GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)介紹

1、GSMGSM移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)內(nèi)容概要:nPCM 時(shí)分復(fù)用nGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)n無(wú)線相關(guān)概念n信令系統(tǒng)簡(jiǎn)介nGSM 標(biāo)識(shí)碼n話務(wù)過(guò)程介紹通信系統(tǒng)一般模型收新者發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備干擾信息源PCM原理模擬信源抽樣量化編碼數(shù)字信道模擬終端抽樣保持，濾波解碼發(fā)送端接收端TS0TS1TS15TS16TS31TS17TS0:同步時(shí)隙TS16：信令時(shí)隙TS1TS15，TS17TS31 ：話務(wù)時(shí)隙采樣頻率：8000HZ1TS 8 bits1TS = 8*8000 = 64 Kb/sE1 (Trunk) = 32* TS = 2.048 Mb/s E1 : 32 TS256bits125 usPCM時(shí)分

2、復(fù)用*提高信道傳輸效率復(fù)用MSBTSBTSBTSBSCMSCHLRVLROMC”R”O(jiān)MC”S”BTSEIRAUCGSM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)NMSMS-移動(dòng)臺(tái)MS= ME+SIM(Subscriber Identify Module)ME:TX、RX、信號(hào)處理、信號(hào)測(cè)量（SS+SQ)Idle:小區(qū)選擇Busy:HO(本小區(qū)SS+SQ,相鄰小區(qū)SS)SIM卡:固定數(shù)據(jù)：IMSI,MSISDN,Auth Para Ki臨時(shí)數(shù)據(jù)：(LAI,Kc:Rand+Ki+A8)服務(wù)數(shù)據(jù)：(B.S+S.S.)BSS (Base Station System)基站系統(tǒng)基站系統(tǒng)n完成所有與無(wú)線相關(guān)的功能nBSS=BSC+BT

3、SBSS-BTS（基站收發(fā)信機(jī))n移動(dòng)用戶與系統(tǒng)間的I/FnRadio T/R 無(wú)線信號(hào)收發(fā)nSignal processing 信號(hào)處理nMeasurement 信號(hào)測(cè)量（SS+SQ)BSSBSS-BSC：基站控制器n無(wú)線信道分配MS 的HO越區(qū)切換nCDD小區(qū)參數(shù)的控制和管理n動(dòng)態(tài)功率調(diào)解（MS+BTS)nBSC的操作維護(hù)功能MSC:(Mobile Service Switching System)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心完成所有交換相關(guān)功能（call setup,call routing,supervision,releasing)計(jì)費(fèi)功能鑒權(quán)，加密功能的控制（BTS）分配TMSI 控制BSC與

4、其它節(jié)點(diǎn)通信功能（HLR/VLR/MSCs)控制MS的位置更新，配合BSC完成BSC間、MSC間的越區(qū)切換SSSS(Switch System)(Switch System)- -MSCMSCSSSS(Switch System)(Switch System)-GMSC-GMSCnI/F功能功能：（連接本通信網(wǎng)與其它通信網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)）Interrogation(漫游查詢)MSRN:MT呼叫時(shí),向HLR詢問(wèn)用戶位置信息Routing F/N(路由功能)UCF(呼叫前轉(zhuǎn))n端局（MSC）：其下帶BSC，直接為MS提供接入和服務(wù)n關(guān)口局（GMSC）：連接本通信網(wǎng)與其它通信網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)n匯接局（TMS

5、C）：匯集長(zhǎng)途呼叫的交換機(jī) 交換機(jī)的分類MSC（端局）TMSC2（二級(jí)匯接局）TMSC1TMSC1（一級(jí)匯接局）長(zhǎng)途Provincial本地LocalTMSC2MSCGMSC（關(guān)口局）PSTNGSM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)話務(wù)分級(jí)SSSS- -VLRVLR(Visitor Location Register(Visitor Location Register）VLR：拜訪位置寄存器n負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和更新該VLR所管轄的地區(qū)中的移動(dòng)用戶MSC用戶識(shí)別碼：IMSI,TMSI用戶狀態(tài)信息：idle,busy,deteach用戶位置信息：LAI附加服務(wù)數(shù)據(jù)(如呼叫轉(zhuǎn)移）n主要從HLR拷貝而來(lái)n臨時(shí)性存儲(chǔ)nHLR：歸屬位置

