移动通信第9章GSM数字移动通信系统C1

重庆大学ChongqingUniversity12019年8月15日星期四移动通信原理第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity22019年8月15日星期四1.GSM通信系统介绍2.GSM的关键技术3.GSM的网络结构第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity32019年8月15日星期四1.1GSM概述GSM(GlobalSystemforMobilcommunication)第二代主流蜂窝移动通信系统采用TDMA/FDMA复用方式采用数字化语音编码和数字调制技术以语音业务为主，也支持无线的数据业务使用数最广，用户数最多的移动通信系统第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity42019年8月15日星期四1.2GSM的历史1982年，北欧四国向CEPT（欧洲邮电行政大会）提交建议书，要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范。在ETSI（欧洲电信标准学会）技术委员会下成立“移动特别小组（GroupSpecialMobile）”简称“GSM”，来制定有关的标准和建议书。1986年，在巴黎，对提出的8个建议系统进行了现场实验。1987.5，GSM选定窄带TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE－LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控GMSK调制方式1988年提出主要建议，颁布GSM(泛欧数字蜂窝通信网)标准1990年完成了GSM900的规范，不同建议书经分组而成为一套12系列。1991年在欧洲开通了第一个系统，将GSM更名为“全球移动通信系统”(Globa1systemforMobilecommunications)。同年，移动特别小组完成了1800MHz频段的移动电信业务规范，名为DCS1800系统。1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务1993年欧洲第一个DCS1800系统投入商用第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity52019年8月15日星期四1988年春天完成第一阶段标准的第一个版本，1992年底基本冻结。1993年底基本完成第二阶段标准的主要部分，1994年底冻结。1994年6月开始考虑第2＋阶段的有关标准的定义，后并入第二阶段标准，并宣布还会有第三阶段的标准。但由于第三代移动通信系统标准而中止。130多个国家和地区已建立GSM网络，实现全球漫游；移动用户的40％采用GSM。1.3GSM的发展现状第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity62019年8月15日星期四通信：无线移动通信，支持话音和数据业务移动性：国际接入，采用SIM卡可接入不同运营商的GSM网络连接世界各地：一个号码，网络处理本地化容量大：频谱效率较高，小区覆盖较小，每小区用户数较多。传输质量高：就无线通信而言，话音质量高，可靠性高，高速运动场合（如汽车和火车上）也不会发生电话呼叫中断。安全功能：接入控制，通过SIM卡和PIN鉴权1.4GSM的优点第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity72019年8月15日星期四1.5GSM的标准系列序号内容序号内容01概述07MS的终端适配器02业务方面08BS-MSC接口03网络方面09网络互通04MS-BS接口与协议10业务互通05无线路径上的物理层11设备和型号认可规范06话音编码规范12操作和维护第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity82019年8月15日星期四1.6GSM的网络结构MSMSBTSBSCBSSPDNPSTNISDN交换网络子系统移动台固定网MSCOMCMSCEIRHLRVLRAUC无线基站子系统第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity92019年8月15日星期四GSM由移动台、基站子系统和网络子系统三部分组成MSMSBTSBSCBSSPDNPSTNISDN交换网络子系统无线基站子系统移动台固定网MSCOMCMSCEIRHLRVLRAUC第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity102019年8月15日星期四移动台移动台：能够接入PLMN,并得到通信服务的用户设备，包括移动终端(MS:MobileSystem)用户识别卡(SIM:SubscriberIdentityModuleCard)第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity112019年8月15日星期四基站子系统基站子系统(BSS)：是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。包括基站收发信台(BTS:BaseTransceiverStation)基站控制台(BSC:BaseStationControler)第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity122019年8月15日星期四网络子系统网络子系统(NSS)：主要完成交换功能、用户数据管理、移动性管理和安全性管理。