手机的发射功率。n功控作用功控作用: :在保证通话质量的情况下，降低发射功率，从而降低整网在保证通话质量的情况下，降低发射功率，从而降低整网干扰、减少功耗。干扰、减少功耗。n功率控制依据功率控制依据: :移动台和基站上报的

20、测量报告。测量报告中包含的信移动台和基站上报的测量报告。测量报告中包含的信息有：息有：MSMS的时间提前量，功率等级，的时间提前量，功率等级，BABA的变化指示位，的变化指示位，DTXDTX使用指示，使用指示，下行链路的下行链路的Quality, 6Quality, 6个邻小区的接收电平，载频号，个邻小区的接收电平，载频号，BSICBSIC值。值。n功控类型功控类型: :功率控制分为上行链路功率控制和下行链路功率控制。功率控制分为上行链路功率控制和下行链路功率控制。u功率控制n功率控制原则：功率控制原则：n功控只能在功控只能在TCHTCH载频上实施，载频上实施，BCCHBCCH所在载频不允许进

21、行下行功控，但可所在载频不允许进行下行功控，但可以进行上行功控。因为以进行上行功控。因为MSMS一直要测量邻小区的一直要测量邻小区的BCCHBCCH载频的接收电平，载频的接收电平，一旦功控，就不准确。一旦功控，就不准确。n功控可以针对每一个信道进行控制，既针对每一个功控可以针对每一个信道进行控制，既针对每一个MSMS所占用的信道，所占用的信道，可以单独进行控制。可以单独进行控制。n当移动台信号质量不好或接收电平低时，系统应当首先尝试对它进行当移动台信号质量不好或接收电平低时，系统应当首先尝试对它进行功率控制，然后才考虑切换。功率控制，然后才考虑切换。上行链路功控:调整MS的输出功率，使BTS获

22、得稳定接收信号强度，以减少对同邻频的干扰，降低移动台功耗。下行链路功控:调整BTS的输出功率，使MS获得稳定接收信号强度，以减少同邻频干扰，降低基站功耗。nDTXDTX是指移动台在有语音或数据传送时才打开发射机。是指移动台在有语音或数据传送时才打开发射机。n采用采用DTXDTX技术，可降低手机功耗，延长电池使用时间；可减小系统内的干技术，可降低手机功耗，延长电池使用时间；可减小系统内的干扰，提高频率利用率，增加系统容量。（上行）扰，提高频率利用率，增加系统容量。（上行）n下行下行DTXDTX采用采用VADVAD（话音激活检测）技术（话音激活检测）技术, ,在说话时，正常发射信号，在停在说话时，

23、正常发射信号，在停止说话时，每隔一段时间发送一个静音帧，由静音帧在止说话时，每隔一段时间发送一个静音帧，由静音帧在BTSBTS产生舒适噪声，产生舒适噪声，使对方不会误以为通话中断，重新开始说话时，由使对方不会误以为通话中断，重新开始说话时，由VADVAD功能检测到话音，功能检测到话音，重新正常发射信号。重新正常发射信号。u非连续发射（DTX)u非连续接收（DRX) 所谓非连续接收是指移动台在空闲模式下，并不是时时解读所有的系统消息及寻呼块内容，而是根据其所属的寻呼组周期性的打开接收机来解读系统广播消息及寻呼块内容，这样可以大大节省移动台的电源功耗，延长移动台的待机时间。u跳频技术跳频是指载波频

24、率在一定范围内，按某种规律跳变。跳频是GSM系统抗干扰和提高频率复用度的一项重要技术。跳频按频率变化情况可分为两种：慢速跳频（SFH)与快速跳频（FFH)两者之间的区别在于后者的频率变化快于调制频率。 GSM系统的无线接口采用慢速跳频技术。跳频按实现的方式可分为两种：基带跳频和射频跳频（合成器跳频）。基带跳频其原理是将话音信号随着时间的变换使用不同频率的发射机发射。射频跳频又称合成器跳频，它是话音信号使用固定的发射机，在一定跳频序列的控制下，频率合成器合成不同的频率来进行发射。注：在射频跳频系统中注：在射频跳频系统中BCCHBCCH频点不参与跳频。频点不参与跳频。n分集接收是指将接收到的多径信

