01GSM通信原理(网规网优)

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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedInternal GSM通信原理（网规网优）ISSUE 1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved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Page 2HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第

2、第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍Page 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术Page 4HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved1982年，年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通小组成立，主要目标定位于实现欧洲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

3、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，年，GSM标准生效标准生效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，年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代1994年，年，GSM进入我国进入我国GSM发展简史Page

4、 5HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术Page 6HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved多址技术 l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l常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMAPage 7HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved频率时间FDMA频分多址FDMAl各用户使用不同的频率

5、Page 8HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved频率时间TDMA时分多址TDMAl各用户使用不同的时隙Page 9HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved频率时间CDMA码码分多址CDMAl各用户使用不同的正交代码序列Page 10HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedlGSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA GSM系统频率资源信道间隔：信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离双工距离

6、:95 MHz890915935960双工距离双工距离:45 MHzGSM 900:GSM 1800:Page 11HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedGSM系统频率资源系统频点配置lGSM900基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）45 MHzlGSM1800基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）95 MHzPage 12HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved其它频段频率划分系统系统频段频段(MHz)带宽带宽

7、(MHz)频道号频道号载频数载频数E-GSM上行 880915下行 9259603501249751023174R-GSM上行876915下行 9219604001249551023194GT800上行806821 下行8518661535042576PCS1900 上行18501910下行1930199060512810299Page 13HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术Page 14HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,L

8、TD.All rights reservedCell1f1f1RRD(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式频率复用l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l可以极大地提高频谱利用率l如果系统设计得不好，将产生严重的干扰Cell2Page 15HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved189210465371112R小区复用模式lGSM最基本的频率复用模式为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l频率复用度

9、：复用簇中小区的总数量Page 16HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved4*3 频率复用A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3Page 17HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved所有有用信号 carrierC/I=所有无用信号inter

10、ference=载干比的要求l同频载干比：C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dBl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Page 18HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍Page 19HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 G

11、SM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口Page 20HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedGSM系统结构GSM/GPRS BSSBTSBSCBTSBSCPCU SMS systemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS BackboneOther PLMNSS7Page 21HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedMS的功能l 移动台（MS）由SIM卡与机身设备组成SIM卡上包含

12、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Page 22HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBTS的功能l实现与BSC接口功能l实现与移动台(MS)空中接口的功能l无线信道管理l操作维护功能l信令协议功能Page 23HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBSC的功能l接口管理lBTS的管理l无线参数及

13、无线资源管理l无线链路的测量l话务量统计l切换l支持呼叫控制l操作与维护Page 24HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedPCU的功能l分组无线资源管理功能lGb接口处理功能lG-Abis接口处理功能lPb接口处理功能Page 25HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedMSC的功能l接口管理l支持电信业务，承载业务和补充业务l支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能Page 26HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedVL

14、R的功能l服务于其控制区域内移动用户l存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息Page 27HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedHLR的功能lGSM系统的中央数据库l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Page 28HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedAUC的功能l属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理l存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入

15、系统和防止无线接口中数据被窃Page 29HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedEIR的功能l存储移动设备的国际移动设备识别码(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Page 30HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口Page 31HUAWEI TECHNOL

16、OGIES CO.,LTD.All rights reservedBTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口MSBSS侧主要接口lA接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口为开放式接口Page 32HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedA接口l网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口l物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路l传输话音和七号信令l传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等Page 33HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights r

17、eservedAbis接口l基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口l物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路l采用LAPD协议Page 34HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedUm接口l移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口l物理链路为无线链路l采用LAPDm协议l传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等Page 35HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedNSS内部接口MSCF接口接口EIRHLR/AUCC接口接口B接口接口VLRD接

18、口接口G接口接口VLRB接口接口MSCE接接口口Page 36HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍Page 37HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划Page 38HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reser

19、ved PLMN区区 PLMN区区.服务区服务区MSC区区MSC区区位置区位置区位置区位置区小区小区小区小区GSM区域定义Page 39HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划Page 40HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved 例例:460002289000168IMSIlIMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号l采取E.212编码方式l存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送l IM

20、SI分配原则：最多包含15个数字(0-9)Page 41HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedNot more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSIlMCC：移动国家码，三个数字，如中国为 460lMNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00lMSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码lNMSI：在某一国家内MS唯一识别码Page 42HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedTMSIl TMSI是为了加强系统的

21、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l 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Page 43HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved例：例：13900188210MSISDNlMSISDN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l采取E.164编码方式l存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送Page 44HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserve

22、dCCNDCSNNational(significant)Mobile numberMobile station internationalISDN numberMSISDNlCC：Country Code，国家码，如中国为86lNDC：National Destination Code，国内接入号，如139、130等等lSN：Subscriber NumberlMSISDN的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCDPage 45HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedMSC-Number/VLR-Numberl编码格式为：

23、CC+NDC+LSPCC、NDC含义同MSISDN的规定,LSP(locally significant part)由运营者自己决定lE.164编码方式l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Page 46HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedHLR-Numberl采取E.164编码方式l编码格式为：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即为用户号为全零的MSISDNlCC，NDC含义同MSISDN的规定Page 47HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.

