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1、GSM 系 统 原 理2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1介绍 本次讲座是基础培训，旨在普及GSM移动网的概念，为下一步的系列培训奠定一些理论基础。大家每天都和移动打交道，随时关注移动的发展，所以本次讲座将重点结合北京移动的现网状况进行介绍，希望能引起大家的兴趣。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2主要内容GSM移动通信系统的组成移动通信系统的组成 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安3第一部分第一部分GSM移动通信系统的组成移动通信系统的组成 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安4GSM的含义的含义Global System
2、 for Mobile communications全球移动通信系统GSM系统是欧洲在20世纪80年代设计，1992年开通的数字移动通信系统。北京于1994年开通GSM 900M系统，1998年开通DCS 1800M。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安5 5GSM规范规范1982 年 欧 洲 电 信 标 准 化 协 会(ETSI) 开 始 研 究 GSM 规 范1990 年 ETSI 推 出 GSM 规 范 阶 段 I1994 年 ETSI 推 出 GSM 规 范 阶 段 II， 将 DCS1800（又称GSM1800） 归 入 其 中1996 年 ETSI 推 出 GSM
3、规 范 阶 段 II 。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安6 6GSM规范体系规范体系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05系列：无线接口物理层06系列：语音编码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：Interwork 和MAP等11系列：测试12系列：网管2024/7/222024/7/22中安中安中安中安7 7GSM系统的基本特点系统的基本特点GSM系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互联。同时，GSM系统与各种公用通信网之间
4、也都详细定义了标准接口规范，使GSM系统可以与各种公用通信网实现互联互通。GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与ISDN相关的各种业务。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安8 8GSM系统的基本特点系统的基本特点GSM系统采用FDMA/TDMA及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。 注：频率复用注：频率复用 频率复用是指在不同的地理区域上用相同的载波频率进行覆盖，并保证所产生的同频及邻频干扰可以忽略，使有用的频率资源保证最大范围的覆盖 2024/7/222024/7/22中安中安中安
5、中安9 9GSM系统的基本特点系统的基本特点GSM系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求。GSM系统抗干扰能力较强，系统的通信质量较高。用户终端更小、更轻便、功能更强2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1010GSM网络物理结构 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1111MSMSBSSBSSMSCMSCOMC HLRVLRAUCEIRPDNPSTNISDNUm接口A接口GCRGSM系统GSM系统主要由交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS）三部分组成。其中NSS与BSS之间的接口为”A”接口，BSS与MS之间的接口为
6、”Um”接口。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1212GSM系统结构 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1313子系统的组成NSS系统，它包括移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）。BSS系统，它包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。移动台部分（MS），其中包括移动终端（MS）和客户识别卡(SIM)。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1414 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1515No.7 MAP.TUPNo.7 T
7、UPX.25No.7 BSSAPMSBTSBTSBSCMSC/VLRPLMNPSTNISDNPSPDNOMCHLR/AUCEIRMSC/VLRNo.7 MAPUmAbis A系统接口名称名称接口Um MSBTSA-bisBTS BSCABSC MSCBMSC VLRCMSC HLRDVLR HLREMSC MSCFMSC EIRGVLR VLRHHLR AUC2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1616移动台部分移动台就是客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。移动终端就是“手机”，它可完成话音编码、信令编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和
8、接收。SIM卡称作智能卡，存有与客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，进行正常拨叫。手机如未插SIM卡，可以进行紧急呼叫112。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1717移动台MS, （MOBILE STATION） 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1818 l根据通信业务的需要，移动台还可包括各种终端设备（TE, Terminal Equipment）或是它们的组合以及终端适配器（TE, Terminal Adaptor）等。l
