第1章GSM概述.

1、1第1章 GSM概述2l移动通信概述lGSM系统概述lGSM系统中的信令l基站简介3l移动通信概念l移动通信特点l移动通信中的主要技术4l移动通信：通信双方中至少有一方在移动中进行信息交换。移动-移动；移动-固定单向或双向工作方式：单工、半双工、（全）双工 准双工：仅在有信号时发射，而接收机常开 FDD、TDD信息形式：语音、数据、多媒体、图象按不同的依据有多种分类方式与无线电通信不是相同概念5l有线和无线相结合l电波传播条件恶劣，存在严重多径衰落l强干扰条件下工作l具有多普勒效应l存在盲区l用户经常移动6l同频复用l多信道共用l多址技术l切换l位置登记l漫游l分集技术l跳频l语音间断传输l提

2、高频率利用率跟踪交换抗衰落、抗干扰7l同频复用小区制结构（无线区群）中，间隔一定的距离重复使用相同的频率提高频率利用率l多信道共用多个用户共同享用多个信道8l分集技术发送端把具有独立衰落特性的信号分散传送；接收端对多个分集信号进行集中合并处理微分集类型l极化分集 (不同极化)l空间分集 (不同位置上)l时间分集 (时间间隔)l角度分集 (不同的路径和方向)l场分量分集 (不同的场分量)l频率分集 (频率间隔)9l切换通话中移动台由一个小区进入另一个小区，为保持通话不中断而进行的频道转换。l小区重选移动台在空闲状态由一个小区进入另一个小区l位置登记移动台向系统发送报文表明自己所处位置的过程l漫游

3、移动台离开注册入网的归属区后仍能入网使用10lGSM网络结构l频率复用l跳频11l系统组成l网络结构lGSM系统中的接口1213l网络子系统NSS（或交换子系统SS）MSCHLR、VLR、AUC、EIRl基站子系统（BSS）BSCBTSl操作维护子系统（OSS）OMCl移动台子系统（MS） 14lNSS：MSC：l电话交换功能（与呼叫相关）-核心l类型：普通MSC 网关MSC（GMSC）-选路 汇接MSC（TMSC）-汇接 GMSC和TMSC可独立设置，或与MSC合设；可兼完成普通MSC的功能15HLRl移动用户管理（用户数据管理）-静态l存储信息：用户信息（入网、业务） 位置信息（LAI）

4、号码：MSISDN、IMSIVLRl移动性管理 -动态l用户离开时，信息即被删除l存储信息：用户信息、位置信息、 TMSI、MSRN16EIR：l移动设备管理防止非法设备入网使用l我国的GSM系统未安装AUC：l功能：安全性管理l存鉴权信息和加密密钥等用于安全方面的信息17lBSCBSCl各种接口管理，无线资源和无线参数管理如：切换定位、时间确定；功率控制；时间提前量确定BTS：l提供与MS的接口及无线链路l由BSC控制并服务于某小区的无线收发设备，完成信道转接，与MS间无线传输及相关控制18lOSS：操作控制、维护管理主要管理项目及功能单元：l移动用户管理 计费管理 移动设备管理 安全性管理

5、 移动网络管理lOMC： 网络监视、操作 无线规划 交换系统管理 性能管理 19lMS：提供用户接入系统的接口用户设备：手机、车载台、MTMS=ME+SIMlGSM移动台必须插入SIM才能正常呼叫l在紧急呼叫时可不插SIM20l我国的GSM网络结构二、三级混合网络结构l无线覆盖区域结构21lGSM中的接口lGSM数字信号处理lUm接口l移动用户的接续过程（逻辑信道应用）l移动用户的呼叫处理过程22l接口类型、位置A、Abis、Um、SmB、C、D、E、F、G -网络子系统内部接口l与基站子系统密切相关的接口A： MSCBSCAbis： BSCBTSUm： BTSMS2324lBS与MS的数字信

