GSM移動(dòng)通信介紹

1、GSM移動(dòng)通信介紹GSM移動(dòng)通信介紹介紹提綱GSM移動(dòng)通信概述GSM系統(tǒng)工作頻段劃分GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相關(guān)接口GSM系統(tǒng)相關(guān)識(shí)別號(hào)碼GSM系統(tǒng)話音處理流程簡(jiǎn)介GSM系統(tǒng)安全性管理功能GSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理功能GSM移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)介紹介紹提綱GSM移動(dòng)通信概述1.GSM移動(dòng)通信概述1.1 移動(dòng)通信概念1.2 移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史1.3 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程1.GSM移動(dòng)通信概述1.1 移動(dòng)通信概念1.2 移動(dòng)通信1.1 移動(dòng)通信的概念為什么需要移動(dòng)通信 隨時(shí)隨地、不受時(shí)空限制地進(jìn)行信息交流移動(dòng)通信的概念 通信雙方或至少其中一方在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中進(jìn)行信息傳遞的通信方式1.1 移動(dòng)

2、通信的概念為什么需要移動(dòng)通信第一個(gè)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第一個(gè)蜂窩系統(tǒng)（AMPS）是在1983年10月在芝加哥地區(qū)開(kāi)始使用，由美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T）經(jīng)營(yíng)管理1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第一個(gè)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用模擬技術(shù)頻率：800MHz、900MHz主要的制式美國(guó)：AMPS（先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)）歐洲：TACS（總接入通信系統(tǒng)）英國(guó)：ETACS日本：NTACS西德、葡萄牙：C-450意大利：RTMS1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用數(shù)字技術(shù)頻率： 800MHz、900MHz、1800MHz主要的系統(tǒng)美

3、國(guó)：DAMPS、CDMA歐洲：GSM日本：PDC2.5代移動(dòng)通信系統(tǒng)GPRSIS-95B 1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用數(shù)字技術(shù)頻率： 800MHz主要的系統(tǒng)(十種提案)日本：W-CDMA歐洲：ETSI-UTRA-UMTS、EP-DECT美國(guó)：WIMS W-CDMA、CDMA2000、UWC-136、 WCDMA/NA韓國(guó)：Global CDMA 、Global CDMA 中國(guó)：TD-SCDMA1.2移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1982年，歐洲郵電大會(huì)（CEPT）成立了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體GSM，其目的

4、是制定歐洲900MHz數(shù)字TDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。1989年，PHASE I標(biāo)準(zhǔn)，主要定義了900M頻段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1991年，第一個(gè)GSM系統(tǒng)正式商用，重新命名為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System For Mobile Communication）。1993年，PHASE II 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)PHASE I 進(jìn)行必要的修正和業(yè)務(wù)補(bǔ)充外，增加1800M頻段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；1994年，PHASE II 標(biāo)準(zhǔn)，增加GPRS的內(nèi)容。1.3 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程1982年，歐洲郵電大會(huì)（CEPT）成立了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體2. GSM系統(tǒng)工作頻段劃分2.1 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(900M

5、)2.2 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(1800M)2.3 GSM系統(tǒng)的頻率結(jié)構(gòu)2. GSM系統(tǒng)工作頻段劃分2.1 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(2.1公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(900M)900MHz公用陸地蜂窩移動(dòng)通信的頻段: 890915/935960 MHz(基站收/基站發(fā))我國(guó)主要運(yùn)營(yíng)商的頻率使用劃分 890909MHz/935954MHz 94個(gè)頻點(diǎn) (移動(dòng)) 909915MHz/954960MHz 28個(gè)頻點(diǎn) (聯(lián)通)2.1公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(900M)900MHz公用陸地2.2 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(1800M)1800MHz公用陸地蜂窩移動(dòng)通信的頻段： 17101785/1805188

6、0 MHz(基站收/基站發(fā))我國(guó)主要運(yùn)營(yíng)商的頻率使用劃分 17101720MHz/18051815MHz (移動(dòng)) 17451755MHz/18401850MHz (聯(lián)通)2.2 公用移動(dòng)通信網(wǎng)頻段劃分(1800M)1800MHz公2.3 GSM系統(tǒng)的頻率結(jié)構(gòu)GSM數(shù)字移動(dòng)通信頻率結(jié)構(gòu)采用FDMA-TDMA技術(shù)。手機(jī)上行頻率890915MHZ；基站下行頻率935960MHZ。在25MHZ頻段內(nèi)分配125個(gè)載頻（一般96號(hào)載頻作為保護(hù)頻道），頻率間隔200KHZ。每個(gè)載頻又 被8個(gè)信道時(shí)分復(fù)用，實(shí)際最大可用信道數(shù)為： 8*（125-1）=992個(gè)。DCS1800上/下行頻率為：17101785/

