GSM数字移动通信系统介绍3

GSM数字移动通信系统介绍目录第一部分移动通信系统的概述第二部分GSM系统结构与接口第三部分GSM系统业务流程第四部分短消息业务介绍第五部分无线应用协议WAP第六部分通用分组无线业务GPRS第一部分移动通信系统的概述一、移动通信的发展与现状二、GSM移动通信系统主要性能简介一、移动通信的发展与现状第一阶段：从上世纪20年代至40年代早期，短波无线通信。第二阶段：从40年代中期至60年代初期，移动无线通信开始问世。第三阶段：从60年代中期至70年代中期，大区制移动电话。第四阶段：从70年代中期至80年代中期，是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进的移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网。第五阶段：从80年代中期开始，欧洲推出GSM体系，美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。移动通信迅速发展的原因•市场驱动--中国大陆：移动电话用户1999年超过4000万用户，移动电话业务量占整个电信业务量的50%。据信息产业部副部长娄勤俭说，到六月底，中国内地移动电话用户将达到1.16亿户，比去年年底净增3000多万户。--全球移动电话用户到2000年已达到5亿。目前，全球约每10人拥有一部手机，而未来五年内，每五人就拥有一部手机。

移动通信迅速发展的原因(续)•技术发展--微电子技术长足发展，如DSP、VLSI、天线技术--形成移动通信新体制，蜂窝网。--微处理技术及计算机技术•政府调节--颁布有利于移动通信发展的政策--分配或拍卖频段移动通信系统的演进1G2G2G+3GAMPSGSM900GSMWCDMATACSDCS1800-HSCSDCDMA2000NMT450PCS1900-GPRSTD-SCDMANMT900PDC-EDGEIS95A-CDMAIS95B-CDMA

80S90S2001各类主要蜂窝系统概况二、GSM系统主要性能简介1、发射频率：上行890-915MHz

下行935-960MHz2、多址方式：TDMA3、双工方式：FDD4、双工间隔：45MHz5、载波频道间隔：200KHz，共124载频。6、语音编码：规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LPC），语音编码速率13kbps。

GSM系统主要性能简介（续）7、信道编码：采用循环冗余码、1/2卷积码及交织编码。8、跳频速率：217跳/秒9、调制方式：高斯滤波最小移频键控（GMSK），调制速率270.833kbps。10、时隙和TDMA帧：物理信道/时隙，时隙周期577us，8时隙/帧。9、小区结构：在农村地区可采用宏小区，小区半径可达35km；城市地区小区半径一般为10-20km；市中心等业务密集地区可采用微小区，半径0.5km。第二部分GSM系统结构与接口一、GSM系统结构二、GSM系统的各类接口三、GSM系统的控制与管理四、GSM系统的接续和移动管理过程一、GSM系统结构GSM系统设备1、移动台MS2、基站子系统BSS基站控制台BSC

基站收发信台BTS4、操作维护子系统OMCOMC-BOMC-S3、网络交换子系统

移动交换中心MSC

归属位置寄存器HLR

访问位置寄存器VLR

设备标志寄存器EIR

认证中心AUC移动台语音处理的过程基站子系统BSS•基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无线资源，建立移动台与网络之间的无线信道，传送网络的各种信令及用户信息等。•一个基站系统BSS包含一个基站控制器BSC以及一个或多个基站收发信台BTS。一个BTS在一个小区内建立无线电覆盖，故一个基站系统的覆盖区域包含若干个小区。•基站系统包含两类逻辑信道：业务信道：全速率信道和半速率信道控制信道：广播信道、公共控制信道、专用控制信道

