GSM培训胶片ppt课件

1、GSM系统培训教程,GSM移动通信系统原理,内容提要,总述 GSM移动通信系统原理 GSM信令协议,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展进程,移动通信的发展历史,1980,1990,2000,模拟移动通信的缺陷,各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游 无法与固定网向数字化推进相适应 频谱利用率比较低 安全保密性比较差 业务种类受限 移动设备成本高、体积大 网络的管理控制存在问题,数字移动通信的优点,抗干扰能力强 频谱利用率高 可方便实现数据业务 易于加密 便于网络的管理和控制 便于设备的集成, 频谱利用率不够高 容量问题, 传输速率较低 业务单一, 存在多个标准 无法实现全球漫游

2、,个人通信的目标 “任何人，在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。”,为什么要发展第三代？, 1997年底 1323万, 1998年底 2357万, 1999年底 5000万, 2000年底 6500万, 2002年底 11.2亿, 2005年底 2亿, 2010年底 3亿,中国移动用户发展,Internet,到2000年，将有10亿Email用户，5亿Web用户,图象传输,人们通过眼睛获得80%的信息,到2010年，欧洲将有9千万移动多媒体用 户，占业务总量的60%。,非话业务的发展, 全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖, 高频谱效率, 高服务质量，高保密性能, 提供多媒体业

3、务，速率最高到2Mb/s, 易于第二代系统的过渡和演进, 多频多模手机，单一通信号码, 车速环境：144kb/s, 步行环境：384kb/s, 室内环境：2Mb/s,IMT2000目标,移动通信发展的技术基础,集成电路的发展 数字程控交换技术的发展 蜂窝结构的出现 信道与信源编码的技术革新,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展历程,蜂窝通信原理,移动通信特点 电波传播环境十分恶劣 多普勒频移产生附加调频噪声 移动台受干扰和噪声骚扰 移动设备要求有很大的动态范围 频谱拥挤 建网技术复杂,蜂窝通信原理,大区制 一个基站覆盖整个城市 通信质量差 频率利用率低 系统容量小,蜂窝通信原理,

4、PSTN,另一有线网,另一有线网,MSC,MSC,BSC,BSC,BSC,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BSC,BSC,BSC,7小区频率重复再用,基站扇区化,cell site,cell site,cell site,全向小区 （OMNI CELL SITE）,3扇区/小区 （120 SECTOR/ CELLS）,6扇区/小区 （60 SECTOR/ CELLS）,=1 ANTENNA,=3 ANTENNA,=6 ANTENNA,GSM常用频率复用模式,4 3标准复用模式（GSM体制推荐） 紧密复用模式 3 3

5、 1 3（NORTEL） 2 6（MOTOROLA） 多重复用MAP（ERICSSON）,无线频谱分配,45MHz 双工间隔,基站 发射频率,基站 接收频率,2MHz保护频带,960,905,890,880,872,950,935,925,917,915,GSM,TACS/GSM,EGSM,ETACS,DCS1800频谱分配,GSM系统频段,GSM900主频段（P-GSM） 上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收） 下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收） GSM扩展频段（E-GSM） 上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收） 下行：925MHz-935MH

6、z（基站发，移动台收） DCS1800频段 上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收） 下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）,GSM绝对频道号,GSM900主频段（P-GSM） 上行：Fl=890 + 0.2 N（MHz） （1N 124） 下行：Fu=Fl + 45（MHz） GSM扩展频段（E-GSM） 上行： Fl=890 + 0.2 （N-1024）（MHz） 下行： Fu=Fl + 45（MHz） （975N 1023） DCS1800频段 上行： Fl=1710.2 + 0.2 （N-512）（MHz） 下行： Fu=Fl + 95（MHz） （5

7、12N 885）,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展进程,GSM标准制定委员会,发展进程（一）,1979年，世界无线电管理委员会(WARC)划定了今后欧洲用于蜂窝移动通信系统的频段； 1982年，欧洲邮政与电信委员会（CEPT）内建立了特别移动组（Groupe Special Mobile)； 1986年，在巴黎建立了GSM永久核心； 1988年，欧洲电信标准协会（ETSI）成立，并接管了GSM委员会；,1990年，GSM规范Phase 1 被冻结；,1991年，DCS1800 规范Phase 1被冻结；GSM委员会开始考虑下一代无线通信系统；,1992年，GSM委员会更名为“

