【正文】 歡迎大家進(jìn)入 GSM原理學(xué)習(xí) 周甲 GSM 原理簡(jiǎn)介 Contents: Chapter1 GSM Overview Chapter2 GSM Network Architecture Chapter3 GSM Air Interface Chapter4 GSM Operation Features 內(nèi)容： 第一章 GSM概述 第二章 GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 第三章 GSM空中接口 第四章 GSM操作性能 Chapter1 GSM Overview 第一章 GSM 概述 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論二十世紀(jì)六十年代就由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室等單位提了出來(lái)。 直到 1979年美國(guó)在芝加哥開(kāi)通了第一個(gè) AMPS(先進(jìn)的移動(dòng)電話業(yè)務(wù) )模擬蜂窩系統(tǒng)。 GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)起源于歐洲。 1991年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí) MoU組織為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將 GSM更名為 “ 全球移動(dòng)通信系統(tǒng) ” （ Globa1 system for Mobile munications）。 從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 1994年完成對(duì) GSM系統(tǒng)技術(shù)的規(guī)范 GSM— Global System for mobiles（ 全球數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)） 在 2022年以前，中國(guó)有 43， 240， 000手機(jī)用戶 在中國(guó)，現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)兩億 GSM用戶使用 GSM手機(jī)。 中國(guó) GSM網(wǎng)絡(luò)已成為全球第一大網(wǎng)絡(luò)。 Personal Communication Networks（ 個(gè)人通信網(wǎng)） 個(gè)人通信網(wǎng)（ PCN)最早是在英國(guó)開(kāi)始的。 Mercury Onetoone 和 Hutchison Microtel公司提供最早的 DCS1800系統(tǒng) 緊接著德國(guó)開(kāi)通 E網(wǎng)絡(luò)，隨后又?jǐn)U展到泰國(guó)，法國(guó)和澳大利亞。 在美國(guó)， GSM和 CDMA， DECT共享 PCS頻段 The Global Standard（ 全球標(biāo)準(zhǔn)） 覆蓋整個(gè)歐洲本土 實(shí)現(xiàn) WW漫游 用戶可以使用多重網(wǎng)絡(luò) 第一個(gè)雙頻網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在歐洲和亞洲 Evolution of GSM（ GSM的演變） GSM Requirements GSM 需要的條件 ? 良好的主觀語(yǔ)音質(zhì)量 ? 用戶信息加密特性 ? 必須運(yùn)行在 890960MHZ工作頻段 ? 有效的頻譜 ? 支持國(guó)際漫游 ? 最小限度的修改現(xiàn)有的固定公眾網(wǎng)絡(luò) ? 低手機(jī)服務(wù)費(fèi)用 ? 兼容 ISDN（ 第三代兼容 IP） ? 支持大量新業(yè)務(wù)和特性 Other GSM standards（ 其他 GSM標(biāo)準(zhǔn)） DCS 1800 ? GSM900和 DCS1800使用一樣的標(biāo)準(zhǔn) ? DCS1800是 GSM900標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)增補(bǔ) ? 可以使用和 GSM一樣的交換 ? 需要一些軟件的升級(jí) ? 手機(jī)必需支持雙頻 PCS1900 ? ETSI歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 任命 ANTI T1和 TIA46組織闡述PCS1900規(guī)格 Evolution of GSM ? 1982 “移動(dòng)通信特別組 ” 在 CEPT內(nèi)建立 ? 1986 建立一永久核心 ? 1987 在 1986年原型系統(tǒng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上 ,選擇了主要無(wú)線傳輸技術(shù) ? 1987 GSM成為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的一個(gè)技術(shù)委員會(huì) ? 1987 13家運(yùn)營(yíng)商簽訂協(xié)議 ? 1989 廣播系統(tǒng)的原型 ? 1990 第一階段 GSM900規(guī)范制定 ? 1991 英國(guó)，法國(guó)，德國(guó)和意大利介紹 GSM服務(wù) ? 1992 摩托羅拉為 COMVIQ建立第一個(gè)商用系統(tǒng) ? 