7、18051880 MHz .分配374個(gè)載頻.2.3 GSM系統(tǒng)的頻率結(jié)構(gòu)GSM數(shù)字移動(dòng)通信頻率結(jié)構(gòu)采用F3.GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3.1多址技術(shù)3.2功率控制3.3頻率復(fù)用技術(shù)3.4跳頻技術(shù)3.GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)3.1多址技術(shù)3.2功率控制3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)多址方式有三種：FDMA、TDMA和CDMA頻率時(shí)間FDMA頻率時(shí)間TDMA頻率時(shí)間碼CDMA3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù)多址方式有三種：FDMA、 在GSM中，無(wú)線路徑上是采用時(shí)分多址（TDMA）方式。每一頻點(diǎn)（頻道或叫載頻TRX）上可分成8個(gè)時(shí)隙，每一時(shí)隙為一個(gè)信道。一個(gè)TRX最多可有8個(gè)移動(dòng)客戶同時(shí)使用

8、。3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù) TDMA方式頻分多址和時(shí)分多址方式 在GSM中，無(wú)線路徑上是采用時(shí)分多址（TDMA）方3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù) TDMA物理信道-幀結(jié)構(gòu)3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù) TDMA物理信道-幀結(jié)構(gòu)3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù) TDMA邏輯信道AGCHRACHPCHTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HTCH/FTCH/H邏輯信道廣播信道(BCH)公共控制信道 (CCCH)話務(wù)信道 (TCH)控制信道FACCH/ BmSDCCHFACCH/ LmSACCHSCHBCCH(Sys Info)FCH公共信道 (CCH)專用信道(

9、DCH)3.1GSM移動(dòng)通信技術(shù)多址技術(shù) TDMA邏輯信道AGCH3.2GSM移動(dòng)通信技術(shù)功率控制 當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它的發(fā)射功率需要進(jìn)行變化。當(dāng)它離基站較近時(shí)，需要降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它用戶的干擾，當(dāng)它離基站較遠(yuǎn)時(shí)，就應(yīng)該增加功率，克服增加了的路徑衰耗。 所有的GSM手機(jī)都可以以2DB 為一等級(jí)來(lái)調(diào)整它們的發(fā)送功率，GSM900 移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是8W（規(guī)范中最大允許功率是20W，但現(xiàn)在還沒(méi)有20W的移動(dòng)臺(tái)存在）。DCS1800移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是1W。相應(yīng)地，它的小區(qū)也要小一些。3.2GSM移動(dòng)通信技術(shù)功率控制 當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)幾個(gè)基本概念基站

10、 移動(dòng)通信系統(tǒng)采用基站設(shè)備來(lái)提供無(wú)線服務(wù)范圍的。蜂窩 基站的覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱為蜂窩大區(qū)制 采用大功率的基站，提供比較大的服務(wù)范圍，但它的頻率利用率較低，也就是說(shuō)基站提供給用戶的通信通道比較少，這種方式稱為大區(qū)制。小區(qū)制 采用小功率的基站，提供大容量的服務(wù)范圍，同時(shí)它采用頻率復(fù)用技術(shù)來(lái)提高頻率利用率，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比較大，這種方式稱為小區(qū)制或微小區(qū)制。3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)幾個(gè)基本概念基站頻率復(fù)用的概念和相關(guān)影響 頻率復(fù)用:指處在不同地理位置（不同的小區(qū)）上的用戶可以同時(shí)使用相同頻率的信道。頻率復(fù)用系統(tǒng)可以極大地提高頻譜效率。 但如果

11、系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。 同頻干擾（C/I）： 因頻率復(fù)用造成的相鄰小區(qū)相同頻率對(duì)信道的干擾。GSM要求C/I9DB。 鄰頻干擾（C/A）：小區(qū)內(nèi)外相鄰頻率產(chǎn)生的干擾。GSM要求C/A-9DB。3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)頻率復(fù)用的概念和相關(guān)影響 頻率復(fù)用:指處在不同地理位置（不同頻率復(fù)用方案 頻率復(fù)用方案：在系統(tǒng)的作用區(qū)域內(nèi)重復(fù)使用相同的頻率這種頻率復(fù)用方案使整個(gè)頻譜分配被劃分為K個(gè)頻率復(fù)用的模式。 公式： D：頻率復(fù)用距離 R：小區(qū)半徑 K：頻率復(fù)用模式(K=3、4、7)3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù) 頻率復(fù)用方案 頻率復(fù)用方案：在系統(tǒng)的作用區(qū)域內(nèi)重復(fù)使用相同的GS

