01GSM通信原理(網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu))

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedInternal GSM通信原理（網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)）ISSUE 1.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved學習完此課程，您將會：了解GSM發(fā)展簡史熟悉GSM系統(tǒng)結構和相關接口熟悉GSM的區(qū)域定義以及識別號了解GSM的邏輯信道了解GSM系統(tǒng)的主要技術Page 2HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第2章章 GSM系統(tǒng)結構與接口系統(tǒng)結構與接口第第3章章 GSM移動區(qū)域與編號計劃移動區(qū)域與編號

2、計劃第第4章章 GSM無線邏輯信道無線邏輯信道第第5章章 GSM系統(tǒng)技術介紹系統(tǒng)技術介紹Page 3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM發(fā)展簡史發(fā)展簡史第第2節(jié)節(jié) 多址技術多址技術第第3節(jié)節(jié) 頻率復用技術頻率復用技術Page 4HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved1982年，年，GSM小組成立，主要目標定位于實現(xiàn)歐洲各國移動通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通小組成立，主要目標定位于實現(xiàn)歐洲各國移動通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通1986年，在巴黎，對提出的八個建議系統(tǒng)進行現(xiàn)場試驗1987

3、年，確定采用頻分雙工窄帶時分多址（FDD-TDMA）、規(guī)則脈沖激勵長期預測話音編碼（RPE-LTP）和高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）調(diào)制1988年，十八個歐洲國家達成GSM諒解備忘錄(MoU)1989年，年，GSM標準生效標準生效PHASE 1 標準，主要定義了900M頻段的技術標準PHASE 2 標準，除了對PHASE I 標準進行必要的修正和業(yè)務補充外，主要增加了1800M頻段的技術標準PHASE 2標準，主要增加了GPRS部分的內(nèi)容1991年，年，GSM系統(tǒng)在歐洲正式開通運行，移動通信跨入第二代系統(tǒng)在歐洲正式開通運行，移動通信跨入第二代1994年，年，GSM進入我國進入我國GSM發(fā)展簡

4、史Page 5HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM發(fā)展簡史發(fā)展簡史第第2節(jié)節(jié) 多址技術多址技術第第3節(jié)節(jié) 頻率復用技術頻率復用技術Page 6HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved多址技術 l多址技術使眾多的用戶共用公共的通信線路而相互不干擾l常用的多址技術有三種：頻分多址FDMA、時分多址TDMA、碼分多址CDMAPage 7HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved頻率時間FDMA頻分多址FDMAl各用

5、戶使用不同的頻率Page 8HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved頻率時間TDMA時分多址TDMAl各用戶使用不同的時隙Page 9HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved頻率時間CDMA碼碼分多址CDMAl各用戶使用不同的正交代碼序列Page 10HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedlGSM系統(tǒng)采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA GSM系統(tǒng)頻率資源信道間隔：信道間隔： 200kHz171017851805

6、1880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :Page 11HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedGSM系統(tǒng)頻率資源系統(tǒng)頻點配置lGSM900基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1（n）45 MHzlGSM1800基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz基站發(fā)：f2（n）f1（n）95 MHzPage 12HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved其它頻段頻

7、率劃分系統(tǒng)系統(tǒng)頻段頻段 (MHz)帶寬帶寬(MHz)頻道號頻道號載頻數(shù)載頻數(shù)E-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1930199060512810299Page 13HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM發(fā)展簡史發(fā)展簡史第第2節(jié)節(jié) 多址技術多址技術第第3節(jié)節(jié) 頻率復用技術頻率復用技術Page 14HUA

8、WEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedCell1f1f1RRD(D/R)2=3kD頻率復用距離R小區(qū)半徑K頻率復用模式頻率復用l頻率復用：處在不同位置(不同小區(qū))上的用戶可以同時使用相同頻率的信道l可以極大地提高頻譜利用率l如果系統(tǒng)設計得不好，將產(chǎn)生嚴重的干擾Cell2Page 15HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved189210465371112R小區(qū)復用模式lGSM最基本的頻率復用模式為43頻率復用?！?”表示4個站點，“3”表示每個站點有3個小區(qū)，由這12個小區(qū)組成一個復用簇。

