GSM通信原理(BSC) ISSUE2.0

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedInternal MA000004 GSM通信原理（BSC）ISSUE2.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 2参考资料lBSS技术手册lBSS性能描述手册lBSS信令分析手册HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 3学习完此课程，您将会：了解GSM发展简史熟悉GSM系统结构和相关接口熟悉GSM的区域定义以及识别号了解GSM的逻辑信道了解GSM系统的主要技术HUA

2、WEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 4第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 5第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 6

3、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1987年，确定采用频分双工窄带时分多址（FDD-TDMA）、规则脉冲激励长期预测话音编码（RPE-LTP）和高斯滤波最小频移键控（GMSK）调制1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MoU)1989年，年，GSM标准生效标准生效PHASE 1 标准，主要定义了900M频段的技术标准PHASE 2 标准，除了对PHASE I 标准进行必要的修正和业务补充外，主要增加了1800M频段的技术标准PHA

4、SE 2标准，主要增加了GPRS部分的内容1991年，年，GSM系统在欧洲正式开通运行，移动通信系统在欧洲正式开通运行，移动通信跨入第二代跨入第二代1994年，年，GSM进入我国进入我国GSM发展简史HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 7第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 8多址技术 l多址技术使众多的用户共用公共的通信线路而相互不干扰l常用的多址技术有三种：

5、频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMAHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 9频率时间FDMA频分多址FDMAl各用户使用不同的频率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 10频率时间TDMA时分多址TDMAl各用户使用不同的时隙HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 11频率时间CDMA码码分多址CDMAl各用户使用不同的正交代码序列HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,

6、 LTD.All rights reservedPage 12lGSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA GSM系统频率资源信道间隔：信道间隔： 200kHz1710178518051880双工距离双工距离 : 95 MHz890915935960双工距离双工距离 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 13GSM系统频率资源系统频点配置lGSM900基站收：f1（n）890n0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）45 MHzlGSM1800基站收：f

7、1（n）1710（n511）0.2 MHz基站发：f2（n）f1（n）95 MHzHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 14其它频段频率划分系统系统频段频段 (MHz)带宽带宽(MHz)频道号频道号载频数载频数E-GSM上行 880915下行 9259603501249751023174R-GSM上行876915下行 9219604001249551023194GT800上行806821 下行8518661535042576PCS1900 上行18501910下行1930199060512810299HUAWEI TECHNO

8、LOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 15第第1节节 GSM发展简史发展简史第第2节节 多址技术多址技术第第3节节 频率复用技术频率复用技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 16Cell1f1f1RRD(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式频率复用l频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道l可以极大地提高频谱利用率l如果系统设计得不好，将产生严重的干扰Cell2HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All right

9、s reservedPage 17189210465371112R小区复用模式lGSM最基本的频率复用模式为43频率复用。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，由这12个小区组成一个复用簇。同一复用簇中的各小区，使用的频率不同l频率复用度：复用簇中小区的总数量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 184*3 频率复用A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B

10、1D1A2A3B2B3C2C3D2D3A1C1B1D1A2A3B2B3C2C3D2D3HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 19所有有用信号 carrierC/I = 所有无用信号interference=载干比的要求l同频载干比：C/I9dB，工程中加3dB的余量，即C/I12dBl邻频载干比：C/A 9dB，工程中加3dB的余量，即C/A6dB 频率复用度越高，C/I值越大HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 20第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述

11、第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 21第第1节节 GSM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 22GSM系统结构GSM /GPRS BSSBTSBSCBTSBSCPCU SMS systemPSTNISDNInternet,IntranetMSC/VLRGMS

12、CHLR/AUCSGSNCGBGGGSNGPRS BackboneOther PLMNSS7HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 23MS的功能l 移动台（MS）由SIM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) 临时网络数据：TMSI、LAI、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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 2

13、4BTS的功能l实现与BSC接口功能l实现与移动台(MS)空中接口的功能l无线信道管理l操作维护功能l信令协议功能HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 25BSC的功能l接口管理lBTS的管理l无线参数及无线资源管理l无线链路的测量l话务量统计l切换l支持呼叫控制l操作与维护HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 26PCU的功能l分组无线资源管理功能lGb接口处理功能lG-Abis接口处理功能lPb接口处理功能HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,

14、LTD.All rights reservedPage 27MSC的功能l接口管理l支持电信业务，承载业务和补充业务l支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网络功能HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 28VLR的功能l服务于其控制区域内移动用户l存储进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 29HLR的功能lGSM系统的中央数据库l其控制区域内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

15、充业务等数据，以及漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 30AUC的功能l属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理l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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 31EIR的功能l存储移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格（白名单、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。白名

16、单：准许使用灰名单：出现故障需监视黑名单：失窃不许使用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 32第第1节节 GSM系统结构与功能系统结构与功能第第2节节 GSM主要接口主要接口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 33BTSBSCMSCUm接口Abis接口A接口MSBSS侧主要接口lA接口、Abis接口和Um接口其中，A接口、Um接口为开放式接口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 34A接口

17、l网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口l物理链路采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路l传输话音和七号信令l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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 35Abis接口l基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口l物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路l采用LAPD协议HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 36Um接口l移动台与基站收发信台(BTS)之间

18、的无线通信接口l物理链路为无线链路l采用LAPDm协议l传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 37NSS内部接口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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 38第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口系统结构与接口第第4章章 GSM无线逻辑信道无线逻辑信道第第5章章 GS

