1、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)-GSM移動(dòng)通信基礎(chǔ)簡(jiǎn)介

1、2內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱3移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史AMPSTACSNMT其它GSMCDMA IS95第一代 80年代模擬第二代 90年代數(shù)字第三代 IMT-2000WCDMACDMA2000模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMADAMPS第2.5代20世紀(jì)初 GPRSCDMA1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)4第一代系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一代系統(tǒng)簡(jiǎn)介接入技術(shù)：頻分多址技術(shù)FDMA;業(yè)務(wù)：僅能提供9.6kbits通信帶寬;缺點(diǎn)： 頻譜利用率低；終端笨重且昂貴；漫游范圍??；安全性低。典型系統(tǒng)： 1979年，美國(guó)芝加哥 AMPS（Advance Mobile Phone Service ）；1981年，北歐 NMT

2、(Nordic Mobile Telephone)；1985年，英國(guó) TACS (Total Access Communication System)。5第二代系統(tǒng)簡(jiǎn)介第二代系統(tǒng)簡(jiǎn)介接入技術(shù):時(shí)分多址技術(shù)TDMA和碼分多址技術(shù)CDMA兩種；業(yè)務(wù)：提供語(yǔ)音及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（9.628.8kbits）；缺點(diǎn)：容量不大提高系統(tǒng)容量；多種制式不兼容全球標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率低多媒體應(yīng)用。典型系統(tǒng)： 1992年，歐洲全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM；1995年，美國(guó)CDMA（ IS95 ）；日本PDC個(gè)人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。6GSM 2.5G 代系統(tǒng)簡(jiǎn)介代系統(tǒng)簡(jiǎn)介GPRS(General Packet Radio Serv

3、ice)原理：分組交換技術(shù)，無(wú)線(xiàn)資源利用率高；速率：160kbit/sEDGE（Enhancement DataRates for GSM evolution）原理：分組交換技術(shù)，新的調(diào)制技術(shù)：8psk；速率：384kbit/sCDMA 1X原理：分組交換技術(shù)；速率：153kbit/s7第三代系統(tǒng)簡(jiǎn)介第三代系統(tǒng)簡(jiǎn)介接入技術(shù)：第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接入技術(shù)主要是碼分多址技術(shù)業(yè)務(wù)：針對(duì)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用，提供從9.6kbits直至2Mbits的接入速率主要標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA：基于GSM-MAPCDMA2000：基于ANSI-41TD-SCDMA： 基于GSM系統(tǒng)8內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱9移動(dòng)通信組網(wǎng)大區(qū)制移動(dòng)

4、通信組網(wǎng)大區(qū)制第一代模擬移動(dòng)通信網(wǎng)一般采用大區(qū)制主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：基站天線(xiàn)很高：幾十米至幾百米；基站發(fā)射功率大：50200W；覆蓋半徑：3050公里；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；容量小，一般用戶(hù)幾十至幾百個(gè)；一般用于專(zhuān)網(wǎng)；頻率相對(duì)豐富，在此區(qū)域內(nèi)，使用信道組f1、f2、f3.fn。10移動(dòng)通信組網(wǎng)小區(qū)制移動(dòng)通信組網(wǎng)小區(qū)制隨用戶(hù)增多，話(huà)務(wù)量增大，網(wǎng)絡(luò)容量的增加，原來(lái)信道組（f1,f2.fn)不能滿(mǎn)足需要，采用的辦法是頻率復(fù)用 基本小區(qū)分類(lèi)：（r：小區(qū)半徑）超小區(qū)： r 20km（農(nóng)村）；宏小區(qū)： r 1-20km（人口稠密地區(qū)）；微小區(qū)： r 0.1-1km（城市繁華區(qū)）；皮小區(qū)： r 0.1km（

5、辦公室、家庭）。特點(diǎn)：頻率利用率較高；組網(wǎng)靈活；網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。6123214598712131010115637128569211蜂窩理論蜂窩理論1.網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，將基站發(fā)射功率降低；2.每一個(gè)基站覆蓋 范圍縮小，原 先由一個(gè)基站覆蓋的區(qū)域；3.現(xiàn)在由多個(gè)基站覆蓋，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖如同蜂窩一般。12頻率復(fù)用頻率復(fù)用若干個(gè)小區(qū)簇彼此鄰接組成蜂窩式服務(wù)區(qū)域；每個(gè)小區(qū)簇內(nèi)的配置可以重復(fù)：131. 移動(dòng)通信系統(tǒng)必須盡可能有效利用分配的頻率。a) 頻率資源是有限的；b) 將有限的資源為更多的移動(dòng)用戶(hù)服務(wù)是移動(dòng)通信技術(shù)不斷更新發(fā)展的主題。2. 移動(dòng)通信系統(tǒng)多址方式：FDMA TDMA CDMA SDMA；14時(shí)間

