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1、GSM网络原理,波导客服培训室 马向红,学习目的：,1、了解移动通信的发展 2、掌握GSM网络的组成 3、掌握GSM信道的划分 4、熟悉GSM网络的关键技术,课程安排:,第一节、GSM网络的发展 第二节、GSM网络系统的组成 第三节、GSM系统的信道 第四节、GSM系统的关键技术,通信的发展,1、古代,2、近代,3、当代,什么是 移动通信？,通信双方中至少有一方在移动中( 或者临时停留在某一预定位置上）进行信息的传输和交换，包括移动体（车辆、飞机或行人）与移动体之间的通信，移动体与固定点（固定无线电话或有线用户）之间的通信。,移动通信的发展,第一代（1G）：模拟无线网络 第二代（2G）：数字通
2、信网络(GSM、窄带CDMA) 第三代（3G）：分组型移动业务（CDMA2000等）,目前所处的阶段,GSM网络原理,1. GSM系统组成,1）、移动台（MS） 2）、基站子系统（BSS） 3）、网络子系统（NSS） 4）、操作子系统（OSS）,2. 系统结构框图,2.1 MS,Handset SIM,组成：移动通信终端设备+用户识别模块 1、移动终端设备：语音编解码、信道编解码、信息加密、信息的调制与解调及发送和接收。 2、SIM卡：执行与安全保密有关的重要信息，防止非法用户进入网络。,移动通信终端设备+用户识别模块,2.2 基站子系统（BSS）,组成： 1、基站收发台（BTS） 1）、射频
3、信号接、收； 2）、 信号调制、解调、纠错。 2、基站控制器（BSC） 1）、控制多个BTS的射频资源； 2）、跳频、功率控制、提供数据交换接口。,BSC+BTS,2.3 网络子系统（NSS）,MSC、VLR、HLR、AUC、EIR,4）、越区切换和漫游的控制 5）、IMSI和IMEI码的登记、管理 6）、服务类型的控制 7）、对用户进行鉴权,组成： 1、移动交换中心（MSC） 1）、信道的管理和分配 2）、呼叫的处理和控制 3）、MS位置信息的登 记和管理,2、本地位置寄存器（HLR） 存储本地用户位置信息的数据库： 1）、永久性参数： IMSI、IMEI、接入的优先级别、业务类型和保密参数
4、等。 2）、临时性参数： 当 前用户所处的位置信息。,3、访问位置寄存器（VLR） 存储来访用户位置信息的数据库 4、鉴权中心（AUC） 产生三个参数，以便确定用户身份、对呼叫进行鉴权和加密 5、设备标识寄存器（EIR） 存储移动台设备参数的数据库,2.4 操作子系统（OSS）,主要对整个GSM网络进行管理和监控，如: 系统自检和报警 系统故障诊断与处理 备用设备启动 话务量的统计 计费数据的记录和传递等,3. GSM系统的信道,问题:什么是信道? 划分: 物理信道: 传送信息的载体 逻辑信道: 物理信道不同时刻的映射,物理信道+逻辑信道,3.1 工作频段分配,GSM900频段为: 890-9
5、15MHz(移动台发射,基站接收,上行链路) 935-960MHz(移动台接收,基站发射,下行链路) 双工频率间隔:45MHz 信道总数:124,E_GSM900频段为: 880-915MHz(移动台发射,基站接收：上行链路) 925-960MHz(移动台接收,基站发射：下行链路) 双工频率间隔:45MHz 信道总数:174,DCS1800频段为: 1710-1785MHz(移动台发射,基站接收,上行链路) 1805-1880MHz(移动台接收,基站发射,下行链路) 双工频率间隔:95MHz 信道总数:374,PCS1900频段为: 1850-1910MHz(移动台发射,基站接收：上行链路)
6、1930-1990MHz(移动台接收,基站发射：下行链路) 双工频率间隔:80MHz 信道总数:299,3.2 物理信道,f发射=890.2+0.2（n1） n 1,124 (n为信道数),f接收=935.2+0.2（n1） n 1,124 (n为信道数),GSM900,f发射=,f接收=,？,？,1805.2+0.2(n-512) (n为信道数),DCS1800,1710.2+0.2(n-512) (n为信道数),3.3 逻辑信道,根据物理信道所承载信息的不同来划分信道，称为逻辑信道。 逻辑信道分为： 1）、业务信道 携带数字化的用户编码语音或用户数据 2）、控制信道 在移动台和基站之间传递
