GSM系统概述(GSM)

1、GSMGSM技术技术GSMGSM内容内容nGSMGSM系统概述系统概述nGSMGSM系统的无线接口系统的无线接口 无线接口无线接口 语音与信道编码语音与信道编码 信道类型和组成信道类型和组成nGSMGSM系统的控制和管理系统的控制和管理 位置登记位置登记 鉴权与加密鉴权与加密 越区切换越区切换nGPRSGPRSGSMGSM系统概述系统概述nGSMGSM以前是以前是Group Special Mobile (1982Group Special Mobile (1982年设立年设立) ) 的缩的缩写，现在是写，现在是(Global System for Mobile communications)

2、 (Global System for Mobile communications) 的缩写。的缩写。n由欧洲由欧洲ETSI (European Telecommunications ETSI (European Telecommunications Standardization Institute) Standardization Institute) 提出的提出的第二代数字第二代数字蜂窝移动蜂窝移动通信系统标准。通信系统标准。n采用采用TDMA/FDMATDMA/FDMA 复用方式。复用方式。n采用采用数字化数字化语音编码和语音编码和数字调制数字调制技术。技术。n以以语音业务语音业务为主

3、，也支持无线的数据业务。为主，也支持无线的数据业务。n是世界上使用最广、用户数最多的移动通信系统。是世界上使用最广、用户数最多的移动通信系统。GSM GSM 历史历史n19821982年北欧四国向欧洲邮电行政大会年北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPTCEPT提交建议提交建议书，要求制定书，要求制定900MHz900MHz频段的欧洲公共电信业务规范。频段的欧洲公共电信业务规范。在在ETSIETSI技术委员会下成立技术委员会下成立“移动特别小组移动特别小组(Group (Group Special Mobile)”Special Mobile)”，简称，简称“GSM”GSM”，来制定有关的标，来制定

4、有关的标准和建议书。准和建议书。n19861986年在巴黎对提出的年在巴黎对提出的8 8个建议系统进行现场实验。个建议系统进行现场实验。n1987.51987.5，GSMGSM选定窄带选定窄带TDMATDMA、RPE-LTPRPE-LTP话音编码和话音编码和GMSKGMSK调制方式。调制方式。n19881988年提出主要建议，颁布年提出主要建议，颁布GSM(GSM(泛欧数字蜂窝通信泛欧数字蜂窝通信网网) )标准。标准。n19901990年完成了年完成了GSM900GSM900的规范，不同建议书分组成为的规范，不同建议书分组成为一套一套1212个系列。个系列。GSM GSM 历史（续）历史（续）

5、n19911991年在欧洲开通了第一个系统，将年在欧洲开通了第一个系统，将GSMGSM更名为更名为“全全球移动通信系统球移动通信系统”(Global system for Mobile (Global system for Mobile communications)communications)。同年移动特别小组还完成了。同年移动特别小组还完成了1800MHz1800MHz频段的移动电信业务规范，名为频段的移动电信业务规范，名为DCS 1800DCS 1800系系统。统。n19921992年，大多数欧洲年，大多数欧洲GSMGSM运营者运营者开始商用开始商用业务。业务。n19931993年，欧

6、洲第一个年，欧洲第一个DCS 1800DCS 1800系统投入运营。系统投入运营。n19951995年，完成了年，完成了1900MHz1900MHz频段的频段的PCS 1900PCS 1900移动电信业移动电信业务规范。务规范。GSM GSM 的发展现状的发展现状n第二阶段标准到第二阶段标准到19931993年底也基本完成了主要年底也基本完成了主要部分，并于部分，并于19941994年底冻结。年底冻结。n19941994年年6 6月又开始考虑第月又开始考虑第2 2阶段的有关标准阶段的有关标准的定义，后并入第二阶段标准。的定义，后并入第二阶段标准。n全世界已有欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋全世界已

7、有欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋州的州的130130多个国家和地区建立了多个国家和地区建立了GSMGSM网络，网络，实现全球漫游；移动通信用户的实现全球漫游；移动通信用户的4040采用采用GSMGSM，仅中国的用户数就超过了，仅中国的用户数就超过了1 1亿。亿。GSM GSM 的性能特征的性能特征n容量大容量大： 频谱效率较高、小区覆盖较小、每小区用户频谱效率较高、小区覆盖较小、每小区用户数较多数较多n传输质量高传输质量高： 就无线通信而言，话音质量高，可靠性高。就无线通信而言，话音质量高，可靠性高。n安全功能安全功能： 接入控制、通过接入控制、通过chip-card chip-card 和和P

8、IN PIN 鉴权。鉴权。GSM GSM 的标准内容的标准内容GSM GSM 系统构成系统构成nGSM GSM 是一种公共陆地移动网是一种公共陆地移动网(PLMN)(PLMN)。 一个国家内可以由数个运营商根据一个国家内可以由数个运营商根据GSMGSM标准建设标准建设蜂窝移动通信网络。蜂窝移动通信网络。 组成：组成： MS ( MS (移动站移动站) ) BS ( BS (基站基站) ) MSC ( MSC (移动交换中心移动交换中心) ) 子系统：子系统： RSS ( RSS (无线子系统无线子系统) )：涵盖所有无线方面。：涵盖所有无线方面。 NSS ( NSS (网络和交换子系统网络和交