6、頻率FDMA頻分多址頻分多址FDMA：Frequency Division Multiple AccessFDMA信道每次只能傳遞一路電話(huà)：在分配成語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就會(huì)同時(shí)地連續(xù)不斷地發(fā)射。如果一個(gè)FDMA信道被分配為話(huà)音信道，但沒(méi)有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶(hù)使用。FDMA通常是窄帶系統(tǒng)，TACS為代表，每信道25kHz帶寬。FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小。非線(xiàn)性效應(yīng)：許多信道共享一個(gè)天線(xiàn)，功率放大器的非線(xiàn)性會(huì)產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同用戶(hù)業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同用戶(hù)15頻率時(shí)間TDMA時(shí)分多址時(shí)分多址

7、TDMA：Time Division Multiple Access多個(gè)用戶(hù)共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙；TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時(shí)隙監(jiān)聽(tīng)其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理；可以按照不同的用戶(hù)提供不同的帶寬；TDMA的效率：發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比；質(zhì)量控制通過(guò)頻率規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)；業(yè)務(wù)信道在不同時(shí)間分配給不同用戶(hù)業(yè)務(wù)信道在不同時(shí)間分配給不同用戶(hù)16碼分多址CDMA：Code Division Multiple Access頻率時(shí)間碼字CDMA所有用戶(hù)在同一時(shí)間、同一頻段上、所有用戶(hù)在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)編碼獲得業(yè)務(wù)信道根據(jù)編碼獲得業(yè)務(wù)信道多個(gè)用

8、戶(hù)共享一個(gè)載波頻率，分享不同碼道；TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是連續(xù)的；可以按照不同的用戶(hù)提供不同的帶寬；CDMA的效率：發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比；質(zhì)量控制通過(guò)擾碼規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)；17在相同時(shí)隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，可以根據(jù)信號(hào)不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，例如空分碼分多址（SD-CDMA）。波束賦形天線(xiàn)采用智能天線(xiàn)：基站的智能天線(xiàn)形成多個(gè)波束覆蓋整個(gè)小區(qū)，智能天線(xiàn)可定位于每個(gè)MS。MSMSMSBTS空分多址SDMA：Space Division Multiple Access業(yè)務(wù)信道在不同空間分配給不同用戶(hù)業(yè)務(wù)信道在不同空間分配給不同用戶(hù)18內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱191

9、. GSM的英文全稱(chēng)是Global System for Mobile Communications，中文含義是“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”。2. GSM是由歐洲主要電信運(yùn)營(yíng)者和制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來(lái)的，它在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成3. 1991年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)系統(tǒng)。目前世界上大概有75的手機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)是GSM。4. 全世界162個(gè)國(guó)家已經(jīng)建設(shè)了400個(gè)GSM通信網(wǎng)絡(luò)。5. 我國(guó)1994年開(kāi)始建設(shè)GSM網(wǎng)，2007年底，移動(dòng)用戶(hù)達(dá)到3.8億；聯(lián)通GSM用戶(hù)1.2億；CDMA用戶(hù)0.41億6. 中國(guó)移動(dòng)增值業(yè)務(wù)收入占總收入比例已經(jīng)達(dá)到25.7%，彩鈴、WAP、彩信等業(yè)務(wù)收入保持增長(zhǎng) 其他

10、運(yùn)其他運(yùn)營(yíng)商營(yíng)商省際長(zhǎng)省際長(zhǎng)途途二干二干核心層核心層核心層核心層匯聚層匯聚層匯聚層匯聚層接入層接入層接入層接入層接入層接入層圖例：圖例：長(zhǎng)途匯長(zhǎng)途匯接局接局關(guān)口局關(guān)口局MSCBSC基站基站手機(jī)手機(jī)SDH波分波分光纜光纜基站基站BSCBSCBSC基站基站基站基站MSCMSCMSC關(guān)口局關(guān)口局長(zhǎng)途匯長(zhǎng)途匯接局接局21BSS基站控基站控制器制器基站基站基站基站VLR交換機(jī)交換機(jī)VLR交換機(jī)交換機(jī)AE網(wǎng)關(guān)交換網(wǎng)關(guān)交換機(jī)機(jī)GW基站基站控制控制器器基站基站基站基站G設(shè)備數(shù)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)據(jù)庫(kù)F用戶(hù)位用戶(hù)位置寄存置寄存器器HLR鑒權(quán)中鑒權(quán)中心心AUCDC基站基站控制控制器器基站基站基站基站BSSBSSVLR交換機(jī)

