GSM基础原理培训

1、-1-1GSMGSM基本基本原理介绍原理介绍-2-目录目录1，无线通信无线通信概述概述2 2，通信基础知识通信基础知识3，GSM系统用到的无线频率资源系统用到的无线频率资源4，蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念5，小区信道配置及容量小区信道配置及容量6，跳频概念跳频概念7，位置更新位置更新8，切换重选切换重选8，基本呼叫流程，基本呼叫流程-3- BSS的组成结构的组成结构 BSCBSS结构中的核心部分，连接结构中的核心部分，连接一个或多个一个或多个BTS,管理和控管理和控制无线的资源制无线的资源 BTS提供空中接口，收发无线信提供空中接口，收发无线信号，实现无线业务的覆盖号，实现无线业务的覆

2、盖 TC码型变换，速率适配码型变换，速率适配 MFSALCATEL特有的一个网元提特有的一个网元提供供PS业务业务 OMCR实现对整个实现对整个BSS网元的监控和网元的监控和维护操作维护操作无线通信概述无线通信概述-4-MSC：移动交换中心BSC：基站控制器SMC：短消息中心HLR：归属位置寄存器BTS：基站收发信台VM：语音信箱AUC：鉴权中心MS：移动台（手机）OMC：操作维护中心VLR：拜访位置寄存器 EIR：设备识别寄存器无线通信概述无线通信概述-5-51、接口和无线信道、接口和无线信道 无线通信和有线通信最大的区别很多，简单的说，就无线通信和有线通信最大的区别很多，简单的说，就是两点

3、：接口和信道。是两点：接口和信道。 接口：通讯终端到网络的接口接口：通讯终端到网络的接口 信道：终端到网络的通道信道：终端到网络的通道无线通信概述无线通信概述-6- BSS网元涉及的接口网元涉及的接口 内部的接口内部的接口 ABIS接口接口连接连接BSC和和BTS ATER MUX接口接口连接连接BSC和和TC GATER接口接口连接连接BSC和和MFS 外部的接口外部的接口 A接口接口连接连接MSC和和BSC 空中接口空中接口连接连接BTS和和MS GB接口接口连接连接MFS和和SGSN无线通信概述无线通信概述-7-72 2、为实现无线所需要解决的问题、为实现无线所需要解决的问题（1 1）基

4、站如何区分不同的手机）基站如何区分不同的手机 复用、多址复用、多址 （频分、时分、码分）（频分、时分、码分）（2 2）手机如何找到基站）手机如何找到基站 广播信息广播信息 （3 3）基站如何找到手机）基站如何找到手机 位置区，缩小寻呼范围位置区，缩小寻呼范围（4 4）如何识别手机用户的身份）如何识别手机用户的身份 鉴权鉴权 （5 5）如何保证通信不被别人窃听）如何保证通信不被别人窃听 加密加密（6 6）如何保证）如何保证“移动性移动性” 切换切换 HandoverHandover 硬切换硬切换 软切换软切换无线通信概述无线通信概述-8-8通信基础知识通信基础知识1 1、漫谈通信的发展历程、漫谈

5、通信的发展历程人与人之间的对话人与人之间的对话 古代战争的古代战争的“旗语旗语” 烽火传信烽火传信 （中继（中继） 驿站驿站 -9-92 2、通信系统的基本架构、通信系统的基本架构 （1 1）电话之父）电话之父- 亚历山大亚历山大格雷厄姆格雷厄姆贝尔贝尔 贝尔遇到的第一个挑战贝尔遇到的第一个挑战-如何将声波转化为电信号如何将声波转化为电信号？ 通信基础知识通信基础知识-10-10（2 2）模拟通信系统架构）模拟通信系统架构噪声信源与输入变换器调制器信道解调器输出变换器与输出信号通信基础知识通信基础知识-11-11（3 3）数字通信系统架构）数字通信系统架构数字编码器输出变换器与输出信号信源与输

6、入变换器 噪声调制器信道解调器数字解码器通信基础知识通信基础知识-12-12（4 4）数字通信系统的优势）数字通信系统的优势 大哥大被大哥大被GSMGSM取代，磁带被取代，磁带被CDCD让进了历史的垃圾堆，那让进了历史的垃圾堆，那么，数字通信系统究竟有何优势？么，数字通信系统究竟有何优势？ a a 数字通信系统可以通过差错编码加以控制数字通信系统可以通过差错编码加以控制 b b 可以通过算法对信号进行加密，保证信息传递的安全性可以通过算法对信号进行加密，保证信息传递的安全性通信基础知识通信基础知识-13-13（5 5）模拟信号如何转变为数字信号）模拟信号如何转变为数字信号 a a 采样采样-奈

