4.GSM网络基础知识

1、GSM网络基础知识,华中区域技术交流 2007,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理 二. GSM系统中的无线参数,目 录,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,由模拟向数字的发展：,第一代蜂窝系统： * AMPS （美国） * TACS （英国） * NMT （北欧） * NAMTS （日本）,第二代蜂窝系统： * GSM/DCS1800 （欧洲） * IS-95 CDMA （美国）,第三代蜂窝系统： * WCDMA （欧洲） * cdma2000 （美国） * TD-SCDMA （中国）,移动通信的发展,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,GSM

2、系统结构,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,GSM系统结构,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,各模块功能,MS (Mobile Station)：移动台，实现移动终端功能 BTS (Base Transceiver Station)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信 BSC (Base Station Controller)：基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能 MSC (Mobile service Switching center)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能 OMC (

3、Operation and Maintenance Center)：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,各模块功能,HLR (Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据： 用户数据，主要包括： 用户的身份IMSI (International Mobile Subscriber Identification) 用户ISDN号码 VLR地址 用户的位置信息,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,各模块功能,VLR (Visitor Location R

4、egister)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括： MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移动台漫游号码 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 临时移动用户身份 移动台登记的位置区（LAC） 与补充业务有关的数据,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,各模块功能,AUC (Authenticate Center) : 鉴权中心，用于对用户身份的鉴别 EIR (mobile station Equipment Identity Register) :

5、 移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSC框架,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BTS框架,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,GSM工作频段,GSM主频段（P-GSM）： 下行（BTS发，MS收）：935 960 MHz 上行（MS发，BTS收）：890 915 MHz GSM扩展频段（E-GSM）： 下行（BTS发，MS收）：925 935 MHz 上行（MS发，BTS收）：880 890 MHz DCS1800频段： 下行（BTS发，MS收）：1805 1880 MHz 上行（M

6、S发，BTS收）：1710 1785 MHz,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,频率换算方法,GSM900主频段（PGSM）： 下行：Fdl9350.2N（MHZ）（1N 124） 上行：FulFdl45（MHZ） GSM900主频段（EGSM）： 下行：Fdl9350.2（N-1024）（MHZ）（1N 124） 上行：FulFdl45（MHZ） GSM1800频段： 下行：Fdl1805.20.2（N512）（512N 885） 上行： FulFdl95（MHZ） N为绝对频道号。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,Um接口物理信道帧结构,GSM网络基础

7、知识,一. GSM系统基本结构和原理,话音编码技术,为了满足GSM系统的窄带通信模式，GSM采用三种话音编码技术： 速率为13k的全速率（FR）编码技术：规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE-LTP）。 速率为12.2k的增强型全速率（EFR）编码技术：代数码激励线性预测编码技术（ACELPT）。 速率为6.5k的半速率（HR）矢量和激励线性预测编码技术编码方式（VSELP）,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,系统容量,每载频占200 KHz带宽，含8个物理信道 GSM900可容纳124载频 DCS1800可容纳374载频,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,

8、逻辑信道,业务信道TCH 广播信道BCCH 频率校正信道FCCH 同步信道SCH 准予接入信道AGCH 寻呼信道PCH 随机接入信道RACH 小区广播信道CBCH 独立专用控制信道SDCCH 慢速随路控制信道SACCH 快速随路控制信道FACCH,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,无线参数,网络识别参数 系统控制参数 小区选择参数 网络功能参数,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,小区全球识别CGI,MCC: Mobile Country Code MNC: Mobile Network Code LAC: Location Area Code CI : Ce

9、ll Identification LAI: Location Identificatoin CGI: Cell Global Identification,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,小区全球识别码,CGI 小区全球识别码 LAI 位置区识别码 MCC 移动国家号 由三位十进制数组成，表明移动用户（或系统)归属的国家。 由国际电联（ITU)统一分配和管理。中国为460。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,MNC 移动网号,由两位十进制数组成，表明某个国家内某一特定的GSM PLMN网。 中国移动和中国联通MNC分别为00和01。,GSM网络基础知识,

10、一. GSM系统基本结构和原理,LAC 位置区码,为确定移动台位置，每个GSM PLMN的覆盖区域被划分成许多位置区，LAC用于标识不同的位置区。 LAC由两字节组成，采用16进制编码，可用范围0001FFFE H，0000H和FFFFH不可使用（见GSM规范03.03、04.08和11.11)，一个位置区可以包含一个或多个小区。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,CI 小区识别,唯一表示GSM PLMN中的每个小区，与LAI结合，用于识别网络中的每个BTS及其覆盖小区。CI由16比特组成，编码容量为65536。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,NOKIA

11、手机工程模式,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,NOKIA手机工程模式,= |CC:260 NC:02| | LAC:2419 | | CH : 16 | | CID:5DE9 | = CC- (MCC)移动国家码； Mobile Country Code (260 - Pland) NC- (MNC) 移动网络码Mobile Network Code (02 - Era GSM) LAC- 本地区域识别码 Location Area Code CH- 使用中载频号码 Serving cell channel number CID- 基站编号（Cell ID) Cell Id

12、entifier,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,基站识别码BSIC,NCC,BCC,BSIC,NCC: Network Colour Code BCC:Base station Colour Code BSIC:Base Staion Identification Code,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,NCC 网络色码,NCC 用于让移动台区别相邻的、属于不同GSM PLMN的基站。 NCC 由3比特组成，编码容量为8。 NCC 由中国电信统一分配，相邻地区的NCC取值应不同。 BCC 基站色码 BCC 用于在同一个GSM PLMN中识别BCCH载

