移动通信手机的系统介绍

GSM数字移动通信系统介绍移动通信手机的系统介绍第1页目录第一部分移动通信系统概述第二部分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移动通信手机的系统介绍第2页第一部分移动通信系统概述一、移动通信发展与现实状况二、GSM移动通信系统主要性能介绍移动通信手机的系统介绍第3页一、移动通信发展与现实状况第一阶段：从上世纪代至40年代早期，短波无线通信。第二阶段：从40年代中期至60年代早期，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，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统（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，美国和日本也制订了各自数字移动通信体制。移动通信手机的系统介绍第4页移动通信快速发展原因•市场驱动--中国大陆：移动电话用户1999年超出4000万用户，移动电话业务量占整个电信业务量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到达1.16亿户，比去年年底净增3000多万户。--全球移动电话用户到年已到达5亿。当前，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。

移动通信手机的系统介绍第5页移动通信快速发展原因(续)•技术发展--微电子技术长足发展，如DSP、VLSI超大规模集成电路、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•政府调整--颁布有利于移动通信发展政策--分配或拍卖频段移动通信手机的系统介绍第6页移动通信系统演进1G2G2G+3GAMPSGSM900GSMWCDMATACSDCS1800-HSCSDCDMANMT450PCS1900-GPRSTD-SCDMANMT900PDC-EDGEIS95A-CDMAIS95B-CDMA

80S90S移动通信手机的系统介绍第7页各类主要蜂窝系统概况移动通信手机的系统介绍第8页二、GSM系统主要性能介绍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：规则脉冲激励长久预测编码（RPE-LPC），语音编码速率13kbps。

移动通信手机的系统介绍第9页GSM系统主要性能介绍（续）7、信道编码：采取循环冗余码、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：在农村地域可采取宏小区，小区半径可达35km；城市地域小区半径普通为10-20km；市中心等业务密集地域可采取微小区，半径0.5km。移动通信手机的系统介绍第10页第二部分GSM系统结构与接口一、GSM系统结构二、GSM系统各类接口三、GSM系统控制与管理四、GSM系统接续和移动管理过程移动通信手机的系统介绍第11页一、GSM系统结构移动通信手机的系统介绍第12页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

归属位置存放器HLR

访问位置存放器VLR

设备标志存放器EIR

认证中心AUC移动通信手机的系统介绍第13页移动台语音处理过程移动通信手机的系统介绍第14页基站子系统BSS•基站系统是在小区内建立无线电覆盖设备，负责管理无线资源，建立移动台与网络之间无线信道，传送网络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

移动通信手机的系统介绍第15页基站子系统功效无线信道管理*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

*越区切换移动通信手机的系统介绍第16页网络交换子系统MSC：作为交换设备，含有完成呼叫接续与控制功效；作为移动交换中心，含有没有线资源管理和移动特征管理等功效。GMSC：信关MSC，提供全部入网呼叫查询和转接能力。HLR：用于移动用户管理数据库。包含用户信息分为两类：一类是相关用户参数信息，另一类是相关用户当前位置信息。VLR：存放用户位置信息动态数据库。EIR：存放相关移动台设备参数数据库。AUC：存放相关移动用户身份以及产生对应认证参数功效实体。移动通信手机的系统介绍第17页操作维护分系统1、OMC-S对交换分系统操作维护操作功效：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。维护功效：移动用户线维护、局间中继线维护、系统软硬件维护。2、OMC-R对基站分系统操作维护包含：人机接口管理、保密管理、配置管理、运行管理、犯错管理移动通信手机的系统介绍第18页二、GSM系统中各类接口移动通信手机的系统介绍第19页1、Um 无线接口要求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效移动通信手机的系统介绍第20页信道帧结构移动通信手机的系统介绍第21页GSM逻辑信道类型业务信道TCH：全速率TCH全速率语音信道全速率9600bps数据信道全速率4800bps数据信道全速率2400bps数据信道半速率TCH半速率语音信道半速率4800bps数据信道半速率2400bps数据信道移动通信手机的系统介绍第22页GSM逻辑信道类型（续）控制信道：广播信道、公共控制信道、专用控制信道广播控制信道（BCH）频率校正信道（FCCH）：移动台频率校正同时信道（SCH）：移动台帧同时和基站识别广播控制信道（BCCH）：发送普通消息公共控制信道（CCCH）寻呼信道（PCH）：基站寻呼移动台随机接入信道（RACH）：移动台随机接入网络准予接入信道（AGCH）：给成功接续分配专用控制信道专用控制信道（DCCH）独立专用控制信道（SDCCH）：传送移动台与基站连接及分配信道信令快速辅助控制信道（FACCH）：传送功率控制、测量数据等特定信息慢速辅助控制信道（SACCH）：所携带信令与FACCH相同，但速率较慢。移动通信手机的系统介绍第23页时隙和突发时隙：为576.9us时间片，含156.25bit。突发序列：在一个时隙中，被发送无线载波所携带信息比特串。依据功效不一样，共有4种突发形式：普通突发序列：携带业务信道和除FCCH、SCH、RACH外控制信道信息。频率校正突发序列：用于移动台频率同时。同时突发序列：用于移动台定时同时。接入突发序列：用于移动台随机接入。移动通信手机的系统介绍第24页突发脉冲序列

