移动通信技术GSM篇

1中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇移动通信技术移动通信技术GSM篇篇中国联通湖北省分公司中国联通湖北省分公司2013.072013.072中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇课程内容课程内容 GSM移动通信概述移动通信概述 GSM系统结构与功能系统结构与功能 GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划 GSM无线接口和信道无线接口和信道 GSM主要通信事件主要通信事件3中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇课程内容课程内容第一章第一章 GSM移动通信概述移动通信概述第二章第二章 GSM系统结构和接口系统结构和接口第三章第三章 GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划第四章第四章 GSM无线接口和信道无线接口和信道第五章第五章 GSM主要通信事件主要通信事件4中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM移动通信概述移动通信概述 1.GSM发展简史发展简史2.多址技术多址技术3.频率复用技术频率复用技术 5中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM发展简史发展简史1982年，年，GSM小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通小组成立，主要目标定位于实现欧洲各国移动通信系统的互联互通1986年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验年，在巴黎，对提出的八个建议系统进行现场试验1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDDTDMA）、规则脉冲激励）、规则脉冲激励 长期预测话音编码（长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制）调制1988年，十八个欧洲国家达成年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录谅解备忘录(MoU)1989年，年，GSM标准生效标准生效 PHASE I，主要定义了，主要定义了900M频段的技术标准频段的技术标准 PHASE II 标准，除了对标准，除了对PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了主要增加了1800M频段的技术标准频段的技术标准 PHASE II 标准，主要增加了标准，主要增加了GPRS部分的内容部分的内容1991年，年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代1994年，年，GSM进入我国进入我国6中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇throughput kbps10 k100 k64 k1 M2 M1 k19981999200020012002timeframeUMTSalternative:A230 min delayintranet FTSE-100indexcircuitpacketMobile Data Rate Explosion in Next 4 YearsGSM技术的演进技术的演进GPRS=General Packet Radio ServiceHSCSD=High Speed Circuit Switched DataEDGE=Enhanced Data rate for Gsm EvolutionUMTS=Universal Mobile Telecomunication System7中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇14,443,21703802000110100100010000GSMHSCSDGPRSEDGEUMTSspeed kbpsGSM演进过程中的数据速率对比演进过程中的数据速率对比EDGE 采用新的调制方式采用新的调制方式 8PSK代替代替GSM的的GMSK调制方式，使每个码元携带更多调制方式，使每个码元携带更多的信息的信息8中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM移动通信概述移动通信概述 1.GSM发展简史发展简史2.多址技术多址技术3.频率复用技术频率复用技术 9中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇多址技术多址技术FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA10中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM移动通信概述移动通信概述 1.GSM发展简史发展简史2.多址技术多址技术3.频率复用技术频率复用技术 11中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇30405060708090100120140160180 200240300 MHz34567891012141618202430 GHz0.30.40.50.60.70.80.91.01.21.41.61.82.02.4AM Marine Short Wave-International Broadcast-Amateur34567891012141618202430 MHzCB2628VHF LOW BandFMVHFVHF TV 7-130.30.40.50.60.70.80.91.01.21.41.61.82.02.43.0 GHzUHFUHF TV 14-69GPSCellularGSM1800,GSM1900BroadcastingLand-MobileAeronauticalMobile telephonyTerrestrial MicrowaveSatellite无线频率资源的分配应用无线频率资源的分配应用12中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇UplinkDownlink8808909151710178592593596018051880MHzP-GSMGSM 1800GSM 19001850191019301990 