(1)GSM基础知识

无线电发送和接收（Radio transmission and reception）(GSM 05.05 version 8.2.0 Release 1999)一、GSM系统的工作频段和频道划分1.1 工作频段各GSM系统的工作频段（Operating Frequency Bands）如表1.1-1所示。

一个GSM系统可以占用该表中的一个完整频段或只占用它的一个子频段，也可以是一个能够支持该表中双频段或多频段组合移动终端的网络。

表1.1-1 各GSM系统的工作频段1.2 频道划分载波频率间隔（Carrier frequency spacing）为200 kHz。

载波频率由绝对射频频道号（Absolute radio frequency channel number）指定。

如果令Fl（n）表示低端（上行链路）频段中载波ARFCN n 的频率值，Fu（n）表示高端（下行链路）频段中载波ARFCN n 的频率值，则GSM系统各频段的载波频率的划分和编号如表1.2-1所示，该表规定了各频段载波频率值与ARFCN的关系。

二、MS和BS的发射机输出功率发射机输出功率一般是指在发射机设备的天线连接头测量的输出功率电平。

对于只有整装天线（integral antenna）的设备，应假定是一个具有0 dBi增益的参考天线（reference antenna）。

当采用高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制方式时，输出功率是对突发脉冲（burst）有用部分的平均功率的量度。

当采用8相移频键控（8-PSK）调制方式时，输出功率是对等效于随机数据（random data）的突发脉冲（burst）有用部分的长时间平均功率的足够的准确的量度。

峰值保持功率（peak hold power）是对在足够长的时间（即如果保持时间更长功率电平不会再有明显增加）接收到的最大功率的量度。

2.1移动台发射机输出功率各种功率类别（Power Classes）MS的标称最大输出功率（Nominal Maximum Output Power）和最低标称输出功率（lowest nominal output power）应分别按照表2.1-1至2.1-2的规定。

GSM网络得网元结构及功能2、1 GSM移动通信系统得组成GSM移动通信系统主要就是由交换子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)与移动台(MS)三大部分组成,如图1所示。

其中NSS与BSS之间得接口为“A”接口,BSS与MS之间得接口为“Um”接口。

图1 蜂窝移动通信系统得组成由于GSM规范就是由北欧一些运营商与设备商推出得规范,运营商当然更希望最少得投资,用最好得设备来建最优良得通信网,因此GSM规范对系统得各个接口都有明确得规定。

也就就是说,各接口都就是开放式接口。

GSM系统框图如图2,A接口往右就是NSS系统,它包括有移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)与移动设备识别寄存器(EIR),A接口往左Um接口就是BSS系统,它包括有基站控制器(BSC)与基站收发信台(BTS)。

Um接口往左就是移动台部分(MS),其中包括移动终端(MS)与客户识别卡(SIM)。

图2 GSM系统框图在GSM网上还配有短信息业务中心,即可开放点对点得短信息业务,类似数字寻呼业务,实现全国联网,又可开放广播式公共信息业务。

另外配有语音信箱,可开放语音留言业务,当移动被叫客户暂不能接通时,可接到语音信箱留言,提高网络接通率,给运营部门增加收入。

(1):交换子系统交换子系统(NSS)主要完成交换功能与客户数据与移动性管理、安全性管理所需得数据库功能。

NSS 由一系列功能实体所构成,各功能实体介绍如下:MSC:就是GSM系统得核心,就是对位于它所覆盖区域中得移动台进行控制与完成话路交换得功能实体,也就是移动通信系统与其它公用通信网之间得接口。

它可完成网络接口、公共信道信令系统与计费等功能,还可完成BSS、MSC之间得切换与辅助性得无线资源管理、移动性管理等。

另外,为了建立至移动台得呼叫路由,还应能完成入口MSC(GMSC)得功能,即查询位置信息得功能。

(MSC功能:话路交换,呼叫路由,计费,公共信令系统,网络接口)VLR:就是一个数据库,就是存储MSC为了处理所管辖区域中MS(统称拜访客户)得来话、去话呼叫所需检索得信息,例如客户得号码,所处位置区域得识别,向客户提供得服务等参数。