包括移动交换中心(MSC:MobileSwitchCenter)归属位置寄存器(HLR:HomeLocationRegister)访问位置寄存器(VLR:VisitorLocationRegister)认证中心(AUC:AuthenticationCenter)设备标志寄存器(EIR:EquiptionIdentityRegister)操作维护中心(OMC:OperationandMaintenanceCenter)第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity132019年8月15日星期四MSMSBTSBSCMSCOMCMSCBSSPDNPSTNISDN移动设备移动交换中心（交换、网管）基站收发信台基站控制台认证中心归属位置寄存器访问位置寄存器操作维护中心设备标志寄存器EIRHLRAUCVLR1.7GSM网络的功能实体第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity142019年8月15日星期四MSMSBTSBSCMSCOMCMSCBSSPDNPSTNISDN移动设备移动交换中心（交换、网管）基站收发信台基站控制台认证中心归属位置寄存器访问位置寄存器操作维护中心设备标志寄存器EIRHLRAUCVLR第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity152019年8月15日星期四MS：用国际移动设备识别码（IMEI）识别。用户使用时，被分配一个国际移动用户识别码（IMSI）并通过用户识别卡（SIM）实现对用户的识别。BSS：在一小区内建立无线电覆盖并与移动台通信的设备组成。含两部分BTS：覆盖一个小区的无线电收发信设备，由基站控制台BSC控制BSC：对基站收发信台进行控制MSC：GSM系统的核心。对位于其服务区内的移动台进行交换和控制，同时提供移动网与固定网的接口VLR：用于存储进入其控制区内的所有移动用户的相关数据。EIR：存储有关移动台设备参数的数据库。AUC：认证移动用户的身份及相应认证参数的功能实体OMC:网络操作者对全网进行监控和操作的功能实体HLR：存储该HLR控制区域内所有移动用户的相关数据主要存两类信息：（1）用户参数（2）用户位置信息（VLR地址）第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity162019年8月15日星期四MSBSMSCVLRVLRHLREIRMSC1.8GSM的网络接口SmUmAbisABGDFEC第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity172019年8月15日星期四Sm接口：人机接口。用户与移动网之间的接口，在移动设备中实现.Um接口：移动台与基站收发信台的接口（空中无线接口）A接口：基站与移动交换中心间的接口。传递信息：基站管理、呼叫处理、移动特性管理。B接口：移动交换中心（MSC）与访问位置寄存器（VLR）间的接口。传递漫游时所需信息。C接口：移动交换中心（MSC）与归属位置寄存器（HLR）间的接口。传递管理与路由选择信息。E接口：移动交换中心间的接口。用于MSC间交换有关越区切换的信息Abis接口:基站控制信台（BSC）与基站收发信台(BTS)的接口。D接口：归属位置寄存器（HLR）与访问位置寄存器（VLR）间的接口。用于有关移动台位置和用户管理的信息交换。F接口：移动交换中心(MSC)与设备标志寄存器（EIR）间的接口。用于交换有关移动设备管理的信息。G接口：访问位置寄存器（VLR）间的接口。GSM与其它公用电信网接口一般为7号信令第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity182019年8月15日星期四1.9呼叫路由选择电话网络电话网关MSC（GMSC）访问MSC（VMSC）BSSHLRVLR手机110210610910910783545第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity192019年8月15日星期四1、座机通过公用电话网呼叫一个手机（拨移动用户电话号码）2、公用电话网识别出电话号码并将其送到网关MSC3、网关MSC查询手机的HLR4、HLR查询正在给手机服务的VLR5、VLR返回手机的路由信息到HLR及网关MSC6、呼叫被路由到访问MSC（MS目前所在的VLR区）7、MSC要求VLR把输入呼叫同接收用户进行匹配8、VLR应答9、BSS收到从访问MSC发出的呼叫请求后，广播寻找手机10、手机响应，MSC将其送回到座机，从而建立起连接第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity202019年8月15日星期四1.10位置更新第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity212019年8月15日星期四先前VLRHLR新VLR先前MSCBSS新MSC手机1123445241.10位置更新第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity222019年8月15日星期四注意：1）任一时刻，一个手机一次只能有一个VLR2）HLR的作用---主要的数据库，始终不变1、当手机进入新的位置区（LA）后，收到的LAI(位置区识别码)与存储的LAI不一致，手机即发出位置更新请求（含自己的ID）——基站BSS——新的MSC2、新MSC检查其VLR，发现没有该手机的信息，就送出一个位置更新请求（包含手机和新MSC的ID）到HLR3、HLR将新的VLR记下作为手机的VLR，并将手机的信息数据库下载到新的VLR中4、新的VLR通过新MSC将应答信息送回到BSS及手机5、HLR送出信息到旧的VLR,取消其中的该手机信息数据库1.10位置更新第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity232019年8月15日星期四1.GSM通信系统介绍2.GSM的关键技术3.GSM的网络结构第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity242019年8月15日星期四2.GSM的关键技术工作频段的分配TDMA技术空间分集技术时间色散和均衡基站和移动台间的时间调整编码技术交织技术跳频技术保密技术第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity252019年8月15日星期四2.1工作频段的分配GSM系统的工作频段GSM900:900MHzDCS1800:1800MHz(随业务发展需要向下扩展）)美国个人通信业务（PCS）的工作频段PCS1900:1900MHzIMT-2000（第三代移动系统）的工作频段IMT2000:2000MHz第九章GSM数字移动通信系统重庆大学ChongqingUniversity262019年8月15日星期四GSM频段（我国:905～915MHz，950～960MHz）2.1.1GSM系统的工作频段GSM9002x25MHz带宽45MHz双工频率间隔DCS