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1、GSM数字移动通信系统介绍,目 录,第一部分 移动通信系统的概述 第二部分 GSM系统结构与接口 第三部分 GSM系统业务流程 第四部分 短消息业务介绍 第五部分 无线应用协议WAP 第六部分 通用分组无线业务GPRS,第一部分 移动通信系统的概述,一、移动通信的发展与现状 二、 GSM移动通信系统主要性能简介,一、移动通信的发展与现状,第一阶段：从上世纪20年代至40年代早期，短波无线通信。 第二阶段：从40年代中期至60年代初期，移动无线通信开始问世。 第三阶段：从60年代中期至70年代中期，大区制移动电话。 第四阶段：从70年代中期至80年代中期，是移动通信蓬勃 发展时期。1978年底，
2、美国贝尔实验室研制成功先进的移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网。 第五阶段：从80年代中期开始，欧洲推出GSM体系，美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。,移动通信迅速发展的原因,市场驱动 -中国大陆：移动电话用户1999年超过4000万用户，移动电话业务量占整个电信业务量的50%。据信息产业部副部长娄勤俭说，到六月底，中国内地移动电话用户将达到1.16亿户，比去年年底净增3000多万户。 -全球移动电话用户到2000年已达到5亿。目前，全球约每10人拥有一部手机，而未来五年内，每五人就拥有一部手机。,移动通信迅速发展的原因(续),技术发展 -微电子技术长足发展，如DSP、V
3、LSI、天线技术 -形成移动通信新体制，蜂窝网。 -微处理技术及计算机技术 政府调节 -颁布有利于移动通信发展的政策 -分配或拍卖频段,移动通信系统的演进,1G 2G 2G+ 3G AMPS GSM900 GSM WCDMA TACS DCS1800 -HSCSD CDMA2000 NMT450 PCS1900 -GPRS TD-SCDMA NMT900 PDC -EDGE IS95A-CDMA IS95B-CDMA 80S 90S 2001,各类主要蜂窝系统概况,二、 GSM系统主要性能简介,1、发射频率：上行890-915MHz 下行935-960MHz 2、多址方式：TDMA 3、双工方
4、式：FDD 4、双工间隔：45MHz 5、载波频道间隔：200KHz，共124载频。 6、语音编码：规则脉冲激励长期预测编码 （RPE-LPC），语音编码速率13kbps。,GSM系统主要性能简介（续）,7、信道编码：采用循环冗余码、1/2卷积码及交织编码。 8、跳频速率：217跳/秒 9、调制方式：高斯滤波最小移频键控（GMSK），调制速率270.833kbps。 10、时隙和TDMA帧：物理信道/时隙，时隙周期577us，8时隙/帧。 9、小区结构：在农村地区可采用宏小区，小区半径可达35km；城市地区小区半径一般为10-20km；市中心等业务密集地区可采用微小区，半径0.5km。,第二部
5、分 GSM系统结构与接口,一、GSM系统结构 二、GSM系统的各类接口 三、GSM系统的控制与管理 四、GSM系统的接续和移动管理过程,一、GSM系统结构,GSM系统设备,1、移动台MS 2、基站子系统BSS 基站控制台BSC 基站收发信台BTS 4、操作维护子系统OMC OMC-B OMC-S,3、网络交换子系统 移动交换中心MSC 归属位置寄存器HLR 访问位置寄存器VLR 设备标志寄存器EIR 认证中心AUC,移动音处理的过程,基站子系统BSS,基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线信道，传送网络的各种信令及用户信息等。 一个基站系统BSS包
6、含一个基站控制器BSC以及一个或多个基站收发信台BTS。一个BTS在一个小区内建立无线电覆盖，故一个基站系统的覆盖区域包含若干个小区。 基站系统包含两类逻辑信道： 业务信道：全速率信道和半速率信道 控制信道：广播信道、公共控制信道、 专用控制信道,基站子系统的功能,无线信道管理 *信道配置管理 * 独立专用控制信道和业务信道管理 *广播控制信道和公共控制信道管理 *随机接入 *信道编码解码 *定时超前 *无线资源指示 *寻呼 *越区切换,网络交换子系统,MSC：作为交换设备，具有完成呼叫接续与控制的功能；作为移动交换中心，具有无线资源管理和移动特性管理等功能。 GMSC：信关MSC，提供所有入
7、网呼叫的查询和转接能力。 HLR：用于移动用户管理的数据库。包含的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的信息，另一类是有关用户当前位置的信息。 VLR：存储用户位置信息的动态数据库。 EIR：存储有关移动台设备参数的数据库。 AUC：存储有关移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。,操作维护分系统,1、OMC-S对交换分系统的操作维护 操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业务管理、计费、路由和网络管理。 维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统软硬件维护。 2、OMC-R对基站分系统的操作维护 包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管理、出错管理,二、GSM系统中的各
8、类接口,1、Um 无线接口,规定信道结构和接入能力 定义MS-BS通信协议 完成呼叫控制处理 实现移动性、安全管理 完成功率控制等业务功能,信道的帧结构,GSM逻辑信道类型,业务信道TCH： 全速率TCH 全速率语音信道 全速率9600bps数据信道 全速率4800bps数据信道 全速率2400bps数据信道 半速率TCH 半速率语音信道 半速率4800bps数据信道 半速率2400bps数据信道,GSM逻辑信道类型（续）,控制信道：广播信道、公共控制信道、专用控制信道 广播控制信道（BCH） 频率校正信道（FCCH）：移动台频率校正 同步信道（SCH）：移动台的帧同步和基站识别 广播控制信道
