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1、GSM基础知识和移动通信原 理 V2008*课程内容lGSM移动通信概述lGSM系统结构与接口lGSM系统Um接口lGSM移动区域与编号计划lGSM移动通信网组网lGSM通信流程Date学习目标l了解移动通信的多址技术，蜂窝技术l了解GSM系统结构、接口、业务l掌握Um接口的物理信道结构、Um接口的逻辑信道功能与组合、理解GSM话音的处理过程l掌握GSM移动区域的划分l掌握GSM编号计划l了解GSM组网方式l了解GSM通信流程学习完本课程，您应该能够：Date一、GSM移动通信概述1 GSM概述与发发展简简史 2 多址技术 3 功率控制 4 蜂窝技术 5 GSM5 GSM系系统频统频统频统频段
2、段DateGSM概述与发展简史1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网 目前有中国移动与中国联通两家运营商 中国电信也在积极酝酿进入移动领域 截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过400万，年增长 率99%以上 神州行与如意通移动用户快速增长 截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和1856个县市 ，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为91%，县市覆盖率为86% 专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到2005年达2亿.在我国.DateGSM概述与发展简史在我国.2007年7月24日信息产业部宣布，到今年6月底，全国移动电话用户达到 5
3、.01648亿户，首次突破5亿大关。 根据信息产业部相关数据显示，截止6月底，全国固定电话用户较上年底 增加486.2万户，月均增长81万户，达到3.72673亿户；全国移动电话用户较 上年底增加4056.6万户，月均增长676.1万户，达到5.01648亿户。 电信业务收入完成3516.2亿元，较上年同期增长9.9%。电信固定资产投资完 成1034.0亿元，较上年同期增长21.8%。 在电话普及率方面，移动电话普及率达38.3部/百人，固定电话普及率达 28.4部/百人。另外，移动短信业务量已达2790.2亿条，比上年同期增长 37.5%。DateGSM概述与发展简史在全球.2007年8月2
4、0日消息，据全球移动供应商联盟（GSA）的最新统计，2007年上 半年全球GSM/HSPA/EDGE/WCDMA用户总数到达了25.4亿之多，占全球移动用 户的85.4%，比去年同期增长了3.2个百分点；其中，WCDMA/HSPA用户数达到 1.37亿。数据显示，在1年内GSM用户数增加了5.64亿，而CDMA受限于全球漫游 ，用户数同期仅增加5100万，总数达3.6亿；加上其它技术的7500万用户，全球移 动通信用户已快突破30亿大关。从地域分布上来看，亚太地区拥有10亿用户，其中6220万为3G用户，最庞大 的中国与印度市场平均每月共新增1120万GSM用户；西欧地区则突破5亿的用户 总数
5、，1年内新增4600万，3G用户累计达6400万；俄罗斯1年内新增2000万GSM 用户；非洲和中南美洲则分别新增7200万和8100万GSM用户，增幅分别达到了 45%和48%。在去年年底全球WCDMA用户则突破了1亿大关。目前已有174个WCDMA网 络在78个国家部署完成，约占全球3G商用网络的69%，其中73.5%都已经升级为 HSDPA，现有63个国家推出128个HSDPA商用网络。脚步最快的欧洲市场中，奥 地利与德国已经推出了HSUPA服务。而CDMA系的3G技术CDMA2000 1xEV-DO方面。截至2007年7月底，CDMA 发展组织（CDG）宣布全球已经部署77个CDMA2
6、000 1xEV-DO网络。DateGSM概述与发展简史GPRS（General Packet Radio Service）：是GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.第三代移动通信技 术: GSM系列DateGSM概述与发展简史GPRS的特点uGPRS向用户提供从9.6kbps到多于150kbps的接入速率.uGPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个 用户共享)u提高了无线信道的利用率u在技术上提供了按数据量计费的可能uGPRS支持一个用户占用多个信道：提供较
7、高的接入速率uGPRS是移动网和IP网的结合：可提供固定IP网支持的所有业务DateGSM概述与发展简史EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有283Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与日后WCDMA制式共存.由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网络. WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）：EDGE（Enhanced Da
8、ta Rates for Global Evolution）：DateGSM概述与发展简史u能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游 ，且 可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证；u能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活动视频，特别 是多媒体业务；u能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网（PSTN）、综 合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、 提供无缝隙的覆盖；u足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务 质量.3G实现的目标：DateGSM概述与发展简史目前3G的标准主要有： cdma2000 朗讯、摩托罗拉、北电、高通
