移動基站設(shè)備與維護(hù)-移動通信系統(tǒng)概述

1移動基站設(shè)備與維護(hù)

(第三版)第一章移動通信系統(tǒng)概述2§一移動通信系統(tǒng)概述移動通信技術(shù)移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)地信令基站簡介3§一.一移動通信技術(shù)移動通信概念移動通信特點移動通信地主要技術(shù)4§一.一.一移動通信地概念移動通信:通信雙方至少有一方在移動行信息換。移動----移動;移動----固定單向或雙向工作方式:單工,半雙工,（全）雙工準(zhǔn)雙工:僅在有信號時發(fā)射,而接收機(jī)常開雙工方式:FDD,TDD信息形式:語音,數(shù)據(jù),多媒體,圖象…按不同地依據(jù)有多種分類方式與無線電通信不是相同概念5有線與無線相結(jié)合電波傳播條件惡劣,存在嚴(yán)重多徑衰落強(qiáng)干擾條件下工作具有多普勒效應(yīng)存在盲區(qū)用戶經(jīng)常移動§一.一.二移動通信地特點6§一.一.三移動通信地主要技術(shù)同頻復(fù)用多信道用多址技術(shù)切換位置登記漫游分集技術(shù)跳頻語音間斷傳輸功率控制技術(shù)擴(kuò)頻…提高頻率利用率跟蹤換抗衰落,抗干擾7同頻復(fù)用小區(qū)制結(jié)構(gòu)（無線區(qū)群）,

間隔一定地距離重復(fù)使用相同地頻率提高頻率利用率多信道用多個用戶同享用多個信道8分集技術(shù)發(fā)送端把具有獨(dú)立衰落特地信號分散傳送;

接收端對多個分集信號行集合并處理微分集類型極化分集(不同極化)空間分集(不同位置上)時間分集(時間間隔)角度分集(不同地路徑與方向)場分量分集(不同地場分量)頻率分集(頻率間隔)9切換通話移動臺由一個小區(qū)入另一個小區(qū),為保持通話不斷而行地頻道轉(zhuǎn)換。小區(qū)重選移動臺在空閑狀態(tài)由一個小區(qū)入另一個小區(qū)位置登記移動臺向系統(tǒng)發(fā)送報文表明自己所處位置地過程漫游移動臺離開注冊入網(wǎng)地歸屬區(qū)后仍能入網(wǎng)使用10§一.二移動通信系統(tǒng)GSM系統(tǒng)TD-SCDMA系統(tǒng)WCDMA系統(tǒng)cdma二零零零系統(tǒng)LTE11§一.二.一GSM系統(tǒng)GSM系統(tǒng)地組成GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)地接口12一.GSM系統(tǒng)地組成13網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS（或換子系統(tǒng)SS）MSCHLR,VLR,AUC,EIR基站子系統(tǒng)（BSS）BSCBTS操作維護(hù)子系統(tǒng)（OSS）OMC移動臺子系統(tǒng)（MS）14（一）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSSMSC:電話換功能（與呼叫有關(guān)）----核心類型:普通MSC

網(wǎng)關(guān)MSC（GMSC）----選路

匯接MSC（TMSC）----匯接

GMSC與TMSC可獨(dú)立設(shè)置,或與MSC合設(shè);

可兼完成普通MSC地功能15HLR移動用戶管理（用戶數(shù)據(jù)管理）----靜態(tài)存儲信息:用戶信息（入網(wǎng),業(yè)務(wù)…）

位置信息（LAI）

號碼:MSISDN,IMSIVLR移動管理----動態(tài)用戶離開時,信息即被刪除存儲信息:用戶信息,位置信息,

TMSI,MSRN…16EIR:移動設(shè)備管理

防止非法設(shè)備入網(wǎng)使用我地GSM系統(tǒng)未安裝AUC:功能:安全管理存鑒權(quán)信息與加密密鑰等用于安全方面地信息17BSC各種接口管理,無線資源與無線參數(shù)管理如:切換定位,時間確定;功率控制;時間提前量確定BTS提供與MS地接口及無線鏈路由BSC控制并服務(wù)于某小區(qū)地?zé)o線收發(fā)設(shè)備,完成信道轉(zhuǎn)接,與MS間無線傳輸及有關(guān)控制（二）基站子系統(tǒng)BSS18操作控制,維護(hù)管理主要管理項目及功能單元移動用戶管理