基站子系统的功能无线信道管理*信道配置管理*独立专用控制信道和业务信道管理*广播控制信道和公共控制信道管理*随机接入*信道编码解码*定时超前*无线资源指示*寻呼

*越区切换网络交换子系统MSC：作为交换设备，具有完成呼叫接续与控制的功能；作为移动交换中心，具有无线资源管理和移动特性管理等功能。GMSC：信关MSC，提供所有入网呼叫的查询和转接能力。HLR：用于移动用户管理的数据库。包含的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的信息，另一类是有关用户当前位置的信息。VLR：存储用户位置信息的动态数据库。EIR：存储有关移动台设备参数的数据库。AUC：存储有关移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。操作维护分系统1、OMC-S对交换分系统的操作维护操作功能：系统控制、移动用户管理、服务管理、业务管理、计费、路由和网络管理。维护功能：移动用户线维护、局间中继线维护、系统软硬件维护。2、OMC-R对基站分系统的操作维护包括：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管理、出错管理二、GSM系统中的各类接口1、Um 无线接口规定信道结构和接入能力定义MS-BS通信协议完成呼叫控制处理实现移动性、安全管理完成功率控制等业务功能信道的鸦帧结构GSM逻辑信汤道类型业务信控道TCH咳：全速率TCH全速率乖语音信反道全速率9贺600bps数据信道全速率喂480腥0bps数据信道全速率鸦240婆0bps数据信道半速率TCH半速率唤语音信耳道半速率损480岩0bps数据信道半速率2撑400bps数据信岸道GSM逻辑信彩道类型应（续）控制信续道：广愧播信道梢、公共仁控制信书道、专泻用控制坛信道广播控尚制信道离（BCH）频率校正昆信道（FCC素H）：移动台绿频率校尊正同步信抽道（SCH撇）：移动台露的帧同姿步和基饶站识别广播控较制信道墓（BCCH搭）：发送一倡般消息公共控制热信道（CCC灶H）寻呼信道椅（PCH）李：基站寻呼腐移动台随机接你入信道班（RAC着H）：移动台报随机接武入网络准予接蠢入信道吵（AGCH册）：给成功饶的接续展分配专猎用控制货信道专用控制貌信道（DCC盼H）独立专牲用控制讨信道（SDCC榆H）：传送移塌动台与阵基站连四接及分隙配信道艳的信令快速辅助舟控制信道位（FACC悉H）：传送功订率控制仰、测量焰数据等申特定信昆息慢速辅偏助控制璃信道（SAC灶CH）馒：所携带握信令与FAC郊CH相同，但惠速率较慢胸。时隙和栽突发时隙：为生576.灵9us的时间腰片，含津156涉.25bit。突发序弓列：在粘一个时砌隙中，腿被发送粮的无线咸载波所茎携带的皱信息比初特串。根据功旬能不同回，共有路4种突目发形式负：普通突托发序列蹲：携带旧业务信拐道和除FCCH、SCH、RACH外的控帜制信道旦信息。频率校正衡突发序列译：用于移老动台频率守同步。同步突发郑序列：用吵于移动台复定时同步正。接入突葡发序列咽：用于拘移动台浙随机接庄入。突发脉冲颜序列无线资源输分配小区配霜置：将无线舰频率信道丈的一个子皱集分配给精某特定的微小区使用司。移动配完置：将小区将配置的无纯线频率信乒道中的若围干个动态鸭分配给某丽个移动用真户。时隙的咽分配：在上扛下行链俘路上成些对进行私。在BTS一侧，上宝行TDM岔A帧比相策应下行TDMA帧固定俯延迟3托个时隙钓。在移真动台一粮侧也存颂在相应禁的延迟绑。慢跳频：每个疾移动台窜在每个TDMA帧的发吃送时隙咱改变一念次频率共。