愛立信交換入門教材

1、一、GSMI入門基礎(chǔ)目的：了解網(wǎng)元的基本概念及其作用熟悉有關(guān)專業(yè)術(shù)語了解GMCCB有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)了解移動通信的基本無線原理熟悉無線數(shù)字信道1.網(wǎng)元的概念及其作用CdloomeotociInfanrHikaiLraranilQnGS陳統(tǒng)模型專業(yè)術(shù)語解釋SSSWITCHINGSYSTEMBSSBASESTATIONSYSTEMOMCOPERATIONANDMAINTENANCCEENTRALOSSOPERATIONANDSUPPORSTYSTEMISDNINTEGRATEDSERVICEDIGITALNETWORKPLMNPUBLICLANDMOBILESYSTEMHPLMNHOMEPUBLICLA

2、NDMOBILESYSTEMPSTNPUBLICSWITCHEDSYSTEMHLRHOMELOCATIONREGISTERVLRVISITORLOCATIONREGISTERMSCMOBILESERVICESSWITCHINGCENTERAUCAUTHENTICATIONCENTEREIREQUIPMENTIDENTITYREGISTERGMSCGATEWAYMOBILESERVICESSWITCHINGCENTERGIWUGSMINTERWORKINGUNITSCSERVICECENTERSMS-GMSCSHORTMESSAGESERVICEGATEWAYMSCSMSIWMSCSHORTME

3、SSAGESERVICEINTERWORKINGMSCBGWBILLINGGATEWAYBSCBASESTATIONCONTROLLERRBSRADIOBASESTATIONBTSBASETRANSCEIVERSTATIONMSMOBILESTATIONLALOCATIONAREAMINMOBILEINTELLIGENTNETWORKSSPSERVICESWITCHINGPOINTSCPSERVICECONTROLPOINTSSFSERVICESWITSHINGFUNCTIONSCFSERVICECONTROLFNNCTIONGPRGENERALPACKETRADIOSERVICEGSM基本上

4、可分為兩部分：交換系統(tǒng)（SS）和基站系統(tǒng)（BS9（1）、交換系統(tǒng)（SS）交換系統(tǒng)包括下列功能單元：移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）拜訪位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器（HLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識別寄存器（EIR）入口移動交換中心（GMSC）MSC一個MSC空制多個基站控制器，它控制移動用戶自、至PSTNISDNPLMN公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的呼叫。移動匯接和網(wǎng)絡(luò)入口功能都由MSCB實現(xiàn)。A.控制通話的建立，監(jiān)視和拆除。B.計費(fèi)和其它功能。C.弓I入SSF和GPR之后，MSCS現(xiàn)SSP的功能和GPRS勺數(shù)據(jù)交換。VLR是一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫，它包含了當(dāng)前位于相應(yīng)的MSC!務(wù)區(qū)白全部MS的有關(guān)信息（IMSI碼和位

5、置信息LAI,MS的狀態(tài)）。VLR還包括當(dāng)前的MSOt該MS的更為詳細(xì)的位置信息。GMSO與外界網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接的關(guān)口局。（GATEWAY網(wǎng)關(guān)或門道交換局），提供OME20PLMNR絡(luò)與其它通信網(wǎng)間的鏈路。具有為呼叫查詢、選接呼叫路由的功能。HLR寄存用戶的鑒約信息，如補(bǔ)充業(yè)務(wù)、鑒權(quán)參數(shù)，此外還有MS的位置信息（MS所在的MSO/VLR勺指針）和IMSI,ISDN碼等。AUO與HLR相連，是向HLR提供出于安全原因而使用的鑒權(quán)參數(shù)和密鑰。即三參數(shù)組。3TRIPLET:Kc+RAND+SERS在每次登記、呼叫建立嘗試、位置更新以及補(bǔ)充業(yè)務(wù)的激活、去活、刪除之前均需要鑒權(quán)。EIR:用戶側(cè)的移動臺包括兩部

