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1.GSM基本原理介绍

1.GSM基本原理介绍
1.GSM基本原理介绍

GSM基本原理介绍

一. 概述

1.1 GSM系统的发展和主要参数

1.2 频带的划分及使用

二. 系统简介

2.1系统构成

2.2各子系统介绍

2.3接口及协议

2.4 TC及SM的使用

三. 服务区域的划分

四. G SM系统编号方案

五. 语音信号的处理

六. 空中接口部分

6.1 逻辑信道

6.2 突发脉冲

6.3 逻辑信道与物理信道的映射

七. 系统管理功能介绍

7.1 安全性管理(鉴权,加密)

7.2 移动性管理

八. 呼叫流程举例

九. 业务介绍

第一章概述

1.1 GSM系统的发展和主要参数

移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信。20年代开始在军事及某些特殊领域使用,40年代才逐步向民用扩展;最近十年间才是移动通信真正迅猛发展的时期,而且由于其许多的优点,前景十分广阔。

移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程。目前,比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM,美国的ADC和日本的JDC(现改称PDC)。其中GSM的发展最引人注目,其发展历程如下:

·1982年,欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM,以开发第二代移动通信系统为目标。

·1986年,在巴黎,对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验。

·1987年,GSM成员国经现场测试和论证比较,就数字系统采用窄带时分多址TDMA规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见。

·1988年,十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU)。

·1989年,GSM标准生效。

·1991年,GSM系统正式在欧洲问世,网路开通运行。移动通信跨入第二代。

1.2 频带的划分及使用

第二章系统简介

2.1 系统构成

GSM的典型结构如图1-1:

MS

OSS

图2-1 GSM系统结构

OSS:操作支持子系统BSS:基站子系统NSS:网路子系统

NMC:网路管理中心DPPS:数据后处理系统SEMC:安全性管理中心PCS:用户识别卡个人化中心OMC:操作维护中心MSC:移动业务交换中心VLR:来访用户位置寄存器HLR:归属用户位置寄存器AUC:鉴权中心

EIR:移动设备识别寄存器BSC:基站控制器BTS:基站收发信台

PDN:公用数据网PSTN:公用电话网ISDN:综合业务数字网

MS:移动台

由上图可见,一个GSM系统可由三个子系统组成,即操作支持子系统(OSS),基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分组成。其中,基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分,它通过无线接口直接与移动台相连,负责无线发送接收和无线资源的管理。网路子系统是整个系统的核心,它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。基站子系统BSS主要负责无线信息的发送与接收及无线资源管理;同时,它与NSS相连,实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接,传送系统信息和用户信息等;当然,也要与操作支持子系统OSS之间实现互通。

2.2 各子系统介绍

2.2.1 移动台(MS)

移动台是用户直接使用,完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲,已经从一定程度上具备了个人化的特点──即具有用户私人信息的SIM卡和通信的物理实现设备的分离。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息,也含有鉴权和加密实现的信息;而物理设备可以是手持机,车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成。

2.2.2 基站子系统(BSS)

1、基站控制器(BSC)

BSC是基站子系统(BSS)的控制部分,主要有如下功能。

a.接口管理:支持与MSC间A接口,与BTS间的Abis接口及与OMC间的X.25

接口。

b.BTS-BSC之间的地面信道管理

BSC对BTS间的无线信令链路,操作维护链路进行监测、对无线业务信道进行分配管理。

c.无线参数及无线资源管理

无线参数包括:BTS载频频率、空中接口是否应用了非连续接收、发射、, 移动台接入网最小电平设置、逻辑信道与物理信道的映射关系。

无线资源包括:小区内信道配置、专用信道与业务信道的分配管理、切换资源管理等。

d.测量和统计

对无线链路的测量:处理移动台和BTS送上的测量报告,决定是否需调整BTS和移动台功率,决定是否切换。

话务量统计:对业务信道的阻塞率,呼叫成功率,越区切换频度等作出统计,为系统扩容和小区分裂等提供凭据。

e.切换

根据小区功率电平,话音质量及干扰情况,选择切换的目的对象,对于小区内切换,同一BSC控制的小区间切换,BSC完全控制,而不同BSC控制的小区间切换则由MSC完成。

f.支持呼叫控制

通过交换电路实现话路连接,还可提供主、被叫排队机机制。

g.操作与维护

收集BSC及BTS告警,并传至OMC,同时更新自身内部资源表;配合OMC实现对BSS的软件升级。

2、基站发信台(BTS)

