《GSM-系統(tǒng)原理講座》課件

GSM系統(tǒng)原理講座GSM系統(tǒng)概述起源GSM起源于歐洲，作為一種數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，旨在解決模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)的不足。標(biāo)準(zhǔn)化GSM采用開放式標(biāo)準(zhǔn)，允許不同廠商的設(shè)備兼容互通，并促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。全球應(yīng)用GSM在全球范圍內(nèi)被廣泛采用，成為世界上最流行的移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一。GSM系統(tǒng)的組成移動臺(MS)移動臺是用戶使用的移動終端，例如手機、筆記本電腦等?；?BTS)基站負責(zé)與移動臺進行無線通信，是GSM網(wǎng)絡(luò)的無線接入點?；究刂破?BSC)基站控制器管理和控制多個基站，負責(zé)基站之間的協(xié)調(diào)和資源分配。移動交換中心(MSC)移動交換中心負責(zé)處理呼叫連接、用戶身份認證、漫游管理等功能。GSM系統(tǒng)的工作原理1移動臺用戶手機2基站子系統(tǒng)與移動臺通信3網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)處理通話、數(shù)據(jù)等4操作維護子系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)運營GSM信令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信令系統(tǒng)用于在GSM網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備之間傳輸控制信息，例如呼叫建立、用戶身份驗證和位置更新等。網(wǎng)絡(luò)管理信令系統(tǒng)還負責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)資源，例如分配頻道和管理呼叫。GSM信令子系統(tǒng)移動交換中心（MSC）負責(zé)呼叫控制、路由和切換。歸屬位置寄存器（HLR）存儲用戶資料，如電話號碼和位置。訪問位置寄存器（VLR）跟蹤漫游用戶的當(dāng)前位置和狀態(tài)。認證中心（AUC）驗證用戶身份和提供加密密鑰。GSM接口1Abis接口基站控制器與基站之間接口，用于傳輸無線信號數(shù)據(jù)。2A接口基站控制器與移動交換中心之間接口，用于用戶數(shù)據(jù)和信令傳輸。3B接口移動交換中心與移動用戶數(shù)據(jù)中心之間接口，用于數(shù)據(jù)傳輸。4C接口移動用戶數(shù)據(jù)中心與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間接口，用于與外部網(wǎng)絡(luò)通信。GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)GSM網(wǎng)絡(luò)主要分為核心網(wǎng)（CN）和無線接入網(wǎng)（RAN）。核心網(wǎng)負責(zé)處理用戶數(shù)據(jù)、控制和管理無線接入網(wǎng)。無線接入網(wǎng)負責(zé)與移動終端通信，提供無線信號覆蓋。核心網(wǎng)包括移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、短信中心（SMS-C）等。無線接入網(wǎng)包括基站控制器（BSC）和基站（BTS）。GSM網(wǎng)絡(luò)演進12GGSM:基于TDMA技術(shù)的數(shù)字移動通信系統(tǒng)22.5GGPRS:基于分組交換的移動數(shù)據(jù)服務(wù)32.75GEDGE:增強數(shù)據(jù)速率GSM演進43GUMTS:3G通用移動通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)演進歷程1991GSM第一代標(biāo)準(zhǔn)1997GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)）標(biāo)準(zhǔn)2002EDGE（增強數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)演進）標(biāo)準(zhǔn)20033G標(biāo)準(zhǔn)（UMTS、HSPA）20084G標(biāo)準(zhǔn)（LTE、LTE-Advanced）GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1GPRS接入網(wǎng)絡(luò)連接移動用戶，并與核心網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交互。2GPRS核心網(wǎng)負責(zé)處理數(shù)據(jù)傳輸、用戶管理和安全控制。3外部網(wǎng)絡(luò)包括互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和其它數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)據(jù)服務(wù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)功能數(shù)據(jù)傳輸提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，支持各種數(shù)據(jù)應(yīng)用。多媒體功能支持各種多媒體應(yīng)用，如視頻通話、在線游戲等?；ヂ?lián)網(wǎng)接入為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，方便用戶隨時隨地享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。GPRS接入網(wǎng)絡(luò)無線接入GPRS用戶通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到GSM網(wǎng)絡(luò)。移動臺（MS）通過無線接口（Um接口）與基站（BTS）進行通信?；究刂苹究刂破鳎˙SC）負責(zé)控制基站的無線資源分配和用戶管理。分組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通過分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（PDN）傳輸，并由分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制器（PDNC）進行管理。GPRS核心網(wǎng)服務(wù)提供GPRS核心網(wǎng)提供多種數(shù)據(jù)服務(wù)，包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)安全等。網(wǎng)絡(luò)管理負責(zé)GPRS網(wǎng)絡(luò)的管理和控制，包括用戶管理、資源管理、流量控制和安全管理等。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)GPRS核心網(wǎng)連接到其他網(wǎng)絡(luò)，例如互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和其他移動通信網(wǎng)絡(luò)。GPRS接口與協(xié)議接口類型GPRS網(wǎng)絡(luò)使用多種接口連接不同的網(wǎng)絡(luò)組件，例如Gn、Gb、Gs等。