9、换子系统) )：呼叫下传、越区切：呼叫下传、越区切换、交换。换、交换。 OSS ( OSS (操作子系统操作子系统) )：网络管理。：网络管理。GSM GSM 蜂窝网络蜂窝网络n把服务区分割成小区：把服务区分割成小区：n使用数个载波频点。使用数个载波频点。n相邻小区使用的频率不同。相邻小区使用的频率不同。n小区覆盖半径从数百米到小区覆盖半径从数百米到35km35km，取决于用户密度、，取决于用户密度、地理条件和发射机功率等。地理条件和发射机功率等。n六角形小区覆盖是理想化的六角形小区覆盖是理想化的( (小区重叠和形状取决小区重叠和形状取决于地理条件于地理条件) )。n若用户从一个小区运动到另一

10、个小区将发生呼叫若用户从一个小区运动到另一个小区将发生呼叫连接的越区切换。连接的越区切换。GSM GSM 系统构成图示系统构成图示1 1无线子系统（无线子系统（RSS)n组成：组成： MS(MS(移动站移动站) ) BSS(BSS(基站子系统基站子系统) )，组成：，组成： BTS(BTS(基站收发信机基站收发信机) )：发射：发射机和接收机。机和接收机。 BSC(BSC(基站控制器基站控制器) )：控制数：控制数个收发信机。个收发信机。n接口：接口： UmUm：无线空中接口。：无线空中接口。 AbisAbis：标准化的开放接口，：标准化的开放接口，用户信道数据速率用户信道数据速率16 kbi

11、t/s16 kbit/s A A：标准化的开放接口，用户：标准化的开放接口，用户信道数据速率信道数据速率64 kbit/s64 kbit/s。nBSCBSC：具有对一个或多个：具有对一个或多个BTSBTS进行控制的功能，它主进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。nBTSBTS：无线接口设备，它完全由：无线接口设备，它完全由BSCBSC控制，主要负责控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线无线传输，完成无线与有线的转

12、换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。信道加密、跳频等功能。 n一个一个BTSBTS由无线收发信机及多块用于无线电接口的信由无线收发信机及多块用于无线电接口的信号处理模块组成。号处理模块组成。BTSBTS位置通常在小区中心。位置通常在小区中心。BTSBTS的的发射功率决定小区的尺寸。一个典型的发射功率决定小区的尺寸。一个典型的BTSBTS通常具有通常具有1 1到到2424个收发信机（个收发信机（TRXTRX），每个），每个TRXTRX代表一个单独的代表一个单独的RFRF信道。信道。 nBTSBTS功能功能：在朝：在朝BSCBSC侧，侧，BTSBTS区分与移动台有关的话音区分与移动台有关的话音

13、和控制信令，并通过各自信道传给和控制信令，并通过各自信道传给BSCBSC。在朝。在朝MSMS侧，侧，BTSBTS将信令和语音合在一个载波上。将信令和语音合在一个载波上。 功率级功率级GSM900GSM900基站的最大功基站的最大功率率DCS1800DCS1800基站的最大基站的最大功率功率1 1320W320W20W20W2 2160W160W10W10W3 380W80W5W5W4 440W40W2.5W2.5W5 520W20W6 610W10W7 75W5W8 82.5W2.5W基站的功率等级基站的功率等级 移动站移动站n使用使用GSM GSM 业务的终端。业务的终端。n移动站移动站(M

14、S) (MS) 由以下几个功能组成：由以下几个功能组成： 移动终端移动终端(MT)(MT) 提供提供MS MS 所有业务时要应用的功能。所有业务时要应用的功能。 相当于相当于ISDN ISDN 接入网的网络终端。接入网的网络终端。 无线空中接口无线空中接口(Um) (Um) 的末端。的末端。 终端适配器终端适配器(TA)(TA) 终端自适应、隐藏无线空中接口规定的特性。终端自适应、隐藏无线空中接口规定的特性。 终端设备终端设备(TE)(TE) MS MS 的外围设备，向用户提供业务。的外围设备，向用户提供业务。 不包括不包括GSM GSM 规定的功能。规定的功能。 用户身份模块用户身份模块(S

15、IM)(SIM) 移动终端的个人化（移动终端的个人化（personalizationpersonalization），存储用户参数。），存储用户参数。nSIMSIM卡支持个人移动性；卡支持个人移动性；nSIMSIM包括有关移动用户指定的包括有关移动用户指定的GSMGSM业务和网络信业务和网络信息。它存储有用户识别号、位置信息和有关保密息。它存储有用户识别号、位置信息和有关保密数据（如密钥）、禁止数据（如密钥）、禁止GSMGSM网络和参考语言。网络和参考语言。nQIMQIM卡支持个人身份码（卡支持个人身份码（PINPIN）来鉴别卡的用户，）来鉴别卡的用户，以防非法卡的使用。以防非法卡的使用。PI

16、NPIN由由4 4到到8 8位数字组成，在位数字组成，在SIMSIM出售时写入。移动台如无出售时写入。移动台如无SIMSIM卡只能进行紧急卡只能进行紧急呼叫。呼叫。 移动站示意图移动站示意图功率级功率级 移动台最移动台最大功率大功率1 120W20W2 28W8W3 35W5W4 42W2W5 50.8W0.8W功率级功率级移动台最移动台最大功率大功率1 11W1W2 20.25W0.25W表表5-5 GSM 9005-5 GSM 900系统系统的移动台功率等级的移动台功率等级 表表5-6 DCS 18005-6 DCS 1800系统的系统的移动台功率等级移动台功率等级 移动业务交换中心（移动