9、移动台分为车载台、便携台和手持台等类型。 NSS网络交换子系统（NETWORK SWITCHING SUBSYSTEM)NSS子系统，它包括移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安1919移动业务交换中心MSC （ MOBILE SERVICE SWITCHING CENTER）MSC是移动网络的核心，它实现移动用户与其他网络用户之间的通信连接，为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能。为此，它提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他M
10、SC互联的接口。MSC从HLR,VLR,AUC这三种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，同时这三个数据库也会根据MSC最新信息进行自我更新。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2020移动业务交换中心MSCMSC为用户提供承载业务（如数据业务：WAP、GPRS等）基本业务（如话音、短信等）、补充业务（如呼叫转移、呼叫等待、多方通话、来电显示等）等一系列服务。MSC具有完成呼叫接续与控制的功能，与固定网交换中心相同。又具有无线资源管理和移动特性管理等功能，例如移动台位置登记与更新以及越区切换控制、自动漫游等。这是与固定网交换中心主要不同。2024/7/222024/7/2
11、2中安中安中安中安2121移动业务交换中心MSC北京现网共运行MSC 31个，均为I系列。每个MSC的VLR容量为40万，交换容量为30万。北京总的VLR容量为1240万，交换容量约为930万。VLR容量指登记在MSC下的用户数交换容量指交换机的处理能力：根据话务量计算，包括交换距阵、E1端口、信令、总线等的配置2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2222移动业务交换中心MSC北京现运营移动交换机房18处：西单： MSC1，2木樨园： MSC3，4西客站： MSC6，8，32，34幸福大街： MSC 5，7，9四季青： MSC10，20南沙滩： MSC11皂君庙： MSC16，
12、18，30鲁古： MSC12，14望京： MSC15，17，29，31，33高碑店：MSC13，192024/7/222024/7/22中安中安中安中安2323移动业务交换中心MSC新发地：MSC26，28，36，38马家堡：MSC25，27东小口：MSC21樱桃园：MSC22，24长话：MSC37东单：MSC35菜市口： MSC39国家信息中心： MSC40马连道、东直门正在建设中2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2424 为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网应知道该移动台当前在哪个MSC服务区内。当固定网不能查询归属位置寄存器（HLR）时，该呼叫就被接续到某个M
13、SC。这个MSC将查询有关的HLR，并建立至移动台当前所属的MSC的呼叫路由。具有这种功能的MSC称为信信关关MSC（GMSC），GMSC具有与固定网和其他NSS实体互通的接口，也叫入口MSC，即关口局。根据网的实际结构，可以选择部分或全部MSC作为GMSC。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2525关口局关口局GMSC(Gateway MSC)关口局关口局GMSC(GATEWAY MSC)北京移动现有GMSC 8个，编号为BJD18： BJD1位于幸福大街； BJD2位于西客站； BJD3位于南沙滩； BJD4位于鲁古； BJD5位于望京； BJD6位于皂君庙； BJD7位
14、于马家堡； BJD8位于新发地。另有长途汇接局4个： BJA1木樨园； BJA2长话； BJA3望京； BJA4鲁古。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2626拜访位置寄存器VLR（VISITOR LOCATION REGISTER）VLR用于储存其管辖区内的移动用户的全部有关信息，包括：国际移动用户身份（IMSI）移动台ISDN号码（MSISDN）MS漫游号（MSRN）临时移动用户身份（TMSI）用户位置区(LAC)等2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2727拜访位置寄存器VLR（VISITOR LOCATION REGISTER）VLR为已经登记的移动用
15、户提供建立呼叫接续的必要条件。 VLR是一个动态数据库，需要随时与有关的HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开其覆盖区时，用户的有关信息将被删除。VLR在物理实体上总是与MSC一体，这样可以尽量避免由于MSC与VLR之间频繁联系所带来的接续时延。北京VLR用户容量约为1240万。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2828归属位置寄存器HLR（HOME LOCATION REGISTER）HLR是系统的中央数据库，用于储存归属移动用户的所有信息，包括：国际移动用户身份（IMSI）移动台ISDN号码（MSISDN）用于呼叫接续和计费的位置信息，如MS漫游号、VLR
16、地址和MSC地址等等业务能力信息业务限制信息漫游权限补充业务能力信息，等等 从而,为MSC提供建立呼叫所需的路由信息等相关数据。一个HLR可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动网。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安2929归属位置寄存器HLR（HOME LOCATION REGISTER）北京现网共运行HLR 21个（ HLR121），均为I系列，容量各为120万用户。总容量为2520万用户。 HLR2,3位于木樨园； HLR4,6,12位于幸福大街； HLR5,17,18位于西客站； HLR7位于南沙滩； HLR1位于长话； HLR11位于皂君庙； HLR10,16位于望京；