13、频号相同 的不同基站。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSIC作用一,移动台收到SCH后，即认为已同步于该小区。但为了正确地译出下行公共信令信道上的信息，移动台还必须知道公共信令信道所采用的训练序列码（TSC）。按照GSM规范的规定，训练序列码有八种固定的格式，分别用序号07表示。每个小区的公共信令信道所采用的TSC序列号由该小区的BCC决定。因此： BSIC的作用之一是通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSIC作用二,由于BSIC参与了随机接入信道（RACH）的译码过程，因此它可以用来避免基站将移动台发

14、往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSIC作用三,当移动台在连接模式下（通话过程中），它必须根据BCCH上有关邻区表的规定，对邻区BCCH载频的电平进行测量并报告给基站。同时在上行的测量报告中对每一个频率点，移动台必须给出它所测量到的该载频的BSIC。当在某种特定的环境下，即某小区的邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时，基站可以依靠BSIC来区分这些小区，从而避免错误的切换，甚至切换失败。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSIC作用四,移动台在连接模式下（通话过程中）必须测量邻区的信号，并将

15、测量结果报告给网络。由于移动台每次发送的测量报告中只能包含六个邻区的内容，因此必须控制移动台仅报告与当前小区确实有切换关系的小区情况。BSIC中的高三位（即NCC）用于实现上述目的。网络运营者可以通过广播参数允许的NCC控制移动台只报告NCC在允许范围内的邻区情况。,GSM网络基础知识,一. GSM系统基本结构和原理,BSIC选取示意图,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,PLMN的选择,当MS开机后 用户手动操作进行网络选择 手机从盲区进入覆盖区 手机在进行国际漫游时，将周期性尝试返回本国网络。,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,PLMN的选择,GSM网络基础知

16、识,二. GSM系统中的无线参数,小区选择,手机通过小区选择算法，选择最合适小区驻留。 MS选择了某个小区后，调谐到该小区的BCCH载频上，监听BCCH上的系统信息，在CCCH上接收寻呼消息。 如果MS找不到合适的小区驻留，MS进入业务受限状态。只允许紧急呼叫。,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区选择,小区选择标准,1）所选择的小区必须属于所选择的PLMN 2）该小区不被禁止（CB=NO） 3）满足小区选择标准C10 4）如果处于漫游中，检查是否处于禁止列表中。 5）在没有一般小区选择的情况下，才选择低优先级小区。 其中4）5）只适用于PHASE2的手机。,GSM网络基础知

17、识,二. GSM系统中的无线参数,小区选择,小区选择方法,储存列表式 手机关机时，把最后的PLMN网络和BA表一并存在SIM卡中。手机再开机时，按SIM卡储存的PLMN和BA表进行网络选择和小区选择。可加速小区选择过程。 普通小区选择 若SIM卡中没有空闲BA表或MS搜索的频率与BA表不符时采用。,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区选择,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区选择,MS在空闲时不停地计算路径损耗标准参数C1，要求C10 C1=（rxlevl-ACCMIN）- MAX（CCHPWR-P，0） rxlevl-MS所接收的信号电平 ACCMIN-M

18、S接入系统时所需的最小接收电平（系统信 息中给出）。 CCHPWR-MS在RACH信道上的发射功率（系统信息中 给出）,推荐等于MSTXPWR。 P-MS的最大发射功率（因不同的级别的MS而不同）,小区选择算法C1：,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区重选,MS在空闲模式下因位置变动、信号变化等因素引起重新选择服务小区的过程。 小区重选是根据MS的测量报告进行判断的。在MS的测量程序中，包括对6个邻小区的测量，至少每30秒内对邻小区进行BSIC解码，以确定邻小区没有变化，如果发现BSIC发生了变化，则判定邻小区发生了变化，接着就对其BCCH进行重新解读；每5分钟内对邻小区的

19、BCCH进行重新解读，以保证小区重选数据的准确。,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区重选,服务小区变为禁止状态 MS几次（允许的次数MAXRET）接入网络不成功 MS检测到下行链路故障（见注释）。 服务小区C10超过5秒钟，表明该小区路 径损耗太高，需要改变小区 相邻小区的C2超过服务小区的C2+(CRH)大于5秒，需要改变小区,MS启动小区重选的条件：,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区重选,小区重选算法C2：,C2=C1+CRO-TO*H（PT-T） PT31 C2=C1-CRO PT=31 H（X）=0 X0 H（X）=1 X0 H（X）是一个开关函数，当X0时，即计数器T超过了惩罚作用时间PT，则H（X）0，TO不起作用。反之在惩罚时间内，则TO起作用。 小区重选参数指示PI，指示采用C2还是C1算法 PI=1，CRO、TO、PT在系统消息中传送，C2不等于C1 C2作为重选依据。 PI=0，CRO、TO、PT全为0，C2等于C1 C1作为重选依据。,GSM网络基础知识,二. GSM系统中的无线参数,小区重选,小区重选算法C2：,如果PT之后再选，则C2=C1+CRO 如果PT之前再选，则C2=C1+CROTO C2对PHASE2手机有效，PHASE1手机用C1进行小区重选。 在优化中一般通过调整CRO来设置小区重选优先级