6、号处理过程相似 区别：BSC处理信号来自MSC的64kbit/s的 PCM信号(8bit) MS处理的语音信号来自话筒25lMS对语音信号的处理过程26l概念仅在有信息需发送时才打开发射机，而在无声段关闭发射机关发射机时信道不分配给其他用户使用l作用为MS省电减少空中干扰电平间接提高频率利用率27l信道l分级帧结构28l信道物理信道：物理的 实际存在的lGSM中：一个载频上的一个时隙每个载频分为8个时隙-8个物理信道l一个时隙中传送的信息格式-突发逻辑信道：根据信息种类人为定义l必须映射到物理信道才能实现信息传输l类型：业务信道TCH：传送编码后的话音或用户数据 （可能被FACCH借用） 控制

7、信道CCH：传送信令或同步数据29l逻辑信道的分类 TCH FCCH频率校正信道 BCH 广播信道 SCH同步信道 BCCH广播控制信道 PCH寻呼信道 CCH CCCH公共控制信道 RACH随机接入信道 AGCH允许接入信道 SDCCH独立专用控制信道 DCCH专用控制信道 SACCH慢速随路控制信道 FACCH 快速随控制信道30l逻辑信道到物理信道的映射C0载频lTS0：FCCH、SCH、BCCH、PCH、AGCHTS0：RACH lTS1：SDCCH；SACCHlTS2TS7：TCHl上下行偏移3个时隙，使MS收发不需同时进行C1Cn载频l全部8个时隙(TS0TS7)用作TCH31l时

8、隙帧结构突发脉冲序列-时隙共156.25bit，占时0.577msl类型 普通突发脉冲序列NB保护间隔：8.25bit （TCH、BCCH、PCH、AGCH、SDCCH） 频率校正突发脉冲序列FB（FCCH） 同步突发脉冲序列SB（SCH） 接入突发脉冲序列AB（RACH） 保护间隔：68.25bit 空闲突发脉冲序列DB无信息时代替NB发送32l分级帧结构33l频率复用：间隔一定的距离重复使用相同频率提高频率利用率的措施：l同频复用l多信道共用34lGSM中频道序号对应工作频率的计算 已知n为频道序号 GSM900 n：1124l上行：fl(n)=890.2+(n-1)*0.2MHzl下行：

9、fh(n)=935.2+(n-1)*0.2MHz = fl(n)+45MHzDCS1800 n：512885l上行：fl(n)=1710.2+(n-512)*0.2MHzl下行：fh(n)=1805.2+(n-512)*0.2MHz = fl(n)+95MHz35l频率复用方式43 、33、26、13方式l 43方式：4个基站组成一个无线区群，每个基站3个扇区即至少需12个载频构成一个区群覆盖的频道组l复用越紧密，频率利用率越高但需考虑同频干扰问题l选择复用方式需考虑网络具体情况36l概念：通话期间，工作载频在几个频点上跳变工作时隙不变l采用跳频技术的原因多径衰落与频率有关不同频率，其衰落谷点

10、位置不同利用跳频技术尽可能l作用：改善由衰落造成的误码特性 提高系统的抗衰落性能37l跳频的类型快跳频FFH：跳频速率高于比特传输速率慢跳频SFH：跳频速率低于比特传输速率GSM中采用SFH，跳频速率为217跳/秒每个时隙（帧）一跳，即传156.25bit一跳速率为：1/4.62ms21738l跳频的实现基带跳频：l适用于多发射机系统频率合成器跳频（射频跳频）：l可单发射机工作GSM系统中跳频的实现lBTS设备可能支持两种跳频方式，但只能选一种实现lMS只能采用频率合成器跳频方式39在GSM系统中采用NO.7信令系统lNO.7信令系统lGSM中的信令与协议40lNO.7信令的层次以功能划分模块

11、，完成相对独立的功能以原语在模块间传递业务信息和网管信息层次结构41层次结构lMTP(消息传递部分)（分三级） 信令网功能（网络层）-第三层 信令链路功能（链路层）-第二层 物理层-第一层lSCCP(信令连接控制部分)：加强MTP部分功能lTCAP(事务处理能力应用部分)：应用业务通信时提供规约和功能lOMAP(操作维护管理部分)：监视、测量及管理功能，协议测试及在线监视lMAP(移动应用部分)：负责移动网特有的信令lCAP(CAMEL应用部分)：提供移动智能业务lISUP(ISDN应用部分)：在ISDN环境中提供语音/非话交换功能，支持承载、补充业务lTUP(电话用户部分)：有关电话呼叫建立

