移動(dòng)通信技術(shù)——學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM.ppt

1、移動(dòng)通信系統(tǒng)電子教案,學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一、教學(xué)目標(biāo)1.能畫(huà)出GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖2.能正確說(shuō)明GSM系統(tǒng)各個(gè)功能實(shí)體及各接口的作用3.能識(shí)別和應(yīng)用GSM系統(tǒng)的編號(hào)二、教學(xué)重點(diǎn)1.GSM系統(tǒng)各個(gè)功能實(shí)體之間的關(guān)系2.GSM系統(tǒng)的編號(hào)的意義3.GSM網(wǎng)絡(luò)接口三、教學(xué)重點(diǎn)GSM系統(tǒng)各個(gè)功能實(shí)體之間的關(guān)系,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一、簡(jiǎn)介1991年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)GSM系統(tǒng)GSM更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobilecommunications）。GSM系統(tǒng)使用兩個(gè)頻段，900MHz和1800MHz，

2、分別稱作GSM900（G網(wǎng)）和DCS1800（D網(wǎng)）。1994年底，廣東首先開(kāi)通GSM數(shù)字移動(dòng)電話網(wǎng)。使用雙頻手機(jī)就可以在G網(wǎng)和D網(wǎng)中漫游通話,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),二、GSM系統(tǒng)的組成4個(gè)子系統(tǒng)組成：移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)（MS）基站子系統(tǒng)（BSS）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）操作支持系統(tǒng)（OSS）。,圖1GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),GSM系統(tǒng)的實(shí)體部分：移動(dòng)臺(tái)MS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）歸屬（原籍）用戶位置寄存器（HLR）訪問(wèn)用戶位置寄存器（VLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）組成基站子系統(tǒng)BSS：基站控制器（BSC）基站

3、收發(fā)信機(jī)（BTS）,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1移動(dòng)臺(tái)MS1）.通過(guò)無(wú)線接口接入GSM系統(tǒng)2）.用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備3）.分為車(chē)載型、便攜型和手持型3種類型4）.MS的重要組成部分是用戶識(shí)別卡SIM卡（SubscriberIdentityModule）,7,SIM卡智能作用SIM卡是用戶入網(wǎng)登記的憑證用戶的全部資料幾乎都存儲(chǔ)在SIM卡內(nèi)，供GSM系統(tǒng)對(duì)用戶身份進(jìn)行鑒別，用戶通過(guò)它完成與系統(tǒng)的連接和信息保存與交換。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),卡機(jī)分離,SIM卡是帶有微處理器的芯片卡，內(nèi)有3個(gè)存儲(chǔ)器,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),SIM

4、卡結(jié)構(gòu),SIM卡芯片有8個(gè)觸點(diǎn)，通常與移動(dòng)設(shè)備連接需要6個(gè)觸點(diǎn)。,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用戶身份認(rèn)證所需的信息：國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)、臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(TMSI)、用戶鑒權(quán)鍵Ki等存儲(chǔ)安全保密有關(guān)的信息：如加密密鑰Kc、密鑰序號(hào)n、PIN碼、PUK碼等存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)：位置區(qū)域識(shí)別碼LAI存儲(chǔ)用戶的個(gè)人信息：計(jì)費(fèi)費(fèi)率、由用戶自己存入的數(shù)據(jù),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)，以確定用戶的合法性,SIM卡作用,10,防止竊用功能SIM卡都可設(shè)置一個(gè)密碼（個(gè)人識(shí)別PIN碼）用來(lái)對(duì)用戶上鎖激活PIN碼后，每次開(kāi)機(jī)要輸入PIN碼才能登錄PIN碼連續(xù)輸錯(cuò)三次后SIM卡將閉

5、鎖，SIM卡解鎖需輸入正確的個(gè)人解鎖PUK碼。PUK碼連續(xù)輸錯(cuò)10次，SIM將報(bào)廢。SIM卡很難仿造，可確保用戶側(cè)的信息安全。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2基站子系統(tǒng)BSS在GSM系統(tǒng)中擔(dān)任無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)線資源管理的任務(wù)基站子系統(tǒng)BSS：基站控制器（BSC）基站收發(fā)信機(jī)（BTS）1）BSCBSC是控制部分，管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源、無(wú)線參數(shù)及管理控制各種接口。一個(gè)基站控制器根據(jù)話務(wù)量的需要可以控制一個(gè)BTS也可以控制多個(gè)BTS。,（2）BTS無(wú)線接口設(shè)備，由BSC控制，通常設(shè)置在小區(qū)中心，實(shí)現(xiàn)BTS與MS之間接口的無(wú)線傳輸及相關(guān)的控制功能。,2.

