網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)GSM移動(dòng)通信基礎(chǔ)簡介

華信郵電咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司羅建迪luojd@20084GSM移動(dòng)通信網(wǎng)簡介移動(dòng)通信發(fā)展簡史移動(dòng)通信原理GSM系統(tǒng)組成內(nèi)容提綱移動(dòng)通信發(fā)展簡史

AMPSTACSNMT其它GSMCDMAIS95第一代80年代模擬第二代90年代數(shù)字第三代IMT-2000WCDMACDMA2000模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMADAMPS第2.5代20世紀(jì)初GPRSCDMA1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)第一代系統(tǒng)簡介

接入技術(shù)：頻分多址技術(shù)FDMA;業(yè)務(wù)：僅能提供9.6kbit／s通信帶寬;缺點(diǎn)：頻譜利用率低；終端笨重且昂貴；漫游范圍?。话踩缘?。典型系統(tǒng)：1979年，美國芝加哥AMPS（AdvanceMobilePhoneService）；1981年，北歐NMT(NordicMobileTelephone)；1985年，英國TACS(TotalAccessCommunicationSystem)。第二代系統(tǒng)簡介

接入技術(shù):時(shí)分多址技術(shù)TDMA和碼分多址技術(shù)CDMA兩種；業(yè)務(wù)：提供語音及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（9.6～28.8kbit／s）；缺點(diǎn)：容量不大－>提高系統(tǒng)容量；多種制式不兼容－>全球標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率低－>多媒體應(yīng)用。典型系統(tǒng)：1992年，歐洲全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM；1995年，美國CDMA（IS95）；日本PDC個(gè)人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。GSM2.5G代系統(tǒng)簡介GPRS(GeneralPacketRadioService)原理：分組交換技術(shù)，無線資源利用率高；速率：160kbit/sEDGE（EnhancementDataRatesforGSMevolution）原理：分組交換技術(shù)，新的調(diào)制技術(shù)：8psk；速率：384kbit/sCDMA1X原理：分組交換技術(shù)；速率：153kbit/s第三代系統(tǒng)簡介

接入技術(shù)：第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接入技術(shù)主要是碼分多址技術(shù)業(yè)務(wù)：針對(duì)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用，提供從9.6kbit／s直至2Mbit／s的接入速率主要標(biāo)準(zhǔn)：

WCDMA：基于GSM-MAPCDMA2000：基于ANSI-41TD-SCDMA：基于GSM系統(tǒng)移動(dòng)通信發(fā)展簡史移動(dòng)通信原理GSM系統(tǒng)組成內(nèi)容提綱移動(dòng)通信組網(wǎng)－大區(qū)制第一代模擬移動(dòng)通信網(wǎng)一般采用大區(qū)制主要特點(diǎn)：基站天線很高：幾十米至幾百米；基站發(fā)射功率大：50~200W；覆蓋半徑：30~50公里；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、成本低；容量小，一般用戶幾十至幾百個(gè)；一般用于專網(wǎng)；頻率相對(duì)豐富，在此區(qū)域內(nèi)，使用信道組{f1、f2、f3.....fn}。移動(dòng)通信組網(wǎng)－小區(qū)制隨用戶增多，話務(wù)量增大，網(wǎng)絡(luò)容量的增加，原來信道組（f1,f2...fn)不能滿足需要，采用的辦法是頻率復(fù)用