2、A接口功能*地面信帽道功能-地面针信道分茶配、地遭面信道培阻塞、屿测试呼葵叫*无线信兵道管理-信道配问置管理-无线业捞务信道管据理：无线沃信道指配趣、无线业材务信道监缸视、跳频妙管理、空巨闲无线业拦务监视、辅业务信道掌功率控制迅、业务信饭道释放、-广播虏、公共舰控制信基道管理她：随机叨接入、暑寻呼消贺息-专用信匙道管理：淋链路监视屿、信道释惭放、功率瞎控制、无拆线信道指额配A接口功迹能（续炸）*资源册指示：BSS向MSC汇报空满闲无线巾信道状添态*信道线编码解束码*码型劲转换/狂速率适呢配*互通功铺能：对其薯他网络数健据呼叫的服互通功能胸由MSC完成*测量信联息：空中佳链路、业盾务流量测侧试，MS报告，BSS接收和拾预处理久，传送霞给MSC处理。*切换：食小区内、文小区间、汁外部切换*移动管猴理：由MSC/裁HLR/奔VLR和MS共同完成*呼叫控孤制：由MSC/缺VLR/续HLR完成*安全腊特性：问用户数翼据密钥兔管理、团用户识驻别、信揉令信息遥保密、脆用户鉴拜权三、GSM系统的控唱制与管理1、GSM识别码2、位倦置区划分3、位置仪登记/删辆除4、用户己管理5、鉴哨权与加交密6、呼革叫处理碎过程7、越朵区切换哈/漫游1、GSM识别码1、移坝动用户睁号码MSIS撞DN：C拿C+ND汗C+SNCC：国家码，挂中国86NDC确：国内目魄标码SN：用户码2、移动赤用户识别蔬码IMS沉I：M酱CC+侦MNC安+MS阴INMCC寨：移动国穿家号，赤中国4钢60MNC渔：移动网盼号，中缝移动0管0，联朋通01MSIN城：移动用忙户识别祝号3、移动享设备识别繁码IMEI阳：TAC宇+FAC任+SNR捞+SPTAC申：型号批准谜编码FAC藏：装配厂处家编号SNR派：序号编码SP：备用GSM识别码(主续)4、移动讲台漫游号秧码MSR朵N＝C撤C＋N涌SC＋拣SN用于一次逃呼叫的路敬由选择。CC＝国家号NDC＝国内目南的地号炭码(用带于识别MSC竿/VL牌R）SN＝用户号，强对应于用啊户的IMS倡I号码5、临时柿移动用户瘦识别码（TMSI柿）用于保护IMS罚I码，该福号只在禽本MSC区域有效耗，其结构磁可由各电秋信部门有选择，闻长度不士超过4懂个字节邀。GSM识别码(肃续)6、位置陷区识别码LA=挺MCC＋份MNC＋想LACMCC＝移动国家注号，识别怀一个国家MNC虾＝移动网络号，识季别国内舱的GSM网LAC安＝位置区闷号码，伪识别一谦个GSM网中的位猫置区7、小数区全球岗识别码CGI秆＝MCC归＋MNC叔＋LAC鸦＋CI用于识别太一个位置承区内的小病区。8、基站识别食码（BSI醉C＝蛾NCC脂＋BC院C）愿(6b屿it）NCC御＝国家色陕码，用塞于识别GSM移动网(垮3bit宿)BCC展＝基站色段码，用里于识别捐基站(笔3bit裳)2、位置古区划分1、MSC徐/VL舰R业务区慌：MSC/煌VLR所覆盖低的服务挪区域，弓凡在该为区的移桥动台均流在该区华的拜访脸位置寄汤存器（VLR）登记。2、位赛置区（LA）广播寻漏呼消息恶以便找惹到某移董动用户航的寻呼见区域。坚利用位碧置区识柱别码（LAI）拜，系统能够宵区别不同疫的位置区载。3、小播区（CELL赖）一个位扎置区划筑分为若墓干个小任区，它奖是一个BTS的无线覆哭盖区域。裕一个小区董具有一个酿全球识别旧码（CGI牢）的。同电时，利挺用基站惹识别码BSI拜C），移动台凳本身能垄区分使坊用同样尚的载频天的各个杨小区。MSC业务区GSM服务区PLMN服务区MSC\VLR服务区位置区小区3、位旁置登记深/删除移动台刺的几种横状态：1、移动助台关机系统启动IMS雅I分离进碍程，再瞧有关的VLR和HLR中设置标踩志。MS不能应杯答寻呼姻消息，豆网络不恭能达到MS。同时它也剂不能通知姑网络其所旧处的位置夸区的变化冷。IMSI碰“分离”搁状态。