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1、华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散 MA000004 GSM通信原理（通信原理（BSC）ISSUE2.0内部资料 注意保密参考资料参考资料qBSS技术手册qBSS性能描述手册qBSS信令分析手册2内部资料 注意保密目标目标学习完此课程，您将会：了解GSM发展简史熟悉GSM系统结构和相关接口熟悉GSM的区域定义以及识别号了解GSM的逻辑信道了解GSM系统的主要技术3内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 G
2、SM系统技术介绍系统技术介绍4内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术5内部资料 注意保密1982年年，GSM小小组组成成立立，主主要要目目标标定定位位于于实实现现欧欧洲洲各各国国移移动动通通信信系系统统的的互互联联互互通通1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU)19
3、89年，年，GSM标准生效标准生效PHASE 1 标准，主要定义了900M频段的技术标准PHASE 2 标准，除了对PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准PHASE 2标准，主要增加了GPRS部分的内容1991年，年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代跨入第二代1994年，年，GSM进入我国进入我国GSM发展简史发展简史6内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术7内部资料 注意保密p多址技
4、术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰p常用的多址技术有三种：频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA多址技术多址技术 8内部资料 注意保密频率时间FDMA频分多址频分多址FDMAp各用户使用不同的频率各用户使用不同的频率9内部资料 注意保密频率时间TDMA时分多址时分多址TDMAp各用户使用不同的时隙各用户使用不同的时隙10内部资料 注意保密频率时间CDMA码码分多址码分多址CDMAp各用户使用不同的正交代码序列各用户使用不同的正交代码序列11内部资料 注意保密pGSM系统采用了系统采用了FDMA、TDMA混合方式：混合方式：FDD-TDMA GSM系统频率资源系统频率资源
5、信道间隔：信道间隔： 200kHz1710178518051880双工距离双工距离 : 95 MHz890915935960双工距离双工距离 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :12内部资料 注意保密系统频点配置系统频点配置qGSM900基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）45 MHzqGSM1800基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）95 MHzGSM系统频率资源系统频率资源13内部资料 注意保密其它频段频率划分其它频段频率划分系统系统频段频段 (MHz)带宽带宽(MHz)频道号频道号载频数载频数E
6、-GSM上行 880915下行 9259603501249751023174R-GSM上行876915下行 9219604001249551023194GT800上行806821 下行8518661535042576PCS1900 上行18501910下行193019906051281029914内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术15内部资料 注意保密p频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道p可以极大地提高频谱利用率p如果系统设计得不好，将产
7、生严重的干扰Cell1f1f1RRD(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式频率复用频率复用Cell216内部资料 注意保密pGSM最基本的频率复用模式为43频率复用。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同p频率复用度：复用簇中小区的总数量189210465371112R小区复用模式小区复用模式17内部资料 注意保密4*3 频率复用频率复用A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2
8、A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D318内部资料 注意保密所有有用信号 carrierC/I = 所有无用信号interference=p同频载干比：C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dBp邻频载干比：C/A 9dB，工程中加3dB的余量，即C/A6dB p频率复用度越高，C/I值越大载干比的要求载干比的要求19内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻
9、辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍20内部资料 注意保密第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第1节节 GSM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口21内部资料 注意保密GSM系统结构系统结构GSM /GPRS BSSBTSBSCBTSBSCPCU SMS systemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS BackboneOther PLMNSS722内部资料 注意保密MS的功能的功能q 移动台（MS）由SIM卡与机身设备组成SIM卡上包含所有与用户有关
10、的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加 密实现的信息 固化数据：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8) 临时网络数据：TMSI、LAI、KC 业务相关数据：PIN(个人识别号)、PUK机身设备可以是手持机，车载台等23内部资料 注意保密BTS的功能的功能q实现与BSC接口功能q实现与移动台(MS)空中接口的功能q无线信道管理q操作维护功能q信令协议功能24内部资料 注意保密BSC的功能的功能q接口管理qBTS的管理q无线参数及无线资源管理q无线链路的测量q话务量统计q切换q支持呼叫控制q操作与维护25内部资料 注意保密PCU的功能的功能q分组无线资源管理功能qGb接口处理功能qG-Abis接口处