24、All rights reservedl MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为 460l MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00l LAC：Location Area Code，是2个字节长的十六进制码，0000与 FFFE不能使用 例例:460008C90l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Location Area IdentificationMCCMNCLACLAIPage 48HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserv

25、ed 例：例：4600017A728FDCGIlCGI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l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Page 49HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedlNCC-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lBCC-BTS色码(取值07),用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS l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

26、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基站识别色码基站识别色码BSICNCCBCCBSICPage 50HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedlTAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配lFAC-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lSNR-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lSP-备用,为0 例：例：490547403767335lIMEI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）位数字）TACS

27、PFACSNR6个数字2个数字6个数字1个数字IMEIPage 51HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍Page 52HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类Page 53HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.Al

28、l rights reserved频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间帧和信道帧和信道时隙和帧结构Page 54HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved0123204420452046204701234849504701242501242514950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保护期TB3TB3GP8.25TB3TB3GP 68.2558信息比特26训练序列58信息比特固定比特142信息比特39扩展的训练序列64信息比特39同步序列41信息比特36常规突发序列（NB）

29、频率校正突发序列（FB）同步突发序列（SB）接入突发序列（AB）1超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧（3小时28分53秒760毫秒）1超帧=1326TDMA帧（6.12秒）1复帧=26TDMA帧（120ms）1复帧=51TDMA帧（3060/13ms）1TDMA帧=8时隙（120/26=4.615ms）1时隙=156.25比特持续期（15/26=0.577ms）（1比特持续期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH时隙和帧结构Page 55HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1

30、节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类Page 56HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl GSM900 和 GSM1800具有相同的逻辑信道划分 逻辑信道分类广播控制信道广播控制信道(BCCH)控制信道控制信道通用控制信道通用控制信道(CCCH)话音信道话音信道(TCH)FCCHSCHBCCHTCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/4.8F,HTCH/2.4F,HPCH通用信道通用信道(CCH)专用信道专用信道(DCH)逻辑信道逻辑信道Page 57HUAW

31、EI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedFCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道下行逻辑信道Page 58HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedRACHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道上行逻辑信道Page 59HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved搜寻频率校正脉

32、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FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH逻辑信道作用举例关机状态关机状态空闲状态空闲状态专用模式专用模式空闲状态空闲状态Page 60HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道Page 61HUAWEI TECHNOLOGIES

33、CO.,LTD.All rights reserved传播时延传播时延t传播时延传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前一个TA值时间发给我！时间提前量（TA）Page 62HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved频率频率f 0帧帧f 1f 2f 3f 4时间时间跳频（FH）Page 63HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved不连续发射（DTX）l通过语音激活检测(VAD)实现l在语音间歇期关闭发射，仅发射静音指示帧(SID)l接收端码变换器产生舒适噪声l延长电池寿命降低干扰Page

34、64HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved切换GSM的服务区域是由一个个连续的小区组成，为了能使用户在移动的通话过程中，从覆盖区域中得到持续的服务，同时为了使网络性能更优，GSM系统中采用了切换的技术来达到以上的目的。MS在保持通话不间断的状态下，由一个服务小区移动到另外一个服务小区的过程称为切换。Page 65HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl在移动中保持通话的连续l 提高网络服务质量降低掉话率降低拥塞率切换Page 66HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD

35、.All rights reserved根据不同的切换判决触发条件 切换1、紧急切换 TA过大紧急切换 质量差紧急切换 快速电平下降紧急切换 干扰切换 2、负荷切换3、正常切换边缘切换 分层分级切换 PBGT切换4、速度敏感性切换(快速移动切换)5、同心圆切换根据系统是否向手机发送物理消息1、同步切换系统不向手机发送物理消息（Physical info）如基站内的小区切换2、异步切换系统不向手机发送物理消息（Physical info）不同基站间的切换Page 67HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved功率控制（PC）l延长电池寿命l降低

36、网络干扰l功率控制基于电平和质量lBCCH载频不参与功率控制时间时间信号信号电平电平目标电平值：目标电平值：e.g.-85 dmPage 68HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved功控l上行功控：上行功控：调整MS的输出功率，使BTS获得稳定接收信号强度，以减少对同邻频的干扰，降低移动台功耗。l下行功控：下行功控：调整BTS输出功率，使MS获得稳定接收信号强度，减少同邻频干扰，降低基站功耗。功控只能在功控只能在TCH载频上实施载频上实施BCCH所在载频不允许进行下行功控所在载频不允许进行下行功控注意注意Page 69HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedlGSM系统结构与接口lGSM移动区域与编号计划lGSM无线逻辑信道lGSM系统技术Page 70谢谢