17、 HLR9位于高碑店； HLR8位于新发地； HLR13位于马家堡； HLR14位于东小口； HLR15位于樱桃园 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安3030鉴权中心AUC（AUTHENTICATION CENTRE） AUC用于储存相关HLR中所有用户的加密键，包括：用于用户身份鉴别的加密键（A3、A8算法）用于无线接口加密的加密键（A5算法） 用以保护用户在系统中的合法地位不受侵犯。由于空中接口传送的信息极易受到侵犯，因此GSM采用了严格的保密措施，如用户鉴权、信息的加密等。这些鉴权信息和加密密钥等均存放在AUC中，因此，AUC是一个受到严格保护的数据库。 在物理实体上，
18、AUC与HLR共存。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安31移动设备识别寄存器 EIR（EQUIPMENT IDENTITY REGISTER)用于储存移动台设备身份（IMEI） EIR是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安32操作维护中心OMC(OPERATIONS & MAINTENANCE CENTER)OMC是操作人员与系统设备之间的中介，实现GSM系统的集中操作和维护，一般包括下列功能：网络的管理移动用户管理终端设备管理计费统计，等安全管理操作与性能
19、管理系统控制设备维护，等等2024/7/222024/7/22中安中安中安中安33操作维护中心OMCOMC一侧与设备相连，（但并不包括BTS，因为在GSM技术规范中明确提出，对BTS的操作维护是经过BSC进行管理），另一侧是作为人机接口的计算机工作站。GSM系统的每个组成部分都可以通过特有的网络连接至OMC，从而实现集中维护。OMC有两个功能单元构成：OMC-S(系统部分）用于MSC,HLR,VLR等交换子系统各功能单元的维护与操作；OMC-R(无线部分）用于实现整个BSS系统的操作与维护，它一般是通过SUN工作站在BSS上的应用来实现。OMC也可以作为进入更高一层管理网络的关口设备。北京东西
20、区各用OMC 8个。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安34基站子系统BSS（BASE STATION SUBSYSTEM)BSS实现GSM系统中无线通信所需的各种功能，它包含了GSM无线通信部分的所有基础设施。BSS通过空中接口直接与移动台实现通信连接，同时又连到网络端的交换机，为移动台和交换子系统提供传输通路，因此，BSS可以看作移动台与交换机之间的桥梁。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安35 BSS BSS子系统简介子系统简介BSS子系统的一般结构BSS子系统的功能实体BSS子系统的接口2024/7/222024/7/22中安中安中安中安36BSS的一般
21、结构.2024/7/222024/7/22中安中安中安中安37MSMSBSCBSCBTSBTSA 接口Um 接口BTSBTSOMC_ROMC_R TRAU TRAUAbis 接口BSS的功能实体基站控制器BSC （ Base Station Controller ）基站收发信机BTS （ Base Transceiver Station ）码变换器和速率适配单元TRAU ( Transcoding and rate Adaption Unit ) 无线子系统操作维护中心OMC_R（ Operations & Maintenance Centre_Radio ) 2024/7/222024/7/
22、22中安中安中安中安38基站控制器BSC （BASE STATION CONTROLLER）BSC通过BTS和移动台的远端命令，管理所有的无线接口，主要是进行无线信道的分配、释放以及越区信道切换的管理等，起着BSS系统中交换设备的作用。BSC由BTS控制部分、交换部分和公共处理器部分等组成。东区1个MSC带5套BSC；西区1个MSC带6套BSC。根据BSC的业务处理能力，一台BSC可以管理256或384或512个载频。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安39BSC的一般结构和功能1.2024/7/222024/7/22中安中安中安中安40BSC的一般结构的一般结构交换、控制部分
23、数字中继数字中继处理器部分Abis接口A接口BSC的一般结构和功能2 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安41BSC的功能的功能l实现A接口物理层规定（PCM/E1）64Kbit/s A律PCMl实现A接口No7号信令功能（SP）l实现Abis接口物理层规定 16Kbit/s RPE-LTP(规则脉冲激励长期预测）编码。 l实现Abis接口数据链路层协议（LAPD）l实现A接口与Abis接口间业务信道交换功能l实现部分网络层的功能l实现无线资源管理（RR）l实现BSS管理应用部分的功能l实现切换功能等等BSS内的话音编码速率 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安
24、42BSCTRAUMSCBTS64k13k13k13kBSC的交换功能BSC的交换功能用于实现A接口与Abis接口间物理信道的交叉连接Abis上的业务信道速率为16K， BSC与TRAU之间的业务信道速率为16K，因此BSC需实现16K的子速率交换功能Abis接口的信道安排与BTS的无线信道具有固定的对应关系，其分配由BSC控制；A接口信道由MSC分配，因此，BSC中必须有交换网络实现它们之间的交叉连接2024/7/222024/7/22中安中安中安中安43BSC的交换时钟GSM系统设备一般要求BSC的时钟同步于MSC的时钟，而BTS的时钟同步于BSC的时钟，因此必须注意在系统中传输网络的时钟
25、问题2024/7/222024/7/22中安中安中安中安44BSC的信令功能无线资源管理：无线资源分配无线资源释放无线资源的性能管理，等等2024/7/222024/7/22中安中安中安中安45切换实现BSC内的所有切换过程对于BSC间（或MSC间）的切换，产生切换候选小区表2024/7/222024/7/22中安中安中安中安46基站BTS (BASE TRANSCEIVER STATION)BTS在网络的固定部分和无线部分之间提供中继,移动用户通过空中接口与BTS相连.BTS包括收发信机和天线,以及与无线接口有关的信号处理电路等,它也可以看作是一个复杂的无线调制解调器.在GSM系统中,为了保