8、 Special Mobile Group”,GSM系统更名为“Global System for Mobile Communication”, DCS1800规范 Phase 2被冻结；,1992年，GSM开始商业运营；,发展进程（二）,1993年，GSM规范 Phase 2被冻结；,1994年，GSM商用运营远超出GSM委员会的范围（中国、印度、中东、远东、俄罗斯等国家和地区）,1996年，ETSI推出GSM规范Phase 2,1995年，DCS1800商用系统开始在泰国、卡塔尔、英国等国家和地区运营；,发展进程（三）,01系列：系统概述 02系列：业务 03系列：网络结构和网络功能 04

9、系列：无线接口信令（L2、L3） 05系列：无线接口物理层 06系列：语音编码（FR、EFR、HR）,GSM规范（一）,07系列：移动台终端适配功能 08系列：A接口和Abis接口 09系列：网络互连（ISDN、PSTN、PSPDN） 10系列：PH2新功能 11系列：测试 12系列：网管（操作维护、用户和终端业务数据监视、性能、设备管理）,GSM规范（二）,总述小结,三类技术制式 蜂窝通信原理 GSM发展进程 进程、规范内容,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,GSM系统提供的业务,电信业务,用户终端业务,承载业务,基本业务,基本业务,基本业务补充业务,基本业

10、务补充业务,承载业务：它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。,双向异步数据电路（3009600bps） 双向同步数据电路（12009600bps） 异步分组数据接入电路（3009600bps） 双向同步分组数据（24009600bps） 交替语音和数据 数据后接语音业务 GPRS业务,承载业务,用户终端业务：是一种电信业务，它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能，使之能与其他用户通信。,用户终端业务（一）,电话业务 紧急呼叫业务 数据通信 短消息业务 移动被叫点对点短消息业务 移动主叫点对点短消息业务 广播型短消息业务 语音和三类传真交替业务 自动三类传真业务,用户终端业务

11、（二）,用于补充或修改基本业务，以提供用户完整的业务 补充业务不能独立存在,补充业务（一）,呼叫偏转（有被叫，实时前转） 呼叫前转（无条件、遇忙、无应答、不可及） 主叫号码识别 呼叫等待（被叫忙时，接收新业务） 呼叫保持（保持当前呼叫，发起新呼叫） 呼入呼出限制 其它,补充业务（二）,语音群呼叫（VGCS） 话音广播业务（VBS） 多用户特征（MSP） 移动定位业务,增强型补充业务,业务小结,承载业务 语音、数据 用户终端业务 基本、补充、增强,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,GSM网络结构,PSTN,OMS,SIM,ME,MS,BTS,BTS,BSC,A,

12、Um,MSC,MSC,VLR,VLR,HLR,AUC,EIR,B,C,E,F,G,H,D,NSS,BSS,NSS,系统接口,A接口：MSC与BSC间的接口 Abis接口：BSC与BTS间的接口 Um接口：BTS与MS间的接口 B接口：MSC与VLR间的接口 C接口：MSC与HLR间的接口 D接口：HLR与VLR间的接口 E接口：MSC与MSC间的接口 F接口：MSC与EIR间的接口 G接口：VLR与VLR间的接口 H接口：HLR与AUC间的接口,MSC/VLR业务区域,位置区（Location Area）,GSM各区域间的关系,GSM业务区,PLMN业务区,MSC业务区,位置区LAC,小区Ce

13、ll,MSC功能与作用,呼叫处理 呼叫建立、连接与清除 切换过程 移动性管理 位置更新过程 用户身份识别 移动设备识别,操作与维护 数据库管理 测量 人机接口（MMI） 网间互通 计费,MSC,为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能,HLR功能与作用,HLR:Home Location Register 用户识别号（IMSI,MSISDN） 当前用户的VLR（当前位置） 业务能力、业务限制信息 用户申请的补充业务 补充业务信息（例：当前转移的电话号码） 用户状态（registered/deregistered） 移动用户漫游号（MSRN）传递,HLR,VLR功能与作用,VLR:Visitor