11、交換機(jī)公網(wǎng)公網(wǎng)22交換子系統(tǒng)交換子系統(tǒng)主要完成交換功能和客戶(hù)數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 NSS 由一系列功能實(shí)體所構(gòu)成，各功能實(shí)體介紹如下： ：是GSM系統(tǒng)的核心，是對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話(huà)路交換的功能實(shí)體，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。它可完成網(wǎng)路接口、公共信道信令系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)等功能，還可完成BSS、MSC之間的切換和輔助性的無(wú)線(xiàn)資源管理、移動(dòng)性管理等。另外，為了建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，每個(gè)MS、還應(yīng)能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查詢(xún)位置信息的功能。 ：是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是存儲(chǔ)MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS（統(tǒng)稱(chēng)拜訪(fǎng)客戶(hù)）的來(lái)話(huà)、去話(huà)呼

12、叫所需檢索的信息，例如客戶(hù)的號(hào)碼，所處位置區(qū)域的識(shí)別，向客戶(hù)提供的服務(wù)等參數(shù)。 23交換子系統(tǒng)交換子系統(tǒng) HLR：也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是存儲(chǔ)管理部門(mén)用于移動(dòng)客戶(hù)管理的數(shù)據(jù)。每個(gè)移動(dòng)客戶(hù)都應(yīng)在其歸屬位置寄存器（HLR）注冊(cè)登記，它主要存儲(chǔ)兩類(lèi)信息：一是有關(guān)客戶(hù)的參數(shù)；二是有關(guān)客戶(hù)目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。：用于產(chǎn)生為確定移動(dòng)客戶(hù)的身份和對(duì)呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機(jī)號(hào)碼RAND，符合響應(yīng)SRES，密鑰Kc）的功能實(shí)體。 ：也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。主要完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動(dòng)臺(tái)的使用。提供短消息業(yè)務(wù)。

13、在GSM網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)用戶(hù)和固定用戶(hù)之間或移動(dòng)用戶(hù)和移動(dòng)用戶(hù)之間發(fā)送訊息長(zhǎng)度較短的信息。 24 完成16kbit/sRPE-LTP(規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè))編碼和64kbit/s A律PCM之間的語(yǔ)音變換。 語(yǔ)音編碼比特率轉(zhuǎn)換： 16kbps 64kbps 當(dāng)TC位于MSC側(cè)時(shí)，通過(guò)MSC和BSC之間以及BSC和BTS之間的傳輸線(xiàn)路子復(fù)用器SM、BIE，可以充分利用在空中接口使用的低語(yǔ)音編碼傳輸速率，降低傳輸線(xiàn)路的成本。 TCSM功能功能TCSM(變碼器及子復(fù)用單元變碼器及子復(fù)用單元)功能功能25基站子系統(tǒng)BSS可分為兩部分：1.通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口與移動(dòng)臺(tái)相連的基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）2.與移動(dòng)交換中心相連

14、的基站控制器（BSC），3.BTS負(fù)責(zé)無(wú)線(xiàn)傳輸、BSC負(fù)責(zé)控制與管理。 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSSMSAter接口BS接口Um接口BSCBIEBTSBTSBIEAbis接口SMSMTCA接口MSCOMCQ3接口26typ. 80.512 TRXtyp. 50.80 base stationstyp. 10,000 users基站控制器（Base Station Controller）功能1.切換控制2.功率控制3.跳頻管理4.信令管理5.無(wú)線(xiàn)資源管理6.觀察、測(cè)量其它主要處理功能BSC 功能功能27基站功能（Base station transceiver）a) 保持與手機(jī)同步b) GMSK

15、調(diào)制c)射頻信號(hào)處理 d) 分集接收e) 無(wú)線(xiàn)接口定時(shí)f)偵測(cè)手機(jī)接入請(qǐng)求g) 無(wú)線(xiàn)鏈路加密/解密h) 信道編碼、解碼和交織i)跳頻j)向BSC傳送測(cè)量數(shù)據(jù)typ. 1.8 TRX1.3 sectorsavg. 7,5 traffic channels per TRXsupports typ. 300 users BTS功能功能281.終端：完成話(huà)音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。 a)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳送b)長(zhǎng)效電池c)重量輕，攜帶方便d)其他增強(qiáng)功能：拍照、MP3、美觀、智能。2.SIM card:也稱(chēng)作智能卡，存有認(rèn)證客戶(hù)身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶(hù)進(jìn)入網(wǎng)路。 a)接入許可b)個(gè)人鑒別編碼c)電話(huà)號(hào)碼存儲(chǔ)d)安全運(yùn)算法則e)PIN碼手機(jī)終端手機(jī)