6、1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS：移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）歸屬（原籍）用戶位置寄存器（HLR）訪問(wèn)用戶位置寄存器（VLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）組成,3網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSSGSM網(wǎng)絡(luò)的核心，對(duì)用戶之間的通信起著管理作用。完成GSM系統(tǒng)的交換功能、用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),（1）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSCMSC是NSS的核心，也是整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)的核心MSC提供面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體和固定網(wǎng)的接口用戶之間的通信起著交換與連接的作用對(duì)系統(tǒng)的正常工作進(jìn)行集中控制管理

7、。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),（2）歸屬（原籍）用戶位置寄存器HLRGSM網(wǎng)絡(luò)的中央數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)首次入網(wǎng)的移動(dòng)客戶都應(yīng)在其HLR注冊(cè)登記，將移動(dòng)用戶相關(guān)的入網(wǎng)信息存儲(chǔ)在HLR中存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)用戶漫游時(shí)的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)，如移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼等。（3）訪問(wèn)用戶位置寄存器VLRGSM網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的來(lái)訪移動(dòng)用戶的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。,（4）鑒權(quán)中心AUC存儲(chǔ)著用于系統(tǒng)安全的鑒權(quán)信息和加密密鑰用來(lái)對(duì)移動(dòng)用戶鑒權(quán)認(rèn)證，防止無(wú)權(quán)用戶接入系統(tǒng)對(duì)無(wú)線接口上的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和信號(hào)信息進(jìn)行保密,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),(5)設(shè)備識(shí)別

8、寄存器EIR完成移動(dòng)設(shè)備管理，確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所使用的移動(dòng)設(shè)備的唯一性和安全性。存儲(chǔ)了移動(dòng)設(shè)備的設(shè)備識(shí)別碼（IMEI），使得運(yùn)營(yíng)部門(mén)對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行正確識(shí)別4操作支持系統(tǒng)OSS一個(gè)服務(wù)管理中心，為運(yùn)營(yíng)部門(mén)提供一種手段，用來(lái)控制和維護(hù)MS、BSS和NSS這些實(shí)際運(yùn)行部分。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),圖3-2GSM網(wǎng)絡(luò)接口,三、GSM網(wǎng)絡(luò)接口GSM網(wǎng)絡(luò)的主要接口：Um接口、A接口和Abis接口是網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口：B、C、D、E、F、G接口,圖3GSM網(wǎng)絡(luò)接口,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1.空中接口UmMS與BTS之間的無(wú)線通信接口傳遞的信息包括無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管

9、理等。2.通信接口AMSC與BSS之間的通信接口功能實(shí)體MSC與BSC間的互連接口.,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),3、通信接口Abis基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體BSC和BTS之間的通信接口4、內(nèi)部接口BMSC與VLR之間的接口用于MSC向VLR詢問(wèn)有關(guān)MS當(dāng)前的位置信息或者通知VLR有關(guān)MS的位置更新信息等。5、內(nèi)部接口CMSC與HLR之間的接口傳遞路由選擇和管理信息,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),6、內(nèi)部接口DHLR與VLR之間的接口交換有關(guān)移動(dòng)用戶的位置和用戶管理的信息，保證移動(dòng)臺(tái)在整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)建立和接收呼叫。7、內(nèi)部接口E控制相鄰區(qū)域的不同MSC之間的接口移動(dòng)用戶在M

