GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

1、GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)蘭州理工大學計算機與通信學院通信工程系 2009 年12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 了解GSM的歷史背景、業(yè)務、編號、 鑒權(quán)與加密、無線信道、GPRS。 理解GSM網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和處理過程以及明確本課內(nèi)容的教學目標。本章重點： GSM網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及

2、其各部分的功能、接口及其位置、呼叫方案和處理過程。本章教學目的12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.1 引言 6.2 GSM的電信業(yè)務 6.3 GSM結(jié)構(gòu) 6.4 GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢 6.5 GSM網(wǎng)絡接口 6.6 GSM的編號、 鑒權(quán)與加密 6.7 GSM無線信道 6.8 GSM呼叫接續(xù) 6.9 GSM通向3G的一個重要里程碑GPRS本章小結(jié)本章內(nèi)容 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou

3、 University of Technology 6.1 引 言 表6-1 全球移動通信系統(tǒng)GSM的發(fā)展里程碑 日 期 成 果 1982年 “移動通信特別組”在歐洲郵政與電信大會(CEPT)內(nèi)成立 1986年 建立一永久核心 1987年 在1986年圓形系統(tǒng)評價的基礎(chǔ)上, 選擇了主要無線傳輸技術(shù) 1988年 18個國家簽署諒解備忘錄, 并決定將GSM正式定名為“全球移動通信系統(tǒng)”(Global System for Mobile Communications) 1989年 GSM成立歐洲電信標準協(xié)會的一個技術(shù)委員會 1990年 第一階段GSM 900規(guī)范(1987-1990年制定)被凍結(jié),

4、開始DCS1800的修改 1991年 第一個系統(tǒng)在Telecom 91展示會上運行 DCS1800規(guī)范被凍結(jié) 1992年 歐洲各大GSM900營運者開始商業(yè)營運 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.2 GSM的電信業(yè)務 圖6-1 電信業(yè)務和承載業(yè)務 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.2.1 承載業(yè)務 表6-2列出了GSM的承載業(yè)務。

5、 業(yè) 務 內(nèi) 容 異步數(shù)據(jù) 3009600 b/s 同步數(shù)據(jù) 12009600 b/s PAD接入 3009600 b/s, 分組打包和拆包， 為GSM用戶接入分組網(wǎng)提供一個異步連接。該業(yè)務只能由移動臺主叫發(fā)起 分組接入 24009600 b/s，為GSM用戶接入分組網(wǎng)提供一個同步連接。 該業(yè)務只能由移動臺主叫發(fā)起 話音/數(shù)據(jù)交替 在呼叫過程中, 提供話音和數(shù)據(jù)的交替 話音后數(shù)據(jù) 先話音連接, 而后進入數(shù)據(jù)連接 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.2.2 電信業(yè)務

6、 1. 電話 電話業(yè)務是GSM移動通信網(wǎng)提供的最重要業(yè)務。經(jīng)過GSM網(wǎng)和PSTN網(wǎng)，能為數(shù)字移動客戶之間、數(shù)字蜂窩移動電話網(wǎng)客戶與模擬蜂窩移動電話網(wǎng)客戶之間以及與固定網(wǎng)客戶之間，提供實時雙向通信，其中包括各種特服呼叫、各類查詢業(yè)務和申告業(yè)務，以及提供人工、自動無線電尋呼業(yè)務。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. 緊急呼叫業(yè)務緊急呼叫業(yè)務來源于電話業(yè)務，它允許數(shù)字移動客戶在緊急情況下，進行緊急呼叫操作，即撥119或110或120等時，依據(jù)客戶所處基站位置，就近接入火

7、警中心(119)、匪警中心(110)、急救中心(120)等。當客戶按緊急呼叫鍵(SOS鍵)時，應向客戶提示如何撥叫緊急中心。 緊急呼叫業(yè)務優(yōu)先于其它業(yè)務，在移動臺沒有插入客戶識別卡(SIM)或移動客戶處于鎖定狀態(tài)時，也可按SOS鍵或撥112(歐洲統(tǒng)一使用的緊急呼叫服務中心號碼，目前我國使用的移動臺均符合歐洲標準)，即可接通緊急呼叫服務中心(目前我國GSM移動通信網(wǎng)是用送輔導音方式，提示客戶撥不同緊急呼叫服務中心號碼呼叫不同緊急服務中心，因我國各緊急呼叫服務中心尚未聯(lián)網(wǎng))。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou Unive