GSM基础知识数据From: /techfield/systech/main.htm一、GSM的发展历史1.1GSM的历史背景1.2GSM系统技术规范二、GSM通信系统2.1系统的组成2.2交换网络子系统2.3无线基站子系统2.4移动台2.5操作维护子系统三、GSM关键技术3.1工作频段的分配3.2时分多址(TDMA)技术3.3时分多址帧结构3.4空间分集3.5时间色散和均衡3.6基站与移动台间的时间调整3.7话音编码3.8信道编码3.9交织技术3.10跳频技术3.11保密措施四、GSM网络结构4.1全国GSM的网络结构4.2省内GSM的网络结构4.3移动业务本地网的网络结构4.4信令网络结构五、编号计划与拨号方式5.1编号方式5.2 拨号方式六、GSM网支持的业务6.1电信业务6.2承载业务6.3补充业务6.4移动台支持的功能七、SIM卡7.1概述7.2SIM卡简介7.3SIM卡功能7.4SIM卡管理八、呼叫处理8.1客户状态8.2周期性登记8.3初始化8.4位置更新8.5切换8.6寻呼8.7MS主叫8.8MS被叫8.9释放8.10主要接续流程一、GSM数字移动通信发展史1.1 GSM系统历史背景GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。

蜂窝系统的概念和理论二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。

直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的移动电话业务)模拟蜂窝系统，而北欧也于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic 移动电话)系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统，德国开通C－450系统等。

