GSM基础培训教程systra

安徽信尔达通信技术有限公司内部培训资料GSM基础第1页GSM概述GSM是GlobalSystemforMobileCommunication缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCN1900三个频段，一般所谓双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换手机。PCN1900则是特定某些国家使用频段(如美国)GSM900/1800分别工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段。GSM900手机最大功率是8W（实际移动台没这样大功率，一般手机最大功率是2W，车载台功率较大），而DCS1800手机最大功率是1W第2页GSM发展历史介绍第一代―模拟蜂窝通信系统信道上信息是语音信息以模拟方式传输，使用也是模拟调制（调频）。存在频谱利用、容量、功率利用率、保密等缺陷。第二代―数字蜂窝移动通信系统以电话业务为主窄带移动通信技术，采取语音压缩编码使话音数字化，以TDMA、FDMA多种编码方式调制。第三代―IMT-2023

以有限多媒体业务为主宽带移动通信技术。是一种全球性个人移动通信系统，为静止或慢速移动顾客提供2Mbps数据流服务(高速移动顾客144Kbps，中速移动384Kbps)。有几个标准：WCDMA，CDMA2023，TD-SCDMA。第四代是以多媒体为目标广带移动通信技术

第3页GSM构造（三个子系统及接口）第4页GSM网络构造第5页GSM构造（NSS组成）交换系统包括下列功能单元:移动业务交换中心(MSC：MOBILESERVICESSWITCHINGCENTER)造访位置寄存器(VLR：VISITORLOCATIONREGISTER)归属位置寄存器(HLR：HOMELOCATIONREGISTER)鉴权中心(AUC：AUTHENTICATIONCENTER)设备识别寄存器(EIR：EQUIPMENTIDENTITYREGISTER)入口移动交换中心(GMSC：GATEWAYMOBILESERVICESSWITCHINGCENTER)第6页GSM构造（BSS组成）基站子系统由下列两个部分组成：基站控制器（BSC:BaseStationController）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配备、切换，并提供基站至MSC之间接口。无线设备操作和维护，移动台业务过程。无线基站（BTS：BaseTransceiverStation）BTS用来提供移动台与系统无线接口，主要由无线收发信机组成，同步控制手机发射功率、迁时、切换。处理在称作“蜂窝小区”（简称小区）范围内话务，一种基站能控制一种或几个“小区”，移动通信地理覆盖区是一种个小区组合而成，由于在移动通信存在大量基站，故需要对基站小区进行编号，方便识别和管理。GSM空中接口数据传输速率是13Kbps（TCH/FS）,即BTS收发语音数据速率是13KB/S。第7页GSM系统各网元间主要接口Sm客户与网络之间接口Um移动台与基站之间接口A-bis基站与BSC之间接口A接口BSC与MSC之间接口B接口MSC与VLR之间接口C接口MSC与HLR之间接口D接口HLR与VLR之间接口E接口MSC与MSC之间接口F接口MSC与EIR之间接口G接口VLR与VLR之间接口第8页GSM区域基本概念小区（CELL）：小区是交换机业务区最小单元，它是基站一种扇形天线所覆盖区域。而一种基站覆盖所有小区称为基本小区。一种BSC能够带512个小区。位置区（LA）：若干个基本小区组成一种位置区。一种BSC能够有一种或多种位置区组成，一种位置区能够跨域一种或多种BSC，但只归属于一种MSC。MSC服务区：由MSC所管辖区域称为MSC服务区，它是由若干个位置区组成，因此为便于识别管理，位置区也要进行编号。公用陆地移动通信网（PLMN）：是指一家公司负责经营移动通信业务区域，一般由若干个服务区（移动本地网）组成，由于网内存在若干个MSC，故MSC服务区也应进行编号，方便识别和管理。第9页GSM频段配备一GSM900小区半径:0.5km-35km；上行890~915MHZ，下行935~960MHZ；