基本小區(qū)分類：（r：小區(qū)半徑）超小區(qū)：r＞20km（農(nóng)村）；宏小區(qū)：r＝1-20km（人口稠密地區(qū)）；微小區(qū)：r＝0.1-1km（城市繁華區(qū)）；皮小區(qū)：r＜0.1km（辦公室、家庭）。特點(diǎn)：頻率利用率較高；組網(wǎng)靈活；網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。61232145987121310101156371285692蜂窩窩理理論論網(wǎng)絡(luò)絡(luò)無無線線設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，將將基基站站發(fā)發(fā)射射功功率率降降低低；；每一一個(gè)個(gè)基基站站覆覆蓋蓋范范圍圍縮縮小小，，原原先先由由一一個(gè)個(gè)基基站站覆覆蓋蓋的的區(qū)區(qū)域域；；現(xiàn)在在由由多多個(gè)個(gè)基基站站覆覆蓋蓋，，整整個(gè)個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)圖圖如如同同蜂蜂窩窩一一般般。。頻率率復(fù)復(fù)用用若干干個(gè)個(gè)小小區(qū)區(qū)簇簇彼彼此此鄰鄰接接組組成成蜂蜂窩窩式式服服務(wù)務(wù)區(qū)區(qū)域域；；每個(gè)個(gè)小小區(qū)區(qū)簇簇內(nèi)內(nèi)的的配配置置可可以以重重復(fù)復(fù)：：移動(dòng)動(dòng)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)必必須須盡盡可可能能有有效效利利用用分分配配的的頻頻率率。。頻率率資資源源是是有有限限的的；；將有有限限的的資資源源為為更更多多的的移移動(dòng)動(dòng)用用戶戶服服務(wù)務(wù)是是移移動(dòng)動(dòng)通通信信技技術(shù)術(shù)不不斷斷更更新新發(fā)發(fā)展展的的主主題題。。移動(dòng)動(dòng)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)多多址址方方式式：：FDMA??TDMA??CDMA??SDMA；；多址址接接入入技技術(shù)術(shù)時(shí)間頻率FDMA頻分分多多址址FDMA：：FrequencyDivisionMultipleAccess多址址接接入入技技術(shù)術(shù)FDMA信信道道每每次次只只能能傳傳遞遞一一路路電電話話：：在分分配配成語語音音信信道道后后，，基基站站和和移移動(dòng)動(dòng)臺(tái)臺(tái)就就會(huì)會(huì)同同時(shí)時(shí)地地連連續(xù)續(xù)不不斷斷地地發(fā)發(fā)射射。。如果一一個(gè)FDMA信信道被被分配配為話話音信信道，，但沒沒有使使用，，并且且處于于空閑閑狀態(tài)態(tài)，它它不能能被其其他用用戶使使用。。FDMA通通常是是窄帶帶系統(tǒng)統(tǒng)，TACS為為代表表，每每信道道25kHz帶帶寬。。FDMA比比TDMA簡單單，同同步和和組幀幀比特特少，，系統(tǒng)統(tǒng)開銷銷小。。非線性性效應(yīng)應(yīng)：許許多信信道共共享一一個(gè)天天線，，功率率放大大器的的非線線性會(huì)會(huì)產(chǎn)生生交調(diào)調(diào)頻率率（IM）），產(chǎn)產(chǎn)生額額外的的RF輻射射。業(yè)務(wù)信信道在在不同同頻段段分配配給不不同用用戶頻率時(shí)間TDMA時(shí)分多多址TDMA：：TimeDivisionMultipleAccess多址接接入技技術(shù)多個(gè)用用戶共共享一一個(gè)載載波頻頻率，，分享享不同同時(shí)隙隙；TDMA系系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)據(jù)傳遞遞是不不連續(xù)續(xù)的，，是分分組發(fā)發(fā)射，，可以以關(guān)閉閉不連連續(xù)發(fā)發(fā)送，，可以以利用用空閑閑時(shí)隙隙監(jiān)聽聽其他他基站站，實(shí)實(shí)現(xiàn)切切換處處理；；可以按按照不不同的的用戶戶提供供不同同的帶帶寬；；TDMA的的效率率：發(fā)發(fā)射的的數(shù)據(jù)據(jù)中信信息所所占的的百分分比；；質(zhì)量控控制通通過頻頻率規(guī)規(guī)劃來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)