10、SC之間進(jìn)行越區(qū)切換過(guò)程中交換有關(guān)信息，以啟動(dòng)和完成切換。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),8、內(nèi)部接口FMSC與EIR之間的接口交換移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼的管理信息。9、內(nèi)部接口G不同的VLR之間的接口10、外部接口Sm用戶與GSM網(wǎng)絡(luò)間的接口（移動(dòng)用戶與移動(dòng)臺(tái)的接口、用戶識(shí)別卡SIM與移動(dòng)終端間的接口）11、GSM系統(tǒng)與其他公用電信網(wǎng)的接口。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),四、號(hào)碼識(shí)別與編號(hào)為了識(shí)別不同的移動(dòng)用戶，不同的移動(dòng)設(shè)備以及不同的網(wǎng)絡(luò)，需要GSM系統(tǒng)有一套編號(hào)計(jì)劃，用來(lái)正確尋址和識(shí)別身份。1移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN）主叫用戶呼叫GSM系統(tǒng)中某一個(gè)移動(dòng)用戶所需撥

11、的號(hào)碼。,圖4移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼（MSISDN),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),CC：國(guó)家代碼，中國(guó)為86。NDC：國(guó)內(nèi)地區(qū)碼SN：4位移動(dòng)用戶號(hào)碼（ABCD）。國(guó)內(nèi)手機(jī)電話號(hào)碼一般為13XH0H1H2H3ABCD。2移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN）移動(dòng)臺(tái)漫游到一個(gè)新的業(yè)務(wù)區(qū)后，VLR分配的一個(gè)臨時(shí)性漫游號(hào)碼用于建立通信路由為使GSM移動(dòng)通信網(wǎng)能再進(jìn)行路由選擇,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),3國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）用來(lái)在整個(gè)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中正確識(shí)別某個(gè)移動(dòng)用戶，IMSI碼存儲(chǔ)在用戶識(shí)別卡（SIM）GSM系統(tǒng)中，每個(gè)移動(dòng)用戶均分配一個(gè)唯一的IMSI碼圖5國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)

12、別碼（IMSI）,MCC：用于唯一地識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的國(guó)家，中國(guó)的MCC為460。MNC：用于識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)通信網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)的MNC為00，中國(guó)聯(lián)通的MNC為01。MSIN：用于識(shí)別某一移動(dòng)通信網(wǎng)（PLMN）中的移動(dòng)用戶,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),4臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）后續(xù)的呼叫中用TMSI代替IMSI，保密IMSI5國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）分配給每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)用來(lái)唯一識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的號(hào)碼，可用于監(jiān)控被竊或無(wú)效的移動(dòng)設(shè)備。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),TAC：型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中心分配。F

13、AC：裝配廠家號(hào)碼，表示生產(chǎn)廠家及其裝配地。SNR：產(chǎn)品序號(hào)，用于唯一地識(shí)別同一個(gè)TAC和FAC中的每臺(tái)移動(dòng)設(shè)備。SP：備用數(shù)字。,圖6國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),6位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）在檢測(cè)位置更新和信道切換時(shí)，要使用LAI碼7全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI）在位置區(qū)識(shí)別標(biāo)志（LAI）后面加上小區(qū)的標(biāo)志號(hào)（CI），就可以組成CGI，用于識(shí)別一個(gè)位置區(qū)內(nèi)的小區(qū)。8基站識(shí)別色碼（BSIC）BSIC用于移動(dòng)臺(tái)識(shí)別采用相同載頻且相鄰的基站,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),圖7位置區(qū)識(shí)別碼（LAI碼）,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),9MSC/VL

14、R號(hào)碼MSC/VLR號(hào)碼是在No.7信令消息中使用的，代表MSC的號(hào)碼。10HLR號(hào)碼HLR號(hào)碼是在No.7信令消息中使用的代表HLR的號(hào)碼。11切換號(hào)碼（HON）HON是指當(dāng)越區(qū)切換時(shí)，目標(biāo)MSC（即要求切換到的MSC）臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼，用于路由選擇。,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),五、GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)類型：基本電信業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。1基本電信業(yè)務(wù)（1）電話業(yè)務(wù)（2）緊急呼叫業(yè)務(wù)（3）短消息業(yè)務(wù)（4）傳真和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)（5）語(yǔ)音信箱業(yè)務(wù)（6）智能用戶電報(bào)傳送,2.1GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)是基本業(yè)務(wù)的增值業(yè)務(wù)，不能單獨(dú)提供，必須和