移动通信手机的系统介绍第25页无线资源分配小区配置：将无线频率信道一个子集分配给某特定小区使用。移动配置：将小区配置无线频率信道中若干个动态分配给某个移动用户。时隙分配：在上下行链路上成对进行。在BTS一侧，上行TDMA帧比对应下行TDMA帧固定延迟3个时隙。在移动台一侧也存在对应延迟。慢跳频：每个移动台在每个TDMA帧发送时隙改变一次频率。

移动通信手机的系统介绍第26页2、A接口功效*地面信道功效-地面信道分配、地面信道阻塞、测试呼叫*无线信道管理-信道配置管理-无线业务信道管理：无线信道指配、无线业务信道监视、跳频管理、空闲无线业务监视、业务信道功率控制、业务信道释放、-广播、公共控制信道管理：随机接入、寻呼消息-专用信道管理：链路监视、信道释放、功率控制、无线信道指配移动通信手机的系统介绍第27页A接口功效（续）*资源指示：BSS向MSC汇报空闲无线信道状态*信道编码解码*码型转换/速率适配*互通功效：对其它网络数据呼叫互通功效由MSC完成*测量信息：空中链路、业务流量测试，MS汇报，BSS接收和预处理，传送给MSC处理。*切换：小区内、小区间、外部切换*移动管理：由MSC/HLR/VLR和MS共同完成*呼叫控制：由MSC/VLR/HLR完成*安全特征：用户数据密钥管理、用户识别、信令信息保密、用户鉴权移动通信手机的系统介绍第28页三、GSM系统控制与管理1、GSM识别码2、位置区划分3、位置登记/删除4、用户管理5、鉴权与加密6、呼叫处理过程7、越区切换/漫游移动通信手机的系统介绍第29页1、GSM识别码1、移动用户号码MSISDN：CC+NDC+SNCC：国家码，中国86NDC：国内目标码SN：用户码2、移动用户识别码IMSI：MCC+MNC+MSINMCC：移动国家号，中国460

MNC：移动网号，中移动00，联通01

MSIN：移动用户识别号3、移动设备识别码IMEI：TAC+FAC+SNR+SPTAC：型号同意编码FAC：装配厂家编号

SNR：序号编码SP：备用移动通信手机的系统介绍第30页GSM识别码(续)4、移动台漫游号码MSRN＝CC＋NSC＋SN

用于一次呼叫路由选择。

CC＝国家号

NDC＝国内目标地号码(用于识别MSC/VLR）SN＝用户号，对应于用户IMSI号码5、暂时移动用户识别码（TMSI）

用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超出4个字节。移动通信手机的系统介绍第31页GSM识别码(续)6、位置区识别码LA=MCC＋MNC＋LACMCC＝移动国家号，识别一个国家

MNC＝移动网号，识别国内GSM网

LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中位置区7、小区全球识别码CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI

用于识别一个位置区内小区。8、基站识别码（BSIC＝NCC＋BCC）(6bit）NCC＝国家色码，用于识别GSM移动网(3bit)BCC＝基站色码，用于识别基站(3bit)移动通信手机的系统介绍第32页2、位置区划分1、MSC/VLR业务区：

MSC/VLR所覆盖服务区域，凡在该区移动台均在该区造访位置存放器（VLR）登记。2、位置区（LA）

广播寻呼消息方便找到某移动用户寻呼区域。利用位置区识别码（LAI），系统能够区分不一样位置区。3、小区（CELL）

一个位置区划分为若干个小区，它是一个BTS无线覆盖区域。一个小区含有一个全球识别码（CGI）。同时，利用基站识别码BSIC），移动台本身能区分使用一样载频各个小区。移动通信手机的系统介绍第33页MSC业务区移动通信手机的系统介绍第34页