R-GSM876921960960915915 E-GSM GSM家族的频带划分家族的频带划分13中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇信道间隔：信道间隔：200kHz联通联通900M频率：频率：上行上行909915MHz 下行：下行：954960 频道号：频道号：96124联通联通1800M频率：上行频率：上行 17451755 下行：下行：1840 1850 频道号：频道号：6877361710178518051880双工距离双工距离:95 MHz890915935960双工距离双工距离:45 MHzGSM 900:1-124GSM 1800:512-885 目前国内目前国内GSM系统频率资源系统频率资源GSM系统采用了系统采用了FDMA、TDMA混合方式：混合方式：FDDTDMA14中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM系统频率资源系统频率资源lGSM900：基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）45 MHzlGSM1800：基站收：基站收：f1（n）1710（n511）0.2 MHz基站发：基站发：f2（n）f1（n）95 MHz系统频点配置系统频点配置15中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇频率复用技术频率复用技术频率复用：处在不同位置频率复用：处在不同位置(不同小区不同小区)上的用户可以同时使用上的用户可以同时使用相同频率的信道相同频率的信道可以极大地提高频谱利用率可以极大地提高频谱利用率如果系统设计得不好，将产生严重的干扰如果系统设计得不好，将产生严重的干扰同频干扰（同频干扰（C/I）：）：因频率复用造成的相邻小区相同频率因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰对信道的干扰.GSM要求要求C/I=9db.工程要求工程要求C/I=12db邻频干扰（邻频干扰（C/A）：）：小区内外相邻频率产生的干扰小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要要求求C/A=-9db.工程要求工程要求C/A=-6db16中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇FrequencyGroup A1FrequencyGroup A1OtherfrequenciesOtherfrequencies复用距离复用距离 DRWanted signalInterfering signalR频率复用技术频率复用技术17中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇B4A4B3C4B2B1A2C2C3A1C1A1A34*3 Reuse Pattern of 12 cells频率复用距离频率复用距离A1C1B1A3A2C2B2C3B3A4A1C4B4C1B1A2B2C2A3A3C2B2C1B1A2C3B3A4C4B4C3B3A4B4C4A4B4A2B2A4B4A2B2C3C1C3C1频率复用技术频率复用技术18中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇C(0 dB)Ic(-9 dB)Ia1(+9 dB)Ia2(+41dB)F1+200 kHz+400 kHzInterference Limits19中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇课程内容课程内容第一章第一章 GSM移动通信概述移动通信概述第二章第二章 GSM系统结构和接口系统结构和接口第三章第三章 GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划第四章第四章 GSM无线接口和信道无线接口和信道第五章第五章 GSM主要通信事件主要通信事件20中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM系统结构和接口系统结构和接口 1.GSM系统结构与功能系统结构与功能2.GSM主要接口主要接口21中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 一个一个GSM系统可由三个子系统组成，即系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统操作支持子系统(OSS)，基站子系统，基站子系统(BSS)和网路子系统和网路子系统(NSS)三部分三部分.基站子系统基站子系统BSS是是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分基本组成部分.通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理资源的管理.它与它与NSS相连，相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等等.与操作支持子系统与操作支持子系统OSS之间实现互通之间实现互通.GSM系统结构与功能系统结构与功能22中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇网路子系统网路子系统NSS是是整个系统的核心整个系统的核心，它对，它对GSM移移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着起着交换、连接与管理的功能交换、连接与管理的功能.主要负责完成主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护行维护等等.GSM系统结构与功能系统结构与功能 操作支持子系统操作支持子系统OSS完成移动用户管理、移动完成移动用户管理、移动设备管理、系统的操作与维护设备管理、系统的操作与维护.23中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇OperationSub-SystemNetwork and SwitchingSub-systemBTSCell 1Cell 2Cell 3BTSBaseStationSub-systemPublic Switched Telephone Network(PSTN)ISDN,PSDNMSUm(radio)interfaceOMN interface(X.25)BSSHLR-AUCSignaling System No.7 SS7OMC-SOMC-RBSCEIRTRAUGMSCVLRA-interfaceAbis InterfaceGSM系统结构系统结构MSCVLR24中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇TCUBSCOMC-RMSCRadioInterfaceA InterfaceAter InterfaceAbis InterfaceNSSBSSOMN InterfacePublic Telephone NetworkMSMSS2000H&LBTSS8000IndoorBTSS8000OutdoorBTSSunStorEdge A5000RadioInterfaceBSS系统结构系统结构25中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 移动台由移动台由SIM卡与机身设备组成。