1、GSM系統(tǒng)培訓教程,GSM移動通信系統(tǒng)原理,內(nèi)容提要,總述 GSM移動通信系統(tǒng)原理 GSM信令協(xié)議,一、總述,移動通信發(fā)展 蜂窩通信原理 GSM的發(fā)展進程,移動通信的發(fā)展歷史,1980,1990,2000,模擬移動通信的缺陷,各個系統(tǒng)之間沒有公共接口，難于實現(xiàn)漫游 無法與固定網(wǎng)向數(shù)字化推進相適應 頻譜利用率比較低 安全保密性比較差 業(yè)務種類受限 移動設備成本高、體積大 網(wǎng)絡的管理控制存在問題,數(shù)字移動通信的優(yōu)點,抗干擾能力強 頻譜利用率高 可方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務 易于加密 便于網(wǎng)絡的管理和控制 便于設備的集成, 頻譜利用率不夠高 容量問題, 傳輸速率較低 業(yè)務單一, 存在多個標準 無法實現(xiàn)全球漫游

2、,個人通信的目標 “任何人，在任何地點、任何時間與其他任何人進行任何方式的通信?！?為什么要發(fā)展第三代？, 1997年底 1323萬, 1998年底 2357萬, 1999年底 5000萬, 2000年底 6500萬, 2002年底 11.2億, 2005年底 2億, 2010年底 3億,中國移動用戶發(fā)展,Internet,到2000年，將有10億Email用戶，5億Web用戶,圖象傳輸,人們通過眼睛獲得80%的信息,到2010年，歐洲將有9千萬移動多媒體用 戶，占業(yè)務總量的60%。,非話業(yè)務的發(fā)展, 全球統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標準，全球無縫覆蓋, 高頻譜效率, 高服務質(zhì)量，高保密性能, 提供多媒體業(yè)

3、務，速率最高到2Mb/s, 易于第二代系統(tǒng)的過渡和演進, 多頻多模手機，單一通信號碼, 車速環(huán)境：144kb/s, 步行環(huán)境：384kb/s, 室內(nèi)環(huán)境：2Mb/s,IMT2000目標,移動通信發(fā)展的技術基礎,集成電路的發(fā)展 數(shù)字程控交換技術的發(fā)展 蜂窩結構的出現(xiàn) 信道與信源編碼的技術革新,一、總述,移動通信發(fā)展 蜂窩通信原理 GSM的發(fā)展歷程,蜂窩通信原理,移動通信特點 電波傳播環(huán)境十分惡劣 多普勒頻移產(chǎn)生附加調(diào)頻噪聲 移動臺受干擾和噪聲騷擾 移動設備要求有很大的動態(tài)范圍 頻譜擁擠 建網(wǎng)技術復雜,蜂窩通信原理,大區(qū)制 一個基站覆蓋整個城市 通信質(zhì)量差 頻率利用率低 系統(tǒng)容量小,蜂窩通信原理,

4、PSTN,另一有線網(wǎng),另一有線網(wǎng),MSC,MSC,BSC,BSC,BSC,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BSC,BSC,BSC,7小區(qū)頻率重復再用,基站扇區(qū)化,cell site,cell site,cell site,全向小區(qū) （OMNI CELL SITE）,3扇區(qū)/小區(qū) （120 SECTOR/ CELLS）,6扇區(qū)/小區(qū) （60 SECTOR/ CELLS）,=1 ANTENNA,=3 ANTENNA,=6 ANTENNA,GSM常用頻率復用模式,4 3標準復用模式（GSM體制推薦） 緊密復用模式 3 3

5、 1 3（NORTEL） 2 6（MOTOROLA） 多重復用MAP（ERICSSON）,無線頻譜分配,45MHz 雙工間隔,基站 發(fā)射頻率,基站 接收頻率,2MHz保護頻帶,960,905,890,880,872,950,935,925,917,915,GSM,TACS/GSM,EGSM,ETACS,DCS1800頻譜分配,GSM系統(tǒng)頻段,GSM900主頻段（P-GSM） 上行：890MHz-915MHz（移動臺發(fā)，基站收） 下行：935MHz-960MHz（基站發(fā)，移動臺收） GSM擴展頻段（E-GSM） 上行：880MHz-890MHz（移動臺發(fā)，基站收） 下行：925MHz-935MH

6、z（基站發(fā)，移動臺收） DCS1800頻段 上行：1710MHz-1785MHz（移動臺發(fā)，基站收） 下行：1805MHz-1880MHz（基站發(fā)，移動臺收）,GSM絕對頻道號,GSM900主頻段（P-GSM） 上行：Fl=890 + 0.2 N（MHz） （1N 124） 下行：Fu=Fl + 45（MHz） GSM擴展頻段（E-GSM） 上行： Fl=890 + 0.2 （N-1024）（MHz） 下行： Fu=Fl + 45（MHz） （975N 1023） DCS1800頻段 上行： Fl=1710.2 + 0.2 （N-512）（MHz） 下行： Fu=Fl + 95（MHz） （5