17、业务交换中心（MSC）n移动交换中心移动交换中心(MSC) (MSC) 在在GSM GSM 中是核心：中是核心： 交换功能；交换功能； 支持移动性的附加功能；支持移动性的附加功能； 网络资源管理；网络资源管理； 通过网关通过网关MSC (GMSC) MSC (GMSC) 实现互通功能；实现互通功能； 数个数据库的综合。数个数据库的综合。nMSC MSC 的的功能功能： 下传寻呼和呼叫所特定的功能；下传寻呼和呼叫所特定的功能； 7 7 号信令系统号信令系统(SS7) (SS7) 的中止处；的中止处； 支持移动性的特定信令；支持移动性的特定信令； 位置登记和位置信息下传；位置登记和位置信息下传；

18、新业务的提供新业务的提供( (传真、数据呼叫传真、数据呼叫) )； 支持短消息业务支持短消息业务(SMS)(SMS)； 生成并下传计费和帐单信息。生成并下传计费和帐单信息。数据库（数据库（1）nHLRHLR：是一个存储管理部门用于移动客户管理的：是一个存储管理部门用于移动客户管理的数据的数据库。每个移动客户都应在其归属位置数据的数据库。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（寄存器（HLRHLR）注册登记。）注册登记。nHLRHLR所存储的用户信息分为两类：一类是有关用所存储的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的信息，例如用户类别，业务限制，所提户参数的信息，例如用户类别，业务限制，所提供的业务

19、，用户的各种号码、识别码，以及用户供的业务，用户的各种号码、识别码，以及用户的保密参数等。另一类是有关用户当前位置的信的保密参数等。另一类是有关用户当前位置的信息，例如移动台漫游号码、息，例如移动台漫游号码、VLRVLR地址等，用于建地址等，用于建立至移动台的呼叫路由。立至移动台的呼叫路由。 数据库（数据库（2）nVLRVLR：包含所有当前在服务：包含所有当前在服务MSCMSC中的移动用户的中的移动用户的有关数据，是一个动态用户的数据库。有关数据，是一个动态用户的数据库。nVLRVLR中永久性数据与中永久性数据与HLRHLR中的相同，临时性数据中的相同，临时性数据略有所不同。这些数据包括当前已

20、激活的特性，略有所不同。这些数据包括当前已激活的特性，临时用户识别号临时用户识别号(TMSI)(TMSI)和移动台在网络中准确位和移动台在网络中准确位置置( (位置区域识别号位置区域识别号) )。n一个一个VLRVLR可以负责一个或若干个可以负责一个或若干个MSCMSC区域。区域。 数据库（数据库（3）EIREIR设备识别寄存器设备识别寄存器 存储存储GSM GSM 移动站和用户的权利；移动站和用户的权利； 偷窃或伪造的移动站可被锁死，而且有时偷窃或伪造的移动站可被锁死，而且有时甚至能被定位。甚至能被定位。鉴权中心鉴权中心(AUC)(AUC) 基于基于VLR VLR 的申请生成用户的特定鉴权参

21、的申请生成用户的特定鉴权参数；数； 鉴权参数用于鉴权参数用于GSM GSM 系统内移动终端的鉴系统内移动终端的鉴权和空中接口用户数据加密。权和空中接口用户数据加密。操作子系统操作子系统(OSS)n操作子系统操作子系统(OSS) (OSS) 使所有使所有GSMGSM子系统的操作、子系统的操作、管理和维护能集中进行。管理和维护能集中进行。n组成组成：操作与维护中心操作与维护中心(OMC)(OMC) 对无线子系统和网络子系统的不同的控对无线子系统和网络子系统的不同的控制能力。制能力。GSM GSM 网络接口网络接口n主要接口主要接口包括包括A A接口、接口、AbisAbis接口和接口和UmUm接口接

22、口n网络子系网络子系统内部接统内部接口：口： B B、C C、D D、E E、F F、G G接接口口nGSMGSM与其与其它公用电它公用电信网接口信网接口一般为一般为7 7号号信令信令GSM: GSM: 移动业务移动业务nGSM GSM 提供：提供： 几种连接类型：话音连接、数据连接、短消息几种连接类型：话音连接、数据连接、短消息业务。业务。 多种业务选项多种业务选项( (基本业务的联合应用基本业务的联合应用) )。 三个业务领域：三个业务领域： 1. 1. 承载业务承载业务：所有业务都能在空中接口与网络透：所有业务都能在空中接口与网络透明地传输数据。明地传输数据。 2. 2. 电信业务电信业

23、务：由应用规定的端到端业务。：由应用规定的端到端业务。 3. 3. 补充业务补充业务。用 户终端G S M网可 能 的传输网端网用户终端电信业务承载业务GSMGSM中的业务可分成两组：中的业务可分成两组：基本业务基本业务(basic services)(basic services)和和补充业务补充业务(supplementary services)(supplementary services)。基本业务进一。基本业务进一步又分为以下两个项目：步又分为以下两个项目：电信业务电信业务(teleservices(teleservices) )和和承承载业务载业务(bearer services)