9、同一復用簇中的各小區(qū)，使用的頻率不同l頻率復用度：復用簇中小區(qū)的總數(shù)量Page 16HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved4*3 頻率復用A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3Page 17HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved所有有

10、用信號 carrierC/I = 所有無用信號interference=載干比的要求l同頻載干比：C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dBl鄰頻載干比：C/A 9dB，工程中加3dB的余量，即C/A6dB 頻率復用度越高，C/I值越大Page 18HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移動通信概述移動通信概述第第3章章 GSM移動區(qū)域與編號計劃移動區(qū)域與編號計劃第第4章章 GSM無線邏輯信道無線邏輯信道第第5章章 GSM系統(tǒng)技術介紹系統(tǒng)技術介紹Page 19HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,

11、LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM系統(tǒng)結構與功能系統(tǒng)結構與功能第第2節(jié)節(jié) GSM主要接口主要接口Page 20HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedGSM系統(tǒng)結構GSM /GPRS BSSBTSBSCBTSBSCPCU SMS systemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMSCHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS BackboneOther PLMNSS7Page 21HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved

12、MS的功能l 移動臺（MS）由SIM卡與機身設備組成SIM卡上包含所有與用戶有關的無線接口一側的信息，也含有鑒權和加 密實現(xiàn)的信息 固化數(shù)據(jù)：IMSI、Ki、安全算法(A3、A8) 臨時網(wǎng)絡數(shù)據(jù)：TMSI、LAI、KC 業(yè)務相關數(shù)據(jù)：PIN(個人識別號)、PUK機身設備可以是手持機，車載臺等Page 22HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedBTS的功能l實現(xiàn)與BSC接口功能l實現(xiàn)與移動臺(MS)空中接口的功能l無線信道管理l操作維護功能l信令協(xié)議功能Page 23HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rig

13、hts reservedBSC的功能l接口管理lBTS的管理l無線參數(shù)及無線資源管理l無線鏈路的測量l話務量統(tǒng)計l切換l支持呼叫控制l操作與維護Page 24HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPCU的功能l分組無線資源管理功能lGb接口處理功能lG-Abis接口處理功能lPb接口處理功能Page 25HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedMSC的功能l接口管理l支持電信業(yè)務，承載業(yè)務和補充業(yè)務l支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等其它網(wǎng)絡功能Page 26HUAWEI TECH

14、NOLOGIES CO., LTD.All rights reservedVLR的功能l服務于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶l存儲進入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關信息Page 27HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedHLR的功能lGSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫l其控制區(qū)域內(nèi)所有移動用戶的重要數(shù)據(jù)都存儲在HLR中。包括用戶識別號碼，訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務等數(shù)據(jù)，以及漫游移動用戶所在MSC區(qū)域的有關動態(tài)數(shù)據(jù)Page 28HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedAUC的功能l屬于HLR的一個功

15、能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理l存儲鑒權信息和加密密鑰，防止無權用戶接入系統(tǒng)和防止無線接口中數(shù)據(jù)被竊Page 29HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedEIR的功能l存儲移動設備的國際移動設備識別碼(IMEI)，通過核查三種表格（白名單、灰名單、黑名單）使得網(wǎng)絡具有防止無權用戶接入、監(jiān)視故障設備的運行和保障網(wǎng)絡運行安全的功能。白名單：準許使用灰名單：出現(xiàn)故障需監(jiān)視黑名單：失竊不許使用Page 30HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM系統(tǒng)結構與功能系統(tǒng)

16、結構與功能第第2節(jié)節(jié) GSM主要接口主要接口Page 31HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedBTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口MSBSS側主要接口lA接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口為開放式接口Page 32HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedA接口l網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的通信接口l物理鏈路采用標準的2.048Mb/s PCM數(shù)字傳輸鏈路l傳輸話音和七號信令l傳遞的信令包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等Pa

17、ge 33HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedAbis接口l基站控制器(BSC)和基站收發(fā)信臺(BTS)之間的通信接口l物理鏈路采用標準的2.048Mb/s數(shù)字傳輸鏈路l采用LAPD協(xié)議Page 34HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedUm接口l移動臺與基站收發(fā)信臺(BTS)之間的無線通信接口l物理鏈路為無線鏈路l采用LAPDm協(xié)議l傳遞的信令包括無線資源管理，移動性管理和接續(xù)管理等Page 35HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights

18、reservedNSS內(nèi)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Page 36HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移動通信概述移動通信概述第第2章章 GSM系統(tǒng)結構與接口系統(tǒng)結構與接口第第4章章 GSM無線邏輯信道無線邏輯信道第第5章章 GSM系統(tǒng)技術介紹系統(tǒng)技術介紹Page 37HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM區(qū)域定義區(qū)域定義第第2節(jié)節(jié) 編號計劃編號計劃P

19、age 38HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved PLMN區(qū)區(qū) PLMN區(qū)區(qū).服務區(qū)服務區(qū)MSC區(qū)區(qū)MSC區(qū)區(qū)位置區(qū)位置區(qū)位置區(qū)位置區(qū)小區(qū)小區(qū)小區(qū)小區(qū)GSM區(qū)域定義Page 39HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) GSM區(qū)域定義區(qū)域定義第第2節(jié)節(jié) 編號計劃編號計劃Page 40HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved 例例:460002289000168IMSIlIMSI是GSM系統(tǒng)分配給移動用戶(MS)的唯

20、一的識別號l采取E.212編碼方式l存儲在SIM卡、HLR和VLR中，在無線接口及MAP接口上傳送l IMSI分配原則：最多包含15個數(shù)字(0-9)Page 41HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedNot more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSIlMCC：移動國家碼，三個數(shù)字，如中國為 460lMNC：移動網(wǎng)號，兩個數(shù)字，如中國移動的MNC為00lMSIN：在某一PLMN內(nèi)MS唯一的識別碼lNMSI：在某一國家內(nèi)MS唯一識別碼Page 42HUAWEI TECH

21、NOLOGIES CO., LTD.All rights reservedTMSIl TMSI是為了加強系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時用戶識別，在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對應l TMSI分配原則：包含四個字節(jié)，可以由八個十六進制數(shù)組成，其結構可由各運營部門根據(jù)當?shù)厍闆r而定Page 43HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved例：例SISDNlMSISDN是指主叫用戶為呼叫GSM PLMN中的一個移動用戶所需撥的號碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號碼l采取E.164編碼方式l存儲在HLR和VLR中，在MAP接口

22、上傳送Page 44HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedCCNDCSNNational (significant)Mobile numberMobile station internationalISDN numberMSISDNlCC： Country Code，國家碼，如中國為86lNDC：National Destination Code，國內(nèi)接入號，如139、130等等lSN： Subscriber NumberlMSISDN的一般格式為86-139-H0 H1 H2 H3 ABCDPage 45HUAWEI TECHNOLO

23、GIES CO., LTD.All rights reservedMSC-Number/VLR-Numberl編碼格式為：CC+NDC+LSPCC、NDC含義同MSISDN的規(guī)定, LSP (locally significant part) 由運營者自己決定lE.164編碼方式l目前在網(wǎng)上MSC與VLR都是合一的，所以MSC-Number與 VLR-Number基本上都是一樣的Page 46HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedHLR-Numberl采取E.164編碼方式l編碼格式為：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即為用戶

24、號為全零的MSISDNlCC，NDC含義同MSISDN的規(guī)定Page 47HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedl MCC：Mobile Country Code，移動國家碼，中國為 460l MNC：Mobile Network Code，移動網(wǎng)號，兩個數(shù)字， 如中國移動的MNC為00l LAC：Location Area Code，是2個字節(jié)長的十六進制碼， 0000與 FFFE不能使用 例例:460008C90l在檢測位置更新時，要使用位置區(qū)識別LAI，尋呼移動臺是以LAI為單位進行Location Area Identifica

25、tionMCCMNCLACLAIPage 48HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved 例：例：4600017A728FDCGIlCGI是所有GSM PLMN中小區(qū)的唯一標識，是在位置區(qū)識別LAI的基礎上再加上小區(qū)識別CI構成的l編碼格式為LAI+CI：CI：Cell Identity, 是2個字節(jié)長的十六進制碼，可由運營部門自定Page 49HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedlNCC-PLMN色碼(取值07) ,用來唯一地識別相鄰國家不同的PLMN。 相鄰國家要具體協(xié)調(diào)NCC