8、rsity of Technology 3. 短信息業(yè)務（SMS） GSM可以提供給用戶的短消息業(yè)務，使GSM用戶無需同時攜帶尋呼機。GSM設(shè)計者還允許移動用戶發(fā)送短消息，即開展雙向短消息業(yè)務。對于MO/PP (SMS-MT/PP-Mobil Terminated Short Message Service)和MT/PP(SMS-MO/PP mobile-originated Short Message Service) 兩類短消息業(yè)務 業(yè)務中心是作為存儲轉(zhuǎn)發(fā)中心，該業(yè)務中心在功能上與GSM網(wǎng)絡分開。所有GSM點對點短消息都來自或去向該業(yè)務中心。 GSM允許短消息在一次呼叫中發(fā)送或空閑時發(fā)送。

9、 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 4. 可視圖文接入 5. 智能用戶電報傳送 6. 傳真 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 表 6-3 電 信 業(yè) 務業(yè) 務 內(nèi) 容 話音服務 全速（13 kb/s）， 半速（6.5 kb/s）。 這項服務提供語音信息和語音信號到網(wǎng)絡的傳輸 緊急呼叫 典型的是， 緊急電話在一些受限的情況下， 更具有優(yōu)先權(quán)

10、。 一般只提供移動用戶主叫發(fā)起 短消息服務（到移動電話終端， MT/PP） 短字符消息，小于160個字符。這項服務用于消息處理系統(tǒng)（服務中心）提供短消息給移動用戶 短消息服務（移動電話發(fā)起， MO/PP） 短字符消息，小于160個字符。這項服務用于移動用戶給消息處理系統(tǒng)（服務中心）提供短消息。以下由移動用戶發(fā)起的呼叫可以進行傳輸：一個在存儲器中預先存儲的消息；從撥號盤上發(fā)起的一串數(shù)字；從另外的鍵盤或設(shè)備終端與移動臺相連的信息 短消息傳輸（小區(qū)廣播） 短字符消息，小于93個字符。這項服務用于傳輸對小區(qū)范圍內(nèi)的所有的移動用戶。這是一點對多點的服務 自動傳真 第3類傳真。這項服務自動提供第3類呼叫和

11、被呼模式傳真 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.2.3 補充業(yè)務 表5-4 GSM支持的補充業(yè)務 業(yè) 務 內(nèi) 容 號碼識別 主叫號碼顯示(CLIP)主叫線號碼限制(CLIR)連接線顯示(CoLP)連接線限制(CoLR) 呼叫服務 前向呼叫無條件轉(zhuǎn)移（CFU）移動臺忙時前向呼叫（CFB）無應答前向呼叫（CFNRy）移動用戶未能達到前向呼叫 呼叫完成 呼叫保持（HOLD）呼叫等待（CW） 12 八月 2022College of Computer and Commu

12、nication, Lanzhou University of Technology 表6-4 GSM支持的補充業(yè)務 業(yè) 務 內(nèi) 容 多方 多方業(yè)務(MPTY) 興趣群體 密切用戶群 計費 計費信息提示(AoCI) 計費費用提示(AoCC) 呼叫限制 所有呼叫禁止(BAOC)國際呼出禁止(BOIC)除撥向歸屬國家的國際呼出禁止(BOIC-exHC)所有呼入禁止(BAIC)漫游出歸屬國家呼入禁止(BIC-Roam) 無結(jié)構(gòu)化 無結(jié)構(gòu)化補充業(yè)務數(shù)據(jù) 營運者確定限制 由營運者確定的不同呼叫/業(yè)務限制 12 八月 2022College of Computer and Communication, L