6、分，一部分是用戶識別卡（SIM）,它寄存用戶的簽約信息。沒有SIM卡，MS能接入GSM絡(luò)，但是當(dāng)用于緊急業(yè)務(wù)時除外。另一部分是用戶設(shè)備（即話機(jī)，也可以使用另一個話機(jī)），這樣為防失竊，系統(tǒng)配置了EIR,用來檢驗設(shè)備的合法性，可以禁止末經(jīng)批準(zhǔn)的話機(jī)設(shè)備使用。用戶權(quán)與用戶設(shè)備是分開的，用戶設(shè)備只是一臺有權(quán)收發(fā)信機(jī)，用戶可以買卡租機(jī)，這也是一種新的業(yè)務(wù)。三種名單：白名單-合法設(shè)備，包括已分配可參與運(yùn)營的GSM&國的所有設(shè)備識別序列號碼。黑名單-非法設(shè)備，包括所有應(yīng)禁用的設(shè)備識別碼?；颐麊?故障設(shè)備，包括有故障的及未經(jīng)型號認(rèn)證的移動臺設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者決定。、基站系統(tǒng)(BSS)基站系統(tǒng)由以下兩個部分組成

7、、基站控制器(BSC)BSC空制一組基站，其任務(wù)是管理無線網(wǎng)絡(luò)，即管理無線小區(qū)及其無線信道，并提供基站至MSd間的接口。無線設(shè)備的操作和維護(hù)，移動臺的業(yè)務(wù)過程。、無線基站(RBS)RBS用來提供移動臺與系統(tǒng)的無線接口，主要由無線收發(fā)信機(jī)構(gòu)成。處理在稱作“蜂窩小區(qū)”(簡稱小區(qū))范圍內(nèi)的話務(wù)，一個基站能控制一個或幾個“小區(qū)”，移動通信的地理覆蓋區(qū)是一個個小區(qū)組合而成的，由于在移動通信存在大量的基站，故需要對基站的小區(qū)進(jìn)行編號，以便識別和管理。網(wǎng)絡(luò)接口與協(xié)議1)、Um移動臺與基站之間的接口。(2)、A-bis基站與BSC之間的接口。(3)、A接口BSC與MSCL間的接口。(4)、B接口MSC與VLR

8、之間的接口。(5)、C接口MSC與HLR之間的接口。(6)、D接口HLR與VLR之間的接口。(7)、E接口MSC與MS&間的接口。(8)、F接口MSC與EIR之間的接口。(9)、G接口VLR與VLR之間的接口。.幾個區(qū)域的基本概念(1)、小區(qū)(CELD：小區(qū)是交換機(jī)業(yè)務(wù)區(qū)的最小單元，它是基站的一個扇形大線所覆蓋的區(qū)域。而一個基站覆蓋的所有小區(qū)稱為基本小區(qū)。一個BSC可以帶512個小區(qū)。(2)、位置區(qū)(LA):若干個基本小區(qū)組成一個位置區(qū)。一個BSC可以由一個或多個位置區(qū)組成，一個位置區(qū)可以跨域一個或多個BSC但只歸屬于一個MSC(3)、MSC勺服務(wù)區(qū)：由MSCT管轄的區(qū)域稱為MSO務(wù)區(qū)，它是由

9、若干個位置區(qū)組成，因此為便于識別管理，位置區(qū)也要進(jìn)行編號。(4)、公用陸地移動通信網(wǎng)(PLMN：是指一家公司負(fù)責(zé)經(jīng)營的移動通信業(yè)務(wù)區(qū)域，一般由若干個服務(wù)區(qū)(移動本地網(wǎng))組成，由于網(wǎng)內(nèi)存在若干個MSC故MSC勺服務(wù)區(qū)也應(yīng)進(jìn)行編號，以便識別和管理。GSM艮務(wù)區(qū)PLMNB務(wù)區(qū)MSC/VLR服務(wù)區(qū)位置區(qū)2.移動通信的無線基本原理幾種無線接入方式：(1)、FDMA(FREQUENCEDIVIDEMULTIPLEADRESS分多址，在模擬蜂窩移動系統(tǒng)上就應(yīng)用這種技術(shù)。(2)、TDMA(TIMEDIVIDEMULTIPLEADRESS時分多址，目前的GSMR字移動移動系統(tǒng)應(yīng)用于此種技術(shù)。具體是指：每一頻帶上