26、持BTS尽可能的简单,BTS往往只包含那些靠近无线接口所必须的功能.2024/7/222024/7/22中安中安中安中安47BTS的一般结构和功能1 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安48BTS的功能模块的功能模块编码与交织译码与反交织调制均衡解调加密解密天馈发信机收信机跳频控制时钟信令处理基站接口设备UmAbisBTS的一般结构和功能2 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安49BTS的功能的功能l实现Abis接口物理层规定（PCM/E1）l实现Abis接口数据链路层（LAPD）l实现BTS管理功能l实现部分无线资源管理功能（RR）l实现Um接口数据链路层（L
27、APDm）l实现Um接口物理层规定（TDMA）l实现跳频功能 l实现信道加密、解密l实现信道编译码、交织与反交织l实现调制与解调功能MOTOROLA基站设备MOTOROLA基站可以分为两部分,即控制部分和射频部分。控制部分负责将基站各部分连为一体,以一块主控板为核心控制整个基站的工作,同时还要将来自BSC的信号变换成适合基站处理的格式,以及完成相反的变换。射频部分负责基站无线信号的发射和接收、编码和解码。控制部分和射频部分的结构框图分别如图1-1和1-2。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安50图1-1 基站控制部分框图2024/7/222024/7/22中安中安中安中安51图
28、1-2 基站射频部分框图2024/7/222024/7/22中安中安中安中安52 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安53NOKIA DE34/DF34基站 NOKIA DE34/DF34基站是NOKIA公司生产的第三代无线基站系统，DE34是指GSM900的基站代码，DF34是GSM1800的基站代码。这两种基站除了在射频部分工作在不同的频段外，基带部分的工作原理和实现的模块是完全一样的。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安54 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安55 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安56DE34基站机柜顶
29、部的射频天线的连接端口图2024/7/222024/7/22中安中安中安中安57DE34基站机柜顶部连接端口 如图所示架顶，提供了出入BTS的全部接口。三个收发共用端口（7/8端口）六个收端口（7/8端口）MMI接口（BCF前端的MMI接口必须和架顶联线相连时，此端口才可以使用）对应两个TRU槽位的A-bis接口，每个TRU有三个DIRECTOR，既对应的架顶接口。FCLK时钟的测试端口（BCF前端的13M端口必须与架顶连接）扩展告警端口机架电源端口STM测试口（未启用）RRI微波连接端口2024/7/222024/7/22中安中安中安中安58信道编码GSM采用：线性预测编码长期预测编码规则脉
30、冲激励编码器（LPCLTPRPE编码器）。换言之，采用的是由块码与卷积码组成的结联码。GSM每话音信道的编码速率为13kbit/s 对无线信道实现前向的纠错功能实现坏帧的检测可用于话音质量检测可用于无线链路状态的监视区分不同小区的信道请求消息，等等2024/7/222024/7/22中安中安中安中安59交织与反交织 将需在无线信道上传送的数据流按一定的规则进行重新排序，以避免在无线信道上引入突发性的误码段，提高信道编码的功效。换言之，就是减少无线信号在传输过程中出现成串错误，有利于信号的纠错恢复。 实际上，交织与反交织是减小快衰落影响的有效手段。2024/7/222024/7/22中安中安中安
31、中安60衰落和抗衰落衰落和抗衰落 GSM采用分集技术来抵抗阴影衰落和多径衰落的影响，分集技术就是在几个支路上接收同一个信号，然后通过合并技术将几个支路信号合并输出，简而言之：分散接收，集中优势。分集有空间分集、 频率分集等。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安61加密与解密 实现GSM规定的有关A5算法，对用户身份数据和用务数据提供保密功能2024/7/222024/7/22中安中安中安中安62调制解调 调制和解调是信号处理的最后一步。GSM采用具有较小带外辐射的GMSK(高斯频移键控)调制方式 ，其调制速率是270.833Kbit/s，使用的是Viterbi（维特比）算法进行
32、的解调。调制的功能就是按照一定的规则把某种特性强加到电磁波上，这个特性就是我们要发射的数据。GSM系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式调相方式。解调的功能是接收信号，从一个受调的电磁波中还原发送的数据。从发送角度来看，首先要完成二进制数据到一个低频调制信号的变换，然后再进一步把它变到电磁波的形式。解调过程是一个调制的逆过程。 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安63发信机实现用户基带数据到射频信号的转换上变频信号激励功率放大功率控制2024/7/222024/7/22中安中安中安中安64收信机实现射频信号到用户基带数据的转换低噪声放大下变频信号激励自动增益控制（AGC）信
33、号场强提取（RSSI）2024/7/222024/7/22中安中安中安中安65天馈系统实现射频信号的合路与分路，控制带外的杂散，实现网络设计规定的扇区分布等。在需要时，实现上下行信号的双工功能，抑制收发信干扰。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安66BTS的信令Um接口数据链路层：Dm信道链路接入协议LAPDmAbis接口数据链路层：D信道链路接入协议LAPDAbis接口与Um接口间信令协议转换无线信道管理2024/7/222024/7/22中安中安中安中安67BTS的其它功能信道测量：信号电平、信号质量预处理切换功能TRAU帧形成、提取和管理2024/7/222024/7/2