24、 (bearer services) 。承载业务承载业务n接入点之间的电信业务传送。接入点之间的电信业务传送。n业务到终端接口的规格业务到终端接口的规格(OSI 1-3 (OSI 1-3 层层) ) ：与：与PSTNPSTN、ISDN ISDN 和和X.25X.25互通。互通。 透明业务：层透明业务：层1 1 正向纠错（正向纠错（FECFEC） 非透明业务：层非透明业务：层2 2 和层和层3 3 无线链路协议无线链路协议(RLP) (RLP) 和高级数据链路控制和高级数据链路控制（HDLCHDLC） 对重传的选择性拒绝机制对重传的选择性拒绝机制n话音和数据的话音和数据的( (初始标准初始标准)

25、 ) 电路交换的数据业务电路交换的数据业务 分组交换的数据业务分组交换的数据业务业务业务内容内容异步数据异步数据3009600bps3009600bps同步数据同步数据12009600bps12009600bpsPADPAD接入接入300-9600bps,300-9600bps,分组打包和拆包，为分组打包和拆包，为GSMGSM用户用户接入分组网提供一个异步连接。该业务只接入分组网提供一个异步连接。该业务只能由移动台主叫发起。能由移动台主叫发起。分组接入分组接入2400-9600bps2400-9600bps，为，为GSMGSM用户接入分组网用户接入分组网提供一个同步连接。该业务只能由移动台提供

26、一个同步连接。该业务只能由移动台主叫发起。主叫发起。 话音话音/ /数据交替数据交替在呼叫过程中在呼叫过程中, ,提供话音和数据的交替。提供话音和数据的交替。话音后数据话音后数据先话音连接先话音连接, ,而后进入数据连接。而后进入数据连接。电信业务电信业务(1)n用移动电话进行话音通信的电信业务。用移动电话进行话音通信的电信业务。n所有这些基本业务必须服从蜂窝系统功能和安全性所有这些基本业务必须服从蜂窝系统功能和安全性度量等。度量等。n提供的业务：提供的业务： 1. 1. 移动电话移动电话：GSMGSM的主要目标是使移动带你还能提的主要目标是使移动带你还能提供传统带宽供传统带宽3.1 kHz

27、3.1 kHz 的话音业务，这需要采用特别的的话音业务，这需要采用特别的编解码器。编解码器。 2. 2. 紧急号码紧急号码：强迫所有：强迫所有GSMGSM网络运营商提供免费拨网络运营商提供免费拨打如我国的打如我国的110110（匪警）和（匪警）和119119（火警）等应急号码，（火警）等应急号码，以最高优先权连接以最高优先权连接( (可能让其它连接预先空置可能让其它连接预先空置) )。 3. 3. 多（号码）拨号多（号码）拨号：每个用户可拥有多个：每个用户可拥有多个ISDN ISDN 电电话号码。话号码。电信业务电信业务(2)n附加业务：附加业务： 非话信息通讯业务：非话信息通讯业务： 3 3

28、类传真类传真：传真数据和传真信令用透明的承载业：传真数据和传真信令用透明的承载业务发送。务发送。 话音信箱话音信箱( (在固定网中实现支持移动终端在固定网中实现支持移动终端) )。 电子邮件电子邮件( (消息处理系统消息处理系统MHSMHS，在固定网中，在固定网中实现实现) )。 短消息短消息(SMS)(SMS)：移动终端使用信令信道进行的文：移动终端使用信令信道进行的文字数字的数据收发传输，因此允许同时使用基本业字数字的数据收发传输，因此允许同时使用基本业务和务和SMSSMS。 注：至多注：至多160 160 个字符；不使用标准的个字符；不使用标准的GSMGSM数据信道，数据信道，而是利用空

29、余的信令信道容量。而是利用空余的信令信道容量。服务服务细节细节话音服务话音服务全速（全速（13kbps13kbps），半速（），半速（6.5kbps6.5kbps）。这项服务提供语音信）。这项服务提供语音信息和语音信号到网络的传输息和语音信号到网络的传输紧急呼叫紧急呼叫典型的是，紧急电话在一些受限的情况下，更具有优先权。典型的是，紧急电话在一些受限的情况下，更具有优先权。一般只提供移动用户主叫发起。一般只提供移动用户主叫发起。短消息服务（到移短消息服务（到移动电话终端，动电话终端，MT/PPMT/PP）短字符消息，小于短字符消息，小于160160个字符。这项服务用于消息处理系统个字符。这项服务

30、用于消息处理系统（服务中心）提供短消息给移动用户。（服务中心）提供短消息给移动用户。短消息服务（移动短消息服务（移动电话发起，电话发起，MO/PPMO/PP）短字符消息，小于短字符消息，小于160160个字符。这项服务用于移动用户给消个字符。这项服务用于移动用户给消息处理系统（服务中心）提供短消息。以下由移动用户发息处理系统（服务中心）提供短消息。以下由移动用户发起的呼叫可以进行传输：一个在存储器中预先存储的消息；起的呼叫可以进行传输：一个在存储器中预先存储的消息；从拨号盘上发起的一串数字；从另外的键盘或设备终端与从拨号盘上发起的一串数字；从另外的键盘或设备终端与移动台相连的信息。移动台相连的

31、信息。 短消息传输（小区短消息传输（小区广播）广播）短字符消息，小于短字符消息，小于9393个字符。这项服务用于传输对小区范个字符。这项服务用于传输对小区范围内的所有的移动用户。这是一点对多点的服务。围内的所有的移动用户。这是一点对多点的服务。自动传真自动传真第第3 3类传真。这项服务自动提供第类传真。这项服务自动提供第3 3类呼叫和被呼模式传真。类呼叫和被呼模式传真。补充业务补充业务n基本业务的增值业务，不能单独提供。基本业务的增值业务，不能单独提供。n除了因无线链路使带宽更窄之外，类似除了因无线链路使带宽更窄之外，类似ISDN ISDN 业务。业务。n不同的网络运营商、不同的国家和不同的协