卡与机身设备组成。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的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。信息，也含有鉴权和加密实现的信息。固化数据：固化数据：IMSI、Ki、安全算法、安全算法(A3、A8)临时网络数据：临时网络数据：TMSI、LAI、KC 业务相关数据：业务相关数据：PIN(个人识别号个人识别号)、PUK机身设备可以是手持机，车载台等。机身设备可以是手持机，车载台等。移动台（移动台（MS）的功能）的功能26中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇Transmission couplerReception couplerAntennaCOUPLING SYSTEMBCF(Base Common Functions)BSCTRX(Transceiver-Receiver)Abisinterface-Encodes,encrypts,modulates,feeds the RF signal to the antenna-Decrypts and equalizes the signal then demodulates-Mobile call detection-Uplink channel measurements-Timing advance-Frequency hopping-Multiplexes speech and users data channels to BSC.-Multiplexes signaling channels to BSC.Duplexer-Interface between Antennas and TRXs of each cellBTSBTS 基本结构与功能基本结构与功能27中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇BTSAbis interfaceA interface-Radio Resource management for its BTSs-Intercell hand-over-Allocation of channels for communication-Power Control-Time and frequency synchronization to BTSs-Controls frequency hoppingO&MTo NetworkSubSystemPCMcontrollerPCMcontrollerProcessingUnitSwitchingmatrixBSCX.25controllerBSC 基本结构和功能基本结构和功能28中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇External PCMInterfaceBSCMSCTranscoderTranscoderControllerAterinterfaceAinterfaceConverts the 13 kbps GSM speech frame eitherinto a 64 kbps E1 PCM A-law Routes the users data streamto suitable Inter-working functionTRAUTRAU 结构和功能结构和功能29中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇Four PCM time-slots between BTS and MSC when TCU is close to the BTSs.One PCM time-slot between BTSs and MSC when TCU is close to the MSC.=Save three PCM time-slots!TS 1TS 1TS 2TS 3TS 4BTSTCUTCUBTSMSCMSCTRAU 结构和功能结构和功能30中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇MSCAUCGMSCBSSOther GSM,PSTN,ISDNG-interfaceSite 2C-interfaceA-interfaceA-interfaceB-interfaceB-interfaceEFEFHDDBSSOther GSM,PSTN,ISDNE-interfaceSite 1NSS 结构与功能结构与功能VLRHLRVLREIRSMS-SCBillingServerBillingServer31中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 SubscriberManagementCenterHLRPermanent records-MSISDN-IMSI-Subscribers service provisionTemporary records-VLR address-Ciphering items(Kc,Sres,Rand)Home Location RegisterHLR是系统中央数据库，所有移动用户的重要是系统中央数据库，所有移动用户的重要数据都存储在数据都存储在HLR中。包括用户识别号码，访中。