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1、第八章 GSM数字蜂窝移动系统介绍 主讲人：杨莘 主要内容 8.1 概述 8.2 系统结构 8.3 号码与识别 8.4 GSM系统的安全性管理 8.5 GSM的数字无线接口 8.6 移动用户的接续过程 8.7 GSM系统的移动性管理 8.8 DCS1800介绍 8.9 GSM系统向3G系统的过渡 GSM系统 8.1 概述 一、发展历史 1. 1982年欧洲成立“移动通信特别小组”(Group of Special Mobile)，简称GSM，提出开发数字蜂窝移动通 信系统。 2. 1986年，该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和 实验后提出的8个建议系统进行了现场试验，并于1988 年公布。
2、3. 1990年完成规范。 4. 1991年在欧洲开通了第一个GSM系统，并将GSM更 名为“全球通信系统”(Global System for Mobile Communication)。 GSM系统 5. 同年，还制定了1800MHz频段的GSM规范，名为 DCS1800系统，该系统与GSM900具有相同的基本功能 特性，二系统可以通称为GSM系统。 6. 1993年，GSM系统已覆盖泛欧及澳大利亚等地区， 67个国家成为它的成员。 7. 1995年，DCS1800开始推广应用。 GSM系统 8.1 概述 8.1 概述 二、基本特点 GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统 ，具有
3、下列主要特点： 1. 由几个分系统组成，且可与各种公用通信网互联互 通，各分系统之间和各分系统与其它通信网之间都明确 地定义了标准化接口规范，保证任何厂商提供的GSM系 统或子系统能互联。 2. GSM系统能提供穿过国际边界的自动漫游功能。 3. GSM系统除了可以开放语音业务外，还可以开放各 种承载业务、补充业务与ISDN相关的业务。 GSM系统 8.1 概述 二、基本特点 GSM系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统 ，具有下列主要特点： 4. GSM系统具有加密和鉴权功能，能确保用户保密和 网络安全。 5. GSM系统具有灵活、方便的组网结构。 6. GSM系统抗干扰能力强，覆盖区域
4、内的通信质量高 。 7. GSM系统终端设备功能强、小巧。 GSM系统 1. 移动台发送频段为890915MHz，基站发送频段为 935960MHz，收发双工频率间隔为45MHz，相邻频 道间隔为200kHz。（TDMA/FDD） 2. 每个频道采用TDMA方式，分为8个时隙，即8个信 道（全速率）为一帧，将来采用半速率语音编码后，每 个频道可容纳16个信道。 3. 我国GSM系统由两个运营部门经营，频率使用情况 如下： 中国移动：890909MHz，935954MHz； 中国联通：909915MHz，954960MHz。 GSM系统 三、频率配置 四、频率分配方法 GSM系统 频道频道 组号
5、组号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 101011111212 各频各频 道组道组 的频的频 道号道号 767677777878797980808181828283838484858586868787 888889899090919192929393949495959696979798989999 100100101101102102103103104104105105106106107107108108109109110110111111 112112113113114114115115116116117117118118119119120120121
6、121122122123123 124124 频道序号和频点标称中心频率的关系： 下频段： fl(n) = (890+n*0.2) MHz n = 1124 上频段： fh(n) = (935+n*0.2) MHz n = 1124 对于全向天线的建议复用方式： 7组频率复用方式，其7组频率可从12组中任选。 GSM系统 四、频率分配方法 对于有向天线，天线可采用1200或600定向天线，形 成“三叶草”小区，即把基站分成三个或6个扇形小区。 GSM系统 4*3 3*3 四、频率分配方法 8.2 GSM系统结构 网络交换子系统(NSS) 无线基站子系统(BSS) 移动台(MS) GSM系统 M
7、S MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS MS：GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够 直接接触的GSM系统中的唯一设备。分为车载台、便携台 和手机。包括移动台物理设备和智慧部件SIM卡两部分。 物理设备：无线传输与处理功能（无线接口）；与使用者 之间的接口；与其他终端设备的接口。 SIM卡：用户信息；移动台非专用。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 BSS：系统中与
8、无线蜂窝方面关系最直接的基本组 成部分。在一定的无线区域中由MSC控制，与MS 进行通信的系统设备，完成无线发送、接收与无线 资源管理等功能。由BSC和BTS组成。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 BSC：基站控制器，具有对一个或多个BTS进行控制的功 能。主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、 功率控制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。 BTS：基站收发信机，是基站分系统的无线部分，由BSC 控制。主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线
