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1、,MA000004 GSM通信原理（BSC）,ISSUE2.0,2,参考资料,BSS技术手册 BSS性能描述手册 BSS信令分析手册,3,目标,学习完此课程，您将会： 了解GSM发展简史 熟悉GSM系统结构和相关接口 熟悉GSM的区域定义以及识别号 了解GSM的逻辑信道 了解GSM系统的主要技术,4,第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍,5,第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术,6,1982年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲
2、各国移动通信系统的互联互通 1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验 1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制 1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU) 1989年，GSM标准生效 PHASE 1 标准，主要定义了900M频段的技术标准 PHASE 2 标准，除了对PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准 PHASE 2标准，主要增加了GPRS部分的内容 1991年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代 19
3、94年，GSM进入我国,GSM发展简史,7,第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术,8,多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰 常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA,多址技术,9,频分多址FDMA,各用户使用不同的频率,10,时分多址TDMA,各用户使用不同的时隙,11,频率,时间,CDMA,码,码分多址CDMA,各用户使用不同的正交代码序列,12,GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA,GSM系统频率资源,13,系统频点配置 GSM900 基站收：f1（n）890n0.
4、2 MHz 基站发：f2（n）f1（n）45 MHz GSM1800 基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz 基站发：f2（n）f1（n）95 MHz,GSM系统频率资源,14,其它频段频率划分,15,第1章 GSM移动通信概述 第1节 GSM发展简史 第2节 多址技术 第3节 频率复用技术,16,频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道 可以极大地提高频谱利用率 如果系统设计得不好，将产生严重的干扰,Cell1,f,1,f,1,R,R,D,(D/R)2=3k D频率复用距离 R小区半径 K频率复用模式,频率复用,Cell2,17,GSM最基本的频率复
5、用模式为43频率复用。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同 频率复用度：复用簇中小区的总数量,1,8,9,2,10,4,6,5,3,7,11,12,R,小区复用模式,18,4*3 频率复用,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,
6、B3,C2,C3,D2,D3,A1,C1,B1,D1,A2,A3,B2,B3,C2,C3,D2,D3,19,同频载干比： C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dB 邻频载干比： C/A 9dB，工程中加3dB的余量，即C/A6dB 频率复用度越高，C/I值越大,载干比的要求,20,第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍,21,第2章 GSM系统结构与接口 第1节 GSM系统结构与功能 第2节 GSM主要接口,22,GSM系统结构,23,MS的功能,移动台（MS）由SIM卡与机
7、身设备组成 SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加 密实现的信息 固化数据：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8) 临时网络数据：TMSI、LAI、KC 业务相关数据：PIN(个人识别号)、PUK 机身设备可以是手持机，车载台等,24,BTS的功能,实现与BSC接口功能 实现与移动台(MS)空中接口的功能 无线信道管理 操作维护功能 信令协议功能,25,BSC的功能,接口管理 BTS的管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计 切换 支持呼叫控制 操作与维护,26,PCU的功能,分组无线资源管理功能 Gb接口处理功能 G-Abis接口处理功能 Pb接口处
8、理功能,27,接口管理 支持电信业务，承载业务和补充业务 支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能,MSC的功能,28,服务于其控制区域内移动用户 存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,VLR的功能,29,HLR的功能,GSM系统的中央数据库 其控制区域内所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据,30,属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理 存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃,AUC的功能,31,EIR的功能,存储移动设备的国际移
9、动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。 白名单：准许使用 灰名单：出现故障需监视 黑名单：失窃不许使用,32,第2章 GSM系统结构与接口 第1节 GSM系统结构与功能 第2节 GSM主要接口,33,A接口、Abis接口和Um接口 其中，A接口、Um接口为开放式接口,BTS,BSC,MSC,Um接口,Abis接口,A接口,MS,BSS侧主要接口,34,网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口 物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路 传输话音和七号信令 传递的
10、信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等,A接口,35,基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口 物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路 采用LAPD协议,Abis接口,36,移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口 物理链路为无线链路 采用LAPDm协议 传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等,Um接口,37,NSS内部接口,MSC,F接口,EIR,HLR/AUC,C接口,B接口,VLR,D接口,G接口,VLR,B接口,MSC,E接口,38,第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划
11、第4章 无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍,39,第3章 GSM移动区域与编号计划 第1节 GSM区域定义 第2节 编号计划,40,GSM区域定义,41,第3章 GSM移动区域与编号计划 第1节 GSM区域定义 第2节 编号计划,42,IMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号 采取E.212编码方式 存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送 IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9) 例:460002289000168,IMSI,43,Not more than 15 digits,3 digits,2 digits,IMSI,MCC,MNC,M
