GSM基础理论培训 东信网络技术服务.pdf

Potevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让GSM基础理论培训东信网络技术服务有限公司 技术支持部Edit ed by Lul eiPotevio中国普天目录东信EASTCOM勺也无%让GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程Edit ed by Lul ei2东信EASTCOM勺也无%让Potevio中国普天GSM网络背景 GSM:是Gl o bal Syst em Fo r Mo bil e c o mmunic at io n（全球移动通信系统）的简称。由欧洲的标准化委员会设计的。-1990年完成了GSM900的规范，共产生大约 130项的全面建议书，不同建议书经分组而 成为一套 12系列。-1991年在欧洲开通了第一个系统,将GSM更名为全球移动通信系统(Gl o bal syst em fo r mo bil e c o mmunic at io n)o从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系 统。-1992年大多数欧洲GSM运营商开始商用业务。-1995年我国开始GSM运营。Edit ed by Lul eiPotevio中国普天GSM系统规范东信EASTCOM勺也无%让GSM系统技术规范共分 12章:01 12（除 10 外）共 11个系列-01：概述-02:GSM业务方面-03:GSM网络功能和结构-04:空中接口（L2&L3）-05:无线路径上的物理层（L1）-06:话音编码规范-07:对移动台的终端适配-08:A&Abis接口-09:网络互联-11：测试规范-12:网络管理操作维护GSM系统技术规范中只对功能和接口定制进行了详细规范,未对硬件做出规定。这样可以减少对设计者限制,也使运营者可以购买不同厂家的设备。Edit ed by Lul ei4Potevio中国普天目录东信EASTCOM勺也无%让GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程Edit ed by Lul ei5Potevio中国普天GSM系统组成东信EASTCOM勺也无%让BT SGSM网络组成GSM网络由核心网侧移动交换系统（NSS）、无线侧基站子系统（BSS）、操 作维护中心（OMC）、移动用户设备MS、中继线路及其传输设备组成。111A接9-bis 口（）-M SBT SPST N ISD NHLR/AUC/LRnSMC6Edit ed byPOteVIO 至东信 EASTCOM中国普天MSC 勺也无我了MSC:移动交换中心 MSC是整个网络的核心,协调、控制整个GSM网络 中 BSS、OSS的各个功能实体。接口管理 支持电信业务，承载业务和补充业务 支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功 能Potevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让HLR:归属位置寄存器归属用户位置寄存器(HLR)是 GSM系统的中央娄处居库，存储该 HLR控制的所有存在的移动用 户的相关信息。所有移动用户的重要数据都存 储在HLR中.包括用户识别号码,访问能力、用户类别和补充业 务等数据,HLR也存储部分漫 游移动用户所在MSC区域的有 关动态居。至 I vEC/VLROMCEdit ed by Lul ei8Potevio中国普天AUC东信EASTCOM勺也无%让AUC:鉴权中心 鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密密 钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口 中数据被窃 AUC属于HLR的一个功能单元部分,专用于 GSM系统的安全性管理Edit ed by Lul ei9东信EASTCOM勺也无%让Potevio 中国普天FTR Ll t x 移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国 际移动设备识别码（IMEI）,通过合成三种表格（百名大、灰名单、黑名单）使得网络具有防止 无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络 运行安全的功能。Edit ed by Lul ei10Potevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让OSS网管系统无线部分的网管OMC-R。