13、anzhou University of Technology 6.3 GSM結(jié)構(gòu) 圖6-2 GSM網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 系統(tǒng)的組成 交換網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS） 無線基站子系統(tǒng)（BSS ）操作維護子系統(tǒng)（OMC）移動臺(MS+SIM ) 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 移動臺就是移動客戶設(shè)備部分，它由兩部分組成，移動

14、終端(MS)和客戶識別卡（SIM）。移動終端就是“機”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認證客戶身份所需的所有信息(用戶識別號、位置信息和有關(guān)保密數(shù)據(jù)（如密鑰）、禁止GSM網(wǎng)絡和參考語言),并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進入網(wǎng)路。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM后移動終端才能接入進網(wǎng)，但SIM卡本身不是代金卡。 6.3.1 移動臺12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanz

15、hou University of Technology 表6-5 GSM900系統(tǒng)的移動臺功率等級 功率級 移動臺最大功率 120W28W35W42W50.8W12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 表6-6 DCS1800系統(tǒng)的移動臺功率等級 功率級移動臺最大功率11W20.25W12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.2無線基站子系統(tǒng)（

16、BSS ） 包括：基站控制器 (BSC)和基站收發(fā)信機（BTS） 表6-7 基站的功率等級 功率級 GSM900基站的最大功率 DCS1800基站的最大功率 1320W20W2160W10W380W5W440W2.5W520W610W75W82.5W12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.2.1 基站控制器（BSC） 具有對一個或多個BTS進行控制的功能，它主要負責無線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個很強的業(yè)務控制點。12 八月 20

17、22College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.2.2 基站收發(fā)信機（BTS）無線接口設(shè)備完全由BSC控制主要負責無線傳輸完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.2.3 發(fā)送編碼器和速率適配器單元（TRAU） TRAU網(wǎng)絡單元負責對16kb/s到64kb/s的用戶數(shù)據(jù)進行發(fā)送編碼及速率適配。 在物理

18、上，TRAU可以在BTS任何一邊，即在BTS和BSC的BTS邊；或在BSC和MSC的BSC邊或MSC邊。通常在BSC和MSC的BSC邊。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.3 交換網(wǎng)路子系統(tǒng) 交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）主要完成交換功能和客戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。 包括： MSC、HLR 、 VLR 、 AUC 、EIR 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou Un

19、iversity of Technology 1 移動業(yè)務交換中心（MSC） GSM系統(tǒng)的核心，對應于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口?？赏瓿删W(wǎng)路接口、公共信道信令系統(tǒng)和計費等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。為了建立至移動臺的呼叫路由，每個MS、還應能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查詢位置信息的功能。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2 歸屬位置寄存器（

20、HLR） 存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)庫。每個移動客戶都應在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊登記。它主要存儲兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)；二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動臺的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 3 訪問者位置寄存器（VLR） 存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息的數(shù)據(jù)庫，例如客戶的號碼，所處位置區(qū)域的識別，向客戶提供的服務等參數(shù)。12 八月 2022Coll

21、ege of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 4 鑒權(quán)中心（AUC） 認證移動用戶的身份以及產(chǎn)生相應認證參數(shù)的功能實體。用于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機號碼RAND，符合響應SRES，密鑰Kc）的功能實體。 AUC只與HLR通信。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 5 設(shè)備識別寄存器（EIR） 一個存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。主要完成對移動

22、設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動臺的使用。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.3.4 操作維護子系統(tǒng)（OMC） 主要是對整個GSM網(wǎng)路進行管理和監(jiān)控。通過它實現(xiàn)對GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報告、故障診斷等功能。OMC與MSC之間的接口目前還未開放，因為CCITT對電信網(wǎng)路管理的Q3接口標準化工作尚未完成。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University o

23、f Technology 6.4 GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢 6.4.1 GSM系統(tǒng)在抗瑞利衰落及干擾方面均優(yōu)于TACS系統(tǒng) 1. GSM系統(tǒng)具有較為完善的對抗瑞利衰落和符號間干擾的措施 （1）天線（空間）分集。 當分集天線間距56m時， 最大可獲得約6dB的分集增益。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology （2） 跳頻 由于瑞利衰落的衰落谷點隨頻率不同而發(fā)生在不同地點，因此，使載頻在幾個頻率點上變化（跳頻），可減少信息損失，然后通過復雜的信息處理過程重新恢復全部信息。 跳頻只