15、電信業(yè)務(wù)一起提供給用戶（1）號(hào)碼識(shí)別業(yè)務(wù)（2）呼叫轉(zhuǎn)移業(yè)務(wù)（3）呼叫限制業(yè)務(wù)（4）呼叫完成業(yè)務(wù)（5）多方通信（6）計(jì)費(fèi)類補(bǔ)充業(yè)務(wù),學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng),復(fù)習(xí)回顧：,1.GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),4個(gè)子系統(tǒng)組成：移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)（MS）基站子系統(tǒng)（BSS）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）操作支持系統(tǒng)（OSS）2.GSM網(wǎng)絡(luò)接口3.號(hào)碼識(shí)別與編號(hào),一、教學(xué)內(nèi)容2.2.GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置2.3.GSM系統(tǒng)的信道類型二、教學(xué)目標(biāo)1.能區(qū)分物理信道與邏輯信道、各個(gè)邏輯信道的作用2.能說(shuō)明多址方式與頻率配置的實(shí)際意義三、教學(xué)重點(diǎn)多址方式與頻率配置四、教學(xué)難點(diǎn)各個(gè)邏輯信道的區(qū)別,學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代

16、移動(dòng)通信系統(tǒng),2.2.GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置,一、多址方式,1.工作頻段上行（MS發(fā)，BS收）890915MHz；下行（BS發(fā)，MS收）935960MHz2.時(shí)分多址/頻分多址（TDMA/FDMA）（1）頻分多址上、下行25MHz頻率范圍分成124個(gè)載波頻率，各個(gè)載頻之間的間隔為200kHz上行與下行載頻是成對(duì)的，合起來(lái)共有124對(duì)載頻。,2.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置,（2）時(shí)分多址將每個(gè)載頻按時(shí)間分為8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)用戶占用不同的時(shí)隙進(jìn)行通信。3.物理信道將每個(gè)載頻按時(shí)間分為8個(gè)時(shí)隙，這樣的時(shí)隙叫做信道，或叫做物理信道。GSM系統(tǒng)共有1248=992個(gè)物理信道。,2.2GSM系

17、統(tǒng)的多址方式與頻率配置,二、頻率配置1頻道編號(hào)124個(gè)載頻序號(hào)用n表示，n=1124序號(hào)為n的載頻可以用下式計(jì)算：FL(n)=890MHz+0.2nMHz（下頻段）fH(n)=FL(n)+45MHz（上頻段）或fH(n)=935MHz+0.2nMHz,2.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置,2發(fā)射標(biāo)識(shí)GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信道和控制信道發(fā)射標(biāo)識(shí)為271kF7W。271kHz：必要帶寬。F：主載波調(diào)制方式為調(diào)頻。7：調(diào)制主載波的信號(hào)性質(zhì)。W：被發(fā)送信息的類型。,2.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置,3載波干擾保護(hù)比（C/I）（1）概念：接收到的有用信號(hào)電平與干擾電平之比（2）分類同頻干擾載干比：小區(qū)的載

18、頻功率與同頻的無(wú)用信號(hào)功率之比規(guī)范9dB，工程值12dB。鄰道干擾載干比：小區(qū)的載頻功率與相鄰頻道的干擾功率之比，規(guī)范9dB，工程值6dB。,2.2GSM系統(tǒng)的多址方式與頻率配置,載波偏離400kHz時(shí)的載干比：小區(qū)的載頻功率與載波偏離400kHz時(shí)產(chǎn)生干擾功率之比規(guī)范41dB，工程值38dB。4保護(hù)頻帶防止干擾GSM系統(tǒng)使用的頻率與其他無(wú)線系統(tǒng)間留出的保護(hù)頻帶保護(hù)頻帶一般為約400kHz。,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,一、信道類型1.作用傳輸和控制用戶信息、通信所需的各種信令、控制信息2.邏輯信道根據(jù)在物理信道所傳輸信息的種類，可人為定義不同邏輯信道：業(yè)務(wù)信道（TCH）、控制信道（CCH）,

