《现代移动通信网络技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 孙友伟 张晓燕 畅志贤 第3章 GSM系统组网技术B》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信网络技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 孙友伟 张晓燕 畅志贤 第3章 GSM系统组网技术B（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.3 GSM系统的无线接口,3.3.1 GSM系统无线传输特征 3.3.2 帧结构、信道分类和时隙格式 3.3.3 GSM系统中语音处理流程 3.3.4 跳频技术,所谓跳频，是指载波频率在很宽的频率范围内按某种图案（序列）进行跳变；,图 GSM系统的跳频示意图,3.3.4 跳频技术,跳频速率：1/4.615ms=217跳/s； 处理增益：Gp=10lg(Bw/Bc)； Bw：跳频系统的跳变频率范围 Bc：跳频系统最小跳变的频率间隔 优点：降低了同频道干扰和频率选择性衰落；,3.3.4 跳频技术,注意事项： （1）为防止出现频率击中现象，同一小区或邻近小区不同载频采用相互正交的伪随机序列； （
2、2）跳频设置需根据统一的超帧序列号，以提供频率跳变的顺序和起始时间； BCCH和CCCH信道没采用跳频；,3.3.4 跳频技术,第3章 GSM系统组网技术,3.1 概述 3.2 GSM系统网络组成与接口协议 3.3 GSM系统的无线接口 3.4 GSM系统的接续和管理 3.5 通用分组无线业务（GPRS）,现代移动通信网络技术,5,3.4 GSM系统的接续和管理,3.4.1 SIM卡结构和特点 3.4.2 位置管理 3.4.3 安全性管理 3.4.4 呼叫接续 3.4.5 越区切换,3.4.1 SIM卡结构和特点,1、SIM卡的结构 SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡，它的构成包括CPU、程序
3、存储器（ROM）、工作存储器（RAM）、数据存储器（EPROM或E2PROM）、串行通信单元模块，这五个模块集成在一块集成电路中保证其安全性，防止通过攻击芯片间的连线来非法存取和盗用SIM卡。,3.4.1 SIM卡结构和特点,2、SIM卡的特点 人机分离； 通信安全可靠； 成本低；,3.4 GSM系统的接续和管理,3.4.1 SIM卡结构和特点 3.4.2 位置管理 3.4.3 安全性管理 3.4.4 呼叫接续 3.4.5 越区切换,3.4.2 位置管理,定义：移动通信网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程； 位置信息存储在HLR和VLR中； 1、位置区 GSM蜂
4、窝系统把整个网络的覆盖区划分为许多位置区，并以不同的LAI码进行标识，此标识在BCCH信道中传送，如下图所示。,图 位置区划分的示意图,3.4.2 位置管理,3.4.2 位置管理,2、当一个移动台进入一个新的位置区时，位置登记过程分为三个步骤： 在管理新位置区（LA）的新的VLR中登记MT（实施Addnew操作）； 修改HLR中记录服务该MT的新VLR的ID（实施Edit操作）； 将旧的VLR和MSC中该MT数据注销（实施Delete操作）。,3.4.2 位置管理,3、寻呼 当移动用户被呼时，首先根据HLR和VLR中可用的位置信息来定位移动台在哪个位置区，然后通过“寻呼”过程，即所在位置区的所
5、有小区的寻呼来确定移动台处于哪个小区。,3.4.2 位置管理,4、位置更新过程 （1）正常位置更新 （2）IMSI码附着和分离过程 （3）周期性位置更新,（1）正常位置更新过程,图 位置登记过程举例,3.4.2 位置管理,（2）IMSI码分离/附着过程 在GSM系统中，通过在MSC/VLR中的用户记录上附加一个二进制标志来识别移动台的两种状态（开机或关机），称为“IMSI码附着或分离”； IMSI码附着：当移动台开机时，需将自己已开机的状态通知系统，即通过向网络发送一条“IMSI附着”消息来通知网络它目前的状态； IMSI码分离：在此过程中，仅有一条非证实指令从移动台发送到MSC/VLR，MS
