GSM通信技术 及其在电力系统中的应用GSM概述全球移动通讯系统（Global System of Mobile communication）就是众所周知的GSM，是当前应用最 为广泛的移动电话标准，它是第二代 (2G)移动电话系统 。 作为欧洲一个数字蜂窝移动通信标准的GSM系统于 1991年正式在欧洲面世，它的空中接口采用时分多址技 术。 对于移动通信技术，GSM属于第2代（2G）蜂窝移动通 信技术。2代的说法是相对于应用于80年代的模拟蜂窝移 动通信技术以及目前正逐渐进入商用的宽带CDMA技术 。模拟蜂窝技术被称为一代移动通信技术，宽带CDMA 技术被称为三代移动通信技术，即3G。移动通信技术的发展GSM网络结构GSM网络的系统构成GSM系统可以根据功 能划分为以下分系统 ： 交换分系（MSS）； 基站分系（BSS）； 移动台（MS）也称 无线小区和操作与维 护分系统（OMS）。 它包括了从固定用户 到移动用户（或相反 ） 所经过的全部设备,如 右图所示.移动台（MS）在系统中，移动台主要是由形形色色的移动用 户组成的。 移动台靠无线接入进行通信,因此它也称作无线 小区，线路不固定,因此它必须具备用户的识别 号码。GSM系统采用用户识别模块SIM（ Subscriber Identity Module），将模块做成信用 卡的形式。SIM卡中存又用户身份认证所需的信 息，并能执行一些与安全保密有关的信息。移 动设备只有插入SIM卡后才能进网使用。基站分系统（BBS）BSS包含GSM数字移动通信系统中无线通信部分的所有 地面基础设施，通过无线接口直接与移动台实现通信连 接。BSS具有控制功能与无线传输功能，完成无线信道 的发送、接收和管理。它由基站控制器（BSCBase Station Controller）和 基站收发信台（BTSBase Transceiver Station）两部分组成 。基站控制器（BSC）BSC的一侧与移动交换分系统相连接，另一侧与BTS相 连接。一个基站分系统只有一个BSC，而有多套BTS。 它的功能是负责控制和管理，BSC通过对BTS和MS的 指令来管理无线接口，主要进行无线信道分配、释放以 及越区信道的切换管理。基站分系统（BBS）基站收发信台（BTS）BTS负责无线传输，每个BTS有多部收发信机（TRX）,即占用 多个频率点，每部TRX占用一个频率点，而每个频率点又分成 8个时隙，这些时隙就构成了信道。BTS是覆盖一个小区的无 线电收发信设备。BTS还有一个重要的部件称为 码型转换器（Transcoder）和 速率适配器（Rate Adaptor），简称TRAU。它的作用是将 GSM系统中话音编辑信号与标准64kbit/sPCM相配合，例如移 动台（MS）发话，它首先进行语音编码，变为13kbit/s的数字 流，信号经BTS收信机的接收，其输出仍为13kbit/s信号，需经 TRAU后变为64kbit/sPCM信号，才能在有线信道上传输。同时 ,要传送较低速率数据信号时，也需经过TRAU变成标准信 。移动交换分系统（MSS）移动交换分系统包括以下几个部分：移动交换中心（MSC），归属位置寄存器（HLR），拜访位置寄存器（ VLR），认证（鉴权）中心（AUC），设备标志寄存器（EIR）。移动交换中心（MSCMobile Service Switching Center） 它主要处理与协调GSM系统内部用户的通信接续。MSC对位于其服务区 内的移动台（MS）进行交换与控制，同时提供移动网与固定公众电信网 的接口。作为交换设备，MSC具有完成呼叫接续与控制的功能，同时还 具有无线资源管理和移动性管理等功能，例如移动台位置登记与更新， MS的越区转接控制等。移动交换分系统（MSS）归属位置寄存器（HLRHome Locate Register） HLR是管理移动用户的数据库,作为物理设备,它是一立 的计算机.每个移动用户必须在某个HLR中登记注册.在数字 蜂窝网中,应包括一个或多个HLR.HLR所存储的信息分两类 ：一类是有关用户参数的信息,例如用户类别、所提供的服 务、用户的各种号码、识别码,以及用户的保密参数等；另 一类是用户当前的位置信息,例如移动台漫游号码、VLR地 址等,用于建立至移动台的呼叫路由.HLR不受MSC的直接控 制.认证（鉴权）中心（AUCAuthentication Center） 它直接与HLR相连,是认证移动用户身份及产生相应认证参 数的功能实体.认证参数包括随机号码RAND、信号响应 SREC和密匙KC.认证中心对移动用户的身份进行认证,将用 户的信息与认证中心的随机号码进行核对,合法用户才能接 入网络,并得到网络的服务 移动交换分系统（MSS）拜访位置寄存器（VLRVisitor Location Register） VLR是存储用户位置信息的动态链接库,当漫游用户进入某个MSC 区域时,必须在MSC相关的VLR中进行登记,VLR分配给移动用户一 个漫游号（MSRN）.在VLR中建立用户的有关信息,其中包括移动 用户识别码（MSI）、移动台漫游号（MSRN）、移动用户所在位 置区的标志及向用户提供服务等参数,而这些信息是从相关的HLR中 传过来的.MSC在处理入网和出网呼叫时需要查访VLR中的有关信 息.一个VLR可以负责一个或多个MSC区域.由于MSC与VLR之间交 换信息很多,所以两者的设备通常合在一起.设备标志寄存器（EIREquipment Identification Register） EIR是存储有关移动台设备参数的数据库,用来实现对移动设备的识 别、监视、闭锁等功能.EIR只允许合法的设备使用,它与MSC相连 接.操作与维护分系统（OMS）操作与维护管理的目的是使网络运营者能监视 和控制整个系统，把需要监视的内容从被监视 的设备传到网络管理中心，显示给管理人员； 同时，应该使管理人员在网络管理中心还应该 能修改设备的配置和功能。GSM网络的工作频段和无线频率的复用移动通信（又称蜂窝 通信） 频率复用：如右图所 示，当两个小区相隔 足够远（不会引起互 相干扰），可以使用 相同的载频频点。 这样，运营商可以在 有限的频段内增加整 个网络的容量。GSM的TDMA技术GSM每个载频带宽是200KHz，在每载频上采用时分 多址技术（TDMA），又分8个时隙，因此，GSM的 空中物理信道是一个频宽200KHZ，时长为0.577ms 的物理实体（Burst，突发）。 GSM采用的是频分双工（FDD），接收和发射用不同 的频率。 GSM规定发送和接收之间相差3个时隙的时间。这样 ，手机就不需要同时进行收发，3个时隙的间隔，能 够在接收和发射之间切换，共用某些RF部件，降低手 机的设计实现的难度。GSM的TDMA帧结构- BurstsGSM的每个载频由8个时隙构成，即由8个0.557ms的时 隙组成，帧周期4.615ms。 每个时隙中容纳一个突发（Burst），如下图所示。 接收机只有在分配给它的时隙时间段里接收和解码所收 的Burst，因此GSM对同步和定时有严格的要求。GSM在电力系统中的应用电力设备监测报警器GSM联网报警系统客户用电负荷管理电力应急通信