7、12N 885）,一、總述,移動通信發(fā)展 蜂窩通信原理 GSM的發(fā)展進程,GSM標準制定委員會,發(fā)展進程（一）,1979年，世界無線電管理委員會(WARC)劃定了今后歐洲用于蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻段； 1982年，歐洲郵政與電信委員會（CEPT）內(nèi)建立了特別移動組（Groupe Special Mobile)； 1986年，在巴黎建立了GSM永久核心； 1988年，歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）成立，并接管了GSM委員會；,1990年，GSM規(guī)范Phase 1 被凍結；,1991年，DCS1800 規(guī)范Phase 1被凍結；GSM委員會開始考慮下一代無線通信系統(tǒng)；,1992年，GSM委員會更名為“

8、 Special Mobile Group”,GSM系統(tǒng)更名為“Global System for Mobile Communication”, DCS1800規(guī)范 Phase 2被凍結；,1992年，GSM開始商業(yè)運營；,發(fā)展進程（二）,1993年，GSM規(guī)范 Phase 2被凍結；,1994年，GSM商用運營遠超出GSM委員會的范圍（中國、印度、中東、遠東、俄羅斯等國家和地區(qū)）,1996年，ETSI推出GSM規(guī)范Phase 2,1995年，DCS1800商用系統(tǒng)開始在泰國、卡塔爾、英國等國家和地區(qū)運營；,發(fā)展進程（三）,01系列：系統(tǒng)概述 02系列：業(yè)務 03系列：網(wǎng)絡結構和網(wǎng)絡功能 04

9、系列：無線接口信令（L2、L3） 05系列：無線接口物理層 06系列：語音編碼（FR、EFR、HR）,GSM規(guī)范（一）,07系列：移動臺終端適配功能 08系列：A接口和Abis接口 09系列：網(wǎng)絡互連（ISDN、PSTN、PSPDN） 10系列：PH2新功能 11系列：測試 12系列：網(wǎng)管（操作維護、用戶和終端業(yè)務數(shù)據(jù)監(jiān)視、性能、設備管理）,GSM規(guī)范（二）,總述小結,三類技術制式 蜂窩通信原理 GSM發(fā)展進程 進程、規(guī)范內(nèi)容,二、GSM系統(tǒng)原理,業(yè)務 系統(tǒng)結構和功能 無線信道 主要技術 組網(wǎng),GSM系統(tǒng)提供的業(yè)務,電信業(yè)務,用戶終端業(yè)務,承載業(yè)務,基本業(yè)務,基本業(yè)務,基本業(yè)務補充業(yè)務,基本業(yè)

10、務補充業(yè)務,承載業(yè)務：它在某個接入點上提供用戶所需的傳送相應信號的能力。,雙向異步數(shù)據(jù)電路（3009600bps） 雙向同步數(shù)據(jù)電路（12009600bps） 異步分組數(shù)據(jù)接入電路（3009600bps） 雙向同步分組數(shù)據(jù)（24009600bps） 交替語音和數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)后接語音業(yè)務 GPRS業(yè)務,承載業(yè)務,用戶終端業(yè)務：是一種電信業(yè)務，它提供給用戶包括終端設備功能在內(nèi)的各種必須功能，使之能與其他用戶通信。,用戶終端業(yè)務（一）,電話業(yè)務 緊急呼叫業(yè)務 數(shù)據(jù)通信 短消息業(yè)務 移動被叫點對點短消息業(yè)務 移動主叫點對點短消息業(yè)務 廣播型短消息業(yè)務 語音和三類傳真交替業(yè)務 自動三類傳真業(yè)務,用戶終端業(yè)務

11、（二）,用于補充或修改基本業(yè)務，以提供用戶完整的業(yè)務 補充業(yè)務不能獨立存在,補充業(yè)務（一）,呼叫偏轉(zhuǎn)（有被叫，實時前轉(zhuǎn)） 呼叫前轉(zhuǎn)（無條件、遇忙、無應答、不可及） 主叫號碼識別 呼叫等待（被叫忙時，接收新業(yè)務） 呼叫保持（保持當前呼叫，發(fā)起新呼叫） 呼入呼出限制 其它,補充業(yè)務（二）,語音群呼叫（VGCS） 話音廣播業(yè)務（VBS） 多用戶特征（MSP） 移動定位業(yè)務,增強型補充業(yè)務,業(yè)務小結,承載業(yè)務 語音、數(shù)據(jù) 用戶終端業(yè)務 基本、補充、增強,二、GSM系統(tǒng)原理,業(yè)務 系統(tǒng)結構和功能 無線信道 主要技術 組網(wǎng),GSM網(wǎng)絡結構,PSTN,OMS,SIM,ME,MS,BTS,BTS,BSC,A,

12、Um,MSC,MSC,VLR,VLR,HLR,AUC,EIR,B,C,E,F,G,H,D,NSS,BSS,NSS,系統(tǒng)接口,A接口：MSC與BSC間的接口 Abis接口：BSC與BTS間的接口 Um接口：BTS與MS間的接口 B接口：MSC與VLR間的接口 C接口：MSC與HLR間的接口 D接口：HLR與VLR間的接口 E接口：MSC與MSC間的接口 F接口：MSC與EIR間的接口 G接口：VLR與VLR間的接口 H接口：HLR與AUC間的接口,MSC/VLR業(yè)務區(qū)域,位置區(qū)（Location Area）,GSM各區(qū)域間的關系,GSM業(yè)務區(qū),PLMN業(yè)務區(qū),MSC業(yè)務區(qū),位置區(qū)LAC,小區(qū)Ce