12、M頻率復(fù)用方式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)7小區(qū)復(fù)用模式4基站3小區(qū)復(fù)用模式：4X33基站3小區(qū)復(fù)用模式：3X31基站3小區(qū)復(fù)用模式：1X31基站1小區(qū)復(fù)用模式：1X1GSM頻率復(fù)用方式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)7小GSM頻率復(fù)用方式-7小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)76543212341756GSM頻率復(fù)用方式-7小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)GSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)a1a2a3c1c2c3d1d2d3b1b2b3c1c2c3d2d1d3b11b2b3GSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3G

13、SM移動(dòng)通信GSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)假設(shè)：可用的頻段為4895，載頻數(shù)為48個(gè)。規(guī)劃站型為：3小區(qū)每小區(qū)4個(gè)載頻的基站，即 4/4/4 站型 GSM頻率復(fù)用方式-4基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信GSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)a1a2c1c2c3b1b2b3c1c2c3b2b1b3a3GSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信GSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)假設(shè)：可用的頻段為96131，載頻數(shù)為36個(gè)。規(guī)劃站型為：3小區(qū)每小區(qū)4個(gè)

14、載頻的基站，即 4/4/4 站型 A1B1C1A2B2C2A3B3C396979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131GSM頻率復(fù)用方式-3基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信GSM頻率復(fù)用方式-1基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻率復(fù)用技術(shù)a1a2a3a1a2a3a1a2a3a1a2a3a2a1a3GSM頻率復(fù)用方式-1基站3小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信GSM頻率復(fù)用方式-1基站1小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信技術(shù)頻

15、率復(fù)用技術(shù)A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3A1,a2,a3GSM頻率復(fù)用方式-1基站1小區(qū)復(fù)用模式3.3GSM移動(dòng)通信調(diào)制信道編碼與交織語(yǔ)音數(shù)字化及編碼f1f2f3f4f1信息通過(guò)不斷跳躍的頻率被傳輸什么是跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)調(diào)制信道編碼與交織語(yǔ)音數(shù)字化及編碼f1f2f3f4f1信息通跳頻的種類

16、3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)基帶跳頻 信道在不同時(shí)隙中使用不同頻率的收發(fā)機(jī)傳輸信息合成器跳頻 信道使用固定的具有頻率可調(diào)功能的收發(fā)機(jī)在不同時(shí)隙通過(guò)不同頻率傳輸信息跳頻的種類3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)基帶跳頻跳頻的種類基帶跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2f4f1f2f3f4f5f6Call 1Call 2窄帶諧振腔合成器跳頻的種類基帶跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2f跳頻的種類合成器跳頻3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2f4f1 f2 f3 f4 f5 f6f4Call 1Call 2f1 f2 f3 f4 f5 f6寬帶合路器f2跳頻的種類合成器跳頻3.4GSM移動(dòng)

17、通信技術(shù)跳頻技術(shù)f2跳頻的作用3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù) 改善傳輸質(zhì)量，相當(dāng)于頻率分集 頻率分集處于多徑環(huán)境中的漫速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)通過(guò)采用跳頻技術(shù)，大大改善移動(dòng)臺(tái)的通信質(zhì)量 提高網(wǎng)絡(luò)容量，相當(dāng)于干擾分集跳頻的作用3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù) 改善傳輸質(zhì)量，頻率數(shù)載波組合非跳頻 基帶跳頻 合成器跳頻話務(wù)量 (E/Km2)容量的增長(zhǎng)基帶/非跳頻 合成器/非跳頻 合成器/基帶2436482/2/23/3/34/4/42/2/24/4/45/5/53/3/35/5/57/7/731.356.983.6 31.3 83.6111.5 56.9111.5164.6-47%33%82%96%97%8

18、2%33%48%非跳頻 基帶跳頻 合成器跳頻跳頻的作用-網(wǎng)絡(luò)容量的提升3.4GSM移動(dòng)通信技術(shù)跳頻技術(shù) 頻率復(fù)用方式 非跳頻: 所有信道4x3 基帶跳頻: 控制信道4x3 ；話音信道 3x3 合成器跳頻: 控制信道4x3 ；話音信道 1x3或1X1頻率數(shù)載波組合非跳頻 基帶跳頻 合成器跳頻話務(wù)量 (E/4.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2 GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口4.3 GSM系統(tǒng)功能4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議4.GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSC 基站控制中心BTS 基站收發(fā)信臺(tái)MSC 移動(dòng)交換中心VLR 拜訪位置寄存器HLR 歸屬位置寄存器