2、移晚动台开相机，空焰闲状态系统可以晴成功地寻陵呼MS，适IMS酒I“附着取”状态疗。3、移动王台忙网络分配役给MS一个业务榴信道传送轰话音或数技据，当MS移动时它层必须有能卷力进行定孙位和切换返。*首次入互网位置登付记由于MS第一次被轮使用，所虎以MSC确/VL卵R没有此MS的任何信枪息，若MS发现当前帜的LA码与原男来的不暗同，MS接入系陪统要求宅登记，MSC易/VL灶R登记该MS的位置信崇息并将该巨请求往HLR记录，MSC/岔VLR对该MS作“附着坡”标记，读这时这个MS被激活鸟。*正常位告置更新BSCMSCVLRHLRBTS.3.4.4.正常位置盾更新过程1、MS在新的小锻区内读到坑其BCC童H上的信勉息，找驶到该小租区的LAC，该LAC与MS内所存税的LAC进行比较端，当两者恳不一致时工，需进行朽位置更新捉。2、MS通过RAC众H向系统发吨出接入申弟请，通过炮申请到的SDC想CH建立与网驱络的联系云。3、MS经SDCC况H向系统发哪出位置更灭新请示。4、新的LAC与旧的LAC属于同一MSC/庆VLR时，位寺置更新业在该MSC内完成显,MSC需在VLR中对该MS的位置信连息进行修客改。5、位置撑更新被系丘统认可，MS、R援BS被通知滤释放所灰占用的叼信令信使道。*周期充性位置粪登记当MS向网络敏发送“IMSI分离”消愁息时，无妨线链路质阅量差，系他统有可能破不能正确访译出信息垫，由于没絮有证实消息发送似给MS，之后MS也没有再授发分离信爪号，因此例系统仍认男为MS处于附千着状态漏，为解海决这一狐问题，傻系统采我取了强精制登记剖措施，俗要求MS每过一定舞周期要登书记一次。若系统没牙有接收到消某MS的周期性约登记信息薄。它所处简的VLR就以“分点离”在此MS上做标早记，定争程序称鹿“隐分屡离”。不同MSC氧/VL腰R区间漫花游时的棍位置更扶新过程责:BSCMSCVLRHLRBSCMSCVLR123456位置更成新请求位置更侨新请求请求位置肾更新接受位置更吹新证实位置删除位置删除循接受小区2小区1位置删除当移动猛台进入桥一个新台的VLR区域并进获行位置登粒记后，HLR应向前信一个VLR发送取消菊位置消息哭来删除该VLR中有关数史据。4、用户叶管理*用户注纹册发放用户贝识别卡SIM和在网行络端的殊数据库仆中为该替用户建拾立相应凡的档案先，即在HLR和AUC中为用户沾开户头，项分配IMS贵I。*SIM卡--SIM卡生产厂秩商存入的阁系统原始界数据--网树络运营目商注入胜的参数淹：IMSI花、鉴权密钥Ki、并A3算法、A8算法5、鉴权劣与加密下列情况洗需先经过衰鉴权--移动鉴台呼出及队呼入。--移愈动台位毅置登记鸟、位置合更新。--移动捧台补充业晨务的登记剖、使用、役删除。AUCIMSI1IMSI2KiKiRANDKcSRE固SRAN蓝DKcSRESRAN科D加密算法Ａ8鉴权算叙法Ａ3结果结果数据库IMSI和鉴权产生随机撑数HLR鉴权过程6、呼汁叫处理非过程MSBTSBSCMSC1、寻呼2、寻呼命令3、寻呼请求4、信道请求5、信道要求6、信道激活7、信道激活证实9、寻呼响应8、直接分配9、寻呼响应（GCI、IMSI）9、寻呼响应10、AUC请求10、AUC请求10、AUC请求11、鉴权响应12、加密模式命令13、加密模式完成14、建立11、鉴权响应11、鉴权响应12、加密模式命令12、加密模式命令13、加密模式完成13、加密模式完成14、建立14、建立MSBTSBSCMSC15、呼叫证实16、分配请求18、信道激活证实17、信道激活19、分配命令20、分配完成21、SDCCH释放命令21、SDCCH释放证实22、回铃23、连接证实摘机20、分配完成20、分配完成19、分配命令15、呼叫证实15、呼叫证实7、越忍区切换越区切换兽：当移动输台在通话合期间从一赔个小区移只动到另一明个小区时敢，要进行虹无线信道废的转换而贷不中断正居在进行的内通话。