交换部分的网管OMC-S操作台 操作台 操作台Workstation Workstation W orkstationOMC ServerMSC:移动交换中心HLR：归属位置寄存器AUC:鉴权中心VLR:拜访位置寄存器Edit ed by Lul eiBSC:基站控制器BTS:基站收发信台 MS:移动台（手机）EI R:设备识别寄存器SMC:短消息中心VM:语音邮箱OMC:操作维护中心东信EASTCOM勺也无%让Potevio中国普天DDLBSC:基站控制器口接口管理 BTS-BSC之间的信道管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计 切换 支持呼叫控制 操作与维护T.T OMC Telnet Ter minalWor king StationOMC SERVEREdit ed by Lul ei12Potevio中国普天BTS东信EASTCOM勺也无%让BTS:基站收发信机TUP,ISUPOther MSC/VLRM900/M1800 BSCUm inter faceM900 BTS.25/切M1800 BISM900 BTSM900 BTSSMC&VMOMC BTS受控于基湖空制器（BSC）实现BTS与移动台（MS）空中接l 的功能M900/M1800 MSC/VLRHLR/AUC/EIRMSC:Mobile Switching CenterBSC:Base Station Contr ollerSMC:Shor t Message CenterHLR:Home Location Register AUC:Authentication CenterBTS:Base Tr ansceiver StationMS:Mobile StationVM:Voice MailboxOMC:Oper ation/Maintenance CenterVLR:Visitor Location RegisterEIR:Equipment Identify RegisterEdit ed by Lul ei13Potevio中国普天移动用户设备MS移动台由SIM卡与机身设备组成东信EASTCOM勺也无%让 SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧 的信息,也含有鉴权和加密实现的信息。固 化数据：IMSI、Ki、安全算法（A3、A8）;临时网路数据：TMSI、LAL KC;业务相关 数据：PIN（个人识别号）、PUK机身设备可以是手持机，车载台等。Edit ed by Lul ei14Potevio中国普天GSM主要接口东信EASTCOM勺也无%让BTS山Um接口Edit ed by Lul eiAbis接口 A接口Potevio中国普天目录东信EASTCOM勺也无%让GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程Edit ed by Lul ei16Potevio中国普天GSM频段东信EASTCOM勺也无%让GSM 900:|双T距离：4 5 MH*GSM 1800:900MHz频段:（上行）890 915（移动台发、基站收）（下行）935 960（基站发、移动台收）双工间隔为4 5 MHz,工作带宽为25 MHz,载频间隔为200kHz。小区半径0.535（KM）DCSl 800MHz频段:（上行）1710 1785（移动台发、基站收）（下彳亍）18051880（基站发、移动台收）双工间隔为95 MHz,工作带宽为75 MHz,载频间隔为200kHz。小区半径:0.535（KM）Edit ed by Lul ei17POCeviO e东信 EASTCOM中国普天频道配置 勺也无为世牛频道间隔 相邻两频道间隔为200kHz,每个频道采用时分多址接入（TDMA）科,分为8个时隙,即8个信道（全速率）。每信道占用带宽25 kHz频道配置 采用等间隔频道配置方法干扰保护比 载波干扰保护比（C/I）就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值 同频道干扰保护比:C/I9db 邻频道干扰保护比:C/I-9db所有有用信号 _ c ar r ierC/I=-所有无用信号 int er fer enc e有用信号/X环境噪声高）其他信号 Ad GSM 标准:C/I=9dB，工程上,C/I=12dB.Edit ed by Lul ei _18Potevio 中国普天东信EASTCOM 勺也无%让GSM采用的频率复用结构有4X3、3X3、2X6 等多种结构，所有的复用都是把有限的 频率分成若干组,依次形成一簇频率分配给相邻小区使用。如4 X3复用方式,把 频率分成 12 组,并轮流分配到4个站点,即每个站点可用到3个频率组A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D31234567891011121314151617181 92021222324252627282930313233343536ClD2BlC3C2AlAlD2D2DIB3D3C2A3C3D1C1C283B2D22C3B3C1C1C2A3B1B2D3D2B3D2B3A1A3B1A3B1B2B2A2C3DA3B1B2D3A3 R1Edit ed by Lul ei r319Potevio中国普天目录东信EASTCOM勺也无%让GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程Edit ed by Lul ei20POteVIO 至东信 EASTCOM中国普天多址技术 勺也无世小 多址技术技术要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术 实现多址的方法基本上有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CMDA）O在GSM中，无线路径上采用以时分多址（TDMA）为基础，结合FDMA的方 式。