14、 Location Register 移动台状态 部分补充业务数据 移动站的位置登记(LAI) 临时移动用户识别号(TMSI)管理 MSRN管理,VLR,AUC功能与作用,鉴权和加密数据 Ki,RAND A3,A8算法 Kc,Sres,A,C,D,H,E,F,鉴权（Authentication）,加密（Ciphering ),EIR功能与作用,EIR：Equipment Identity Register 存储移动设备分类表(IMEI) 用来管理所有移动台设备的国际移动用户识（IMSI）号码以及检查每个移动台设备是否为合法设备。 它包括一个数据库，存储着所有签约用户所使用的移动台设备的IMEI

15、号码等。 白名单、黑名单、灰名单,EIR功能与作用,白名单,灰名单,黑名单,合法用户 和允许 漫游用 户的 IMEI,有故障 未经型 号认证 淘汰的 IMEI,报失被 盗或 非法使用 的IMEI,国际移动设备识别号(IMEI),国际移动台设备识别码(IMEI) 型号批准码(TAC)：由认证中心分配 工厂装配码(FAC)：由厂家编码，表示制造厂家及最后装配地。 序列号(SNR)： 由厂家分配 版本级别(VL)： 由认证中心确定，与TAC关联。,FAC,VL,SNR,TAC,6个数字,2个数字,6个数字,1个数字,IMEI查询流程,呼叫建立 请求IMEI传送 MS发送IMEI,在EIR查询IMEI

16、 查询结果送MSC,PSTN MS呼叫流程,MSC/VLR,MSRN IMSI,MSRN,MSISDN,HLR,GMSC,国际移动用户识别码(IMSI) 移动国家号码(MCC):中国为460. 移动网号(MNC):移动为00，联通：01. 移动用户识别码(MSIN):H1H2H3,国际移动用户识别号(IMSI),移动用户漫游号码： 位长10位 VLR临时分配给用户的一个号码 与该MSC所属HLR有一定联系 在VLR中与IMSI一一对应,移动用户漫游号(MSRN),临时移动用户识别码(TMSI) 提高IMSI使用的安全性 本地分配的4字节的BDC编码,临时移动用户识别号(TMSI),移动用户IS

17、DN号码(MSISDN),移动用户ISDN号码(MSISDN) 国家号码(CC):中国为86 MAC：移动接入码 ，=139(8、7、6、5、0、1) 移动用户号：H0H1H2H3ABCD H0H1H2H3：HLR识别码，由总部统一分配到本地网；H0=0 ABCD：移动用户号，由HLR自行分配,基站子系统(BSS)组成,基站控制器BSC 基站收发信机BTS 无线操作维护中心OMC-R 码变换器TC(Transcoder),UM接口,MS,Abis接口,接口,BTS,OMC-R,BSC,TC,BTS,E1 典型结构,A 接口,BSC的一般结构,数字 中继,交换网络,处理器网络,数字 中继,A接口

18、,Abis接口,BSC的功能作用,实现A接口物理层规定(PCM/E1) 实现A接口No.7号信令功能(SP) 实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 实现Abis接口数据链路层(LAPD) 实现A接口与Abis接口间信道交换功能 实现部分网络层的功能 实现无线资源管理(RR) 实现BSS管理应用部分的功能 实现切换功能等,BTS的一般结构,基 站 接 口 设 备,信 令 处 理,编码与交织,译码与解 交织,加密,加密,发信机,天 线,收信机,均衡 解调,解密,Abis,BTS的功能模块,Um,跳频控制,时钟,功率控制,BTS的功能作用,实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 实现Abi

19、s接口数据链路层(LAPD) 实现BTS管理功能 实现部分无线资源管理(RR) 实现Um接口物理层规定(PCM/E1) 实现Um接口数据链路层(LAPDm) 实现实现跳频功能 实现信道加密、解密功能 实现信道编译码、交织与解交织功能 实现调制与解调功能,发信机,实现用户基带数据到射频信号的转换 上变频 信号激励 功率放大 功率控制,收信机,实现射频信号到用户基带数据的转换 低噪声放大 下变频 信号激励 自动增益控制（AGC） 信号场强提取（RSSI）,天馈系统,实现射频信号的合路与分路，控制带外的杂散，实现网络设计规定的扇区分布等。 在需要时，实现上下行信号的双工功能，抑制收发信干扰。,BTS

