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1、GSM系统结构与接口,课程内容,GSM系统结构 GSM系统主要接口 GSM系统Um接口详述,GSM系统结构与功能,GSM系统结构与功能,GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统 (OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分： 基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分， 通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理； 它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等； 与操作支持子系统OSS之间实现互通。,GSM系统结构与功能,网路子系统NSS是整个系统的核心， 它对GSM移动用户之
2、间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。 主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。 操作支持子系统OSS完成移动用户管理、移动设备管理、系统的操作与维护。,移动台的功能,移动台由SIM卡与物理设备组成，二者是分离的 物理设备可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成. 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) 临时网络数据：TMSI、LAI、KC、被禁止的PLMN、
3、PLMN选择预编程 业务相关数据：PIN(个人识别号),接口管理,BTS的管理,操作与维护,支持呼叫控制,切换,话务量统计,无线链路的测量,无线参数及无线资源管理,BSC的功能,BTS受控于BSC,实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能,BTS的功能,支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能,MSC的功能,服务于其控制区域内移动用户,存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,VLR的功能,GSM系统的中央数据库,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,HLR的功能,属于HLR的一个功
4、能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理,AUC的功能,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,EIR的功能,GSM系统主要接口,A接口、Um接口为开放式接口 Abis接口为内部接口,Um接口,A接口,A接口定义为网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口. 其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现. 此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等.,Abis接口,Abis 接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控
5、制器（BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口. 物理链接通过采用标准的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 数字传输链路来实现. BS接口作为Abis 接口的一种特例，用于BTS（与BSC并置）与BSC之间的直接互连方式，此时BSC与BTS之间的距离小于10米.,Um接口,Um 接口（空中接口）定义为移动台与基站收发信台（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. 其物理链接通过无线链路实现. 传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等.,NSS内部接口,B接口,B接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的内部接
6、口. 用于移动业务交换中心（MSC）向访问用户位置寄存器（VLR）询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器（VLR）有关移动台（MS）的位置更新信息.,C接口,C接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与移动业务交换中心（MSC）之间的接口. 用于传递路由选择和管理信息. 在建立一个至移动用户的呼叫时，入口移动业务交换中心（GMSC）应向被叫用户所属的归属用户位置寄存器（HLR）询问被叫移动台的漫游号码. C接口的物理链接方式是标准的2.048MB/S的PCM数字传输链路.,D接口,D接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口. 用于交换有
7、关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫. 实用化的GSM系统结构一般把VLR综合于移动业务交换中心（MSC）中，而把归属用户位置寄存器（HLR）与鉴权中心（AUC）综合在同一个物理实体内. D接口的物理链接是通过移动业务交换中心（MSC）与归属用户位置寄存器（HLR）之间的标准2.048Mb/s 的PCM 数字传输链路实现的.,E接口,E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心（MSC）之间的接口. 此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换. E接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心（MSC）之间的标准2.048Mbi