26、的配置lBCC-BTS色碼(取值07) ,用來唯一地識別采用相同載頻、相鄰的、不同的BTS l用于移動臺識別相鄰的、采用相同載頻的、不同的基站收發(fā)信臺（BTS），特別用于區(qū)別在不同國家的邊界地區(qū)采用相同載頻的相鄰BTS基站識別色碼基站識別色碼BSICNCCBCCBSICPage 50HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedlTAC-型號批準碼，由歐洲型號批準中心分配lFAC-最后裝配碼，表示生產(chǎn)廠家或最后裝配所在地，由廠家進行編碼lSNR-序號碼。這個數(shù)字的獨立序號碼唯一地識別每個TAC和FAC的每個移動設備lSP-備用,為0 例：例：4

27、90547403767335lIMEI唯一地識別一個移動臺設備，用于監(jiān)控被竊或無效的移動設備,#06#為查詢代碼IMEI（15位數(shù)字）位數(shù)字）TACSPFACSNR6個數(shù)字2個數(shù)字6個數(shù)字1個數(shù)字IMEIPage 51HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移動通信概述移動通信概述第第2章章 GSM系統(tǒng)結構與接口系統(tǒng)結構與接口第第3章章 GSM移動區(qū)域與編號計劃移動區(qū)域與編號計劃第第5章章 GSM系統(tǒng)技術介紹系統(tǒng)技術介紹Page 52HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights rese

28、rved第第1節(jié)節(jié) 時隙和幀結構時隙和幀結構第第2節(jié)節(jié) 邏輯信道分類邏輯信道分類Page 53HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved頻率頻率200kHzBP15/26ms隙縫隙縫時間時間幀和信道幀和信道時隙和幀結構Page 54HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved0123204420452046204701234849504701242501242514950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保護期TB3TB3GP8.25TB3

29、TB3GP 68.2558信息比特26訓練序列58信息比特固定比特142信息比特39擴展的訓練序列64信息比特39同步序列41信息比特36常規(guī)突發(fā)序列（NB）頻率校正突發(fā)序列（FB）同步突發(fā)序列（SB）接入突發(fā)序列（AB）1超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀（3小時28分53秒760毫秒）1超幀=1326TDMA幀（6.12秒）1復幀=26TDMA幀（120ms）1復幀=51TDMA幀（3060/13ms）1TDMA幀=8時隙（120/26=4.615ms）1時隙=156.25比特持續(xù)期（15/26=0.577ms）（1比特持續(xù)期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCC

30、HTCHSACCH/TFACCH時隙和幀結構Page 55HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1節(jié)節(jié) 時隙和幀結構時隙和幀結構第第2節(jié)節(jié) 邏輯信道分類邏輯信道分類Page 56HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedl GSM900 和 GSM1800具有相同的邏輯信道劃分 邏輯信道分類廣播控制信道廣播控制信道(BCCH)控制信道控制信道通用控制信道通用控制信道(CCCH)話音信道話音信道 (TCH)FCCHSCHBCCHTCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACC

31、HTCH/HTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH通用信道通用信道(CCH)專用信道專用信道 (DCH)邏輯信道邏輯信道Page 57HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedFCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用專用信道信道下行邏輯信道Page 58HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedRACHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH

32、/FTCH/HDCCHTCH專用專用信道信道上行邏輯信道Page 59HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved搜尋頻率校正脈沖搜尋同步脈沖解讀系統(tǒng)消息偵聽尋呼消息發(fā)送接入脈沖信令信道分配呼叫建立話音信道分配通話呼叫釋放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH邏輯信道作用舉例關機狀態(tài)關機狀態(tài)空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)專用模式專用模式空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)Page 60HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved第第1章章 GSM移動通信概述移動通信概述第第2章章 GSM系統(tǒng)結構與接口系統(tǒng)結構與接口第第3章章 GSM移動區(qū)域與編號計劃移動區(qū)域與編號計劃第第4章章 GSM無線邏輯信道無線邏輯信道Page 61HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved傳播時延傳播時延t傳播時延傳播時延tTA這樣下去不行，得讓手機提前一個TA值時間發(fā)給我！時間提前量（TA）Page 62HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reserved頻率頻率f 0幀幀f 1f 2f 3f 4時間時間跳頻（FH）Page 63HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,