20、信令处理,Um接口数据链路层：Dm信道链路接入协议LAPDm Abis接口数据链路层：D信道链路接入协议LAPD Abis接口与Um接口间信令协议转换 无线信道管理,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,同步信息,空闲时隙,Lapd信令&OM时隙,Lapd信令&OM信道,时隙号,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5 TS15,TS16,TS30,TS31,TS1729,载频1,载频2,Abis接口信道分配示意,BSC,BTS,BTS,BSC,BTS,BTS,星状连接,链状连接,环状连接,树状连接

21、,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,Abis接口连接方式,BSS链路连接结构,码变换器(Transcoder),TC功能,全称：Transcoder Rate Adaptor Unit 语音编解码功能（FR、EFR） 非连续发射功能（DTX） 数据速率适配功能 与BTS的远端通信功能,MS结构,用户识别模块(SIM),用户固定数据网络临时数据业务相关数据 IMSI TMSI 使用的语言 Ki LAI 话费数据 接入控制级 Kc 安全算法 禁止的PLMN,位置区识别码(LAI)与CI,位置区识别码(Location Area Identity) 小区全球识别码(Cell Global Id

22、entity),MCC,MNC,LAC,L1L2L3L4,MCC,MNC,LAC,CI,小区识别码(CI)：二字节的BCD编码,GSM的功能分层,GSM的功能层,传输(Transmission) 用户信息（话音或数据） 信令消息（物理层到网络层） 无线资源管理(RR) 建立和释放MS到MSC间的联接 有效利用无线和对应的陆地资源 完成切换过程 移动性管理 位置管理(MS,HLR/AUC,MSC/VLR) 安全管理,GSM的功能层,通信管理(CM) 呼叫控制 面向电路的业务（MSC/VLR,GMSC,HLR,IWF) 路由管理 补充业务管理 修改和检查补充业务的实际配置和状态 涉及MS和HLR两

23、个实体 短消息业务 点到点的短消息(SM-SC) 两个功能实体（SMS-GMSC,SMS-IWMSC) 运行、维护和管理(OAM) 用户全部登记管理，网络运行维护，用户设备管理,GSM的功能协议结构,GSM系统结构和功能小结,结构 HLR、VLR、AUC、EIR、MSC、 BSC、BTS、TRAU MS OMC 功能层,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 信道类型、帧结构、突发 主要技术 组网,GSM的FDMA/TDMA结构,f0,f1,f2,f4,f4,f5,时间,频率,TDMA帧,时隙与TDMA帧,突发序列（BURST）,时隙,TDMA FRAME1,TDMA FRAME

24、2,空中接口信道,物理信道 逻辑信道 业务信道 语音信道 数据信道 随路控制信道 控制信道 广播控制信道 公共控制信道 专用控制信道,Traffic channel,TCH,业务信道,Control channel,CCH,NB,AB,NB,NB,NB,FB,SB,NB/DB,控制信道,同步信道消息（SCH）,TDMA帧号 基站识别码：BSIC (Base Station Identity Code),NCC,BCC,网络色码（NCC）：3 bits 基站色码（BCC）：3 bits,BCCH广播系统消息,位置区识别号(LAI) 移动台需监视的邻小区列表 本小区使用的频率列表 小区识别号 功率

25、控制指示 DTX允许指示 接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止） CBCH描述,系统消息类型,系统消息 小区信道描述 RACH控制参数 系统消息 邻小区说明 PLMN允许指示 RACH控制参数,系统消息 小区识别号 位置区识别号 控制信道说明 小区选择参数 RACH控制参数,系统消息类型,系统消息 位置区识别号 小区选择参数 RACH控制参数 CBCH信道说明 系统消息 邻小区说明,系统消息 小区识别号 位置区识别号 小区选项 PLMN允许指示 系统消息， 系统消息的扩展 小区重选参数,TC(FN/51) mod 8,系统消息发送时间,GSM复帧类型（一）,TRAFFIC CHANNELS,TDM