包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫问能力、用户类别和补充业务等数据，以及漫游移动用户所在游移动用户所在MSC区域的有关动态数据区域的有关动态数据一个一个HLR可以覆盖几个移动交换区域可以覆盖几个移动交换区域32中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇AUCSecurityA3,A8 algorithmsKi5SRES,Kc,RANDRANDAUC providesCiphering TripletsIMSIHLR RequestAuthentication Center属于属于HLR的一个功能单元部分，专用于的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理系统的安全性管理存储鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入存储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系统和防止无线接口中数据被窃33中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 VLRPermanent records-IMSI-Subscribers service provisionTemporary records-Ciphering items(Kc,Sres,Rand)-LAI-TMSILA1LA4LA2LA3Visitor Location Register-存储进入其覆盖区的所有用户的存储进入其覆盖区的所有用户的全部有关信息，离开时删除全部有关信息，离开时删除-动态数据库，随时与有关的动态数据库，随时与有关的HLR进行大量数据交换进行大量数据交换-VLR物理上与物理上与MSC一体一体34中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 EIRBlack list(barred ME)Gray list(faulty ME)White list(valid ME)MobileEquipmentIMEIEquipment Identity Register35中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM系统结构和接口系统结构和接口 1.GSM系统结构与功能系统结构与功能2.GSM主要接口主要接口36中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇A接口、接口、Abis接口和接口和Um接口接口其中，其中，A接口、接口、Um接口为开放式接口接口为开放式接口MSBTSBSCMSCUm接口接口Abis接口接口A接口接口BSS侧主要接口侧主要接口37中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇网路子系统（网路子系统（NSS）与基站子系统（）与基站子系统（BSS）之间的通信接口之间的通信接口物理链路采用标准的物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传数字传输链路输链路传输话音和七号信令传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等动性管理、接续管理等A接口接口38中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇基站控制器基站控制器(BSC)和基站收发信台和基站收发信台(BTS)之间的通信接口之间的通信接口物理链路采用标准的物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传数字传输链路输链路采用采用LAPD协议协议ABIS接口接口39中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇移动台与基站收发信台移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通之间的无线通信接口信接口物理链路为无线链路物理链路为无线链路采用采用LAPDm协议协议传递的信令包括无线资源管理，移动性管传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等理和接续管理等Um接口接口40中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇MSCF接口接口EIRHLR/AUCC接口接口B接口接口VLRD接口接口G接口接口VLRB接口接口MSCE接接口口NSS内部接口内部接口41中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇课程内容课程内容第一章第一章 GSM移动通信概述移动通信概述第二章第二章 GSM系统结构和接口系统结构和接口第三章第三章 GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划第四章第四章 GSM无线接口和信道无线接口和信道第五章第五章 GSM主要通信事件主要通信事件42中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划 1.GSM移动区域定义移动区域定义2.GSM编号计划编号计划43中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇 PLMN区区.服务区服务区 PLMN区区MSC区区.MSC区区.位置区位置区.位置区位置区.基站覆盖区基站覆盖区.基站覆盖区基站覆盖区.小区小区小区小区.GSM移动区域定义移动区域定义44中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划 1.GSM移动区域定义移动区域定义2.GSM编号计划编号计划45中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIMCC：移动国家码，三个数字，如中国为：移动国家码，三个数字，如中国为 460。MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为为00。MSIN：在某一：在某一PLMN内内MS唯一的识别码唯一的识别码,编码格式为编码格式为:H1 H2 H3 SXXXXXXNMSI：在某一国家内：在某一国家内MS唯一识别码。唯一识别码。编号计划编号计划-IMSI46中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇IMSI是是GSM系统分配给移动用户系统分配给移动用户(MS)的唯一的的唯一的识别号。识别号。采取采取E.212编码方式。编码方式。存储在存储在SIM卡、卡、HLR和和VLR中，在无线接口及中，在无线接口及MAP接口上传送。接口上传送。IMSI分配原则：最多包含分配原则：最多包含15个数字个数字(0-9)。