25、号分离成分集接收是指将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号，然后将这不相关的（独立的）多路信号，然后将这些信号的能量按一定规则合并起来，使接些信号的能量按一定规则合并起来，使接收的有用信号能量最大收的有用信号能量最大 。u分集接收时间时间时间时间时间时间信号强度信号强度信号强度信号强度信号强度信号强度信号信号1信号信号2合成信号合成信号常用的分集接收技术有：空间分集极化分集时间分集频率分集角度分集多径分集 分集接收的目的是为了克服各种衰落， 提高系统性能。n空间分集：在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。空间分集：在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。

26、空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。 单极化天线采用空间分集接收技术单极化天线采用空间分集接收技术。n极化分集：在发端同一地点装上垂直极化和水平极化两副发射天线，在收端极化分集：在发端同一地点装上垂直极化和水平极化两副发射天线，在收端同一地点装上垂直极化和水平极化两副接收天线，就可以得到两路衰落特性同一地点装上垂直极化和水平极化两副接收天线，就可以得到两路衰落特性互不相关的极化分量。极化分集实际上是空间分集的特殊情况。互不相关的极化分量。极化分集实际上是空间分集的特殊情况。 极化分集的优点是结构紧凑，节省空

27、间，缺点是由于发射功率要分配到两副极化分集的优点是结构紧凑，节省空间，缺点是由于发射功率要分配到两副天线上，将有天线上，将有3dB3dB的信号功率损失。的信号功率损失。 定向双极化天线采用极化分集接收技术。定向双极化天线采用极化分集接收技术。 经实际应用与测试证明，在基站间距较小、高楼林立的市区，若安装环境较经实际应用与测试证明，在基站间距较小、高楼林立的市区，若安装环境较差，可采用体积较小的极化分集天线，它可以获得与空间分集同样甚至更好差，可采用体积较小的极化分集天线，它可以获得与空间分集同样甚至更好的效果；而在开阔的郊区及农村，则应采用增益较高的空间分集天线。的效果；而在开阔的郊区及农村，

28、则应采用增益较高的空间分集天线。 第二章第二章 章节介绍章节介绍2.1 GSM2.1 GSM系统的关键技术系统的关键技术2.2 GSM2.2 GSM系统的重要技术系统的重要技术2.3 GSM2.3 GSM主要参数主要参数uGSM主要参数 第二章第二章 数字移动通信技术数字移动通信技术 第三章第三章 GSMGSM系统结构与相关接口系统结构与相关接口 第四章第四章 移动区域定义与识别号移动区域定义与识别号 第五章第五章 系统管理功能介绍系统管理功能介绍 第六章第六章 GSMGSM系统向系统向3G3G系统演进过程系统演进过程 第七章第七章 总结总结NSS：网络子系统 MSC：移动业务交换中心 VLR

29、：来访用户位置寄存器 HLR：归属用户位置寄存器 AUC：鉴权中心 EIR：移动设备识别寄存器 BSS：基站子系统 BSC：基站控制器 XCDR：变码器 BTS：基站收发信台 MS： 移动台 OMC： 操作维护中心 OMCR：控制基站的OMC OMCS：控制网络交换的OMC PSTN：公用电话网 ISDN：综合业务数字网 PDN：公用数据网图3-1 GSM系统结构图n交换子系统交换子系统NSSNSS是整个系统的核心，它对是整个系统的核心，它对GSMGSM移动用户之间及移动用移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功

30、能. .交换子系统（交换子系统（NSSNSS）由五个主要部分组成：）由五个主要部分组成：移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSCMSC）本地用户位置登记器本地用户位置登记器(HLR)(HLR)外来用户位置登记器（外来用户位置登记器（VLRVLR）鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）设备身份登记器设备身份登记器(EIR)(EIR)3.1.1. 3.1.1. 交换子系统交换子系统NSSNSSn1.1. 移动业务交换中心移动业务交换中心(MSC)(MSC)nMSCMSC完成系统的电话交换功能。负责建立呼叫、路由选择、控制和终止呼叫，完成系统的电话交换功能。负责建立呼叫、路由选择、控制和终止呼叫，负责