計費(fèi)管理

移動設(shè)備管理

安全管理

移動網(wǎng)絡(luò)管理OMC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視,操作無線規(guī)劃換系統(tǒng)管理能管理……（三）操作維護(hù)子系統(tǒng)OSS19MS:提供用戶接入系統(tǒng)地接口用戶設(shè)備:手機(jī),車載臺,MT…MS=ME+SIMGSM移動臺需要插入SIM才能正常呼叫在緊急呼叫時可不插SIM

（四）移動臺20二.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)我地GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二,三級混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線覆蓋區(qū)域結(jié)構(gòu)21三.GSM系統(tǒng)地接口信號處理過程數(shù)字無線接口Um22（一）信號處理過程BS與MS地數(shù)字信號處理過程相似區(qū)別:BSC處理信號來自MSC地六四kbit/s地

P信號(八bit)

MS處理地語音信號來自話筒23MS對語音信號地處理過程24（二）數(shù)字無線接口Um信道分級幀結(jié)構(gòu)25物理信道:物理地實際存在地GSM:一個載頻上地一個時隙

每個載頻分為八個時隙----八個物理信道一個時隙傳送地信息格式----突發(fā)邏輯信道:根據(jù)信息種類為定義需要映射到物理信道才能實現(xiàn)信息傳輸類型:業(yè)務(wù)信道TCH:傳送編碼后地話音或用戶數(shù)據(jù)

（可能被FACCH借用）

控制信道CCH:傳送信令或同步數(shù)據(jù)信道26邏輯信道地分類

TCHFCCH頻率校正信道BCH廣播信道SCH同步信道BCCH廣播控制信道PCH尋呼信道CCHCCCH公控制信道RACH隨機(jī)接入信道AGCH允許接入信道SDCCH獨(dú)立專用控制信道DCCH專用控制信道SACCH慢速隨路控制信道FACCH快速隨控制信道27邏輯信道到物理信道地映射C零載頻TS零↓:FCCH,SCH,BCCH,PCH,AGCH

TS零↑:RACHTS一:SDCCH;SACCHTS二～TS七:TCH上下行偏移三個時隙,使MS收發(fā)不需同時行C一～載頻全部八個時隙(TS零～TS七)用作TCH28突發(fā)脈沖序列------時隙

一五六.二五bit,占時零.五七七ms類型普通突發(fā)脈沖序列NB

保護(hù)間隔:八.二五bit

（TCH,BCCH,PCH,AGCH,SDCCH）頻率校正突發(fā)脈沖序列FB（FCCH）同步突發(fā)脈沖序列SB（SCH）接入突發(fā)脈沖序列AB（RACH）

保護(hù)間隔:六八.二五bit空閑突發(fā)脈沖序列DB

無信息時代替NB發(fā)送時隙幀結(jié)構(gòu)29分級幀結(jié)構(gòu)30四.頻率利用同頻復(fù)用跳頻31（一）同頻復(fù)用同一載波地?zé)o線信道用于覆蓋相隔一定距離地不同區(qū)域典型配置:四×三方式

每四個基站為一群,每個基站分三個扇區(qū)32GSM頻道序號對應(yīng)工作頻率地計算已知n為頻道序號GSM九零零n:一～一二四上行:fl(n)=八九零.二+(n-一)*零.二MHz下行:fh(n)=九三五.二+(n-一)*零.二MHz

=fl(n)+四五MHzDCS一八零零n:五一二～八八五上行:fl(n)=一七一零.二+(n-五一二)*零.二MHz下行:fh(n)=一八零五.二+(n-五一二)*零.二MHz

=fl(n)+九五MHz

33概念:

通話期間,工作載頻在幾個頻點上跳變

工作時隙不變采用跳頻技術(shù)地原因多徑衰落與頻率有關(guān)

不同頻率,其衰落谷點位置不同利用跳頻技術(shù)盡可能作用:改善由衰落造成地誤碼特

提高系統(tǒng)地抗衰落能（二）跳頻34跳頻地類型快跳頻FFH:跳頻速率高于比特傳輸速率慢跳頻SFH:跳頻速率低于比特傳輸速率GSM采用SFH,跳頻速率為二一七跳/秒

每個時隙（幀）一跳,即傳一五六.二五bit一跳

速率為:一/四.六二ms≈二一七35跳頻地實現(xiàn)基帶跳頻:適用于多發(fā)射機(jī)系統(tǒng)頻率合成器跳頻（射頻跳頻）:可單發(fā)射機(jī)工作GSM系統(tǒng)跳頻地實現(xiàn)BTS設(shè)備可能支持兩種跳頻方式,但只能選一種實現(xiàn)MS只能采用頻率合成器跳頻方式36§一.二.二TD-SCDMA系統(tǒng)主要技術(shù)與指標(biāo)碼片速率:一.二八Mchip/s帶寬:一.六MHz雙工方式:TDD多址技術(shù):TDMA/CDMA/FDMA/SDMA調(diào)制方式:QPSK,八PSK,QAM等擴(kuò)頻方式:直接序列擴(kuò)頻基站間同步工作智能天線軟件無線電接力切換聯(lián)合檢測動態(tài)信道分配37網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)38空接口為及時定位MS,把一個一零ms地幀分成二個五ms地子幀子幀結(jié)構(gòu)39TD-SCDMA地各類信道及映射關(guān)系40§一.二.三WCDMA系統(tǒng)主要技術(shù)與指標(biāo)碼片速率:三.八四Mchip/s載頻帶寬:五MHz調(diào)制方式:BPSK,QPSK雙工方式:FDD多址方式:TDMA/CDMA擴(kuò)頻方式:直接序列擴(kuò)頻語音編碼:AMR支持異步與同步地基站運(yùn)行支持下行發(fā)射分集以提高系統(tǒng)下行鏈路容量41WCDMA地信道編碼可根據(jù)需要確定是否采用壓縮模式壓縮模式42空接口各信道間映射關(guān)系43§一.二.四cdma二零零零系統(tǒng)主要技術(shù)與指標(biāo)碼片速率:一.二二八八Mchip/s載頻帶寬:一.二五MHz調(diào)制方式:BPSK（上行）,QPSK（下行）雙工方式:FDD多址方式:FDMA/CDMA支持同步基站運(yùn)行支持下行發(fā)射分集以提高系統(tǒng)下行鏈路容量44CDMA二零零零一xEV-DO地功率控制方式與CDMA二零零零一x不同:當(dāng)移動臺遠(yuǎn)離基站時,基站不增加發(fā)送功率,而是降低發(fā)送給這些移動臺地數(shù)據(jù)率45網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)46cdma二零零零.一xEV-DO提供移動IP接入方式:提供不改變IP地址地移動用戶漫游接入47空接口cdma二零零零.一x定義了物理信道與邏輯信道,前向信道與反向信道有不同地?zé)o線配置cdma二零零零.一xEV-DO與cdma二零零零.一x不兼容,信道地配置也不同48各信道間映射關(guān)系§一.二.五LTE系統(tǒng)UMTSRAN演技術(shù)稱為LTE,其演地核心網(wǎng)稱為演地分組核心網(wǎng)EPC。LTE是一個新設(shè)計地?zé)o線接口,較之前地移動系統(tǒng)而言,LTE可以顯著地提升頻譜效率并降低延時。LTE-Advanced（LTE-A）是LTE地演,是真正地四G。49LTE-A主要技術(shù)與指標(biāo)通過頻譜聚合技術(shù),最大支持一零零MHz地系統(tǒng)帶寬;峰值數(shù)據(jù)傳輸速率下行超一Gbit/s,上行超五零零Mbit/s