例例:460012289000168IMSI47中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇TMSI是为了加强系统的保密性而在是为了加强系统的保密性而在VLR内分配内分配的临时用户识别，在某一的临时用户识别，在某一VLR区域内与区域内与IMSI唯唯一对应。一对应。TMSI分配原则：分配原则：包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，包含四个字节，可以由八个十六进制数组成，其结构可由各运营部门根据当地情况而定。其结构可由各运营部门根据当地情况而定。GSM编号计划编号计划-TMSI48中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇CC：Country Code，国家码，如中国为，国家码，如中国为86。NDC：National Destination Code，国内接入号，如，国内接入号，如132、130等等。等等。SN：用户号码。采用用户号码。采用8位编号计划，由运营商决定位编号计划，由运营商决定MSISDN的一般格式为的一般格式为86-130-H0 H1 H2 H3 ABCDCCNDCSNNational(significant)Mobile numberMobile station international ISDN numberMSISDN49中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇MSISDN是指主叫用户为呼叫是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码号码采取采取E.164编码方式编码方式存储在存储在HLR和和VLR中，在中，在MAP接口上传送例：接口上传送例：13000188210MSISDN50中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇在被叫或切换过程中由所在业务区的在被叫或切换过程中由所在业务区的MSC/VLR临时分配，用于临时分配，用于GSM网络在接网络在接续时的路由选择续时的路由选择采取采取E.164编码方式编码方式可以作为可以作为SCCP的全局（的全局（GT）地址来寻）地址来寻找被叫用户当前所在的位置。找被叫用户当前所在的位置。GSM编号计划编号计划-MSRN51中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为，移动国家码，中国为 460。MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字，移动网号，两个数字，如中国联通如中国联通GSM网络的网络的 MNC为为01。LAC：Location Area Code，是，是2个字节长的十六进制个字节长的十六进制BCD码，码，0000与与FFFE不能使用。不能使用。例例:460018C90在检测位置更新时，要使用位置区识别在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移，寻呼移动台是以动台是以LAI为单位进行为单位进行Location Area IdentificationMCCMNCLACGSM编号计划编号计划-LAI52中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇CGI是所有是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，中小区的唯一标识，是在位置区识别是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别的基础上再加上小区识别CI构成的。构成的。编码格式为编码格式为LAI+CICI：Cell Identity,是是2个字节长的十个字节长的十六进制六进制BCD码，可由运营部门自定码，可由运营部门自定例：例：4600017A728FDGSM编号计划编号计划-CGI53中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇NCC-PLMN色码。用来唯一地识别相邻国家不同的色码。用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。相邻相邻国家要具体协调国家要具体协调NCC的配置。的配置。BCC-BTS色码。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的色码。用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS。(取值取值07)例：例：25用于移动台识别相邻的、采用相同频率的、不同的基站用于移动台识别相邻的、采用相同频率的、不同的基站收发信台（收发信台（BTS）基站识别色码基站识别色码BSICNCCBCCGSM编号计划编号计划-BSIC54中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇TAC-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。型号批准码，由欧洲型号批准中心分配。FAC-最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码最后装配码，表示生产厂家或最后装配所在地，由厂家进行编码SNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和和FAC的每个的每个移动设备。移动设备。SP-备用备用,为为0例：例：490547403767335IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备无效的移动设备,*#06#IMEI（15位数字）位数字）TACSPFACSNR6个数字个数字2个数字个数字6个数字个数字1个数字个数字GSM编号计划编号计划-IMEI55中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇课程内容课程内容第一章第一章 GSM移动通信概述移动通信概述第二章第二章 GSM系统结构和接口系统结构和接口第三章第三章 GSM移动区域和编号计划移动区域和编号计划第四章第四章 GSM无线接口和信道无线接口和信道第五章第五章 GSM主要通信事件主要通信事件56中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM无线接口和信道无线接口和信道 1.无线接口概述无线接口概述2.语音信号处理过程语音信号处理过程3.GSM系统技术介绍系统技术介绍 3.