每一频点（频道或叫TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道。时间 CDMAPotevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让 数字调制解调技术在选择数字调制解调技术时,要考虑到两方面的因素：功率的有效性和频谱的有效性。对 于功率有效的技术,它要求在相对低的载噪比（8.4 db或 12dB）的情况下具有低的差错概 率（对应于 10-4或 10-8）。对于频谱有效性,它应能在单位频带内具有高的比特率（2bit/s.HZ）o GSM采用：高斯滤波最小移频键控GMSK高斯低 通滤波 器FM（频 率调 制器GMSKPotevio中国普天分集技术东信EASTCOM勺也无%让 分集技术：利用多经信号改善接收系统性能，降低多经衰落 种类：空间分集、频率分集、时间分集、极化分集空间分集：接收天线间隔保证衰落信号的独立性，理论上0.5波长可以保证不相关,一般 10个波长或0.1个天线挂高;分集支路越多越好。频率分集：调频、扩频时间分集：符号交织、检错、纠错编码 分集信号的合并技术：选择型合并、等增益合并、最大比合并、开关式合并选择性合并：接收端选择最佳SNR 等增益合并：增益系数为1,比最大比合并彳氐:LO5dB最大比合并：各分集之路径相位调整后，按适当的增益系数同相相加，再送入检测器开关式合并：仅使用一套接收设备，监视接收信号的包络，一般要求发射机采用两副天线Edit ed by Lul ei23东信EASTCOM勺也无%让Potevio中国普天编码方式编码可分为信源编码和信道编码信源编码：为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。主要 任务是改进话音采样和编码算法,以降低信源的基本数码率。信道编码：为了提高数字通信的可靠性而采取的编码，目的在于使信号在接收端能够检 查甚至纠正传输期间由各种干扰引起的差错信道编码与信源编码的区别:信源编码是为了提高传输效率,减少带宽,所以尽量去减 少信源的冗余度,而信道编码是为了检测或纠正差错,采用了增加冗余度的方法,也就 是在原来信息码的基础上多加一些码元,按照一定的代数结构或其他相关特性,利用码 间的相互关系去判断或纠正差错Edit ed by Lul ei24Potevio中国普天时间调整ta东信EASTCOM勺也无%让时间调整（TA）当一个特定连接建立时,BTS不断测量自己脉冲与收到的MS时隙之间的时间偏移量。时 间调整的提前是063个比特之间的任意值,63个比特是BTS与BS之间最长距离GSM最远覆盖距离为35 km,采用双时隙技术后理论上可扩展到 120KMPotevio中国普天不连续发射技术东信EASTCOM勺也无%让DTX:不连续发射(Disc o nt inuo us Tr ansmissio n)接收端码变换器产生舒适 噪声 VAD:语音激活检测(Vo ic eAc t ivit y Det ec t io n)一码变换器实现Potevio中国普天功控技术东信EASTCOM勺也无%让 延长电池寿命 降低网络干扰 包括上行功控和下行功控 功率控制基于电平和质量 BSC、BTS是判决者n目标电平值:e.g.-85 dBm信号 电平BCCH载频不参力口时间Edit ed by Lul ei29Potevio中国普天目录东信EASTCOM勺也无%让GSM网络背景GSM系统组成与接口GSM频段和频率规划GSM无线关键技术GSM信道GSM移动区域与编号计划GSM基本流程Edit ed by Lul ei30Potevio中国普天帧东信EASTC0M 勺也无%让1超高帧=2048超帧=2 715648TDMA帧（3小时28分53秒760毫秒）57信息比特.，,彳时隙=156.2 5比特持续期.（1比朱手持必夹犯J：48/13=3.68us）57信息比特1 26训练序列 1频率校正突发序列（FB）同步突发序列（SB）7TJ固定比特142 牌TlLsl信息比特39 扩展的训练序列64|信息比特39|噂GP.8.25QPl8、25：TB：尾比特GP：保护期接入突发序列GP 68.2 5信息比特36（AB）同步序列41Edit ed by Lul ei32东信EASTCOM勺也无%让Potevio中国普天颗脉冲(1)接入突发脉冲序列(AB):用于MS初始化接入尾比特 数据 尾比特 保护间隔8bit41同步bit36加密bit3bit68.25 bit频率校正突发脉冲序列(FB):用于MS与BTS之间的频率同步尾比数据尾比保护间揄t14 2bit境it限25 bit数据 尾比特保护间同步突发脉冲序列(SB):用干MS与BTS之间的定时同步场it 39力口密bit64同步bit39力口密bit3bit愿5 bit尾比 数据Edit ed by Lul ei33Potevio中国普天突发脉冲(2)东信EASTCOM勺也无%让普诵突发脉冲序列(NB):用于携带业务信道和除RACH之外的控制信道上的信息m整训练序 再H数据 尾比拜保护间bit 弯7加密bit I 6bit I 57加密bit 