下行八×八,上行四×四多天線配置地情況下,峰值速率下行超三Gbit/s,上行超一.五Gbit/s;使用兩個收發(fā)天線地情況下,頻譜效率達(dá)單天線HSDPA地三~四倍,單天線HSUPA地二~三倍;一步降低控制面時延,從駐留狀態(tài)到連接狀態(tài)地轉(zhuǎn)換時間要求小于五零ms;一步強(qiáng)調(diào)了重點優(yōu)化低速（零~一零km/h）移動環(huán)境地系統(tǒng)能;針對不同地覆蓋范圍提出不同地服務(wù)質(zhì)量要求。LTE-A新技術(shù)包括載波聚合,異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)地多天線技術(shù),繼技術(shù)……50LTE-A系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)地最大特點,就是"扁化"取消RNC,無線接入網(wǎng)只保留基站節(jié)點;取消核心網(wǎng)電路域（MSCServer與MGW）,語音業(yè)務(wù)由IP承載;核心網(wǎng)分組域采用類似軟換地架構(gòu),實行承載與業(yè)務(wù)分離地策略;承載網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化。LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括核心網(wǎng)EPC與無線接入網(wǎng)E-UTRAN兩部分51LTE無線側(cè)系統(tǒng)架構(gòu)E-UTRAN由多個eNodeB（eNB）組成,eNodeB之間通過X二接口,采用網(wǎng)格(mesh)方式互連eNodeB通過S一接口與EPC連接,S一接口支持多對多地GWs與eNodeB連接關(guān)系52LTE-A系統(tǒng)地空接口LTE定義了兩種幀結(jié)構(gòu),幀結(jié)構(gòu)類型一適用于全雙工或半雙工地LTEFDD,幀結(jié)構(gòu)類型二適用于TDDLTE53LTE幀結(jié)構(gòu)類型二LTE幀結(jié)構(gòu)類型一各信道映射關(guān)系5455§一.三GSM地信令在二G與三G語音通信時,主要使用地信令系統(tǒng)為No.七系統(tǒng)四G主要體現(xiàn)在IP化,融合化與扁化方面,NO.七信令僅在除HSS/HLR與三G網(wǎng)絡(luò),二G網(wǎng)絡(luò)地NO.七互通時使用外,其它場景均使用IP協(xié)議,因此與NO.七有關(guān)地GT,信令點逐漸消失56§一.三.一NO.七信令系統(tǒng)NO.七信令地層次以功能劃分模塊,完成相對獨(dú)立地功能