无线逻辑信道无线逻辑信道 57中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇通信管理（通信管理（CM）无线资源管理（无线资源管理（RR）移动和安全管理（移动和安全管理（MM）综合处理综合处理TCH0 TCH1 TCH2。SACCH。TCH25 IDL复帧复帧物理链路层物理链路层(L1)数据链路层数据链路层(L2)网络应用层网络应用层(L3)无线接口概述无线接口概述RACHBCCHAGCH/PCHSDCCHSACCHTCHFACCH无线接口（无线接口（Um口）分层结构口）分层结构58中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇无线接口概述无线接口概述l 第一层是物理层，记为第一层是物理层，记为L1L1，为最底层，提供传送比特流所需的无线链路。它定，为最底层，提供传送比特流所需的无线链路。它定义了义了GSMGSM的无线接入能力，为高层信息的传输提供基本的无线信道（逻辑信道），的无线接入能力，为高层信息的传输提供基本的无线信道（逻辑信道），包括业务信道和控制信道。有关逻辑信道的概念将有专门介绍。包括业务信道和控制信道。有关逻辑信道的概念将有专门介绍。l第二层是数据链路层，记为第二层是数据链路层，记为L2L2，为中间层，使用，为中间层，使用LAPDmLAPDm协议。它包括各种数据传协议。它包括各种数据传输结构，对数据传输进行控制，保证在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路。输结构，对数据传输进行控制，保证在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路。LAPDmLAPDm协议是基于协议是基于ISDNISDN中中D D信道链路接入协议（信道链路接入协议（LAPDLAPD），考虑了无线传播与控制特性，），考虑了无线传播与控制特性，使它适合于在使它适合于在UmUm口上传送。口上传送。l第三层为网络应用层，记为第三层为网络应用层，记为L3L3，是最高层。它包括各类消息和程序，对业务进行，是最高层。它包括各类消息和程序，对业务进行控制和管理，即把移动台和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到指定控制和管理，即把移动台和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。的逻辑信道上。L3L3包括无线资源管理（包括无线资源管理（RRRR）、移动性管理（）、移动性管理（MMMM）和接续管理（）和接续管理（CMCM）3 3个子层，这就是个子层，这就是UmUm口上传递的主要消息内容。其中接续管理子层中包括三大部分，口上传递的主要消息内容。其中接续管理子层中包括三大部分，分别是：分别是：CCCC（呼叫控制业务）、（呼叫控制业务）、SSSS（补充业务）和（补充业务）和SMSSMS（短消息业务）。（短消息业务）。59中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM无线接口和信道无线接口和信道 1.无线接口概述无线接口概述2.语音信号处理过程语音信号处理过程3.GSM系统技术介绍系统技术介绍 3.无线逻辑信道无线逻辑信道 60中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇语音语音A/D8KHz，13bit语音编码语音编码分段分段20ms13kbit/s信道编码信道编码交织交织突发脉冲突发脉冲加密加密22.8kbit/s调制调制33.8kbit/s发送发送语音信号处理过程语音信号处理过程61中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇语音信号处理过程语音信号处理过程编码方式称为规则脉冲激励编码方式称为规则脉冲激励长期预测编码长期预测编码(RPE-LTP)，其处理过程是先进行，其处理过程是先进行8KHZ抽样，调抽样，调整每整每20ms为一帧，每帧分为为一帧，每帧分为4个子帧，每个子帧个子帧，每个子帧长长5ms，纯比特率为，纯比特率为13kbit/s。语音编码语音编码62中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇块编码器块编码器激励激励编码器编码器50bit+3*2+4132bit78bit456bit语音信号处理过程语音信号处理过程信道编码信道编码63中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇1 2 3 4 5 6 7 8.452 453 454 455 456816.456210.450614.45419.449412.452715.455311.451513.453.B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3一次交织：一次交织：二次交织：二次交织：语音信号处理过程语音信号处理过程语音交织语音交织64中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇C20 ms20 msAA8A7A6A5B4B3B2B1B8B7B6B5C4C3C2C157 bitsInformation11CRLCRL33TailTail26 bitsTraining8 Bursts8 Sub blocksof 57 bits Source codingChannel codingInterleavingNormalburst20 msB456 bitsA456 bitsB456 bitsC57 bitsInformationA8B4A7B3A6B2A5B1B8C4B7C3B6C2B5C1Speech blocks260 bits260 bits260 bitsChannel ProcessingOverview65中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇Guard15712657156.25 bits0.577 ms1 frame:4.615 ms01234567338.25Normal BurstSSDATADATAGuardBandTrainingsequenceBurst148 bitsBurst Formatting66中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇语音信号处理过程语音信号处理过程加密加密uGSM通过传输加密提供保密措施通过传输加密提供保密措施u用于语音、用户数据和信令，与数据类型无关用于语音、用户数据和信令，与数据类型无关u仅限于在常规突发脉冲上仅限于在常规突发脉冲上u通过泊松随机序列和常规突发脉冲中的通过泊松随机序列和常规突发脉冲中的114位信息比特进位信息比特进 