13、ll,MSC功能與作用,呼叫處理 呼叫建立、連接與清除 切換過程 移動性管理 位置更新過程 用戶身份識別 移動設備識別,操作與維護 數(shù)據(jù)庫管理 測量 人機接口（MMI） 網(wǎng)間互通 計費,MSC,為其服務區(qū)內(nèi)的移動用戶提供交換和信令功能,HLR功能與作用,HLR:Home Location Register 用戶識別號（IMSI,MSISDN） 當前用戶的VLR（當前位置） 業(yè)務能力、業(yè)務限制信息 用戶申請的補充業(yè)務 補充業(yè)務信息（例：當前轉(zhuǎn)移的電話號碼） 用戶狀態(tài)（registered/deregistered） 移動用戶漫游號（MSRN）傳遞,HLR,VLR功能與作用,VLR:Visitor

14、 Location Register 移動臺狀態(tài) 部分補充業(yè)務數(shù)據(jù) 移動站的位置登記(LAI) 臨時移動用戶識別號(TMSI)管理 MSRN管理,VLR,AUC功能與作用,鑒權和加密數(shù)據(jù) Ki,RAND A3,A8算法 Kc,Sres,A,C,D,H,E,F,鑒權（Authentication）,加密（Ciphering ),EIR功能與作用,EIR：Equipment Identity Register 存儲移動設備分類表(IMEI) 用來管理所有移動臺設備的國際移動用戶識（IMSI）號碼以及檢查每個移動臺設備是否為合法設備。 它包括一個數(shù)據(jù)庫，存儲著所有簽約用戶所使用的移動臺設備的IMEI

15、號碼等。 白名單、黑名單、灰名單,EIR功能與作用,白名單,灰名單,黑名單,合法用戶 和允許 漫游用 戶的 IMEI,有故障 未經(jīng)型 號認證 淘汰的 IMEI,報失被 盜或 非法使用 的IMEI,國際移動設備識別號(IMEI),國際移動臺設備識別碼(IMEI) 型號批準碼(TAC)：由認證中心分配 工廠裝配碼(FAC)：由廠家編碼，表示制造廠家及最后裝配地。 序列號(SNR)： 由廠家分配 版本級別(VL)： 由認證中心確定，與TAC關聯(lián)。,FAC,VL,SNR,TAC,6個數(shù)字,2個數(shù)字,6個數(shù)字,1個數(shù)字,IMEI查詢流程,呼叫建立 請求IMEI傳送 MS發(fā)送IMEI,在EIR查詢IMEI

16、 查詢結果送MSC,PSTN MS呼叫流程,MSC/VLR,MSRN IMSI,MSRN,MSISDN,HLR,GMSC,國際移動用戶識別碼(IMSI) 移動國家號碼(MCC):中國為460. 移動網(wǎng)號(MNC):移動為00，聯(lián)通：01. 移動用戶識別碼(MSIN):H1H2H3,國際移動用戶識別號(IMSI),移動用戶漫游號碼： 位長10位 VLR臨時分配給用戶的一個號碼 與該MSC所屬HLR有一定聯(lián)系 在VLR中與IMSI一一對應,移動用戶漫游號(MSRN),臨時移動用戶識別碼(TMSI) 提高IMSI使用的安全性 本地分配的4字節(jié)的BDC編碼,臨時移動用戶識別號(TMSI),移動用戶IS

17、DN號碼(MSISDN),移動用戶ISDN號碼(MSISDN) 國家號碼(CC):中國為86 MAC：移動接入碼 ，=139(8、7、6、5、0、1) 移動用戶號：H0H1H2H3ABCD H0H1H2H3：HLR識別碼，由總部統(tǒng)一分配到本地網(wǎng)；H0=0 ABCD：移動用戶號，由HLR自行分配,基站子系統(tǒng)(BSS)組成,基站控制器BSC 基站收發(fā)信機BTS 無線操作維護中心OMC-R 碼變換器TC(Transcoder),UM接口,MS,Abis接口,接口,BTS,OMC-R,BSC,TC,BTS,E1 典型結構,A 接口,BSC的一般結構,數(shù)字 中繼,交換網(wǎng)絡,處理器網(wǎng)絡,數(shù)字 中繼,A接口

18、,Abis接口,BSC的功能作用,實現(xiàn)A接口物理層規(guī)定(PCM/E1) 實現(xiàn)A接口No.7號信令功能(SP) 實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定(PCM/E1) 實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPD) 實現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能 實現(xiàn)部分網(wǎng)絡層的功能 實現(xiàn)無線資源管理(RR) 實現(xiàn)BSS管理應用部分的功能 實現(xiàn)切換功能等,BTS的一般結構,基 站 接 口 設 備,信 令 處 理,編碼與交織,譯碼與解 交織,加密,加密,發(fā)信機,天 線,收信機,均衡 解調(diào),解密,Abis,BTS的功能模塊,Um,跳頻控制,時鐘,功率控制,BTS的功能作用,實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定(PCM/E1) 實現(xiàn)Abi