受控于基站控制器(BSC),属于基站子系统(BSS)的无线部分,服务于某小区的无线收发信设备,

实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能。BTS主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等;载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合;控制单元则用于BTS的操作与维护。

2.2.3 网络子系统(NSS)

1、移动业务交换中心(MSC)

MSC是整个网路的核心,完成或参与网络子系统(NSS)的全部功能,协调与控制整个GSM网络中BSS.OSS的各个功能实体。

首先,MSC提供与BSC的接口,A接口提供GSM90011800的TDMA方式,At接口提供CDMA的接入,提供内部各功能实体的接口,实现各种相应的管理功能,提供与PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN的接口;其次,支持一系列业务──电信业务,承载业务和补充业务;最后,支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网路功能。

2、访问用户位置寄存器(VLR)

访问用户位置寄存器(VLR)是服务于其控制区域内移动用户的,存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR 控制区后,此VLR将由该移动用户的归属用户位置寄存器(HLR)获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后,将取消VLR中此用户的数据。VLR通常在每个MSC中实现。

3、归属用户位置寄存器(HLR)

相对于VLR,归属用户位置寄存器(HLR)是一个静态数据库(当然,也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据,包括用户识别号码,访问能力、用户类别和补充业务等数据,由它控制整个移动交换区域乃至整个PLMN)。

4、鉴权中心(AUC)

鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥,防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃。

5、移动设备识别寄存器(EIR)

移动设备识别寄存器(EIR)存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI),通过核查三种表格(白名单、灰名单、黑名单)使用得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能。

2.2.4 操作支持子系统(OSS)

主要包括网路管理中心(NMC),安全性管理中心(SEMC),集中计费管理的数据后处理系统(DPPS)、用户识别卡个人化管理中心(PCS)等,由于其在管理上的独立性,不再专门介绍其细节。

2.3 接口与协议

由于通信市场的竞争,移动通信市场中各个厂家可以生产自己的产品,为了保证电信营运部门能够选择使用不同厂家的各部分设备组网,因此需要制定技术规范以保证不同设备间接口的标准性。同时,为使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向ISDN的数据通信业务,GSM 系统引入7号信令系统和信令网络。

一、GSM系统的主要接口

MS

Um接口Abis接口A接口图2-2 GSM系统的主要接口

GSM系统的主要接口系指A接口、Abis接口和Um接口。这三个接口标准使得电信运营部门能够把不同设备纳入同一个GSM数字通信网中。

1、A接口

A接口定义为网路子系统(NSS)与基站子系统(BSS)间的通信接口。从系统上来讲,就是移动业务交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的接口,物理链路采用标准的2.048Mb/s的数字传输链路实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。

2、Abis接口

Abis接口定义了基站子系统(BSS)中基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信标准,用于远端互连方式。而图中示中的BS接口是Abis接口的特例,用于定义基站控制器(BSC)与基站收发信台(BTS)间距离小于10米时的标准。它们之间采用标准的2.048Mb/s PCM数字链路来实现。此接口支持所有向用户提供的服务,并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。

3、Um接口

Um接口(空中接口)定义为移动台与基站收发信台(BTS)之间的通信接口,用于移动台与GSM系统

的固定部分之间的互通,物理链路是无线链路。此接口传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。

二、网络子系统(NSS)的内部接口

如图1-5定义了网络子系统内部接口

E

图2-3 网络子系统内部接口

1、B接口

B接口定义为访问用户寄存器(VLR)与移动业务交换中心(MSC)之间的内部接口,用于移动业务交换中心(MSC)向访问用户寄存器(VLR)询问有关移动台(MS)当前位置信息或通知访问用户寄存器(VLR)有关移动台(MS)的位置更新信息等。