见表1-1。

表1-1 1991年欧洲主要蜂窝系统蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。

GSM系统技术基础1.引言GSM全球数字移动通信系统是一种数字移动通信系统，它是一项规模巨大，发展迅速和实用成功的技术。

从开始时只有少数几十个公司从事GSM的工作，每个公司有少数几个专家能够理解欧洲电信标准委员会一ETSI的GSM规范。

而到了现在，已成为有数以百计的公司和众多专家从事GSM系统的工作。

GSM已经不是一项深不可测的技术，它正成为一项可以为运营工程师与维修人员所理解掌握的常规技术。

GSM系统已走出欧洲，向全世界普及。

由于HP公司积极参与欧洲GSM系统规范的制定，HP公司已经成为此方面的专家。

由于良好的内部沟通，HP公司正处于一个极其有利的位置，它可以在全世界范围内，帮助我们的用户，使他们从我们的GSM知识中受益。

本章主要介绍GSM系统的技术基础：1．GSM系统简介。

2．GSM网络结构与空中接口。

3．话音编码和信道类型。

4．建立一个呼叫。

1.1 GSM系统简介首先我们介绍第一节----GSM系统简介。

其内容包括：1．全球移动通信系统2．个人通信网络3．GSM的发展历史全球移动通信系统GSM系统正成为一个全球性的移动通信系统。

在过去的很长一段时间里，人们都认为GSM系统工程是一个欧洲的标准。

但现在，世界上越来越多的国家最终选择了GSM 系统，已使其成为一个泛亚洲的标准。

并且，在南部非洲的许多地区被采用。

GSM900是一种数字蜂窝通信系统，它不同于CT1和DECT这类无绳电话系统。

它和模拟蜂窝通信系统AMPS和TACS系统一样，GSM系统也允许它的用户在一个较大的范围内发送和接收呼叫。

GSM系统使用一个位置寄存器来登录所有手机的位置，从而允许外界呼叫能够被转移到相应的基站。

而CT2与DECT则和其它无绳系统一样，并没有这种位置跟踪的能力。

它们的工作方式更像传统的家用无绳电话（CT0和CT1），只能在指定的范围内接收指定基站的呼叫与通话。

个人通信网络个人通信网络（PCN）最早是在英国开始的。

1、目前第二代GSM的数据传输速度是 B 。

A.171.2Kb/sB.9.6Kb/sC.117.51Kb/sD.151.17Kb/s92、 GPRS实现与外部数据网进行数据包路由功能的是？ B 。

A.SGSNB.GGSNC.MSCD.BSC3、 GPRS接口中，连接BSC和SGSN的接口是？ B 。

A.UmB.GbC.GiD.Gn/p4、用户资源网是由 A 组成的？A.主机、终端、终端控制器B.主机、终端控制器、传输链路C.终端、交换机、传输链路D.主机、终端、传输链路5、通信双方信息的交互方式有 C 种？A.1B.2C.3D.46、数据链路层的服务数据单元为 B ？A.比特B.帧C.分组D.报文7、网关不能在 D 实现网络互连。

A.网络层B.运输层C.应用层D.会话层8、 TCP/IP 模型中，协议地址边界位于 D 之间。

A.运输层与应用层B.网络层与运输层C.网络接口层与物理网络D.网络接口层与网络层9、在PPS业务呼叫中，当用户挂机后，SSP向SCP发送 D 操作码通知该挂机事件。

A.Initiate DPB.Collected User InformationC.ContinueD.Event Report BCSM10、在网络侧，话音编码在 B 中完成。

A.TRUB.TRAUC.CDUD.SPU11、系统消息类型1不包括 B 信息。

非接入层信息内容接入层信息内容C.UE处于空闲模式使用的定时器和常量D.UE处于连接模式使用的定时器和常量12、第三代移动通信是指 BA.频分多址移动通信系统B.面向个人通信的移动通信系统C.数字蜂窝移动通信系统D.频分多址移动通信系统13、在GSM系统中，比特速率为 B 。

A.170Kbit/sB.270Kbit/sC.64Kbit/sD.32Kbit/s14、在GSM中，无线路径上采用的是 C 方式。

A.CDMAB.FDMAC.TDMA15、在GSM系统中，无线信道的带宽是 AA.200KHZB.250KHZC.500KHZD.640KHZ16、在CME20系统中，克服时间色散的措施是 B 。

GSM网优知识学习1—名词概念1、GSM频率和频点GSM频率分为900M和1800M两个频率范围。

900M频率范围上行890-915MHz，下行935-960MHz，频点1-124，其中1-94划给中国移动使用，96-124划给中国联通使用。

1800M频率范围上行1710-1785MHz，下行1805-1880MHz，频点512-885，目前中国移动使用512-636，中国联通使用637-736。

2、频率复用和MRP频率复用就是同一无线频率用于覆盖不同的区域（每个这样的区域称为一个小区或扇区），这些使用同一频率的区域彼此相隔一定的距离（称为同频复用距离），使同频干扰抑制到允许的范围以内。

MRP叫做分层紧密复用技术，就是把所有可用载频分为几组，每一组载频作为独立的一层。

做频率规划时逐层分配载频，不同层的频率采用不同的复用方式，频率复用逐层紧密，也就是说在整个网络中采用不同的复用类型。

3、载干比载干比是指有用信号和无用信号的比值。

可分为同频载干比C/I和邻频载干比C/A，其中：同频载干比，C/I≥9dB，工程中加3dB的余量，即C/I≥12dB。

邻频载干比，C/A ≥－9dB，工程中加3dB的余量，即C/A≥－6dB。

载干比数值越大越好，越大表示受到的干扰越小。

4、BSIC用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同的基站收发信台（BTS），特别用于区别在不同国家的边界地区采用相同载频的相邻BTS。