24、對慢速移動用戶有好處，其得益約為14dB（當無天線分集時，最多可達4dB, 當有二重分集時，最多可有2.5 dB）。但是，當一個基站或小區(qū)只有2個載波時，不能獲得跳頻增益。 (3）均衡GSM規(guī)范要求均衡器能處理時延高達15us的反射信號，大約相當于4bit時間。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. 要求干擾保護比低無跳頻時要求C/I12dB有跳頻時要求C/I9dB鄰道干擾保護比要求C/I-9dB，載波偏離400 kHz時，要求C/I-41dB。 12 八月 20

25、22College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 由于同頻干擾保護比只要求大于等于912dB，可以采用43方式， 如果有跳頻功能而且網(wǎng)絡規(guī)劃考慮周全，也可采用33或26方式。無論采用無方向性天線或有方向性天線， 以及無論哪一種復用方式，都應避免相鄰載波在相鄰基站或小區(qū)使用。選用33復用方式時不能避免相鄰頻道在相鄰小區(qū)內(nèi)使用。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.4.2

26、 GSM系統(tǒng)與TACS系統(tǒng)的性能比較 1. GSM系統(tǒng)頻率利用率高、系統(tǒng)容量高(1) TACS系統(tǒng) 共有400個頻道，按73復用方式計算，每個扇區(qū)只有(19-1)18個話音頻道可用。每個用戶忙時話務量0.027erl計算，一個3小區(qū)的基站可負荷13.385（有頻道呼損率）3=40.155 erl的話務量或可容1487個用戶。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology (2) GSM系統(tǒng) 10MHz共有50個載波400個頻道，按43復用方式計算，每個扇區(qū)有31或32個話音信道

27、，一個3扇區(qū)的基站可負荷78.292erl的話務量或可容2899個用戶。如果按33復用方式， 則每個扇區(qū)有42或43個話音信道，一個3扇區(qū)的基站可負荷110.713erl的話務量或可容4100個用戶。以上按目前采用的全速率（FR）計算所得結(jié)果， 如按半速率（HR）考慮， 則有： 43復用方式可容177.82 erl的話務量或可容6586個用戶； 33復用方式可容244.83 erl的話務量或可容9067個用戶。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology (3) GSM與TA

28、CS兩個系統(tǒng)的頻譜利用率及容量比較，見表5-8。 表6-8 GSM與TACS的頻譜利用率及容量比較 頻率復用方式 頻譜利用率 系統(tǒng)容量 GSM（FR）/TACS GSM（HR）/TACS GSM（FR）/TACS GSM（HR）/TACS GSM 43 1.743.591.954.43TACS 73 GSM 33 2.354.812.766.1TACS 73 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. GSM系統(tǒng)具有開放的接口和通用的接口標準 3. GSM系統(tǒng)支持電信業(yè)

29、務、 承載業(yè)務和補充業(yè)務 4. GSM系統(tǒng)的保密性和安全性大大提高 利用用戶識別鑒權(quán)可以防止無權(quán)用戶使用GSM系統(tǒng)。 利用用戶識別保密，則可使竊聽者不能確定在無線路徑上使用資源的是哪一個用戶，以保證用戶識別系統(tǒng)的安全與保密。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.5 GSM網(wǎng)絡接口 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.5.1 空中接口（

30、Um） 圖6-3 空中接口的協(xié)議堆棧 每個RF八個時隙 ISDN協(xié)議的改進型 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 圖6-4 A-bis的接口協(xié)議堆棧 6.5.2 A-bis 接口 物理接口E112 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.5.3 A接口 圖6-5 A接口協(xié)議堆棧 12 八月 2022College of Computer and C