19、AUC 鑒權(quán)中心EIR 設(shè)備識(shí)別寄存器OMC 操作維護(hù)中心NMC 網(wǎng)絡(luò)管理中心PSTN 公用電話網(wǎng)PDN 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)BSCBTSBSSOMCNMCOSSNSSMSC/VLRHLR/AUCEIRPSTNISDNPDNGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖MS4.1 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSC 基站控制中心BSCBTSBSBSCBTSBSSMSC/VLRUmA-bisA4.2GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口系統(tǒng)的主要接口BSCBTSBSSMSC/VLRUmA-bisA4.2GSMHLREIRPSTNISDNPDNBSCBTSBSSMSC/SSPVLRMSC/SSPVLRSCPGBETUP/ISUPBDCFAL4.

20、2GSM系統(tǒng)的相關(guān)接口系統(tǒng)內(nèi)部接口HLREIRPSTNISDNPDNBSCBTSBSSMSC/MSC/VLRHLR/AUCEIRBSSOSSPSTNNSS4.3GSM系統(tǒng)功能NSS各部分的功能MSC/VLRHLR/AUCEIRBSSOSSPSTNNSS 1）信道的管理和分配； 2）呼叫的處理和控制； 3）過(guò)區(qū)切換和漫游的控制； 4）用戶位置信息的登記與管理； 5）用戶號(hào)碼和移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼的登記和管理; 6）服務(wù)類型的控制； 7）對(duì)用戶實(shí)施鑒權(quán); 8）與其它公用通信網(wǎng)絡(luò)互連.4.3GSM系統(tǒng)功能MSC、VLR功能 MSC VLR存儲(chǔ)漫游用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù) 1）信道的管理和分配；4.3GSM系統(tǒng)功

21、能MSC、VLR功 HLR登記內(nèi)容： 永久性的參數(shù) 暫時(shí)性的需要隨時(shí)更新的參數(shù)4.3GSM系統(tǒng)功能HLR、AUC功能 AUC存儲(chǔ)內(nèi)容： 鑒權(quán)信息 加密密鑰 HLR登記內(nèi)容：4.3GSM系統(tǒng)功能HLR、AUC功能 A EIR存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行鑒別監(jiān)視，拒絕非移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。4.3GSM系統(tǒng)功能EIR的功能 EIR存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)移動(dòng)設(shè)備4.3GSM系BSCTCMSCOMCMSBSSUmAbisAsubABTS4.3GSM系統(tǒng)功能BSS設(shè)備的組成BSCTCMSCOMCMSBSSUmAbisAsubABTS耦合TXRX載頻單元基站接口單元載頻單元幀單元幀單元時(shí)鐘單元

22、操作維護(hù)BSC射頻基帶控制4.3GSM系統(tǒng)功能BTS的結(jié)構(gòu)耦TXRX載頻基載頻幀單元幀單元時(shí)鐘操作BSC射頻基帶控制4 無(wú)線資源的接入 基帶數(shù)字處理 包括信道編/解碼，交織/去交織，加密/去加密，TDMA幀 建立，速率匹配等，由幀單元（FU）完成 射頻處理 實(shí)現(xiàn)900M無(wú)線信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，由載頻單元（CU）完成 信道管理 將指定的邏輯信道組合到實(shí)際的物理信道上4.3GSM系統(tǒng)功能BTS的主要功能 無(wú)線資源的接入 基帶數(shù)字處理 射頻處理 信道管理4.3GS 信道管理 建立與釋放無(wú)線資源，執(zhí)行邏輯信道的組合、物理信道的映射 響應(yīng)MS和MSC的呼叫請(qǐng)求 協(xié)議轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)MSC-BSC側(cè)七號(hào)信令和BSC