31、管理交换区内部的切换和补充业务，并且负责收集计费和帐单信息，用负责管理交换区内部的切换和补充业务，并且负责收集计费和帐单信息，用于协调与固定电话交换网之间的业务，完成公共信道信令及网络的接口。于协调与固定电话交换网之间的业务，完成公共信道信令及网络的接口。n2. 2. 本地用户位置登记器本地用户位置登记器(HLR)(HLR)nHLRHLR是持久地存储着移动台现时位置和所有用户参数的原籍数据库。是持久地存储着移动台现时位置和所有用户参数的原籍数据库。nHLRHLR主要存储了两种数据主要存储了两种数据n静态数据：如接续能力、预约业务和辅助业务等静态数据：如接续能力、预约业务和辅助业务等n动态数据：

32、如移动台实际所在动态数据：如移动台实际所在MSCMSC的信息等，以便接通呼叫的信息等，以便接通呼叫n3. 3. 外来用户位置登记器（外来用户位置登记器（VLRVLR）nVLRVLR是是一种用于动态地存储着位于其管辖区内的来访用户信息的数据库。一种用于动态地存储着位于其管辖区内的来访用户信息的数据库。 n它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。户提供建立呼叫接续的必要条件。n4. 4. 鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）n鉴权中心与本地用户位置登记器连接在一起，它为本地用户位

33、置登记器提供鉴权中心与本地用户位置登记器连接在一起，它为本地用户位置登记器提供一个与用户有关的并用于安全方面的鉴别参数和加密密钥。一个与用户有关的并用于安全方面的鉴别参数和加密密钥。n5. 5. 设备身份登记器设备身份登记器(EIR)(EIR)nEIREIR存储有关移动台设备身分等参数（主要是存储有关移动台设备身分等参数（主要是IMEIIMEI参数）的数据库参数）的数据库. . 通过核通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、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监视故障设备的运行和保障网络运行

34、安全的功能. .n基站子系统是基站子系统是GSMGSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分. .n通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理；它与理；它与NSSNSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等通信连接，传送系统信息和用户信息等. .n基站子系统包含三个部分：基站子系统包含三个部分：n基站控制器（基站控制器（BSCBSC）n变码器（变码器（XCDR)XCDR)

35、n基站收发信台基站收发信台(BTS)(BTS)3.1.2. 3.1.2. 基站子系统基站子系统BSSBSSn1. 1. 基站控制器基站控制器(BSC)(BSC)的主要功能：的主要功能：n基站控制基站控制n呼叫处理呼叫处理n切换控制切换控制n陆地电路和无线信道的动态连接陆地电路和无线信道的动态连接n操作和维护管理操作和维护管理n并提供并提供A A接口接口n2. 2. 变码器变码器(XCDR)(XCDR)的主要功能：的主要功能：n语音压缩编码语音压缩编码n信令链路的钉连信令链路的钉连n业务数据的静态交换业务数据的静态交换n支持增强型语音压缩编码支持增强型语音压缩编码n3. 3. 基站基站BTSBT

36、S的主要功能的主要功能n提供无线信道，与移动台通信提供无线信道，与移动台通信n实现数字格式的话音和数据与实现数字格式的话音和数据与GSMGSM无线信号的转换无线信号的转换n一些基站控制功能一些基站控制功能 nOMCOMC用于集中监控其他网络实体（如基站、交换机、数据库等）以用于集中监控其他网络实体（如基站、交换机、数据库等）以及监视网络服务质量。及监视网络服务质量。 OMCOMC有两种类型：有两种类型：nOMCOMC（R R）指控制基站系统的指控制基站系统的OMCOMC。nOMCOMC（S S）指控制网络交换系统的指控制网络交换系统的OMCOMC。nOMCOMC应支持以下功能：应支持以下功能：