7、奎斯特采样定理奈奎斯特采样定理 一个带限信号，如果采样的样本足够密集的话（采样一个带限信号，如果采样的样本足够密集的话（采样频率大于信号带宽的两倍），那么就可以无失真的还原信频率大于信号带宽的两倍），那么就可以无失真的还原信号。号。 b b 量化量化-对信号进行采样后，取得的是离散值，用特对信号进行采样后，取得的是离散值，用特定的二进制来表达这些离散值，使信号称为一串二进制序定的二进制来表达这些离散值，使信号称为一串二进制序列。列。通信基础知识通信基础知识-14-14（6）调制技术调制技术 简单的说，就是频谱搬移。把信号的频率搬移到更简单的说，就是频谱搬移。把信号的频率搬移到更高的频率上。高的

8、频率上。 对信号进行调制的意义：对信号进行调制的意义： a a 调制首先是为了和信道相匹配调制首先是为了和信道相匹配 b b 电磁波频率要与天线尺寸相匹配电磁波频率要与天线尺寸相匹配 c c 节约低频段节约低频段通信基础知识通信基础知识-15-15（7）无线信道的衰落）无线信道的衰落 A 大尺度衰落大尺度衰落 Friis公式可知，接收功率随接收机功率的平方而衰减。公式可知，接收功率随接收机功率的平方而衰减。 阴影效应阴影效应 B 小尺度效应小尺度效应 -瑞利衰落瑞利衰落 多径效应多径效应通信基础知识通信基础知识-16-GSMGSM系统应用的无线频率资源系统应用的无线频率资源GSM900主频段（

9、P-GSM）w上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）w下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）w上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）w下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段w上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）w下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）GSM系统的上下行频段间隔为：GSM900 45M EGSM900 45M DCS1800 95MGSM系统相邻频点间隔为： 200K-17-GSM900主频段（P-GSM）w上行：Fl=890 + 0.2 N

10、（MHz） （1N 124）w下行：Fu=Fl + 45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）w上行： Fl=890 + 0.2 （N-1024）（MHz）w下行： Fu=Fl + 45（MHz） （975N 1023）DCS1800频段w上行： Fl=1710.2 + 0.2 （N-512）（MHz）w下行： Fu=Fl + 95（MHz） （512N 885）GSMGSM无线绝对频点号无线绝对频点号-18-蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念 蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念UnidirectionalSectored切换-19-蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念 蜂窝网络基本概念G

11、SM网络中不同类型的小区： 1) 根据小区半径的大小：微蜂窝/宏蜂窝 微蜂窝的覆盖半径较小（最多300m）；它一般用于覆盖室内或街道. 宏蜂窝则一般用于话务密度不是那么高的地方 (理论半径最大35 Km). 2) 根据分层配置：伞区/覆盖小区 伞区用于覆盖一组覆盖小区. 它在微蜂窝覆盖很拥挤时或移动台移动得太迅速时（以免太多的切换）使用. 3）根据天线类型：全向/定向 4) 根据收发机的功率：同心圆小区/正常小区：-20-蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念 在GSM网络中，可用的频率是有限的. 每个小区都需要一个载频来对所有的移动台广播信息.相同的频率可以在网络里得到复用，但不能是两个相邻的

12、小区. “区群”的概念就是用来更好的管理频率的复用. : 在一个区群里，所有的小区都使用不同的频率. 相同的频率在两个相邻的区群的相同位置进行复用.一个移动台会收到两个相邻区群中相同的两个频率，因此为了区分这两个频率，就会使用网络色码或BSIC. BSIC包括两部分的3比特区： BCC (Base station Color Code) 用在相同的PLMN内 NCC (Network Color Code) 用来区分 2 个PLMN-21- 蜂窝网络基本概念蜂窝网络基本概念 小区相关的概念小区相关的概念 LAC 位置区，一般由多个小区组成 CI 小区的识别码 BCCH 广播信道 BSIC 基站