12、SIN,NMSI,MCC：移动国家码，三个数字，如中国为 460 MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00 MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码 NMSI：在某一国家内MS唯一识别码,IMSI,44,TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应 TMSI分配原则： 包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定,TMSI,45,MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码 采取E.164编码方式 存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传
13、送 例：13900188210,MSISDN,46,CC： Country Code，国家码，如中国为86 NDC：National Destination Code，国内接入号，如139、130等等 SN： Subscriber Number MSISDN的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCD,CC,NDC,SN,National (significant),Mobile number,Mobile station international,ISDN number,MSISDN,47,编码格式为： CC+NDC+LSP CC、NDC含义同MSISDN的规定, LSP (
14、locally significant part) 由运营者自己决定 E.164编码方式 目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与 VLR-Number基本上都是一样的,MSC-Number/VLR-Number,48,采取E.164编码方式 编码格式为：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即为用户号为全零的MSISDN CC，NDC含义同MSISDN的规定,HLR-Number,49,MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为 460 MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字， 如中国移动的MNC为00 LAC：L
15、ocation Area Code，是2个字节长的十六进制码， 0000与 FFFE不能使用 例:460008C90,在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移动台是以LAI为单位进行,LAI,50,CGI是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的 编码格式为LAI+CI： CI：Cell Identity, 是2个字节长的十六进制码，可由运营部门自定 例：4600017A728FD,CGI,51,NCC-PLMN色码(取值07) ,用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。 相邻国家要具体协调NCC的配置 BCC-BTS色码(取值07) ,
16、用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS,用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS,基站识别色码BSIC,NCC,BCC,BSIC,52,TAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配 FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码 SNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备 SP-备用,为0 例：490547403767335,IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备,#06#为查询代码,IMEI（15位数字）,TAC,SP,FA
17、C,SNR,6个数字,2个数字,6个数字,1个数字,IMEI,53,第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍,54,第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节 逻辑信道组合,55,时隙和帧结构,56,8bit,41同步bit,36加密bit,3bit,68.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,数据,接入突发脉冲序列(AB)：用于MS初始化接入。,3bit,142bit,3bit,8.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,数据,频率校正突发脉冲序列(FB
18、)：用于MS与BTS之间的频率同步。,3bit,39加密bit,39加密bit,3bit,8.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,数据,数据,64同步bit,同步突发脉冲序列(SB)：用于MS与BTS之间的定时同步。,时隙和帧结构,57,3bit,57加密bit,57加密bit,3bit,8.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,数据,数据,26bit,1,1,训练序列,偷帧标志,普通突发脉冲序列(NB)：用于携带业务信道和除RACH之外的控制信道上的信息。,3bit,142调制bit,3bit,8.25bit,尾比特,尾比特,保护间隔,虚拟突发脉冲序列(DB)：用于BTS在无信息下发的时隙
19、发送填充帧。,时隙和帧结构,58,时隙和帧结构,59,第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节 逻辑信道组合,60,GSM900 和 GSM1800具有相同的逻辑信道划分,逻辑信道分类,61,下行逻辑信道,62,上行逻辑信道,63,搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲 解读系统消息 侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立 话音信道分配 通话 呼叫释放,FCCH SCH BCCH PCH RACH AGCH SDCCH SDCCH TCH FACCH,逻辑信道作用举例,64,第4章 GSM无线逻辑信道 第1节 时隙和帧结构 第2节 逻辑信道分类 第3节
20、 逻辑信道组合,65,TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF(全速率TCH) TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH(半速率TCH) 51复帧 FCCH+SCH+BCCH+CCCH(主BCCH) FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4(组合BCCH) BCCH+CCCH(扩展BCCH) SDCCH/8+SACCH/C8(主SDCCH),逻辑信道组合,26复帧,66,主BCCH,67,组合BCCH,68,独立SDCCH,69,TCH信道,70,第1章 GSM移动通信概述 第2章 GSM系统结构与接口 第3章 GSM移动区域与编号计划 第4章 GSM无线逻辑信道 第5章 GSM系统技术介绍,71,时间提前量（TA）,72,跳频（FH）,73,通过语音激活检测(VAD)实现 在语音间歇期关闭发射，仅发射静音指示帧(SID) 接收端码变换器产生舒适噪声 延长电池寿命降低干扰,不连续发射（DTX）,74,延长电池寿命 降低网络干扰 功率控制基于电平和质量 BCCH载频不参与功率控制,功率控制（PC）,75,小结,GSM系统结构与接口 GSM移动区域与编号计划 GSM无线逻辑信道 GSM系统技术,小结,