26、A Multiframes,0,1,2,o,26-TDMA Multiframes,GSM复帧类型（二）,CONTROL CHANNELS,TDMA Multiframes,0,1,2,o,51-TDMA Multiframes,TCH复帧,上行,25 20 15 12 10 5 0,25 20 15 12 10 5 0,T=TCH,下行,BCCH/CCCH复帧,SDCCH复帧,0,10,20,30,40,50,0,10,10,20,30,40,50,51,61,71,81,91,101,51,61,71,81,91,101,组合复帧,0,0,10,20,30,40,50,0,TDMA超帧与超

27、高帧,GSM突发 and TDMA帧,INFO,NORMAL BURST,STEALING FLAG,TAIL BITS,TAIL BITS,GUARD PERID,GUARD PERID,GSM突发类型,GSM突发类型,3,FEQ CORRECTION BURST(FB),3,TB,TB,Field Bits,142,GP,8.25,3,SYNCHRONISA BURST(SB),3,TB,INEO Bits,39,GP,3,1,1,8.25,156.25 Bits,GSM突发类型,语音信道编码,卷积编码（ConverlutionalCoder),132,260 bits,校验比特,bits

28、,控制信道编码,4,456 bits,184 bits,数据信道编码,4,456 bits,240 bits,收缩处理（Punctuate),数据信道9.6kb/S,语音信道交织（对角交织）,语音对角交织,控制信道交织（矩形交织）,数据信道交织（对角交织）,Data Blocks,114 bits,114 bits,114 bits,114 bits,信道编码和交织,无线信道小结,帧、复帧、超帧、超高帧 信道类型 突发类型 复帧类型 编码、交织,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,主要技术（一）,频率复用 GMSK调制 话音编码 非连续传输（DTX） 收发时隙偏

29、差和时间提前,主要技术（二）,非连续接收（DRX） 分集技术、均衡技术 切换技术 功率控制技术 跳频技术,GSM43标准复用模式,无线区族 4各基战 每个站3扇区 基站结构 3个120度或三叶草扇区 C/I12 dB,GSM 3 3 标准复用模式,复用方式 个基站个扇区 特点 不增加新基站 容量增加（有限） 抗干扰措施,GSM 空中接口调制,1 0 0 1 1,Gaussian Minimum Shift Keying,GSM 调制频谱,Power,Frequency,200KHz,RPELTP：规则脉冲激励长时线性预测编 码 功能：13K RPELTP 64K PCM 帧长：20ms 速率：

30、13Kb/s MOS：3.6 复杂度：4.7MIPS 抗干扰能力：7dB，BER一类0.61%，二类8.3%,语音编解码功能FR,ACELP：代数码本激励线性预测编码 功能：13K ACELP 64K PCM 帧长：20ms 速率：12.8Kb/s MOS：4.0 复杂度：18.1MIPS 抗干扰能力：优于FR（BER很高时4，13， 一样）,语音编解码功能EFR,通过限制无用信息的发送： 减少空间干扰 降低发信机功率，延长MS的电池使用时间,使用DTX的意义1,定量分析 =40 D=8dB C/I3dB 等效于频率复用距离减少20%50%,使用DTX的意义2,D=4dB、8dB、12dB、1

31、6dB,D：DTX衰减因子，,收发时隙偏差与时间提前,不连续接收 (DRX),传播损耗,自由空间传播损耗 慢衰落分集 由地形起伏、建筑物及障碍物的遮蔽等引起慢衰落（阴影衰落） 快衰落均衡 由各种反射物和散射体产生的直射波、反射波和散射波的相互干扰和串扰，以及多普勒（Doppler）频移等产生的快衰落（多径衰落）,均衡多径衰落,分集技术和合并技术,分集 空间、极化、频率 合并技术 选择、最大比、等增益、开关式,空间分集,均衡,前馈横向 滤波器,自适应算法,判决,反馈横向滤波器,A,B,y(n),+,_,I(n),I(n),+,_,e(n),输出序列,参考训练 序列IR(n),训练序列,切 换 (