6、C收到后，通知VLR对该IMSI做“分离”标志；,3.4.2 位置管理,（3）周期性位置更新 使移动台在经过一定时间后，自动向网络报告其目前位置；GSM系统通过此机制可以及时了解移动台当前的状态是否发生了变化； 通过BCCH信道通知周期性登记的时间周期； 周期性位置更新过程与正常位置更新过程是相同；,3.4.2 位置管理,3.4 GSM系统的接续和管理,3.4.1 SIM卡结构和特点 3.4.2 位置管理 3.4.3 安全性管理 3.4.4 呼叫接续 3.4.5 越区切换,GSM系统为了保证通信安全，在空中接口采取了如下措施保证通信的安全： 鉴权 加密 设备识别 用户识别码保密,3.4.3 安
7、全性管理,1、三参数组 用户鉴权键Ki和国际移动用户识别码（IMSI），存储于AUC和SIM卡中； 产生一随机数，计算出三参数组(RAND, SRES、Kc)，送给HLR； AUC按下列步骤产生三参数组，参见下图所示；,3.4.3 安全性管理,3.4.3 安全性管理,IMSI：国际移动用户识别码 Ki：用户鉴权键 Kc：加密密钥 SRES：符号响应 RAND：随机数 图 AUC产生的某用户三参数组,3.4.3 安全性管理,2、鉴权 GSM网络确定移动台在身份验证过程中在无线接口传输的IMSI码或TMSI码的合法性的过程； 其目的是防止无权用户接入GSM系统，同时也防止合法用户的私人信息被非法用
8、户窃取； 一般在每次呼叫建立尝试、位置更新以及在补充业务的激活、去活、登记或删除之前均需要鉴权； 鉴权程序见下图所示。,3.4.3 安全性管理,图 鉴权程序,3.4.3 安全性管理,3、加密 GSM系统为确保用户信息和信令信息的私密性，在BTS和MS之间交换信息是专门采用了一个加密程序，防止第三方窃听； 加密流程一般出现在位置更新、业务接入、局间切换等服务请求中； 加密程序如下图所示。,图 加密流程,3.4.3 安全性管理,4、 用户识别码的保密,为了防止非法监听进而盗用IMSI，在无线链路上需要传送IMSI时，均用临时移动用户识别码（TMSI）代替IMSI； MS每次向系统请求一种程序，如位
9、置更新、呼叫尝试等，MSC/VLR将给MS分配一个新的TMSI； 在无线信道上传送不断更新的TMSI代替唯一不变的IMSI，因而确保了IMSI的安全性；,3.4.3 安全性管理,5、设备识别,目的：确保系统中使用的设备不是盗用的或非法的； EIR中存储了所有移动台的惟一的IMEI码； EIR中使用三种设备清单 （1）白名单：合法的移动设备识别号； （2）黑名单：禁止使用的移动设备识别号； （3）灰名单：由运营者决定是否使用； 设备识别在呼叫建立尝试阶段进行。,3.4.3 安全性管理,3.4 GSM系统的接续和管理,3.4.1 SIM卡结构和特点 3.4.2 位置管理 3.4.3 安全性管理 3
10、.4.4 呼叫接续 3.4.5 越区切换,1、 移动用户主呼 移动用户向固定用户发起呼叫的接续过程如下图1 所示。 2、移动用户被呼 固定用户向移动用户发起呼叫的接续过程如下图2 所示。,3.4.4 呼叫接续,图1 移动用户主呼过程,3.4.4 呼叫接续,MS进入“初始化”过程； 在移动台MS和移动业务交换中心MSC之间建立信令链接； 进入呼叫建立起始阶段； 分配业务信道； 建立至被叫用户的呼叫 ； 被叫摘机，进入通话阶段；,3.4.4 呼叫接续,图2 移动用户被呼,3.4.4 呼叫接续,通过7号信令，GMSC（入口MSC）接受来自固定网（PSTN）的呼叫； GMSC向HLR询问被叫移动用户正
11、在访问的VMSC的地址； GMSC从HLR获得MSRN后，重新寻找路由建立至被访VMSC的通路； 被访VMSC从VLR获取被呼MS的相关“呼叫参数”；,3.4.4 呼叫接续,MSC通过位置区内所有基站向MS发送寻呼信息； 被叫MS收到寻呼消息后，执行初始化过程，在SDCCH信道上向VMSC发回“寻呼响应”消息； 通过执行与前述的出局呼叫流程中相同的过程，直至MS振铃，向主叫用户回送呼叫接通证实信号； 移动用户摘机应答，向固定网发送应答连接消息，最后进入通话阶段。,3.4.4 呼叫接续,3.4 GSM系统的接续和管理,3.4.1 SIM卡结构和特点 3.4.2 位置管理 3.4.3 安全性管理
