《GSM-系统原理讲座》课件

GSM系统原理讲座GSM系统概述起源GSM起源于欧洲，作为一种数字蜂窝移动通信系统，旨在解决模拟蜂窝网络的不足。标准化GSM采用开放式标准，允许不同厂商的设备兼容互通，并促进产业发展。全球应用GSM在全球范围内被广泛采用，成为世界上最流行的移动通信标准之一。GSM系统的组成移动台(MS)移动台是用户使用的移动终端，例如手机、笔记本电脑等。基站(BTS)基站负责与移动台进行无线通信，是GSM网络的无线接入点。基站控制器(BSC)基站控制器管理和控制多个基站，负责基站之间的协调和资源分配。移动交换中心(MSC)移动交换中心负责处理呼叫连接、用户身份认证、漫游管理等功能。GSM系统的工作原理1移动台用户手机2基站子系统与移动台通信3网络子系统处理通话、数据等4操作维护子系统管理网络运营GSM信令系统数据传输信令系统用于在GSM网络中的不同设备之间传输控制信息，例如呼叫建立、用户身份验证和位置更新等。网络管理信令系统还负责管理网络资源，例如分配频道和管理呼叫。GSM信令子系统移动交换中心（MSC）负责呼叫控制、路由和切换。归属位置寄存器（HLR）存储用户资料，如电话号码和位置。访问位置寄存器（VLR）跟踪漫游用户的当前位置和状态。认证中心（AUC）验证用户身份和提供加密密钥。GSM接口1Abis接口基站控制器与基站之间接口，用于传输无线信号数据。2A接口基站控制器与移动交换中心之间接口，用于用户数据和信令传输。3B接口移动交换中心与移动用户数据中心之间接口，用于数据传输。4C接口移动用户数据中心与数据网络之间接口，用于与外部网络通信。GSM网络架构GSM网络主要分为核心网（CN）和无线接入网（RAN）。核心网负责处理用户数据、控制和管理无线接入网。无线接入网负责与移动终端通信，提供无线信号覆盖。核心网包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）、短信中心（SMS-C）等。无线接入网包括基站控制器（BSC）和基站（BTS）。GSM网络演进12GGSM:基于TDMA技术的数字移动通信系统22.5GGPRS:基于分组交换的移动数据服务32.75GEDGE:增强数据速率GSM演进43GUMTS:3G通用移动通信系统GSM网络演进历程1991GSM第一代标准1997GPRS（通用分组无线业务）标准2002EDGE（增强数据速率数据演进）标准20033G标准（UMTS、HSPA）20084G标准（LTE、LTE-Advanced）GPRS网络结构1GPRS接入网络连接移动用户，并与核心网进行数据交互。2GPRS核心网负责处理数据传输、用户管理和安全控制。3外部网络包括互联网、企业网络和其它数据网络，提供数据服务。GPRS网络功能数据传输提供高速数据传输服务，支持各种数据应用。多媒体功能支持各种多媒体应用，如视频通话、在线游戏等。互联网接入为用户提供互联网接入服务，方便用户随时随地享受网络服务。GPRS接入网络无线接入GPRS用户通过无线网络连接到GSM网络。移动台（MS）通过无线接口（Um接口）与基站（BTS）进行通信。基站控制基站控制器（BSC）负责控制基站的无线资源分配和用户管理。分组数据数据通过分组数据网络（PDN）传输，并由分组数据网络控制器（PDNC）进行管理。GPRS核心网服务提供GPRS核心网提供多种数据服务，包括数据传输、数据存储、数据处理和数据安全等。网络管理负责GPRS网络的管理和控制，包括用户管理、资源管理、流量控制和安全管理等。网络互联GPRS核心网连接到其他网络，例如互联网、企业内部网和其他移动通信网络。GPRS接口与协议接口类型GPRS网络使用多种接口连接不同的网络组件，例如Gn、Gb、Gs等。协议标准GPRS网络采用一系列协议标准，例如GSM03.42、GSM03.60、GSM04.08等，确保数据传输的可靠性和安全性。数据传输GPRS接口和协议支持各种数据传输方式，例如TCP/IP、UDP、HTTP等。