19、s接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPD) 實現(xiàn)BTS管理功能 實現(xiàn)部分無線資源管理(RR) 實現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定(PCM/E1) 實現(xiàn)Um接口數(shù)據(jù)鏈路層(LAPDm) 實現(xiàn)實現(xiàn)跳頻功能 實現(xiàn)信道加密、解密功能 實現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能 實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能,發(fā)信機,實現(xiàn)用戶基帶數(shù)據(jù)到射頻信號的轉(zhuǎn)換 上變頻 信號激勵 功率放大 功率控制,收信機,實現(xiàn)射頻信號到用戶基帶數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 低噪聲放大 下變頻 信號激勵 自動增益控制（AGC） 信號場強提?。≧SSI）,天饋系統(tǒng),實現(xiàn)射頻信號的合路與分路，控制帶外的雜散，實現(xiàn)網(wǎng)絡設計規(guī)定的扇區(qū)分布等。 在需要時，實現(xiàn)上下行信號的雙工功能，抑制收發(fā)信干擾。,BTS

20、信令處理,Um接口數(shù)據(jù)鏈路層：Dm信道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPDm Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層：D信道鏈路接入?yún)f(xié)議LAPD Abis接口與Um接口間信令協(xié)議轉(zhuǎn)換 無線信道管理,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,CH0,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,CH6,CH7,同步信息,空閑時隙,Lapd信令&OM時隙,Lapd信令&OM信道,時隙號,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5 TS15,TS16,TS30,TS31,TS1729,載頻1,載頻2,Abis接口信道分配示意,BSC,BTS,BTS,BSC,BTS,BTS,星狀連接,鏈狀連接,環(huán)狀連接,樹狀連接

21、,BSC,BTS,BTS,BTS,BTS,Abis接口連接方式,BSS鏈路連接結構,碼變換器(Transcoder),TC功能,全稱：Transcoder Rate Adaptor Unit 語音編解碼功能（FR、EFR） 非連續(xù)發(fā)射功能（DTX） 數(shù)據(jù)速率適配功能 與BTS的遠端通信功能,MS結構,用戶識別模塊(SIM),用戶固定數(shù)據(jù)網(wǎng)絡臨時數(shù)據(jù)業(yè)務相關數(shù)據(jù) IMSI TMSI 使用的語言 Ki LAI 話費數(shù)據(jù) 接入控制級 Kc 安全算法 禁止的PLMN,位置區(qū)識別碼(LAI)與CI,位置區(qū)識別碼(Location Area Identity) 小區(qū)全球識別碼(Cell Global Id

22、entity),MCC,MNC,LAC,L1L2L3L4,MCC,MNC,LAC,CI,小區(qū)識別碼(CI)：二字節(jié)的BCD編碼,GSM的功能分層,GSM的功能層,傳輸(Transmission) 用戶信息（話音或數(shù)據(jù)） 信令消息（物理層到網(wǎng)絡層） 無線資源管理(RR) 建立和釋放MS到MSC間的聯(lián)接 有效利用無線和對應的陸地資源 完成切換過程 移動性管理 位置管理(MS,HLR/AUC,MSC/VLR) 安全管理,GSM的功能層,通信管理(CM) 呼叫控制 面向電路的業(yè)務（MSC/VLR,GMSC,HLR,IWF) 路由管理 補充業(yè)務管理 修改和檢查補充業(yè)務的實際配置和狀態(tài) 涉及MS和HLR兩

23、個實體 短消息業(yè)務 點到點的短消息(SM-SC) 兩個功能實體（SMS-GMSC,SMS-IWMSC) 運行、維護和管理(OAM) 用戶全部登記管理，網(wǎng)絡運行維護，用戶設備管理,GSM的功能協(xié)議結構,GSM系統(tǒng)結構和功能小結,結構 HLR、VLR、AUC、EIR、MSC、 BSC、BTS、TRAU MS OMC 功能層,二、GSM系統(tǒng)原理,業(yè)務 系統(tǒng)結構和功能 無線信道 信道類型、幀結構、突發(fā) 主要技術 組網(wǎng),GSM的FDMA/TDMA結構,f0,f1,f2,f4,f4,f5,時間,頻率,TDMA幀,時隙與TDMA幀,突發(fā)序列（BURST）,時隙,TDMA FRAME1,TDMA FRAME

24、2,空中接口信道,物理信道 邏輯信道 業(yè)務信道 語音信道 數(shù)據(jù)信道 隨路控制信道 控制信道 廣播控制信道 公共控制信道 專用控制信道,Traffic channel,TCH,業(yè)務信道,Control channel,CCH,NB,AB,NB,NB,NB,FB,SB,NB/DB,控制信道,同步信道消息（SCH）,TDMA幀號 基站識別碼：BSIC (Base Station Identity Code),NCC,BCC,網(wǎng)絡色碼（NCC）：3 bits 基站色碼（BCC）：3 bits,BCCH廣播系統(tǒng)消息,位置區(qū)識別號(LAI) 移動臺需監(jiān)視的鄰小區(qū)列表 本小區(qū)使用的頻率列表 小區(qū)識別號 功率