8、t/s PCM 数字传输链路实现的.,F接口,F接口定义为移动业务交换中心（MSC）与移动设备识别寄存器（EIR）之间的接口. 用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息. F接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心（MSC）与移动设备识别寄存器（EIR）之间的标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输链路实现的.,G接口,G接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口. 此接口用于向分配临时移动用户识别码（TMSI）的访问用户位置寄存器（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI）的信息. G接口的物理链接方式是标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输链路,GSM系统与
9、公众电信网的接口,公众电信网主要是指公众电话网（PSTN），综合业务数字网（ISDN），分组交换公众数据网（PSPDN）和电路交换公众数据网（CSPDN）.GSM系统通过MSC与这些公众电信网互连. GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口.其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输实现的.,GSM各接口协议,CM：通信管理 BTSM：BTS的管理部分 MTP：信息传递部分 MM：移动性管理 Um：MS与BTS间接口 MSC：移动业务交换中心 RR：无线资源管理 Abis：BTS与BSC间接口 BSC：基站控制器
10、 MS：移动台 SCCP：信令连结控制部分 BTS：基站收发信台 L1-L3：信号层1-3 A：BSC与MSC间接口 BSSMAP：基站子系统 LAPDm：ISDN的Dm数据链路协议移动应用部分,协议分层结构,信号层1（物理层） 这是无线接口的最低层、提供传送比特流所需的物理链路（例如 无线链路）、为高层提供各种不同功能的逻辑信道. 信号层2（L2） 主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路， L2协议基于ISDN的D信道链路接入协议（LAP-D），但作了更 动，因而在Um接口的L2协议称之为LAP-Dm. 信号层3（L3） 这是实际负责控制和管理的协议层.L3包括三个基本子层： 无
11、线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM）. 其中一个CM子层中含有多个呼叫控制（CC）单元，提供并行呼 叫处理.为支持补充业务和短消息业务，CM子层中还包括补充业 务管理（SS）单元和短消息业务管理（SMS）单元.,信号层3的互通,RR在基站子系统中终止，RR消息在BSS中进行处理和转译，映射成BSS移动应用部分（BSSMAP）的消息在A接口中传递,移动性管理（MM）和接续管理（CM）都至MSC终止，MM和CM消息在A接口中是采用直接转移应用部分（DTAP）传递，基站子系统（BSS）则透明传递MM和CM消息,BSSAP：BSS应用部分 SCCP：信令连接控制部分 DTAP：直接
12、转移应用部分 MTP：消息传递部分 BSSMAP：BSS移动应用部分,NSS内部及GSM与PSTN之间的协议,与非呼叫相关的信令采用移动应用部分（MAP），用于NSS内部接口（B、C、D、E、F、G）之间的通信. 与呼叫相关的信令则采用电话用户部分（TUP）和ISDN用户部分（ISUP），分别用于MSC之间和MSC与PSIN、ISDN之间的通信.,GSM无线接口（Um接口）,Um接口频率规划 GSM无线信道特点 GSM系统频点分配 Um接口物理信道 物理信道帧结构 突发脉冲种类与功能 突发脉冲应用实例 Um接口逻辑信道 逻辑信道的作用 逻辑信道的分类 逻辑信道的功能 逻辑信道的组合 逻辑信道应
13、用实例,GSM无线接口,几个基本概念： 突发脉冲序列：占有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱，它们在时间和频率窗上输出 时隙（Time Slot）是隙缝的时间间隔，它的持续时间被用于作为时间单元BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）. 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率中传送突发脉冲序列 200KHz带宽称为频隙（Frequency Slot），相当于GSM规范书中的无线频道（Radio Frequency Channel），也称射频信道 TDMA帧（Frame）通常被表示为接连发生的 i 个时隙.GSM系统目前采用全速率业务信道，i 取为8,物理信道上的突
14、发脉冲,Um接口频率规划,GSM900无线频道特点： 上行（MSBTS）：890-915MHZ 下行（BTSMS）：935-960MHZ 双工间隔：45MHz 载频间隔：200KHz 我国目前实际占用高端10M频段 从上往下6M，电信4M,DCS1800： 上行（MSBTS）：1710-1785MHZ 下行（BTSMS）：1805-1880MHZ 我国目前实际使用低45MHz 双工间隔：95MHz 载频间隔：200KHz 频点使用情况见示意图.,Um接口频率规划,GSM频道编号方法 GSM900频道编号： 上行频率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行频率Fu(n)=(935+0.2n
15、)MHz 其中：n 为绝对射频号，从1到124 DCS1800频道编号： 上行频率F l(n)=1710+0.2(n-511)MHz 下行频率Fu(n)=1805+0.2(n-511)MHz 其中：n为绝对射频号，从512-885， 实际上，我国从512-（512+224）,Um接口频率规划,Um接口频率规划,频率复用技术： 4*3频率复用 同心圆技术（MRP） Intelligent Underlay Overlay(IUO) Hopping,物理信道帧结构,什么是突发脉冲？ GSM的每个载频是时分复用的每个载频分给八个全速率用户使用； 每个用户在一个限定的、不连续的时间段内占用载频发送信号
16、；突发脉冲 一个突发脉冲占用的时间缝隙 时隙；,每个载频上的帧结构如何组成,帧结构中涉及以下概念： 时隙 TDMA帧 复帧 超帧 超高帧 业务信道与信令信道的帧结构组成不同，请看下页图示：,控制信道帧结构 8时隙TDMA帧 26TDMA帧1复帧 51复帧 1超帧 2048超帧1超高帧,业务信道帧结构 8时隙TDMA帧 51TDMA帧1复帧 26复帧 1超帧 2048超帧1超高帧,Um接口突发脉冲种类,常规突发脉冲序列（NB） 频率校正突发脉冲序列（FB） 同步突发脉冲序列（SB） 接入突发脉冲序列（AB）,Um接口突发脉冲功能,常规突发 双向信道上完成常规信息的传送 频率校正突发 下行信道上完成手机频率校正功能 同步突发 下行信道上完成手机帧同步功能 接入突发 上行信道上完成手机接入申请功能,突发脉冲应用实例,以手机开机为例，说明突发脉冲的应用： 开机 频率校正突发 接收下行信道信息，完成手机频率校正功能 同步突发 接收下行信道信息，完成手机帧同步功能 常规突发 接收