频道间隔：200KHz；频点数：25MHz（频带带宽）/200KHz=125，共1-124个频点；调制方式GMSK；编码方式：RPE-LTP

GSM900E小区半径:0.5km-35km；上行880~915MHZ，下行925~960MHZ；

频道间隔：200KHz；频点数：35MHz（频带带宽）/200KHz=175，共174个频点；调制方式GMSK；编码方式：RPE-LTP

GSM1800小区半径：2km(1800mhz手机低功率)；上行1710~1785MHZ，下行1805~1880MHZ；通道号:512—885，共374个频点GSM1900上行1850~1910MHZ，下行1930~1990MHZ，共299个频点注意：上行就是手机发射、基站接收；下行就是基站到手机。上行和下行组成一对频率对（45MHZ分割），上行滞后下行3个时隙；上行和下行使用相同时隙号；上行和下行使用相同通道号；上行和下行使用不一样波段（间隔45MHZ）。第10页GSM频段配备二绝对频点号和频道标称中心频率关系为：GSM900MHz频段为:fl(n)=890.2MHz+(n-1)×0.2MHz(移动台发,基站收）fh(n)=fl(n)+45MHz(基站发,移动台收)；n∈[1，124]GSM1800MHz频段为：fl(n)=1710.2MHz+(n-512)×0.2MHz(移动台发,基站收）fh(n)=fl(n)+95MHz(基站发,移动台收）；n∈[512，885]其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率，n为绝对频点号（ARFCN）。在我国GSM900实际现网中使用频段为：905~915MHz上行频率，950~960MHz下行频率，频道号为76~124,共10M带宽。中国移动公司：905~909MH（上行），950~954MHz（下行），共4M带宽，20个频道，频道号为76~95；中国联通公司：909~915MH（上行），954~960MHz（下行），共6M带宽，29个频道，频道号为96~124。第11页GSM无线接入方式FDMA（FREQUENCEDIVIDEMULTIPLEADRESS）：频分多址，模拟蜂窝移动系统应用这种技术。TDMA（TIMEDIVIDEMULTIPLEADRESS）：时分多址，目前GSM数字移动系统应用于此种技术。详细是指：每一频带上有8个时隙，最多可有8个移动顾客使用同一频带，他们使用不一样时隙。CDMA（CODEDIVIDEMULTIPLEADRESS）：码分多址。CDMA是以不一样代码序列实现通信。以往蜂窝系统对邻接小区必须提供不一样频率配备，而CDMA则可反复使用所有小区所有频谱，或者说所有小区使用同一无线信道传送不一样信息。其基本原理是使用一组正交伪随机噪声序列（简称伪码或扰码），通过有关处理实现多客户共享频率同步入网接续功能。因此CDMA技术是最有效频率复用技术。

注意：TDMA中，每载频共分8个时隙，即为8个信道。总信道数为124×8＝992个信道。第12页GSM系统中衰落当移动台和基站距离逐渐增加时，所收到信号会越来越弱，这就是发生了途径损耗。途径损耗不但与载屡屡率、传输速度有关，并且还与传输地形和地貌有关。典型损耗有：自由空间传输损耗衰落，对数正态衰落，多径传输引发衰落，多普勒频移等等。为了改善上行质量，GSM系统采取了分集接收等技术。第13页GSM系统分集接收技术采取分集办法在若干支路上接收互相间有关性很小载有同一消息信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大减少深衰落概率，是最经济办法。衰落具有频率、时间和空间选择性，因此分集技术包括空间分集、时间分集、频率分集和极化分集四种。空间分集：空间设置两副接收天线，采取分集合并技术并使输出较强有用信号，减少了传输原因影响。时间分集：采取通过一定时延来发送同一消息，或在系统所能承受时延范围以内在不一样步间内各发送消息一部分。在GSM中采取是交错技术来实现时间分集。频率分集：在GSM中是通过跳频技术来实现。极化分集：通过采取垂直电子天线、垂直磁性天线和环状天线来实现。第14页GSM系统跳频技术跳频实质起到频率分集和干扰源分集作用。跳频每秒217跳，交错信道编码，自适应均衡。1、频率分集作用：同一种信息按几个频率发送，不一样频率信号所收到衰落不一样，伴随频率差异增大时，衰落愈加独立。2、干扰源分集作用：在业务量密集地方，网络容量将受到由于频率复用产生干扰限制。当一频点出现干扰，使用跳频时，该干扰情况就会被该小区许多呼叫所共享，网络性能将得到提升。使用跳频网络可比不采取跳频网络高出3dB增益。跳频可分为迅速跳频和慢速跳频。GSM中采取慢速跳频，特点是按照固定间隔变化一种信道使用频率。跳频分为基带跳频和射频跳频。基带跳频通过腔体合成器来实现，射频跳频则通过混合合成器实现。第15页GSM话音编码（语音传输过程一）由于GSM系统是一种全数字系统，语音和其他信号都要进行数字化处理，因此移动台首先要将语音信号转换成模拟电信号，以及其反变换，移动台再把这模拟电信号转换成13kbits/s数字信号，用于无线传输。目前GSM采取编码方案是13kbits/sRPELTP（规则脉冲鼓励长期预测）编码，其目标是在不增加误码情况下，以较小速率优化频谱占用。在BTS侧能够恢复13kbits/s源速率，但为了形成16kbits/sTRUA帧方便于在ABIS和ATER接口上传送，因而需再增加速率为3kbits/s信令，它可用于BTS控制远端TCU工作，被称为带内信息。这3kbits/s包括同步和控制比特（包括坏帧批示、编码器类型、DTX批示等）。总之，带内信息能使TCC懂得信息种类（全速率语音、半速率语音、数据），以及采取何种适用办法用于上行和下行传输。在TCU侧，为了适应PSTN网络64kbits/s速率传输，因而它码型速率转换将完成速率由13kbits/s转换为64kbits/s工作。第16页GSM信道编码（语音传输过程二）无线信道分为物理信道和逻辑信道两大类：物理信道是指一种载频上，TDM帧一种时隙，它相称于FDMA系统中一种频道。顾客通过某个载频上一种信道接入系统通信。逻辑信道是从信息角度定义划分。一般我们能够把信道上传递内容提成业务信息（话音，数据等）和控制信息（控制呼叫进程信令）两大类。并定义与之对应逻辑信道称业务信道和控制信道，再将不一样信息分别放在对应逻辑信道上传送。因此根据所传信息种类不一样，能够定义不种类逻辑信道。信道编码用于改善传输质量，克服多种干扰原因对信号产生不良影响，但它是以增加比特减少信息量为代价。第17页GSM业务信道介绍无线信道根据承载分为业务信道和控制信道，业务信道用于携载语音或顾客数据，可分为话音业务信道和数据业务信道。业务信道（TCH）用于传送编码后话音或数据信息。系统内大多数载频及时隙将用作业务信道，传送业务信息。控制信道（CCH）