25、控制指示 DTX允許指示 接入控制（例：緊急呼叫，呼叫禁止） CBCH描述,系統(tǒng)消息類型,系統(tǒng)消息 小區(qū)信道描述 RACH控制參數(shù) 系統(tǒng)消息 鄰小區(qū)說明 PLMN允許指示 RACH控制參數(shù),系統(tǒng)消息 小區(qū)識別號 位置區(qū)識別號 控制信道說明 小區(qū)選擇參數(shù) RACH控制參數(shù),系統(tǒng)消息類型,系統(tǒng)消息 位置區(qū)識別號 小區(qū)選擇參數(shù) RACH控制參數(shù) CBCH信道說明 系統(tǒng)消息 鄰小區(qū)說明,系統(tǒng)消息 小區(qū)識別號 位置區(qū)識別號 小區(qū)選項 PLMN允許指示 系統(tǒng)消息， 系統(tǒng)消息的擴展 小區(qū)重選參數(shù),TC(FN/51) mod 8,系統(tǒng)消息發(fā)送時間,GSM復幀類型（一）,TRAFFIC CHANNELS,TDM

26、A Multiframes,0,1,2,o,26-TDMA Multiframes,GSM復幀類型（二）,CONTROL CHANNELS,TDMA Multiframes,0,1,2,o,51-TDMA Multiframes,TCH復幀,上行,25 20 15 12 10 5 0,25 20 15 12 10 5 0,T=TCH,下行,BCCH/CCCH復幀,SDCCH復幀,0,10,20,30,40,50,0,10,10,20,30,40,50,51,61,71,81,91,101,51,61,71,81,91,101,組合復幀,0,0,10,20,30,40,50,0,TDMA超幀與超

27、高幀,GSM突發(fā) and TDMA幀,INFO,NORMAL BURST,STEALING FLAG,TAIL BITS,TAIL BITS,GUARD PERID,GUARD PERID,GSM突發(fā)類型,GSM突發(fā)類型,3,FEQ CORRECTION BURST(FB),3,TB,TB,Field Bits,142,GP,8.25,3,SYNCHRONISA BURST(SB),3,TB,INEO Bits,39,GP,3,1,1,8.25,156.25 Bits,GSM突發(fā)類型,語音信道編碼,卷積編碼（ConverlutionalCoder),132,260 bits,校驗比特,bits

28、,控制信道編碼,4,456 bits,184 bits,數(shù)據(jù)信道編碼,4,456 bits,240 bits,收縮處理（Punctuate),數(shù)據(jù)信道9.6kb/S,語音信道交織（對角交織）,語音對角交織,控制信道交織（矩形交織）,數(shù)據(jù)信道交織（對角交織）,Data Blocks,114 bits,114 bits,114 bits,114 bits,信道編碼和交織,無線信道小結,幀、復幀、超幀、超高幀 信道類型 突發(fā)類型 復幀類型 編碼、交織,二、GSM系統(tǒng)原理,業(yè)務 系統(tǒng)結構和功能 無線信道 主要技術 組網(wǎng),主要技術（一）,頻率復用 GMSK調(diào)制 話音編碼 非連續(xù)傳輸（DTX） 收發(fā)時隙偏

29、差和時間提前,主要技術（二）,非連續(xù)接收（DRX） 分集技術、均衡技術 切換技術 功率控制技術 跳頻技術,GSM43標準復用模式,無線區(qū)族 4各基戰(zhàn) 每個站3扇區(qū) 基站結構 3個120度或三葉草扇區(qū) C/I12 dB,GSM 3 3 標準復用模式,復用方式 個基站個扇區(qū) 特點 不增加新基站 容量增加（有限） 抗干擾措施,GSM 空中接口調(diào)制,1 0 0 1 1,Gaussian Minimum Shift Keying,GSM 調(diào)制頻譜,Power,Frequency,200KHz,RPELTP：規(guī)則脈沖激勵長時線性預測編 碼 功能：13K RPELTP 64K PCM 幀長：20ms 速率：

30、13Kb/s MOS：3.6 復雜度：4.7MIPS 抗干擾能力：7dB，BER一類0.61%，二類8.3%,語音編解碼功能FR,ACELP：代數(shù)碼本激勵線性預測編碼 功能：13K ACELP 64K PCM 幀長：20ms 速率：12.8Kb/s MOS：4.0 復雜度：18.1MIPS 抗干擾能力：優(yōu)于FR（BER很高時4，13， 一樣）,語音編解碼功能EFR,通過限制無用信息的發(fā)送： 減少空間干擾 降低發(fā)信機功率，延長MS的電池使用時間,使用DTX的意義1,定量分析 =40 D=8dB C/I3dB 等效于頻率復用距離減少20%50%,使用DTX的意義2,D=4dB、8dB、12dB、1

31、6dB,D：DTX衰減因子，,收發(fā)時隙偏差與時間提前,不連續(xù)接收 (DRX),傳播損耗,自由空間傳播損耗 慢衰落分集 由地形起伏、建筑物及障礙物的遮蔽等引起慢衰落（陰影衰落） 快衰落均衡 由各種反射物和散射體產(chǎn)生的直射波、反射波和散射波的相互干擾和串擾，以及多普勒（Doppler）頻移等產(chǎn)生的快衰落（多徑衰落）,均衡多徑衰落,分集技術和合并技術,分集 空間、極化、頻率 合并技術 選擇、最大比、等增益、開關式,空間分集,均衡,前饋橫向 濾波器,自適應算法,判決,反饋橫向濾波器,A,B,y(n),+,_,I(n),I(n),+,_,e(n),輸出序列,參考訓練 序列IR(n),訓練序列,切 換 (

