GSM基本原理培训Copy.ppt
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1、,GSM基本原理,珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司,鼎利通信,鼎力支持,GSM系统概述 GSM系统结构和接口 GSM系统编号计划 GSM无线信道 GSM关键技术,培训内容,移动通信网络演进路线,TACS 1G 仅话音,GSM 2G 话音 9.6kbps,GPRS 2.5G 115kbps,EDGE 2.75G 384kbps,WCDMA 3G 话音 2Mbps,TACS,GSM,GPRS,EDGE,WCDMA,我国移动用户增长图,多址技术FDMA、TDMA、CDMA,DS-CDMA,1.23 MHz,Frequency,Time,CDMA,信道:在传输媒介上为每个用户单独分配的,专用的一个通道
2、;,GSM系统采用的多址方式,GSM系统采用了FDMA和TDMA两种多址方式。,GSM系统概述 GSM系统结构和接口 GSM系统编号计划 GSM无线信道 GSM关键技术,培训内容,GSM网络结构图,主要由MS(移动台)、BSS(基站子系统)、NSS(网络子系统)、OSS(操作维护子系统)三部分组成,我们主要关注MS测量、Um口的信令交互。,测试终端: MS UE AT,名词解释,MS(Mobile Station)移动台,包括:移动设备ME和SIM卡。 BTS(Base Transceiver Station)基站收发信机,负责无线信号的收发。 BSC(Base Station Control
3、ler)基站控制器, 处理所有与无线信号有关的工作:小区切换、无线资源管理等。 MSC(Mobile Service Switching Center)移动业务交换中心,为移动用户提供交换功能,负责移动用户的呼叫建立。MSC与VLR总是合并在一起。 GMSC(Gateway MSC)MSC关口局,连接MSC和其它网络如PSTN。 VLR(Visitor Location Register)拜访位置寄存器,临时存放在该地的手机用户的用户数据,是临时的HLR。 HLR(Home Location Register)归属位置寄存器,HLR是一个数据库,其中存放着全部归属用户的信息,负责向VLR发送用
4、户数据。 AUC(Authentication Center)鉴权中心,用于对用户身份的鉴别。 EIR(Equipment Identity Register)移动台设备识别寄存器,用于储存及鉴别移动台的设备身份。 OMC(Operation and Maintenance Center)操作维护中心,提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能。,GSM系统接口,名词解释,Um接口:BTS和MS之间的接口。 Abis接口:BSC和BTS之间的接口,Abis接口支持向客户提供的所有服务,并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。 A接口:BSC与MSC之间的接口,主要传递呼叫处理、移动性管理
5、等信息。 B接口:MSC与VLR之间的接口,用于MSC向VLR询问有关移动台当前位置信息,或通知VLR有关移动台的位置更新。 C接口:MSC与HLR之间的接口,用于查询用户信息。 D接口:HLR与VLR之间的接口,主要交换位置信息和客户信息。 E接口:MSC与MSC之间的接口,用于移动台在呼叫期间从一个MSC区移动到另一个MSC区,为保持通话连续而进行局间切换,以及两个MSC间建立客户呼叫接续时传递有关消息。 F接口:MSC与EIR之间的接口,用于MSC检验移动台IMEI时使用。 G接口:VLR和VLR之间的接口,当移动台以TMSI启动位置更新时VLR使用G接口向前一个VLR获取MS的IMSI
6、。,GSM网络树状拓扑结构图,GSM全向基站和定向基站,定向基站 一般分三个扇区,发射接收均有方向性 可作大容量基站 特殊情况下可配置四扇区基站,全向基站 信号发射、接收均为360度范围 容量小,一般不多于4个载频 设备简单,主要用于话务量较低的地区,基站天线,这些是什么?,宏蜂窝及天线,宏蜂窝(Macrocell): 每小区的覆盖半径大多为125km 用于大面积覆盖 基站天线置于相对较高的地方 基站的发射功率较强 存在热点和盲点问题,基站外观和设备照片,微蜂窝及天线,微蜂窝(Microcell): 覆盖半径大约为30300m 发射功率相对较小,一般在12W 基站天线置于相对低的地方,如屋顶