6、寄存器n存儲(chǔ)全部“歸屬用戶”的信息:-Operator用戶識(shí)別碼：IMSI，MSISDN附加用戶服務(wù)數(shù)據(jù)用戶位置信息：MSC 地址Triplet鑒權(quán)加密參數(shù)n永久存儲(chǔ)n與其它節(jié)點(diǎn)通信（MSC/VLR/AUC/GMSC)SSSS- -HLRHLR(Home Location Register(Home Location Register）SSSS- -AUCAUC(Authentication Center(Authentication Center）n存儲(chǔ)各用戶密鑰Ki,產(chǎn)生用于鑒權(quán)的參數(shù)RAND和SRES，和用于加密的KCn與HLR 通信，傳遞Triplet（RAND、SRES、Kc)nCe

7、ll小區(qū)n(基本小區(qū)/基站小區(qū))nLA位置區(qū)：-LU（同一MSC）nMSC 服務(wù)區(qū)nPLMN 服務(wù)區(qū)nGSM 服務(wù)區(qū)GSM無(wú)線覆蓋區(qū)域劃分話務(wù)量n定義：在單位時(shí)間（1小時(shí)）內(nèi)， 平均呼叫次數(shù) 每次呼叫平均占用信道的時(shí)間n數(shù)學(xué)表示式：A= SA:話務(wù)量; :平均呼叫次數(shù);S每次呼叫平均占用時(shí)間n單位：愛(ài)爾蘭（Erl）例，一個(gè)呼叫占用信道1小時(shí)，話務(wù)量為1愛(ài)爾蘭例，5個(gè)信道，1分鐘內(nèi)10次呼叫，每次呼叫平均占用時(shí)長(zhǎng)12秒：則總話務(wù)量A=1012/60=2Erl;每信道平均話務(wù)量=2/5=0.4erln試呼次數(shù)(MSC:IAM+IAI)n溢出次數(shù)(Trunk)n占不上中繼電路n占用次數(shù)(trunk)

8、n接通次數(shù)(Local MSC: alerting network: Sub. answer+busy+no-answer+un-reachable+CF)n應(yīng)答次數(shù)(MSC：connect +ANS)系統(tǒng)指標(biāo)(報(bào)表指標(biāo)解釋)O頻率資源分配systemGSM900GSM1800GSM1900UL-frequencies(MHZ)890-9151710-17851850-1910DL-frequencies(MHZ)935-9601805-18801930-1990Bandwidth25MHZ75MHZ60MHZDuplex Distance45MHZ95MHZ80MHZCarrier Sepa

9、ration200KHZ200KHZ200KHZRadio channels124374299*Cells capacity is determined by the No.of frequencies無(wú)線信道*GSM無(wú)線路徑上采用時(shí)分多址TDMA，每個(gè)載頻分成8個(gè)時(shí)隙物理信道：TDMA幀上一個(gè)時(shí)隙邏輯信道：按物理信道上實(shí)際傳送的信息內(nèi)容的性質(zhì)來(lái)劃分成不同邏輯信道TCH業(yè)務(wù)信道：話音和數(shù)據(jù)信息CCH控制信道:信令和同步信息BCH：FCCH、SCH、BCCHCCCH：PCH 、RACH 、AGCHDCCH：SDCCH 、SACCH 、FACCH信令概念及分類信令：交換系統(tǒng)之間相互傳遞信息所必須遵

