第6讲 GSM-R通信系统-知识小结（习题课）讲解

第6讲网络结构及区域覆盖知识点梳理一、移动通信信道二、区域覆盖三、多址技术四、移动通信六大困惑五、GSM网络结构六、GSM编号计划内容简介一、移动通信信道基站天线、移动台天线及两幅天线之间的传播路径空中接口电波传播特性主要包含以下四种传播损耗多径效应阴影效应多普勒频移移动信道电波传播特性为了无缝覆盖和不重复覆盖，专家们只能根据传播损耗时的场强变换来建立数学模型。无线信道的传播特性给设计者带来了挑战为了确定网络的覆盖，常用的电波传播损耗预测模型有Okumura模型、Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、对数阴影模型、CCIR模型、LEE模型以及COST-231Walfisch-Ikegami模型。Okumura-Hata模型无线信道的传播特性给设计者带来了挑战频率f150MHz~1500MHz，基站高度Hb30m~200m移动台高度Hm1m~10m距离d1km~20km大区制大区制是指只用一个基站覆盖整个服务区。小区制小区制是将整个服务区划分为若干个无线小区，每个无线小区设一基站负责本小区内所有移动通信的联络和控制。

二、区域覆盖方式大区制与小区制半径30-50KM天线高度几十到上百米发射功率大小区制特点同频道再用--------提高用户容量多个小区----------控制管理复杂存在同频小区-----产生同频干扰小区制有何特点？定向天线覆盖。使用定向天线可以减少同频干扰的小区数i0，从而提高接收信噪比，减小同频干扰。优化同频复用距离和频率分配方案。根据传播环境和业务量的变化情况，调整同频复用距离和频率分配方案。天线高度和倾角的调整。调整天线高度和倾角可以改变小区的覆盖范围和小区形状，减小同频干扰。解决同频干扰采用哪些措施？

三、多址技术BS如何识别用户？用户如何识别BS发给自己的信号？多个用户共享信道，区分用户的方式称为多址技术不同用户台要有各自的特征基站发出的信号也要赋予不同的特征信号的差异可以表现在某些参数上：如信号的工作频率、出现时间、具有的特定码序列三种基本多址类型：频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）频率资源有限的情况下，提高通信系统的容量解决办法---多址技术频分多址（FDMA）——以频道来区分用户FDMA就是将给定的频谱资源划分成若干等间隔的频道（信道），供不同用户使用，每个用户占用一个频道通话。在模拟蜂窝移动通信系统中，采用的多址方式即FDMATDMA是把一个频道按等时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，每一用户占用不同的时隙进行通信。GSM蜂窝移动通信中，即采用了TDMA的多址方式。时分多址（TDMA）---以时隙来区分用户TDMA方式下行（同一小区）TDMA方式上行（同一小区）TDMA方式四、移动通信六大困惑困惑1基站如何区分手机？困惑2手机如何找到基站？困惑3基站如何找到手机？困惑4如何识别手机用户的身份？困惑5如何保证对话不被他人窃听？困惑6如何保证移动着打电话不会有问题？固定电话要识别一路话音来自哪台电话是一件很简单的事情（交接箱）移动通信基站如何搞的清楚谁是谁？困惑1---基站如何区分手机固定电话要找通信网络只要把电话线往墙上的接口接上就可以了。手机要找到通信网络要复杂的多，主要从两个方面阐述。困惑2---手机如何找到基站固话通信，用户的位置是固定的。移动通信中手机始终在移动，基站如何找手机？下发“寻人启事”只要手机在网内一定能找到。困惑3---基站如何找到手机运营商的网络不是免费的，如何对号收费？移动通信中用户是通过终端来访问网络的，对用户的鉴别就相当于对终端的鉴别GSM系统中用户的标识称为IMSI（国际移动用户识别）号，手机的身份证号码。IMSI号存储在SIM卡中，核心网络也存储IMSI号。困惑4---网络如何识别手机用户的身份无线电波向四面八方传送，谁都可以通过仪器窃听。大哥大时代如有人架起一根天线，可以听的很清楚，类似于以前玩插卡的游戏机，邻近竖起天线就可以收到游戏画面数字移动通信很快取代了大哥大，因为可以加密困惑5---如何保证对话不被他人窃听移动通话的特点是位置可以不断的变动，用户总会从一个基站覆盖范围移动到另一个基站覆盖范围，这就叫做切换----handover困惑6---如何保证移动着打电话不会有问题GSM系统结构五、GSM系统结构