7、用于解决热点/盲点问题,微微蜂窝及天线,微微蜂窝(Picocell): 微蜂窝的一种 覆盖半径更小,一般只有几十米 基站发射功率更小 用于解决热点和盲点问题,无线直放站,移频直放站,光纤直放站,应急通信车,应用场合,BSC设备,交换机房,GSM网络结构(单交换机),HLR/ AUC,MSC/VLR,BSC,BSC,.,SMS,MSC/VLR,BTS,HLR/AUC:归属位置寄存器/鉴权中心 MSC/VLR:移动交换中心/拜访位置寄存器 EIR:设备识别寄存器 OMC:操作维护中心 SMS:短信中心 BSC:基站控制器 BTS:基站 通过传输网络将上述网元连接成网,EIR,.,OMC,MSC/V
8、LR,BSC,BSC,.,SMS,BTS,AUC:鉴权中心 HLR:归属寄存器 MSC/VLR:移动交换中心/拜访位置寄存器 EIR:设备识别寄存器 OMC:操作维护中心 SMS:短信中心 BSC:基站控制器 BTS:基站 通过传输网络将上述网元连接成网,EIR,.,OMC,其它MSC或GW,MSC,MSC,HLR/ AUC,GSM网络结构(多交换机),HLR,BSC,BSC,GMSC,GMSC,中国电信,中国联通,GMSC:关口移动交换机,MSC/VLR,MSC/VLR,BSC,网间互联,GSM系统概述 GSM系统结构和接口 GSM系统编号计划 GSM无线信道 GSM关键技术,培训内容,移动
9、台的国际身份号码ISDN(MSISDN)? 供用户拨打的公开号码,具有全球唯一性。 MSISDN CCNDCSN CC国家码即在国际长途电话通信网中的号码(中国+86)0086 NDC国内目的地码 SN用户号码(H0H1H2H3ABCD) 如13922234567139便是NDC,前三位用于识别网 号,后4位用于识别归属区。,MS标识,国际移动用户识别码(IMSI) 是指在无线路径和GSM PLMN网络上唯一识别移动用户的号码。用于PLMN所有信令中,存于HLR、VLR、SIM中。 IMSIMCCMNCMSIN MCC移动网的国家号码(与CC不同,中国为460) 10进制 MNC移动网号。移动
10、:00,联通:01,电信:03, 10进制 MSIN移动台识别号 。 使用十进制,最长为15位,MCC,MNC,MSIN,3digits,1-2digits,National MSI,International MSI即IMSI,MAX 15digits,MS标识,临时移动用户识别码(TMSI) 用于保护IMSI码,该号只在本MSC/VLR区域有效,本次呼叫 有效,其结构可由各电信部门选择,长度不超过4个字节。 一个CCCC的寻呼容量为2个IMSI或4个TMSI。 移动台漫游号码(MSRN) 用于一次呼叫的路由选择。 MSRNCCNSCSN CC国家号 NDC国内目的地号码(用于识别PLMN)
11、 SN用户号,用于识别MSC/VLR的地址。,MS标识,国际移动台设备识别码(IMEI) 是唯一用来识别移动台终端设备的号码,称作系列号。 IMEITACFACSNRSP TAC型号论证码(6位) FAC最终装配码,用于识别制造厂家。(2位) SNR序号(6位) SP备用(1位) *#06#,MS标识,位置区识别码(LA) LAI代表MSC业务区的不同位置区,用于移动用户的位置更新和寻呼。 LAIMCCMNCLAC MCC移动国家号,识别一个国家 MNC移动网号,识别国内的GSM网 LAC位置区号码,识别一个GSM网中的位置(165535),0不用 小区全球识别码(CGI) 用于识别一个位置区
12、内的小区,全球唯一标识。 CGIMCCMNCLACCI,BSS&NSS的一些标识,基站识别码(BSIC) BSICNCCBCC NCC国家色码,用于识别边界上不同国家GSM移动网 BCC基站色码,用于识别同频基站,一个簇一个BCC 小区数据中的NCCPERM=X,用于指定移动台允许接入的网络。,BSS&NSS的一些标识,通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。 用于避免基站将移动台发往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道。 如邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时,基站可依靠BSIC区分这些小区,从而避免错误切换,甚至切换失败。 控制移动台只报NCC在允许范围内的邻
13、区情况,移动台不会切换至NCC不在允许范围内的小区。 BSIC 在IDEL状态时至少每30s更新一次,在dedicate状态时至少每10s更新一次,BSIC主要作用,BSIC选取示意图,C,B,A,E,D,D,F,几个基本概念,当前占用的为移动台提供服务的小区。,OMCR端为当前服务小区定义的邻区,一般是指服务小区周围的小区。,邻小区,服务小区,GSM服务区 PLMN服务区 MSC/VLR服务区 位置区 小区,GSM系统概述 GSM系统结构和接口 GSM系统编号计划 GSM无线信道 GSM关键技术,培训内容,GSM系统频段(中国),下行:935 MHZ960 MHZ 上行:890 MHZ915