32、议版本不同的网络运营商、不同的国家和不同的协议版本都可能使提供的补充业务不同。都可能使提供的补充业务不同。n重要业务：重要业务： 识别：下传呼叫者电话号码。识别：下传呼叫者电话号码。 缩位拨号。缩位拨号。 自动回呼。自动回呼。 至多至多7 7人参加的电话会议。人参加的电话会议。 移动终端锁定（移动终端锁定（LockingLocking） ( (呼进或呼出呼进或呼出) )。 . .业务业务内容内容号码识别号码识别主叫号码显示主叫号码显示(CLIP ) (CLIP ) 主叫线号码限制主叫线号码限制(CLIR)(CLIR)连接线显示连接线显示(CoLP(CoLP) ) 连接线限制连接线限制(CoLR

33、(CoLR) )呼叫服务呼叫服务前向呼叫无条件转移（前向呼叫无条件转移（CFUCFU）移动台忙时前向呼叫（移动台忙时前向呼叫（CFBCFB）无应答前向呼叫（无应答前向呼叫（CFNRyCFNRy）移动用户未能达到前向呼叫（移动用户未能达到前向呼叫（CFNRcCFNRc）呼叫完成呼叫完成呼叫保持（呼叫保持（HOLDHOLD） 呼叫等待（呼叫等待（CWCW）多方多方多方业务多方业务(MPTY)(MPTY)兴趣群体兴趣群体密切用户群密切用户群(CUG)(CUG)计费计费计费信息提示计费信息提示(AoCI(AoCI) ) 计费费用提示计费费用提示(AoCC(AoCC) )呼叫限制呼叫限制所有呼叫禁止所有

34、呼叫禁止(BAOC) (BAOC) 国际呼出禁止国际呼出禁止(BOIC)(BOIC)除拨向归属国家的国际呼出禁止除拨向归属国家的国际呼出禁止(BOIC-exHC(BOIC-exHC) )所有呼入禁止所有呼入禁止(BAIC)(BAIC)漫游出归属国家呼入禁止漫游出归属国家呼入禁止(BIC-Roam)(BIC-Roam)无结构化无结构化无结构化补充业务数据无结构化补充业务数据运营者确定限制运营者确定限制由运营者确定的不同呼叫由运营者确定的不同呼叫/ /业务限制业务限制内容内容nGSMGSM系统概述系统概述nGSMGSM系统的无线接口系统的无线接口 无线接口无线接口 语音与信道编码语音与信道编码 信

35、道类型和组成信道类型和组成nGSMGSM系统的控制和管理系统的控制和管理 位置登记位置登记 鉴权与加密鉴权与加密 越区切换越区切换nGPRSGPRSGSM GSM 系统的无线接口系统的无线接口GSM GSM 的工作频段的工作频段GSM GSM 频率划分频率划分n我国我国GSM900GSM900使用的频段使用的频段： 上行上行890915 890915 MHzMHz，下行，下行935960935960 MHz MHz。 频道号为频道号为1 1124124，共，共25MHz25MHz。n我国我国DCS1800DCS1800频段的使用频段的使用：仅中国移动有：仅中国移动有DCS1800DCS1800

36、网络，网络，10MHz10MHz带宽，频道号为带宽，频道号为512512562562。问题问题1. 1. 双频系统的使用问题双频系统的使用问题：n双频系统即双频系统即GSM900/1800GSM900/1800双频段操作的系双频段操作的系统，能有效解决统，能有效解决GSM900GSM900系统频率较窄，系统频率较窄，容量有限和话务负荷不足等问题。容量有限和话务负荷不足等问题。n使用：单频使用：单频GSM900GSM900手机仍然在手机仍然在GSM900GSM900网网中应用，而双频手机可以在双频系统中自中应用，而双频手机可以在双频系统中自动漫游、自动切换，且始终保持在相对最动漫游、自动切换，且

37、始终保持在相对最佳信号状态下。佳信号状态下。双频系统的优点双频系统的优点n除射频外，除射频外，GSM1800GSM1800系统与系统与GSM900GSM900系统有基本相系统有基本相同的软硬件结构；同的软硬件结构；n两个网络的拓扑结构相同，可共用两个网络的拓扑结构相同，可共用MSCMSC、HLRHLR、BSCBSC及及OMCOMC；n两个网络可共站址，可充分利用机房、传输、电源两个网络可共站址，可充分利用机房、传输、电源及其他配套设施，大大节省建设投资与日常维护费及其他配套设施，大大节省建设投资与日常维护费用；用；nGSM1800GSM1800和和GSM900GSM900的无线频率规划方法及工

38、具基的无线频率规划方法及工具基本相同；本相同；nGSM1800GSM1800无线覆盖范围小，小区半径小，覆盖相同无线覆盖范围小，小区半径小，覆盖相同的区域需要较多基站，因此提高了单位面积的网络的区域需要较多基站，因此提高了单位面积的网络容量。容量。三频手机三频手机n支持支持亚洲、欧洲与北美亚洲、欧洲与北美GSMGSM网络网络(GSM900/1800/1900MHz(GSM900/1800/1900MHz） n目前中国移动已经与世界五大洲的目前中国移动已经与世界五大洲的160160多个国家和地区的多个国家和地区的230230个运营商开通了国际漫游业务，开通范围还在不断扩大。除个运营商开通了国际漫