；業(yè)務(wù)信信道在在不同同時(shí)間間分配配給不不同用用戶碼分多多址CDMA：：CodeDivisionMultipleAccess頻率時(shí)間碼字CDMA所有用用戶在在同一一時(shí)間間、同同一頻頻段上上、根據(jù)編編碼獲獲得業(yè)業(yè)務(wù)信信道多址接接入技技術(shù)多個(gè)用用戶共共享一一個(gè)載載波頻頻率，，分享享不同同碼道道；TDMA系系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)據(jù)傳遞遞是連連續(xù)的的；可以按按照不不同的的用戶戶提供供不同同的帶帶寬；；CDMA的的效率率：發(fā)發(fā)射的的數(shù)據(jù)據(jù)中信信息所所占的的百分分比；；質(zhì)量控控制通通過擾擾碼規(guī)規(guī)劃來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)；在相同同時(shí)隙隙、相相同頻頻率或或相同同地址址碼的的情況況下，，可以以根據(jù)據(jù)信號(hào)號(hào)不同同的中中間傳傳播路路徑而而區(qū)分分。SDMA是是一種種信道道增容容方式式，例例如空空分——碼分分多址址（SD-CDMA）。。波束賦賦形天天線采采用智智能天天線：：基站的的智能能天線線形成成多個(gè)個(gè)波束束覆蓋蓋整個(gè)個(gè)小區(qū)區(qū)，智智能天天線可可定位位于每每個(gè)MS。。MSMSMSBTS多址接接入技技術(shù)空分多多址SDMA：：SpaceDivisionMultipleAccess業(yè)務(wù)信信道在在不同同空間間分配配給不不同用用戶移動(dòng)通通信發(fā)發(fā)展簡簡史移動(dòng)通通信原原理GSM系統(tǒng)統(tǒng)組成成內(nèi)容提提綱GSM的英英文全全稱是是GlobalSystemforMobileCommunications，中文含含義是是“全全球移移動(dòng)通通信系系統(tǒng)””。GSM是由由歐洲洲主要要電信信運(yùn)營營者和和制造造廠家家組成成的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化委員員會(huì)設(shè)設(shè)計(jì)出出來的的，它它在蜂蜂窩系系統(tǒng)的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上發(fā)發(fā)展而而成1991年在歐歐洲開通通了第一一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)。目前世界界上大概概有75％的手手機(jī)使用用的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是GSM。全世界162個(gè)個(gè)國家已已經(jīng)建設(shè)設(shè)了400個(gè)GSM通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。我國1994年年開始建建設(shè)GSM網(wǎng)，，2007年底底，移動(dòng)動(dòng)用戶達(dá)達(dá)到3.8億；；聯(lián)通GSM用用戶1.2億；；CDMA用戶戶0.41億中國移動(dòng)動(dòng)增值業(yè)業(yè)務(wù)收入入占總收收入比例例已經(jīng)達(dá)達(dá)到25.7%，彩鈴鈴、WAP、彩彩信等業(yè)業(yè)務(wù)收入入保持增增長GSM系系統(tǒng)簡介介其他運(yùn)營營商省際長途途二干核心層核心層匯聚層匯聚層接入層接入層接入層圖例：長途匯接接局關(guān)口局MSCBSC基站手機(jī)SDH波分光纜基站BSCBSCBSC基站基站MSCMSCMSC關(guān)口局長途匯接局GSMBSS基站控制器基站基站VLR交換機(jī)VLR交換機(jī)AE網(wǎng)關(guān)交換機(jī)GW基站控制器基站基站G設(shè)備數(shù)據(jù)庫F用戶位置寄存存器HLR鑒權(quán)中心AUCDC基站控制器基站基站BSSBSSVLR交換機(jī)公網(wǎng)GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)交換子系統(tǒng)交換子系統(tǒng)（（NSS）主要完成交換換功能和客戶戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)動(dòng)性管理、安安全性管理所所需的數(shù)據(jù)庫庫功能。