GSM系统概述--课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GSM,系统结构,GSM系统结构,GSM,系统结构,一套完整的蜂窝移动通信系统主要是有,:,交换网络子系统,(SS),无线基站子系统,(BBS),移动台,(MS),操作维护子系统,(OMC),GSM系统结构一套完整的蜂窝移动通信系统主要是有:,交换网络子系统,(SS),交换系统包括下列功能单元,:,移动业务交换中心,(MSC),拜访位置寄存器,(VLR),归属位置寄存器,(HLR),鉴权中心,(AUC),设备识别寄存器,(EIR),交换网络子系统(SS)交换系统包括下列功能单元:,一个,MSC,控制多个基站控制器,(BSC),，它控制移动用户自、至,PSTN,、,ISDN,、,PLMN,、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由,MSC,来实现。,HLR,寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有,MS,的位置信息和,IMSI,，,ISDN,码等。,AUC,与,HLR,相连，是向,HLR,提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。,VLR,是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的,MSC,服务区的全部,MS,的有关信息（,IMSI,码和位置信息,LAI,）。,与其它网络的接口通过,GMSC,，,GMSC,称为入口移动交换中心（,GATE WAY,网关或门道交换局）。,一个MSC控制多个基站控制器(BSC)，它控制移动用户自、,无线基站子系统（,BSS,）,基站系统由以下两个部分组成,:,1,）基站控制器（,BSC,）,BSC,控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至,MSC,之间的接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。,2,）无线基站（,RBS,）,RBS,用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发信机构成。,无线基站子系统（BSS）基站系统由以下两个部分组成:,GSM,系统结构,GSM系统结构,GSM,接口,GSM,系统遵循原,CCITT,建议的公共陆地移动通信网,(PLMN),接口标准,采用,NO.7,信令支持,PLMN,接口进行所需的数据传输,.,GSM,系统各功能实体之间的接口定义明确,GSM,规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的定义,通过各个接口相互传递有关的消息用不同形式的物理连路，完成各自特定的功能,传递各自特定的信息,这些都由相应的信令协议来实现,.,GSM接口GSM系统遵循原CCITT建议的公共陆地移动通信网,GSM,系统的接口,BSS,与,MS,之间的接口为“,Um”,接口,BTS,与,BSC,之间的接口为“,A-bis”,接口,BSC,与,MSC,之间的接口为“,A”,接口,MSC,和,VLR,之间的接口为“,B”,接口,MSC,和,HLR,之间的接口为“,C”,接口,HLR,和,VLR,之间的接口为“,D”,接口,MSC,之间的接口为“,E”,接口,MSC,和,EIR,之间的接口为“,F”,接口,VLR,之间的接口为“,G”,接口,GSM系统的接口BSS与MS之间的接口为“Um”接口,GSM,系统中的接口,GSM系统中的接口,GSM,网络区域组成,G,S,M,服,务,区,P,L,M,N,服,务,区,M,S,C,V,L,R,服,务,区,位,置,区,小,区,GSM网络区域组成 GSM服务区PLMN服务区MSC,GSM,网络区域组成,ITU-T,对移动通信系统的区域组成基本定义如下,:,GSM,服务区,:,由一个或几个服务区组成,.,PLMN:,是指由一家公司负责经营的移动通信业务区域,一般由若干个业务区,(,移动本地网,),组成,.,MSC/VLR,业务区,:MSC,所覆盖的服务区域,凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器,VLR,登记。一个移动业务交换中心,MSC,所覆盖的网络部分，可由,N,个位置区组成。,MSC,亦是采用编号方法来识别管理，通常一个或几个,MSC,对应一个,HLR.,GSM网络区域组成ITU-T对移动通信系统的区域组成基本定义,位置区,(LA):,移动台可在其中自由移动而不需要进行位置登记的区域,一个位置区包含若干小曲，,MSC,中采用位置区域识别管理,.,基站区,:,由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域,小区,:,一个基站区划分为若干个小区,它是网络中一个基本的无线覆盖的区域,.,由小区识别码,(CGI),识别位置区内的小区,.,位置区(LA):移动台可在其中自由移动而不需要进行位置登记的,CELL,目前的移动通信系统一般采用小区制,即将整个网络划分为若干小区,每个小区用以负责本小区移动通信的联络和控制等功能,.,因此移动网络的覆盖区可以看成是由若干正六边行的无线小区相互领接而构成的面状服务区,.,由于这种服务区的形状很像蜂窝,便将这种系统称之为蜂窝式移动通信系统,与之相对应的网络称之为蜂窝式网络。