行异或操作得到行异或操作得到u接收端产生相同的泊松随机序列，与接收到的加密序列进接收端产生相同的泊松随机序列，与接收到的加密序列进 行异或完成解密行异或完成解密67中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇语音信号处理过程语音信号处理过程调制和解调调制和解调u调制的功能就是按一定的规则把信息数据强加到电磁波上调制的功能就是按一定的规则把信息数据强加到电磁波上uGSM系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式系统中承载信息的是电磁场的相位，即调相方式u调制使用调制使用BT=0.3的的GMSK技术，调制速率为技术，调制速率为270.833kbit/su解调使用解调使用Viterbi（维特比）算法（维特比）算法68中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM无线接口和信道无线接口和信道 1.无线接口概述无线接口概述2.语音信号处理过程语音信号处理过程3.GSM系统技术介绍系统技术介绍 3.无线逻辑信道无线逻辑信道 69中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM系统技术介绍系统技术介绍分集分集1.空间分集空间分集 空间距离越大，多径传播差异越大，接收场强的相关性越小。如使用两面接收天线空间距离越大，多径传播差异越大，接收场强的相关性越小。如使用两面接收天线2.时间分集时间分集 通过一定的时延发送统一消息，或者在不同的时间各发送消息的一部分。通过一定的时延发送统一消息，或者在不同的时间各发送消息的一部分。GSM系统通过交织来实现时间分集系统通过交织来实现时间分集3.频率分集频率分集 跳频技术来实现跳频技术来实现4.极化分集极化分集 具有一定极化角度的两副接收天线，可获得良好的分集增益。具有一定极化角度的两副接收天线，可获得良好的分集增益。随着移动台的移动，瑞利衰落随着信号的瞬时值变动，而对数正态衰落随着信号随着移动台的移动，瑞利衰落随着信号的瞬时值变动，而对数正态衰落随着信号的的平均值变动，这两者是构成信号不稳定的主要原因。分集接收指的是在多支路接收相平均值变动，这两者是构成信号不稳定的主要原因。分集接收指的是在多支路接收相关关性较小的同一信号进行合成，用以对抗深衰落。衰落具有时间、频率和空间的选择性性较小的同一信号进行合成，用以对抗深衰落。衰落具有时间、频率和空间的选择性，分集技术主要包括下面四个方面：分集技术主要包括下面四个方面：70中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇传播时延传播时延t传播时延传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前这样下去不行，得让手机提前一个一个TA值时间发给我！值时间发给我！GSM系统技术介绍系统技术介绍定时提前（定时提前（TA）71中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇TS TS TSTS TSTS TSTS 0 1 23 45 67Time4.615 msTDMA framePhysical channel#2=recurrence of time-slot#2TDMA frame09.23 msTime-slot(frames repeat continuously)TS TS TSTS TSTS TSTS 0 1 23 45 67GSM Time Division Multiple Access(TDMA)Frame and Physical Channels72中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇Downlink TDMATTTTTTTTRTMS1RTMS2DownlinkUplinkFixed transmitdelay of threetime-slotsRRRRRRRR0123 4567The start of the uplink TDMAis delayed of three time-slotsBTS sideMSs sideBTSTDMA Frame(4.615 ms)GSM Delays Uplink TDMA Frames73中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇M2M1d1d2d2BTS Frame reference MSs transmitPropagation Delay t tp TS0TS1TS2TS3TS4TS6TS5TS7Bits OverlappingPropagation Delays74中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇TA相关计算相关计算 TA的值域是的值域是063（0233s），它被），它被GSM定时提前的编码定时提前的编码063bit所限，使所限，使GSM最大覆盖距离为最大覆盖距离为35km（无扩展）。（无扩展）。GSM规定26复帧长度为120ms，由此可以获得以下数值：帧长度=120/26=60/13=4.615ms 时隙长度=120/8/26=15/26 0.577ms 比特长度=时隙长度/156.25=0.577/156.25=3.7us 1/2*3.7us/bit*63bit*c=35km （无扩展）（无扩展）1/2*3.7us/bit*(63+156.25)bit*c=120km (扩展小区扩展小区)根据上述，根据上述，1bit对应的距离是对应的距离是554m，由于多径传播和，由于多径传播和MS同步精度的影响，同步精度的影响，TA误差可能会达误差可能会达3bit左右（左右（1.6km)。75中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇频率频率f 0帧帧f 1f 2f 3f 4时间时间GSM系统技术介绍系统技术介绍跳频跳频76中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇跳频分类跳频分类按参与跳频的最小时间单位分按参与跳频的最小时间单位分 时隙跳频 帧跳频l按实现方式分按实现方式分基带跳频基带跳频射频跳频射频跳频77中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇跳频分类跳频分类基带跳频基带跳频78中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇跳频分类跳频分类射频跳频射频跳频79中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇跳频分类跳频分类帧跳频帧跳频 频率的改变以TDMA帧为单位。