BSIC由NCC（网络色码）和BCC（基站色码）组成，取值范围均为0-7。

5、GSM系统网络结构和接口6、IMSI（国际移动用户识别码）IMSI是GSM系统分配给移动用户(MS)的唯一的识别号，存储在SIM卡、HLR 和VLR中。

具体组成如下图：●MCC：移动国家码，三个数字，如中国为460●MNC：移动网号，两个数字，如中国移动的MNC为00●MSIN：在某一PLMN内MS唯一的识别码IMSI的长度是用8个字节组成。

1、无线通信的双向传输分为哪几种方式。

各有什么特点〔基站和接收机分别用什么天线〕？分为单工，半双工和双工。

单工通信：是指通信双方电台交替地进展收信和发信。

半双工通信：移动台采用单工的“按钮〞方式，按下按讲开关，发射机才工作，而接收机总是工作的。

双工通信：指通信双方可同时进展传输信息的工作方式 2、什么是小区分裂？有什么原那么？当新小区所支持的用户数又到达饱和时，还可以将这些小区进一步分裂，以适应持续增长的业务需求。

原那么：区群中所含小区数目不能小于某种值 3、什么是越区切换？当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，称为越区切换。

4、什么频率再用？区群各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其他区群相应的小区中还可以再用。

5、单工通信与双工有何区别？有何优缺点？单工通信只能通信双方交替地进展收信和发信，而双工通信可以通信双方同时进展消息传输。

单工：优点：电台设备简单，省电，且只占用一个频点。

缺点：只允许一方发送时另一方进展接收。

双工：优点：工作方式使用方便，接收和发射可同时进展。

缺点：发射机总是处于工作状态，导致电源消耗较大，对于用电池的移动电台是不利的。

6、调制解调的根本概念调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适宜信道传输的高频信号〔已调信号〕。

解调那么是在接收端需将已调信号复原成要传输的原始信号。

7、什么是 FSK?即移频键控调制，是一种用基带数字信号调制载波的频率的方式。

可采用包络检波法、相干解调法和非相关解调等方法调解。

8、什么是 MSK?是一种特殊形式的FSK ，其频率差是满足两个频率相互正交的最小频差，并要求FSK 信号的相位连续。

9、什么是 GMSK?即高斯最小移频键控调制，通过在FM 调制器前参加高斯低通滤波器而产生的一种调试方式。

10、什么是 PN 序列?一种具有近似随机噪声的自相关特性的周期性信号。

课程说明课程介绍GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。

其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。

信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。

这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系，对移动性特征做重点说明。

课程目标本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。

对流程的介绍突出了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。

通过学习本课程，可以基本掌握：•移动用户做位置登记的信令过程；•移动用户做主叫的信令过程；•移动用户做被叫的信令过程；•MSC做汇接呼叫的信令过程；•BSC内切换信令过程；•BSC间切换的信令过程；•MSC间切换的信令过程；•呼叫重建的信令过程；•定向重试的信令过程。

对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。

相关资料ETSI关于GSM的规范，主要是：GSM0408，GSM0808，GSM0902。

第一节呼叫过程的信令分析对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：•主叫移动用户部分•被叫移动用户部分•拆线部分1.1 主叫信令流程移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。