10、有8個時隙，最多可有8個移動用戶使用同一頻帶，因為它們使用不同的時隙。(3)、CDMACODEDIVIDEMULTIPLEADRESS碼分多址。CDMA1以不同的代碼序列實現(xiàn)通信的。以往的蜂窩系統(tǒng)對鄰接小區(qū)必須提供不同的頻率配置，而CDM則可重復(fù)使用所有小區(qū)全部頻譜，或者說所有小區(qū)使用同一無線信道傳送不同的信息。其基本原理是使用一組正交的偽隨機(jī)噪聲序列(簡稱偽碼)，通過相關(guān)處理實現(xiàn)多客戶共享頻率的同時入網(wǎng)接續(xù)的功能。因此CDM腋術(shù)是最有效的頻率復(fù)用技術(shù)。GSM數(shù)字移動無線系統(tǒng)的分類：(1)、GSM9Q以技術(shù)參數(shù)：頻段：上行：(890915)MHz移動臺發(fā)。下行：(935960)MHz移動臺收。

11、頻帶寬度：25MHz。上，下行頻率間隔：45MHz。載頻間隔：200KHz頻點：25MHz/200KHz=125,共124個頻點。通信方式：全雙工信道分配：每載頻8個時隙，含8個全速率信道，16個半速率信道。每個時隙信道速率：Kbit/s信道總速率：270Kbit/s調(diào)制方式：GMSK高斯濾波最小頻移鍵控。)，這是一種數(shù)字調(diào)制方式即要發(fā)送的信息是數(shù)字的。它可以是數(shù)據(jù)或數(shù)字化話音。該調(diào)制可以看作是一相位調(diào)制器。載頻相位的變化將隨送入調(diào)制器的信息比特而定。在一個突發(fā)脈沖用的時間內(nèi)，GMS原有恒定包絡(luò)調(diào)制的特性。為了在改變相位時仍得到平滑的曲線形狀，基帶信號經(jīng)過高斯帶通濾波器的濾波。采用GMSKf式

12、能得到比普通MS虺窄的帶寬，但這樣做的代價是降低了對噪聲的抵抗能力。接入方式：TDMA話音編碼：RPE-LPC13Kbit/s規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測編碼。分集接收：分集的方法有空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集時間分集和分量分極分集等多種?？臻g分集：即天線空間分集。利用兩付接收天線，獨立接收同一信號，當(dāng)合成來自兩付天線的信號時，衰弱的程度能被減小。三線間的距離應(yīng)使兩天線上信號之間的相關(guān)性很小。在GSM900MHz段，天線間距為4m-6m時，可得到6db左右的增益，效果最好。跳頻實質(zhì)上是頻率分集。跳頻每秒217跳，交錯信道編碼，自適應(yīng)均衡。(2)、DCS1800頻段：上行：(17101785)

13、MHz移動臺發(fā)。下行：(18051880)MHz移動臺收。頻帶寬度：75MHz。上，下行頻率間隔：95MHz。載頻間隔：200KHz頻點：75MHz/200KHz=375共374個頻點。(3)、PCS1900頻段：上行：(18501910)MHz移動臺發(fā)。下行：(19301990)MHz移動臺收。頻帶寬度：60MHz。上，下行頻率間隔：80MHz載頻間隔：200KHz。頻點：60MHz/200KHz=300共299個頻點。數(shù)字傳輸和信號處理1）、時分多址（TDMA每載頻共分8個時隙，即為8個信道?？傂诺罃?shù)為124X8=992個信道。124個頻點中包含了聯(lián)通，郵電GSM口TACS在GSW，無線路