39、游业务，开通范围还在不断扩大。除了日本、韩国和部分美洲国家外，只要是开通了漫游的国家了日本、韩国和部分美洲国家外，只要是开通了漫游的国家和地区，客户都可以使用自己的手机。和地区，客户都可以使用自己的手机。n日本和韩国的网络制式与中国移动的网络不同，到日本和韩日本和韩国的网络制式与中国移动的网络不同，到日本和韩国漫游需要更换手机。国漫游需要更换手机。n美洲部分国家运营商的网络是美洲部分国家运营商的网络是GSM1900MGSM1900M的，在这些网络漫的，在这些网络漫游需要使用三频手机，目前市场上大部分手机都支持三频。游需要使用三频手机，目前市场上大部分手机都支持三频。在美国，除了使用三频手机外，

40、还可以使用在美国，除了使用三频手机外，还可以使用NEXTELNEXTEL公司的公司的IDENIDEN手机。这种手机在中国和美国都可以使用，只需将已手机。这种手机在中国和美国都可以使用，只需将已开通国际漫游功能的开通国际漫游功能的SIMSIM卡插入该手机中即可使用。卡插入该手机中即可使用。GSM GSM 多址方式与频率复用多址方式与频率复用n多址方式和双工方式：多址方式和双工方式：TDMA/FDMA/FDDTDMA/FDMA/FDDn收发频率间隔：收发频率间隔：GSM900:45MHz;DCS1800:95MHzGSM900:45MHz;DCS1800:95MHzn占有占有25MHz25MHz带

41、宽，包含带宽，包含124124对频道，频道间隔对频道，频道间隔200kHz200kHz。n每个载频含每个载频含8 8个时隙个时隙，时隙从，时隙从0-70-7编码编码。这相同频。这相同频率的率的8 8个时隙被称为一个个时隙被称为一个TDMATDMA帧帧。用户在某一时。用户在某一时隙发送被称为隙发送被称为突发时隙突发时隙(burst)(burst)。一个突发时隙长度。一个突发时隙长度为为577577 S S，一帧为，一帧为4.615ms4.615ms。GSM - TDMA/FDMAGSM GSM 的帧结构的帧结构GSM GSM 的信道的信道类型和组成类型和组成GSM GSM 的控制信道的控制信道n

42、控制信道（控制信道（CCHCCH）传输各种信令信息）传输各种信令信息n广播信道（广播信道（BCHBCH）下行：一点对多点）下行：一点对多点 频率校正信道（频率校正信道（FCCHFCCH） 同步信道（同步信道（SCHSCH） 广播控制信道（广播控制信道（BCCHBCCH）n公共控制信道（公共控制信道（CCCHCCCH） 双向双向 呼叫信道（呼叫信道（PCHPCH） 随机接入信道（随机接入信道（RACHRACH） 接入许可信道（接入许可信道（AGCHAGCH）n专用控制信道（专用控制信道（DCCHDCCH）双向：点对点）双向：点对点 独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCHSDCCH） 慢相

43、关控制信道（慢相关控制信道（SACCHSACCH） 快相关控制信道（快相关控制信道（FACCHFACCH）n基站通过广播信道向本小区所有MS发送公用信息。传输MS入网和呼叫建立所需的有关信息。n频率校正信道（FCCH）n同步信道（SCH）n广播控制信道（BCCH）广播信道（广播信道（BCCHBCCH）频率校正信道（频率校正信道（FCCHFCCH）n传输供MS校正其工作频率的信息。思考：1.为什么要校正工作频率？为了保证移动台和基站能够正确的接收对方的信息，必须保证移动台和基站的频率一致，即移动台的接收频率与基站的发射频率一致，移动台的发射频率和基站的接收频率一致。实际中，移动终端的解调频率与基

44、站的载波频率一般会存在一定的频率误差。思考：2.怎么使移动台与基站频率保持同步？在GSM系统中，由于一个基站要同时和若干移动台进行通信，因此采用主从同步方式，以基站的频率为基准，基站在频率校正信道上发送频率信息，移动台根据该信息调整自己的频率，保持自己的频率与基站同步。频率校正信道（频率校正信道（FCCHFCCH）同步信道（同步信道（SCHSCH）n传输供MS同步的信息以及该小区的标示信息。思考：1.为什么需要MS同步？GSM系统中，为了实现TDMA，需要完成时隙同步。思考：2.怎么使移动台与基站频率保持同步？同步信道（同步信道（SCHSCH）基站在同步信道上发送定时信息，移动台根据该信息调整

45、自己的时间基准，保持自己的时间基准与基站同步。 广播控制信道（广播控制信道（BCCHBCCH）n传输系统公用控制信息。如本小区所有频点、邻小区BCCH频点、LAI等等。共有8类系统信息（SI）。nMS入网和空闲时监听此信道。n在移动通信系统中，MS开机后必须尽快搜索到一个合适的小区（如测得功率最大的小区）进行驻留。n思考：在MS开机到选择小区驻留的过程，需要哪些逻辑信道协助完成？举例说明举例说明BCH信道的应用信道的应用n首先需要与小区达到时隙和频率上的同步（SCH、FCCH）n在时隙和频率均与小区同步后，MS才能正确解读获取本小区的详细信息（ BCCH广播小区的一般信息 ）完成驻留小区的选择