23、-BTS側(cè)LAPD信令的轉(zhuǎn)換4.3GSM系統(tǒng)功能BTS的主要功能 信道管理 協(xié)議轉(zhuǎn)換4.3GSM系統(tǒng)功能BTS的主要功能 實(shí)現(xiàn)16Kbit/s到64Kbit/s的話音信號(hào)處理TCAsub口16Kbit/s至BSC至MSCA口64Kbit/s13Kit/s RPE-LPT話音信息3Kbit/s檢測(cè)比特64Kbit/sPCM碼+ 對(duì)下行鏈路的話音激活檢測(cè)和舒適噪聲的產(chǎn)生4.3GSM系統(tǒng)功能TC的主要功能 實(shí)現(xiàn)16Kbit/s到64Kbit/s的話音信號(hào)處理TCA1 : 4BSCTCUmAbisAsubABTSMS至MSC2Mbit/sPCM傳輸每個(gè)PCM時(shí)隙包含4個(gè)GSM TCH/F13Kbit/

24、s每個(gè)PCM時(shí)隙包含1個(gè)GSM TCH/F16Kbit/s16Kbit/s64Kbit/s TC可以放在傳輸鏈中BTS與MSC之間的 不同地方 TC在功能上屬于BTS，但通常放在MSC 機(jī)房以節(jié)省長(zhǎng)途傳輸鏈路4.3GSM系統(tǒng)功能BSS內(nèi)部語(yǔ)音信號(hào)傳輸速率1 : 4BSCTCUmAbisAsubABTSMS至MSCBTS 包括便攜臺(tái)和車載臺(tái) 接入網(wǎng)絡(luò)需要SIM卡的支持 緊急業(yè)務(wù)除外4.3GSM系統(tǒng)功能MS的主要功能BTS 包括便攜臺(tái)和車載臺(tái) 接入網(wǎng)絡(luò)需要SIM卡的支持4.3對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，如系統(tǒng)自檢、報(bào)警、故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄傳遞及各種資料的收集分析和顯示等 友好的

25、用戶界面 提供標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)管接口4.3GSM系統(tǒng)功能OMC的主要功能對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，如系統(tǒng)自檢、報(bào)警、 友好的用戶界面4.BSCIntegrated Network Management Center OMC-R OMC-SBSS A+ InterfaceQ3Q3Switch ElementMobility Management ElementHLRVLRAuC CDMA MSCUNIX SERVER BILLING SYSTEMTCP/IPBTSBTSTCP/IP4.3GSM系統(tǒng)功能OMC的組成BSCIntegrated Network Manageme4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議系統(tǒng)信令

26、結(jié)構(gòu)4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議系統(tǒng)信令結(jié)構(gòu)4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議協(xié)議L1-L3分層結(jié)構(gòu)CM：通信管理 MM：移動(dòng)性管理RR：無(wú)線資源管理 LAPDm：ISDN的Dm數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議移動(dòng)應(yīng)用部分BSSMAP：基站子系統(tǒng) 移動(dòng)應(yīng)用部分SCCP：信令連結(jié)控制部分 MTP：信息傳遞部分ISUP：ISDN用戶部分TACP：事務(wù)處理應(yīng)用部分 MTP：信息傳遞部分L1-L3：信號(hào)層1-34.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議協(xié)議L1-L3分層結(jié)構(gòu)CM：通信信令層3的互通4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議BSSAP：BSS應(yīng)用部分 SCCP：信令連接控制部分DTAP：直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分 MTP：消息傳遞部分BSSMAP：B

27、SS移動(dòng)應(yīng)用部分RR在基站子系統(tǒng)中終止，RR消息在BSS中進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)譯， 映射成BSS移動(dòng)應(yīng)用部分（BSSMAP）的消息在A接口中傳遞移動(dòng)性管理（MM）和接續(xù)管理（CM）都至MSC終止， MM和CM消息在A接口中是采用直接轉(zhuǎn)移應(yīng)用部分（DTAP） 傳遞，基站子系統(tǒng)（BSS）則透明傳遞MM和CM消息信令層3的互通4.4 GSM系統(tǒng)各接口協(xié)議BSSAP：BSS5.GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼5.1 MSISDN5.2 IMSI5.3 TMSI5.4 MSRN/HON5.5 MSC號(hào)與HLR號(hào)5.6 LAI/CGI/BSIC5.GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼5.1 MSISDN 在GSM系統(tǒng)中，出于識(shí)別的目的，定義了如

28、下的一些編號(hào):為了確定GSM移動(dòng)用戶： 永久性編碼: IMSI MSISDN 臨時(shí)性編碼: TMSI MSRN HON為了識(shí)別NSS網(wǎng)絡(luò)組件: MSC Number、VLR Number、 HLR Number為了識(shí)別位置區(qū): LAI為了識(shí)別BSS網(wǎng)絡(luò)組件: CGI BSIC5.GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 在GSM系統(tǒng)中，出于識(shí)別的目的，定義了如下的一些編號(hào):CCNDCSNNational (significant)Mobile station internationalISDN numberMobile numberMSISDN 號(hào)碼結(jié)構(gòu)圖CC： Country Code，國(guó)家碼，如中國(guó)為86。ND