32、Handover),切换,切换目的： 援救切换：当移动台离开管理它的小区的无线覆盖时。 减小干扰：当移动台与另一小区联系，可以大大改进总的干扰电平时 业务量切换：当一个小区拥塞，而邻近小区较空闲时,目的,准则,援救切换 连接上的传输质量。传输误码率、无线传输的路径损耗、传播时延等。 减小干扰 比较相应小区的每个邻近小区的上下行链路的质量。实际使用移动台和几个邻近小区的下行路径损耗。 业务量切换 以BTS 负荷为基础，可以选择那些由于其它原因接近切换的移动台。,双频切换,支持同层网络间优先级切换(PL) 支持多层网络间优先级切换(HCS) 在切换候选小区排队中体现不同层的优先级 支持网络负载原因

33、的切换 支持速度原因的切换 支持其他常规原因的切换,避免频繁切换,采用改进的滤波技术，去除测量数据中因衰落造成的抖动，保证测量数据更准确，切换更真实。 设置不对称的切换边界只有当邻区的信号比本小区的信号好到一定程度时才切换。 采用强行迟滞方法，一次切换后必须经过一定的时间才能切回原小区。 在多层网时，启动速度原因切换。,功率控制,静态 6级 动态 15级 快速功率控制 2dB,移动台跳频工作过程,f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7,f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7,t,t,0 1 2 3 4 5 6,跳频图案：（5、4、7、0、6、3、1）,跳频参数,Mobile A

34、llocation (MA) Mobile Allocation Indication Offset (MAIO) Hopping Sequence Number (HSN) HSN=0 Cyclic HSN=1-63 Pseudo Random Hopping ARFCN=Absolute Radio Frequency Channel Number,主要技术小结,多址技术、调制、信源编码、频率复用 DTX、功率控制、跳频、切换 分集、均衡、信道编译码 DRX、收发时隙偏差和时间提前,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,公众陆地移动网(PLMN)结构,AuC,

35、HLR,VLR,VLR,EIR,数据库层,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,H,网络层,PSTN,PLMN,信令层,用户层,PLMN的组网-移动业务本地网,移动业务本地网,本地移动业务网设置原则 本地网设置在长途编号区为位或位的地区 位长途区号地区，归入位或位区号的本地网 每个移动业务本地网设立一个或多个HLR 每个移动业务本地网设立一个或若干个MSC（移动端局） 长途编号区为二位、三位、四位地区可设立MSC 每个MSC可划分成若干个蜂窝小区 第个MSC与局所在地的长途局和市话汇接局相连（话务 良足够大时可与本地市话端局相连）,PLMN的组网-省内蜂窝通信网,省内数字蜂窝移动通信

36、网,省内数字蜂窝网构成 由省内的各移动业务本地网组成 省内设若干移动业务汇接中心TMSC/VLR（二级汇 接中心、省级汇接中心） 单独设置：不带VLR 基站，只作汇接。 混合设置：既起接作用，又可作移动端局，与基站相连， 可带用户 省内网中每一移动端局与两个汇接中心相连 二级汇接中心间采用网状网 两个MSC间业务大时可设话音专线,全国PLMN网络结构-PSTN互连,全国数字蜂窝PLMN移动网络,全国数字PLMN组成 大区单独设立一级移动业务汇接中心 各大区的一级汇接中心之间网状网连接 各省的二级汇接中心与相应的一级汇接中心连接 与PSTN网的连接 PSTN电话网五级结构 与PSPDN互连 非分

37、级型数据终端：（经PAD），由MSC端局接 入PSPDN网的PAD 分组型数据终端：GPRS系统的GSN接入PSPDN,数字移动系统号信令网结构,数字蜂窝PLMN信令网,信令网组成 SP（信令点）、SL（信令链路）和STP（信令转接点） SP:MSC/VLR、EIR、HLR/AUC SL:两接点间的PCM链路的一个或多个时隙 STP:转接信令 LSTP(低级信令转接点):每省设置2-4个LSTP HSTP(高级信令转接点):每大区设置一个HSTP 三级信令网络结构 数字移动采用专用信令网结构 每个SP至少连接两个LSTP 每个LSTP至少连接两个HSTP HSTP双平面结构：每个HSTP分设A