46、。举例说明举例说明BCH信道的应用信道的应用公共控制信道（公共控制信道（CCCHCCCH）n用于呼叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令。对应于呼叫接续的初期。 随机接入信道（RACH）：上行信道，用于MS随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道(SDCCH)。 寻呼信道(PCH)：下行信道，传输基站寻呼MS的信息。 接入许可信道(AGCH)：下行信道，用于基站对MS的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。 专用控制信道（专用控制信道（DCCHDCCH）n在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。 独立专用控制信道(SDCCH)：用于在分配业务

47、信道之前传送有关信令。如位置更新、鉴权、加密。 慢相关控制信道（SACCH）：SACCH结合TCH或SDCCH进行分配。它携带控制和测量参数及用于保持MS和BTS之间无线链路必要的路由数据。现主要用于短信，手机测量下行信道的测量参数，功率控制等等。 快相关控制信道（FACCH）：FACCH是一个需要时才出现的信道，与业务信道TCH相关。在该信道所能携带的信息与SDCCH一样。与SDCCH不同的是被分配和固定了时间间隙直到网络或用户释放它。在另一方面，一个FACCH通过从借用20ms的TCH突发脉冲序列来传送信令。当MS和网络需要交换关键定时信息时才采用。主要用于切换、短信及通知手机测试哪些邻区

48、等场合。业务信道业务信道n业务信道TCH传输话音和数据n话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道TCH/FS和半速率话音业务信道TCH/HS。n数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道(TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/F2.4)和半速率数据业务信道(如TCH/H4.8, TCH/H2.4)，这里的数字9.6、4.8和2.4表示数据速率，单位为kb/s。表51 逻辑信道的主要功能GSMGSM逻辑信道到物理信道的映射逻辑信道到物理信道的映射nBCH和CCCH控制信道的映射: 某小区超过1个载频时，该小区C0的TS0就映射广播和公共控制信道。 FCCH-MS依此同步频

49、率，它的突发脉冲序列为FB 。 SCH-MS依此读TDMA帧号和BSIC码，突发脉冲序列为SB。 BCCH-MS依此读有此小区的通用信息，突发脉冲序列为NB。 CCCH-移动台依此接受寻呼和接入，突发脉冲序列NB。 IDEL-空闲帧不包括任何信息，突发脉冲序列为DB。控制信道的映射:GSMGSM逻辑信道到物理信道的映射逻辑信道到物理信道的映射nDCCH控制信道的映射: 该小区C0的TS1映射专用控制信道。 SDCCH和SACCH合在一起，8个用户共同使用。每段信息占4时隙。SDCCH重复一次是51TDMA帧，SACCH重复一次是102TDMA帧。GSMGSM逻辑信道到物理信道的映射逻辑信道到物

50、理信道的映射nTCH控制信道的映射: 该小区C0的TS2TS7用作业务信道；C1Cn频点的TS0TS7全部用作业务信道 SACCHIDEL：测量功率GSM GSM 上下行链路的时隙同步上下行链路的时隙同步0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 70101TDMA 帧号TDMA 帧号BTS 到 MSMS 到 BTS偏移下行 C045 MHz(GSM 900)95 MHz(DCS 1800)上行 C0注：注：上行下行的时隙并不是出现在同一时刻。时隙上行下行的时隙并不是出现在同一时刻。时隙0 0的上行的上行 发射出现在

51、接收下行时隙的三个时隙之后。这样的好处发射出现在接收下行时隙的三个时隙之后。这样的好处 是移动台不需要双工器。是移动台不需要双工器。时隙的格式时隙的格式n其中：其中：T T代表起始或尾比特，代表起始或尾比特，S S指示是信令数据还是用指示是信令数据还是用户数据；户数据；GPGP代表保护间隔。代表保护间隔。TDMATDMA系统的特性：系统的特性：n每载频多路。TDMA系统在每一频率上产生多个时隙，在基站控制分配下，可为任意一移动客户提供电话或非话业务。n突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉冲序列。无线接口小结：1.GSM系统的空中接口是 。 2.GSM采用

52、多址方式。3.GSM系统中的信道分为 信道和 信道。4.一个物理信道就是一个 。5.逻辑信道可以分为 和 。6.业务信道传输 和 。 7.控制信道分三类： 、 和 。 8.广播信道包括 、 和 。9.公共控制信道包括 、 和 。10. 突发脉冲序列指 。11. 描述GSM 帧结构的层次内容内容nGSMGSM系统概述系统概述nGSMGSM系统的无线接口系统的无线接口 无线接口无线接口 信道类型和组成信道类型和组成 语音与信道编码语音与信道编码nGSMGSM系统的控制和管理系统的控制和管理 呼叫过程呼叫过程 位置登记和位置更新位置登记和位置更新 鉴权与加密鉴权与加密 越区切换越区切换nGPRSGP

53、RSGSM GSM 的区域定义的区域定义nGSMGSM服务区服务区n公用陆地移动通信网公用陆地移动通信网(PLMN)(PLMN)nMSCMSC区区n位置区位置区n基站区基站区n扇区扇区GSM GSM 的号码的号码(1)(1)1. IMSI-1. IMSI-国际移动用户识别码国际移动用户识别码nGSMGSM系统中每个用户均分配一个唯一的系统中每个用户均分配一个唯一的IMSIIMSI。这个。这个码驻留在码驻留在SIMSIM卡中。它用于识别用户和用户与网络卡中。它用于识别用户和用户与网络的予约关系。在呼叫建立和位置更新时都要使用的予约关系。在呼叫建立和位置更新时都要使用IMSIIMSI，其组成如下图