31、ommunication, Lanzhou University of Technology 6.5.4 PSTN接口GSM結(jié)構(gòu)是建立在ISDN接入的基礎(chǔ)上的。為了充分利用ISDN業(yè)務的優(yōu)點，MSC通過以CCS7為基礎(chǔ)的協(xié)議如ISUP連接公共交換電話網(wǎng)PSTN。 在GSM中，無ISUP信令方案連接，PSTN就無法支持基本呼叫。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.5.5 移動應用部分（MAP） 圖6-6 MAP界面協(xié)議堆棧 12 八月 2022College of

32、Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 1. MAP-B 2. MAP-C 3. MAP-D 4. MAP-E 5. MAP-F 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.6 GSM的編號、鑒權(quán)與加密 6.6.1 編號和路由 1. 移動用戶ISDN號（MSISDN）移動用戶漫游號（MSRN） MSISDN包含國家代碼（CC）、 國家目的代碼（NDC）和用戶碼（SN）12 八月 2022Co

33、llege of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. 國際移動用戶識別碼（IMSI） 圖6-7 IMSI結(jié)構(gòu) 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 3. 臨時移動用戶識別號 存儲在移動臺和SIM卡中的信息 縮寫 全 名 解 釋 IMSI 國際移動用戶識別碼 它是作為惟一的用戶識別碼， 但不是可撥打的號碼 TMSI 臨時移動用戶識別號 由VLR分配使用在空中接口， 是出于安全意圖。

34、 它確保用戶的保密性 IMEI 國際移動設(shè)備識別碼 用于空中接口， 提供設(shè)備識別號。 手機的惟一識別號 圖6-8 在GSM中用于記數(shù)和鑒別的參數(shù)12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 縮寫 全 名 解 釋 MSISDN移動用戶ISDN號 可撥打的移動用戶電話號 MSRN移動臺漫游號 GSM網(wǎng)絡內(nèi)部使用， 提供被訪的MSC路由 網(wǎng)絡使用的路由信息 圖6-9 在GSM中用于記數(shù)和鑒別的參數(shù)呼叫流程.exe12 八月 2022College of Computer and Co

35、mmunication, Lanzhou University of Technology 4. 位置區(qū)域(location areas) 圖6-9 定位區(qū)域和小區(qū)識別參數(shù) 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology (1) 位置識別碼（LAI）和小區(qū)識別碼(CI) LAI有MCC、MNC和LAC（Location Area Code）。在檢測位置更新和信道切換時，要使用位置區(qū)識別標志。號碼結(jié)構(gòu)為：三位數(shù)字 兩位數(shù)字 最大16 bit MCC MNC LAC (2) 基站識別

36、碼(BSIC) 結(jié)構(gòu)為： 3 bit 3 bitNCC BCC NCC為網(wǎng)絡色碼，用來識別相鄰的移動通信網(wǎng)。BCC為BTS色碼， 用來識別相同載波的不同基站。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 位置區(qū)劃分的示意圖 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.6.2 鑒權(quán)與加密(Authentication and Ciphering) 圖6-1

37、0 GSM的鑒權(quán)過程 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 圖6-11 GSM的加密過程 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7 GSM無線信道6.7.1 頻域分析 GSM900/1800系統(tǒng)使用900/1800MHz頻段, 收發(fā)頻差為45/95 MHz。每個射頻（RF）信道頻道寬度為200kHz, 共有8個時隙信道。每個RF信道由一個上行

38、和一個下行頻率對組成， 這種方式稱為頻分雙工（FDD）。由于各基站(BTS)會占用頻段中任何一組頻率, 移動臺必須有在整個頻段上發(fā)送和接收信號的能力。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7.2 時域分析GSM將每個用戶安排在無線信道的8個不同時隙一個時隙中并只能在該時隙發(fā)送。時隙從07編碼。這相同頻率的8個時隙被稱為一個TDMA幀。用戶在某一時隙發(fā)送被稱為突發(fā)時隙(burst)。一個突發(fā)長度時隙為577s，一幀為4.615ms。若用戶在上行頻率的0時隙發(fā)送，則將

