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1、1,GSM系统培训教程,GSM移动通信系统原理,2,内容提要,总述,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展进程,GSM移动通信系统原理,3,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展进程,4,移动通信的发展历史,1980,1990,2000,5,模拟移动通信的缺陷,各个系统之间没有公共接口,难于实现漫游 无法与固定网向数字化推进相适应 频谱利用率比较低 安全保密性比较差 业务种类受限 移动设备成本高、体积大 网络的管理控制存在问题,6,数字移动通信的优点,抗干扰能力强 频谱利用率高 可方便实现数据业务 易于加密 便于网络的管理和控制 便
2、于设备的集成,7, 频谱利用率不够高 容量问题, 传输速率较低 业务单一, 存在多个标准 无法实现全球漫游,个人通信的目标 “任何人,在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。”,为什么要发展第三代?,8, 1997年底 1323万, 1998年底 2357万, 1999年底 5000万, 2000年底 6500万, 2002年底 11.2亿, 2005年底 2亿, 2010年底 3亿,中国移动用户发展,9,Internet,到2000年,将有10亿Email用户,5亿Web用户,图象传输,人们通过眼睛获得80%的信息,到2010年,欧洲将有9千万移动多媒体用户,占业务总量的60%。
3、,非话业务的发展,10, 全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖, 高频谱效率, 高服务质量,高保密性能, 提供多媒体业务,速率最高到2Mb/s, 易于第二代系统的过渡和演进, 多频多模手机,单一通信号码, 车速环境:144kb/s, 步行环境:384kb/s, 室内环境:2Mb/s,IMT2000目标,11,移动通信发展的技术基础,集成电路的发展 数字程控交换技术的发展 蜂窝结构的出现 信道与信源编码的技术革新,12,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展历程,13,蜂窝通信原理,移动通信特点 电波传播环境十分恶劣 多普勒频移产生附加调频噪声 移动台受干扰和噪声骚扰 移动设备要求有
4、很大的动态范围 频谱拥挤 建网技术复杂,14,大区制 一个基站覆盖整个城市 通信质量差 频率利用率低 系统容量小,蜂窝通信原理,15,蜂窝通信原理,PSTN,另一有线网,另一有线网,MSC,MSC,BSC,BSC,BSC,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BSC,BSC,BSC,16,7小区频率重复再用,17,基站扇区化,cell site,cell site,cell site,全向小区 (OMNI CELL SITE),3扇区/小区 (120 SECTOR/ CELLS),6扇区/小区 (60 SECTOR/ C
5、ELLS),=1 ANTENNA,=3 ANTENNA,=6 ANTENNA,18,GSM常用频率复用模式,4 3标准复用模式(GSM体制推荐) 紧密复用模式 3 3 1 3(NORTEL) 2 6(MOTOROLA) 多重复用MAP(ERICSSON),19,无线频谱分配,45MHz 双工间隔,基站 发射频率,基站 接收频率,2MHz保护频带,960,905,890,880,872,950,935,925,917,915,GSM,TACS/GSM,EGSM,ETACS,20,DCS1800频谱分配,21,GSM系统频段,GSM900主频段(P-GSM) 上行:890MHz-915MHz(移动
6、台发,基站收) 下行:935MHz-960MHz(基站发,移动台收) GSM扩展频段(E-GSM) 上行:880MHz-890MHz(移动台发,基站收) 下行:925MHz-935MHz(基站发,移动台收) DCS1800频段 上行:1710MHz-1785MHz(移动台发,基站收) 下行:1805MHz-1880MHz(基站发,移动台收),22,GSM绝对频道号,GSM900主频段(P-GSM) 上行:Fl=890 + 0.2 N(MHz) (1N 124) 下行:Fu=Fl + 45(MHz) GSM扩展频段(E-GSM) 上行: Fl=890 + 0.2 (N-1024)(MHz) 下行
7、: Fu=Fl + 45(MHz) (975N 1023) DCS1800频段 上行: Fl=1710.2 + 0.2 (N-512)(MHz) 下行: Fu=Fl + 95(MHz) (512N 885),23,一、总述,移动通信发展 蜂窝通信原理 GSM的发展进程,24,01系列:系统概述 02系列:业务 03系列:网络结构和网络功能 04系列:无线接口信令(L2、L3) 05系列:无线接口物理层 06系列:语音编码(FR、EFR、HR),GSM规范(一),25,07系列:移动台终端适配功能 08系列:A接口和Abis接口 09系列:网络互连(ISDN、PSTN、PSPDN) 10系列:P
8、H2新功能 11系列:测试 12系列:网管(操作维护、用户和终端业务数据监视、性能、设备管理),GSM规范(二),26,总述小结,三类技术制式 蜂窝通信原理 GSM发展进程 进程、规范内容,27,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,28,GSM系统提供的业务,电信业务,用户终端业务,承载业务,基本业务,基本业务,基本业务补充业务,基本业务补充业务,29,承载业务:它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。,双向异步数据电路(3009600bps) 双向同步数据电路(12009600bps) 异步分组数据接入电路(3009600bps) 双向同步分组数据(