19、2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,圖1GSM系統(tǒng)的邏輯信道分類,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,（1）業(yè)務(wù)信道（TCH）作用：用于在MS和BS之間傳送數(shù)字語(yǔ)音或數(shù)據(jù)等用戶信息的雙向信道（2）控制信道（CCH）分類：,作用：傳遞信令或同步數(shù)據(jù)下行信道用于發(fā)送呼叫移動(dòng)臺(tái)的尋呼信號(hào)上行信道用于移動(dòng)用戶主呼時(shí)發(fā)送主呼信號(hào),2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,廣播信道（BCH）：作用：基站到移動(dòng)臺(tái)的單向下行信道，用于基站同時(shí)向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)廣播公用信息，信息內(nèi)容為移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)和呼叫建立所需的相關(guān)信息。分類：廣播控制信道（BCCH）同步信道（SCH）頻率校正信道（FCCH）,公共控制信道（CCCH）作

20、用：CCCH是基站與移動(dòng)臺(tái)間的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的雙向信道。分類：尋呼信道（PCH）隨機(jī)接入信道（RACH）接入允許信道（AGCH）,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,專用控制信道（DCCH）作用：DCCH是呼叫接續(xù)和通信過(guò)程中，在基站與移動(dòng)臺(tái)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸必需的控制信息，是雙向信道。分類：快速隨路控制信道（FACCH）慢速隨路控制信道（SACCH）獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,二、GSM的幀結(jié)構(gòu)1幀結(jié)構(gòu)（1）TDMA幀：每個(gè)載頻分為8個(gè)時(shí)隙（TS0TS7），這相同頻率的8個(gè)時(shí)隙被稱為一個(gè)TDMA幀一個(gè)TDMA幀長(zhǎng)4.615ms。（2）GSM時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)

21、時(shí)隙、TDMA幀、復(fù)幀、超幀和超高幀5個(gè)層次,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,圖2GSM系統(tǒng)分級(jí)幀結(jié)構(gòu)的示意圖,2.3GSM系統(tǒng)的信道類型,2突發(fā)脈沖序列在TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送的信息稱為一個(gè)突發(fā)脈沖序列，共156.25bit，長(zhǎng)度為577s。,圖3普通突發(fā)脈沖序列的結(jié)構(gòu),一、教學(xué)內(nèi)容2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施二、教學(xué)目標(biāo)能夠針對(duì)現(xiàn)實(shí)的通信問(wèn)題，選擇相關(guān)技術(shù)和措施解決三、教學(xué)重點(diǎn)跳頻技術(shù)、話音間斷傳輸技術(shù)DTX、交織技術(shù)，均衡技術(shù)鑒權(quán)加密技術(shù)四、教學(xué)難點(diǎn)GSM系統(tǒng)采用多種通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn),學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng),2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,一、GSM系統(tǒng)采用多種通信技術(shù)

22、的目的1、保證移動(dòng)通信系統(tǒng)在多徑和衰落信道條件下正常工作2、增加系統(tǒng)容量3、提高系統(tǒng)在移動(dòng)環(huán)境下的通信可靠性和通信質(zhì)量。二、GSM系統(tǒng)采用的通信技術(shù)1、信道技術(shù)：語(yǔ)音壓縮編碼、信道編碼、數(shù)字調(diào)制2、數(shù)字傳輸技術(shù)：跳頻、分集接收、均衡、交織編碼3、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：多址、組網(wǎng)技術(shù)、越區(qū)與漫游,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,圖4GSM移動(dòng)臺(tái)原理框圖,一、教學(xué)目標(biāo)能夠針對(duì)現(xiàn)實(shí)的通信問(wèn)題，選擇相關(guān)技術(shù)和措施解決二、教學(xué)重點(diǎn)跳頻技術(shù)、話音間斷傳輸技術(shù)DTX、交織技術(shù)，均衡技術(shù)鑒權(quán)加密技術(shù)三、GSM系統(tǒng)采用多種通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn),2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,三、