39、在下行頻率的0時隙接收。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 幀結(jié)構(gòu)由若干個TDMA幀構(gòu)成復幀，其結(jié)構(gòu)有兩種：業(yè)務復幀:由 26 TDMA幀組成的復幀，這種復幀長 120 ms，主要用于業(yè)務信息的傳輸.控制復幀:是由 51 TDMA幀組成的復幀，這種復幀長 235.385 ms，專用于傳輸控制信息.12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 由 51個

40、業(yè)務復幀或 26個控制復幀均可組成一個超幀，超幀的周期為1326個TDMA幀，超幀長 51264.61510-36.12秒。由2048個超幀組成超高幀，超高幀的周期為20481326=2715648個TDMA 幀，即12533.76秒，即 3 小時28 分53 秒760毫秒。幀的編號(FN)以超高幀為周期，從0到 2715647。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 業(yè)務復幀控制復幀12 八月 2022College of Computer and Communica

41、tion, Lanzhou University of Technology 6.7.3 語音編碼(Speech Coding) 圖6-12 不同GSM接口的語音傳輸示意(發(fā)送編碼和速率適配單元)凈速率260bit/20ms=13k全速率456bit/20ms=22.8k12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7.4 信道編碼(Channel Coding) 圖6-13 語音編解碼的前向糾錯（全速業(yè)務信道） 12 八月 2022College of Computer

42、and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7.5 交織（Interleaving） 交織是用來抗瑞利衰落影響的。瑞利衰落是頻率選擇性衰落，它引起大塊數(shù)據(jù)連續(xù)出錯，使接收機上很難正確接收。GSM所采用的交織是一種既有塊交織又有比特交織的交織技術(shù)。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 全速語音的時塊被交織成8個突發(fā)時隙，即，從語音編碼器來的兩個20ms456bit輸出被分裂成8個時塊，每個子塊257個比特，再

43、將每257個比特進行比特交織，然后再根據(jù)奇偶原則分配到不同的突發(fā)塊口。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7.6 調(diào)制 GSM采用GMSK（高斯最小移頻鍵控）調(diào)制。GMSK具有每符號bit的有效性，由于這種調(diào)制技術(shù)有個很窄的功率譜，12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 如接入許可CH6.7.7 信道組成(Channel Organizati

44、on) 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 用于GSM的各類突發(fā)時隙 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.7.8 不連續(xù)發(fā)送和話音激活檢測 GSM不連續(xù)發(fā)送（DTX）能在通話期對話音進行13kb/s編碼，在停頓期用500b/s編碼。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzh

45、ou University of Technology 6.7.9 定時前置和功率控制 1. 定時前置（Timing Advance）GSM具有非常嚴格的時間同步系統(tǒng)， 處理傳輸時延變化的方法是考慮可能的最大傳輸時延。在每個時隙片的結(jié)尾要留有足夠的保護時間作補償。定時前置允許對每個時隙的上行發(fā)送時間獨立控制，遠離BTS的MS要求比離BTS近的MS發(fā)射早。在GSM中最大的定時前置限制小區(qū)尺寸在35km左右。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. 功率控制 在GSM中

46、，功率電平每60ms變化臺階為2dB（步長）。上行功率控制范圍是2030dB；下行功率控制范圍一般可達30dB。BSS是功率控制的管理者，通過指令規(guī)定BTS和MS的功率。12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.8 GSM呼叫接續(xù)(自學)6.9 三種TDMA系統(tǒng)分析比較(自學)12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology GSM網(wǎng)絡采用線路交換的方式,主

47、要用于語音通話，因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳遞則采用分組交換的方式，因而導致網(wǎng)絡彼此獨立運行的情況。制定GPRS( General Packet Radio Service 通用分組無線業(yè)務)標準的目的：是改變兩種網(wǎng)絡互相獨立的現(xiàn)狀，使GSM網(wǎng)輕易地實現(xiàn)與高速數(shù)據(jù)分組的接入。6.10 GSM通向3G的一個重要里程碑 GPRS(通用分組無線業(yè)務)（了解）12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology GPRS網(wǎng)絡 12 八月 2022College of Computer and Commun