29、C：National Destination Code，國(guó)內(nèi)接入號(hào)，如中國(guó)移動(dòng)的NDC目前有139、138、137、136、135；中國(guó)聯(lián)通的NDC 目前有130、131、133。SN： Subscriber Number ，SN的一般格式H0 H1 H2 H3 ABCD一、MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSM PLMN中的一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥的號(hào)碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號(hào)碼。二、MSISDN 采取E.164編碼方式。三、存儲(chǔ)在HLR和VLR中，在MAP接口上傳送。5.1 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 MSISDNCCNDCSNNational (significant)MMCC：Mobile Coun

30、try Code，移動(dòng)國(guó)家碼，在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，三個(gè)數(shù)字，如中國(guó)為 460。MNC：Mobile Network Code，移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，兩個(gè)數(shù)字。MSIN：Mobile Subscriber Identification Number，在某一PLMN內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。編碼格式為：H1 H2 H3 S XXXXXXNMSI：National Mobile Subscriber Identification，在某一國(guó)家內(nèi)MS唯一的識(shí)別碼。一、IMSI是GSM系統(tǒng)分配給移動(dòng)用戶(MS)的唯一的識(shí)別號(hào)。 二、采取E.212編碼方式。 三、存儲(chǔ)在SIM卡、HLR和VLR中，在無(wú)線接口及MAP接口上傳

31、送。四、IMSI分配原則：最多包含15個(gè)數(shù)字(0-9)。 MCC在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，而NMSI的分配則是各國(guó)運(yùn)營(yíng)者自己的事。 如果在一個(gè)國(guó)家有不止一個(gè)GSM PLMN，則每一個(gè)PLMN都要分配唯一的MNC。IMSI分配時(shí)，要遵循在國(guó)外PLMN最多分析MCC+MNC就可尋址的原則。Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSI 號(hào)碼結(jié)構(gòu)圖5.2GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 IMSIMCC：Mobile Country Code，移動(dòng)國(guó)家碼，TMSI是為了加強(qiáng)系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時(shí)用戶識(shí)別，在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI

32、唯一對(duì)應(yīng)。TMSI分配原則： 一、TMSI 包含四個(gè)字節(jié)，可以由八個(gè)十六進(jìn)制數(shù)組成，其結(jié)構(gòu)可由各運(yùn)營(yíng)部門根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r而定。二、TMSI的32比特不能全部為1，因?yàn)樵赟IM卡中比特全為1的TMSI表示無(wú)效的TMSI。三、要避免在VLR重新啟動(dòng)后TMSI重復(fù)分配，可以采取TMSI的某一部分表示時(shí)間或在VLR重起后某一特定位改變的方法。TMSI5.3 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 TMSITMSI是為了加強(qiáng)系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時(shí)用戶識(shí)別MSRN （移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼）是在移動(dòng)臺(tái)有來(lái)話呼叫時(shí)，根據(jù)HLR的請(qǐng)求，臨時(shí)由VLR分配的號(hào)碼，用于發(fā)端MSC 尋址被叫拜訪的MSC，接續(xù)完成后立即釋放，此號(hào)碼只在某

33、一時(shí)間范圍（比如90秒）內(nèi)有效。采取E.164編碼方式，編碼格式為：在MSC號(hào)碼/VLR號(hào)碼 的后面增加3 個(gè)數(shù)字。 MSRN HONHON（切換號(hào)碼）是用于用戶在兩個(gè)移動(dòng)交換區(qū)間進(jìn)行切換時(shí)，為建立MSC間通話鏈路而臨時(shí)使用的號(hào)碼，其編碼方式和格式類似MSRN。 5.4 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 MSRN/HONMSRN （移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼）是在移動(dòng)臺(tái)有來(lái)話呼叫時(shí)，根據(jù)HLMSC號(hào)碼HLR號(hào)碼一、編碼格式為 CC+NDC+LSP二、 CC、NDC含義同MSISDN的規(guī)定，LSP(locally significant part)由運(yùn)營(yíng)者自己決定三、E.164編碼方式四、目前在網(wǎng)上MSC與VLR都是合一