38、、B平面,组网小结,本地网省移动网全国移动网 三级汇接,三、信令协议,概述 基本概念 GSM系统协议结构 数据链路层协议 网络层协议 呼叫信令流程,Introduction to protocols,MSC,BSC,BTS,MSC,BSC,BTS,设备商 D,设备商 A,设备商C的手机,MSC,HLR,Country # 1,Country # 3,Country # 2,设备商 B,Roaming,Handover,为什么规定协议标准?,Introduction to protocols,协议为何分功能实体和层次?,大任务的复杂性 便于模块化的演进 对于单个功能模块的修改或增加，而不影响其余

39、模块 支持端到端的对应关系 匹配网络结构的复杂性,Layer N,Layer M,Layer 2,Layer 1,Introduction to protocols,Layer N,Layer M,Layer 2,Layer 1,层次化系统设计,Introduction to protocols,Layer N+1,Layer N,Layer N-1,.,Data,Layer N header,Data,Layer N-1 header,.,Data,Layer N header,Data,Layer N-1 header,分层封装消息头的概念,Layer 4,Layer 2,Layer 1,

40、Introduction to protocols,Layer 3,Layer 4,Layer 2,Layer 1,Layer 3,Peer-to-peer protocols,端到端协议,应用,表达,对话,传输,网络,数据链路,物理,Network,Data Link,Physical,Layer 7,Layer 6,Layer 5,Layer 4,Layer 3,Layer 2,Layer 1,Introduction to protocols,Layer 0,应用,表达,对话,传输,网络,数据链路,物理,OSI 参考模型,Introduction to protocols,信息交互要解决

41、的第一个问题： 数据流如何传递？利用什么媒介，以什么方式？ 比特流的传输,Layer 1 - 物理层,Introduction to protocols,问题2：一连串的数据流中，哪里是开始，哪里是结束？ 从比特流中正确地识别出消息（报文），并尽量减少未识别出的差错 帧定位 差错控制 序列号和重发机制,Layer 2 - 数据链路层,Introduction to protocols,Flag,Check sum,Layer 3 data,Sequence number,Address,Flag,数据链路层,地址,Introduction to protocols,操作维护,信令消息,Laye

42、r 2,Higher layers,Layer 2 寻址,Introduction to protocols,问题3：一条消息如何从一点到达另一点，并最终到达其目的地； 多个用户的消息同时存在时，如何区别？ 实际路由（用户路由信息） 用户复用,Layer 3 - 网络层,Introduction to protocols,L2消息头,连接参考,Layer 4 数据,Layer 3 数据,Layer 3 - 网络,Introduction to protocols,连接 参考,MS # 1,MS # 2,Layer 3,Higher layers,Layer 3 寻址,Introduction

43、to protocols,GSM系统协议结构,两个主要协议群 1、7号信令协议群 A接口 NSS内部接口 GSM与其余网络接口 2、GSM专用协议群： Abis接口、Um接口,移动 C7 信令协议群,电话用户 TUP,ISDN用户 ISUP,MAP,TCAP,BSSAP (DATP+BSSMAP),SCCP,MTP 3 MTP 2 MTP 1,2Mb/s Trunk,OSI Layers,Link 2,Network 3,Session 5,Presentation 6,Application 7,Physical 1,Transportation 4,SS#7,4,1,2,3,协议层名称,M

44、TP消息传递部分 SCCP信令连接控制部分 MAP移动应用部分 TCAP事物处理应用部分 BSSAP基站子系统应用部分 TUP电话用户部分 ISUPISDN用户部分,GSM系统专用协议群,DTAP,DTAP Direct Transfer Application Part,BSSMAP BSS Management Application Part,CM Call Management,MM Mobile Management,RR Radio Resource Management,SCCP Signalling Connection Control Part,MAP Mobile Appl

45、ication Part,TCAP Transaction Capability Application Part,ISUP ISDN User Part,MTP Message Transfer Part,CM,MM,RR,Sig. layer 2,Layer 1 (air),Sig. layer 2,Sig. layer 1,MTP,SCCP,BSSMAP,RR,(CM+MM),MS,BSC,MTP,MTP,SCCP,SCCP,CM,MM,BSSMAP,TCAP,MAP,I,S,U,P,MSC,Sig. layer 2,Layer 1,(air),BTS,(CM),(MM),(RR),(C