12、、释放功能及程序，支持部分补充业务42图1-7 NO.7信令系统的层次结构 43lGSM中信令分层高层应用、网络层、链路层、物理层图1-8 NO.7系统在GSM网络中的应用 44lGSM网络接口与协议不同接口采用不同协议图1-9 GSM系统中的协议 45Um接口：MS-BTS在信令中包含其他GSM设备的信令l物理层：无线信道链路层：LAPDm（基于ISDN）网络层：RIL3-RR(支持无线连接、测量报告处理)l无线接口三层协议：无线资源管理RR、移动性管理MM、连接管理CM图1-10 MS与GSM各设备通信关系46Abis接口l物理层：PCM (2Mbit/s)l链路层：LAPDl网络层：BT

13、SM和RR BTSM为BTS管理层：用于支持分配传输路径 和测量报告A接口l物理层：PCMl链路层：MTP2l网络层：MTP3、SCCPl用户部分：BSSAP和Um三层信令 BSSAP为BSS应用层47lGSM的分层结构和协议GSM采用OSI七层模型各对等层间进行信息交换物理层：GSM L1提供物理链路 为高层提供TCH和CCH链路层：L2(基于ISDN的D信道的LAPDm) 提供数据码流传送中的纠错能力 A(MTP2)、 Abis(LAPD)、Um(LAPDm)网络层：信息流组织和选路中的协调和调度 L3：RR、MM、CM A（MTP3/SCCP） Abis（BTSM/RR） Um（RR/M

14、M/CM）48图1-11 GSM系统中层次结构和各自协议 49lGSM信令系统的特点严格分层：支持业务开放和系统互连网络侧(MSC/HLR/VLR/EIR)-OSI七层一致的NO.7 信令互连用户接入侧(MSC和BTS、空中接口) -ISDN用户/网络口一致的三层结构 业务综合接入Um上的不同协议MS对HLR设置补充业务参数BTS和BSC不对MM-CM处理移动性管理和通信接续信息RR：MS和BSC间交换无线资源分配消息50图1-13 Um接口信令示意图 51图1-14 Abis接口上的4层信令 52lGSM网络中与BSS有关的信令链路MTL：MSC与BSC之间的信令链路，俗称A接口，采用中国7

15、#信令，链路速率64kb/s RSL：BSC与BTS之间的信令链路，俗称Abis接口，第二层采用LAPD，链路速率64kb/s OML：OMC-R与编码器及OMC-R与BSC之间的信令链路，采用X.25分组交换协议，链路速率64kb/s XBL：编码器与BSC之间的信令链路，第二层采用LAPD，链路速率64kb/s CBL：CBC与BSC之间的信令链路，采用X.25分组交换协议，链路速率64kb/s 53l基站信令（三层）层3：Abis：BTS的操作维护部分 SW下载、TRX 配置、失效管理、CPU 复位、硬件测试BTS操作维护协议：各系统不能混用层2 ：Abis：OML、RSL(业务管理)

16、BTS操作维护：OML层1：G.703（A、Abis采用） 图1-15 基站信令的三层结构 54lBSS：BSC、BTSlBTS基站机房的基本配置主设备（天馈系统、直放站与室内分布系统）传输设备电源空调监控l基站故障时的故障处理流程 5556l基站中各类信号的传输用户信息和信令：通过传输线由BSC经过传输设备和主设备相连，无线信号经主设备中的收发信部分通过天馈线收发 电源：提供可由交流市电或油机提供，两者间用转换设备转换，在短暂停电时间由蓄电池供电，所提供的电源经通信电源设备提供给主设备、传输设备等监控：告警信号传至基站设备与主设备告警、传输设备的告警信号经由传输设备送至OMC。l监控系统主要完成对动力和环境的监控 动力的监控：交直流、空调 环境的监控：水浸、火情、温度、湿度、烟雾、门禁、防盗等 57l当基站故障时，处理流程为先电源，后传输，最后主设备。l对电源部分，检查开关电源输出、设备电源输入(指示灯）l对传输部分，在传输网管