9、分集、无线信道加密、跳频等功能。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 功能：交换、移动性管理与安全性管理 由一系列功能实体构成。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 MSC：移动交换中心，GSM系统的核心，是对它 所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的 功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之 间的接口。 GSM系统 MS
10、MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 HLR：原籍地址寄存器，GSM系统的中央数据库 ，存储该HLR管辖区内的所有移动用户的相关数据 ，包括静态数据：移动用户的识别号码、访问能力 、用户类别和补充业务等，以及归属用户有关的动 态数据。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 VLR：访问用户位置寄存器，存储进入其控制区 域的来访移动用户的有关数据。这些数据从
11、该用户 的HLR获取并进行暂存，一旦用户离开，临时存储 的有关该用户的数据将被删除，动态用户数据库。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 AUC：鉴权中心，存储鉴权信息和加密密钥，用 来防止无权用户接入系统和保证无线通信的安全。 他对任何试图入网的用户进行身份认证，只有合法 用户才能接入网中并得到服务。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统
12、结构 EIR：移动设备识别寄存器，存储移动设备的国际设备识 别码，通过核查白色、黑色和灰色三种清单，运营部门就 可判断出移动设备是属于准许使用的，还是失窃而不准使 用的，或是由于技术故障或误操作而危及网络正常运行的 MS设备，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全 性。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 OMC：操作与维护中心，负责对全网进行监控与 操作。如：系统的自检、报警与备用设备的激活、 系统的故障诊断与处理、话务量的统计与计费数据 的记录与传递、以及
13、与网络参数有关的各种参数的 收集、分析与显示等。 GSM系统 MS MSTE BTS BSC BTS BSC VLR MSC OMC HLR AUC EIR PSTN ISDN BSS NSS 8.2 GSM系统结构 A接口：NSS与BSS之间的通信接口，其物理链路 通过采用标准的2.048Mbit/sPCM数字传输链路来实 现。传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动 性管理和接续管理等。 GSM系统 8.2 GSM系统结构 MS MS BTSBSC BTS BSC MSC BSS NSS MS Um接口Abis接口A接口 BS接口 GSM的接口与协议 Abis接口：BSC与BTS之间的通信
14、接口，用于二者之间的远 端互连方式，其物理链路通过标准的2.048Mb/s或64kb/sPCM 数字传输链路来实现。BS接口是Abis接口的特例。支持所有 向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频 率的分配。 GSM系统 8.2 GSM系统结构 MS MS BTSBSC BTS BSC MSC BSS NSS MS Um接口Abis接口A接口 BS接口 GSM的接口与协议 Um接口：空中接口，移动台与BTS之间的通信接口 ，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其 物理链路通过无线链路实现。该接口传递的信息包括 无线资源管理、移动性管理和接续管理等。 GSM系统 8.2 G
15、SM系统结构 MS MS BTSBSC BTS BSC MSC BSS NSS MS Um接口Abis接口A接口 BS接口 GSM的接口与协议 GSM系统 VLR MSC HLR/AUC EIR NSS内部接口 8.2 GSM系统结构 GSM的接口与协议 VLR MSC F接口 C接口 D接口 B接口 B接口 E接口G接口 GSM的区域 GSM系统 GSM服务区 PLMN区 MSC区MSC区 位置区 基站区 扇区 扇区 基站区 扇区 扇区 位置区 基站区 扇区 扇区 基站区 扇区 扇区 8.2 GSM系统结构 GSM的区域的定义 1. GSM服务区：指移动台可获得服务的区域，即不同 通信网用户
16、无需知道移动台的实际位置而可与之通信的 区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信 网（PLMN）组成，从地域而言，可以是一个国家或是 一个国家的一部份，也可以使若干个国家。 2. 公用陆地移动通信网PLMN：可由一个或若干个移动 交换中心组成，在该区内具有共同的编号制度和共同的 路由计划，PLMN与各种固定通信网之间的接口是MSC ，由MSC完成呼叫接续。 GSM系统 8.2 GSM系统结构 区域的定义： 3. MSC区：MSC区系指一个移动交换中心所控制的 区域，通常它连接一个或若干个基站控制器，每个基 站控制器控制多个基站收发信机，从地理位置来看， MSC包含多个位置区。 4. 位置区：一般由若干个小区组成，移动台在位置区 内移动无需进行位置更新，通常呼叫移动台时，向一 个位置区内的所有基站同时发送寻呼信号。 5. 基站区：指基站收、发信机有效的无线覆盖区，简 称小区。 6. 扇区：当基站收发信天线采用定向天线时，基站区 分
