GSMGSM移动通信系统原理移动通信系统原理1移动通信特点 电波传播环境十分恶劣 多普勒频移产生附加调频噪声 移动台受干扰和噪声骚扰 移动设备要求有很大的动态范围 频谱拥挤 建网技术复杂移动通信原理移动通信原理2大区制 一个基站覆盖整个城市 l通信质量差 l频率利用率低 l系统容量小移动通信原理移动通信原理3P S T N另一有线网另一有线网MSCMSCBSCBSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC小区制 一个区域由多个小区覆盖l通信质量较好 l频率利用率高 l系统容量增大4375163 243561752436127742513147 7小区频率重复再用小区频率重复再用5cellsitecellsitecellsite全向小区 （OMNI CELL SITE）3扇区/小区 （120 SECTOR/ CELLS）6扇区/小区 （60 SECTOR/ CELLS）=1 ANTENNA=3 ANTENNA=6 ANTENNA基站扇区化基站扇区化6GSMGSM常用频率复用模式常用频率复用模式4 3标准复用模式（GSM体制推荐）紧密复用模式3 31 3（NORTEL）2 6（MOTOROLA）多重复用MAP（ERICSSON）745MHz 双工间隔基站 发射频率基站 接收频率2MHz保护频带960905890880872950935925917 915GSMTACS/GSMEGSMETACS无线频谱分配无线频谱分配8基站 发射频率基站 接收频率2MHz保护频带18801805 178590MHz 双工间隔1710DCS1800DCS1800DCS1800频谱分配频谱分配9GSMGSM系统频段系统频段GSM900主频段（P-GSM） 上行：890MHz-915MHz（移动台发 ，基站收） 下行：935MHz-960MHz（基站发， 移动台收） GSM扩展频段（E-GSM） 上行：880MHz-890MHz（移动台发 ，基站收） 下行：925MHz-935MHz（基站发， 移动台收） DCS1800频段 上行：1710MHz-1785MHz（移动台 发，基站收） 下行：1805MHz-1880MHz（基站发 ，移动台收）10GSMGSM绝对频道号绝对频道号GSM900主频段（P-GSM）上行：Fl=890 + 0.2 N（MHz） （ 1N 124） 下行：Fu=Fl + 45（MHz） GSM扩展频段（E-GSM）上行： Fl=890 + 0.2 （N-1024）（MHz ） 下行： Fu=Fl + 45（MHz） （ 975N 1023） DCS1800频段上行： Fl=1710.2 + 0.2 （N-512）（ MHz） 下行： Fu=Fl + 95（MHz） （ 512N 885）1101系列：系统概述 02系列：业务 03系列：网络结构和网络功能 04系列：无线接口信令（L2、L3） 05系列：无线接口物理层 06系列：语音编码（FR、EFR、HR）GSM规范（一）1207系列：移动台终端适配功能08系列：A接口和Abis接口09系列：网络互连（ISDN、PSTN、PSPDN）10系列：PH2新功能11系列：测试12系列：网管（操作维护、用户和终端业务 数据监视、性能、设备管理）GSM规范（二）13GSM网络结构PSTNOMCOMCNMCOMSSIMMEMSBTSBTSBSCAUmMSCMSCVLRVLRHLRAUCEIRBCEFGHDNSSBSS NSS14系统接口 A接口：MSC与BSC间的接口 Abis接口：BSC与BTS间的接口 Um接口：BTS与MS间的接口 B接口：MSC与VLR间的接口 C接口：MSC与HLR间的接口 D接口：HLR与VLR间的接口 E接口：MSC与MSC间的接口 F接口：MSC与EIR间的接口 G接口：VLR与VLR间的接口 H接口：HLR与AUC间的接口15MSC/VLR业务区域MSC/VLR业务区域VLR MSCLocation AreaVLR MSC16位置区（Location Area）MSCVLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell 11cell 12cell 7cell 8cell 9cell 4cell 6cell 5cell 3cell 2cell 117GSM各区域间的关系GSM 业务区PLMN业务区MSC业务区位置区LAC小区Cell18MSC功能与作用呼叫处理 呼叫建立、连接与 清除 切换过程切换过程 移动性管理移动性管理 位 置更新过程 用 户身份识别 移 动设备识别操作与维 护 数据库管理 测量 人机接口（MMI ） 网间互通 计费MSC为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能19HLR功能与作用HLR:Home Location Register 用户识别号（IMSI,MSISDN） 当前用户的VLR（当前位置）业务能力、业务限制信息 用户申请的补充业务 补充业务信息（例：当前转移的电话号 码） 用户状态（registered/deregistered） 移动用户漫游号（MSRN）传递HLR20VLR功能与作用VLR:Visitor Location Register移动台状态 部分补充业务数据 移动站的位置登记(LAI)临时移动用户识别号 (TMSI)管理 MSRN管理VLR21AUC功能与作用l鉴权和加密数据 lKi,RAND lA3,A8算法 lKc,SresMSCMSCBTSBTSBTSACDHEF22鉴权（Authentication）SIMKiA8A3VLRSresKc RANDKcSres=?SresKc RANDA8A3 KiAUC23加密（Ciphering )MSSIMKiA8A3KcSresA5Speech, DataVLR无线通路BTSSpeech, DataSresKc RANDA524EIR功能与作用 EIR：Equipment Identity Register 存储移动设备分类表(IMEI)用来管理所有移动台设备的国际移动用户 识（IMSI）号码以及检查每个移动台设备是否为 合法设备。