9、（BCCH）：发送一般消息 公共控制信道（CCCH） 寻呼信道（PCH）：基站寻呼移动台 随机接入信道（RACH）：移动台随机接入网络 准予接入信道（AGCH）：给成功的接续分配专用控制信道 专用控制信道（DCCH） 独立专用控制信道（SDCCH）：传送移动台与基站连接及分配信道的信令 快速辅助控制信道（FACCH）：传送功率控制、测量数据等特定信息 慢速辅助控制信道（SACCH）：所携带信令与FACCH相同，但速率较慢。,时隙和突发,时隙：为576.9us的时间片，含156.25bit。 突发序列：在一个时隙中，被发送的无线载波所携带的信息比特串。 根据功能不同，共有4种突发形式： 普通突发
10、序列：携带业务信道和除FCCH、SCH、RACH外的控制信道信息。 频率校正突发序列：用于移动台频率同步。 同步突发序列：用于移动台定时同步。 接入突发序列：用于移动台随机接入。,突发脉冲序列,无线资源分配,小区配置：将无线频率信道的一个子集分配给某特定的小区使用。 移动配置：将小区配置的无线频率信道中的若干个动态分配给某个移动用户。 时隙的分配：在上下行链路上成对进行。在BTS一侧，上行TDMA帧比相应下行 TDMA帧固定延迟3个时隙。在移动台一侧也存在相应的延迟。 慢跳频：每个移动台在每个TDMA帧的发送时隙改变一次频率。,2、A接口功能,*地面信道功能 -地面信道分配、地面信道阻塞、测试
11、呼叫 *无线信道管理 -信道配置管理 -无线业务信道管理：无线信道指配、无线业务信道监视、跳频管理、空闲无线业务监视、业务信道功率控制、业务信道释放、 -广播、公共控制信道管理：随机接入、寻呼消息 -专用信道管理：链路监视、信道释放、功率控制、无线信道指配,A接口功能（续）,*资源指示：BSS向MSC汇报空闲无线信道状态 *信道编码解码 *码型转换/速率适配 *互通功能：对其他网络数据呼叫的互通功能由MSC完成 *测量信息：空中链路、业务流量测试，MS报告，BSS接收和预处理，传送给MSC处理。 *切换：小区内、小区间、外部切换 *移动管理：由MSC/HLR/VLR和MS共同完成 *呼叫控制：
12、由MSC/VLR/HLR完成 *安全特性：用户数据密钥管理、用户识别、信令信息保密、用户鉴权,三、GSM系统的控制与管理,1、GSM识别码 2、 位置区划分 3、位置登记/删除 4、用户管理 5、鉴权与加密 6、呼叫处理过程 7、越区切换/漫游,1、GSM识别码,1、移动用户号码MSISDN：CC+NDC+SN CC：国家码，中国86 NDC：国内目标码 SN：用户码 2、移动用户识别码IMSI：MCC+MNC+MSIN MCC： 移动国家号，中国460 MNC：移动网号，中移动00，联通01 MSIN：移动用户识别号 3、移动设备识别码IMEI：TAC+FAC+SNR+SP TAC： 型号批
13、准编码 FAC：装配厂家编号 SNR：序号编码 SP：备用,GSM识别码(续),4、移动台漫游号码 MSRNCCNSCSN 用于一次呼叫的路由选择。 CC国家号 NDC国内目的地号码(用于识别MSC/VLR） SN用户号，对应于用户的IMSI号码 5、临时移动用户识别码（TMSI） 用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可 由各电信部门选择，长度不超过4个字节。,GSM识别码(续),6、位置区识别码LA =MCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的GSM网 LAC位置区号码，识别一个GSM网中的位置区 7、小区全球识别码CGI MCCMNCLA
14、CCI 用于识别一个位置区内的小区。 8、基站识别码（BSIC NCCBCC ）(6bit） NCC国家色码，用于识别GSM移动网(3bit) BCC基站色码，用于识别基站(3bit),2、位置区划分,1、MSC/VLR业务区： MSC/VLR所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器（VLR）登记。 2、位置区（LA） 广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。利用位置区识别码（LAI），系统能够区别不同的位置区。 3、小区（CELL） 一个位置区划分为若干个小区，它是一个BTS的无线覆盖区域。一个小区具有一个全球识别码（CGI）的。同时，利用基站识别码BSIC），移动台本身
15、能区分使用同样的载频的各个小区。,MSC业务区,P,L,M,N,服,务,区,M,S,C,V,L,R,服,务,区,位,置,区,小,区,3、位置登记/删除,移动台的几种状态： 1、移动台关机 系统启动IMSI分离进程，再有关的VLR和HLR中设置标志。MS不能应答寻呼消息，网络不能达到MS。同时它也不能通知网络其所处的位置区的变化。IMSI“分离”状态。 2、移动台开机，空闲状态 系统可以成功地寻呼MS，IMSI“附着”状态。 3、移动台忙 网络分配给MS一个业务信道传送话音或数据，当MS移动时它必须有能力进行定位和切换。,*首次入网位置登记,由于MS第一次被使用，所以MSC/VLR没有此MS的任
16、何信息，若MS发现当前的LA码与原来的不同，MS接入系统要求登记，MSC/VLR登记该MS的位置信息并将该请求往HLR记录，MSC/VLR对该MS作“附着”标记，这时这个MS被激活。,*正常位置更新,BTS,1.,2.,2.,3.,3.,4.,4.,正常位置更新过程,1、MS在新的小区内读到其BCCH上的信息，找到该小区的LAC，该LAC与MS内所存的LAC进行比较，当两者不一致时，需进行位置更新。 2、MS通过RACH向系统发出接入申请，通过申请到的SDCCH建立与网络的联系。 3、MS经SDCCH向系统发出位置更新请示。 4、新的LAC与旧的LAC属于同一MSC/VLR时，位置更新在该MSC内完成,MSC需在VLR中对该MS的位置信息进