37、n配置管理配置管理n事件事件/ /告警管理告警管理n故障管理故障管理n性能管理性能管理n装载管理装载管理n远程登录远程登录3.1.3. 3.1.3. 操作与维护中心操作与维护中心0MC0MCn移动台由移动台由SIMSIM卡与物理设备组成，二者是分离的卡与物理设备组成，二者是分离的. .nSIMSIM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。主要有：现的信息。主要有：IMSIIMSI、TMSITMSI、LAILAI、KiKi（A3/A8)A3/A8)、MSISDNMSISDN。n物理设备可以是手持机，车载

38、机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成物理设备可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成. .n每个每个GSMGSM移动接入设备都有一个全球唯一的移动设备识别号移动接入设备都有一个全球唯一的移动设备识别号IMEI,IMEI,利用此识别利用此识别号可以监测失窃的号可以监测失窃的GSMGSM移动接入设备。移动接入设备。n表明移动接入设备特征的一些参数包含在表明移动接入设备特征的一些参数包含在classmarkclassmark表中，移动接入设备初表中，移动接入设备初始化时将这些信息告知系统，其中包括版本级别、最大发射功率、支持的加始化时将这些信息告知系统，其中包括版本级别、最大发

39、射功率、支持的加密算法、适用的频率范围、支持短消息的能力等信息。密算法、适用的频率范围、支持短消息的能力等信息。3.1.4. 3.1.4. 移动台移动台MSMS第三章第三章 章节介绍章节介绍3.1 GSM3.1 GSM系统结构与功能系统结构与功能3.2 GSM3.2 GSM接口接口3.3 GSM3.3 GSM各接口协议各接口协议nGSMGSM系统的主要接口是指系统的主要接口是指nA A接口接口nAbisAbis接口接口nUm Um 接口接口n其中其中A A接口与接口与UmUm接口是开放接口是开放式接口。式接口。MSBTSBSCMSCBSCBS接口BTSUm接口Abis接口 A接口图3-2 GS

40、M系统的主要接口3.2.1. GSM3.2.1. GSM主要接口主要接口n1. A1. A接口接口nA A接口定义为网路子系统（接口定义为网路子系统（NSSNSS）与基站子系统（）与基站子系统（BSSBSS）之间的通信接口，从系统）之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动业务交换中心（的功能实体来说，就是移动业务交换中心（MSCMSC）与基站控制器（）与基站控制器（BSCBSC）之间的）之间的互连接口。互连接口。n采用采用7 7信令，链路速率为信令，链路速率为64Kb/s64Kb/s。n其物理链接通过采用标准的其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM2.048Mb/s PCM数

41、字传输链路来实现。数字传输链路来实现。n此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。n2. Abis2. Abis接口接口nAbis Abis 接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器（接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器（BSCBSC）和基站收发信）和基站收发信台（台（BTSBTS）之间的通信接口，用于）之间的通信接口，用于BTSBTS（不与（不与BSCBSC并置）与并置）与BSCBSC之间的远端互连方之间的远端互连方式。式。n采用采用LAPDLAPD信令，链路速率为信令，链路速率为16Kb/s

42、16Kb/s。n物理链接是标准的物理链接是标准的2.048Mb/s 2.048Mb/s 或或64kbit/s PCM 64kbit/s PCM 数字传输链路。数字传输链路。n3. Um3. Um接口（空口接口）接口（空口接口）nUm Um 接口（空中接口）定义为移动台与基站收发信台（接口（空中接口）定义为移动台与基站收发信台（BTSBTS）之间的通信接口，）之间的通信接口，用于移动台与用于移动台与GSMGSM系统的固定部分之间的互通。系统的固定部分之间的互通。n采用采用LAPDmLAPDm信令，码速率为信令，码速率为13Kb/s.13Kb/s.n其物理链接通过无线链路实现。其物理链接通过无线链