14、徑上傳輸?shù)氖蔷幋a后的數(shù)字話音，與模擬話音不同，數(shù)字話音是不連續(xù)的信號，可采用時分的方式傳送，所以，在GSW,無線路徑上采用的是時分多址（TDMA方式。每一個載頻上有8個時隙，每一個時隙相當(dāng)于模擬系統(tǒng)中的一個信道，可提供一個移動臺通話，最多可有8個移動用戶使用同一頻點，他們使用不同的時隙。2）、頻率分組方案原因：同一小區(qū)內(nèi)的頻點不能太近，否則鄰頻干擾大；另一方面，相鄰小區(qū)的頻率不能一樣否則同頻干擾大，所以這些頻率必須合理安排，目前使用的分組方案有三個：21/7適用于TACS復(fù)用因數(shù)大，同一區(qū)域的復(fù)用次數(shù)少。12/4適用于GSM勺正常小區(qū)。9/3適用于GSM勺微小區(qū)。數(shù)字傳輸抗干擾能力強(qiáng)，所以可以

15、縮短頻率復(fù)用距離，提高頻率利用率。12/4把所有頻率分成12組，用于支持12個小區(qū)，這12個小區(qū)覆蓋一定的區(qū)域，而其它區(qū)域?qū)俅问褂眠@些頻率，在PLMhW絡(luò)中將有很多同頻小區(qū)，為區(qū)分這些小區(qū)而設(shè)置了識別碼BSIC。4/12的分區(qū)方案如下圖示：A1948270584634B1938169574533C1928068564432D1917967554331A2907866544230B2897765534129C2887664524028D2877563513927A3867462503826B3857361493725C3847260483624D3837159473523D3D3D2D2D1

16、D1A1C1D3A1C1A3C3D2C3A2C2A2C2B1B1B3A3B3A2B2D3B1D3D2B3D2D1B2D1A1C1A1C1同頻小區(qū)A3C3A3C3A2C2A2C2B1B1B3B3B2B23)、時間色散在接收端，由于射頻信號的反射作用，接收機(jī)接收到的信號是多種多樣的，其中有的反射信號來自遠(yuǎn)離接收天線的物體，比直射的信號經(jīng)過的路程長很多，因而形成相鄰符號間的相互干擾。這種現(xiàn)象稱為時間色散。在GSM系統(tǒng)中，比特速率為270Kbit/s,則每一比特時間為，也即是一比特對應(yīng)。出現(xiàn)時間色散的典型環(huán)境為山區(qū)、丘陵城市、高層金屬建筑。出現(xiàn)時間色散的條件：反射路徑一直射路徑公里避免有害的時間色散的

17、方法：(1)將BTS盡可能建在離建筑物近的地方。(2)將BTS背對反射物，天線有高的前背比。MS離反射物太遠(yuǎn)。MS離BTS或反射物近。4)、時間提前由于采用了TDM微術(shù)，因此要求移動臺必須在指配給它的時隙內(nèi)發(fā)送，而在其余時間則必須保持沉默。否則它將對使用同一載頻上不同時隙的另一些移動臺的呼叫造成干擾。某一移動臺非?？拷?，指配給它的是時隙2（TS2），它只能利用該時隙進(jìn)行呼叫，在該移動臺呼叫期間，它向遠(yuǎn)離基站的方向移動。因此，從基站發(fā)出的信息，將會越來越遲地到達(dá)移動臺，與此同時，移動臺的應(yīng)答信息也將越來越遲地到達(dá)基站。如果不采取任何措施，則該時延將會長到使該移動臺在TS2發(fā)送的信息與基站在T