2、C接口

C接口定义为归属用户寄存器(HLR)与移动业务交换中心(MSC)之间的接口。用于传递路由选择和管理信息。如果采用归属用户位置寄存器(HLR)作为计费中心,则呼叫结束后建立或接收此呼叫的移动台(MS)所在的移动业务交换中心(MSC)应把计费信息传送给该移动用户当前归属的归属用户位置寄存器(HLR)中。一旦要建立一个至移动用户的呼叫时,关口移动业务交换中心(GMSC)应向被叫移动用户所属的归属用户位置寄存器(HLR)询问被叫移动台的漫游号码。其物理链路采用标准2.048Mb/s的PCM数字传输线。

3、D接口

D接口定义为归属用户位置寄存器(HLR)与访问用户位置寄存器(VLR)之间的接口。用于交换有关移动台位置和用户管理的信息。为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。实用化的GSM系统结构一般把VLR综合于移动业务交换中心(MSC)中,而把归属用户位置寄存器(HLR)相连的标准2.048Mb/s的数字链路。

4、E接口

E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心(MSC)之间的接口。当移动台(MS)在一个呼叫进行过程中,从一个移动业务交换中心(MSC)控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心(MSC)的控制区时,为不中断通信需完成越区信道切换过程,此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换。E接口的物理链路是通过移动业务交换中心(MSC)间的标准2.048Mb/s数字链路来实现的。

5、F接口

F接口定义为移动业务交换中心(MSC)与移动设备识别寄存器(EIR)之间的接口。用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息。F接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心(MSC)与移动设备识别寄存器(EIR)之间的标准2.048Mb/s的PCM数字链路实现的。

6、G接口

G接口定义为访问用户位置寄存器(VLR)之间的接口。当采用临时移动用户识别码(TMSI)时,此接口用于向分配此TMSI的访问用户位置寄存器(VLR)询问有关此移动用户的国际移动用户识别码(IMSI)的信息。G接口的物理链路采用标准2.048Mb/s数字链路。

三、GSM与其它公用电信网的接口

其它公用电信网泛指公用电信网(PSTN),综合业务数字网(ISDN),公用分组交换数据网(PSPDN)和电路交换公用数据网(CSPDN)。GSM系统通过MSC与这些公用电信网互连,其接口必须满足CCITT的有关接口和信令标准及各个国家邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。

根据我国现有公用电话网(PSTN)的发展现状和综合业务数字网(ISDN)的发展前景,G S M系统与P S T N和I S D N的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链路是由M S C引出的标准2.048M b/s 数字链路实现。

如果具备ISDN交换机,HLR可建立与SDNI网间的直接信令接口,使ISDN可通过移动用户的ISDN号码直接向HLR询问移动台的位置信息,以建立至移动台当前所在MSC之间的呼叫路由。

四、各接口协议

协议是各功能实体间的共同“语言”,通过各个接口相互传递有关的消息,为完成GSM系统的全部通信和管理功能建立起有效的信息传输通道。不同的接口可能采用不同的物理链路,完成各自独特的功能。GSM系统各接口采用的分层协议结构同时考虑到了与ISDN的互通,符合开放系统互连(OSI)参考模型。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能,按连续的独立层描述协议,每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它自己特定的服务。如图1-6给出了GSM系统的分层协议基本结构示意图。