43、路实现。n此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。第三章第三章 章节介绍章节介绍3.1 GSM3.1 GSM系统结构与功能系统结构与功能3.2 GSM3.2 GSM接口接口3.3 GSM3.3 GSM各接口协议各接口协议 第二章第二章 移动通信发展简史移动通信发展简史 第二章第二章 数字移动通信技术数字移动通信技术 第三章第三章 GSMGSM系统结构与相关接口系统结构与相关接口 第四章第四章 移动区域定义与识别号移动区域定义与识别号 第五章第五章 系统管理功能介绍系统管理功能介绍 第六章第六章 GSMGSM系统向系统向

44、3G3G系统演进过程系统演进过程 第七章第七章 总结总结第四章第四章 章节介绍章节介绍4.1 GSM4.1 GSM移动区域定义移动区域定义4.2 GSM4.2 GSM编号计划编号计划n在由在由GSMGSM系统组成的移动通信网路结构中，区域的定义如图系统组成的移动通信网路结构中，区域的定义如图4-14-1所示。所示。小区基站区位置区MSC区PLMN区服务区图4-1 GSM区域定义n4.1.1. 4.1.1. 服务区服务区n服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网（如服务区是指移动台可获得服务的区域，即不同通信网（如PLMNPLMN、PSTNPSTN或或ISDNISDN）用户无需知道移动台的

45、实际位置而可与之通信的区域。用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域。n服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMNPLMN）组成，可以是一个国）组成，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。n4.1.2. 4.1.2. 公用陆地移动通信网（公用陆地移动通信网（PLMNPLMN）nPLMNPLMN是由一个公用陆地移动通信网（是由一个公用陆地移动通信网（PLMNPLMN）提供通信业务的地理区域。）提供通信业务的地理区域。nPLMNPLMN区可由一个或若干个移动业务交换中心（区可由一个

46、或若干个移动业务交换中心（MSCMSC）组成。在该区内具有共）组成。在该区内具有共同的编号制度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计划。同的编号制度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计划。MSCMSC构成固定网构成固定网与与PLMNPLMN之间的功能接口，用于呼叫接续等。之间的功能接口，用于呼叫接续等。 n4.1.3. MSC4.1.3. MSC区区nMSCMSC是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成PLMNPLMN网的一部分。网的一部分。nMSCMSC区可以由一个或若干个位置区组成。区可以由一个或若干个位置区组成

47、。n4.1.4. 4.1.4. 位置区位置区n位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域。n位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫移动台，可在一个位置区位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。内所有基站同时发寻呼信号。n4.1.5. 4.1.5. 基站区基站区n由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（BTSBTS）包括的所有小区所覆盖的区域。）包括的所有小区所覆盖的区域。n4.1.6. 4.1.6. 小区小区n采用基站

48、识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域。采用基站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域。n在采用全向天线结构时，小区即为基站区。在采用全向天线结构时，小区即为基站区。第四章第四章 章节介绍章节介绍4.1 GSM4.1 GSM移动区域定义移动区域定义4.2 GSM4.2 GSM编号计划编号计划n4.2.1. IMSI (4.2.1. IMSI (国际移动用户识别码国际移动用户识别码) )nIMSIIMSI是是GSMGSM系统分配给系统分配给MSMS的唯一的识别号，此码在所有位置包括在漫游区都是的唯一的识别号，此码在所有位置包括在漫游区都是有效的。有效的。IMSIIMSI存储在存储在SIM

49、SIM卡、卡、HLRHLR和和VLRVLR中，在无线接口及中，在无线接口及MAPMAP接口上传送。接口上传送。nIMSIIMSI采用采用E.212E.212格式，编码结构组成是格式，编码结构组成是MCC+MNC+MSINMCC+MNC+MSIN。nMCCMCC：移动国家码，三个数字，如中国为：移动国家码，三个数字，如中国为 460460。nMNCMNC：移动网号，两个数字，如中国联通的：移动网号，两个数字，如中国联通的MNCMNC为为0101。nMSINMSIN：移动用户识别码，用于识别：移动用户识别码，用于识别PLMNPLMN中的移动用户。中的移动用户。nNMSINMSI：国内移动用户识别码