在册呼叫过程鹿中，移动狭台不断测庄量它所在纯小区的基如站及相邻透小区基站茅发射无线诉信号的射苏频和信号膨质量，并烟周期的将续测量结果阶报告给BSS并送给MSC。切换类型灭包括：同一BSC内小区间版的切换同一MSC内不同BSC小区间壁切换不同MSC委/VL翠R间小区荡切换同一BSC内区间马的切换1、命陵令新BTS激活新白的TCH2、向MS发新的信申道信息3、MS调谐后庄发RACH4、基站收秃到后在FACC撑H上发动态醒信息5、MS收到后发鼠切换完成6、释放淹原TCHBSCBTS袭1BTS溉212234556同一MSC内不同BSC小区间切畅换4、发送伸新频道、患信道信息5、用RAC键H发切换接甘入6、发功秒率控制等离级等信息7、收到歉信息后发锅切换完成留信息8-9、抹释放原信础道TCH147824394465老BSC新BSCMSC7778老FACC撕HRACH新FACC勿H激活新敞的TCH1、发设新小区棍基站号2、查敢出新的BSC并发请求3、激校活新的TCH105661472395老BSC新BSCMSCA7108MSCB1010GSM增P钻LMN广PST省N不同MSC/VLR间小区切换1、发箱送切换污请求信转息2、发送劫切换协助伙请求信息3、分配公切换号，估发送切换留请求信息4、要求激活模新TCH，送给BSC5、将恼切换号婶、TCH信息送甜回6、MSC国A与MSC县B建立局间走中继路由7、经FAC福CH发送有关识切换的信元息8、经RAC沙H发切换拥接入9、发送粱功率控制糊等信息10、发缸送切换完冰成信息,MSCA将掌握总的呼雪叫控制愚直至呼常叫结束7、计费对话音计帅费：各节点MSC将用户哄的详细谨通话记部录通过今送到计洲费网关舞，由计幸费网关汉进行详遇细通话比记录统未计并送币到计费汽中心根阻据费率恩进行结罗算。四、短厅消息业互务介绍1、短消息滋业务原转理及流感程2、移动离梦网介绍1、短途消息业把务原理短消息重业务分疑类:--移动输台接收/芳发送点对笛点短消息短消息宪的传递座总是在滩移动台圆和某个龟短消息贵中心之洒间进行抗。接收短消淹息的短消允息关口站查称为SMS傻-GM太SC，发短消息然的短消息扬关口站称咬为SMS-遍IWMS屿C。--小区壳广播型短友消息:如交通近流量状似况、气考象状况短消息业山务流程2、移动梦网恢－掌中的沟超市移动梦网抄：中国移库动与众拍多SP合作，神向移动桐客户提锈供数据部应用服车务，包团括：WAP吉、短消息喇、移动我游戏、毯信息点拖播、掌况上理财蕉、旅行竿服务、孤移动办唐公、移哨动银行筝、移动兼电子商亮务等等先各种各咽样的业司务。移动梦披网现状带：目前与中徐国移动进酿行合作的SP已近50悟0家，包律括新浪、繁搜狐、网龄易、26慨3等一些躲知名的门望户网站，火也包括一绪些有很强件创新性和跪特色的网秘站，如腾筑讯QQ，灵通网样及16竖8WAP等。使用移老动梦网拘业务的箭方法：到相关延的网站觉定制用手机隆直接点思播通过手籍机浏览克器获取第五部猫分无纤线应用房诚协议WAP1、WA击P的原理2、WAP应用WAP的定义WAP-点-Wir谦eles诱sAp菊plic色atio存nPr夺otoc菠olWAP是一种向斯移动终端毁提供互联的网应用和切先进增值补服务的全赤球性开放歼标准面向移动皮终端提供数据庭服务是个开潮放的标器准为什么葬需要WAP无线信道挥的带宽窄隐、稳定性根差，TCP/胳IP的性能搁将受严疑重影响移动终姨端的处株理能力气和内存袋有限，肢难以处脆理现有懒的因特凤网协议扰族移动终端愿的显示和取输入方式贱与计算机博不同，现岔有因特网您应用服务颗不能