【正文】 上海徳立天通信技術(shù)有限公司 GSM 移 動 通 信 系 統(tǒng) 原 理 培 訓(xùn) 講 義 1 GSM 規(guī) 范 ? 1982年歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會（ ETSI）開始研究 GSM規(guī)范 ? 1990年 ETSI推出 GSM規(guī)范 Phase I ? 1991年 ETSI制定 DCS1800技術(shù)規(guī)范 ? 1994年 ETSI推出 GSM規(guī)范 Phase II，將DCS1800歸并 ? 1996年 ETSI推出 GSM規(guī)范 Phase II+ 2 ? GSM規(guī)范的版本編號方式： V – V：表示版本（ Version） – x： ? 0：標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)想 ? 1：標(biāo)準(zhǔn)的原始草案 ? 2：標(biāo)準(zhǔn)的最終草案 ? 3： GSM specification phase 1 ? 4： GSM specification phase 2 ? 5： GSM specification phase 2+ ? 6： Phase 2+ Release 1997 GSM規(guī)范版本號（一） 3 GSM規(guī)范版本號（二） – y：從 0開始編號，每次增加表示文本中有技術(shù)性的修改、完善或更正等 – z：從 0開始編號，每次增加表示文本中有文字或表達(dá)方式的修改 4 GSM 規(guī)范系列（一） ? 01~12（除 10以外）共 11個(gè)系列 ? 01: – : General description of GSM system – : abbreviation – : Interworking between DECT and GSM – : GPRS加密算法的要求 ? 02 : GSM service ? 03 : GSM work function architecture ? 04 : Um interface (L2 L3) ? 05 : radio charateristics 5 GSM 規(guī)范系列（二） ? 06 : transcoder and rate adapter ? 07 : Mobile station ? 08 : A Abis interface ? 09 : Interworking ? 11 : test specification ? 12 : Telemunication Network Management 6 GSM業(yè)務(wù)（一） T EL EC O M M U N I C ATI O N SE R VI C ESBE AR ER SE R VI C E T EL ES ER VI C EBa s i cBe a re rSe rv i ceBa s i c Be a re r s e rv i ce +s u p p l e m e n t a ry s e rv i ce sBa s i c T e l e s e rv i ce Ba s i c T e l e s e rv i ce +s u p p l e m e n t a rys e rv i ceTelemunication Service : 電信業(yè)務(wù) Bearer service : 承載業(yè)務(wù) Teleservice : 用戶終端業(yè)務(wù) Basic Service : 基本業(yè)務(wù) Supplementary service : 補(bǔ)充業(yè)務(wù) 7 GSM業(yè)務(wù)（二） T E G S M P L M NP o s s i b l et r a n s i tn e t w o r kT e r m i n a t i n gn e t w o r kT e l e s e r v i c e sB e a r e r s e r v i c e sT E8 承載業(yè)務(wù) 承載業(yè)務(wù)：它在某個(gè)接入點(diǎn)上提供用戶所需的傳送相應(yīng)信號的能力。 ?雙向異步數(shù)據(jù)電路（ 300～ 9600bps） ?雙向同步數(shù)據(jù)電路（ 1200～ 9600bps） ?異步分組數(shù)據(jù)接入電路（ 300～ 9600bps） ?雙向同步分組數(shù)據(jù)（ 2400～ 9600bps） ?交替語音和數(shù)據(jù) ?數(shù)據(jù)后接語音業(yè)務(wù) ?GPRS業(yè)務(wù) 9 用戶終端業(yè)務(wù)： 是一種電信業(yè)務(wù)，它提供給用戶包括終端設(shè)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(wù)（一） 10 ?電話業(yè)務(wù) ?緊急呼叫業(yè)務(wù) ?數(shù)據(jù)通信 ?短消息業(yè)務(wù) ?