MS--手机手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我们一一讲解。紧跟天线后面的是RF滤波器，它不只完成放大和滤波，电磁波的收和发都在一根天线上，谁来保证它们井水不犯河水呢？双工器完成收和发的分配还有一项工作没人做，不同的载频的电磁波在一根天线上运行，谁来区分他们呢？合路器完成信号的合路与分解。

BTS—基站收发信机发射耦合器接收耦合器天线耦合系统BCF(基站公共功能)BSCTRX(收发信机)Abis接口-将语音和用户数据信道合成以后送给BSC-将信令信道合成以后送给BSC双工器-天线与每个小区的收发信机之间的接口BTSBTS通用结构和功能馈线

BSCBTSAbis接口Ater接口- 对BTS无线资源管理- 小区之间越区切换- 通信信道安排- BTS之间的频率重新分配- BTS时间和频率同步控制频率跳变功率控制-等等O&MPCM控制器PCM控制器处理单元交换矩阵BSCX.25控制器BSC通用结构和功能BTSTRAUTRAUMSC上面花了不少篇幅描述一个交换机是怎样完成交换的，对MSC来说，光有交换不够的。HLR：归属未知寄存器存放本地注册的所有用户的信息。

用户管理中心HLR永久纪录-MSISDN-IMSI-用户业务临时纪录- VLR地址- 加密参数

(Kc,Sres,Rand)VLR：拜访未知寄存器存放在一个MSC区漫游的所有用户的信息。

VLR永久纪录- IMSI- 用户注册业务临时纪录- 加密参数 (Kc,Sres,Rand)- LAI-TMSILA1LA4LA2LA3六、GSM编号计划GSM网络系统包括交换系统和基站系统交换系统包括HLR、MSC、VLR、AUC和EIR还与基站系统、其他网络（PSTN、ISDN、数据网、PLMN）之间有接口要正确寻址，编号计划就非常重要区域划分小区位置区MSC区PLMN服务区GSM服务区编号计划－MSISDNMSISDN移动用户号码CC：国家码，中国为86NDC：国内网络接入码（中移：135～139）SN：用户号码，等长8位编码，由运营商分配CCNDCSN移动台国内有效ISDN号码移动台国际有效ISDN号码主叫用户呼叫用户所需拨的号码------手机号码IMSI国际移动用户识别码每个移动用户都分配有一个唯一的IMSI，在整个GSM系统有效，用于用户身份识别。与MSISDN的关系就像人的姓名和身份证号码只要SIM卡不扔，IMSI号就不变编号计划－TMSITMSI临时移动用户识别码在空中接口传递TMSI代替IMSI，加强了用户的安全性由VLR为来访的移动用户在鉴权成功后分配，是由VLR自行分配的4字节BCD码，仅限在VLR管辖区内代替IMSI临时使用与IMSI相互对应编号计划－MSRNMSRN移动用户漫游号码MSRN是在呼叫接续时由VLR临时分配给移动台的号码用于GSM网络在接续时的路由选择MSRN组成与MSISDN相似，最大为15位手机A起呼，和MSC-1建立连接建立连接后，MSC-1查询被叫用HLR，得到被叫用户的IMSI和VLR要求MSC-2提供一个MSRN给HLR找到一个空闲的MSRN分配MSRN呼叫号码的路由指向了MSC-2建立直接的连接编号计划－LAILAI位置区识别码位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，由一个或若干个小区组成。为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有小区同时发寻呼信号。MSC区>=LA>=一个小区用于检测位置更新和信道切换的请求。MCCMNCLAC位置区识别LAI3位2位最大16bitLAC：位置区号码，用于识别GSM网络中的一个位置区，由运营商定义。编号计划－CGICGI全球小区识别码CGI是在所有GSMPLMN中用作小区识别的唯一标识，由LAI＋CI构成CI：小区识别码，由运营商自行定义，是一个2ByteBCD码MCCMNCLAC位置区识别码LAICI全球小区识别码CGI编号计划－BSICBSIC基站识别色码用于识别相邻国家的相邻基站，是一个6bit码NCC：PLMN色码，用于区分国界两侧的运营商，国内用于区分不同省份BCC：基