54、所示：，其组成如下图所示：MCCMNCMSINNMSIIMSI（= 15位数字)3位数字1或2位数字MCCMCC：移动国家号码：移动国家号码 MNCMNC：移动网号：移动网号 MSINMSIN：移动用户识别码：移动用户识别码IMSI（续）（续）nMCCMCC由由ITU-TITU-T管理，由管理，由3 3位数字组成，表示位数字组成，表示所属国家，如我国所属国家，如我国MCCMCC位位460460。nMNCMNC位该国中的网络，如中国移动位该国中的网络，如中国移动GSMGSM网网为为0000，中国联通，中国联通GSMGSM网为网为0101。nMSINMSIN表示某一特殊网下的用户。表示某一特殊网下

55、的用户。GSM GSM 的号码的号码(2)(2)2. TMSI-2. TMSI-临时移动用户识别码临时移动用户识别码n考虑到移动用户识别码的安全性，考虑到移动用户识别码的安全性， GSMGSM系统能提供系统能提供安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用安全保密措施，即空中接口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码临时移动用户识别码(TMSI)(TMSI)代替代替IMSIIMSI。 两者之间可两者之间可按一定的算法互相转换。按一定的算法互相转换。VLRVLR可给来访的移动用户可给来访的移动用户分配一个分配一个TMSI(TMSI(只限于在该访问服务区使用只限于在该访问服务区使用) )。 nIM

56、SIIMSI只在起始入网登记时使用，只在起始入网登记时使用， 在后续的呼叫中，在后续的呼叫中， 使用使用TMSITMSI， 以避免通过无线信道发送其以避免通过无线信道发送其IMSIIMSI， 从从而防止窃听者检测用户的通信内容，而防止窃听者检测用户的通信内容， 或者非法盗用或者非法盗用合法用户的合法用户的IMSIIMSI。nTMSITMSI总长不超过总长不超过 4 4 个字节，个字节， 其格式可由各运营部门其格式可由各运营部门决定。决定。GSM GSM 的号码的号码(3)(3)3. IMEI-3. IMEI-国际移动识别标识码国际移动识别标识码nIMEIIMEI是唯一的用于识别移动设备的号码，

57、用于监是唯一的用于识别移动设备的号码，用于监控被窃或无效的这一类移动设备，控被窃或无效的这一类移动设备，IMEI=TAC+FAC+SNR+SPIMEI=TAC+FAC+SNR+SP（1515位数）。位数）。 TAC- TAC-型号批准码，型号批准码，6 6位，由欧洲型号批准中心位，由欧洲型号批准中心分配，前分配，前2 2位为国家码。位为国家码。 FAC- FAC-工厂装配码，工厂装配码，2 2位，表示生产厂或最后装位，表示生产厂或最后装配地，由厂家编码。配地，由厂家编码。 SNR- SNR-序列号码，序列号码，6 6位，独立地、唯一地识别每位，独立地、唯一地识别每个个TACTAC和和FACFA

58、C移动设备，所以同一个牌子的、同移动设备，所以同一个牌子的、同一型号的一型号的SNRSNR是不可能一样的。是不可能一样的。 SP- SP-备用码，备用码，1 1位，通常是位，通常是0 0。GSM GSM 的号码的号码(4)(4)4. MSISDN-4. MSISDN-移动用户移动用户ISDNISDN号码号码nMSISDNMSISDN是用户为找到是用户为找到GSMGSM用户所拨的号码。用于用户所拨的号码。用于PSTNPSTN或或ISDNISDN或其他移动用户拨向或其他移动用户拨向GSM GSM 系统的号码系统的号码nMSISDN=CC+NDC+SNMSISDN=CC+NDC+SN，总长不超过，总

59、长不超过1515位数字位数字nCC=CC=国家码国家码( (如中国如中国86)86)，NDC=NDC=国内地区码，国内地区码，SN=SN=用用户号码户号码CCNDCSN移动台国内有效ISDN号码移动台国ISDN号码MSISDN（续）（续）n国家代码由国家代码由ITU-TITU-T管理。如中国为管理。如中国为8686，美国，美国为为1 1。nNDCNDC和和SNSN由国家指定的管理部门管理。其由国家指定的管理部门管理。其中，中，NDCNDC可以有两种使用方法，可以识别可以有两种使用方法，可以识别目的网或识别用户所属的地理区域。目的网或识别用户所属的地理区域。n在我国，在我国，NDCNDC用目的网

60、进行识别。用目的网进行识别。MSISDN（续）（续）N1 N2 N3H0 H1 H2 H3A B C DNDCHLR识别号SN1 1 NDC=13SNDC=13S。S=5S=5，6 6，7 7，8 8，9 9为中国移动的接入网号。为中国移动的接入网号。另另1340134813401348亦为移动的号码，亦为移动的号码，13491349为中国卫星集团为中国卫星集团公司所有。公司所有。S S0 0，1 1，2 2为中国联通的接入网号为中国联通的接入网号2 2 当当H0=0H0=0时，时，H1H2H1H2由全国统一分配；由全国统一分配；H3H3由各省自行由各省自行分配。一个分配。一个HLRHLR可包