1994 第二階段 GSM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)放 ? 1996 PHASE2+標(biāo)準(zhǔn)被定義 GSM900， DCS1800， PCS1900的差異 GSM900是最早的 GSM系統(tǒng)，使用 900MHZ頻段，手機(jī)最大輸出功率為 1W到 8W， 覆蓋范圍大。 DCS1800在 GSM900的基礎(chǔ)上把頻段進(jìn)行擴(kuò)展，工作頻率移到1800MHZ。 移動(dòng)臺(tái)輸出功率最大功率 1W， 故小區(qū)范圍小，可以承受更高的用戶密度。 GSM900信道從 1到 124，而 DCS1800從 512到 885。 PCS1900主要在美國(guó)等地使用，其工作頻率是在 1900MHZ。 GROWTH（ 成長(zhǎng)） 到 2022年底在中國(guó)超過(guò) 76， 000， 000用戶 到 2022年，中國(guó) GSM用戶將達(dá)到 3億以上 中國(guó) GSM網(wǎng)絡(luò)已成為世界最大的網(wǎng)絡(luò) Technology Evolution（ 技術(shù)發(fā)展） 1G: ? AMPS（ Advanced Mobile Phone Service ） ? TACS （ Total Access Communications System） ? JTACS ? NMT450 （ Nordic Mobile Telephone 北歐移動(dòng)電話系統(tǒng)） ? NMT900 2G: ? GSM900/GSM850 ? DCS1800 ? PCS1900 ? NADC 北美數(shù)字通信系統(tǒng) ? PDC 日本通信系統(tǒng) ? IS95 CDMA 2G+ ? GSM HSCSD:High Speed Circuit Switch Data（ 高速電路交換數(shù)據(jù)） GPRS: General Packet Radio Service（通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)） EDGE: Emphases Data Rates for GSM Evolution（ GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)改進(jìn)） ? IS95 CDMA（ 95B） HSD 3G EUROPE WCDMA [WCDMA for FDD/TD— CDMA for TDD] ASIA TDSCDMA(China) US DAMPS IS136 cdma2022 GSM 2G+ HSCSD— High Speed Circuit Switched Data高速電路交換數(shù)據(jù) ? 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)時(shí)隙復(fù)用 （給一個(gè)用戶同時(shí)分配四個(gè)時(shí)隙 4*=） ? 帶寬最大 64k/bit ? 同現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)兼容 GPRS— 通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) ? 小區(qū)用戶共享所有資源 ? 速率大于 100kbit （ 8*=） ? 同現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)兼容（增加路由器） EDGE（ GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)改進(jìn)） ? 新的調(diào)制方式以獲得更高速率： 3P/8 8PSK ? 保持 200KHZ信道頻間和 GSM TDMA幀結(jié)構(gòu) ? 與現(xiàn)有的 GMSK調(diào)制服務(wù)共存 IMT— 2022/3G+ IMT:International Mobile Telemunication2022 ? Wireless multimedia 無(wú)線多媒體 ? Bandwidth on demand 384k ? Global coverage 全球覆蓋 ? 提高頻譜利用率 ? （同樣是以容量換速率，使得一個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶非常少） GSM 標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容 01章 概述 02章 服務(wù)方面 03章 網(wǎng)絡(luò)方面 04章 MSBS接口和協(xié)議（空中接口層 2amp。3） 05章 射頻物理接口（空中接口層 1） 06章 語(yǔ)音編碼 07章 基站終端適配 08章 BSS(基站系統(tǒng) )MSC(移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 )接口（ Aamp。