GSM服务区PLMN服务区MSC\VLR服务区位置区小区移动通信手机的系统介绍第35页3、位置登记/删除移动台几个状态：1、移动台关机

系统开启IMSI分离进程，再相关VLR和HLR中设置标志。MS不能应答寻呼消息，网络不能到达MS。同时它也不能通知网络其所处位置区改变。IMSI“分离”状态。2、移动台开机，空闲状态系统能够成功地寻呼MS，IMSI“附着”状态。3、移动台忙网络分配给MS一个业务信道传送话音或数据，当MS移动时它必须有能力进行定位和切换。移动通信手机的系统介绍第36页*首次入网位置登记因为MS第一次被使用，所以MSC/VLR没有此MS任何信息，若MS发觉当前LA码与原来不一样，MS接入系统要求登记，MSC/VLR登记该MS位置信息并将该请求往HLR统计，MSC/VLR对该MS作“附着”标识，这时这个MS被激活。移动通信手机的系统介绍第37页*正常位置更新

BSCMSCVLRHLRBTS1.2.2.3.3.4.4.移动通信手机的系统介绍第38页正常位置更新过程1、MS在新小区内读到其BCCH上信息，找到该小区LAC，该LAC与MS内所存LAC进行比较，当二者不一致时，需进行位置更新。2、MS经过RACH向系统发出接入申请，经过申请到SDCCH建立与网络联络。3、MS经SDCCH向系统发出位置更新请示。4、新LAC与旧LAC属于同一MSC/VLR时，位置更新在该MSC内完成,MSC需在VLR中对该MS位置信息进行修改。5、位置更新被系统认可，MS、RBS被通知释放所占用信令信道。移动通信手机的系统介绍第39页*周期性位置登记当MS向网络发送“IMSI分离”消息时，无线链路质量差，系统有可能不能正确译出信息，因为没有证实消息发送给MS，之后MS也没有再发分离信号，所以系统仍认为MS处于附着状态，为处理这一问题，系统采取了强制登记办法，要求MS每过一定周期要登记一次。若系统没有接收到某MS周期性登记信息。它所处VLR就以“分离”在此MS上做标识，定程序称“隐分离”。移动通信手机的系统介绍第40页不一样MSC/VLR区间漫游时位置更新过程:

BSCMSCVLRHLRBSCMSCVLR123456位置更新请求位置更新请求请求位置更新接收位置更新证实位置删除位置删除接收小区2小区1移动通信手机的系统介绍第41页位置删除当移动台进入一个新VLR区域并进行位置登记后，HLR应向前一个VLR发送取消位置消息来删除该VLR中相关数据。移动通信手机的系统介绍第42页4、用户管理*用户注册发放用户识别卡SIM和在网络端数据库中为该用户建立对应档案，即在HLR和AUC中为用户开户头，分配IMSI。*SIM卡--SIM卡生产厂商存入系统原始数据--网络运行商注入参数：IMSI、鉴权密钥Ki、A3算法、A8算法

移动通信手机的系统介绍第43页5、鉴权与加密以下情况需先经过鉴权--移动台呼出及呼入。--移动台位置登记、位置更新。--移动台补充业务登记、使用、删除。移动通信手机的系统介绍第44页AUCIMSI1IMSI2KiKiRANDKcSRESRANDKcSRESRAND加密算法Ａ8鉴权算法Ａ3结果结果数据库IMSI和鉴权产生随机数HLR移动通信手机的系统介绍第45页鉴权过程移动通信手机的系统介绍第46页6、呼叫处理过程移动通信手机的系统介绍第47页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、建立移动通信手机的系统介绍第48页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、呼叫证实移动通信手机的系统介绍第49页7、越区切换越区切换：当移动台在通话期间从一个小区移动到另一个小区时，要进行无线信道转换而不中止正在进行通话。在呼叫过程中，移动台不停测量它所在小区基站及相邻小区基站发射无线信号射频和信号质量，并周期将测量结果汇报给BSS并送给MSC。切换类型包含：同一BSC内小区间切换同一MSC内不一样BSC小区间切换不一样MSC/VLR间小区切换移动通信手机的系统介绍第50页同一BSC内区间切换1、命令新BTS激活新TCH2、向MS发新信道信息3、MS调谐后发RACH4、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TCHBSCBTS1BTS212234556移动通信手机的系统介绍第51页同一MSC内不一样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、发功率控制等级等信息7、收到信息后发切换完成信息8-9、释放原信道TCH147824394465老BSC新BSCMSC7778老FACCHRACH新FACCH激活新TCH1、发新小区基站号2、查出新BSC并发请求3、激活新TCH移动通信手机的系统介绍第52页105661472395老BSC新BSCMSCA7108MSCB1010GSMPLMNPSTN不一样MSC/VLR间小区切换1、发送切换请求信息2、发送切换帮助请求信息3、分配切换号，发送切换请求信息4、要求激活新TCH，送给BSC5、将切换号、TCH信息送回6、MSCA与MSCB建立局间中继路由7、经FACCH发送相关切换信息8、经RACH发切换接入9、发送功率控制等信息10、发送切换完成信息,MSCA将掌握总呼叫控制直至呼叫结束移动通信手机的系统介绍第53页7、计费对话音计费：各节点MSC将用户详细通话统计经过送到计费网关，由计费网关进行详细通话统计统计并送到计费中心依据费率进行结算。移动通信手机的系统介绍第54页四、短消息业务介绍1、短消息业务原理及流程2、移动梦网介绍移动通信手机的系统介绍第55页1、短消息业务原理短消息业务分类:--移动台接收/发送点对点短消息短消息传递总是在移动台和某个短消息中心之间进行。接收短消息短消息关口站称为SMS-GMSC，发短消息短消息关口站称为SMS-IWMSC。