被移祖动终端使息用结论：葱在现有刚条件下虫，需要绪为移动查终端制骄定新的墙协议WAP的设计原鸡则基于现悠有因特帽网--对刊现有的周因特网扰标准进词行简化--尽量蜻利用现有档的因特网沸资源独立于无崭线网络--能朗在各种蔽无线承今载网络占上使用独立于无检线设备--能革运行在朵从手机夜到PDA等移动终唯端上保证交互察操作--遵鸟循WAP标准，不沟同厂家的傍设备就可纤以互操作WAP提供的壤业务信息服吨务--新闻群、天气、敬体育、交圾通、股票膊行情消息服合务--E芒mai恳l、语音信箱辆、短消息驱、传真电子商务--在彩线定票通、股票限交易、液手机银尘行无线承握载信道短消息SMS--GS收M、CD系MA电路交换费数据--G茧SM、听IS-副136礼、CD酿MA分组交换工数据--GP设RS、I果S-13帝6、CD梯MAWAP系统的结颂构因特网WAP终端无线网WAP网关WAP服务器WMLHTMLWMLWAP稼over蛾GSM绢SMS实例WAP代理SMS-CBSSMSC移动终端防火墙路由器因特网IPWAP应用服务器传真网关数据库服务器其它服务器Web服务器第六部绕分通侄用分组求无线业犁务GPRS1、GP禽RS的原理2、GPR擦S的实现1、GP料RS的原理GPRS：Ge改ner爽al蝇Pac蹈ket浑Ra鞭dio棵Se慰rvi杂ceGPRS是一种蛾基于GSM的移动分咐组数据承注载业务，狐在移动用显户和远程距数据网之慌间提供数蹈据连接。基于GSM分组交换乌模式用于承斧载数据翠业务发展GPR中S的原因移动通基信网上博数据业杰务量增糠加GSM缺乏高肉速的数圆据承载奸业务SMS炊：基于信泳令信道CSD：独占信阔道，数架据率只小有9.卫6kbpsGPR拜S的特点采用分组唉交换技术提供较荐高得数务据速率可实现非病对称链路一次连猴接永远雪在线同时支持答话音和数汉据提供了与IP网络的互渔通功能分组的统收计复用用户A用户B用户C时隙12345678多个用衡户共用恳一个时惊隙用户A用户B用户C时隙12345678一个用户使用多个时隙最多占用8个时隙四种编烤码方案编码方案码率(约为)速率(kb/s)8时隙速率(kb/s)CS-11:29.0572.4CS-22:313.4107.2CS-33:415.6124.8CS-41:121.4171.2编码方式船级别越高魂，速率越每高，前向完纠错能力仗越弱CS-朗4的码率将架近1:1仔，几乎没贩有冗余信喜息，也就绩没有纠错放能力GPR排S的速率使用CS-4软，GPR盛S可提供蠢高达1发71.千2Kbp竖s的传输陕速率，未这只是跟理论上逼和理想很条件下话的值由于基若站传输张、无线黑干扰等浴因素，栽近期可妨用的编愤码方案翻是CS伤-1和唤CS-城2目前GP袜RS可提惯供的最大茎理论速率嗓为：13昏.4*8帝=107.2Kbps2下行：肠最大2骄6.8Kbps4下行：最送大53.药6KbpsGPRS提供的筝业务Int往ern害et业务Web浏览、Ema万il、骗FTPVPN业务与企业葛内部网碎互通信息点播移动商务胳、移动银产行GPRS的组成GPRS骨干MSBSSPCUSGSNGGSN数据网UmGbGiMS：MobileStation移动终端PCU：PacketControlUnit分组控制单元SGSN：ServingGPRSSupportingNodeGPRS业务支持节点GGSN：GatewayGPRSSupportingNodeGPRS网关支持节点支持GPR仪S的移动挽终端三种GPR店S移动终端A类：GPR旁S分组业佩务和话齐音业务租可同时博进行B类：可剃提供分预组业务胞和话音馒业务，住但不能顽同时工谷作C类：只快用于分有组业务移动终吐端的能怀力－3个下侧行1个上悦行：Moto蚁rola－4个下吴