34、2中安中安中安中安68BSS接口BSS与MSC之间的接口A接口BSC与BTS之间的接口Abis接口BTS与移动台接口Um接口2024/7/222024/7/22中安中安中安中安69第第二二部分部分GSMGSM系统频率系统频率 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安70GSM系统频段 GSM900频段：上行（移动台发，基站收）：890 MHZ915 MHZ下行（基站发，移动台收）：935 MHZ960 MHZ共有双工信道数：124GSM1800频段：上行（移动台发，基站收）：1710 MHZ1785 MHZ下行（基站发，移动台收）：1805 MHZ1880 MHZ共有双工信道数：3
35、742024/7/222024/7/22中安中安中安中安71GSM系统频段2024/7/222024/7/22中安中安中安中安72载频频率范围 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安73GSM 900Uplink:890 - 915 MHzDownlink:935 - 960 MHzCarrier Pairs (in MHz)890.0 935.0890.2 935.2890.4 935.4. .914.8 959.8915.0 960.0Duplex Frequency = 45 MhzGSM 1800Uplink:1710 - 1785 MHzDownlink:1805 -
36、1880 MHzCarrier Pairs (in MHz)1710.0 1805.01710.2 1805.21710.4 1805.4.1784.8 1879.81785.0 1880.0Duplex Frequency = 95 Mhz374 Carriers124 Carriers绝对频道号 GSM900频段（GSM）：上行：Ful8900.2N（MHZ）（1N 124）下行：FdlFul+45（MHZ）举例:channel No.=100Ful =8900.2100=910.0 MHzFdl =910.0+45=955.0 MHzGSM1800频段：上行： Ful 1710.20.2
37、（N512）（MHZ） （512N 885）下行： Fdl Ful+95（MHZ）N为绝对频道号。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安74中国移动GSM的实用频段 GSM900频段：上行（移动台发，基站收）：890 MHZ909 MHZ下行（基站发，移动台收）：935 MHZ954 MHZ共有双工信道：1-95 95个GSM1800频段：上行（移动站发，基站收）：1710 MHZ1730 MHZ下行（基站发，移动站收）：1805 MHZ1825 MHZ共有双工信道：512-611 100个2024/7/222024/7/22中安中安中安中安75中国移动GSM的实用频段 GSM扩
38、展频段（E GSM ）：上行（移动站发，基站收）：885 MHZ890 MHZ下行（基站发，移动站收）：930 MHZ935 MHZ2024/7/222024/7/22中安中安中安中安76中国联通GSM的实用频段 GSM900频段：上行（移动台发，基站收）：909 MHZ915 MHZ下行（基站发，移动台收）：954 MHZ960 MHZ共有双工信道：96-124 29个GSM1800频段：上行（移动站发，基站收）：1745 MHZ1755 MHZ下行（基站发，移动站收）：1840 MHZ1850 MHZ共有双工信道： 50个2024/7/222024/7/22中安中安中安中安77第第三三部分
39、部分GSM的的TDMA信道信道 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安78关于FDMA和TDMA FDMA（Frequency Division Multiple Access），用于模拟移动通信，如A网、B网（已关闭），以及集群电话、对讲机等。TDMA（Time Division Multiple Access），用于数字移动通信和数字有线通信（如ISDN）等多方面。从多方面考虑，GSM同时使用了上述两种多址方式。即相邻小区间使用FDMA，而某个载频的不同信道之间，则使用了TDMA方式。 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安79信道容量在TDMA中，每一个载频被
40、定义为一个TDMA 帧，相当于FDMA系统中的一个频道。每帧包括8个时隙（TS0-TS7），即包含8个物理信道。一个物理信道可以由TDMA的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。一个时隙的长度为0.577ms,每个时隙的间隔包含156.25比特。 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安80信道容量（图示） 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安81频率时间012345671个帧8个时隙012345671个帧8个时隙012345671个帧8个时隙012345671个帧8个时隙012345671个帧8个时隙012345671个帧8个时隙TDMA帧结构TDMA的帧号是以3小时2
41、8分钟53秒760毫秒（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧，每一个超高帧又由2048个超帧组成，一个超帧的持续时间为6.12s，而每个超帧又是由51个26复帧或26个51复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的，区别是： 26帧的复帧：包含26个TDMA帧，时间间隔为120ms，它主要用于TCH（SACCH/T）和FACCH等业务信道。 51帧的复帧：包含51个TDMA帧，时间间隔为235ms, 它主要用于BCCH、CCCH、SDCCH等控制信道。1 TDMA帧为4.615ms，1时隙为0.577ms2024/7/222024/
42、7/22中安中安中安中安82TDMA帧结构 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安83204720462101个超高帧2048个超帧012345671个帧8个时隙0252410504911个复帧26个帧1个复帧51个帧0504910252411个超帧50个复帧1个超帧26个复帧逻辑信道 GSM系统要传输不同类型的信息，包括业务信息和各种控制信息，因而要在物理信道上安排相应的逻辑信道。这些逻辑信道有的用于呼叫接续阶段，有的用于通信进行当中，也有的用于系统运行的全部时间内。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安84逻辑信道业务信道：用于携载语音或用户数据，可分为话音业务