50、，由移动网号和移动用户识别码组成。：国内移动用户识别码，由移动网号和移动用户识别码组成。nIMSIIMSI的分配原则：最多包含的分配原则：最多包含1515个数字个数字(0-9)(0-9)。例：。例：460-01-4777770001460-01-4777770001n4.2.2. TMIS4.2.2. TMIS（临时移动用户识别码（临时移动用户识别码) ) nTMSITMSI是为了加强系统的保密性而在是为了加强系统的保密性而在VLRVLR内分配的临时用户识别，它在某一内分配的临时用户识别，它在某一VLRVLR区域内与区域内与IMSIIMSI唯一对应。为安全起见，在空中传送用户识别码时用唯一对应

51、。为安全起见，在空中传送用户识别码时用TMSITMSI来代来代替替IMSIIMSI。n4.2.3. MSISDN(4.2.3. MSISDN(移动用户移动用户PSTN/ISDNPSTN/ISDN国际号码国际号码) )：nMSISDNMSISDN是指公用交换电信网（是指公用交换电信网（PSTNPSTN）或综合业务数字网（）或综合业务数字网（ISDNISDN）为呼）为呼叫叫GSM PLMNGSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码。中的一个移动用户所需拨的号码。MSISDNMSISDN存储在存储在HLRHLR和和VLRVLR中，在中，在MAPMAP接口上传送。接口上传送。nMSISDNMSISD

52、N采用采用E.164E.164编码格式，编码结构组成是编码格式，编码结构组成是CC+NDC+SNCC+NDC+SNn其中：其中：nCCCC：国家码，如中国为：国家码，如中国为8686。nNDCNDC：国内接入号，如中国联通的：国内接入号，如中国联通的NDCNDC目前有目前有130130、131131、132132、133133。nSNSN：用户号码。：用户号码。nMSISDNMSISDN的一般格式为的一般格式为86-130-H0 H1 H2 H3 ABCD86-130-H0 H1 H2 H3 ABCDn典型的典型的MSISDNMSISDN举例：举例：86130 0380 000186130 0

53、380 0001n4.2.4. LAI4.2.4. LAI（位置区（位置区) ) n在检测位置更新时，要使用位置区识别在检测位置更新时，要使用位置区识别LAILAI。n编码格式为：编码格式为：MCC+MNC+LACMCC+MNC+LAC（其中（其中MCCMCC与与MNCMNC与与IMSIIMSI中的相同）。中的相同）。n典型的典型的LAILAI为：为：460-01-14368460-01-14368n4.2.5. CGI4.2.5. CGI（小区全球识别码（小区全球识别码) ) nCGICGI是所有是所有GSM PLMNGSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别中小区的唯一标识，是在位置

54、区识别LAILAI的基的基础上再加上小区识别础上再加上小区识别CICI构成的。构成的。n编码格式为：编码格式为：LAI+CILAI+CIn典型的典型的CGICGI为为460-01-14368-10001460-01-14368-10001n4.2.6. BSIC(4.2.6. BSIC(基站识别色码）基站识别色码） 用于移动台识别相邻的，属于不同用于移动台识别相邻的，属于不同GMS PLMNGMS PLMN的基站或同一的基站或同一PLMNPLMN内采用相同内采用相同载频号的不同的基站。载频号的不同的基站。nBSICBSIC为一个为一个6 6比特编码，编码格式为比特编码，编码格式为:NCC+BC

55、C:NCC+BCCnNCC-NCC-网络色码。它用于让移动台区别相邻的，属于不同网络色码。它用于让移动台区别相邻的，属于不同GSM PLMNGSM PLMN的基站。的基站。 nBCC-BCC-基站色码。它用于在同一个基站色码。它用于在同一个GSM PLMNGSM PLMN中识别中识别BCCHBCCH载频号相同的不同基站载频号相同的不同基站 。NCC_OF_PLMN_ALLOWEDNCC_OF_PLMN_ALLOWEDn4.2.7. IMEI(4.2.7. IMEI(国际移动设备识别号）国际移动设备识别号）nIMEIIMEI是唯一的，用于识别移动台设备的号码，用于监是唯一的，用于识别移动台设备的