13、色码蜂窝网络的基本概念蜂窝网络的基本概念-22-小区信道配置及容量小区信道配置及容量 小区的信道配置及容量小区的信道配置及容量 小区逻辑信道小区逻辑信道 TCH 业务信道业务信道 承载语音业务承载语音业务 PDCH 业务信道业务信道 承载数据业务承载数据业务 BCCH 广播信道广播信道 每个小区只配置每个小区只配置1个个BCCH信道信道 广播小区信息广播小区信息 SDCCH 独立专用控制信道独立专用控制信道 主要用于主被叫建立，短信，位置更新等主要用于主被叫建立，短信，位置更新等 其他信道类型其他信道类型 CBC SDD-23-小区信道配置及容量小区信道配置及容量 话务量话务量 是表明通信设备

14、业务负荷的量值： T = (资源占用周期)/(总评估周期) ERLANG 爱尔兰是衡量话务量大小的指标，表示一个信道在考察时间内完全被占用的话务量强度。如果1小时内该信道全被占用，那么这个期间的话务量就是1Erl。 小区话务容量小区话务容量 载频数载频数 每个载频的信道配置每个载频的信道配置-24-跳频的基本概念跳频的基本概念 跳频的基本概念跳频的基本概念 跳频目的跳频目的 1. 和很多先进技术一样, F.H. 原来是用于军方, 使得无线电信息难以被跟踪 2. 在GSM中, 信号的安全性是一方面, 更多的是为了抑制“多径干扰”, 因为多径干扰是由于短波无线电信号在传输过程中所经过的路径不尽相同

15、，有的是经电离层一次反射到达对方的，有的则经多次反射后到达对方，而且上述情况还很不稳定，因而造成信号的时强时弱以致失真。采用跳频通信后，由于在主波波束已被接收，而其它径向波束尚未到达接收机时，发送和接收载频早已跳到别的频率点上去了，这样就避免了“多径效应”对通信质量的影响。-25-跳频的基本概念跳频的基本概念 跳频的基本概念跳频的基本概念 跳频的种类跳频的种类 BBH：基带跳频，每个载频中参与跳频的频点的时隙在选定跳频序列内按照指定的规律变换。配置BCCH信道的时隙不参与跳频。01234567TRX1TRX2TRX3TRX4-26-跳频的基本概念跳频的基本概念 NH_RH: Non Hoppi

16、ng/Radio Hopping，射频跳频。TRX并不分配固定的频率，可根据定义好的跳频序列和算法来逐个时隙地改变频率。 可应用于跳频的频率要大于或等于实际配置的TRX数量。 第一个TRX的所有时隙都不参与跳频。 射频跳频比基带跳频具有更高的性能改善和抗同频干扰能力01234567TRX1TRX2-27-位置更新概念位置更新概念 位置更新概念位置更新概念是MS更换位置区，并在新位置区进行登记的过程。该流程通常由MS发起，用以向VLR（如果需要的话，包括HLR）报告它当前位置被访VLR内存有LA号码.SIM卡中存储的LAI得到更新. 一般位置更新一般位置更新MS刚开机，SIM卡中还没存有任何LA

17、I（例如：SIM卡首次使用）.MS开机所在的LA与SIM卡中的LAI不同.已经同步的MS从一个LA移动到另一个LA (相同或不同的VLR). 周期性位置更新周期性位置更新当SIM内部计数器溢出时会触发位置更新 (基于BCCH广播的值)(当MS开机时，计数器自动开始计数)-28-寻呼寻呼 寻呼的概念寻呼的概念 当网络侧需要寻找移动台时，会有网络侧向无线侧发出寻呼消息，通过小区当网络侧需要寻找移动台时，会有网络侧向无线侧发出寻呼消息，通过小区的广播信道小区的广播信道向所有手机广播。的广播信道小区的广播信道向所有手机广播。 目前网络中往往采用以目前网络中往往采用以lac寻呼的方式寻呼的方式-29-概

18、况概况切换与重选切换与重选 切换与重选的概念切换与重选的概念切换，就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区切换，就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程重选，就是指当移动台在空闲状态时，根据接收到的不同小区的信号，按照一定重选，就是指当移动台在空闲状态时，根据接收到的不同小区的信号，按照一定算法选择驻留在某个小区下算法

19、选择驻留在某个小区下-30- BSC同交换侧连接的配合数据同交换侧连接的配合数据 信令点信令点 SPC，DPC 信令编码信令编码 SLC 电路识别码电路识别码 CIC 小区数据小区数据 LAC/CIBSCBSC同交换侧连接的配合数据同交换侧连接的配合数据-31-呼叫流程呼叫流程 基本呼叫流程基本呼叫流程 主叫流程主叫流程-32- 基本呼叫流程基本呼叫流程 被叫流程被叫流程呼叫流程呼叫流程-33- 强化网络基础理论培训：在8-9月份，网优班牵头组织交换、传输、动力、监控等班组对县公司交流人员进行课堂教学、现场讲解等方式。培训网优必备的网优工具的使用。空闲模式的任务空闲模式的任务 PLMN选择(公