46、M),(MM),(RR),(CM),(MM),(LAPDm),(LAPDm),(LAPD),Sig. layer 2,Sig. layer 1,(LAPD),BTSM,BTSM,RR,BTSM BTS Management,Um Interface,Abis Interface,A-interface,Inter-MSC,Interface,Introduction to protocols,沿着传输路径的每一段，GSM有自己的协议堆：,1、优化。对无线接口尤其重要，业务量负载是关键； 2、使用现有标准。经济上的考虑。SS7奠定了网络和 交换子系统（NSS）的设备间信令交换的基础； 3、历史原

47、因。每种接口都是由不同的标准组根据不同的先例设计的,为何同样功能有不同的协议堆？,Introduction to protocols,信息在远距离GSM实体间通信时，要经过多个中间节点设备,1、RR：MSBSC时，BTS 2、定位： MSMSC/VLR，BTS、BSC； 3、OM时：BTS并不与OM设备直接相连，这时的BSC等。,中继、透明传输,中继设备的特点：路由功能、格式适配、不关心消息的具体内容。 此时传递的消息又称做透明消息，对中间设备的透明。,协议概述小结,协议层次结构 物理层、数据链路层、网络层 GSM的两类协议群,三、信令协议,概述 数据链路层 概述 结构特性 LAPD和LAPD

48、m协议分析 网络层 呼叫信令流程,协议类型 GSM的链路层协议主要有三种：LAPD，LAPDm和MTP LAPD是用于BTS 和BSC之间的Abis口的协议 LAPDm是用于BTS和MS之间的Um口的协议 MTP是用于BSC和MSC之间的A口的协议、以及MSC、VLR、HLR、SS7网络中间 LAPD：D信道的链路接入协议（从ISDN修改） LAPDm：m代表移动，为GSM特有。 MTP：消息传输协议,概述（一）,链路支撑速率 LAPD和MTP：在64Kb/s的电路上传送 LAPDm：有两种传递方式，与使用的无线信道有关 强占方式，FACCH；9.2Kb/s 慢速随路方式：SACCH；0.36

49、8Kb/s,概述（二）,GSM系统链路层协议示意图,DTAP,DTAP Direct Transfer Application Part,BSSMAP BSS Management Application Part,CM Call Management,MM Mobile Management,RR Radio Resource Management,SCCP Signalling Connection Control Part,MAP Mobile Application Part,TCAP Transaction Capability Application Part,ISUP ISDN

50、User Part,MTP Message Transfer Part,CM,MM,RR,Sig. layer 2,Layer 1 (air),Sig. layer 2,Sig. layer 1,MTP,SCCP,BSSMAP,RR,(CM+MM),MS,BSC,MTP,MTP,SCCP,SCCP,CM,MM,BSSMAP,TCAP,MAP,I,S,U,P,MSC,Sig. layer 2,Layer 1,(air),BTS,(CM),(MM),(RR),(CM),(MM),(RR),(CM),(MM),(LAPDm),(LAPDm),(LAPD),Sig. layer 2,Sig. laye

51、r 1,(LAPD),BTSM,BTSM,RR,BTSM BTS Management,Um Interface,Abis Interface,A-interface,Inter-MSC,Interface,Sig. layer 1,Sig. layer 1,Sig. layer 1,结构特性,帧结构 分段和重组 检错和纠错 复用 流量控制,1、基本帧结构,01111110,01111110,信息比特,起始标志,终止标志,帧 ：将要传送的信息构造成比单个比 特大的单位 关键问题：比特的起止位置 插“0”技术，帧长度可变，头尾标志可共用。,基本帧结构,01111110,01111110,信息比特,起始标志,终止标志,LAPDm的特点：不需要头尾标志 原因 ：无线定时,2、分段和重组,帧长度 A接口：272字节，直接沿用于SS7，能满足所有信令需要，不用分段； Abis接口：264字节，对应于上层消息的260字节； LAPDm：需要分段，受限于无线接口最大帧长（23字节）。 重组 利用帧中的附加信息，该信息表示当前帧是否是最后一段。,3、检测和纠错,检测手段： LAPD和MTP：16位CRC校验；BER4*10E-3时 LAPDm：物理层已提供这一功能； 用途： 1、检测错误，请求