Abis） 09章 網(wǎng)絡(luò)的相互作用 10章 空 — 為以后使用 11章 設(shè)備和類型正式標(biāo)準(zhǔn) 12章 運(yùn)營(yíng)和維護(hù) 第二章： GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) Sw itch(M SC )Fix edNe t wo rk(PST N )MSBSBSBSBSBSBSBSBSSw itch(M SC )BSC BTS BTS BTS BSS BSC BTS BTS BTS BSS MSC MSC OMC OMC ADC NMC VLR VLR HLR AUC EIR Interface to other work MS GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： MS Mobile Station (移動(dòng)臺(tái) ) BSSBase Station System (基站系統(tǒng) ) BTSBase Transceiver Station (基站收發(fā)臺(tái)） 可把它看成是一個(gè)無(wú)線解調(diào)器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，它也是一個(gè)天線，接收手機(jī)發(fā)出的信號(hào)，同時(shí)也向手機(jī)發(fā)出信號(hào)。它完全由 BSC控制，主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道加密、跳頻等功能。 BSCBase Station Controller (基站控制器 )具有對(duì)一個(gè)或多個(gè) BTS進(jìn)行控制的功能，它主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn) BSC通過(guò) BTS和 MS來(lái)管理信道的分配，釋放及切換。一個(gè) BSC一端連接著幾個(gè) BTS,另一端連接 MSC。 BSC和 BTS合起來(lái)叫基站子系統(tǒng)。 MSCMobile Switching Center (移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 )移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心， 它是 GSM網(wǎng)絡(luò)的心臟，主要功能是協(xié)調(diào)呼叫 GSM用戶和來(lái)自 GSM用戶的呼叫。 同時(shí)，它通過(guò)一些設(shè)備和其它網(wǎng)絡(luò)相連，例如與固定電話相連。 OMCOperations and Maintenance Center(操作與維護(hù)中心 )對(duì)整個(gè) GSM網(wǎng)路 進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì) GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、 故障診斷等功能。 NMCNetwork Management Center (網(wǎng)絡(luò)管理中心 ) AUCAuthentication Center (鑒權(quán)中心 )鑒權(quán)中心 ,它是 HLR功能的一部份，它的作用是檢測(cè)用戶的權(quán)限和判斷用戶是否是合法的用戶。 HLRHome Location Register (歸屬位置寄存器 )存儲(chǔ)管理部門用于移動(dòng)客戶管理的數(shù)據(jù) ， 它主要存儲(chǔ)兩類信息：一是有關(guān)客戶的參數(shù)；二是有關(guān)客戶目前所處位置的信息，以便建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由 。 VLRVisitors Location Register (來(lái)訪位置寄存器 )來(lái)訪位置寄存器 ,是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是存儲(chǔ) MSC,為了處理所管轄區(qū)域中 MS（ 統(tǒng)稱拜訪客戶）的來(lái)話、去話呼叫所需檢索的信息。 EIREquipment Identity Register (設(shè)備標(biāo)識(shí)寄存器 )存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。主要完成對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能，以防止非法移動(dòng)臺(tái)的使用。 PSTN公共電話交換網(wǎng) MSMobile Station 在激活和關(guān)閉模式下都必須接入 GSM服務(wù)的設(shè)備 模式： ? 車載臺(tái) ? 便攜臺(tái) ? 手機(jī) ? 重量 ? 大小 900厘米 ? 最小通話時(shí)間： 1小時(shí) ? 最小待機(jī)時(shí)間： 10小時(shí) 移動(dòng)臺(tái)的輸出功率 類型 1 20瓦 車載臺(tái)和便攜臺(tái) 類型 2 8瓦 便攜臺(tái)和車載臺(tái) 類型 3 5瓦 手機(jī) 類型 4 2瓦 手機(jī) 類型 5 手機(jī) ? 手機(jī)的輸出功率決定了： ?小區(qū)的覆蓋范圍 ?通話，待機(jī)時(shí)間 ? 通話的輸出功率隨 BTS控制而變化 International Mobile Equipment Identity ( IMEI ) IMEI:國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼 IMEI是唯一的用于識(shí)別移動(dòng)設(shè)備的號(hào)碼 ,每臺(tái)手機(jī)都有且各不相同 . 它主要用于檢測(cè)被盜和無(wú)效的這一類手機(jī) . IMEI = TAC + FAC + SNR SVN + 6 digits 2 digits 6 digits 2digit TAC = Type Approval Code 型號(hào)批準(zhǔn)碼 , 由歐洲型號(hào)批準(zhǔn)中心分配 ,前兩位為國(guó)家代碼 .同一型號(hào)的手機(jī) ,前六位必定是一樣的 . FAC