20、共陆地移动网络） 小区选择 小区重选 位置更新 接收寻呼消息-34-CEO驻留小区的目的驻留小区的目的 移动台可以接收系统信息 移动台可以发起一个呼叫 系统可以确定移动台在哪个位置区，进行寻呼，移动台可以作被叫-35-空闲模式处理流程空闲模式处理流程PLMNPLMN选择选择小区选择和小区重选小区选择和小区重选位置更新位置更新周期性位置更新自动/手动选择（PLMN）选择的PLMN供选择的PLMN业务指示小区&LA变化位置更新响应显示可供选择的PLMN位置更新响应-36- 满足下述标准的小区称为“合格的小区” 小区属于选择的PLMN 小区没有被禁止 小区不属于“禁止漫游的位置区” C10 在没有合

21、格的正常优先级的小区时，低优先级的小区才是合格的小区当移动台作位置更新被拒绝时，该位置区被移动台记录为“禁止漫游的位置区”，当移动台关机时，这些记录被清除空闲模式处理流程空闲模式处理流程-37-124 GSM 900频点374 GSM1800频点存储在SIM的BA表（最大32个）3-5秒为一个周期，每个频点均匀采样至少5次，对采样信号强度进行平均按照信号强度平均的结果，从强到弱，检查是否为FCCH，如果是，从SCH中读取BSIC，从系统消息中读取BA表是否为合格的小区？驻留并注册登记，在SIM卡中存储新的BA表PLMN选择使用不合格小区的BA表GSM90030次尝试或GSM180040次尝试合

22、格不合格空闲模式处理流程空闲模式处理流程-38- C1 C1准则准则 C1 0ACCMIN：最小允许接入电平CCHPWR：移动台接入系统时最大允许发射功率P：移动台最大发射功率CCHPWR：建议GSM900，33dBm，GSM1800，30dBm，且CCHPWR=MSTXPWRACCMIN：越小，小区覆盖越大，但呼叫建立成功率可能会降低。微蜂窝可适当提高该值，避免用户使用泄露的信号C1=（接收信号电平-ACCMIN）-MAX（CCHPWR-P，0）空闲模式处理流程空闲模式处理流程-39-邻区为BA表中所列邻区，服务小区和6个邻区的信号在每30秒中至少采样5次并作滑动平均若解BSIC时发现NCC

23、不是允许的NCC（NCCPERM），该小区将被跳过服务小区服务小区六个信号最强的邻区六个信号最强的邻区BSICBSIC系统消息系统消息至少每30秒至少每30秒至少每5分钟小区重选处理流程小区重选处理流程-40-小区重选处理流程小区重选处理流程 满足下述任一标准，将重新选择并驻留到其他小区（C2最大） 服务小区被禁止 尝试接入系统失败MAXRET次 下行链路失败 服务小区的C1C2（服务小区）（+CRH）超过5秒-41-以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行 以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度

24、，强化执行以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行 以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行 以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行以管理团队建设为契机，健全一套规范的基层维护管理制度，强化执行 C2 C2准则准则 C2= C1+CRO-TO*H（PT-T）PT31C2= C1-CROPT=31CRO：小区重选偏置TO：临时偏置PT：惩罚时间T：定时器，当某邻区成为6个最强信号的邻区之一，T被初始化为0并启动，当该邻区不再是时，T被停止并清除为0CRO：调整该值可以

25、调整小区的边界，从而均衡小区间的话务，TO/PT：为避免快速移动的MS驻留在微蜂窝小区，可根据实际情况如各小区的信号电平对比及问题区域的大小来设置TO和PTH(x)=0 x01 x0小区重选处理流程小区重选处理流程-42-C2=5dBmC2=4dBmC2=10dBm实际的LA边界正常的LA边界当前LA不同的LA当前驻留小区推荐值：CRH=（10-12）dB CRH:CRH:小区重选滞后，为防止在位置区交界处作乒乓位置更新，增加网络信令负荷，小区重选滞后，为防止在位置区交界处作乒乓位置更新，增加网络信令负荷，增加增加MSMS寻呼不到的概率，因此规定在此情况下重选目标小区必须比服务小区的寻呼不到的概率，因此规定在此情况下重选目标小区必须比服务小区的C2C2高高出出CRHCRH，才可以重选至该小