43、信道和数据业务信道控制信道：用于携带信令或同步数据，分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道2024/7/222024/7/22中安中安中安中安85 逻辑信道组成 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安86逻辑信道逻辑信道公共信道公共信道CCH专用信道专用信道DCH广播信道广播信道BCHFCCHSCHBCCH公共控制信道公共控制信道CCCHPCHRACHAGCHSDCCHSACCHFACCH专用控制信道专用控制信道DCCHTCH/FTCH/H业务信道业务信道TCHTCH/EFR业务信道TCH （TRAFFIC CHANNELS） 2024/7/222024/7/22中安中安中安中
44、安87业务信道按承载的业务可分为话音信道和数据信道话音信道可分为：全速率话音信道TCH/FS 13Kbit/s半速率语音信道 TCH/HS 5.6Kbit/s数据信道可分为：9.6k全速率数据信道（TCH/F9.6）4.8k全速率数据信道（TCH/F4.8）4.8k半速率数据信（TCH/H4.8）2.4k半速率数据信道（TCH/H2.4）2.4k全速率数据信道（TCH/F2.4）控制信道广播信道BCH广播控制信道BCCH频率校正信道FCCH同步信道SCH公共控制信道CCCH准予接入信道AGCH寻呼信道PCH随机接入信道RACH小区广播信道CBCH专用控制信道DCCH独立专用控制信道SDCCH慢
45、速随路控制信道SACCH快速随路控制信道FACCH2024/7/222024/7/22中安中安中安中安88广播信道BCH (1)（BROADCAST CHANNELS）广播信道仅用在下行链路上，由BTS至MS。它们用在每个小区的TS0上作为标频，在一些特殊的情况下，也可用在TS2，4或6上，这些信道包括BCCH、FCCH和SCH。为了通信，MS需要与BTS保持同步，而同步的完成就要依赖FCCH和SCH逻辑信道，它们全部为下行信道，为点对多点的传播方式。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安89广播信道BCH (2)频率校正信道（FCCH）：FCCH信道携带用于校正MS频率的消息，
46、它的作用是使 MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。 同步信道（SCH）：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如TDMA帧号（需22比特）和基站识别码BSIC号（需6比特）。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安90广播信道BCH (3)广播控制信道（BCCH）：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息。而这些信息都将在BCCH信道上来广播。信息基本上包括小区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI（LAC+MNC+MCC）、CCCH和CBCH信道的管理、控制和选择参数及小区的一些选项。所有这些消息被称为系统
47、消息（SI）在BCCH信道上广播，在BCCH上系统消息有八种类型TYPE 1、2、2bis 、2ter、3、4、7和8。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安91公共控制信道CCCH (1) （COMMON CONTROL CHANNELS）公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，这些信道不是供一个MS专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。在下行方向上，由PCH、AGCH和CBCH来广播寻呼请求、专用信道的指派和短消息。在上行方向上由RACH信道来传送专用信道的请求消息。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安92公共控制信道CCCH (2) 寻呼信
48、道（PCH）：当网络想与某一MS建立通信时，它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区进行寻呼，寻呼MS的标示为TMSI或IMSI，属下行信道，点对多点传播。 接入许可信道（AGCH）：当网络收到处于空闲模式下MS的信道请求后，就将给之分配一专用信道，AGCH通过根据该指派的描述（所分信道的描述，和接入的参数），向所有的移动台进行广播。属下行信道，点对多点传播。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安93公共控制信道CCCH (3)小区广播控制信道（CBCH）：它用于广播短消息和该小区一些公共的消息（如天气和交通情况），它通常占用SDCCH/8的第二个子
49、信道，下行信道，点对多点传播。 随机接入信道（RACH）：当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来发起接入请求，请求消息包括3个比特的建立的原因（如呼叫请求、响应寻呼、位置更新请求、及短消息请求等等）和5个比特的用来区别不同MS请求的参考随机数，属上行信道，点对点传播方式。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安94 专用控制信道包括SDCCH、SACCH、FACCH，这些信道被用于某一个具体的MS上，均为双向信道。独立专用控制信道（SDCCH）：SDCCH是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息(TCH空闲时）、用户鉴权消息、加密命令及
50、应答及各种附加业务。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安95专用控制信道DCCH (1) （DEDICATED CONTROL CHANNELS）专用控制信道DCCH (2) 慢速随路控制信道（SACCH）：SACCH是一种伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息（包括TA值和功率控制级别）；在下行链路上它主要传递系统消息type5、5bis 、5ter、6及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI号、CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别。TCH忙时，由SACCH来传送短