34、的，所以MSC號(hào)碼 與VLR號(hào)碼基本上都是一樣的。 一、采取E.164編碼方式 二、 編碼格式為：CC+NDC+H0 H1 H2 H3 0000，即為用戶號(hào)為全零的MSISDN，CC，NDC含義同MSISDN的規(guī)定。5.5 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 MSC號(hào)與HLR號(hào)MSC號(hào)碼HLR號(hào)碼一、編碼格式為 CC+NDC+LSP在檢測(cè)位置更新、切換請(qǐng)求和下發(fā)尋呼時(shí)，要使用位置區(qū)識(shí)別LAI。LAI 的組成為MCC+MNC+LAC。其中MCC 和MNC 與IMSI 中的相同，LAC 為位置區(qū)碼，用于識(shí)別移動(dòng)通信網(wǎng)中的一個(gè)位置區(qū)，最多為2 個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度的16 進(jìn)制編碼，0000 和FFFE 不能用來(lái)表示某一位置區(qū)

35、。 LAICGI在所有的GSM PLMN中小區(qū)的唯一標(biāo)識(shí)。在LAI的基礎(chǔ)上再加上小區(qū)識(shí)別CI構(gòu)成。編碼為：LAI+CI，其中CI為2個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的16進(jìn)制的BCD碼，由運(yùn)營(yíng)商自定?；咀R(shí)別碼。用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別相鄰的、采用相同載頻的、不同的BTS，特別用于區(qū)別在不同國(guó)家的邊界地區(qū)采用相同載頻的相鄰BTS。BSIC5.6 GSM系統(tǒng)相關(guān)號(hào)碼 LAI/CGI/BSIC在檢測(cè)位置更新、切換請(qǐng)求和下發(fā)尋呼時(shí)，要使用位置區(qū)識(shí)別LAI6. GSM話音處理流程簡(jiǎn)介GSM中話音處理的一般過(guò)程：6. GSM話音處理流程簡(jiǎn)介GSM中話音處理的一般過(guò)程：7.1 鑒權(quán)7.2 無(wú)線加密7.3 設(shè)備識(shí)別7.4 臨時(shí)識(shí)別碼(TMS

36、I)7. GSM系統(tǒng)安全性管理功能7.1 鑒權(quán)7. GSM系統(tǒng)安全性管理功能7.1鑒權(quán)鑒權(quán)原理AUC產(chǎn)生三參數(shù)(RAND、SRES、Kc)，存于HLR中。RAND由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，SRES由RAND和Ki,由A3算法得出；Kc由RAND和Ki用A8算出。當(dāng)用戶要進(jìn)行呼叫等操作時(shí)，先需對(duì)其鑒權(quán)，過(guò)程如下： MSC、VLR傳送RAND至MS MS用RAND和KI算出SRES并返回MSC/VLR MSC/VLR把收到的SRES與存儲(chǔ)在其中的SRES比較， 決定其真實(shí)性 7.1鑒權(quán)鑒權(quán)原理AUC產(chǎn)生三參數(shù)(RAND、SRES、Kc7.1鑒權(quán)鑒權(quán)執(zhí)行控制過(guò)程7.1鑒權(quán)鑒權(quán)執(zhí)行控制過(guò)程7.2加密加密原理

37、加密的定義： 為了防止BTS和MS之間交換客戶信息和客戶參數(shù)時(shí)不被非法個(gè)人或團(tuán)體所得或監(jiān)聽(tīng)，在GSM無(wú)線路徑上的加密。加密的過(guò)程在MS側(cè)，由Kc、TDAM幀號(hào)和加密命令M一起經(jīng)A5算法，對(duì)客戶信息數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密(也叫擾碼)，在無(wú)線路徑上傳送。在BTS側(cè)，把從無(wú)線信道上收到加密信息數(shù)據(jù)流、TDMA幀號(hào)和Kc，再經(jīng)過(guò)A5算法解密后，傳送BSC和MSC。 7.2加密加密原理加密的定義：7.2加密 加密執(zhí)行過(guò)程7.2加密 加密執(zhí)行過(guò)程7.3設(shè)備識(shí)別設(shè)備識(shí)別碼 占用IMEI 15位十進(jìn)制數(shù)字的前6位，確保系統(tǒng)中使用的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備不是盜用的或非法的。設(shè)備識(shí)別寄存器EIR完成設(shè)備的識(shí)別，EIR中存有三種名單