移動被叫點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù) ?移動主叫點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù) ?廣播型短消息業(yè)務(wù) ?語音和三類傳真交替業(yè)務(wù) ?自動三類傳真業(yè)務(wù) 用戶終端業(yè)務(wù)（二） 11 ?用于補(bǔ)充或修改基本業(yè)務(wù)，以提供用戶完整的業(yè)務(wù) ?補(bǔ)充業(yè)務(wù)不能獨(dú)立存在 補(bǔ)充業(yè)務(wù)（一） 12 ?呼叫偏轉(zhuǎn)（有被叫，實(shí)時(shí)前轉(zhuǎn)） ?呼叫前轉(zhuǎn)（無條件、遇忙、無應(yīng)答、不可及） ?主叫號碼識別 ?呼叫等待（被叫忙時(shí)，接收新業(yè)務(wù)） ?呼叫保持（保持當(dāng)前呼叫，發(fā)起新呼叫） ?呼入呼出限制 ?其它 補(bǔ)充業(yè)務(wù)（二） 13 ?語音群呼叫（ VGCS） ?話音廣播業(yè)務(wù)（ VBS） ?多用戶特征（ MSP） ?移動定位業(yè)務(wù) 增強(qiáng)型補(bǔ)充業(yè)務(wù) 14 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（一） PSTN OMC OMC NMC OMS SIM ME MS BTS BTS BSC A Um MSC MSC VLR VLR HLR AUC EIR B C E F G H D NSS BSS NSS 15 GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（二） 16 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 ? 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 ? G接口： VLR與 VLR間的接口 17 各模塊功能（一） ? MS (Mobile Station)：移動臺，實(shí)現(xiàn)移動終端功能 ? BTS (Base Transceiver Station)：基站收發(fā)信臺，實(shí)現(xiàn)移動通信系統(tǒng)與MS之間的無線通信 ? BSC (Base Station Controller)：基站控制器，實(shí)現(xiàn)無線系統(tǒng)到交換系統(tǒng)的集線功能、 無線資源管理 功能以及其它與無線相關(guān)的控制功能 ? MSC (Mobile service Switching center)：移動業(yè)務(wù)交換中心，實(shí)現(xiàn)移動業(yè)務(wù)交換功能 ? OMC (Operation and Maintenance Center)：操作維護(hù)中心，提供人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測和控制功能 18 各模塊功能（二） ? HLR (Home Location Register)：歸屬位置登記處。實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，主要儲存二類數(shù)據(jù)： ? 用戶數(shù)據(jù)，主要包括： ? 用戶的身份 IMSI (International Mobile Subscriber Identification) ? 用戶 ISDN號碼 ? VLR地址 ? 用戶的位置信息 ? VLR (Visitor Location Register)：拜訪位置登記處。實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，儲存用戶信息，主要包括： ? MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移動臺漫游號碼 ? TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 臨時(shí)移動用戶身份 ? 移動臺登記的位置區(qū)（ LAC） ? 與補(bǔ)充業(yè)務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù) 有關(guān)用戶數(shù)據(jù)在 19 各模塊功能（三） ? AUC (Authenticate Center) : 鑒權(quán)中心，用于對用戶身份的鑒別 ? EIR (mobile station Equipment Identity Register) : 移動臺設(shè)備身份登記處，用于儲存及鑒別移動臺的設(shè)備身份。 20 GSM900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(hù)頻帶 960 905 890 880 872 950 935 925 917 915 GSM TACS/GSM EGSM ETACS 21 DCS1800頻譜分配 基站 發(fā)射頻率 基站 接收頻率 2MHz保護(hù)頻帶 1880 1805 1785 90MHz 雙工間隔 1710 DCS1800 22 GSM系統(tǒng)頻段 ?GSM900主頻段（ PGSM） ? 