32、Handover),切換,切換目的： 援救切換：當移動臺離開管理它的小區(qū)的無線覆蓋時。 減小干擾：當移動臺與另一小區(qū)聯(lián)系，可以大大改進總的干擾電平時 業(yè)務量切換：當一個小區(qū)擁塞，而鄰近小區(qū)較空閑時,目的,準則,援救切換 連接上的傳輸質(zhì)量。傳輸誤碼率、無線傳輸?shù)穆窂綋p耗、傳播時延等。 減小干擾 比較相應小區(qū)的每個鄰近小區(qū)的上下行鏈路的質(zhì)量。實際使用移動臺和幾個鄰近小區(qū)的下行路徑損耗。 業(yè)務量切換 以BTS 負荷為基礎，可以選擇那些由于其它原因接近切換的移動臺。,雙頻切換,支持同層網(wǎng)絡間優(yōu)先級切換(PL) 支持多層網(wǎng)絡間優(yōu)先級切換(HCS) 在切換候選小區(qū)排隊中體現(xiàn)不同層的優(yōu)先級 支持網(wǎng)絡負載原因

33、的切換 支持速度原因的切換 支持其他常規(guī)原因的切換,避免頻繁切換,采用改進的濾波技術，去除測量數(shù)據(jù)中因衰落造成的抖動，保證測量數(shù)據(jù)更準確，切換更真實。 設置不對稱的切換邊界只有當鄰區(qū)的信號比本小區(qū)的信號好到一定程度時才切換。 采用強行遲滯方法，一次切換后必須經(jīng)過一定的時間才能切回原小區(qū)。 在多層網(wǎng)時，啟動速度原因切換。,功率控制,靜態(tài) 6級 動態(tài) 15級 快速功率控制 2dB,移動臺跳頻工作過程,f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7,f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7,t,t,0 1 2 3 4 5 6,跳頻圖案：（5、4、7、0、6、3、1）,跳頻參數(shù),Mobile A

34、llocation (MA) Mobile Allocation Indication Offset (MAIO) Hopping Sequence Number (HSN) HSN=0 Cyclic HSN=1-63 Pseudo Random Hopping ARFCN=Absolute Radio Frequency Channel Number,主要技術小結,多址技術、調(diào)制、信源編碼、頻率復用 DTX、功率控制、跳頻、切換 分集、均衡、信道編譯碼 DRX、收發(fā)時隙偏差和時間提前,二、GSM系統(tǒng)原理,業(yè)務 系統(tǒng)結構和功能 無線信道 主要技術 組網(wǎng),公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)結構,AuC,

35、HLR,VLR,VLR,EIR,數(shù)據(jù)庫層,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,H,網(wǎng)絡層,PSTN,PLMN,信令層,用戶層,PLMN的組網(wǎng)-移動業(yè)務本地網(wǎng),移動業(yè)務本地網(wǎng),本地移動業(yè)務網(wǎng)設置原則 本地網(wǎng)設置在長途編號區(qū)為位或位的地區(qū) 位長途區(qū)號地區(qū)，歸入位或位區(qū)號的本地網(wǎng) 每個移動業(yè)務本地網(wǎng)設立一個或多個HLR 每個移動業(yè)務本地網(wǎng)設立一個或若干個MSC（移動端局） 長途編號區(qū)為二位、三位、四位地區(qū)可設立MSC 每個MSC可劃分成若干個蜂窩小區(qū) 第個MSC與局所在地的長途局和市話匯接局相連（話務 良足夠大時可與本地市話端局相連）,PLMN的組網(wǎng)-省內(nèi)蜂窩通信網(wǎng),省內(nèi)數(shù)字蜂窩移動通信

36、網(wǎng),省內(nèi)數(shù)字蜂窩網(wǎng)構成 由省內(nèi)的各移動業(yè)務本地網(wǎng)組成 省內(nèi)設若干移動業(yè)務匯接中心TMSC/VLR（二級匯 接中心、省級匯接中心） 單獨設置：不帶VLR 基站，只作匯接。 混合設置：既起接作用，又可作移動端局，與基站相連， 可帶用戶 省內(nèi)網(wǎng)中每一移動端局與兩個匯接中心相連 二級匯接中心間采用網(wǎng)狀網(wǎng) 兩個MSC間業(yè)務大時可設話音專線,全國PLMN網(wǎng)絡結構-PSTN互連,全國數(shù)字蜂窩PLMN移動網(wǎng)絡,全國數(shù)字PLMN組成 大區(qū)單獨設立一級移動業(yè)務匯接中心 各大區(qū)的一級匯接中心之間網(wǎng)狀網(wǎng)連接 各省的二級匯接中心與相應的一級匯接中心連接 與PSTN網(wǎng)的連接 PSTN電話網(wǎng)五級結構 與PSPDN互連 非分