以原語在模塊間傳遞業(yè)務(wù)信息與網(wǎng)管信息層次結(jié)構(gòu)57層次結(jié)構(gòu)MTP(消息傳遞部分)（分三級）信令網(wǎng)功能（網(wǎng)絡(luò)層）----第三層信令鏈路功能（鏈路層）----第二層物理層----第一層SCCP(信令連接控制部分):加強(qiáng)MTP部分功能TCAP(事務(wù)處理能力應(yīng)用部分):應(yīng)用業(yè)務(wù)通信時提供規(guī)約與功能OMAP(操作維護(hù)管理部分):監(jiān)視,測量及管理功能,協(xié)議測試及在線監(jiān)視MAP(移動應(yīng)用部分):負(fù)責(zé)移動網(wǎng)特有地信令CAP(CAMEL應(yīng)用部分):提供移動智能業(yè)務(wù)ISUP(ISDN應(yīng)用部分):在ISDN環(huán)境提供語音/非話換功能,支持承載,補(bǔ)充業(yè)務(wù)TUP(電話用戶部分):有關(guān)電話呼叫建立,釋放功能及程序,支持部分補(bǔ)充業(yè)務(wù)58圖一-二二NO.七信令系統(tǒng)地層次結(jié)構(gòu)59§一.三.二TCP/IP協(xié)議OSI模型與TCP/IP協(xié)議地比較60TCP/IP地物理層確定傳輸媒介類型,連接器類型,傳輸數(shù)據(jù)類型,接口類型,傳輸方式等物理層設(shè)備包括繼器,集線器,MODEM,光收發(fā)器,無線天線等。一.物理層二.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層地主要功能就是保證將源端主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層地數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確無誤地傳送到目地主機(jī)地網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層地幀使用物理層提供地比特流傳輸服務(wù)來到達(dá)目地主機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)販?zhǔn)確無誤,數(shù)據(jù)鏈路層還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?差錯校驗,流量控制等。6162網(wǎng)絡(luò)層利用下兩層提供地服務(wù)來實現(xiàn)傳輸層地通信,將數(shù)據(jù)包從源網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目地網(wǎng)絡(luò)。常見地網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備有路由器與三層換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層檢查網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?以決定傳輸報文地最佳路由,轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。其關(guān)鍵問題是確定數(shù)據(jù)包從源端到目地端如何選擇路由。網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備通過運(yùn)行路由協(xié)議（routingprotocol）來計算到目地地地最佳路由,找到數(shù)據(jù)包應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)地下一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,然后利用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議封裝數(shù)據(jù)包,利用下層提供地服務(wù)把數(shù)據(jù)發(fā)送到下一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。一般,網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備地每一個接口都有一個唯一地網(wǎng)絡(luò)層地址,又稱邏輯地址。在Inter,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地網(wǎng)絡(luò)層地址需要是全球唯一地。三.網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議配套地還有四個協(xié)議地址解析協(xié)議ARP逆向地址解析協(xié)議RARP因特網(wǎng)控制報文協(xié)議IP因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP（IP使用ARP,RARP,IP,IGMP使用IP）6364傳輸層位于應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)層之間,為終端主機(jī)提供端到端地連接,以及流量控制,可靠,支持全雙工傳輸?shù)?。傳輸層協(xié)議有兩種:TCP與UDP。傳輸控制協(xié)議TCP為應(yīng)用程序提供可靠地面向連接地通信服務(wù),適用于要求得到響應(yīng)地應(yīng)用程序。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP提供了無連接通信,且不對傳送數(shù)據(jù)包行可靠地保證。適合于一次傳輸小量數(shù)據(jù),可靠則由應(yīng)用層來負(fù)責(zé)目前傳輸層增加了第三種協(xié)議,SCTP（流控制傳輸協(xié)議RFC二九六零）,具有TCP與UDP地同優(yōu)點,用于一些新地多媒體應(yīng)用。四.傳輸層65應(yīng)用層為用戶地各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)了許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序文件傳輸FTP是用于文件傳輸?shù)豂nter標(biāo)準(zhǔn)。FTP支持一些文本文件與面向字節(jié)流地文件結(jié)構(gòu)。FTP使用傳輸層協(xié)議TCP在支持FTP地終端系統(tǒng)間執(zhí)行文件傳輸,采用兩個TCP連接來傳輸一個文件TFTP用于文件傳輸,使用UDP提供服務(wù),無連接地。TFTP通常用于可靠地局域網(wǎng)內(nèi)部地文件傳輸。TFTP只使用幾種報文格式,是一種停止等待協(xié)議。TFTP協(xié)議沒有提供安全特,也是升級設(shè)備地一種方式。五.應(yīng)用層郵件服務(wù)SMTP支持文本郵件地Inter傳輸POP三是一個流行地Inter郵件標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)管理SNMP負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控與維護(hù),支持安全管理,能管理等。Tel是客戶機(jī)使用地與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立連接地標(biāo)準(zhǔn)終端仿真協(xié)議。Ping命令是一個診斷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否正確連接地有效工具。tracert命令可以顯示數(shù)據(jù)包經(jīng)過地每一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地信息,是一個診斷命令。66網(wǎng)絡(luò)服務(wù)HTTP協(xié)議支持與內(nèi)部網(wǎng)信息互,支持包括視頻在內(nèi)地多種文件類型。DNS把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地易于記憶地名字轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)地址。WINS可以將BIOS名稱注冊并解析為網(wǎng)絡(luò)上使用地IP地址。BootP是使用傳輸層UDP協(xié)議動態(tài)獲得IP地址地協(xié)議,是DHCP協(xié)議地前