18、S3接收到的信息相重迭起來。引起相鄰時隙的相互干擾。所以，在呼叫期間，要監(jiān)視呼叫到達(dá)基站的時間，并向移動臺出指令，使移動臺能夠隨著它離開基站距離的增加，逐漸提前發(fā)送信號，這個移動臺提前發(fā)送信號的時間稱為定時提前時間（TA）。小區(qū)參數(shù)中TALIM=0-63,TAMAX=63寸應(yīng)小區(qū)范圍為35KM因此TA是決定小區(qū)大小的一個參數(shù)。仙Sx63X3X108m/s=70km仙S:每個比特的時長63：時間調(diào)整的最大比特數(shù)3x108m/s：電波速度其覆蓋半徑：35km當(dāng)一個特定連接建立時,BTS不斷測量自己脈沖時隙與收到的MS寸隙之間偏移量。基于這個測量，它可以向MS供要求的時間提前量，并在SACCH上以每

19、秒2次的頻度通知MS。、信號處理在GSM（統(tǒng)中，由于無線信道的帶寬只有200KHz且無線信道為變參信道，傳輸數(shù)字信號的誤碼率高，因此，話音信號在無線信道上傳送之前應(yīng)進(jìn)行處理，使話音數(shù)字信號能夠適合無線信道的高誤碼、窄帶寬的要求。本節(jié)主要講：,話首編碼信道編碼交織突發(fā)脈沖用的形成GMSKS制均衡器有三種編碼技術(shù)：波形編碼、聲源編碼（參量編碼）、混合編碼PCM8碼方式是一種波形編碼器，這類編碼方式傳送的是實際波形的直接信息，其編碼過程是先對模擬信號進(jìn)行取樣，再對取樣值進(jìn)行量化，然后進(jìn)行編碼形成數(shù)字信號，即是我們較為熟識的取樣、量化、編碼的過程。在現(xiàn)在的公用電話中通常采用這種編碼方式，它質(zhì)量相應(yīng)較高

20、，但需要很高的比特速率，公用電話中每個話路的比特速率為64Kbit/s。這樣高的比特速率不適應(yīng)在GSMR統(tǒng)中的無線信道中在公用電話網(wǎng)中用戶電路的模擬信號經(jīng)PCM由樣、量化、編碼后形成每個話路的數(shù)字信號速率為64Kbit/s,在GSMK統(tǒng)中，無線信道也采用數(shù)字彳S號，但每載頻的帶寬只有200KHz如果采用傳統(tǒng)的PC廊碼方式，則每個移動臺的數(shù)字話音比特速率為64Kbit/S，8個用戶至少為512Kbit/S，調(diào)制后的頻帶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200KHZ，因此必須采用其它的編碼方式來降低每個話路信息編碼所需的比特率。CME20系統(tǒng)中采用了混合編碼方式。波形編碼器具有音質(zhì)好的特點，但比特速率要求高；聲音編碼器具有

21、編碼比特速率低的特點，但音質(zhì)較差；混合編碼器為波形編碼器和聲音編碼器兩者的結(jié)合，吸取兩種編碼器的優(yōu)點，使話音編碼后的比特速率能夠滿足GSM系統(tǒng)中無線信道的傳輸要求，而又能保證一定的話音質(zhì)量，但話音質(zhì)量比公用電話的PCM碼方式差。GSMfr話音編碼采用混合編碼器，其編碼過程分為：第一階段：話音分段。64KBIT/S的話音分成20MS一段進(jìn)行編碼。第二階段：編碼。每20MS舌音編成260BIT的數(shù)碼。即比特速率為：260/20=13KBIT/S其編碼過程為：先對64Kbit/S的數(shù)字話音進(jìn)行分段，每段20ms然后再進(jìn)行混合編碼，每20ms的話音編成260個比特，即比特速率為260bit/20ms=