同一TRX上不同无线信道使用相同MAIOl时隙跳频时隙跳频频率的改变以时隙为单位。同一频率的改变以时隙为单位。同一TRX上不同无线信道使上不同无线信道使用不同用不同MAIO频率改变单位分类：频率改变单位分类：80中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇跳频的作用跳频的作用可获得一个良好的电波环境。可获得一个良好的电波环境。提供给每个用户大体相同的通话质量。提供给每个用户大体相同的通话质量。可以使用更紧密的频率复用以实现增容。可以使用更紧密的频率复用以实现增容。81中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇平滑快衰落环境平滑快衰落环境跳频的作用跳频的作用跳频的频率分集跳频的频率分集82中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇平滑、均化干扰平滑、均化干扰跳频的作用跳频的作用B4B3B2B1f4f3f2f1f4f3f2f1跳频的干扰分集跳频的干扰分集83中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇延长电池寿命延长电池寿命降低干扰降低干扰lVAD:语音激活检测语音激活检测(Voice Activity Detection)码变换器实现码变换器实现GSM系统技术介绍系统技术介绍DTX:不连续发射不连续发射(Discontinuous Transmission)在语音间歇期关闭发射 仅发射静音指示帧 接收端码变换器产生舒适噪声DTX84中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇l延长电池寿命延长电池寿命l降低网络干扰降低网络干扰l包括上行功控和下行功控包括上行功控和下行功控l功率控制基于电平和质量功率控制基于电平和质量lBSC、BTS是判决者是判决者GSM系统技术介绍系统技术介绍BCCH信道不参加信道不参加功率控制功率控制时间时间信号信号电平电平目标电平值：目标电平值：e.g.-85 dBm功率控制功率控制85中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇功控是什么？功控是什么？为什么要功控？为什么要功控？功控目的功控目的功率控制：功率控制：根据需要调整基站与手机的发射功率。根据需要调整基站与手机的发射功率。依据：依据：手机和基站上报的测量报告。手机和基站上报的测量报告。目的：目的：在保证通话质量的情况下，降低发射功率，从而降低整网干扰、减少功在保证通话质量的情况下，降低发射功率，从而降低整网干扰、减少功耗。耗。86中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇功控分类功控分类功率控制分为上行功率控制和下行功率控制，上下行控制独立进行。功率控制分为上行功率控制和下行功率控制，上下行控制独立进行。上行功控：上行功控：调整MS的输出功率，使BTS获得稳定接收信号强度，以减少对同邻频的干扰，降低移动台功耗。下行功控：下行功控：调整BTS输出功率，使MS获得稳定接收信号强度，减少同邻频干扰，降低基站功耗。87中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇SA0SA1SA0SA0SA1SA1SA2SA2SA2SA3SA3SA3BTS通过通过SACCH发送调发送调整功率和整功率和TA的命令的命令MS获得功控信息获得功控信息MS开始发送上个复开始发送上个复帧中的测量报告帧中的测量报告在在26复帧中，第复帧中，第12帧发送帧发送SACCHBTS收到测量报告收到测量报告SACCH报告周期为报告周期为26 4104帧（帧（480ms）MS开始采用新开始采用新的功率和的功率和TAMS开始通过新的开始通过新的SACCH来报告新的来报告新的TA和功率控制消息和功率控制消息功控执行功控执行功控命令的执行过程功控命令的执行过程 从发送命令到执行需要3个测量报告周期88中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇GSM无线接口和信道无线接口和信道 1.无线接口概述无线接口概述2.语音信号处理过程语音信号处理过程3.GSM系统技术介绍系统技术介绍 4.无线逻辑信道无线逻辑信道 89中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间时隙和帧结构时隙和帧结构帧和信道帧和信道90中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇0123204420452046204701234849504701242501242514950001457623TB3TB3GP8.25TB：尾比特TB3TB3GP8.25GP：保护期TB3TB3GP8.25TB3TB3GP 68.2558信息比特26训练序列58信息比特固定比特142信息比特39扩展的训练序列64信息比特39同步序列41信息比特36常规突发序列（NB）频率校正突发序列（FB）同步突发序列（SB）接入突发序列（AB）1超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧（3小时28分53秒760毫秒）1超帧=1326TDMA帧（6.12秒）1复帧=26TDMA帧（120ms）1复帧=51TDMA帧（3060/13ms）1TDMA帧=8时隙（120/26=4.615ms）1时隙=156.25比特持续期（15/26=0.577ms）（1比特持续期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH时隙和帧结构时隙和帧结构91中国联通湖北省分公司内部培训资料 移动通信技术GSM篇8bit41同步同步bit36加密加密bit3bit68.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据 接入突发脉冲序列接入突发脉冲序列(AB)：用于：用于MS初始化接入初始化接入3bit142bit3bit8.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据 频率校正突发脉冲序列频率校正突发脉冲序列(FB)：用于：用于MS与与BTS之间的频率同步之间的频率同步3bit39加密加密bit39加密加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特尾比特尾比特保护间隔保护间隔数据数据数据数据64同步同步bit 同步突发脉冲序列同步突发脉冲序列