51、信。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安96专用控制信道DCCH (2) 快速随路控制信道（FACCH）：FACCH信道与一个业务信道TCH相关。FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道（SACCH）所能处理的高的多的速度传送信令消息，则需借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不会被用户察觉的。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安97下行的逻辑信道 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安98 BSS - MSBCHCCCHFCCHS
52、CHBCCHPCHAGCHDCCHTCHSDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HCOMMON CHANNELSDEDICATED CHANNELS上行的逻辑信道 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安99 MS - BSSCCCHRACHDCCHTCHSDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HCOMMON CHANNELSDEDICATED CHANNELS第四部分第四部分GSM移动通信系统的编号计划移动通信系统的编号计划 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安100GSM系统的编号计划GSM网络是复杂的，为了将一个呼叫接至某个移动客户，需要调用相
53、应的实体。因此要正确寻址，编号计划就非常重要。现就GSM移动通信网中用来识别身份的各种号码的编号计划进行简单的介绍。 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安101移动用户号码（MSISDN） MSISDN号码是指主叫用户为呼叫GSM移动用户所需拨的号码，号码的结构为： CC + NDC + SNCC=国家码。我国为86NDC=国内网络接入号。中国移动GSM网为135-139，中国联通GSM网为130-131。SN=用户号码。采用等长8位编码计划。 SN：H0H1H2H3ABCD；H0H1H2H3用来区分地区2024/7/222024/7/22中安中安中安中安102国际移动用户识别
54、码（IMSI） ( (INTERNATIONAL MOBILE SUBSCRIBER IDENTITY ) INTERNATIONAL MOBILE SUBSCRIBER IDENTITY ) 为了在无线路径和整个GSM移动通信网上正确地识别某个移动客户，就必须给移动用户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动用户识别码（IMSI），用于GSM移动通信网所有信令中，存储在客户识别模块（SIM）、HLR、VLR中。IMSI号码结构为： MCC + MNC + MSIN2024/7/222024/7/22中安中安中安中安103国际移动用户识别码（IMSI） ( (INTERNATIONAL M
55、OBILE SUBSCRIBER IDENTITY ) INTERNATIONAL MOBILE SUBSCRIBER IDENTITY ) MCC=移动国家号。由3位数字组成，唯一地识别移动用户所属的国家，我国为460。MNC=移动网号。由2位数字组成，用于识别移动客户所归属的移动网（PLMN） 。中国移动为00，中国联通为01。MSIN=移动用户识别码。采用等长10位数字构成，唯一地识别国内GSM移动通信网中移动用户。MSISDN=8613901300070 IMSI=4600013690061232024/7/222024/7/22中安中安中安中安104临时用户识别码（TMSI）(TEM
56、PORARY MOBILE (TEMPORARY MOBILE SUBSCRIBER IDENTITY) SUBSCRIBER IDENTITY) 为安全起见，在空中传送用户识别码时用TMSI来代替IMSI，因为TMSI只在本地有效（即在该MSC/VLR区域内），由VLR为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是一个4字节的BCD编码。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安105移动台漫游号码（MSRN）（MOBILE STATION ROAMING NUMBER ）当移动台漫游到另一个移动交换中心业务区时，该移动交换中心将给移动台分配一个临时漫游号码，用于路由选择。漫游号码格式与被访
57、地的移动台MSISDN号码格式相同。当移动台离开该区后，拜访位置寄存器（VLR）和归属位置寄存器（HLR）都要删除该漫游号码，以便可再分配给其它移动台使用。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安106移动台漫游号码（MSRN）（MOBILE STATION ROAMING NUMBER ）MSRN分配过程如下： 市话用户通过公用交换电信网发MSISDN号至GMSC、HLR。HLR请求被访MSC/VLR分配一个临时性漫游号码，分配后将该号码送至HLR。HLR一方面向MSC发送该移动台有关参 数，如国际移动用户识别码（IMSI）；另一方面HLR向GMSC告知该移动台漫游号码， GMS
58、C即可选择路由，完成市话用户-GMSC-MSC-移动台接续任务。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安107位置区号码LAC(LOCATION AREA CODE) 为确定移动台位置，每个GSM PLMN的覆盖区域被划分成许多位置区，LAC用于标识不同的位置区。一个GSMPLMN中可以定义65536个不同的位置区。位置区（Location Area）是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，可由一个或若干个小区组成，为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。 LAC由两字节组成，采用16进制编码，可用范围0001FFFE H，0000H和FFFFH不可使用。