11、理功能qPb接口处理功能26内部资料 注意保密p接口管理p支持电信业务，承载业务和补充业务p支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能MSC的功能的功能27内部资料 注意保密q服务于其控制区域内移动用户p存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息VLR的功能的功能28内部资料 注意保密HLR的功能的功能pGSM系统的中央数据库p其控制区域内所有移动用户的重要数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据29内部资料 注意保密p属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理p存储鉴权信息和加密密钥，防止无
12、权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃AUC的功能的功能30内部资料 注意保密EIR的功能的功能p存储移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、灰名单、黑名单）使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。白名单：准许使用灰名单：出现故障需监视黑名单：失窃不许使用31内部资料 注意保密第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第1节节 GSM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口32内部资料 注意保密pA接口、Abis接口和Um接口 其中，A接口、Um接口为开放式接口BTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口
13、MSBSS侧主要接口侧主要接口33内部资料 注意保密p网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口p物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路p传输话音和七号信令p传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等A接口接口34内部资料 注意保密p基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口p物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路p采用LAPD协议Abis接口接口35内部资料 注意保密p移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口p物理链路为无线链路p采用LAPDm协议p传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等Um接口接口
14、36内部资料 注意保密NSS内部接口内部接口MSCF接口接口EIRHLR/AUCC接口接口B接口接口VLRD接口接口G接口接口VLRB接口接口MSCE接接口口37内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍38内部资料 注意保密第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划39内部资料 注意保密 PLMN区区 PLMN区区.服务区服务
15、区MSC区区MSC区区位置区位置区位置区位置区小区小区小区小区GSM区域定义区域定义40内部资料 注意保密第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划41内部资料 注意保密pIMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号p采取E.212编码方式p存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送p IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9) 例例:460002289000168IMSI42内部资料 注意保密Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCC
16、MNCMSINNMSIpMCC：移动国家码，三个数字，如中国为 460pMNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00pMSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码pNMSI：在某一国家内MS唯一识别码IMSI43内部资料 注意保密p TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应p TMSI分配原则：包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定TMSI44内部资料 注意保密pMSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码p采取E.164编码方式p存储
17、在HLR和VLR中，在MAP接口上传送 例：例：13900188210MSISDN45内部资料 注意保密pCC： Country Code，国家码，如中国为86pNDC：National Destination Code，国内接入号，如139、130等等pSN： Subscriber NumberpMSISDN的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCDCCNDCSNNational (significant)Mobile numberMobile station internationalISDN numberMSISDN46内部资料 注意保密p编码编码格式为：格式为：CC+N
18、DC+LSPCC、NDC含义同MSISDN的规定, LSP (locally significant part) 由运营者自己决定pE.164编码方式p目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与 VLR-Number基本上都是一样的MSC-Number/VLR-Number47内部资料 注意保密p采取E.164编码方式p编码格式为：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即为用户号为全零的MSISDNpCC，NDC含义同MSISDN的规定 HLR-Number48内部资料 注意保密p MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为 460p MNC：M