22、13Kbit/S，這樣每路話音的比特速率從64Kbit/S降至13Kbit/S。作用是克服無線信道中傳輸過程的誤碼。由于在GSM系統(tǒng)中的無線信道為變參信道，傳輸時的誤碼較為嚴(yán)重，采用信道編碼能夠檢出和校正接收比特中的差錯，克服無線信道的高誤碼缺點。、交織在實際應(yīng)用中，比特差錯經(jīng)常成串發(fā)生。這是由于持續(xù)時間較長的衰落谷點會影響到幾個連續(xù)的比特。而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才是最有效的。采用交織技術(shù)，即是將碼流以非連續(xù)的方式發(fā)送出去，使成串的比特差錯能夠被間隔開來，再由信道編碼進(jìn)行糾錯和檢錯。、調(diào)制采用高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK比普通的MS虺窄的帶寬，但代價是減小了對噪聲

23、的抵抗能力。、均衡器用于消除時間色散，當(dāng)出現(xiàn)反射信號時，移動臺收到的可能是直射信號和反射信號，按一比特公里計算，兩種信號的路徑差距是公里時，移動臺收到的可能是兩個比特，如0和1，這時移動臺無法取舍。均衡器是由基站發(fā)一組已知比特（由BSC小區(qū)數(shù)據(jù)定義的一組訓(xùn)練比特）與移動臺收到的比特比較來建立一個信道模型，再依此模型來確定收到的應(yīng)該地什么比特。（6）、突發(fā)脈沖串的形成（7）、GSMS動電話框圖舉例：.無線數(shù)字信道無線信道分為物理信道和邏輯信道兩大類：物理信道是指一個載頻上，TDM的一個時隙，它相當(dāng)于FDMA（統(tǒng)中的一個頻道。用戶通過某個載頻上一個信道接入系統(tǒng)通信。邏輯信道是從信息角度定義劃分的。

24、通常我們可以把信道上傳遞的內(nèi)容分成業(yè)務(wù)信息（話音，數(shù)據(jù)等）和控制信息（控制呼叫進(jìn)程的信令）兩大類。并定義與之對應(yīng)的邏輯信道稱業(yè)務(wù)信道和控制信道，再將不同的信息分別放在相應(yīng)的邏輯信道上傳送。因此根據(jù)所傳信息的種類不同，可以定義不種類的邏輯信道。無線信道分為業(yè)務(wù)信道和控制信道1）、業(yè)務(wù)信道（TCH用于傳送編碼后的話音或數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)載頻及時隙將用作業(yè)務(wù)信道，傳送業(yè)務(wù)信息。TCHSPEECHDATA全速率13Kbit/ss半速率ss加強(qiáng)全速率ss2）、控制信道（CCH用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。它可分為：廣播信道、公共控制信道、專用控制信道。、廣播信道（BCH）廣播信道分為頻率校正信道、同步信道

25、、廣播控制信道三種。其特點均為下行信道，且為一點對多點方式。頻率校正信道（FCCH：用于向移動臺傳送頻率校正信號，使移動臺能調(diào)諧到相應(yīng)的頻率上。同步信道（SCH：該信道向移動臺傳送幀同步和基站識別碼（BSIC）。廣播控制信道（BCCH：該信道向移動臺傳送小區(qū)其所有小區(qū)（CELD的通用消息。比如：位置區(qū)識別碼（LAI），小區(qū)內(nèi)允許的最大輸出功率，相鄰小區(qū)的的BCCK頻等等。當(dāng)移動臺獲得了BCH的各項信息后，便可以與小區(qū)的基站取得同步，由于各基站間是不同步的，所以每當(dāng)移動臺進(jìn)入新的小區(qū)時，要通過獲得基站的BCHW息實現(xiàn)同步。、公共控制信道（CCC）H公共控制信道包括尋呼信道、隨機(jī)接入信道、允許接入信道三種。尋呼信道（PCH：該信道用于在小區(qū)內(nèi)尋呼移動臺，是下行信道。PCH含有被叫移動臺的號碼信息，故只有相應(yīng)的移動臺才會響應(yīng)。隨機(jī)接入信道（RACH