一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。

•接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。

经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。

移动通信GSMGSM总体⏹1988年颁布了GSM标准——泛欧数字蜂窝网通信标准⏹包括两个并行的系统——GSM900、DCS1800。

⏹两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。

⏹GSM标准只对功能、接口作了详细规定，便于不同公司的产品可以互联互通。

以一个构GSM系统的号码编制⏹移动用户识别码——IMSI（国际移动用户识别码）⏹每个用户一个，在所有位置均有效，通常在呼叫建立和位置更新时使用。

⏹存在于SIM卡中，安全性很重要。

GSM系统的号码编制⏹临时移动用户识别码——TMSI⏹IMSI只在起始呼叫中使用，而后用换算出TMSI完成通话过程。

GSM系统的号码编制⏹国际移动设备识别码——IMEI⏹手机串号⏹MT的唯一标志，由于监控设备。

⏹一般，在MT键盘上按下*#06#，即可得到。

GSM系统的号码编制⏹MT的网络服务号码⏹类似于固定电话号码的编制原则⏹13x xxxx xxxxGSM系统的号码编制⏹基站识别编码BSIC⏹位置区识别编码LAI⏹便于识别基站及位置区，为位置更新和信道越区切换服务GSM提供的主要业务⏹目前投入使用的是⏹语音传输⏹短消息业务⏹传真GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹小区结构和载频运用⏹小区区群载频复用⏹小区半径：BTS—MT间距离，农村一般35KM，市区一般1KM⏹可采用区群内三小区⏹每小区三扇区⏹区群间频率复用GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹工作频带和载频间隔⏹上行：890-915MHZ⏹下行：935-960MHZ⏹共有25MHZ带宽⏹FDD双工间隔45MHZ⏹每频带上200KHZ载波间隔GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹频道编号⏹1号～124号⏹n=1 ～124⏹1、124号基本不用MHZ nf uplink)2.0890(+=MHZnffuplinklink)2.0935(45down+=+=GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹发射类型⏹GSM：发射类别为271KF7W，即：⏹每载频段用TDMA技术⏹含8个基本物理信道/8个基本时隙⏹调制速率为270.83KBps⏹GMSK调制方式GSM系统的无线接口⏹频率-时间分隔的蜂窝系统⏹GSM：蜂窝系统⏹载频间隔：200KHZ⏹每载频：按时间分隔为8个时隙的1个个TDMA帧，即每载频8信道⏹每小区基站：含由若干个预先分配的频率——时间信道GSM系统的无线接口⏹物理信道和逻辑信道的结构⏹我们已知GSM上下行频带被分为124对载频，载频间隔200KHZ⏹每对载频上的时间被分割，供不同用户使用，称作时隙。

1 GSM信号的识别黑河市进行边境GSM信号测试的区域内，有五家GSM运营商的信号同时覆盖，分别是中国的中国移动、中国联通，俄罗斯的MTS、MegaFon和Beelin。

无线电管理部门首先是要掌握每一个移动通信运营商在同一区域内的频率占用情况，也就是要确定GSM信号的归属，即通过BSIC码、LAI码、CGI码等参数对GSM信号进行识别。

1.1 GSM参数及原理（1）位置区识别码(LAI)位置区识别码在每个小区广播的系统消息中周期发送，用于IMSI（国际移动用户识别码）附着、分离或移动客户的位置更新。

其号码结构见图1。

MCC MNC LAC|------------LAI-------|图1 号码结构MCC：移动客户国家码，它表明移动用户(或系统)归属的国家。

由三个十进制数组成，编码范围为十进制的000～999。

作为全球唯一的国家识别标准，MCC的资源由国际电联(ITU)统一分配和管理。

中国的移动国家号为460(十进制)，俄罗斯的移动国家号为250(十进制)。

MNC：移动网号，由二个十进制数组成，编码范围为十进制的00～99，用以唯一地表示某个国家(由MCC确定)内的某一个特定的GSM PLMN网。

若一个国家中有多于一个的GSM公司陆地移动网(PLMN)，则每个网必须具有不同的MNC。

MNC一般由国家的有关电信管理部门统一分配，同一个营运者可以拥有一个或多个MNC(视业务提供的规模而定)，但不同的营运者不可以分享相同的MNC。

目前中国有两个GSM 网络，分别由中国移动和中国联通公司营运，他们的MNC分别是00和01。

LAC：位置区号码。

为了确定移动台的位置，每个GSM PLMN网的覆盖区都被划分成许多位置区，位置区码(LAC)则用于标志不同的位置区。

位置区码(LAC)包含于LAI中，由两个字节组成，采用16进制编码。

可用范围为0001～FFFEH，码组0000H和FFFFH不可以使用(参见GSM规范03.03、04.08和11.11)。