10、守的協(xié) 議和規(guī)定消息 ，稱為“信令”分類：用戶線信令、局間信令用戶線信令：用戶與端局之間局間信令：交換機(jī)之間，交換機(jī)與網(wǎng)管、數(shù)據(jù)庫(kù)間隨路信令 CAS:線路信令、寄發(fā)器信令（e.g.:中國(guó)1號(hào)）公共信道信令 CCS （e.g.:C7)隨路信令:ABTrunkgroup +R2ABTrunkgroupLinkset 共路信令CCS(SS7)信令系統(tǒng)No.7信令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MTP（消息傳遞部分）SDL:信令數(shù)據(jù)鏈路級(jí)OSI1SL:信令鏈路級(jí)OSI2SNL:信令網(wǎng)絡(luò)級(jí)part OSI3UP（用戶部分）：TUP、ISUP、DUP基本概念SP:信令點(diǎn)（OPC,DPC)SPC:信令點(diǎn)編碼STP:信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)(LS

11、TP,HSTP)SL:信令鏈路SLS:信令鏈路組(SR):信令路由SU：信令單元(MSU、LSSU、FISU)nSPC(Signaling Point Coding)主信令區(qū)8Bits分信令區(qū)8Bits信令點(diǎn)8Bits主信令區(qū)編碼是以省、自治區(qū)、直轄市為單位編排；分信令區(qū)以本地網(wǎng)或地區(qū)為單位編排；信令點(diǎn)編碼為每個(gè)SP點(diǎn)分配一個(gè)。 分信令區(qū)：FF 移動(dòng)信令區(qū)14BIT的SPC：用于MSC和BSC通信信令點(diǎn)編碼GSM網(wǎng)No.7結(jié)構(gòu)MAPTCAPISUPTUPSCCPSNLDLSDLMTPGSM網(wǎng)信令MSCEIRAUCVLRHLRGMSCBTSBSCMSCISDNPSTNMAP(MAP)MAPMAP

12、MAPMAPMAP+ISUPTUPISUPISUPBSSAPLAPD SPLSTPHSTPSPSPLSTPSP三級(jí)信令網(wǎng)（一）HSTPHSTPHSTPHSTPHSTPHSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSP三級(jí)信令網(wǎng)（二）STPSTPSTPSTPSPSPSPSPSPSPSPLETCLELELETCTC信令網(wǎng)與電路網(wǎng)關(guān)系GSM 系統(tǒng)號(hào)碼計(jì)劃用戶相關(guān)號(hào)碼：移動(dòng)用戶號(hào)碼：MSISDN=CC+NDC+SN移動(dòng)用戶識(shí)別碼：IMSI=MCC+MNC+MSIN移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼：MSRN=CC+NDC+SN國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼：IMEI=TAC+FAC+SNR網(wǎng)絡(luò)相關(guān)號(hào)碼：位置區(qū)

13、識(shí)別碼：LAI=MCC+MNC+LAC小區(qū)全球識(shí)別碼：CGI=MCC+MNC+LAC+CI基站色碼：BSCI=NCC+BCC話務(wù)過(guò)程MS Idle:IMSI attach/IMSI detach/Implicit Detach/LU/SMIMSI attach LU(LA1-LA2)同一MSC下LU (LA1-LA2)MSC 控制在VLR中修改LAI不同MSC下LU (LA1-LA2)MSC+HLR 實(shí)現(xiàn)周期性LUMS Busy/Active:MO/MT/HO/SM小區(qū)內(nèi)HO小區(qū)間HO移動(dòng)通信特有現(xiàn)象1位置更新nLU 是實(shí)現(xiàn)用戶漫游的過(guò)程位置更新是MS在空閑模式上處理用戶的移動(dòng)性位置更新分為三

14、種類型普通位置更新 當(dāng)MS從一個(gè)LAC轉(zhuǎn)移到另一個(gè)LAC時(shí)，監(jiān)聽(tīng)到新小區(qū)的 LAC與儲(chǔ)存在SIM卡上的LAC不同，則要進(jìn)行普通位置更新IMSI附著周期性位置更新1.2.4.2.3.3.4.BSCMSCVLRHLRLA-LAMSC/VLR內(nèi)位置更新MSBTSBSC信道請(qǐng)求 RACH信道請(qǐng)求(附TA估計(jì)）信道激活選擇空閑SDCCH信道激活證實(shí)立即分配 SDCCH AGCH信道請(qǐng)求和分配4.4.BSCMSCVLRHLR.1.3.2.3.不同MSC/VLR間位置更新手機(jī)做主叫1.2.4.1.3.3.4.BSCMSC/VLRPLMNPSTNTE2.1.Request SDCCH on RACH2.BSC

