《GSM无线基本概念》课件

GSM无线基本概念GSM简介全球移动通信系统GSM是一种数字蜂窝移动通信技术，它是全球最广泛使用的移动通信标准。广泛应用它支持各种移动设备，例如手机、平板电脑和笔记本电脑。网络基础GSM网络由基站、交换机和核心网络组成，提供语音和数据服务。GSM网络架构GSM网络由多个子系统组成，它们协同工作以提供无线通信服务。主要子系统包括：基站子系统(BSS)网络子系统(NSS)操作支撑子系统(OSS)小区和覆盖区域每个基站覆盖的地理区域称为小区。小区是GSM网络的基本单元。每个小区使用唯一的标识符（小区ID）来识别。一个基站可以覆盖多个小区，并与移动台进行通信。频率使用和复用频率使用GSM系统使用特定频段进行无线通信，确保信号传输质量。频率复用为了提高频谱利用率，GSM采用频率复用技术，在一个区域内，多个小区使用不同的频率进行通信。信道划分时隙分配每个时隙可以分配给不同的用户，实现多用户共享同一个载波频率。频率复用不同的基站使用不同的频率，避免信号干扰，提高频谱利用率。频率划分将一个频率范围划分为多个子信道，每个子信道分配给不同的用户或功能。时分多址访问(TDMA)1分时复用每个用户只在特定的时间段内使用无线信道，并以时间片为单位进行数据传输。2提高信道利用率TDMA通过将时间资源分配给不同的用户，最大限度地利用了无线信道资源。3减少干扰每个用户在自己的时间片内独占信道，避免了用户之间相互干扰，提高了通信质量。语音编码模拟信号将模拟语音信号转换为数字信号。压缩算法减少数字信号的比特率，提高传输效率。编码标准GSM使用线性预测编码(LPC)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)进行编码。数据传输服务电路数据GSM网络提供电路数据服务，类似于传统电话，在通话期间建立一条专用的通信线路，提供稳定的语音质量和较低的延时。分组数据GSM网络还支持分组数据服务，例如短信和互联网接入，将数据分成数据包进行传输，提供灵活性和效率，但可能会有延时和数据丢失。无线接口无线接口是移动台与基站之间进行通信的桥梁，它定义了信号传输的物理层和数据链路层协议。无线接口包括物理信道、逻辑信道和控制信道等，它们协同工作，确保移动台和基站之间可靠的无线数据传输。移动台和基站通信呼叫建立移动台发起呼叫，基站分配信道。数据传输移动台和基站通过无线信道交换数据。呼叫结束呼叫结束后，基站释放信道。小区间切换1信号强度当移动台离开当前服务小区，移动台的信号强度会下降。2切换过程基站检测到信号强度下降，会将切换请求发送到移动台。3新小区接入移动台接收切换请求，并与新小区建立连接，完成切换。小区间切换是GSM网络中一个重要的功能，确保移动台在移动过程中始终保持通话连接。当移动台离开当前服务小区时，信号强度会下降，基站会检测到这种情况并向移动台发送切换请求，移动台会接收请求并与新小区建立连接，完成切换。信号链路协议1无线链路控制(RLC)负责数据分组的分割、重组、错误检测和重传，保证可靠的数据传输。2无线链路数据(RLD)提供数据速率控制、流量管理、数据包优先级处理和数据包缓存等功能。3MAC层负责物理信道的分配和管理，实现TDMA协议。物理信道1时隙GSM物理信道在时间上被划分为时隙，每个时隙分配给特定的用户或服务。2载波频率每个物理信道占用一个特定的载波频率，用于传输信号。3信道类型GSM物理信道可分为控制信道和数据信道，用于不同的通信目的。逻辑信道传输数据逻辑信道用于在移动台和基站之间传输数据。多路复用多个逻辑信道可以复用在同一个物理信道上。分组管理逻辑信道将数据分组并进行管理，确保数据传输的可靠性。控制信道控制信道作用用于传送控制信息，例如呼叫建立、数据传输控制、小区切换等。控制信道类型包括呼叫控制信道、广播控制信道、寻呼控制信道等。控制信道特点占用带宽较小，信息传输速率较低，但对实时性和可靠性要求较高。数据信道传输数据用于传输用户数据，例如短信、彩信、互联网访问等。数据速率根据具体的信道类型和网络条件，数据速率可达到不同的水平。无线安全体系鉴权确保用户身份合法性，防止非法用户接入网络加密对传输数据进行加密，防止窃听或篡改隐私保护保护用户个人信息，防止泄露或滥用鉴权程序1身份验证移动台提供身份信息2密钥生成基站生成会话密钥3鉴权确认基站验证移动台身份加密机制1A5/1算法GSM使用A5/1算法对语音和数据进行加密。2密钥管理每个用户拥有唯一的加密密钥，由网络提供。3实时加密数据在传输过程中被实时加密，确保通信安全。用户隐私保护确保用户数据安全，防止未经授权的访问和使用。遵守相关隐私法规，保护用户的个人信息。提供匿名服务和数据脱敏机制，保护用户身份隐私。网络注册和漫游1注册移动台开机后，会自动向网络发送注册请求。2鉴权网络验证移动台的身份，并分配临时身份标识。3漫游移动台离开原服务区域，自动切换到新网络。4更新位置网络跟踪移动台位置，保证通话连接稳定。移动台位置跟踪小区位置更新移动台定期向网络发送位置更新信息，告知当前所在小区。呼叫定位通过测量移动台信号强度，网络可以估计移动台的位置。辅助定位利用GPS或其他辅助技术，可以更精确地确定移动台位置。主叫和被叫过程1主叫发起用户拨号，手机发送请求到基站。2基站处理基站将请求转发到移动交换中心（MSC）。3呼叫建立MSC查找被叫号码，建立连接并通知被叫手机。4通话连接被叫手机接听，双方建立语音连接。语音数据传输数字化语音将模拟语音信号转换为数字信号，以便在GSM网络中传输。编码压缩使用语音压缩算法，例如线性预测编码(LPC)或自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)，以减少数据量。信道分配将数字语音数据分配给特定的时隙和频率，以便在无线信道上进行传输。数据业务发起1用户请求发起数据业务请求2网络处理处理数据业务请求3数据传输数据传输网络优化与维护优化覆盖范围，信号强度，数据速率，呼叫质量维护设备故障排查，软件更新，安全漏洞修复常见故障诊断信号强度弱信号会导致通话中断或质量下降。网络覆盖检查是否处于网络覆盖区域，或是否存在网络拥塞。SIM卡故障SIM卡损坏或与手机不兼容会影响信号接收。手机硬件问题天线损坏或手机内部电路故障也会导致信号问题。系统性能指标99.9可用性GSM网络需要高可用性以确保可靠的连接服务100ms延迟低延迟对于实时语音和数据传输至关重要10