L3

MS MSC

BSC

BTS

Um接口A接口

Abis接口

图2-4 系统主要接口的协议分层结构

CM:接续管理 BTS:BTS的管理部分 MTP:信息传递部分

MM:移动性管理 Um:MS与BTS间接口 MSC:移动业务交换中心

RR:无线资源管理 Abis:BTS与BSC间接口 BSC:基站控制器

MS:移动台 SCCP:信令连结控制部分 BTS:基站收发信台

L1-L3:信号层1-3 A:BSC与MSC间接口 BSSMAP:基站子系统移

LAPDm:ISDN的Dm数据链路协议动应用部分

1、各协议分层结构描述

(1)信号层1(也称为物理层)

这是无线接口的最低部分,提供传送比特流所需的物理链路,为高层提供各种不同功能的逻辑信道,包括业务信道和逻辑信道,每个逻辑信道有它自己的逻辑接入点。

(2)信号层2

主要目的为建立移动台和基站间可靠的专用数据链路,L2协议基于I S D N的D信道接入协议(L A P-D),但作了改动,因而在U m接口中的L2协议称为L A P D m。

(2)信号层3

主要传送控制和管理信息。L3包括三个基本子层:无线资源管理(RR),移动性管理(MM)和接续管理(CM)。其中接续管理(CM)层中含有多个呼叫控制(CC)单元,提供并行呼叫处理;在CM 子层中还有补充业务(SS)单元和短消息业务管理(SMS)单元,用于支持补充业务和短消息业务。

2、信号2?3的互通

在A接口,信令协议的参考模型如图1-7所示。

A接口

BSSAP :BSS 应用部分 SCCP :信令连接控制部分 DTAP :直接转移应用部分 MTP :消息传递部分 BSSMAP :BSS 移动应用部分

图2-5 A 接口信令协议参考模型

基站要自行控制或在MSC 的控制下实现对蜂窝的管理这一无线功能,无线资源管理子层(RR)即是定义此功能的,无线资源管理子层(R R )消息在B S S 中进行处理和转评,映射成B S S 移动应用部分(B S S M A P )的消息在A 接口中传递。

子层移动性管理和接续管理都至MSC 终止,M M 和C M 消息在A 接口中是采用直接转移应用部分(D T A P )传递,基站子系统(B S S )则透明传递M M 和C M 消息。

3、 NSS 内部及GSM 系统与PSTN 之间的协议

如图1-8。

MAP

TCAP

BSSAP

SCCP

MTP

ISUP

TUP

TUP :电话用户部分 BSSAP :BSS 应用部分 ISUP :ISDN 用户部分 SCCP :信令连接控制部分 MAP :移动应用部分 MTP :消息传递部分 TCAP :事务处理应用部分

图2-6 应用于GSM 系统的7号信令协议层

在网路子系统(NSS)内部各功能实体间接口通信均由7号信令系统支持。GSM 系统与PSTN

系统间通信优先采用7号信令。支持GSM系统的7号信令协议层简单用图1-8所示。与非呼叫相关的信令是采用移动应用部分(MAP),用于NSS内部各接口间的通信;与呼叫相关的信令则采用电话用户部分(TUP)和ISDN用户部分(ISUP),分别用于MSC间和MSC与PSTN及ISDN间的通信。其中TUP和ISUP协议应符合各国家制订的相应技术规范,MAP信令则必须符合GSM规范。

2.4码变换器(TC)和子复用设备(SM/BIE)

方式,以的速率传送的,而在

由于语音信号在空中接口中是采用R P E-L P T编码

PSTN网络中是采用A律编码,传输速率为64K b i t/s。为了实现信号的处理,必须使用码变换器TC。在采用16Kbit/s速率传输时,PCM线上每信道中只占用了2bit,因此考虑采用特殊的方法把这些信号复接起来,节省传输线,这种实现其设想的设备称为子复用设备(SM);而在Sbis接口上实现复用的设备称为BIE。下图将给出它们在网络中的位置示意图。