14、 MHZ ARFCN(频点号):1124 移动:194,联通:96124,GSM 900M,P-GSM,下行:925 MHZ935 MHZ 上行:880 MHZ890 MHZ ARFCN(频点号): 9751023,0 移动:10001023,铁通975999,DCS 1800M,下行:1805 MHZ1880 MHZ 上行:1710 MHZ1785 MHZ ARFCN(频点号):512885 移动:512561及587636,联通:662736,GSM扩展频段,E-GSM,GSM绝对频道号ARFCN,上行:Fu=890 + 0.2 N(MHz) (1N 124) 下行:Fd=Fu + 45(
15、MHz),GSM 900M,P-GSM,上行: Fu=1710 + 0.2 (N-511)(MHz) 下行: Fd=Fu + 95(MHz) (512N 885),DCS 1800M,上行:Fu=890 + 0.2 (N-1024)(MHz) 下行:Fd=Fu + 45(MHz) (975N 1023),GSM扩展频段,E-GSM,突发脉冲序列:占有一个限定的持续时间和占有限定的无线频谱,它们在时间和频率窗上输出。 时隙(Time Slot)是隙缝的时间间隔,它的持续时间被用于作为时间单元BP,意为突发脉冲序列周期(Burst Period)。 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频
16、率中传送突发脉冲序列。 200KHz带宽称为频隙(Frequency Slot),相当于GSM规范书中的无线频道(Radio Frequency Channel),也称射频信道。 TDMA帧(Frame)通常被表示为接连发生的 i 个时隙,GSM系统目前采用全速率业务信道,i 取为8。,GSM无线接口几个基本概念,物理信道上的突发脉冲,GSM无线接口,1帧由8个时隙(Time Slot)构成,每个时隙又称“突发”。 通信时不同的用户占用不同的时隙,GSM物理信道帧结构,如何确定一个物理信道?,帧结构中涉及以下概念: 时隙 TDMA帧 复帧 超帧 超高帧 业务信道与控制信道的帧结构组成不同,请看
17、下页图示,每个载频上的帧结构如何组成,业务信道帧结构超高帧、超帧、复帧、帧、时隙,控制信道帧结构超高帧、超帧、复帧、帧、时隙,GSM中的突发脉冲类型,以手机开机为例,说明突发脉冲的应用: 开机: 频率校正突发 接收下行信道信息,完成手机频率校正功能 同步突发 接收下行信道信息,完成手机帧同步功能 常规突发 接收下行信道上的系统消息 接入突发 在上行信道上完成手机接入申请功能 常规突发 在双向信道上完成鉴权,加密后,进入空闲状态,突发脉冲应用实例,GSM中的信道类型,物理信道 逻辑信道,逻辑信道到物理信道的映射,是指一个物理信道(时隙)要承载若干逻辑信道。只有一些特定的逻辑信道才能组合在一起(信
18、道组合),在一个物理信道上承载。这些逻辑信道必须根据某种规则复用在一个物理信道上,这种规则是建立在TDMA帧结构上的。 逻辑信道的多种组合方法: TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF TCH/H+FACCH/H+SACCH/TH 26复帧 FCCH+SCH+BCCH+CCCH FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4 BCCH+CCCH SDCCH/8+SACCH/C8 51复帧,逻辑信道的组合,信道映射1:BCCHCCCH(下行),F S B B B B C0 C0C0 C0 F S C1 C1C1 C1C2C2 C2 C2 F S C3 C3C3 C3
19、,C4C4 C4C4 F S C5C5 C5C5 C6 C6C6 C6 F S C7 C7C7 C7C8 C8C8 C8 I,FCCHSCHBCCHCCCH (TS0 下行),0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,F:FCCH S:SCH B:BCCH,C: CCCH(PCH+AGCH) I:IDLE,o,o,o,o,FCCHSCHBCCHCCCH
20、(TS0 上行),R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R,R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R,R:RACH,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25,26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50,o,o,o,o,信道映射1:BCCHCCCH(上行),F S B B B B
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