7、信令和同步指令,逻辑信道的分类： 控制信道（CCH）： 基站和移动台之间传输信令和同步指令。 业务信道（TCH）： 携带数字化用户编码语音或用户数据。,控制信道分为： 1）、广播信道（BCH） 2）、公共控制信道（CCCH） 3）、专用控制信道（DCCH）,广播信道（BCH）,1）、频率校正信道（FCCH） 校正手机的工作频率 2）、同步信道（SCH） 传输手机帧同步信息和识别基站信息 3）、广播控制信道（BCCH） 传输网络参数，使手机测量小区信号强度 和识别小区标志,公共控制信道（CCCH）,1）、寻呼信道（PCH） 传输基站寻呼手机的信息 2）、随机接入信道（RACH） 用于手机呼叫请求
8、和手机对来自基站寻呼 的响应 3）、准许接入信道（AGCH） 基站回应手机的呼叫请求,专用控制信道（DCCH）,1）、独立专用控制信道（SDCCH） 手机与基站建立连接后，在基站分配TCH前用来保持联系的中间的、暂时的信道； 用于传输手机与基站的连接指令和信道分配信令。 2）、慢速辅助控制信道（SACCH） 在手机与基站之间，周期性地传输一些特定的信息；,3）、快速辅助控制信道（FACCH） 传送与SDCCH相同类型的信息； 使用时要中断业务信息（4帧），插入FACCH。,业务信道,业务信道分为： 1）、全速率TCH 2）、半速率TCH 3）、可变速率TCH,3.4 帧结构,156.25B,1
9、时隙0.576ms,4. GSM系统的关键技术,4.1 多址技术,1、频分多址（FDMA） 2、时分多址（TDMA） 3、码分多址（CDMA）,频分多址即是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(或称信道)分配 给不同的用户使用。,时分多址即是把时间分割成周期性的时帧，每一时帧在分割成若干个时隙（无论时帧或时隙都是互不重叠的），然后根据一定的分配原则，使各移动台在每帧内只能在指定的时隙内向基站发送信号。,GSM的多址方式,码分多址即不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各不相同的编码序列来区分。,4.2 数字调制技术,调制的目的： 1）考虑无线传输过程中，高频信号
10、传输的有效性 2）考虑基站发射机、移动电话天线的长度（=C/f, L=/4),ASK（幅移键控）：改变载波信号振幅 FSK（频移键控）：改变频率 PSK（相移键控）：改变相位,FSK,MSK,GMSK,4.3 语音编码技术,采样、量化、编码: 1）、采样速率为：8KHz/s 2）、将每个采样值用256个不同电平中的一个来表示 3）、将量化值用8位二进制代码表示 数字链路上的信号比特速率为64Kbit/s,PCM编码,GSM系统采用声码器和波形编码器的混合，即LPC-LTP-RPE编码器（线性预测编码长期预测编码规则脉冲激励编码器） LPC-LTP为声码器：3.6kbit/s RPE为波形编码器
11、：9.4kbit/s 因此话音编码器输出的比特速率:13kbit/s,20 ms Blocks,Speech Coder,Bits Ordered,260 Bits,260 Bits,132,78,Important Bits,Other Bits,50,Very Important Bits,4.4 信道编码技术,作用：检验和校正接收比特流中的差错 例子 信息 添加比特（密码） 发送比特 0 000 0000 1 111 1111 接收编码可能为：0000 0010 0110 0111 判决结果: 0 0 X 1,BER：Bit Error Ratio 差错比特率 差错控制编码：分组编码、卷
12、积编码,4.5 交织技术,作用：将突发错误分散开来，对抗突发干扰 例如：打电话时可以防止一些噪音的干扰，使 对方接收到清晰、连续的话音信号,交织原理,4.6 跳频技术,目的：确保通信的保密性和抗干扰性 GSM系统中跳频分为： 基带跳频 射频跳频 功能： 改善衰减 改善通信质量 相当于频率分集,4.7 DTX和DRX,DISCONTINUOUS TRANSMISSION (DTX) 非连续发射 1.一种在通话中的省电模式 2.当语音不激活时，发送端只发射很少信息 3.接收端产生舒适噪声 DISCONTINUOUS RECEPTION (DRX) 非连续接收 1.一种在待机时的省电模式 2.手机基于IMSI被分成不同的寻呼组 3.从网络来的寻呼信息会以预定的间隔发送,THANK YOU!,