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)GPRS網(wǎng)絡(luò)采用一系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，例如GSM03.42、GSM03.60、GSM04.08等，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。?shù)據(jù)傳輸GPRS接口和協(xié)議支持各種數(shù)據(jù)傳輸方式，例如TCP/IP、UDP、HTTP等。EDGE系統(tǒng)概述速度提升EDGE技術(shù)可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速度，提供更快的網(wǎng)絡(luò)體驗。容量增強EDGE系統(tǒng)通過優(yōu)化頻譜利用率，提高網(wǎng)絡(luò)容量，滿足更多用戶的需求。覆蓋范圍EDGE技術(shù)可以擴展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，將數(shù)據(jù)服務(wù)帶到更多地區(qū)。EDGE增強技術(shù)更高的數(shù)據(jù)速率EDGE技術(shù)可以提供更高的數(shù)據(jù)速率，最高可達384kbps，比GSM的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)速率快得多。更低的延遲EDGE技術(shù)可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，使數(shù)據(jù)傳輸更加實時，這對需要實時性的應(yīng)用非常重要。更高的頻譜效率EDGE技術(shù)可以提高頻譜效率，在相同的頻譜資源下傳輸更多的數(shù)據(jù)。EDGE系統(tǒng)架構(gòu)EDGE系統(tǒng)架構(gòu)是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進行的演進，其核心是通過引入分組數(shù)據(jù)技術(shù)來增強數(shù)據(jù)傳輸能力。EDGE系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成:基站子系統(tǒng)(BSS):負責(zé)無線信號的收發(fā)和控制網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS):負責(zé)用戶數(shù)據(jù)和控制信息的處理分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN):負責(zé)數(shù)據(jù)包的傳輸EDGE發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)速度EDGE網(wǎng)絡(luò)速度提升，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。網(wǎng)絡(luò)容量EDGE網(wǎng)絡(luò)容量擴大，支持更多用戶。應(yīng)用擴展EDGE網(wǎng)絡(luò)支持更多應(yīng)用，如移動視頻和語音。3G系統(tǒng)概述高速數(shù)據(jù)傳輸3G網(wǎng)絡(luò)提供比2G網(wǎng)絡(luò)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，支持更豐富的多媒體應(yīng)用。移動寬帶3G網(wǎng)絡(luò)支持移動寬帶接入，為用戶提供隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)。語音和數(shù)據(jù)融合3G網(wǎng)絡(luò)整合了語音和數(shù)據(jù)服務(wù)，為用戶提供更全面的通信體驗。UMTS系統(tǒng)架構(gòu)UMTS系統(tǒng)架構(gòu)主要包括無線接入網(wǎng)(UTRAN)、核心網(wǎng)(CN)和用戶設(shè)備(UE)三個部分。UTRAN負責(zé)無線信號的傳輸，CN負責(zé)數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)控制，UE負責(zé)與網(wǎng)絡(luò)通信。UMTS無線接入網(wǎng)1節(jié)點B(NodeB)負責(zé)與用戶終端進行無線通信，提供無線信道資源。2無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)管理多個節(jié)點B，負責(zé)無線資源管理和用戶切換。3無線資源管理(RRM)優(yōu)化無線資源利用率，提高系統(tǒng)容量和用戶體驗。UMTS接口與協(xié)議無線接口UMTS無線接口使用通用分組無線服務(wù)(GPRS)協(xié)議，提供數(shù)據(jù)和語音服務(wù)。核心網(wǎng)接口UMTS核心網(wǎng)接口使用Iu接口連接到RNC，提供網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)路由功能。協(xié)議層UMTS使用多個協(xié)議層，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，以支持數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理。HSPA系統(tǒng)升級1HSPA+HSPA+(高速分組接入演進)是HSPA的升級版本，通過改進調(diào)制解調(diào)技術(shù)和多天線技術(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量。2DC-HSPA+DC-HSPA+(雙載波高速分組接入演進)是HSPA+的進一步增強，通過利用兩個載波進行傳輸，進一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量。3LTELTE(長期演進)是3G技術(shù)的演進，采用新的無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲和更高的系統(tǒng)容量。LTE系統(tǒng)概述1高速數(shù)據(jù)傳輸LTE系統(tǒng)支持更高的數(shù)據(jù)速率，可達100Mbps的下行速率和50Mbps的上行速率。2低延遲LTE系統(tǒng)提供更低的延遲，使實時應(yīng)用，如視頻通話和在線游戲更加流暢。3高容量LTE系統(tǒng)可以支持更高的用戶數(shù)量，滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)需求。LTE系統(tǒng)架構(gòu)LTE系統(tǒng)架構(gòu)主要由無線接入網(wǎng)(eNodeB)、核心網(wǎng)(EPC)和用戶設(shè)備(UE)三部分組成。eNodeB負責(zé)與用戶設(shè)備進行無線通信，EPC負責(zé)提供數(shù)據(jù)傳輸和業(yè)務(wù)控制等功能，UE是用戶的終端設(shè)備。LTE無線接入網(wǎng)eNodeBeNodeB是LTE無線接入網(wǎng)的核心設(shè)備，負責(zé)與用戶設(shè)備進行無線通信，并進行數(shù)據(jù)傳輸?；究刂破骰究刂破髫撠?zé)管理多個eNodeB，并協(xié)調(diào)它們的運行，例如小區(qū)調(diào)度、功率控制和數(shù)據(jù)傳輸。用戶設(shè)備用戶設(shè)備是用戶終端，負責(zé)與eNodeB進行通信，并接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。LTE接口與協(xié)議LTE接口定義了不同網(wǎng)絡(luò)實體之間的通信方式，如UE與eNB，eNB與MME等。LTE協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸格式、控制信息等，確保不同設(shè)備之間能夠有效地進行數(shù)據(jù)交換。LTE接口與協(xié)議遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)，確保網(wǎng)絡(luò)互操作性和兼容性。LTE演進展望更高速度LTE演進將繼續(xù)推動移動數(shù)據(jù)傳輸速度的提升，為用