它包括一个数据库，存储着所有签约用户 所使用的移动台设备的IMEI号码等。白名单、黑名单、灰名单25EIR功能与作用白名单 灰名单 黑名单 合法用户和允许漫游用户的IMEI有故障未经型号认证淘汰的IMEI报失被盗或非法使用的IMEI26国际移动设备识别号(IMEI)国际移动台设备识别码(IMEI)型号批准码(TAC)：由认证中心分配 工厂装配码(FAC)：由厂家编码，表示制造厂家及 最后装配地。 序列号(SNR)： 由厂家分配 版本级别(VL)： 由认证中心确定，与TAC 关联。FACVLSNRTAC6个数字2个数字6个数字1个数字27IMEI查询流程 呼叫建立 请求IMEI传送 MS发送IMEI 在EIR查询IMEI 查询结果送MSCMSBSSMSCEIR 28PSTN MS呼叫流程MSC/VLRBSSMSRN IMSIMSRNMSISDNHLRGMSC29国际移动用户识别码(IMSI)移动国家号码(MCC):中国为460. 移动网号(MNC):移动为00，联通： 01.移动用户识别码(MSIN) :H1H2H3国际移动用户识别号(IMSI)MCCMNCMSIN国内移动用户识别码 国际移动用户识别码30移动用户漫游号码：位长10位VLR临时分配给用户的一个号码与该MSC所属HLR有一定联系在VLR中与IMSI一一对应移动用户漫游号(MSRN)31临时移动用户识别码(TMSI)提高IMSI使用的安全性本地分配的4字节的BDC编码临时移动用户识别号(TMSI)32移动用户ISDN号码(MSISDN)移动用户ISDN号码(MSISDN)国家号码(CC):中国为86MAC：移动接入码 ，=139(8 、7、6、5、0、1)移动用户号：H0H1H2H3ABCDH0H1H2H3：HLR识别码，由 总部统一分配到本地网；H0=0ABCD：移动用户号，由HLR 自行分配CCMACSN国内有效移动用户ISDN号码 国际移动用户ISDN33基站子系统(BSS)组成基站控制器BSC 基站收发信机BTS 无线操作维护中心OMC-R 码变换器TC(Transcoder)UM接口MS Abis接口接口BTSOMC-RBSCTC BTS34BSC的一般结构数字 中继交换网络处理器网络数字 中继A接口Abis接口35BSC的功能作用实现A接口物理层规定(PCM/E1) 实现A接口No.7号信令功能(SP) 实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 实现Abis接口数据链路层(LAPD) 实现A接口与Abis接口间信道交换功能实现部分网络层的功能 实现无线资源管理(RR) 实现BSS管理应用部分的功能实现切换功能等36BTS的一般结构基 站 接 口 设 备信 令 处 理编码与交织译码与解 交织加密加密发信机 天线收信机均衡 解调解密AbisBTS的功能模块Um跳频控制时钟功率控制 37BTS的功能作用 实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 实现Abis接口数据链路层(LAPD) 实现BTS管理功能 实现部分无线资源管理(RR) 实现Um接口物理层规定(PCM/E1) 实现Um接口数据链路层(LAPDm)实现实现跳频功能 实现信道加密、解密功能 实现信道编译码、交织与解交织功能 实现调制与解调功能38发信机实现用户基带数据到射频信号 的转换 上变频 信号激励 功率放大 功率控制39收信机实现射频信号到用户基带数据 的转换 低噪声放大 下变频 信号激励 自动增益控制（AGC） 信号场强提取（RSSI）40天馈系统实现射频信号的合路与分路，控制带外的杂 散，实现网络设计规定的扇区分布等。在需要时，实现上下行信号的双工功能，抑 制收发信干扰。41BTS信令处理Um接口数据链路层：Dm信道链 路接入协议LAPDm Abis接口数据链路层：D信道链 路接入协议LAPD Abis接口与Um接口间信令协议 转换 无线信道管理42BSS链路连接结构Cell SiteBTSCell SiteBSCBTSCell SiteBSCBTSCell SiteBTSCell SiteBTSCell SiteBTSCell SiteBTSColocated BSSRemote BTSDaisy Chained BTS43码变换器(Transcoder)BBS64KBPS16KBPSMSC30PCM TRAFFIC CHANNEL *4TC120 GSM TRAFFICCHANNELS01163144TC功能全称：Transcoder Rate Adaptor Unit 语音编解码功能（FR、EFR） 非连续发射功能（DTX） 数据速率适配功能 与BTS的远端通信功能45MS结构SIMMEMS46用户识别模块(SIM)用户固定数据 网络临时数据业务 相关数据 IMSI TMSI使用的语言 Ki LAI话费数据 接入控制级 Kc 安全算法 禁止的PLMN47位置区识别码(LAI)与CI位置区识别码(Location Area Identity)小区全球识别码(Cell Global Identity)MCCMNCLACL1L2L3L4MCCMNCL