BS接

Abis接口BS接口

图2-7 码变换和子复用设备的位置

一、TC单元

TC位于BSC和MSC之间,在A接口上信道话音信号传输速率为64Kbit/s,在BSC方向,A’接口上每话音信道传输速率16Kbit/s,A’接口也符合2M的G.703规范,只是各信道的其余6bit 不用。í?-110列出了A接口和A’接口的信道结构。由图可知,TS信息符合CCITT规定,当B S S 的操作维护是通过无线部分操作维护中心由远端来控制时,A’接口上时隙1被用于操作维护中心与B S S间的X.25通信链路。如果B S S的操作维护中心是直接通过X.25连到B S C,则时隙1可被用作业务信道。时隙16为B S C和M S C间为实现呼叫处理功能所用的7号信令链路。A’接口的第31时隙有可能被用于码变换复用器控制器T S C到B S C间的操作维护信令链路L A P D。

A接口时隙分配

A’接口时隙分配

15个全率信道

15个全率信道

图2-8 A 和A ’接口时隙图

二、SM 子复用单元

SM 可提供多种多路复用方案,但最多把90个话音业务信道复用到一个P C M 2M 传输线上。如图1-11所示。图中时隙4、8、12用于各支路同步;时隙20、24、28为复用前各支路的7号信令链路。

TS0信息

0 1 2 3 4 5 6 7

15个全速率信道

NO.7信令

TS0信息

SM复用后时隙分配

1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

T1信息

5 6 7 85 6 7 85 6 7 8

T2信息

9 10 11 129 10 11 129 10 11 12

T3信息

13 14 15 13 14 15 13 14 15

X.25/SPARE

17 18 19 2017 18 19 2017 18 19 20

NO.7信令T1

21 22 23 2421 22 23 2421 22 23 24

NO.7信令T2

25 26 27 2825 26 27 2825 26 27 28

NO.7信令T3

29 30 31 29 30 31 29 30 31

15个全速率信道

SM复用前时隙分配

04

8

12

1620

24

28

T1T2T3T1T2T3T1T2T3

T1T2T3T1T2T3T1T2T3

图2-9 SM 复用前后时隙分配

三、基站设备接口单元(BIE)

一个BSS 系统是否采用BIE 传输设备,取决于BTS 和BSC 间的距离,如果两者间距离超过15米,必须使用BIE ;如果不超过15米,则可将BTS 的载频单元FU 及操作维护单元通过BS 接口连接电缆直接连接BSC 内的终端控制单元TCU 。BS 接口所传输的信号速率实际为16Kbit/s 在标准的PCM 线上传输,每个时隙传2比特有用信号。

G S M 规范规定,B S C 和每个帧单元间必须至少有一个64K b i t /s 无线信令链路(R S L ),B S C 和B T S 间必须至少有一个64K b i t /s 操作维护链路(O M L )。如图1-12所示,其中时隙28为BSC 对TSC 的操作链路。

1 2 3 4 5 6 7 8无用

TCH00

12345678910111213141516171819202122232425262728293031

TCH1TCH2TCH3TCH4TCH5TCH6TCH7

无线信令链路

传输控制器操作维护链路TCH7

BTS操作维护令信链路合速率BS接口时隙分配

图2-10 BS 接口时隙结构

BIE 的多路复用方式非常灵活,图1-13示出了一种常用的复用方式。对于RSL 和OML 来说,BIE 只是提供或重新分析一个时隙的功能。

TCH31 2 3 4 5 6 7 8

无用

TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7TCH6TCH5TCH4TCH3TCH2TCH1TCH0TCH7

TCH6

TCH5

TCH4

123456789

未分配未分配BTS操作维护链路帧单元9信令帧单元8信令帧单元7信令帧单元6信令帧单元5信令帧单元4信令帧单元3信令帧单元2信令帧单元1信令BTS操作维护链路

25262728293031

202122232410111213141516171819时隙帧单元1

帧单元6帧单元2帧单元7帧单元3帧单元8帧单元4帧单元9帧单元5

图2-11 全速率复用

第三章 GSM的组网及位置区域概念

3.1 GSM的组网

对于电信运营者来说,系统所能提供的服务容量是他们最关心的问题。同时,在无线频率资源一定的情况下,如何增加用户服务也是设计时需考虑的。由于GSM系统采用数字处理方法,使得频率可在很小范围内复用。用这些复用区域覆盖整个物理地域,同时考虑合理性,则是组网时必须考虑的。但从整个通信网的观点看,则要简单得多,图2-1表示出了GSM整个组网的概括。