,CELL 目前的移动通信系统一般采用小区制,即将整个网络,CELL,宏蜂窝小区,微蜂窝小区,微微蜂窝,CELL宏蜂窝小区,蜂窝小区主要特点,无线频率资源再用,越区自动切换,漫游,蜂窝小区主要特点无线频率资源再用,GSM,网络编号计划,GSM,网络十分复杂,包括交换系统，基站子系统和移动台,.,移动用户可以与市话网用户,综合业务数字网用户和其他移动用户进行接续呼叫，因此必须具有多种识别号码。,移动网的号码或者标识码较为复杂,一个移动用户可能同时拥有多个号码,有的号码是固定的，有的是临时的,GSM网络编号计划GSM网络十分复杂,包括交换系统，基站子系,GSM,网络编号,1.,移动台的国际身份号码,ISDN(MSISDN),在公共交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的签约号码,采用,E.164,编码,结构,:MSISDN=CC+NDC+SN,CC,是国家码,NDC,是移动服务访问码,SN,是用户号码,GSM网络编号1.移动台的国际身份号码ISDN(MSISDN,2.,国际移动用户识别码,(IMSI),IMSI,唯一地标识了一个,GSM,移动网的用户,并且能指出用户所属的国家号,PLMN,网号和,HLR,号码。采用,E.212,编码,结构,:IMSI=MCC+MNC+MSIN,MCC,移动用户国家号,MNC,移动拥护的所属,PLMN,网号,MSIN,移动用户标识,.,NMSI,在某个国家内,MS,唯一的识别码,2.国际移动用户识别码(IMSI),3,、移动台漫游号码（,MSRN,）,用于一次呼叫的路由选择。,MSRN,CC,NDC,SN,CC,国家号,NDC,国内目的地号码,(,用于识别,PLMN,）,SN,用户号，用于识别,MSC/VLR,的地址。,4,、临时移动用户识别码（,TMSI,）,用于保护,IMSI,码，该号只在本,MSC,区域有效，本次呼叫,有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过,4,个字节。,一个,CCCC,的寻呼容量为,2,个,IMSI,或,4,个,TMSI,。,3、移动台漫游号码（MSRN）,5,、国际移动台设备识别码（,IMEI,）,是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。,IMEI,TAC,FAC,SNR,SP,TAC,型号论证码,FAC,最终装配码，用于识别制造厂家。,SNR,序号,SP,备用,5、国际移动台设备识别码（IMEI）,6,、位置区识别码（,LAI,）,LAI,代表,MSC,业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。,LAI,MCC,MNC,LAC,MCC,移动国家号，识别一个国家,MNC,移动网号，识别国内的,GSM,网,LAC,位置区号码，识别一个,GSM,网中的位置,6、位置区识别码（LAI）,7.,小区全球识别码（,CGI,）,用于识别一个位置区内的小区。,CGI,MCC,MNC,LAC,CI,7.小区全球识别码（CGI）,8,、基站识别码（,BSIC,）,BSIC,NCC,BCC,NCC,国家色码，用于识别边界上不同国家,GSM,移动网,BCC,基站色码，用于识别同频基站，一个簇一个,BCC,。,小区数据中的,NCCPERM=X,，用于指定移动台允许接入的网,络。,BCC,可以在,OMT2,中读出。,8、基站识别码（BSIC）,各种号码的应用,PSTN,MSISDN,GMSC,MSISDN,MSRN,MSRN,IMSI,VLR,MSC,IMSI,MSRN,MSISDN,IMSI,MSC地址,MSRN,HLR,VLR,各种号码的应用PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSR,下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用,户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。,1,、主叫拨号。北京市话用户,A,拨打广州,GSM,用户,B,的,MSISDN,号码，,PSTN,网络的交换机分析,MSISDN,号码，得,知,B,用户为移动用户，它把呼叫转到,GSM,网络上距它最近,的一个具有入口功能的移动业务交换中心,GMSC,。,2,、,GMSC,分析被叫号码。