第6講 GSM-R通信系統(tǒng)-知識小結(jié)（習(xí)題課）講解

第6講網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及區(qū)域覆蓋知識點梳理一、移動通信信道二、區(qū)域覆蓋三、多址技術(shù)四、移動通信六大困惑五、GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)六、GSM編號計劃內(nèi)容簡介一、移動通信信道基站天線、移動臺天線及兩幅天線之間的傳播路徑空中接口電波傳播特性主要包含以下四種傳播損耗多徑效應(yīng)陰影效應(yīng)多普勒頻移移動信道電波傳播特性為了無縫覆蓋和不重復(fù)覆蓋，專家們只能根據(jù)傳播損耗時的場強變換來建立數(shù)學(xué)模型。無線信道的傳播特性給設(shè)計者帶來了挑戰(zhàn)為了確定網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，常用的電波傳播損耗預(yù)測模型有Okumura模型、Okumura-Hata模型、COST-231Hata模型、對數(shù)陰影模型、CCIR模型、LEE模型以及COST-231Walfisch-Ikegami模型。Okumura-Hata模型無線信道的傳播特性給設(shè)計者帶來了挑戰(zhàn)頻率f150MHz~1500MHz，基站高度Hb30m~200m移動臺高度Hm1m~10m距離d1km~20km大區(qū)制大區(qū)制是指只用一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)。小區(qū)制小區(qū)制是將整個服務(wù)區(qū)劃分為若干個無線小區(qū)，每個無線小區(qū)設(shè)一基站負(fù)責(zé)本小區(qū)內(nèi)所有移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。

二、區(qū)域覆蓋方式大區(qū)制與小區(qū)制半徑30-50KM天線高度幾十到上百米發(fā)射功率大小區(qū)制特點同頻道再用--------提高用戶容量多個小區(qū)----------控制管理復(fù)雜存在同頻小區(qū)-----產(chǎn)生同頻干擾小區(qū)制有何特點？定向天線覆蓋。使用定向天線可以減少同頻干擾的小區(qū)數(shù)i0，從而提高接收信噪比，減小同頻干擾。優(yōu)化同頻復(fù)用距離和頻率分配方案。根據(jù)傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)量的變化情況，調(diào)整同頻復(fù)用距離和頻率分配方案。天線高度和傾角的調(diào)整。調(diào)整天線高度和傾角可以改變小區(qū)的覆蓋范圍和小區(qū)形狀，減小同頻干擾。解決同頻干擾采用哪些措施？

三、多址技術(shù)BS如何識別用戶？用戶如何識別BS發(fā)給自己的信號？多個用戶共享信道，區(qū)分用戶的方式稱為多址技術(shù)不同用戶臺要有各自的特征基站發(fā)出的信號也要賦予不同的特征信號的差異可以表現(xiàn)在某些參數(shù)上：如信號的工作頻率、出現(xiàn)時間、具有的特定碼序列三種基本多址類型：頻分多址（FDMA）時分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）頻率資源有限的情況下，提高通信系統(tǒng)的容量解決辦法---多址技術(shù)頻分多址（FDMA）——以頻道來區(qū)分用戶FDMA就是將給定的頻譜資源劃分成若干等間隔的頻道（信道），供不同用戶使用，每個用戶占用一個頻道通話。在模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)中，采用的多址方式即FDMATDMA是把一個頻道按等時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，每一用戶占用不同的時隙進行通信。GSM蜂窩移動通信中，即采用了TDMA的多址方式。時分多址（TDMA）---以時隙來區(qū)分用戶TDMA方式下行（同一小區(qū)）TDMA方式上行（同一小區(qū)）TDMA方式四、移動通信六大困惑困惑1基站如何區(qū)分手機？困惑2手機如何找到基站？困惑3基站如何找到手機？困惑4如何識別手機用戶的身份？困惑5如何保證對話不被他人竊聽？困惑6如何保證移動著打電話不會有問題？固定電話要識別一路話音來自哪臺電話是一件很簡單的事情（交接箱）移動通信基站如何搞的清楚誰是誰？困惑1---基站如何區(qū)分手機固定電話要找通信網(wǎng)絡(luò)只要把電話線往墻上的接口接上就可以了。手機要找到通信網(wǎng)絡(luò)要復(fù)雜的多，主要從兩個方面闡述。困惑2---手機如何找到基站固話通信，用戶的位置是固定的。移動通信中手機始終在移動，基站如何找手機？下發(fā)“尋人啟事”只要手機在網(wǎng)內(nèi)一定能找到。困惑3---基站如何找到手機運營商的網(wǎng)絡(luò)不是免費的，如何對號收費？移動通信中用戶是通過終端來訪問網(wǎng)絡(luò)的，對用戶的鑒別就相當(dāng)于對終端的鑒別GSM系統(tǒng)中用戶的標(biāo)識稱為IMSI（國際移動用戶識別）號，手機的身份證號碼。IMSI號存儲在SIM卡中，核心網(wǎng)絡(luò)也存儲IMSI號。困惑4---網(wǎng)絡(luò)如何識別手機用戶的身份無線電波向四面八方傳送，誰都可以通過儀器竊聽。大哥大時代如有人架起一根天線，可以聽的很清楚，類似于以前玩插卡的游戲機，鄰近豎起天線就可以收到游戲畫面數(shù)字移動通信很快取代了大哥大，因為可以加密困惑5---如何保證對話不被他人竊聽移動通話的特點是位置可以不斷的變動，用戶總會從一個基站覆蓋范圍移動到另一個基站覆蓋范圍，這就叫做切換----handover困惑6---如何保證移動著打電話不會有問題GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MS--手機手機的核心部件很簡單：包括天線、射頻、中頻和基帶四部分（顯示屏、電池、鍵盤不算在內(nèi)），我們一一講解。緊跟天線后面的是RF濾波器，它不只完成放大和濾波，電磁波的收和發(fā)都在一根天線上，誰來保證它們井水不犯河水呢？雙工器完成收和發(fā)的分配還有一項工作沒人做，不同的載頻的電磁波在一根天線上運行，誰來區(qū)分他們呢？合路器完成信號的合路與分解。