19、obile Network Code，移动网号，两个数字， 如中国移动的MNC为00p LAC：Location Area Code，是2个字节长的十六进制码， 0000与 FFFE不能使用 例例:460008C90p在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移动台是以LAI为单位进行Location Area IdentificationMCCMNCLACLAI49内部资料 注意保密pCGI是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的p编码格式编码格式为为LAI+CI：CI：Cell Identity, 是2个字节长的十六进制码，可由运营部
20、门自定 例例：4600017A728FDCGI50内部资料 注意保密pNCC-PLMN色码(取值07) ,用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。 相邻国家要具体协调NCC的配置pBCC-BTS色码(取值07) ,用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS p用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS基站识别色码基站识别色码BSICNCCBCCBSIC51内部资料 注意保密pTAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配pFAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码pSNR-序号码。这个数字的
21、独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备pSP-备用,为0 例例：490547403767335pIMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备,#06#为查询代码IMEI（15位数字）位数字）TACSPFACSNR6个数字2个数字6个数字1个数字IMEI52内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍53内部资料 注意保密第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第
22、1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合54内部资料 注意保密频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间帧和信道帧和信道时隙和帧结构时隙和帧结构55内部资料 注意保密8bit41同步同步bit36加密加密bit3bit68.25bit尾比特尾比特保护间隔数据p 接入突发脉冲序列(AB)：用于MS初始化接入。3bit142bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔数据p 频率校正突发脉冲序列(FB)：用于MS与BTS之间的频率同步。3bit39加密加密bit39加密加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间
23、隔数据数据64同步同步bitp 同步突发脉冲序列(SB)：用于MS与BTS之间的定时同步。时隙和帧结构时隙和帧结构56内部资料 注意保密3bit57加密加密bit57加密加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔数据数据26bit11训练序列偷帧标志p普通突发脉冲序列(NB)：用于携带业务信道和除RACH之外的控制信道上的信息。3bit142调制调制bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔p虚拟突发脉冲序列(DB)：用于BTS在无信息下发的时隙发送填充帧。时隙和帧结构时隙和帧结构57内部资料 注意保密时隙和帧结构时隙和帧结构58内部资料 注意保密第第4章章 GSM无线逻辑信道
24、无线逻辑信道第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合59内部资料 注意保密p GSM900 和和 GSM1800具有相同的逻辑信道划分具有相同的逻辑信道划分 逻辑信道分类逻辑信道分类广播控制信道广播控制信道(BCCH)控制信道控制信道通用控制信道通用控制信道(CCCH)话音信道话音信道 (TCH)FCCHSCHBCCHTCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH通用信道通用信道(CCH)专用信道专用信道 (DCH)逻辑信道逻辑信道60内
25、部资料 注意保密FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道下行逻辑信道下行逻辑信道61内部资料 注意保密RACHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道上行逻辑信道上行逻辑信道62内部资料 注意保密搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH逻辑信道作用举例逻辑信道作用举例关机状态关机
26、状态空闲状态空闲状态专用模式专用模式空闲状态空闲状态63内部资料 注意保密第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合64内部资料 注意保密pTCH/F+FACCH/F+SACCH/TF(全速率TCH)pTCH/H+FACCH/H+SACCH/TH(半速率TCH) 51复帧复帧pFCCH+SCH+BCCH+CCCH(主BCCH)pFCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4(组合BCCH)pBCCH+CCCH(扩展BCCH)pSDCCH/8+SACCH/C8(主SD
27、CCH) 逻辑信道组合逻辑信道组合26复帧复帧65内部资料 注意保密主主BCCH66内部资料 注意保密组合组合BCCH67内部资料 注意保密独立独立SDCCH68内部资料 注意保密TCH信道信道69内部资料 注意保密第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍70内部资料 注意保密传播时延传播时延t传播时延传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前一个TA值时间发给我！时间提前量（时间提前量（TA）71内部资料 注意
28、保密频率频率f 0帧帧f 1f 2f 3f 4时间时间跳频（跳频（FH）72内部资料 注意保密p通过语音激活检测(VAD)实现p在语音间歇期关闭发射，仅发射静音指示帧(SID)p接收端码变换器产生舒适噪声p延长电池寿命降低干扰不连续发射（不连续发射（DTX）73内部资料 注意保密p延长电池寿命p降低网络干扰p功率控制基于电平和质量pBCCH载频不参与功率控制功率控制（功率控制（PC）时间时间信号信号电平电平目标电平值：目标电平值：e.g. -85 dm74内部资料 注意保密小结小结qGSM系统结构与接口qGSM移动区域与编号计划qGSM无线逻辑信道qGSM系统技术小结小结小结小结75华为机密，未经许可不得扩散