,GMSC,分析该号码为广州位,置寄存器,HLR,的用户后将,MSISDN,号码送至广州,HLR,，要求,查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。,3,、,HLR,申请漫游号码,MSRN,。,HLR,把,MSISDN,号码转换,成,IMSI,后查出用户目前处于哪个,MSC,并将该,IMSI,发至该,MSC,，,向该,MSC,申请分配一个漫游号码。,4,、选定漫游号码,MSRN,。,MSC,收到,IMSI,后临时给被叫用,户,B,分配一个漫游号码并将此号码送回,HLR,，再由,HLR,发给,GMSC,使用。,下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用,5,、连接呼叫至被叫所在的,MSC,。,GMSC,收到,MSRN,后，,用此号码选择一条出中继路由至,MSC,。,MSC,将负责本次呼叫,的建立和计费功能。,6,、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。,MSC,发出寻呼命令到,MS,所在位置区内的所有无线基站，再由基站,向被叫用户,B,发呼叫信号。,7,、基站寻呼被叫用户,B,。基站收到寻呼命令后，将该寻呼,消息（含有,MS,的,IMSI,）通过无线控制信道发射。,MS,接收到寻,呼后向基站发回响应信号。,8,、呼叫连接。,MS,响应信号经,BTS,、,BSC,送回,MSC,，经鉴,权、设备识别后认为合法，则令,BSC,给该,MS,分配一条,TCH,，,接通,MSC,至,BSC,的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。,当被叫摘机应答，则系统开始计费。,5、连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，,MS,状态与通信事件,MS,的状态包括开机和关机两种,MS,在开机后,又存在着两种状态，一种就是空闲状态,另外一种就是通话状态,.,空闲状态,:,网络选择,小区选择,小区重选,位置更新和寻呼事件,;,通话状态,:,信道立即指配,鉴权加密,主叫,被叫,短消息,切换,模式改变,释放,呼叫重建,无线链路控制和功能控制,MS状态与通信事件MS的状态包括开机和关机两种,MS在开机后,位置更新,位置更新概念引入,MS,在哪几种情况下发生位置更新,位置更新有哪集中情况,位置更新位置更新概念引入,基站与移动台之间的通信,移动通信的重要特征是基站与移动台之间是无线连接。无线信道总是成对配置和使用的，一个用于移动台发送信号，称作,“,上行,”,，另一个用于基站发送信号，称为,“,下行,”,。,基站与移动台之间的通信 移动通信的重要特征是基站与移动台,漫游,漫游是指在一个移动通信网内，无论用户处在什么位置，系统都能为之提供通信服务。,漫游漫游是指在一个移动通信网内，无论用户处在什么位置，系统都,切换,切换是用来满足移动台在通话期间移动仍能保持通话质量的一种功能。当用户处在通话中，从一个小区移到另一个小区时，为保证通话质量，才将通话信道在小区之间进行切换。,切换切换是用来满足移动台在通话期间移动仍能保持通话质量的一种,频率复用,就是指相同的载频可以被相隔足够远的不同小区重复使用。为了增加系统的容量，在蜂窝式系统中采用了频率复用技术。,频率复用就是指相同的载频可以被相隔足够远的不同小区重复使用。,分离和激活,当移动台开机后，会向,MSC/VLR,发出位置更新消息。系统就会认为此用户已经激活，作,“,附着,”,标记。,当用户关机时，移动用户会向系统发出分离处理消息，系统会对其作,“,分离,”,标记。,分离和激活当移动台开机后，会向MSC/VLR发出位置更新消息,切换,切换的三种情况：,同一,BSC,内小区间的切换,同一,MSC/VLR,内不同,BSC,控制的小区切换,不同,MSC/VLR,控制的小区间的切换,切换切换的三种情况：,无线接口,无线信道分为业务信道和控制信道,1,、业务信道（,TCH,）用于传送编码后的话音或数据信息。,2,、控制信道（,CCH,）分为：广播信道、公共控制信道、专用控制信道。,无线接口 无线信道分为业务信道和控制信道1、业务信道,1,）广播信道（,BCH,）广播信道分为频率校正信道、同步信道、广播控制信道三种，都为下行信道，点对多点。,频率校正信道（,FCCH,）：用于向移动台传送频率校正信号，使移动台能调谐到相应的频率上。,同步信道（,SCH,）：该信道向移动台传送帧同步和基站识别码（,BSIC,）。,广播控制信道（,BCCH,）：该信道向移动台传送小区的通用用消息，包括位置区识别码，小区内允许的最大输出功率，相邻小区的,BCCH,载频等信息。,1）广播信道（BCH）广播信道分为频率校正信道、同步信道、,2,）公共控制信道（,CCCH,）公共控制信道包括寻呼信道、随机接入信道、允许接入信道三种。,寻呼信道（,PCH,）：下行信道，用于寻呼移动台。,随机接入信道（,RACH,）：点对点上行信道，用于移动台接入系统申请。,允许接入信道（,AGCH,）：点对点下行信道，用于系统分配给该移动台的专用信道并通知移动台允许接入。