移动通信理论与实战第5章 GSM通信系统

第5章

GSM通信系统GSM通信系统GSM〔GlobalSystemforMobileCommunications〕全球第一个对数字调制方式、网络结构和业务种类进行标准化的数字蜂窝移动通信系统；也是全球用户最多的移动通信系统；历史：1982年北欧四国向欧洲邮电行政大会提交建议，制订900MHz的欧洲公共电信业务标准，成立移动特别小组GSM；1988年公布GSM〔泛欧数字蜂窝通信网〕标准；1991年在欧洲开通了第一个GSM系统，并完成了1800MHz频段的移动电信业务标准，名为DCS1800系统；1993年，欧洲第一个DCS1800系统投入运营；1995年，完成1900MHz频段的PCS1900移动电信业务标准；课程内容GSM系统结构GSM的物理层GPRS通用分组无线业务EDGEGSM系统架构GSM系统架构网络子系统NSS具有系统交换、通信控制、数据存储、移动性管理、平安性管理等管理功能，并提供了和其它网络连接的接口；移动交换中心MSC(MobileSwitchingCenter)GSM网络的核心管理网元，负责对本MSC管辖区内的移动终端进行通信控制和管理，并提供GSM系统与其它通信网之间互联的接口；通常是一个大型交换机，它通过A接口控制着基站子系统的几个基站控制器BSC，它可以从HLR、VLR和AuC三种数据库中获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据，亦可根据所获取的最新信息请求更新数据库中的局部数据。HLR、VLR、AuCGSM系统架构网络子系统NSS具有系统交换、通信控制、数据存储、移动性管理、平安性管理等管理功能，并提供了和其它网络连接的接口；移动交换中心MSC归属位置存放器HLR(HomeLocationRegister)中央数据库，永久存储和记录所辖区域内用户的签约数据，并动态地更新用户的位置信息，以便在呼叫业务中提供被呼叫用户的网络路由；HLR数据库可以是独立配置，也可以内置于MSC中；每个用户归属于单一的HLR，以便独立提供对其定位，使网络从MSISDN号或IMSI身份码来检索HLR；VLR、AuCGSM系统架构网络子系统NSS移动交换中心MSC归属位置存放器HLR访问位置存放器VLR(VisitorLocationRegister)用于存储来访用户位置信息的动态数据库；GSM系统架构网络子系统NSS移动交换中心MSC归属位置存放器HLR访问位置存放器VLR鉴权中心AuC(AUthenticationCenter)受到严格保护的数据库，存储着鉴权信息和加密密钥，以防止无权用户进入系统和保证无线接口的移动用户通信的平安；属于HLR的一个功能单元，和HLR集成在同一设备中。GSM系统架构基站子系统BSS基站控制器BSC(BaseStationController)整个基站子系统的控制核心，负责无线资源管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和本控制区内的越区切换等；它是具有一定计算能力的小型交换机，将控制区内的数据会聚后传送到MSC；基站收发信台BTS(BaseTransceiverStation)通过空口Um口和移动终端MS相连，并完全接受BSC控制，负责无线传输，完成无线与有线间的转换、无线分集接收、无线信道加密等功能；包括无线传输所需的各种软硬件，天馈系统+基站设备；由基站识别码BSIC唯一识别；GSM系统架构移动台MS通信终端，由设备识别码IMEI唯一识别；SIM卡：由用户识别码IMSI唯一识别；操作维护子系统OSS网络管理中心NMC全网监控操作维护中心OMC本地监控课程内容GSM系统结构GSM的物理层GPRS通用分组无线业务EDGEGSM物理层多址方式FDMA+TDMA，物理信道由一个载频上的一个时隙来表征；每个小区含多个载频，每个载频含8个时隙；

上行下行双工间隔射频带宽双工信道总数GSM900890~915MHz935~960MHz45MHz200kHz124DCS18001710~1785MHz1805~1880MHz95MHz200kHz374频道配置：采用等间隔频道配置方法900MHz：1~124fl(n)=890.200+(n-1)×0.2MHzfh(n)＝f1(n)＋45MHz1800MHz：512~885，374fl(n)=1710.200+(n-512)×0.2MHzfh(n)＝f1(n)＋95MHzGSM物理层帧结构时隙——物理信道最根本单位，577μs，156.25个码元；TDMA帧：一帧包含8个时隙〔物理信道〕，长4.615ms；GSM帧结构业务复帧：26帧，用于传输业务和随路信令；控制复帧：51帧，用于传输控制信息；GSM帧结构超帧：一个连贯的51*26的TDMA帧；超高帧：2048个超帧组成；每一超高帧周期将重启密码和跳频算法GSM物理层逻辑信道GSM物理层GSM系统中物理层处理的一般流程课程内容GSM系统结构GSM的物理层GPRS通用分组无线业务EDGEGPRS通用分组无线业务GPRS网络结构GPRS网络结构原GSM网络升级BSC中新增功能——PCU分组控制单元增加了一些信道种类，完成数据包拆封、确认和无线数据信道的分配等功能；HLR增强存储信息的功能GPRS签约数据的存储与更新；提供位置/路由信息，并处理移动性管理和路由中所需信息；保存和更新用户业务、SGSN号码和地址；GPRS用户位置删除指示；MS是否可达；GPRS网络结构GPRS网络结构分组域〔新增〕SGSN(ServingGPRSSupportNode)GPRS业务支持节点功能类似于GSM系统中的MSC/VLR；移动性管理：跟踪和记录移动台的当前位置信息；会话管理：管理的PDP上下文；路由和转发：实现MS和GGSN间的业务的路由转发；计费；合法监听等；GGSN(GatewayGPRSSupportNode)GPRS网关支持节点GPRS网络结构分组域〔新增〕SGSN(ServingGPRSSupportNode)GPRS业务支持节点GGSN(GatewayGPRSSupportNode)GPRS网关支持节点GPRS网络与外部网络的网关，将网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络会话管理：管理MS的PDP上下文；路由和转发：实现MS与Internet间的业务数据路由和转发；动态IP地址分配；业务管理：管理APNGPRS网络结构GPRS网络结构GPRS移动性管理Idle：网络不知MS存在；Standby：SGSN定位到路由区；接收寻呼；Ready：SGSN定位到小区；数据传输可直接进行；课程内容GSM系统结构GSM的物理层GPRS通用分组无线业务EDGEEDGE

GPRSEGPRS调制GMSK8-PSK/GMSK符号速率270k符号/s270k符号/s调制比特速率270kbit/s810kbit/s每时隙无线数据速率22.8kbit/s69.2kbit/s一个时隙的用户速率20kbit/s（CS4）59.2kbit/s（MCS9）用户速率（8时隙）160kbit