23、跳頻技術(shù)1作用確保通信的保密性和抗干擾性改善處于多徑環(huán)境中的慢速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的通信質(zhì)量2.實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)射頻率在很寬的頻率范圍內(nèi)按某種頻率序列在幾個(gè)頻點(diǎn)上跳變,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,圖5基帶跳頻實(shí)施框圖,3.分類基帶跳頻：語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)射使用不同發(fā)射頻率的發(fā)射機(jī)射頻跳頻：射頻跳頻是語(yǔ)音信號(hào)使用固定的發(fā)射機(jī)，但發(fā)射頻率按某種頻率序列跳變。GSM系統(tǒng)采用每幀跳頻一次（慢跳頻）技術(shù),2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,四、信道均衡技術(shù)1作用自適應(yīng)均衡技術(shù)減少GSM系統(tǒng)中存在比較嚴(yán)重的碼間干擾2.實(shí)現(xiàn)從時(shí)間響應(yīng)考慮，預(yù)測(cè)信道的沖激響應(yīng)，根據(jù)預(yù)測(cè)來(lái)

24、補(bǔ)償信道失真，使整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件如何預(yù)測(cè)來(lái)補(bǔ)償信道失真？,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,時(shí)域均衡系統(tǒng)的主體是時(shí)變?yōu)V波器（均衡器），均衡器可以根據(jù)信道的隨機(jī)變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整其參數(shù)和特性，能夠跟蹤信道的變化，對(duì)失真做出更精確的補(bǔ)償，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_的條件。所以GSM采用的是自適應(yīng)均衡技術(shù)。,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,五、交織編碼技術(shù)1作用交織編碼是一種信道改善方法,降低信道中的突發(fā)差錯(cuò)，克服傳輸干擾。2.實(shí)現(xiàn)將分組碼（1234123412341234），送入交織存儲(chǔ)器輸出一個(gè)新的分組碼交錯(cuò)碼（111122223333444

25、4）,假設(shè):在突發(fā)差錯(cuò)信道中收到一個(gè)突發(fā)干擾:新二組（2擾2擾2擾2擾）在接收端去交織后：（12擾3412擾3412擾3412擾34）原來(lái)信道中的突發(fā)連續(xù)差錯(cuò)，經(jīng)交織與去交織后變成了隨機(jī)差錯(cuò)。,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,63,五、信道均衡技術(shù)1.作用減少GSM系統(tǒng)中存在比較嚴(yán)重的碼間干擾2.均衡的概念對(duì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線性失真進(jìn)行校正（補(bǔ)償）的過(guò)程稱為均衡,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,64,通過(guò)均衡電路使得失真波形成為碼間干擾和噪聲效果最小的、宜于在輸出端抽樣判決的波形什么波形適合抽樣的判決？波形幅度大且波峰附近變化平坦，相鄰碼間干擾盡可能少上述條件是均衡器設(shè)計(jì)基礎(chǔ),2.

26、4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,3.實(shí)現(xiàn)從時(shí)間響應(yīng)考慮，利用波形補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)失真波形直接進(jìn)行校正，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)傳輸系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_條件如何預(yù)測(cè)來(lái)補(bǔ)償信道失真？,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,66,1）.沖激信號(hào)與沖激響應(yīng),沖激信號(hào),沖激信號(hào)波形視作矩形脈沖的極限,儲(chǔ)能狀態(tài)為零的系統(tǒng)，在單位沖激信號(hào)作用下產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)稱為沖激響應(yīng)，記為h(t),當(dāng)(t)輸入理想低通濾波器時(shí)，則沖激響應(yīng),傳輸?shù)拿}沖序列以2fc=c/的速率傳輸時(shí)（fc為理想低通信道的截止頻率）在抽樣時(shí)刻上的碼間串?dāng)_是不存在的,理想低通幅頻特性與相頻特性,68,2）原理時(shí)域均衡是通過(guò)橫向?yàn)V波器來(lái)實(shí)現(xiàn)