12、3.4.4 呼叫接续 3.4.5 越区切换,1、越区切换（handover） （1）概念 指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移动另一个基站的过程，该过程也称为自动链路转移ALT（Automatic Link Transfer）。,3.4.5 越区切换,1、越区切换（handover） （2）切换方式 硬切换：在新的连接建立以前，先中断旧的连接；例，GSM系统； 软切换：当与新基站建立可靠连接之后再中断旧的连接；例，IS-95系统；,3.4.5 越区切换,软切换较硬切换的优点和缺点： 可利用新、旧链路的分集合并来改善通信质量； 有效提高切换的可靠性，大大减少由于切换造成的掉
13、话； 软切换导致硬件设备增加，前向容量有所降低； 软切换的实现条件：同一频率；,3.4.5 越区切换,1、越区切换的概念 （3）GSM系统越区切换控制策略 GSM系统中，采用“移动台辅助越区切换（MAHO）”控制方法，即系统要求移动台测量其周围基站的信号质量并把结果报告给旧基站，系统根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。在现有系统中，GSM和IS-95系统均采用了移动台辅助越区切换。,3.4.5 越区切换,（4）越区切换时的信道分配问题 解决当呼叫转移到新小区时，新校区如何分配信道，使得越区失败概率尽可能小。 常用的做法是：在每个小区预留部分信道专门处理越区切换。 这种做法的特
14、点是：新呼叫时可用信道数的减少，导致呼损率的增加；但好处是减少了由于越区所带来的通话被中断的概率。,3.4.5 越区切换,（1）切换种类 同一个BSC，不同小区 同一个MSC/VLR，不同BSC 不同MSC/VLR的区间切换,2、GSM系统中的越区切换,3.4.5 越区切换,3.4.5 越区切换,图 同BSC的两个BTS间切换,图 同MSC/VLR不同BSC间的切换,图 不同MSC间的切换,图 不同MSC的切换流程,（2）不同MSC之间的切换流程,3.4.5 越区切换,第3章 GSM系统组网技术,3.1 概述 3.2 GSM系统网络组成与接口协议 3.3 GSM系统的无线接口 3.4 GSM系
15、统的接续和管理 3.5 通用分组无线业务（GPRS）,现代移动通信网络技术,44,3.5 通用分组无线业务（GPRS）,3.5.1 概述 3.5.2 GPRS网络结构、接口及协议 3.5.3 GPRS移动性管理和会话管理 3.5.4 GPRS空中接口,1、GPRS简介 GSM系统中每个TDMA时隙只能提供9.6kb/s的传输速率，为了承载中高速无线数据业务，GSM推出了GPRS（通用分组无线业务）中速移动数据业务。 GPRS:General Packet Radio Service,通用分组无线业务。,3.5.1 概述,GPRS对传统GSM的改进： GSM Phase2.1规范实现的内容之一，
16、目标是提供高达百kb/s速率的分组数据业务； 每用户在一帧中可使用多个时隙；多个用户也可共享同一条无线信道； 在GSM中提供了一个“分组交换”承载网络；,3.5.1 概述,2、GPRS的特点 采用分组交换方式，仅在实际传送和接收数据时才占用无线资源；使用GPRS，在一个小区内，多个用户可以共享一条无线信道同时进行通信，大大提高信道利用率； GPRS能够提供更高的数据传输速率，可提供包括图片、语音和视频在内的多媒体业务； GPRS接入网络速度快，用户只需经历一次“附着”过程（35s），便成为网络的服务对象，以后每次使用时只需一个“激活”过程（13s），就能马上登录网络。,3.5.1 概述,2、GPRS的特点 具有“永远在线”的特点，即用户可随时与网络保持联系； GPRS手机计费是根据用户传输的数据量而不是根据上网时间来计费，且费用比按时计费的WAP更合理； GPRS手机可以浏览普通的Internet网页；,3.5.1 概述,3、GPRS提供的
