GSM基础理论培训

EditedbyLulei1GSM基础理论EditedbyLulei2GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程目录EditedbyLulei3•GSM：是GlobalSystemForMobilecommunication（全球移动通信系统）的简称。由欧洲的标准化委员会设计的。–1990年完成了GSM900的规范，共产生大约130项的全面建议书，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”（Globalsystemformobilecommunication）。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。–1992年大多数欧洲GSM运营商开始商用业务。–1995年我国开始GSM运营。GSM网络背景EditedbyLulei4•GSM系统技术规范共分12章：01～12（除10外）共11个系列–01：概述–02：GSM业务方面–03：GSM网络功能和结构–04：空中接口（L2&L3）–05：无线路径上的物理层（L1）–06：话音编码规范–07：对移动台的终端适配–08：A&Abis接口–09：网络互联–11：测试规范–12：网络管理操作维护GSM系统技术规范中只对功能和接口定制进行了详细规范，未对硬件做出规定。这样可以减少对设计者限制，也使运营者可以购买不同厂家的设备。GSM系统规范EditedbyLulei5GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程目录EditedbyLulei6•GSM网络组成GSM网络由核心网侧移动交换系统（NSS）、无线侧基站子系统（BSS）、操作维护中心（OMC）、移动用户设备MS、中继线路及其传输设备组成。GSM系统组成其他MSCBTSHLR/AUC/LRSMCPSTNISDNOMCMSUmMSUmUmA-bis接口BSCA接口MAP接口BTSBTSEditedbyLulei7MSCMSC是整个网络的核心,协调、控制整个GSM网络中BSS、OSS的各个功能实体。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：移动交换中心HLRHLR：归属位置寄存器EditedbyLulei8归属用户位置寄存器(HLR)是GSM系统的中央数据库,存储该HLR控制的所有存在的移动用户的相关信息。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，HLR也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据。AUCAUC：鉴权中心EditedbyLulei9鉴权中心（AUC）存储着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属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理EIREIR：设备识别寄存器EditedbyLulei10移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过合成三种表格（百名大、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。OSS网管系统EditedbyLulei11无线部分的网管OMC-R。交换部分的网管OMC-SMSC:移动交换中心BSC:基站控制器SMC:短消息中心HLR:归属位置寄存器BTS:基站收发信台VM:语音邮箱AUC:鉴权中心MS:移动台（手机）OMC:操作维护中心VLR:拜访位置寄存器EIR:设备识别寄存器其他MSC/VLRMAPBTSBTSSMC&VMGSM900GSM1800BSCPSTNISDNPSPDNTUP,ISUPMAPA接口MSHLR/AUC/EIRM900/M1800MSC/VLROMCServer操作台Workstation操作台Workstation操作台WorkstationLAN/DDN/X.25/PSTN/E1数据通讯网BSCBSC：基站控制器EditedbyLulei12接口管理BTS-BSC之间的信道管理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BTSBSCPCUGSMNSSGPRSNSSOMCSERVERTelnetTerminalOMCWorkingStationLAN/WANMSCBTSBTS：基站收发信机EditedbyLulei13BTS受控于基站控制器（BSC）实现BTS与移动台（MS）空中接口的功能MSC:MobileSwitchingCenterBSC:BaseStationControllerSMC:ShortMessageCenterHLR:HomeLocationRegisterBTS:BaseTransceiverStationVM:VoiceMailboxAUC:AUthenticationCenterMS:MobileStationOMC:Operation/MaintenanceCenterVLR:VisitorLocationRegisterEIR:EquipmentIdentifyRegisterOtherMSC/VLRMAPM900BTSM900BTSSMC&VMOMCM900/M1800BSCTUP,ISUPMAPAinterfaceX.25/LANX.25/LANMSHLR/AUC/EIRM900/M1800MSC/VLRM1800BTSM900BTSPSTNISDNPSPDNUminterfaceMS移动用户设备MS移动台由SIM卡与机身设备组成EditedbyLulei14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）；临时网路数据：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。