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1、(CUC)Mobile Communication第5章GSM移动通信系统第5章GSM移动通信系统5.1 概述5.1 概述 5.2 GSM网络结构5.2 GSM网络结构 5.3 GSM网络接口5.3 GSM网络接口 5.4 GSM编号方式5.4 GSM编号方式 5.5 呼叫方案5.5 呼叫方案 5.6 GPRS和MMS5.6 GPRS和MMSMobile Communication 5.1 概述概述?GSM的发展史的发展史: 1982年，移动特别小组（年，移动特别小组（Group Special Mobile）在欧洲邮政与电信大会 上成立。）在欧洲邮政与电信大会 上成立。 宗旨：在宗旨：在ET
2、SI的领导下为泛欧的无线网提 供一系列公共标准。的领导下为泛欧的无线网提 供一系列公共标准。 目前：使用的名称目前：使用的名称 Global System for Mobile communicationMobile Communication 5.1概述概述?GSM的重要特点的重要特点: 具有开放的接口和通用的接口标准具有开放的接口和通用的接口标准 用户权利的保护和传输信息的加密用户权利的保护和传输信息的加密 SIM卡：认证、网络操作，安全保密卡：认证、网络操作，安全保密 支持电信业务支持电信业务,承载业务和补充业务承载业务和补充业务 具有跨国漫游能力具有跨国漫游能力 系统容量大、频谱效率高
3、系统容量大、频谱效率高Mobile Communication 5.1概述概述?GSM提供的业务类型提供的业务类型 电信业务：电信业务：电话、紧急呼叫、短信息、传真电话、紧急呼叫、短信息、传真 承载业务：承载业务：数据数据(速率高达速率高达9.6kbps) 补充业务：补充业务： 号码识别、呼叫业务、计费功能 等号码识别、呼叫业务、计费功能 等Mobile Communication 5.1概述概述Mobile Communication GSM的承载业务的承载业务业务业务内容内容异步数据3009600 b/s 同步数据12009600 b/s PAD接入3009600 b/s, 分组打包和拆包
4、， 为GSM用户接入分 组网提供一个异步连接。该业务只能由移动台主叫发起分组接入24009600 b/s，为GSM用户接入分组网提供一个同 步连接。 该业务只能由移动台主叫发起话音/数据交 替在呼叫过程中, 提供话音和数据的交替话音后数据先话音连接, 而后进入数据连接5.1概述概述Mobile Communication 电 信 业 务电 信 业 务业务业务内容内容话音服务全速（13 kb/s）， 半速（6.5 kb/s）。 这项服务提供语 音信息和语音信号到网络的传输紧急呼叫典型的是， 紧急电话在一些受限的情况下， 更具有优先权。 一般只提供移动用户主叫发起短消息服务（到移动电 话终端， M
5、T/PP）短字符消息，小于160个字符。这项服务用于消息处理系统 （服务中心）提供短消息给移动用户短消息服务 （移动电话发起， MO/PP）短字符消息，小于160个字符。这项服务用于移动用户给消 息处理系统（服务中心）提供短消息。以下由移动用户发起 的呼叫可以进行传输：一个在存储器中预先存储的消息；从 拨号盘上发起的一串数字；从另外的键盘或设备终端与移动 台相连的信息短消息传输（小区广播）短字符消息，小于93个字符。这项服务用于传输对小区范围内的所有的移动用户。这是一点对多点的服务自动传真第3类传真。这项服务自动提供第3类呼叫和被呼模式传真5.1概述概述Mobile Communication
6、 5.1概述概述?GSM的频带分配的频带分配 上行：上行：890-915MHz 25MHz 下行：下行：935-960MHz 25MHz 多址技术多址技术 FDMA/TDMA方式 每个方式 每个200KHz的载频又被分为的载频又被分为8个时隙个时隙1 2 3 4 124 100KHz 200KHz 100KHzMobile Communication 5.2 GSM的网络结构的网络结构GSM蜂窝系统的网络结构Mobile Communication 5.2.1 移动台子系统移动台子系统?主要功能：主要功能：无线接入无线接入GSM数字移动通信网，并完 成各种控制功能。数字移动通信网，并完 成各种
7、控制功能。?子功能：子功能： 支持各种基本业务（电信、承载）和补充业务支持各种基本业务（电信、承载）和补充业务 对用户数据和信令单元进行加密。对用户数据和信令单元进行加密。 语音边解码和信道编解码语音边解码和信道编解码 协助协助BSS完成完成APC、跳频及各种切换。、跳频及各种切换。 线信道速率和用户数据速率之间的匹配。线信道速率和用户数据速率之间的匹配。 支持人机接口的各种功能支持人机接口的各种功能 呼叫过程。呼叫过程。Mobile Communication 5.2.1 移动台子系统移动台子系统移动台原理框图Mobile Communication 5.2.2 基站子系统基站子系统?基站系
8、统主要是基站控制器（基站系统主要是基站控制器（BSC）基站收发信 机（）基站收发信 机（BTS）组成。每个）组成。每个BCS可控制几个可控制几个BTS。?BTS功能：功能：在朝在朝BSC侧，侧，BTS区分与移动台有关的话音和控制 信令，并通过各自信道传给区分与移动台有关的话音和控制 信令，并通过各自信道传给BSC。在朝在朝MS侧，侧，BTS将信令和语音合在一个载波上。将信令和语音合在一个载波上。?BSC功能：功能：实现频率管理以及实现频率管理以及BTS的控制和交换 功能。的控制和交换 功能。BSC通过通过BTS和和MS的远程命令对无线电接口进行 管理，主要有无线信道安排和释放，切换的安排。的远