NSS由由一系列功能能實(shí)體所構(gòu)成成，各功能實(shí)實(shí)體介紹如下下：MSC：是GSM系系統(tǒng)的核心，，是對(duì)位于它它所覆蓋區(qū)域域中的移動(dòng)臺(tái)臺(tái)進(jìn)行控制和和完成話路交交換的功能實(shí)實(shí)體，也是移移動(dòng)通信系統(tǒng)統(tǒng)與其它公用用通信網(wǎng)之間間的接口。它它可完成網(wǎng)路路接口、公共共信道信令系系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)等等功能，還可可完成BSS、MSC之之間的切換和和輔助性的無無線資源管理理、移動(dòng)性管管理等。另外外，為了建立立至移動(dòng)臺(tái)的的呼叫路由，，每個(gè)MS、、還應(yīng)能完成成入口MSC（GMSC）的功能，，即查詢位置置信息的功能能。VLR：是一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)庫，是存儲(chǔ)儲(chǔ)MSC為了了處理所管轄轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱拜訪訪客戶）的來來話、去話呼呼叫所需檢索索的信息，例例如客戶的號(hào)號(hào)碼，所處位位置區(qū)域的識(shí)識(shí)別，向客戶戶提供的服務(wù)務(wù)等參數(shù)。交換子系統(tǒng)HLR：也是是一個(gè)數(shù)據(jù)庫庫，是存儲(chǔ)管管理部門用于于移動(dòng)客戶管管理的數(shù)據(jù)。。每個(gè)移動(dòng)客客戶都應(yīng)在其其歸屬位置寄寄存器（HLR）注冊登登記，它主要要存儲(chǔ)兩類信信息：一是有有關(guān)客戶的參參數(shù)；二是有有關(guān)客戶目前前所處位置的的信息，以便便建立至移動(dòng)動(dòng)臺(tái)的呼叫路路由，例如MSC、VLR地址等。。AUC：用于產(chǎn)生為為確定移動(dòng)客客戶的身份和和對(duì)呼叫保密密所需鑒權(quán)、、加密的三參參數(shù)（隨機(jī)號(hào)號(hào)碼RAND，符合響應(yīng)應(yīng)SRES，，密鑰Kc））的功能實(shí)體體。EIR：也是一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。。主要完成對(duì)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的的識(shí)別、監(jiān)視視、閉鎖等功功能，以防止止非法移動(dòng)臺(tái)臺(tái)的使用。短消息中心（（SC）：：提供短消息業(yè)業(yè)務(wù)。在GSM網(wǎng)絡(luò)中移移動(dòng)用戶和固固定用戶之間間或移動(dòng)用戶戶和移動(dòng)用戶戶之間發(fā)送訊訊息長度較短短的信息。完成16kbit/sRPE-LTP(規(guī)則脈脈沖激勵(lì)長期期預(yù)測)編碼碼和64kbit/sA律PCM之間的語音音變換。語音編碼比比特率轉(zhuǎn)換換：16kbps<－>64kbps當(dāng)TC位于于MSC側(cè)側(cè)時(shí)，通過過MSC和和BSC之之間以及BSC和BTS之間間的傳輸線線路子復(fù)用用器SM、、BIE，，可以充分分利用在空空中接口使使用的低語語音編碼傳傳輸速率，，降低傳輸輸線路的成成本。TCSM功能TCSM(變碼器及子子復(fù)用單元元)功能基站子系統(tǒng)統(tǒng)BSS可可分為兩部部分：通過無線接接口與移動(dòng)動(dòng)臺(tái)相連的的基站收發(fā)發(fā)信臺(tái)（BTS）與移動(dòng)交換換中心相連連的基站控控制器（BSC），，BTS負(fù)責(zé)責(zé)無線傳輸輸、BSC負(fù)責(zé)控制制與管理。?；咀酉到y(tǒng)統(tǒng)BSStyp.80..512TRXtyp.50..80basestationstyp.10,000users基站控制器器（BaseStationController）功能切換控制功率控制跳頻管理信令管理無線資源管管理觀察、測量量其它主要要處理功能能BSC功能基站功能（（Basestationtransceiver）保持與手機(jī)機(jī)同步GMSK調(diào)制射頻信號(hào)處處理分集接收無線接口定定時(shí)偵測手機(jī)接接入請求無線鏈路加加密/解密信道編碼、、解碼和交交織跳頻向BSC傳送測量數(shù)數(shù)據(jù)typ.1..8TRX1..3sectorsavg.7,5trafficchannelsperT