56、号码，用于监控被窃或无效的移动设备。控被窃或无效的移动设备。n为一个为一个1515位十进制数字，其构成为：位十进制数字，其构成为：TAC(6TAC(6位位) )FAC(2FAC(2位位) )SNR(6SNR(6位位) )SP(1SP(1位位) )TACTAC：型号批准码型号批准码; ; FACFAC：工厂装配码工厂装配码; ; SNRSNR：序号码序号码; ; SPSP： 备用备用 第二章第二章 移动通信发展简史移动通信发展简史 第二章第二章 数字移动通信技术数字移动通信技术 第三章第三章 GSMGSM系统结构与相关接口系统结构与相关接口 第四章第四章 移动区域定义与识别号移动区域定义与识别号

57、 第五章第五章 系统管理功能介绍系统管理功能介绍 第六章第六章 GSMGSM系统向系统向3G3G系统演进过程系统演进过程 第七章第七章 总结总结第五章第五章 章节介绍章节介绍5.1 GSM5.1 GSM系统的安全性管理系统的安全性管理5.2 5.2 小区的选择与重选小区的选择与重选5.3 GSM5.3 GSM系统的移动性管理系统的移动性管理nGSMGSM系统主要有如下安全性措施：系统主要有如下安全性措施：n访问访问AUCAUC，进行用户鉴权，进行用户鉴权n无线通道加密无线通道加密n移动设备确认移动设备确认nIMSIIMSI临时身份临时身份TMSITMSI的使用的使用n当当MSMS进行位置更新，

58、发起呼叫或激活业务时，进行位置更新，发起呼叫或激活业务时，MSC/VLRMSC/VLR将分配给将分配给IMSIIMSI一个新一个新的的TMSITMSI，并由，并由MSMS存贮于存贮于SIMSIM卡上，此后卡上，此后MSC/VLRMSC/VLR与与MSMS间信令联系只使用间信令联系只使用TMSITMSI，使用使用TMSITMSI主要是用户号码保密和避免被别人对用户定位。主要是用户号码保密和避免被别人对用户定位。第五章第五章 章节介绍章节介绍5.1 GSM5.1 GSM系统的安全性管理系统的安全性管理5.2 5.2 小区的选择与重选小区的选择与重选5.3 GSM5.3 GSM系统的移动性管理系统的

59、移动性管理一、一、小区选择过程小区选择过程n当移动台开机后，它会试图与当移动台开机后，它会试图与SIM卡允许的卡允许的GSM PLMN取得联系，取得联系，因此移动台将选择一个合适的小区，并从中提取控制信道的参数和其因此移动台将选择一个合适的小区，并从中提取控制信道的参数和其它系统信息，这种选择过程被称为它系统信息，这种选择过程被称为“小区选择小区选择”。1、如果移动台并无存储的如果移动台并无存储的BCCH消息，它将首先搜索完所有的消息，它将首先搜索完所有的124个个RF信道信道（如果为双频手机还应搜索（如果为双频手机还应搜索374个个GSM1800的的RF信道），并在每个信道），并在每个RF信

60、道信道上读取接收的信号强度，计算出平均电平，上读取接收的信号强度，计算出平均电平，MS将调谐到接收电平最大的载将调谐到接收电平最大的载波上，判断该载波是否为波上，判断该载波是否为BCCH载波若是，移动台将尝试解码载波若是，移动台将尝试解码SCH信道来与信道来与该载波同步并读取该载波同步并读取BCCH上的系统广播消息。若上的系统广播消息。若MS可正确解码可正确解码BCCH的数据，的数据，并当数据表明该小区属于所选的并当数据表明该小区属于所选的PLMN、参数、参数C1值大于值大于0、该小区并未被禁、该小区并未被禁止接入、移动台的接入等级并未被该小区禁止时，移动台方可选择该小区。止接入、移动台的接入