15、 assign SDCCH by AGCH to MS3.Call request,auth. IMEI check, 4.MSCBSC assign TCH5.手機(jī)做被叫10.11.5.9.2.BSCMSC/VLRHLRLEGMSC8.11.10.9.8.11.7.4.5.6.1.1.3.PSTNPLMNMSISDNMSISDNMSISDNIMSI-MSC Add.IMSIMSRNIMSI-MSRNMSRNMSRNIMSIPCHRACHAGCHSDCCH9.If MS idle,response paging;ask SDCCH by RGCH10.Tell MS the SDCCH by

16、AGCH11.Call setup by SDCCH,assign TCH呼叫過(guò)程(移動(dòng)用戶間) MSCHLR1VLR2345Radio SystemRadio SystemMSC移動(dòng)通信特有現(xiàn)象2越區(qū)切換越區(qū)切換是指通話過(guò)程中移動(dòng)用戶變換小區(qū)的過(guò)程根據(jù)切換過(guò)程，大體可以分為以下四種小區(qū)內(nèi)切換BSC內(nèi)切換BSC間切換MSC間切換 BSC2. New F,TS and power FACCH2.f,TS,power1.Activative a TCHBSC 內(nèi)HO3. To new f ;HO burst4.TA5.HO complete5.HO complete5.Release TCHnew

17、BSCMSC-BMSC-AOld BSC1.5.2.7.7.10.6.5.3.4.10.11.10.9.8.MSC間HOInter-MSC HO1.Serving BSC send HO required message to MSC-A,with the target cell id.2. MSC-A identifies the cell belong to MSC-B, asked help3. MSC-B allocate a HO No. to reroute the call;send HO request to new BSC4. New BSC ask target BTS t

18、o active a TCH5.MSC-B received the TCH active information pass it to MSC-A with the HO No.6. MSC-A create a traffic link to MSC-B(can through PSTN)7.MSC-A send a HO command to MS via old BSC on FACCH with f and ch.No.8.MS turn to new F and CH,send HO access burst9.RBS detect the HO access burst, sen

19、d information about TA ,Power10.HO complete to MSC-B&MSC-A; 11. New path in group switch in MSC-A established ; 12.the old TCH is deactivated by old BSCInter-MSC HO 信令過(guò)程PSTNMSC/VLR-AMSC/VLR-BHLR-ATo be continuePrepare HOPrepare HO ACKIAM(TUP)ANC(TUP)Process access signalSend end signalForward ac

20、cess signalProcess access signalRLG(TUP)CLF(TUP)Send end signal ACKACM(TUP)continuePSTNMSC/VLR-AMSC/VLR-BHLR-AThe endSend auth. info.auth. info.Update locationInsert sub. dataInsert sub. data ACKUpdate location ACKCancel locationCancel location ACK短消息業(yè)務(wù)n通過(guò)專用控制信道DCCH傳輸，經(jīng)短消息中心完成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。TCH未分配時(shí)，短消息在SDCCH上

21、傳TCH未分配時(shí)，短消息在SACCH上傳n新增節(jié)點(diǎn)：SMS-GMSC，SMS-IWMSC ,n短消息業(yè)務(wù)分類1MO SMS：MS到短信中心(SMS-GMSC)MT SMS：短信中心到MS(SMS-IWMSC)n短消息業(yè)務(wù)分類2P-P: ( MS Attach)P-MP: (MS idle)省級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP省級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTPMSCSMSCHLRMSC4MSC5MSC2MSC3MSC1HLRLSTPSMSCHLRLSTP全省集中組網(wǎng)省內(nèi)各地區(qū)分散組網(wǎng)CMCC短消息中心組網(wǎng)方案MO SMS 過(guò)程MSC/VLRSMS-IWMSCSC2.Auth&Ciphering4.GT-GTRC-SP5.Save the SM1.SMS Request(MSISDN+SC Addr.)3.SMS Request(MSISDN+SC Addr.