--小区广播型短消息:如交通流量情况、气象情况移动通信手机的系统介绍第56页短消息业务流程移动通信手机的系统介绍第57页2、移动梦网－掌中超市

移动梦网：中国移动与众多SP合作，向移动客户提供数据应用服务，包含：WAP、短消息、移动游戏、信息点播、掌上理财、旅行服务、移动办公、移动银行、移动电子商务等等各种各样业务。移动梦网现实状况：当前与中国移动进行合作SP已近500家，包含新浪、搜狐、网易、263等一些著名门户网站，也包含一些有很强创新性和特色网站，如腾讯QQ，灵通网及168WAP等。

使用移动梦网业务方法：

到相关网站定制用手机直接点播经过手机浏览器获取移动通信手机的系统介绍第58页第五部分无线应用协议WAP1、WAP原理2、WAP应用移动通信手机的系统介绍第59页WAP定义WAP--WirelessApplicationProtocolWAP是一个向移动终端提供互联网应用和先进增值服务全球性开放标准

面向移动终端提供数据服务是个开放标准移动通信手机的系统介绍第60页为何需要WAP无线信道带宽窄、稳定性差，TCP/IP性能将受严重影响移动终端处理能力和内存有限，难以处理现有因特网协议族移动终端显示和输入方式与计算机不一样，现有因特网应用服务不能被移动终端使用结论：在现有条件下，需要为移动终端制订新协议移动通信手机的系统介绍第61页WAP设计标准基于现有因特网--对现有因特网标准进行简化--尽可能利用现有因特网资源独立于无线网络--能在各种无线承载网络上使用独立于无线设备--能运行在从手机到PDA等移动终端上确保交互操作--遵照WAP标准，不一样厂家设备就能够互操作移动通信手机的系统介绍第62页WAP提供业务信息服务--新闻、天气、体育、交通、股票行情消息服务--Email、语音信箱、短消息、传真电子商务--在线定票、股票交易、手机银行移动通信手机的系统介绍第63页无线承载信道短消息SMS--GSM、CDMA电路交换数据--GSM、IS-136、CDMA分组交换数据--GPRS、IS-136、CDMA移动通信手机的系统介绍第64页WAP系统结构因特网WAP终端无线网WAP网关WAP服务器WWW服务器WMLHTMLWML移动通信手机的系统介绍第65页WAPoverGSMSMS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服务器移动通信手机的系统介绍第66页第六部分通用分组无线业务GPRS1、GPRS原理2、GPRS实现移动通信手机的系统介绍第67页1、GPRS原理GPRS：GeneralPacketRadioServiceGPRS是一个基于GSM移动分组数据承载业务，在移动用户和远程数据网之间提供数据连接。基于GSM分组交换模式用于承载数据业务移动通信手机的系统介绍第68页发展GPRS原因移动通信网上数据业务量增加GSM缺乏高速数据承载业务

SMS：基于信令信道

CSD：独占信道，数据率只有9.6kbps移动通信手机的系统介绍第69页GPRS特点采取分组交换技术提供较高得数据速率可实现非对称链路一次连接永远在线同时支持话音和数据提供了与IP网络互通功效移动通信手机的系统介绍第70页分组统计复用用户A用户B用户C时隙12345678多个用户共用一个时隙用户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个时隙移动通信手机的系统介绍第71页四种编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编码方式级别越高，速率越高，前向纠错能力越弱CS-4码率快要1:1，几乎没有冗余信息，也就没有纠错能力移动通信手机的系统介绍第72页GPRS速率使用CS-4，GPRS可提供高达171.2Kbps传输速率，这只是理论上和理想条件下值因为基站传输、无线干扰等原因，近期可用编码方案是CS-1和CS-2当前GPRS可提供最大理论速率为：13.4*8=107.2Kbps2下行：最大26.8Kbps4下行：最大53.6Kbps移动通信手机的系统介绍第73页GPRS提供业务Internet业务

Web浏览、Email、FTPVPN业务与企业内部网互通信息点播移动商务、移动银行移动通信手机的系统介绍第74页GPRS组成GPRS骨干MSBSSPCUSGSNGGSN数据网UmGbGiMS：MobileStation移动终端PCU：PacketCo