59、2024/7/222024/7/22中安中安中安中安108位置区识别码LAI（LOCATION AREA IDENTITY） 位置区识别码LAI用于检测位置更新和信道切换的请求。LAI=MCC+MNC+LAC 。 MCC=移动国家码；MNC=移动网号。 LAC=位置区号码。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安109小区识别码CI（CELL IDENTITY ）唯一表示GSM PLMN中的每个小区，与LAI结合，用于识别网络中的每个BTS及其覆盖小区。CI由16比特组成，编码容量为65536。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安110小区全球识别码 2024/7/
60、222024/7/22中安中安中安中安111 Cell Global Identity, CGIMCCMNCLACCILAICGI小区全球识别码CGICGI是在所有GSM PLMN中用作小区的唯一标识，用来识别一个位置区内的小区。它是在位置区识别码（LAI）后加上一个小 区识别码（CI)CGI=MCC+MNC+LAC+CI。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安112网络色码NCC（NETWORK (PLMN) COLOR CODE ）NCC 用于让移动台区别相邻的、属于不同GSM PLMN的基站。 NCC 由3比特组成，编码容量为8。 NCC由中国移动统一分配，相邻地区的NCC
61、取值应不同。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安113基站色码基站色码BCC ( BTS COLOUR CODE )( BTS COLOUR CODE ) BCC 用于在同一个GSM PLMN中识别BCCH载频号相同的不同基站。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安114基站识别码BSIC BSIC=8NCC+BCC2024/7/222024/7/22中安中安中安中安115( Base Station Identity Code)NCCBCCBSICBSIC 基站识别码若在某个物理位置，移动台能同时收到两个小区的BCCH载频，且它们的频道号相同，则移动台以BSIC
62、区分它们。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安116BSIC主要作用主要作用1. 通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。2. 用于避免基站将移动台发往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道。3. 如邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时，基站可依靠BSIC区分这些小区，从而避免错误切换，甚至切换失败。4. 控制移动台只报NCC在允许范围内的邻区情况。2024/7/222024/7/22中安中安中安中安117呼呼 叫叫 流流 程程 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安118市话-移动 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安
63、119TXXGMSCHLRMSCBSS市话-移动1.市话拨叫移动（用户号MSISDN）2.市话交换机分析被叫是移动，送移动关口局GMSC3.GMSC对MSISDN进行GT(全球标识）分析，得到HLR地址“HLR ENQUIRY”4.HLR根据MSISDN号查到移动用户所在MSC/VLR地址5.被叫MSC产生临时MSRN（动态漫游号），与IMSI联系在一起，一旦连接建立就释放2024/7/222024/7/22中安中安中安中安120市话-移动6.MSC将MSRN送HLR，HLR再送到GMSC7.GMSC分析收到的信息（包含MSRN），知道被叫所在的MSC，建立路由8.被叫MSC在用户的LAC下启
64、动寻呼2024/7/222024/7/22中安中安中安中安121移动A-移动B 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安122BSSMSCAHLRMSCBBSSGMSC7、8AB移动A-移动B1.移动A拨叫移动B（用户号MSISDN）2.MSCA对用户B的MSISDN进行GT分析，得到HLR地址“HLR ENQUIRY”3.HLR根据MSISDN号查到用户B所在MSC/VLR B地址4.MSC B产生临时MSRN（动态漫游号），与IMSI连系在一起，一旦连接建立就释放5.MSC B将MSRN送到HLR6.HLR再将MSRN送到MSC A2024/7/222024/7/22中安中安中
65、安中安123移动A-移动B7.MSC A分析收到的信息（包含MSRN），知道被叫用户B所在的MSC B，建立路由8.MSC B在用户B所在的LAC下进行寻呼2024/7/222024/7/22中安中安中安中安124回顾今天讲的主题有： 一、 GSM移动通信系统的组成 二、 GSM系统频率规划 三、 GSM的TDMA信道 四、 GSM移动通信系统的编号计划2024/7/222024/7/22中安中安中安中安125 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安126No.7 MAP.TUPNo.7 TUPX.25No.7 BSSAPMSBTSBTSBSCMSC/VLRPLMNPSTNISDNPSPDNOMCHLR/AUCEIRMSC/VLRNo.7 MAPUmAbis AGSM系统频段2024/7/222024/7/22中安中安中安中安127 逻辑信道组成 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安128逻辑信道逻辑信道公共信道公共信道CCH专用信道专用信道DCH广播信道广播信道BCHFCCHSCHBCCH公共控制信道公共控制信道CCCHPCHRACHAGCHSDCCHSACCHFACCH专用控制信道专用控制信道DCCHTCH/FTCH/H话务信道话务信道TCHTCH/EFR谢谢！再见！ 2024/7/222024/7/22中安中安中安中安129