38、白名單： 包括已分配給可參與運(yùn)營(yíng)的所有設(shè)備識(shí)別序列號(hào)碼。 黑名單： 包括所有應(yīng)被禁用的設(shè)備識(shí)別碼。 灰名單： 包括有故障的及未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的移動(dòng)臺(tái)設(shè)備。目前我國(guó)大部分省市的GSM網(wǎng)路均未配置此設(shè)備(EIR)。7.3設(shè)備識(shí)別設(shè)備識(shí)別碼7.4臨時(shí)用戶號(hào)碼(TMSI)作用 防止非法個(gè)人或團(tuán)體通過(guò)監(jiān)聽(tīng)無(wú)線路徑上的信令交換而竊得移動(dòng)客戶真實(shí)的客戶識(shí)別碼(IMSI)或跟蹤移動(dòng)客戶的位置。產(chǎn)生過(guò)程 MSCVLR產(chǎn)生一個(gè)新的TMSI，通過(guò)給IMSI分配位置更新TMIS的命令將其傳送給移動(dòng)臺(tái)，寫(xiě)入客戶SIM卡。此后，MSCVLR和MS之間的命令交換就使用TMIS，客戶實(shí)際的識(shí)別碼IMSI便不再在無(wú)線路徑上傳送。

39、7.4臨時(shí)用戶號(hào)碼(TMSI)作用8.1 MS接續(xù)流程8.2 位置更新8.3 切換8.4 呼叫處理流程簡(jiǎn)介8. GSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理功能8.1 MS接續(xù)流程8. GSM系統(tǒng)移動(dòng)性管理功能IMSI附著 當(dāng)MS開(kāi)機(jī)后，若此時(shí)MS處于分離前相同的位置區(qū)，則將 MSC/VLR中VLR的IMSI作附著標(biāo)記； 若位置區(qū)已變，則要進(jìn)行新的常規(guī)位置更新8.1MS接續(xù)流程IMSI附著 當(dāng)MS開(kāi)機(jī)后，若此時(shí)MS處于分離前相同的位置區(qū)IMSI分離 當(dāng)MS關(guān)機(jī)后，發(fā)送最后一次消息要求進(jìn)行分離操作，MSC/VLR接到后在VLR中的IMSI上作分離標(biāo)記。定義：8.1MS接續(xù)流程IMSI分離 當(dāng)MS關(guān)機(jī)后，發(fā)送最后一次消息

40、要求進(jìn)8.2位置更新相關(guān)概念位置更新的定義： MS從一個(gè)位置區(qū)移到另一位置區(qū)時(shí)，一旦MS發(fā)現(xiàn)其存儲(chǔ)器中的LAI與接收到的LAI發(fā)生了變化，便執(zhí)行改變位置區(qū)及位置區(qū)的確認(rèn)過(guò)程。位置更新的分類(按照更新的頻率)常規(guī)位置更新周期性位置更新位置更新的分類(按照MS的位置分類)：相同MSC之間的位置更新相同MSC、不同BSC之間的位置更新不同MSC之間的位置更新8.2位置更新相關(guān)概念位置更新的定義： 定義 GSM系統(tǒng)采取了強(qiáng)制登記的措施。例如要求MS每30分鐘登記一次(時(shí)間的長(zhǎng)短由運(yùn)營(yíng)者設(shè)定)，若GSM系統(tǒng)沒(méi)有接收到某MS的周期性登記信息，它所處的VLR就以“隱分離”狀態(tài)在該MS上做記錄，這就是周期性登

41、記。 實(shí)現(xiàn)手段 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)BCCH向全體MS提供更新的周期。8.2位置更新周期性位置更新 定義8.2位置更新周期性位置更新8.2位置更新相同MSC之間的位置更新8.2位置更新相同MSC之間的位置更新8.2位置更新不同MSC之間的位置更新8.2位置更新不同MSC之間的位置更新8.3切換過(guò)程簡(jiǎn)介 切換的定義 將一個(gè)正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過(guò)程。 切換的發(fā)起由BSS作出(同MSC同BSC、同MSC不同BSC)由NSS發(fā)起(不同MSC)相關(guān)概念8.3切換過(guò)程簡(jiǎn)介 切換的定義相關(guān)概念 1. 小區(qū)內(nèi)切換 同一個(gè)無(wú)線頻道的話務(wù)信道之間 不同的無(wú)線頻道之間 2.同基站內(nèi)小區(qū)間切換 3.同MSC內(nèi)基站間切換 4.同PLMN不同MSC之間切換 5.不同PLMN的基站間切換，GSM不定義8.3切換過(guò)程簡(jiǎn)介切換類型 1. 小區(qū)內(nèi)切換8.3切換過(guò)程簡(jiǎn)介切換類型同BSC控制的小區(qū)間切換8.