上行： 890MHz915MHz（移動臺發(fā)，基站收） ? 下行： 935MHz960MHz（基站發(fā)，移動臺收） ?GSM擴(kuò)展頻段（ EGSM） ? 上行： 880MHz890MHz（移動臺發(fā)，基站收） ? 下行： 925MHz935MHz（基站發(fā)，移動臺收） ?DCS1800頻段 ? 上行： 1710MHz1785MHz（移動臺發(fā)，基站收） ? 下行： 1805MHz1880MHz（基站發(fā)，移動臺收） 23 GSM絕對頻道號 ARFCN ?GSM900主頻段（ PGSM） ? 上行： Fl=890 + ? N（ MHz） （ 1?N ?124） ? 下行： Fu=Fl + 45（ MHz） ?GSM擴(kuò)展頻段（ EGSM） ? 上行： Fl=890 + ?（ N1024）（ MHz） ? 下行： Fu=Fl + 45（ MHz） （ 975?N ?1023） ?DCS1800頻段 ? 上行： Fl= + ?（ N512）（ MHz） ? 下行： Fu=Fl + 95（ MHz） （ 512?N ?885） 24 無線邏輯信道（一） ?Um接口上的信息由各種無線邏輯信道承載 MS MS 基站 Um接口 ?無線邏輯信道類型： ?控制信道 ?業(yè)務(wù)信道 上行方向：移動臺到基站方向 下行方向：基站到移動臺方向 25 無線邏輯信道（二） ?控制信道 ?廣播控制信道 (BCCH) ?公共控制信道 (CCCH) ?專用控制信道 (DCCH) ?頻率校正信道 (FCCH) ?同步信道 (SCH) ?廣播信道 (BCH) ?隨機(jī)接入信道 (RACH) ?準(zhǔn)許接入信道 (AGCH) ?尋呼信道 (PCH) ?獨(dú)立專用控制信道 (SDCCH) ?快速隨路控制信道 (FACCH) ?慢速隨路控制信道 (SACCH) ?業(yè)務(wù)信道 (TCH) ?小區(qū)廣播信道 (CBCH) 26 無線邏輯信道（三） ?頻率校正信道（ FCCH，下行信道，廣播方式，每小區(qū)一個(gè)） 為了保證移動臺和基站能夠正確的接收對方的信息，必須保證移動臺和基站的頻率一致，即移動臺的接收頻率與基站的發(fā)射頻率一致，移動臺的發(fā)射頻率和基站的接收頻率一致。在 GSM系統(tǒng)中，由于一個(gè)基站要同時(shí)和若干移動臺進(jìn)行通信，因此采用主從同步方式，以基站的頻率為基準(zhǔn)，基站在頻率校正信道上發(fā)送頻率信息，移動臺根據(jù)該信息調(diào)整自己的頻率，保持自己的頻率與基站同步。 27 無線邏輯信道（四） ?同步信道（ SCH，下行信道，廣播方式，每小區(qū)一個(gè)） 由于 Um接口采用 TDMA方式，為了保證移動臺和基站能夠正確的接收對方的信息，必須保證移動臺和基站的時(shí)間基準(zhǔn)一致?；驹谕叫诺郎习l(fā)送定時(shí)信息，移動臺根據(jù)該信息調(diào)整自己的時(shí)間基準(zhǔn)，保持自己的時(shí)間基準(zhǔn)與基站同步。 剛才最后一響，是北京時(shí)間一點(diǎn)整。 基站的時(shí)間基準(zhǔn) 移動臺 A的時(shí)間基準(zhǔn) 移動臺 B的時(shí)間基準(zhǔn) 實(shí)際發(fā)送的是縮減幀號（ RFN） 和基站識別號（ BSIC） 28 無線邏輯信道（五） ?廣播信道（ BCCH，下行信道，廣播方式） 通過在廣播信道上廣播系統(tǒng)消息 14，將必要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)通知移動臺。 ?隨機(jī)接入信道（ RACH，上行信道，多點(diǎn)對點(diǎn)方式 ） 該信道又稱爭搶信道。移動臺首先通過該信道申請接入網(wǎng)絡(luò)。由于同時(shí)可能有多個(gè)移動臺會通過該信道申請接入網(wǎng)絡(luò)，因此可能會發(fā)生碰撞。在該信道傳遞的信息有以下三個(gè)： 1. 接入原因（主叫、被叫、位置更新等） 2. 隨機(jī)參考值 3. 發(fā)送該消息的時(shí)刻（隱含） 29 無線邏輯信道（六） ?準(zhǔn)許接入信道（ AGCH，下行信道，點(diǎn)對多點(diǎn)方式 ） 網(wǎng)絡(luò)通過該信道對移動臺在 RACH上提出的接入申請進(jìn)行初步確認(rèn)，若為正確認(rèn)，則分配一個(gè)（獨(dú)立專用控制）信道給移動臺，以便進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。在該信道傳遞的信息有以下兩個(gè)： 1. 接入申請中的接入原因、隨機(jī)參考值和該消息發(fā)送的時(shí)刻 2. 對獨(dú)立專用控制信道的描述（該信道所在絕對載頻號、時(shí)隙號、子信道號等） 30 無線邏輯信