3bit&b/t偷帧标志虚拟突发脉冲序列(DB):用于BTS在无信息下发的时隙发送填充帧尾比 尾比保护间n rt3bit 142调制bit&5 bitby Lul ei _ _ 34Potevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让GSM900W GSM 1800的逻辑信道划分是一样的Potevio中国普天下行逻辑信道东信EASTCOM勺也无%让通用 信道Potevio中国普天逻辑信道作用举例东信EASTCOM勺也无%让关机状态侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立 话音信道分配 通话 呼叫释放空闲状态专用模式一 一一一一FCCH SCH BCCHPCH RACH AGCH SDCCH SDCCH TCH FACCHPotevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让TCH/F+FA CCH/F+SA CCH/TF（全速率 TCH）TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH（半速率TCH）26帧一复帧FCCH+SCH+BCCH+CCCH（主BCCH）FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4（组合BCCH）BCCH+CCCH（扩展BCCH）SDCCH/8+SACCH/C8（主SDCCH）+FACCH/851帧一复帧.Edit ed by Lul ei _ _ _ 39POteviO 至东信 EASTCOM中国普天逻辑信道组合帧奔勾-主BCCH 勺也无我了不1 复tfi(51TDMAtt)235.38ms坦组1（10幢）埴2 110喊）组3、埴4（同组2）组5 1181喊）侑 道FSBX4CX4FSCX4CX4FSCX4CX4 I喊 工012-569101112-1516-1920-39404142-4546-49 5 0主BCCH下行院路示意图图中.F：FCCH；S：SCH；B：BCCH；C：CCCH1 复幢(51TDMA|fi)235.38ms信 遒RRRRRRRRRRRRRRRR R号0123456789101113-4546474849 5 0主BCCH上行挂路组合示意图二 上电电他曳一.一一一一 _Edit ed by Lul ei _ 40Potevio 中国普天逻辑信道组合帧结构-主SDCCH。东信 EASTCOM 列也无我产1 复帧（51TDMA帧）235.38ms1 jG D0X4 首D1X4D2X4D3X4D4X4D5X4D6X4D7X4A0X4A1X4A2X4A3X4III1iE D0X4 首D1X4D2X4D3X4D4X4D5X4D6X4D7X4A4X4A5X4A6X4A7X4IIIS 0-347队1112-1516-1920-2324-2728-3132-3536-3940-4445-48495051SDCCH/S下行链路组合示莹图1 复帧（51TDMA帧）23538aIS1 ji A5X4A6X4A7X4IIID0X4D1X4D2X4D3X4D4X4D5X4D6X4D7X4AO X41 i电 A1X4 tA2X4A3X4IIID0X4D1X4D2X4D3X4D4X4D5X4D6X4D7X4A4 X41l收478U12131415-1819-2223-26273U31-3435-3839-4243-4647-5U-1-SDCCH/8上行能路组合示章囹41POCeviO 至东信 EASTCOM中国普天逻辑信道组合帧翎勾.组合BCCH 勺也无我了个1 复帔(51TDMAtfi)235.38ms组 1组2（10幢）组3（10幢）组4（10幢）组5(10+1(fi)信F 道:SBX4CX4FSCX4CX4FSD0X4D1 X4F 基站识别色码BSIC S开 机M 5大机网络选择、小区选 择、小区重选、位置 更新、寻摩-主叫、被叫、短消 一息、信道立即指配、鉴权、切换、模式 改变、呼叫重建、无线链应拴制、功 率控制Potevio ms主叫 白东信 eastcom中国普天 勺也无我停个主叫 MSa BSS MSC VLR HLR AUG EXC(PSTN/ISDNRACH信道请求.CON-REQ(CM-SERV-REQ)PROC_ACCES_REQAUTH_PARA_REQAUTH_PARA_REQCM-SERV-REQ/-鉴权CON-CONF处理访问请求AUTH鉴权参数请求AUTH_PARAv.（I MSI.KC.R.S）鉴权响应启动加密接受访问请求为去话发送信息完成呼叫（回送用户信息）初始地址消息I AM/I AI鉴权信息请求.AUTH_I NFO_PROV.