GSM主要接口EditedbyLulei15NMCOMCBSSMSVLRXCMSCXCIWFECVLRHLRAUCMSCEIRECIWFXCBTSBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSMSBSCBTSBTSBTSMSPSTN共站设备AEGCHFAbisBBDMSBTSBSCMSCBSCBS接口BTSUm接口Abis接口A接口EditedbyLulei16GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程目录GSM频段EditedbyLulei17900MHz频段：（上行）890～915（移动台发、基站收）（下行）935～960（基站发、移动台收）双工间隔为45MHz，工作带宽为25MHz，载频间隔为200kHz。小区半径0.5~35（KM）DCS1800MHz频段：（上行）1710～1785（移动台发、基站收）（下行）1805～1880（基站发、移动台收）双工间隔为95MHz，工作带宽为75MHz，载频间隔为200kHz。小区半径：0.5~35（KM)890915935960双工距离:45MHzGSM900:1710178518051880双工距离:95MHzGSM1800:频道配置EditedbyLulei18频道间隔相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽25kHz频道配置采用等间隔频道配置方法干扰保护比载波干扰保护比（C/I）就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值同频道干扰保护比：C/I≥9db邻频道干扰保护比：C/I≥-9dbGSM标准:C/I=9dB，工程上，C/I=12dB有用信号环境噪声其他信号所有有用信号carrierC/I=所有无用信号interference=频率复用EditedbyLulei19GSM采用的频率复用结构有4X3、3X3、2X6等多种结构，所有的复用都是把有限的频率分成若干组，依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。如“4X3”复用方式，把频率分成12组，并轮流分配到4个站点，即每个站点可用到3个频率组A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3EditedbyLulei20GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程目录多址技术EditedbyLulei21多址技术技术要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术实现多址的方法基本上有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CMDA）。在GSM中，无线路径上采用以时分多址（TDMA）为基础，结合FDMA的方式。每一频点（频道或叫TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道。时间TDMA时间FDMA频率频率CDMA频率时间码调制技术EditedbyLulei22数字调制解调技术在选择数字调制解调技术时，要考虑到两方面的因素：功率的有效性和频谱的有效性。对于功率有效的技术，它要求在相对低的载噪比（8.4db或12dB）的情况下具有低的差错概率（对应于10-4或10-8）。对于频谱有效性，它应能在单位频带内具有高的比特率（2bit/s.HZ)。GSM采用：高斯滤波最小移频键控GMSK高斯低通滤波器FM（频率调制器T不归零数据GMSK分集技术EditedbyLulei23分集技术：利用多经信号改善接收系统性能，降低多经衰落种类：空间分集、频率分集、时间分集、极化分集空间分集：接收天线间隔保证衰落信号的独立性，理论上0.5波长可以保证不相关，一般10个波长或0.1个天线挂高；分集支路越多越好。频率分集：调频、扩频时间分集：符号交织、检错、纠错编码分集信号的合并技术：选择型合并、等增益合并、最大比合并、开关式合并选择性合并：接收端选择最佳SNR等增益合并：增益系数为1，比最大比合并低1.05dB最大比合并：各分集之路径相位调整后，按适当的增益系数同相相加，再送入检测器开关式合并：仅使用一套接收设备，监视接收信号的包络，一般要求发射机采用两副天线编码方式EditedbyLulei24编码可分为信源编码和信道编码信源编码：为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。主要任务是改进话音采样和编码算法，以降低信源的基本数码率。信道编码：为了提高数字通信的可靠性而采取的编码，目的在于使信号在接收端能够检查甚至纠正传输期间由各种干扰引起的差错信道编码与信源编码的区别：信源编码是为了提高传输效率，减少带宽，所以尽量去减少信源的冗余度，而信道编码是为了检测或纠正差错，采用了增加冗余度的方法，也就是在原来信息码的基础上多加一些码元，按照一定的代数结构或其他相关特性，利用码间的相互关系去判断或纠正差错交织技术EditedbyLulei25交织就是把信息码在发端加以排列组合，使信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。交织技术的目的就是使成片或突发差错转换成随机差错在接收端，进行反交织，恢复成原始的码序列后，就可以按纠正随机错误的编码来进行纠正。12345678......452453454455456816...456210...450614...45419...449412...452715...455311...451513...453........B0B1B2B3B4B