37、級型數(shù)據(jù)終端：（經(jīng)PAD），由MSC端局接 入PSPDN網(wǎng)的PAD 分組型數(shù)據(jù)終端：GPRS系統(tǒng)的GSN接入PSPDN,數(shù)字移動系統(tǒng)號信令網(wǎng)結構,數(shù)字蜂窩PLMN信令網(wǎng),信令網(wǎng)組成 SP（信令點）、SL（信令鏈路）和STP（信令轉(zhuǎn)接點） SP:MSC/VLR、EIR、HLR/AUC SL:兩接點間的PCM鏈路的一個或多個時隙 STP:轉(zhuǎn)接信令 LSTP(低級信令轉(zhuǎn)接點):每省設置2-4個LSTP HSTP(高級信令轉(zhuǎn)接點):每大區(qū)設置一個HSTP 三級信令網(wǎng)絡結構 數(shù)字移動采用專用信令網(wǎng)結構 每個SP至少連接兩個LSTP 每個LSTP至少連接兩個HSTP HSTP雙平面結構：每個HSTP分設A

38、、B平面,組網(wǎng)小結,本地網(wǎng)省移動網(wǎng)全國移動網(wǎng) 三級匯接,三、信令協(xié)議,概述 基本概念 GSM系統(tǒng)協(xié)議結構 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 網(wǎng)絡層協(xié)議 呼叫信令流程,Introduction to protocols,MSC,BSC,BTS,MSC,BSC,BTS,設備商 D,設備商 A,設備商C的手機,MSC,HLR,Country # 1,Country # 3,Country # 2,設備商 B,Roaming,Handover,為什么規(guī)定協(xié)議標準?,Introduction to protocols,協(xié)議為何分功能實體和層次?,大任務的復雜性 便于模塊化的演進 對于單個功能模塊的修改或增加，而不影響其余

39、模塊 支持端到端的對應關系 匹配網(wǎng)絡結構的復雜性,Layer N,Layer M,Layer 2,Layer 1,Introduction to protocols,Layer N,Layer M,Layer 2,Layer 1,層次化系統(tǒng)設計,Introduction to protocols,Layer N+1,Layer N,Layer N-1,.,Data,Layer N header,Data,Layer N-1 header,.,Data,Layer N header,Data,Layer N-1 header,分層封裝消息頭的概念,Layer 4,Layer 2,Layer 1,

40、Introduction to protocols,Layer 3,Layer 4,Layer 2,Layer 1,Layer 3,Peer-to-peer protocols,端到端協(xié)議,應用,表達,對話,傳輸,網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)鏈路,物理,Network,Data Link,Physical,Layer 7,Layer 6,Layer 5,Layer 4,Layer 3,Layer 2,Layer 1,Introduction to protocols,Layer 0,應用,表達,對話,傳輸,網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)鏈路,物理,OSI 參考模型,Introduction to protocols,信息交互要解決

41、的第一個問題： 數(shù)據(jù)流如何傳遞？利用什么媒介，以什么方式？ 比特流的傳輸,Layer 1 - 物理層,Introduction to protocols,問題2：一連串的數(shù)據(jù)流中，哪里是開始，哪里是結束？ 從比特流中正確地識別出消息（報文），并盡量減少未識別出的差錯 幀定位 差錯控制 序列號和重發(fā)機制,Layer 2 - 數(shù)據(jù)鏈路層,Introduction to protocols,Flag,Check sum,Layer 3 data,Sequence number,Address,Flag,數(shù)據(jù)鏈路層,地址,Introduction to protocols,操作維護,信令消息,Laye

42、r 2,Higher layers,Layer 2 尋址,Introduction to protocols,問題3：一條消息如何從一點到達另一點，并最終到達其目的地； 多個用戶的消息同時存在時，如何區(qū)別？ 實際路由（用戶路由信息） 用戶復用,Layer 3 - 網(wǎng)絡層,Introduction to protocols,L2消息頭,連接參考,Layer 4 數(shù)據(jù),Layer 3 數(shù)據(jù),Layer 3 - 網(wǎng)絡,Introduction to protocols,連接 參考,MS # 1,MS # 2,Layer 3,Higher layers,Layer 3 尋址,Introduction

43、to protocols,GSM系統(tǒng)協(xié)議結構,兩個主要協(xié)議群 1、7號信令協(xié)議群 A接口 NSS內(nèi)部接口 GSM與其余網(wǎng)絡接口 2、GSM專用協(xié)議群： Abis接口、Um接口,移動 C7 信令協(xié)議群,電話用戶 TUP,ISDN用戶 ISUP,MAP,TCAP,BSSAP (DATP+BSSMAP),SCCP,MTP 3 MTP 2 MTP 1,2Mb/s Trunk,OSI Layers,Link 2,Network 3,Session 5,Presentation 6,Application 7,Physical 1,Transportation 4,SS#7,4,1,2,3,協(xié)議層名稱,M

44、TP消息傳遞部分 SCCP信令連接控制部分 MAP移動應用部分 TCAP事物處理應用部分 BSSAP基站子系統(tǒng)應用部分 TUP電話用戶部分 ISUPISDN用戶部分,GSM系統(tǒng)專用協(xié)議群,DTAP,DTAP Direct Transfer Application Part,BSSMAP BSS Management Application Part,CM Call Management,MM Mobile Management,RR Radio Resource Management,SCCP Signalling Connection Control Part,MAP Mobile Appl