EDGE系统概述速度提升EDGE技术可以显著提高数据传输速度，提供更快的网络体验。容量增强EDGE系统通过优化频谱利用率，提高网络容量，满足更多用户的需求。覆盖范围EDGE技术可以扩展网络覆盖范围，将数据服务带到更多地区。EDGE增强技术更高的数据速率EDGE技术可以提供更高的数据速率，最高可达384kbps，比GSM的传统数据速率快得多。更低的延迟EDGE技术可以降低数据传输的延迟，使数据传输更加实时，这对需要实时性的应用非常重要。更高的频谱效率EDGE技术可以提高频谱效率，在相同的频谱资源下传输更多的数据。EDGE系统架构EDGE系统架构是在GSM网络基础上进行的演进，其核心是通过引入分组数据技术来增强数据传输能力。EDGE系统主要由以下几个部分组成:基站子系统(BSS):负责无线信号的收发和控制网络子系统(NSS):负责用户数据和控制信息的处理分组数据网络(PDN):负责数据包的传输EDGE发展趋势网络速度EDGE网络速度提升，提高数据传输速率。网络容量EDGE网络容量扩大，支持更多用户。应用扩展EDGE网络支持更多应用，如移动视频和语音。3G系统概述高速数据传输3G网络提供比2G网络更快的数据传输速度，支持更丰富的多媒体应用。移动宽带3G网络支持移动宽带接入，为用户提供随时随地访问互联网的服务。语音和数据融合3G网络整合了语音和数据服务，为用户提供更全面的通信体验。UMTS系统架构UMTS系统架构主要包括无线接入网(UTRAN)、核心网(CN)和用户设备(UE)三个部分。UTRAN负责无线信号的传输，CN负责数据处理和业务控制，UE负责与网络通信。UMTS无线接入网1节点B(NodeB)负责与用户终端进行无线通信，提供无线信道资源。2无线网络控制器(RNC)管理多个节点B，负责无线资源管理和用户切换。3无线资源管理(RRM)优化无线资源利用率，提高系统容量和用户体验。UMTS接口与协议无线接口UMTS无线接口使用通用分组无线服务(GPRS)协议，提供数据和语音服务。核心网接口UMTS核心网接口使用Iu接口连接到RNC，提供网络控制和数据路由功能。协议层UMTS使用多个协议层，包括物理层、数据链路层、网络层和传输层，以支持数据传输和网络管理。HSPA系统升级1HSPA+HSPA+(高速分组接入演进)是HSPA的升级版本，通过改进调制解调技术和多天线技术，提高数据传输速率和系统容量。2DC-HSPA+DC-HSPA+(双载波高速分组接入演进)是HSPA+的进一步增强，通过利用两个载波进行传输，进一步提高数据传输速率和系统容量。3LTELTE(长期演进)是3G技术的演进，采用新的无线技术和网络架构，提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更高的系统容量。LTE系统概述1高速数据传输LTE系统支持更高的数据速率，可达100Mbps的下行速率和50Mbps的上行速率。2低延迟LTE系统提供更低的延迟，使实时应用，如视频通话和在线游戏更加流畅。3高容量LTE系统可以支持更高的用户数量，满足日益增长的移动数据需求。LTE系统架构LTE系统架构主要由无线接入网(eNodeB)、核心网(EPC)和用户设备(UE)三部分组成。eNodeB负责与用户设备进行无线通信，EPC负责提供数据传输和业务控制等功能，UE是用户的终端设备。LTE无线接入网eNodeBeNodeB是LTE无线接入网的核心设备，负责与用户设备进行无线通信，并进行数据传输。基站控制器基站控制器负责管理多个eNodeB，并协调它们的运行，例如小区调度、功率控制和数据传输。用户设备用户设备是用户终端，负责与eNodeB进行通信，并接收和发送数据。LTE接口与协议LTE接口定义了不同网络实体之间的通信方式，如UE与eNB，eNB与MME等。LTE协议规定了数据传输格式、控制信息等，确保不同设备之间能够有效地进行数据交换。LTE接口与协议遵循3GPP标准，确保网络互操作性和兼容性。LTE演进展望更高速度LTE演进将继续推动移动数据传输速度的提升，为用