(I MSI.KC.R.S)（连接证实）请求 AUTH-REQ启动鉴权AUTH-RES鉴权响应AUTH-RESCM_SREV_ACC1,（CM业务接受）START_CI PCI P MOD-CMD（加密模式命令）ACP_ACCES_REQCI P_MOD_COMP(i口密模式完成）S.F.0.CSETUP（呼叫建立）CALL_PROC（呼叫处理）COMP CALLASS_REQ（分配请求）ASS-COMP（分配完成）Alert发地址全消息（ACM）发应答消息（ANC）CONNCONN-ACK（通话）二 一,Edit ed by Lu l ei _ 5 6poievio忘乐信:ASTUJM中期普天 BSS MSG vLR HLR AUG/K 9阴,野外主叫先挂DI SCDisc拆线CLF（释放连接）Rei释放Rei释放MSC释放陆地信道及物理1:接RLG（释放保护/释放5匕成消息）固定 被叫 先挂57Rei-COMPRel-COMP释放完成Clear CMD清除命令Clear COMP清除完成Disc拆线CBK（清后向/释放消息）LF（清前向/释放完成消息）Rei释放MSC释放陆地信道及物理:生接RLG（释放保护信号）Rel-COMP释放完成Clear CMD清除命令Clear COMP清除完成IbyGMJ一Potevio中国普天MS主叫信令（1）东信EASTCOM勺也无%让主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令:Edit ed by Lul ei58Potevio中国普天MS主叫信令（2）TCH指配阶段、取被叫漫游号码阶段主要信令:BSSAP MAP MAP _-Um a Bn-HL白东信EASTCOM 列也无我产孑r _被叫所在VLR MS（MSA.1.RSS.-1-VI D 1-建立呼叫（SETUP!:A-1-L_2建立呼叫(SETUP):-r呼叫继续（CALLPRCMU呼叫继续(CALL PROC)为去话发送信息（SF0.（：)艮COM CALL)id Routing Infor mation)提供漫游号码(Pr ovide MSRN Req)UMSRN Resp)_,完成呼叫（回主叫用户数:-指配请求(ASSIGN-RI中指配请求（ASSIGN-REQ路由信息请求（Se指配完成.指配完成(ASSIGN-COMP)一 路由信息同送（Roiitina Infotmation Reso)回送漫游号码（PROlAI(IAM)一 Edit ed by Lulei 5 9POteviO ms被叫 白东信 EASTCOM中国普天 勺也无我停个PSTN EXC GMSC AUC HLR VLR MSC BSS MS(B)初始地址消息（I AI）_SEND_ROUT-I nfo_REQ(路由信息请求）A_发地址全消息ACMSEND_ROUT-I nfo_ACK(ASRN）（返回路由信息）_请求漫游号码响应、）Paging（寻呼）PCHSDCCH初始地址信息（1A)AUTH Para REQV(鉴权参数请求)AUTH-Para ProvS二F.I.C（为来话发送信差Paging(寻呼)PROC-ACCES REQPagResp（寻呼响应）CON-CONF请求）AUTH-I nfo REQV(鉴权信息请求)AUTH I nfo Prov 处理访问请求连接证实AUTH-REQ（鉴权(I MSI.KC.RAND.SERS)地址全消息(ACM)(I MSI.KC.RAND.SERS)，AC（后切鉴权）AUTH-RES鉴权响应AUTH-REQ(4:权响应）CI P-STA加密启动R)CI P-MOD-CMD加密模式命令-ACCES REQ(接受访问请:COMP-CALL（呼叫完成。（回送用户信息）*CI P-MOD-CMD加密模式完成SET-UP呼叫建立Call CONF学叫证实ASS-REQ分配请求ASS COMP2配完成Alert提醒应答全消息（ANC）CONN连接/发应答消息ANCCONN-ACK嘉接证实通话-一 Eciit ed by Lul ei60东信EASTCOM勺也无%让Potevio中国普天MS被叫信令(1)被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程:c A BSS-A Ar D 用 r AUCD_D B MSA Umc D-DCC D ir e7 D u MO DlAI(I AM)i.F.I.C)寻呼(Paging)为来话发送信息(寻呼命令(Paging)处理接入请求,Proc Acces Req)寻呼响应(Pagi ng Response)连接证实(Con-Con:irm)鉴权请求启动鉴权-.鉴权请求鉴权响应-鉴权响应i鉴权响应Per for m handwer(MAP)y_IBSS2-”号）饯送切换报告）IHANDOVER CMD但球目标小区表）HANDOVER 8MMAMHANDOVER REQUEST(PCM&Channel type)(包含 NewTCFWnumber、住球目标小区标识 例月略d这领磔领（辨己乜膑号码Radio channel ack（MAP,（包含 NewTC曲 HON.）HANDOVER REQUEST，ACKNOWLEDGE Allocation handove Send handwer r epor t(HON.)无线凝证实ANDOVER DETECIAM、AACMSend end signal(MAP)LEAR COMMAND-gBSSUzMS 转到新的信道(HANDOVER COMPLETE发送结束信号，拆去MSC痢MSC喇理Hand ever r epor tBSS MSj;斤选TC隹到PCM、目饭NK触 PCM。,ANSCLEAR COMPLETE、结束信号 Q释放(TUP/EUP)一zEnd signal(MAP)、释放切哪告一=一 一 一 一 一 r一二一 一.一,.醺徒y/Ze/jb.一 _ 64Potevio中国普天东信EASTCOM勺也无%让谢谢