图3-1 GSM网络

由图可见,由一个GMSC控制若干个MSC,一个MSC控制若干个BSC,而一个BSC又可控制若干个BTS,BTS提供GSM网中最小单位小区的服务,在整个移动服务网中,自然分出了区域级别,以下将要说明。

3.2 GSM位置区域的概念

1、服务区

服务区系指移动台可获得服务的区域。不同通信网的用户无需知道移动台的具体位置即可与之通信的区域。

2、公用陆地移动通信网区域(PLMN)

PLMN区是指整个陆地移动通信网的地理区域。它是独立于通信网中其它网路(如ISDN、PSTN网)的一个网路。

3、MSC区

指由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共覆盖的区域构成的PLMN网的一部分。一个MSC 区可由若干位置区构成。

4、位置区

指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域,一个位置区可由若干个小区(或基站区)组成。为了呼叫一个移动台,可在一个位置区内所有基站同时发起呼叫。

5、基站区

由置于同一区域的一个或数个基站收发信台(BTS)包括的所有小区所覆盖的区域。

6、小区

采用基站识别码或全球小区识别码进行标识的无线覆盖区域。在使用全向天线结构时,小区即为基站区。在设计时,一个具体化的蜂房就是一个小区。

如图2-2,示出了区域级别的概念。

服务区

PLMN区

MSC区

位置区

基站区

小区

图3-2

第四章 GSM系统的编号方案

1、移动用户和移动台的识别码

a.国际移动用户识别码(IMSI)

给每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码,此码在GSM 系统所有服务区中都是有效的。在呼叫建立与位置更新时,需要用到IMSI ,并同时存贮在HLR 和VLR 中。IMSI 组成如图3-1所示。它的总长不超过15位数字,采用十进制编码。

MCC

3位数MNC

1或2位数

MSIN

NMSI

IMSI

图4-1 IMSI 组成

MCC -移动国家码,由3位数组成,唯一地识别移动用户所属的国家。中国的MCC 规定为460。

MNC -移动网号,最多由2位数组成,识别移动用户所归属的移动通信网 MSIN -移动用户识别码,唯一地识别某一移动通信网中的移动用户 NMSI -国家移动用户识别码,由MNC 和MSIN 组成

b.临时移动用户识别码(TMSI)

考虑到移动用户的安全性,空中接口传递的IMSI 用TMSI 代替。VLR 可给来访的每一用户分配一个唯一的TMSI ,在每次鉴权后分配。只在某一VLR 管辖区内有效,当用户离开此VLR 服务区后,即释放此号码。在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI 。其总长不超过4个字节。结构由当地电信部门自定。

c.本地移动用户识别码(LMSI)

为了加速VLR 对用户数据的查询,还可使用辅助性的本地移动用户识别码LMSI ,它是在位置更新时,VLR 暂分配给来访用户的一个唯一识别码。LMSI 虽属可选,但如果在每次呼叫基础上分配移动用户漫游号MSRN 时,则需使用LMSI 。

LMSI 由4字节组成,结构由运营部门自定。

d.国际移动设备识别码(IMEI)

唯一地识别一个移动台设备。组成如图3-2。

6位数2位数6位数1位数

TAC FAC SNR SP

IMEI

图4-2 IMEI的组成

TAC-型号批准码,由欧洲型号批准中心分配

FAC-最后装配码,表示生产厂或最后装配所在地。由厂家自行编码

SNR-序号码,这个数字的独立序号唯地识别每个TAC和FAC的每个设备

SP-备用

2、移动台的号码

GSM系统的号码计划应能满足下面几点要求:

·任何ISDN/PSTN用户能够与GSM PLMN的移动用户互相进行呼叫,这意味着移动ISDN号码应与每个国家使用的ISDN号码计划相适应。

·能够使每个运营部门开发自己独立的移动台号码计划。

·号码计划不应限制移动台在不同GSM PLMN之间漫游的可能性。

·能够在不改变分配给移动台的IMSI条件下改变移动台的ISDN号,反之也可即要求有独立性。

a.移动台国际I S D N号码(MSISDN)

此号码是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码。组成如图3-3。

CC NDC SN

图4-3 MSISDN的组成

CC-国家码,即移动台登记注册的国家码,中国为86

NDC-国内地区码,每个PLMN有一个NDC

SN-移动用户号码

由NDC和SN确定的国内有效ISDN号码由各个国家运营部门自己决定。

b.移动台漫游号码(MSRN)

MSRN是指当移动台漫游后,为使GSM移动通信网能再进行路由选择,把来话呼叫转移到移动台当前所登记的MSC而由VLR临时分配给移动台的一个号码。

MSRN的分配有两种方法:

·在起始登记或位置更新时,由VLR分配MSRN后传送给HLR,当移动台离开该地后,在VLR 和HLR中都要删除MSRN,使此号码能再分配给其它漫游用户使用。

·在每次移动台有来话呼叫时,根据HLR的请求,临时由VLR分配一个MSRN,此号码只在

某一范围(比如90秒)内有效。

MSRN的组成与MSISDN相同,最大为15位数。MSRN号码同时也可作为SCCP的全局码(GT)地址来寻找漫游用户当前所访问的MSC。对于在某一特定区域漫游的移动台,MSRN号码在被访VLR区域内是唯一有效的。

c.信道切换号码

此号码用于两个移动交换区(MSC区)间进行切换时,为建立SCM间通话链路而临时使用的号码,它类似于MSRN的组成。

3、位置区和基站的识别

a.位置区识别(LAI)

在检测位置更新和切换的需求时,要使用位置区识别LAI,如图3-4所示。

MCC MNC LAC

LAI

图4-4 LAI的组成

MCC-移动国家码,与IMSI中的MCC相同。

MNC-移动网号,与IMSI中的MNC相同。

LAC-位置区码,用于识别移动通信网中的一个位置区,最多为2个字节长

度的16进制编码,全部为0的编码不用于表示某个位置区。LAC可

由各运营部门自定。

b.全球小区识别(CGI)

CGI是在所有GSMPLMN中作为小区的唯一标识,是在LAI的基础上再加上小区识别(CI)组成,CI为两字节长度的16进制编码。由各运营部门自定。

c.基站识别色码(BSIC)

用于采用相同载频的相邻不同基站发信台(BTS)的识别。特别用于识别在不同国家的边界地区采用相同载频的不同相邻BTS,BSIC为一个6比特编码,组成如图3-5所示。

3比特3比特

NCC BCC

BSIC

图4-5 BSIC的组成

NCC-PLMN色码,用来唯一识别相邻国家不同的PLMN

GSM简单工作原理

gsm工作原理:Gsm分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段,一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W(实际中移动台没这么大的功率,一般的手机最大功率是2W,车载台功能大),而DCS1800的手机的最大功率是1W。 gsm工作原理之GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W; gsm工作原理之GSM的频段:GSM900 小区半径35km 上行890~915MHZ 下行将 935~960MHZ PHASE2: 890~915MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124. GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行 1805~1880MHZ。 PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户. GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ gsm工作原理中上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、基站接收;下行就是基站到手机。例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时隙,以上就是gsm工作原理的相关内容。