27、橫向?yàn)V波器通常被設(shè)置在接收濾波器與抽樣判決器之間時(shí)域均衡功能：將輸入端（來(lái)自接收濾波器的輸出端）抽樣時(shí)刻上有碼間干擾的基帶信號(hào)波形變換成抽樣時(shí)刻上無(wú)碼間干擾的波形,69,3）橫向?yàn)V波器組成橫向?yàn)V波器是由無(wú)限多的按橫向排列的延遲單元及抽頭系數(shù)組成抽頭系數(shù)Ci是可調(diào)整，隨時(shí)修改系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)提供了條件,70,接延時(shí)線中心抽頭的放大器增益C0比其他2N個(gè)放大器增益Ci（i為NN間除0以外的整數(shù)）大得多輸出波形主要就由中心抽頭的輸出來(lái)決定，其他各抽頭輸出加權(quán)（即增益調(diào)整的倍率）后，用來(lái)校正波形的過(guò)零點(diǎn),2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,71,4）橫向?yàn)V波器的波形校正作用,t1、t1、t2抽樣時(shí)刻取

28、值不為零，存在碼間串?dāng)_,t1、t1、t2時(shí)刻，信號(hào)取值為零抽樣時(shí)刻t0：波形的峰值,可以用選擇橫向?yàn)V波器的各抽頭增益Ci的方法，使輸出y(t)在一定程度上減小碼間串?dāng)_，而且當(dāng)輸入波形的峰值出現(xiàn)在中間抽頭時(shí)，輸出波形也達(dá)到峰值，此時(shí)刻就是該脈沖的抽樣時(shí)刻t0,有限長(zhǎng)的橫向?yàn)V波器不可能完全消除碼間串?dāng)_，只能減小到一定程度為了完全消除碼間串?dāng)_，應(yīng)使橫向?yàn)V波器抽頭數(shù)N橫向?yàn)V波器要有無(wú)限多個(gè)抽頭，顯然這是不可能的同時(shí)受抽頭系數(shù)Ci調(diào)整準(zhǔn)確度限制時(shí)域均衡因此不可能完全消除碼間串?dāng)_，只能減小到一定程度在實(shí)際使用時(shí)，橫向橫向?yàn)V波器的抽頭數(shù)是根據(jù)所需的均衡精度來(lái)決定，并通過(guò)眼圖反復(fù)調(diào)整來(lái)確定,5）存在的問(wèn)題,2

29、.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,六、語(yǔ)音間斷傳輸技術(shù)（DTX）1作用節(jié)電，減輕發(fā)射機(jī)的工作量2.實(shí)現(xiàn)在語(yǔ)音的間隙關(guān)閉發(fā)射機(jī)，僅在包含有用信息幀時(shí)打開(kāi)發(fā)射機(jī)。在關(guān)閉發(fā)射機(jī)之前，須把發(fā)端背景噪聲的參數(shù)傳遞給收端收端無(wú)語(yǔ)音時(shí)，舒適的背景噪聲使通話者不會(huì)關(guān)閉發(fā)射機(jī)而產(chǎn)生通話中斷的誤會(huì)。,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,圖6DTX工作原理圖,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,七、鑒權(quán)和加密技術(shù)鑒權(quán)和加密是解決移動(dòng)通信系統(tǒng)信息安全的主要手段利用用戶識(shí)別卡（SIM卡）來(lái)完成SIM卡里存儲(chǔ)著用于鑒權(quán)和加密用戶數(shù)據(jù)：鑒權(quán)和加密密匙Ki；加密密匙生成算法A5；用戶密匙（Kc）生成算法A8；國(guó)際移動(dòng)用