19、M系统技术介绍系统技术介绍HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 39第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 40 PLMN区区 PLMN区区.服务区服务区MSC区区MSC区区位置区位置区位置区位置区小区小区小区小区GSM区域定义HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 41第第1节节 GSM区域定义区域定义第第2节节 编号计划编号计划HU

20、AWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 42 例例:460002289000168IMSIlIMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号l采取采取E.212编码方式编码方式l存储在SIM卡、HLR和VLR中，在无线接口及MAP接口上传送l IMSI分配原则：最多包含15个数字(0-9)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 43Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSIlMCC

21、：移动国家码，三个数字，如中国为 460lMNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00lMSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码lNMSI：在某一国家内MS唯一识别码HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 44TMSIl TMSI是为了加强系统的保密性而在VLR内分配的临时用户识别，在某一VLR区域内与IMSI唯一对应l TMSI分配原则：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HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage

22、45例：例：8613900188210MSISDNlMSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码，作用同于固定网PSTN号码l采取E.164编码方式l存储在HLR和VLR中，在MAP接口上传送HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 46CCNDCSNNational (significant)Mobile numberMobile station internationalISDN numberMSISDNlCC： Country Code，国家码，如中国为86lNDC：National Desti

23、nation Code，国内接入号，如139、130等等lSN： Subscriber NumberlMSISDN的一般格式为86-139-H0 H1 H2 H3 ABCDHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 47MSC-Number/VLR-Numberl编码格式为：CC+NDC+LSPCC、NDC含义同MSISDN的规定, LSP (locally significant part) 由运营者自己决定lE.164编码方式l目前在网上MSC与VLR都是合一的，所以MSC-Number与 VLR-Number基本上都是一样的H

24、UAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 48HLR-Numberl采取E.164编码方式l编码格式为：CC+NDC+H1 H2 H3 0000，即为用户号为全零的MSISDNlCC，NDC含义同MSISDN的规定HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 49l MCC：Mobile Country Code，移动国家码，中国为 460l MNC：Mobile Network Code，移动网号，两个数字， 如中国移动的MNC为00l LAC：Location Area

25、 Code，是2个字节长的十六进制码， 0000与 FFFE不能使用 例例:460008C90l在检测位置更新时，要使用位置区识别LAI，寻呼移动台是以LAI为单位进行Location Area IdentificationMCCMNCLACLAIHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 50 例例：4600017A728FDCGIlCGI是所有GSM PLMN中小区的唯一标识，是在位置区识别LAI的基础上再加上小区识别CI构成的l编码格式为LAI+CI：CI：Cell Identity, 是2个字节长的十六进制码，可由运营部门自

26、定HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 51lNCC-PLMN色码(取值07) ,用来唯一地识别相邻国家不同的PLMN。 相邻国家要具体协调NCC的配置lBCC-BTS色码(取值07) ,用来唯一地识别采用相同载频、相邻的、不同的BTS l用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS基站识别色码基站识别色码BSICNCCBCCBSICHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 52lTA

27、C-型号批准码，由欧洲型号批准中心分配lFAC-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lSNR-序号码。这个数字的独立序号码唯一地识别每个TAC和FAC的每个移动设备lSP-备用,为0 例例：490547403767335lIMEI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,#06#为查询代码IMEI（15位数字）位数字）TACSPFACSNR6个数字2个数字6个数字1个数字IMEIHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 53第第1章章 GSM移动通信概述移动通信概述第第2章章 GSM系统结构与接口

28、系统结构与接口第第3章章 GSM移动区域与编号计划移动区域与编号计划第第5章章 GSM系统技术介绍系统技术介绍HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 54第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 55频率频率200kHzBP15/26ms隙缝隙缝时间时间帧和信道帧和信道时隙和帧结构HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights

29、reservedPage 568bit41同步同步bit36加密加密bit3bit68.25bit尾比特尾比特保护间隔数据l 接入突发脉冲序列(AB)：用于MS初始化接入。3bit142bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔数据l 频率校正突发脉冲序列(FB)：用于MS与BTS之间的频率同步。3bit39加密加密bit39加密加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔数据数据64同步同步bitl 同步突发脉冲序列(SB)：用于MS与BTS之间的定时同步。时隙和帧结构HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 57

30、3bit57加密加密bit57加密加密bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔数据数据26bit11训练序列偷帧标志l普通突发脉冲序列(NB)：用于携带业务信道和除RACH之外的控制信道上的信息。3bit142调制调制bit3bit8.25bit尾比特尾比特保护间隔l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。时隙和帧结构HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 580123204420452046204701234849504701242501242514950001457623TB3TB3GP8.

31、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=

32、0.577ms）（1比特持续期：48/13=3.68us）BCCHCCCHSDCCHTCHSACCH/TFACCH时隙和帧结构HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 59第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 60l GSM900 和 GSM1800具有相同的逻辑信道划分 逻辑信道分类广播控制信道广播控制信道(BCCH)控制信道控制信道通用控制信道通用控制信

33、道(CCCH)话音信道话音信道 (TCH)FCCHSCHBCCHTCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH通用信道通用信道(CCH)专用信道专用信道 (DCH)逻辑信道逻辑信道HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 61FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道下行逻辑信道HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.A

34、ll rights reservedPage 62RACHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用专用信道信道上行逻辑信道HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 63搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息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FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH逻辑信道作用举例关机状态关机状态空闲状态空闲状态专用模式专用模式空闲状态空闲状态HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage 64第第1节节 时隙和帧结构时隙和帧结构第第2节节 逻辑信道分类逻辑信道分类第第3节节 逻辑信道组合逻辑信道组合HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.All rights reservedPage