GSM原理

GSM原理 GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络,它们都是GSM标准。两个系统功能相同,主要是频率不同,GSM900工作在900MHZ,DCS1800工作在1800MHZ。我国最早使用的是GSM900,随着通信网络规模和用户数量的迅速发展,原有的GSM900网络频率变得日益紧张,为更好地满足用户增长的需求,我国近期引入了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托, DCS1800网络为补充的组网方式,构成GSM900/DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高。为适应这个趋势,进一步抢占市场份额,诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。 M系统的网络结构 GSM的历史可以追溯到1982年,当时,北欧四国向CEPT(Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份建议书,要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规范,以建立全欧统一的蜂窝系统。同年,成立了移动通信特别小组(GSM-Group Special Mobile)。在1982年~1985年期间,讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网标准问题,直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准。1986年,在巴黎对不同公司、不同方案的系统(8个)进行了比较,包括现场试验。1987年5月选定窄带TDMA方案。与此同时,18个国家签署了谅解备忘录,相互达成履行规范的协议。1988年颁布了GSM标准,也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段,GSM包括两个并行的系统:GSM900和DCS1800,这两个系统功能相同,主要是频率不同。在GSM建议中,未对硬件作出规定,只对功能和接口制定了详细规定,这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有12个系统。 1.GSM系统的主要组成 GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。基站子系统(简称基站BS)由基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)组成;网络子系统由移动交换中心(MSC)和操作维护中心(OMC)以及原地位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和设备标志寄存器(EIR)等组成。 2.GSM的区域、号码、地址与识别 1)区域划分 从地理位置范围来看,GSM系统分为GSM服务区,公用陆地移动网(PLMN)业务区、移动交换控制区(MSC区)、位置区(LA)、基站区和小区。 *GSM服务区 由联网的GSM全部成员国组成,移动用户只要在服务区内,就能得到系统的各种服务,包括完成国际漫游。 *PLMN业务区 由GSM系统构成的公用陆地移动网(GSM/PLMN)处于国际或国内汇接交换机的级别上,该区域为PLMN业务区,它可以与公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDNN)互连,在该区域内,有共同的编号方法及路由规划。一个PLMN 业务区包括多个MSC业务区,甚至可扩展全国。 *MSC业务区 在该区域内,有共同的编号方法及路由规划。由一个移动交换中心控制区域称为 MSC业务区。一个MSC区可以由

GSM基础原理—GSM数字移动通信系统

☆☆☆☆☆☆GSM基础原理☆☆☆☆☆☆ GSM数字移动通信系统 一、GSM系统的基本特点 GSM (global system for mobile communication)数字蜂窝移动通信系统(简称GSM系统)是完全依照欧洲通信标准化委员会(ETSI)制定的GSM规范研制而成的,任何GSM数字蜂窝移动通信系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统是一种典型的开放式结构,作为一种面向未来的通信系统,它具有下列主要特点: ⑴GSM 系统由几个分系统组成,各分系统都有定义明确且详细的标准化接口方案,保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连。同时,GSM与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范,使GSM系统可以与各种公用通信网实现互连互通。 ⑵GSM系统除了可以开放基本的话音业务外,还可以开放各种承载业务、补充业务以及与ISDN 相关的各种业务。 ⑶GSM系统采用FDMA/TDMA及调频的复用方式,频率复用利用率较高,同时它具有灵活方便的组网结构,可满足用户的不同容量需求。 ⑷GSM具有较强的鉴权和加密功能,能确保用户和网络的安全需求。 ⑸GSM系统抗干扰能力较强,系统的通信质量较好。 二、蜂窝概念 ?蜂窝通信是一种使用频率复用的智能方法,以使有限的带宽可以容纳巨大数量的用户。 –其基本原理是把覆盖区域分为大量相连的小区域,每个小区域都使用自己的、低功率的无线基站。由于同样的频谱在分散的区域内可以被多次复用,这样,每次建立一个新的 基站(一个小区域)时,容量就会增加。 ?小区域被称为小区或单元(cell),一组小区组成区群(cluster)。 ?一个区群中小区的数量称为区群大小或频率复用因子。 –需要对这些小区域以智能的方式分配信道,以避免两种干扰: ?同频道干扰(cochannel interference) ?邻道干扰(adjacent channel interference) 蜂窝拓扑结构

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