9、、三星等 W-CDMA 爱立信、诺基亚、西门子等 TD-SCDMA 中国提出 UMTS 欧洲标准Date多址技术u多址技术使众多的用户共用公共的通信线路.u常用的使信号多路化的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式.uGSM系统采用了FDMA、TDMA方式.Date多址技术FDMA是以不同的频率信道实现通信的.频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频），每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子.频分多址FDMADate多址技术
10、TDMA是以不同的时隙实现通信时分多址是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙（时隙）.即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送.时分多址TDMADate多址技术CDMA是以不同的代码序列实现通信的码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.码分多址CDMADate功率控制u当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行变化.当它离基站较近时，需要
11、降低发射功率，减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应该增加功率，克服增加了的路径衰耗.u所有的GSM手机都可以以2dB 为一等级来调整它们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大输出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.Date蜂窝技术u移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL.u采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，
12、我们也称之为大区制.u采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制.大区制与小区制Date按无委会规定，我国目前可用频道号为1-124，共124个频点.1-94给移动，96-124给联通.一般采用4/12组频率复用方案.对于有向天线，可采用120度的定向天线，如采用4/12方式复用，4个基站，12个小区.每个小区可用78个频点.对于采用全向天线，一般建议采用其中的7组频率.蜂窝技术大区制与小区制Dateu频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）上的用户可以同时使用相同频率的信
13、道.频率复用系统可以极大地提高频谱效率.u 但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰.u同频干扰（C/I）： 因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I=9dB.u邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要求C/A=-9dB.频率复用基础蜂窝技术Dateu频率复用方案：在系统的作用区域内重复使用相同 的频率这种频率复用方案使整个频谱分配被划 分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值.u公式：(D/R)2=3K D：频率复用距离R：小区半径K：频率复用模式蜂窝技术频率复用基础Date注意：从理论上来说，K应该大些，但分配的信道总数是固定的.如果K太大，则K个
14、小区中分配给每个小区的信道数将减少，中继效率就会降低.小区复用模式图蜂窝技术频率复用基础Date7小区频率复用Date4X3频率复用DateGSM系统频段GSM900主频段（P-GSM）w上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收）w下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）GSM扩展频段（E-GSM）w上行：880MHz-890MHz（移动台发，基站收）w下行：925MHz-935MHz（基站发，移动台收）DCS1800频段w上行：1710MHz-1785MHz（移动台发，基站收）w下行：1805MHz-1880MHz（基站发，移动台收）DateGSM绝对频道号ARFCNG
15、SM900主频段（P-GSM）w上行：Fl=890 + 0.2 N（MHz） （1N 124）（两个频点之间的 间隔为200K HZ ）w下行：Fu=Fl + 45（MHz）GSM扩展频段（E-GSM）w上行： Fl=890 + 0.2 （N-1024）（MHz）w下行： Fu=Fl + 45（MHz） （975N 1023）DCS1800频段w上行： Fl=1710.2 + 0.2 （N-512）（MHz）w下行： Fu=Fl + 95（MHz） （512N 885）Date二、GSM系统结构与接口1. GSM系统结构与功能 2. GSM接口 3. GSM各接口协议 4. GSM无线接口 5. 无线逻辑信道Date2.1 GSM系统结构与功能OSS：操作支持子系统 BSS：基站子系统 NSS：网络子系统 NMC：网络管理中心 DPPS：数据后处理系统 SEMC：安全性管理中心 OMC：操作维护中心 PCS：用户识别卡个人化中心 MSC：移动业务交换中心 VLR：来访用户位置寄存器 HLR：归属用户位置寄存器 AUC：鉴权中心 EIR：移动设备识别寄存器 BSC：基站控制器 BTS：基站收发信台 PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网 ISDN：综合业务数字网 MS：移动台 DateGSM系统结构与功能一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统 (