45、ication Part,TCAP Transaction Capability Application Part,ISUP ISDN User Part,MTP Message Transfer Part,CM,MM,RR,Sig. layer 2,Layer 1 (air),Sig. layer 2,Sig. layer 1,MTP,SCCP,BSSMAP,RR,(CM+MM),MS,BSC,MTP,MTP,SCCP,SCCP,CM,MM,BSSMAP,TCAP,MAP,I,S,U,P,MSC,Sig. layer 2,Layer 1,(air),BTS,(CM),(MM),(RR),(C

46、M),(MM),(RR),(CM),(MM),(LAPDm),(LAPDm),(LAPD),Sig. layer 2,Sig. layer 1,(LAPD),BTSM,BTSM,RR,BTSM BTS Management,Um Interface,Abis Interface,A-interface,Inter-MSC,Interface,Introduction to protocols,沿著傳輸路徑的每一段，GSM有自己的協(xié)議堆：,1、優(yōu)化。對無線接口尤其重要，業(yè)務量負載是關鍵； 2、使用現(xiàn)有標準。經(jīng)濟上的考慮。SS7奠定了網(wǎng)絡和 交換子系統(tǒng)（NSS）的設備間信令交換的基礎； 3、歷史原

47、因。每種接口都是由不同的標準組根據(jù)不同的先例設計的,為何同樣功能有不同的協(xié)議堆？,Introduction to protocols,信息在遠距離GSM實體間通信時，要經(jīng)過多個中間節(jié)點設備,1、RR：MSBSC時，BTS 2、定位： MSMSC/VLR，BTS、BSC； 3、OM時：BTS并不與OM設備直接相連，這時的BSC等。,中繼、透明傳輸,中繼設備的特點：路由功能、格式適配、不關心消息的具體內(nèi)容。 此時傳遞的消息又稱做透明消息，對中間設備的透明。,協(xié)議概述小結,協(xié)議層次結構 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層 GSM的兩類協(xié)議群,三、信令協(xié)議,概述 數(shù)據(jù)鏈路層 概述 結構特性 LAPD和LAPD

48、m協(xié)議分析 網(wǎng)絡層 呼叫信令流程,協(xié)議類型 GSM的鏈路層協(xié)議主要有三種：LAPD，LAPDm和MTP LAPD是用于BTS 和BSC之間的Abis口的協(xié)議 LAPDm是用于BTS和MS之間的Um口的協(xié)議 MTP是用于BSC和MSC之間的A口的協(xié)議、以及MSC、VLR、HLR、SS7網(wǎng)絡中間 LAPD：D信道的鏈路接入?yún)f(xié)議（從ISDN修改） LAPDm：m代表移動，為GSM特有。 MTP：消息傳輸協(xié)議,概述（一）,鏈路支撐速率 LAPD和MTP：在64Kb/s的電路上傳送 LAPDm：有兩種傳遞方式，與使用的無線信道有關 強占方式，F(xiàn)ACCH；9.2Kb/s 慢速隨路方式：SACCH；0.36

49、8Kb/s,概述（二）,GSM系統(tǒng)鏈路層協(xié)議示意圖,DTAP,DTAP Direct Transfer Application Part,BSSMAP BSS Management Application Part,CM Call Management,MM Mobile Management,RR Radio Resource Management,SCCP Signalling Connection Control Part,MAP Mobile Application Part,TCAP Transaction Capability Application Part,ISUP ISDN

50、User Part,MTP Message Transfer Part,CM,MM,RR,Sig. layer 2,Layer 1 (air),Sig. layer 2,Sig. layer 1,MTP,SCCP,BSSMAP,RR,(CM+MM),MS,BSC,MTP,MTP,SCCP,SCCP,CM,MM,BSSMAP,TCAP,MAP,I,S,U,P,MSC,Sig. layer 2,Layer 1,(air),BTS,(CM),(MM),(RR),(CM),(MM),(RR),(CM),(MM),(LAPDm),(LAPDm),(LAPD),Sig. layer 2,Sig. laye

51、r 1,(LAPD),BTSM,BTSM,RR,BTSM BTS Management,Um Interface,Abis Interface,A-interface,Inter-MSC,Interface,Sig. layer 1,Sig. layer 1,Sig. layer 1,結構特性,幀結構 分段和重組 檢錯和糾錯 復用 流量控制,1、基本幀結構,01111110,01111110,信息比特,起始標志,終止標志,幀 ：將要傳送的信息構造成比單個比 特大的單位 關鍵問題：比特的起止位置 插“0”技術，幀長度可變，頭尾標志可共用。,基本幀結構,01111110,01111110,信息比特,起始標志,終止標志,LAPDm的特點：不需要頭尾標志 原因 ：無線定時,2、分段和重組,幀長度 A接口：272字節(jié)，直接沿用于SS7，能滿足所有信令需要，不用分段； Abis接口：264字節(jié)，對應于上層消息的260字節(jié)； LAPDm：需要分段，受限于無線接口最大幀長（23字節(jié)）。 重組 利用幀中的附加信息，該信息表示當前幀是否是最后一段。,3、檢測和糾錯,檢測手段： LAPD和MTP：16位CRC校驗；BER4*10E-3時 LAPDm：物理層已提供這一功能； 用途： 1、檢測錯誤，請求