9、24009600bps) 交替语音和数据 数据后接语音业务 GPRS业务,承载业务,30,用户终端业务:是一种电信业务,它提供给用户包括终端设备功能在内的各种必须功能,使之能与其他用户通信。,用户终端业务(一),31,电话业务 紧急呼叫业务 数据通信 短消息业务 移动被叫点对点短消息业务 移动主叫点对点短消息业务 广播型短消息业务 语音和三类传真交替业务 自动三类传真业务,用户终端业务(二),32,用于补充或修改基本业务,以提供用户完整的业务补充业务不能独立存在,补充业务(一),33,呼叫偏转(有被叫,实时前转) 呼叫前转(无条件、遇忙、无应答、不可及) 主叫号码识别 呼叫等待(被叫忙时,接收
10、新业务) 呼叫保持(保持当前呼叫,发起新呼叫) 呼入呼出限制 其它,补充业务(二),34,语音群呼叫(VGCS) 话音广播业务(VBS) 多用户特征(MSP) 移动定位业务,增强型补充业务,35,业务小结,承载业务 语音、数据 用户终端业务 基本、补充、增强,36,二、GSM系统原理,业务 系统结构和功能 无线信道 主要技术 组网,37,GSM网络结构,PSTN,OMS,SIM,ME,MS,BTS,BTS,BSC,A,Um,MSC,MSC,VLR,VLR,HLR,AUC,EIR,B,C,E,F,G,H,D,NSS,BSS,NSS,38,系统接口,A接口:MSC与BSC间的接口 Abis接口:B
11、SC与BTS间的接口 Um接口:BTS与MS间的接口 B接口:MSC与VLR间的接口 C接口:MSC与HLR间的接口 D接口:HLR与VLR间的接口 E接口:MSC与MSC间的接口 F接口:MSC与EIR间的接口 G接口:VLR与VLR间的接口 H接口:HLR与AUC间的接口,39,MSC/VLR业务区域,40,MSC功能与作用,呼叫处理 呼叫建立、连接与清除 切换过程 移动性管理 位置更新过程 用户身份识别 移动设备识别,操作与维护 数据库管理 测量 人机接口(MMI) 网间互通 计费,MSC,为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能,41,HLR功能与作用,HLR:Home Locatio
12、n Register 用户识别号(IMSI,MSISDN) 当前用户的VLR(当前位置) 业务能力、业务限制信息 用户申请的补充业务 补充业务信息(例:当前转移的电话号码) 用户状态(registered/deregistered) 移动用户漫游号(MSRN)传递,HLR,42,VLR功能与作用,VLR:Visitor Location Register 移动台状态 部分补充业务数据 移动站的位置登记(LAI) 临时移动用户识别号(TMSI)管理 MSRN管理,VLR,43,EIR功能与作用,EIR:Equipment Identity Register 存储移动设备分类表(IMEI) 用来管
13、理所有移动台设备的国际移动用户识(IMSI)号码以及检查每个移动台设备是否为合法设备。 它包括一个数据库,存储着所有签约用户所使用的移动台设备的IMEI号码等。白名单、黑名单、灰名单,44,EIR功能与作用,白名单,灰名单,黑名单,合法用户 和允许 漫游用 户的 IMEI,有故障 未经型 号认证 淘汰的 IMEI,报失被 盗或 非法使用 的IMEI,45,国际移动设备识别号(IMEI),国际移动台设备识别码(IMEI)型号批准码(TAC):由认证中心分配 工厂装配码(FAC):由厂家编码,表示制造厂家及最后装配地。 序列号(SNR): 由厂家分配 版本级别(VL): 由认证中心确定,与TAC关
14、联。,FAC,VL,SNR,TAC,6个数字,2个数字,6个数字,1个数字,46,IMEI查询流程,呼叫建立 请求IMEI传送 MS发送IMEI,在EIR查询IMEI 查询结果送MSC,47,国际移动用户识别码(IMSI)移动国家号码(MCC) :中国为460. 移动网号(MNC) :移动为00,联通:01. 移动用户识别码(MSIN) :H1H2H3,国际移动用户识别号(IMSI),48,移动用户漫游号码: 位长10位 VLR临时分配给用户的一个号码 与该MSC所属HLR有一定联系 在VLR中与IMSI一一对应,移动用户漫游号(MSRN),49,临时移动用户识别码(TMSI) 提高IMSI使
15、用的安全性 本地分配的4字节的BDC编码,临时移动用户识别号(TMSI),50,移动用户ISDN号码(MSISDN),移动用户ISDN号码(MSISDN)国家号码(CC):中国为86 MAC:移动接入码 ,=139(8、7、6、5、0、1) 移动用户号:H0H1H2H3ABCD H0H1H2H3:HLR识别码,由总部统一分配到本地网;H0=0 ABCD:移动用户号,由HLR自行分配,51,基站子系统(BSS)组成,基站控制器BSC 基站收发信机BTS 无线操作维护中心OMC-R 码变换器TC(Transcoder),UM接口,MS,Abis接口,接口,BTS,OMC-R,BSC,TC,BTS,52,BSC的一般结构,数字 中继,交换网络,处理器网络,数字 中继,A接口,Abis接口,53,BSC的功能作用,实现A接口物理层规定(PCM/E1) 实现A接口No.7号信令功能(SP) 实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 实现Abis接口数据链路层(LAPD) 实现A接口与Abis接口间信道交换功能 实现部分网络层的功能 实现无线资源管理(RR) 实现BSS管理应用部分的功能 实现切换功能等,