9、程命令对无线电接口进行 管理，主要有无线信道安排和释放，切换的安排。Mobile Communication 5.2.2 基站子系统基站子系统基站子系统组成方式Mobile Communication 5.2.2 基站子系统基站子系统BTS组成框图Mobile Communication 5.2.3 网络子系统网络子系统?网络子系统由五个功能单元组成：网络子系统由五个功能单元组成： 移动交换中心（移动交换中心（MSC） 归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR） 访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR） 鉴权中心（鉴权中心（AUC） 移动设备识别寄存器（移动设备识别寄存器（EIR）Mobile
10、Communication 5.2.3.1 移动交换中心（移动交换中心（MSC）?MSC是网络子系统的核心。是网络子系统的核心。?MSC功能：（类似于数字程控交换机）功能：（类似于数字程控交换机） 在接口上的信道与通向其它在接口上的信道与通向其它MSC或或PSTN 的信道之间建立交换连接、呼叫控制和计费。的信道之间建立交换连接、呼叫控制和计费。具有移动用户呼叫建立和控制、位置更新、 切换、数据查询、移动应用、信令连接、用 户保护和话音加密等移动功能。具有移动用户呼叫建立和控制、位置更新、 切换、数据查询、移动应用、信令连接、用 户保护和话音加密等移动功能。Mobile Communicatio
11、n 5.2.3.2 归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR）?HLR是中央数据库，存储用户所有的相关 数据，识别号码、访问能力、用户类别、补 充业务等。是中央数据库，存储用户所有的相关 数据，识别号码、访问能力、用户类别、补 充业务等。?HLR功能：功能： 用来保存用来保存MS的原始用户信息。的原始用户信息。 MS的位置信息，即的位置信息，即MS当前停留在哪个 区，便于移动台建立呼叫。当前停留在哪个 区，便于移动台建立呼叫。Mobile Communication 5.2.3.3 访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR）?VLR用于存储当前用于存储当前MSC下的全部移动用 户的数据下的全部移动
12、用 户的数据?VLR功能：功能： 当一个当一个MS用户漫游到新的用户漫游到新的MSC区，与该区，与该 MSC连接的连接的VLR向其所在的向其所在的HLR请求该请求该MS 的有关数据。同时，其的有关数据。同时，其HLR将通知该将通知该MS当 前正处在那个当 前正处在那个MSC区。如果该区。如果该MS想建立呼 叫，则想建立呼 叫，则VLR将建立该将建立该MS用户所必须的全部 信息，无需每次都穿给用户所必须的全部 信息，无需每次都穿给HLR。Mobile Communication 5.2.3.4 鉴权中心（鉴权中心（AUC）? AUC是认证移动用户的身份以及产生相 应认证参数的功能实体。是认证移动
13、用户的身份以及产生相 应认证参数的功能实体。 ?AUC功能：功能： 存储鉴权算法和密钥，保证各种保密参 数的安全性，并向存储鉴权算法和密钥，保证各种保密参 数的安全性，并向HLR提供鉴权参数。提供鉴权参数。Mobile Communication 5.2.3.5 移动设备识别寄存器（移动设备识别寄存器（EIR）? 存储移动设备的国际移动设备识别码 （存储移动设备的国际移动设备识别码 （IMEI）、确保入网移动设备是入网许可 的。）、确保入网移动设备是入网许可 的。Mobile Communication 5.2.4 操作支持子系统（操作支持子系统（OSS）?支持一个和多个操作维护中心（包括操
14、作维护中心支持一个和多个操作维护中心（包括操 作维护中心OMC和网络管理中心）。和网络管理中心）。?用于用于GSM的操作和维护（监视和维护， 收费，改参数）的操作和维护（监视和维护， 收费，改参数）?OMC对基站子系统和网络子系统分别进 行操作和维护。对基站子系统和网络子系统分别进 行操作和维护。Mobile Communication 5.3 GSM网络接口网络接口?接口的定义和标准化可保证不同厂家生产的移 动台、基站子系统和网络子系统设备能够纳入同 一个接口的定义和标准化可保证不同厂家生产的移 动台、基站子系统和网络子系统设备能够纳入同 一个GSM移动通信网运行和使用移动通信网运行和使用V
15、LRVLRHLREIRMSCBTS BSCAbisMSCMSUmAE FCBDGMobile Communication 5.3.1.1 空中接口空中接口?Um接口接口(空中接口空中接口)：移动台：移动台(MS)与基站收 发信机与基站收 发信机(BTS)之间的无线通信接口，它是之间的无线通信接口，它是GSM 系统中最重要、 最复杂的接口。无线接口自 下而上分为三层：物理层，数据链路层和网络 层。系统中最重要、 最复杂的接口。无线接口自 下而上分为三层：物理层，数据链路层和网络 层。 物理层：物理层：RF信道间隔信道间隔200kHz，每信道，每信道8个时 隙，调制方式个时 隙，调制方式GMSK，
16、其调制速率为，其调制速率为 270.833kbps。 数据链路层：数据链路层：采用采用LAPDm（移动（移动D信道链路 接入协议），是在信道链路 接入协议），是在ISDN的的LAPD协议的基础上 作了少量修改形成的。协议的基础上 作了少量修改形成的。 网络层：网络层：收发和处理信令消息的实体收发和处理信令消息的实体Mobile Communication 5.3.1.2 空中接口的层次结构空中接口的层次结构Mobile Communication 5.3.2.1 空中接口信道的定义空中接口信道的定义? GSM中信道分为中信道分为物理信道物理信道和和逻辑信道逻辑信道. 物理信道物理信道: 时隙时隙(TS) 逻辑信道逻辑信道