,2）公共控制信道（CCCH）公共控制信道包括寻呼信道、随机,3,）专用控制信道（,DCCH,）专用控制信道包括独立专用控制信道（,SDCCH,）、慢速随路控制信道（,SACCH,）、快速随路控制信道（,FACCH,）。,独立专用控制信道（,SDCCH,）：点对点下行信道，用于移动台呼叫建立之前传送系统信息，如登记和鉴权等。,慢速随路控制信道（,SACCH,）：用于传送服务小区及相邻小区的信号强度、移动台功率等级等数据。,快速随路控制信道（,FACCH,）：用于传送速度要求高的信令信息。,3）专用控制信道（DCCH）专用控制信道包括独立专用控,同一,BSC,内小区间的切换,（小区属于不同的基站）,BSC,令新小区所在的基站激活一,TCH,信道。,BSC,经原小区的基站向,MS,发送切换的信息，包括频率、信道等。,MS,调谐到新频率上，在给定的时隙内发送切换接入脉冲序列。,当新的基站收到这一突发脉冲序列后，即经,FACCH,信道发送有关,同步、输出功率、时间调整等参数信道至,MS,。,MS,接收此信息后，经新的基站向,BSC,发送切换完成消息。,BSC,通知老基站释放其,TCH,。,1,2,3,4,5,6,切换的三种情况：,同一,BSC,内小区间的切换,同一,MSC/VLR,内不同,BSC,控制的小区切换,不同,MSC/VLR,控制的小区间的切换,123456切换的三种情况：,BSC,RBS1,RBS2,1,2,2,3,4,5,5,6,同一,BSC,内小区间的切换,1,、命令新,RBS,激活新的,TCH,2,、向,MS,发新的信道信息,3,、,MS,调谐后在,FACCH,上发接入脉冲序列,4,、基站收到后在,FACCH,上发动态信息,5,、,MS,收到后发切换完成,6,、释放原,TCH,BSCRBS1RBS212234556同一BSC内小区间的切,同一,MSC/VLR,内不同,BSC,控制的小区间的切换,1,、,BSC,决定在切换时，先向,MSC,发送包括新小区基,站号在内的切换请求信息。,2,、,MSC,查出哪个,BSC,控制该基站，将请求发往该,BSC,。,3,、新,BSC,令该基站激活一,TCH,信道。,4,、新,BSC,经过,MSC,、老,BSC,、老基站发送切换频率、信,道等信息（经,FACCH,发送）。,5,、,MS,调谐到新的载频上，并在指定的信道上（,FACCH,）,传送切换接入突发脉冲序列。,6,、当新基站检测到该信息后，同样由,FACCH,信道，向,MS,发送定时、功率等级等信息。,7,、,MS,接收之后，经新,BSC,、,MSC,向老,BSC,发送切换完成,消息。,8,、新,BSC,通过,MSC,发送命令至老,BSC,，释放其,TCH,信道。,9,、老,BSC,令其基站释放,TCH,信道。,同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区间的切换,1,4,7,8,2,4,3,9,4,4,6,5,老,BSC,新,BSC,MSC,7,7,7,8,同一,MSC,内不同,BSC,小区间切换,4,、发送新频道、信道信息,5,、用,RACH,发切换接入,6,、发,PWR,、,TA,信息（用,RACH,算出）,7,、收到信息后发切换完成信息,8-9,、释放原信道,TCH,老,FACCH,RACH,新,FACCH,激活新的,TCH,1,、发新小区基站号,2,、查出新的,BSC,并发请求,147824394465老新MSC7778同一MSC内不同B,不同,MSC/VLR,控制的小区间切换,1,、老,BSC,向其,MSCA,发送切换请求信息。,2,、,MSCA,发现新小区在,MSCB,服务区内，故向,MSCB,发送切换协助信息。,3,、,MSCB,收到该信息后，为此分配一专门的切换号（当需要将呼叫再,切换回去时使用，同时向相应的,BSC,送发切换请求。,4,、新,BSC,接收该信息后，令目标基站激活一,TCH,，并将,TCH,号等切换信,息送回,MSCB,。,5,、,MSCB,收到,BSC,送来的信息后，与切换号一起送回,MSCA,。,6,、,MSCA,建立起一条通往,MSCB,（可能经过,PSTN,网）的局间中继路由。,7,、,MSCA,令其,BSC,经,FACCH,向,MS,发送有关切换的信息，包括切换到哪,个频率哪个信道上。,8,、,MS,调谐到新的频率上，并在给定时隙上经,FACCH,信道发送切换接入,脉冲序列。,9,、当新的基站收到这一信息后，将经,FACCH,向,MS,发送关于定时、功率,输出参数等信息。,10,、,MS,经新,BSC,、,MSCB,、,MSCA,向老,BSC,发送切换完成信息。由,MSCA,建立通往,MSCB,的通路。由,MSCB,将通路延伸到,BSC,和基站。,不同MSC/VLR控制的小区间切换,不同,MSC/VLR,间小区切换,10,5,6,6,1,4,7,2,3,9,5,老,BSC,新,BSC,MSC A,7,10,8,MSC B,10,10,GSM PLMN PSTN,不同MSC/VLR间小区切换105661472395老新MS,