30、戶號(hào)（IMSI）認(rèn)證算法A3,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,1鑒權(quán)技術(shù)為了確定移動(dòng)用戶（MS）和網(wǎng)絡(luò)的合法性，當(dāng)用戶撥打電話時(shí)，網(wǎng)絡(luò)都要對(duì)用戶進(jìn)行鑒權(quán)，以確定是否為合法用戶,圖7鑒權(quán)原理框圖,2.4GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)和措施,2加密技術(shù)加密是對(duì)在無(wú)線路徑上傳輸?shù)挠脩舻耐ㄔ拑?nèi)容、數(shù)據(jù)和信令保密，防止竊聽(tīng),圖8加密原理框圖,一、教學(xué)內(nèi)容2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理二、教學(xué)目標(biāo)能夠說(shuō)明GSM系統(tǒng)采用的有關(guān)措施對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行與管理的意義三、教學(xué)重點(diǎn)位置登記、呼叫接續(xù)、越區(qū)切換四、教學(xué)難點(diǎn)位置登記、呼叫接續(xù)、越區(qū)切換,學(xué)習(xí)項(xiàng)目2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng),2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行

31、會(huì)涉及系統(tǒng)中的各種設(shè)備，所有設(shè)備的運(yùn)行需要統(tǒng)一的控制與管理。一、位置登記與更新1位置登記1）作用：告知移動(dòng)用戶所在的實(shí)際位置信息，用戶位置區(qū)的變化一定要通知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行登記。2）實(shí)現(xiàn)：GSM網(wǎng)絡(luò)位置區(qū)都有一個(gè)位置區(qū)識(shí)別碼（LAI）,系統(tǒng)在廣播控制信道（BCCH）中連續(xù)發(fā)送LAI，MS開(kāi)機(jī)后，搜索此BCCH，獲取所在位置區(qū)的LAI為了跟蹤MS的位置變化，通信網(wǎng)必須對(duì)MS的位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新，這種行為被稱作位置登記當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶首次進(jìn)入GSM移動(dòng)通信網(wǎng)時(shí)，它必須在入網(wǎng)當(dāng)?shù)兀ㄔ┻M(jìn)行位置登記，通過(guò)MSC把用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)：原籍位置信息、MSISDN及IMSI等，數(shù)據(jù)存放在HLR中,2.5GSM

32、系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,MS的位置是不斷變化的，這種變動(dòng)的位置信息由MS在所訪問(wèn)的新位置區(qū)的VLR進(jìn)行位置登記HLR與VLR要時(shí)時(shí)交換MS的當(dāng)前位置信息，即HLR要臨時(shí)保存該VLR提供的MS當(dāng)前的位置信息，以便為其他用戶呼叫此移動(dòng)臺(tái)提供所需的路由，該VLR所存儲(chǔ)的位置信息是臨時(shí)性的。,2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,2位置更新1）作用當(dāng)MS離開(kāi)了它所“訪問(wèn)”的位置區(qū)，又進(jìn)入另一個(gè)位置區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)從BCCH中獲取的位置區(qū)識(shí)別碼LAI和上次通信所用的LAI不同，發(fā)生了改變，此時(shí)MS必須進(jìn)行新的位置登記，即位置更新。,2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,2）實(shí)現(xiàn),圖9同一MSC/VL

33、R業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)的位置更新,2.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,圖10不同MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)間的位置更新,.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,3周期性的位置更新兩個(gè)概念：“IMSI附著”、“IMSI分離”1)問(wèn)題移動(dòng)用戶向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IMSI分離的消息系統(tǒng)會(huì)誤以為移動(dòng)用戶仍處在附著狀態(tài)，浪費(fèi)無(wú)線資源）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采取了新的強(qiáng)制登記方式，要求移動(dòng)用戶每隔一定時(shí)間向系統(tǒng)登記一次,.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,二、呼叫接續(xù)1移動(dòng)用戶主叫,圖移動(dòng)用戶主叫流程,.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,圖移動(dòng)用戶被叫流程,2移動(dòng)用戶被叫,.5GSM系統(tǒng)的運(yùn)行與管理,三、越區(qū)切換）作用重要的網(wǎng)絡(luò)控制功能之一移動(dòng)用戶通話過(guò)程中，離開(kāi)原小區(qū)進(jìn)入一個(gè)新的小區(qū)時(shí)，系統(tǒng)將移動(dòng)用戶從原小區(qū)的業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)