TCH

SPECCHDATA全速率13Kbit/s9.6Kbit/s半速率6.5Kbit/s4.8Kbit/s加强全速率15.1Kbit/s9.6Kbit/s第18页GSM控制信道介绍控制信道用于携带信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。广播信道（BCH）：分为频率校正信道（FCCH）、同步信道（SCH）、广播控制信道（BCCH）三种。其特点均为下行信道，且为一点对多点方式。公共控制信道（CCCH）：包括寻呼信道（PCH）、随机接入信道（RACH）、允许接入信道（AGCH）三种。专用控制信道（DCCH）：包括独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）、迅速随路控制信道（FACCH）。

第19页GSM信道采取其他技术交错技术加密调制和解调

第20页GSM呼叫处理过程一手机开机后步骤：首先搜索124个信道，即所有BCH通道,决定收到广播信道BCH强度，并在每个RF信道上读取接收信号强度，计算出平均电平跟网络同步时间和频率,由FCH/SCH调整频率和时间解码BCH子通道BCCH网络检查SIM卡合法身份，是否是网络允许SIM卡（SIM卡允许GSMPLMN）手机位置更新网络鉴权第21页GSM呼叫处理过程二手机主叫(MOC)过程:手机给基站发送通道需求，即手机发送一种短随后接入突发脉冲(RACHBurst)由BCH指定传输信道SDCCH手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信权限认证指定手机在一种业务信道(TCH)上通信在TCH上进行语音通信第22页GSM呼叫处理过程三EXCGMSCHLRMSCVLRBSSMS1.channelassignment2.securityprocedures3.callsetup4.checkservicesetc.5.allok6.callisproceeding8.setupthecall9.callsetupdone10.alert7.trafficchannelallocated11.Banswers第23页GSM呼叫处理过程四手机被叫过程：BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中IMSI号码来呼叫顾客由手机发送RACH通道指定在BCH手机和基站在SDCCH上通信手机顾客被鉴权手机被指定TCH通道在TCH通道上进行语音和数据通信

第24页GSM位置更新locationupdateMSC存放呼叫手机位置为了确认移动台位置，每个GSMPLMN覆盖区都被分为许多种位置区，一种位置区能够包括一种或多种小区。网络将存放每个移动台位置区，并作为将来寻呼该移动台位置信息。一般性位置更新流程1、手机开机；2、每次在移动台变化位置区域时候执行。周期性位置更新过程1、ELSE，定期器时间到2、计时器值是由网络运行商制定第25页GSM一般性位置更新过程MSBSSMSCVLRnewVLRoldHLR1.channelassignment2.locationupdaterequest7.securityprocedures3.requestsubscriberidentity9.updateHLR10.updateacknowledgement12.locationcancellingaccepted11.canceloldlocation8.updatelocation4.providesubscriberidentity5.requ