BTS—基站收發(fā)信機發(fā)射耦合器接收耦合器天線耦合系統(tǒng)BCF(基站公共功能)BSCTRX(收發(fā)信機)Abis接口-將語音和用戶數(shù)據(jù)信道合成以后送給BSC-將信令信道合成以后送給BSC雙工器-天線與每個小區(qū)的收發(fā)信機之間的接口BTSBTS通用結(jié)構(gòu)和功能饋線

BSCBTSAbis接口Ater接口- 對BTS無線資源管理- 小區(qū)之間越區(qū)切換- 通信信道安排- BTS之間的頻率重新分配- BTS時間和頻率同步控制頻率跳變功率控制-等等O&MPCM控制器PCM控制器處理單元交換矩陣BSCX.25控制器BSC通用結(jié)構(gòu)和功能BTSTRAUTRAUMSC上面花了不少篇幅描述一個交換機是怎樣完成交換的，對MSC來說，光有交換不夠的。HLR：歸屬未知寄存器存放本地注冊的所有用戶的信息。

用戶管理中心HLR永久紀(jì)錄-MSISDN-IMSI-用戶業(yè)務(wù)臨時紀(jì)錄- VLR地址- 加密參數(shù)

(Kc,Sres,Rand)VLR：拜訪未知寄存器存放在一個MSC區(qū)漫游的所有用戶的信息。

VLR永久紀(jì)錄- IMSI- 用戶注冊業(yè)務(wù)臨時紀(jì)錄- 加密參數(shù) (Kc,Sres,Rand)- LAI-TMSILA1LA4LA2LA3六、GSM編號計劃GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括交換系統(tǒng)和基站系統(tǒng)交換系統(tǒng)包括HLR、MSC、VLR、AUC和EIR還與基站系統(tǒng)、其他網(wǎng)絡(luò)（PSTN、ISDN、數(shù)據(jù)網(wǎng)、PLMN）之間有接口要正確尋址，編號計劃就非常重要區(qū)域劃分小區(qū)位置區(qū)MSC區(qū)PLMN服務(wù)區(qū)GSM服務(wù)區(qū)編號計劃－MSISDNMSISDN移動用戶號碼CC：國家碼，中國為86NDC：國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接入碼（中移：135～139）SN：用戶號碼，等長8位編碼，由運營商分配CCNDCSN移動臺國內(nèi)有效ISDN號碼移動臺國際有效ISDN號碼主叫用戶呼叫用戶所需撥的號碼------手機號碼IMSI國際移動用戶識別碼每個移動用戶都分配有一個唯一的IMSI，在整個GSM系統(tǒng)有效，用于用戶身份識別。與MSISDN的關(guān)系就像人的姓名和身份證號碼只要SIM卡不扔，IMSI號就不變編號計劃－TMSITMSI臨時移動用戶識別碼在空中接口傳遞TMSI代替IMSI，加強了用戶的安全性由VLR為來訪的移動用戶在鑒權(quán)成功后分配，是由VLR自行分配的4字節(jié)BCD碼，僅限在VLR管轄區(qū)內(nèi)代替IMSI臨時使用與IMSI相互對應(yīng)編號計劃－MSRNMSRN移動用戶漫游號碼MSRN是在呼叫接續(xù)時由VLR臨時分配給移動臺的號碼用于GSM網(wǎng)絡(luò)在接續(xù)時的路由選擇MSRN組成與MSISDN相似，最大為15位手機A起呼，和MSC-1建立連接建立連接后，MSC-1查詢被叫用HLR，得到被叫用戶的IMSI和VLR要求MSC-2提供一個MSRN給HLR找到一個空閑的MSRN分配MSRN呼叫號碼的路由指向了MSC-2建立直接的連接編號計劃－LAILAI位置區(qū)識別碼位置區(qū)是指移動臺可任意移動而不需要進行位置更新的區(qū)域，由一個或若干個小區(qū)組成。為了呼叫移動臺，系統(tǒng)在一個位置區(qū)內(nèi)所有小區(qū)同時發(fā)尋呼信號。MSC區(qū)>=LA>=一個小區(qū)用于檢測位置更新和信道切換的請求。MCCMNCLAC位置區(qū)識別LAI3位2位最大16bitLAC：位置區(qū)號碼，用于識別GSM網(wǎng)絡(luò)中的一個位置區(qū)，由運營商定義。編號計劃－CGICGI全球小區(qū)識別碼CGI是在所有GSMPLMN中用作小區(qū)識別的唯一標(biāo)識，由LAI＋CI構(gòu)成CI：小區(qū)識別碼，由運營商自行定義，是一個2ByteBCD碼MCCMNCLAC位置區(qū)識別碼LAICI全球小區(qū)識別碼CGI編號計劃－BSICBSIC基站識別色碼用于識別相鄰國家的相鄰基站，是一個6bit碼NCC：PLMN色碼，用于區(qū)分國界兩側(cè)的運營商，國內(nèi)用于區(qū)分不同省份BCC：基