48、ication, Lanzhou University of Technology 6.9.1 GPRS標準制定的過程與階段GPRS網(wǎng)絡內(nèi)各個部分的標準 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 第1階段： （1） GPRS網(wǎng)絡和因特網(wǎng)進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸。 （2） 定義GPRS網(wǎng)絡所需要的各種識別碼（Identity）。 這一工作是同GSM網(wǎng)絡內(nèi)要定義的包括IMEI、IMSI等識別碼是一樣的。 （3） 當GPRS網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)時， 維護分組安全的特殊算法（Algorithm

49、）。 （4） 根據(jù)傳輸?shù)姆纸M數(shù)據(jù)量確定收費的方式。 （5） 原有GSM網(wǎng)絡上的短信業(yè)務（SMS）如何以GPRS網(wǎng)絡來傳送。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 第2階段： （1） GPRS網(wǎng)絡與因特網(wǎng)的聯(lián)機，可以是點對點傳輸， 也可以是點對多點傳輸，如此則因特網(wǎng)上的電子郵件即可同時發(fā)送給很多不同的手機用戶。 （2） 定義出當GPRS網(wǎng)絡傳送聲音、圖像或多媒體等應用業(yè)務時，不同的應用業(yè)務所需要不同的傳輸速率與延遲時間， 即各個應用業(yè)務傳輸時所需要的服務品質(zhì)。 （3） 在

50、許多架設(shè)GPRS網(wǎng)絡的國家間，如何實現(xiàn)國際漫游的功能。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 6.9.2 GPRS網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 1. 業(yè)務設(shè)備結(jié)點SGSN傳輸GPRS網(wǎng)絡內(nèi)的數(shù)據(jù)分組(類似通信網(wǎng)絡內(nèi)的路由器)，將BSC送出的數(shù)據(jù)分組路由到其他的SGSN，或是由GGSN將分組傳遞到外部的因特網(wǎng)。 GPRS移動通信網(wǎng)絡與因特網(wǎng)最大的區(qū)別，就是GPRS網(wǎng)絡增加了手機或終端的移動性管理（Mobility Management），同GSM網(wǎng)一樣，GPRS網(wǎng)絡同樣有針對數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

51、鑒權(quán)、加密功能，12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 2. 網(wǎng)關(guān)設(shè)備結(jié)點GGSN GGSN是GPRS網(wǎng)絡連接外部因特網(wǎng)的一個網(wǎng)關(guān)，負責GPRS網(wǎng)絡與外部因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換。在GPRS標準的定義內(nèi)，GGSN可以與外部網(wǎng)絡的路由器、ISP的RADIUS服務器或是企業(yè)公司的Intranet等IP網(wǎng)絡相連接，也可以與X.25網(wǎng)絡相連接，不過全世界大部分的電信營運商都傾向于只將GPRS網(wǎng)絡與IP網(wǎng)絡連接。 12 八月 2022College of Computer and Comm

52、unication, Lanzhou University of Technology 6.9.3 GPRS網(wǎng)絡的分層結(jié)構(gòu) SGSN路徑區(qū)域RA（Routing Area）: GSM網(wǎng)絡內(nèi)的位置區(qū)域（LA）范圍與GPRS網(wǎng)絡內(nèi)的RA區(qū)域范圍并不需要完全相同，通常一個RA區(qū)域范圍包含許多的LA區(qū)，通常與電信營運商對網(wǎng)絡的規(guī)劃有關(guān)。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology SGSN服務區(qū)域（Service Area） 在GPRS網(wǎng)絡內(nèi)，多個SGSN路徑區(qū)域RA共同組成一個SGSN服務區(qū)域（Service Area）， SGSN服務區(qū)域包含一個 SGSN。 SGSN服務區(qū)域的范圍并不需要與MSCVLR區(qū)域的涵蓋范圍相同。 12 八月 2022College of Computer and Communication, Lanzhou University of Technology 蜂窩小區(qū)更新GPRS網(wǎng)絡內(nèi)MS的操作模式分為三種狀態(tài)。 第一種是閑置狀態(tài)（Idle State）; 第二種狀態(tài)是等待狀態(tài)（Standby State）;第三種狀態(tài)是準備狀態(tài)（Rea