GSM无线基本概念
GSM基础
一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMN） 组成，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干 个国家.
GSM区域定义- PLMN区
PLMN是由一个公用陆地移动通信网(PLMN）提供通信业务的
地理区域.
一个PLMN区可由一个或若干个移动业务交换中心（MSC）组 成.在该区内具有共同的编号制度（比如相同的国内地区号）和 共同的路由计划.
GSM网络原理
一、GSM网络的基础知识
GSM（Gobal System For Mobile Communication 全球移动通信系统）数字移动 通信系统是一个集网络技术、数字程控交换技 术和无线技术等领域的综合性系统。它具有以 下的主要特点： 具有开放的接口和通用的接口标准 采用高层的信令，提供智能化的业务 有比较完善的信息保密功能
C1 C2 CC N1N2N3 NDC H1H2H3 ABCD SN
CC : 国 家 码. 中 国 为 86. NDC : 移 动 服 务 访 问 码. 为135-139. SN : 用 户 码. 其 中H0H1 H2 H3 是HLR 标 识 码. 表 明 用 户 所 属 的HLR. 因 此 上 图 也 可 表 示 为: 86 + 13S +H0H1H2H3 +ABCD MSISDN 的 前 面 部 分 CC+NDC+H0H1H2H3 其 实 就 是 用 户 所 属HLR 的GT 地 址. 这 样 在GMSC 查 询HLR 时 可 直 接 利 用MSISDN 进 行SCCP 的 寻 址.LMSI— 本 来自 移 动 用 户 标 识
这 是 由VLR 分 配 的, 分 别 在VLR 和HLR 中 贮 存 的 临 时 性 的 数 据. 目 的 是 加 速VLR 中 用 户 数 据 的 查 找. HLR 并 不 使 用LMSI, 但 总 是 将 它 和IMSI 一 起 放 在 送 到VLR 去 的 消 息 中.
GSM网络简介
MSC交换机
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
MSC交换机
• 负责为手机与手机， 手机与固定电话之间 进行通信提供电路。
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
HLR
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
NSS网络交换子系统各部分的作用
用户识别模块（SIM）
• 从用户的角度，第一个且最 重要的数据库是在手机内的， 即用户识别模块（SIM卡）。 SIM卡可以从手中取出，并插 入另一个手机。SIM卡有一个 镶嵌在卡上的很小的存储装 置，它包含了用户的识别号 码，申请的业务目录和适用 的网络。当用户申请业务加 入网络时，由本地运营者签 发SIM卡。
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
BSC 基站控制器
• 对基站进行管理和控 制、分担交换机的工 作量
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
BTS基站
Insite
• 为手机用户 提供接入 GSM网络, 即给手机用 户提供无线 信道。
Metr osite Prim esite
OUTDOOR
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
拜访位置寄存器（VLR）
• 现在新用户在一个由本 地运营者提供的网络服 务区开机。该区域通过 空中接口连到被称为拜 访位置寄存器（VLR） 的数据库。在VLR中， 用户数据被暂时存储。 当用户移动到另一VLR 区域时，用户数据将从 旧的VLR中删除，并存 储到新的VLR中。
2004年8月27日
郑州移动公司工程部 徐贵全
郑州公司移动通信系统 发展概况
GSM系统概述
GSM全球移动通信系统概述►无线通信系统的基本概念、蜂窝通信►GSM系统组成、网络结构、接口与协议、业务功能►GSM无线传输原理、标准、语音编码、信道编码与调制解调►移动台登记、漫游、切换、呼叫接续过程1 蜂窝无线通信系统的基本概念1.1无线通信系统的定义表1.1列出了用来描述无线通信系统基本要素的术语定义。
表1.1 无线通信系统要素定义频分双工（FDD）中，一对有着固定频率间隔的单向信道用作系统中的特定无线信道。
在美国的AMPS标准中，反向信道比前向信道的频率低45MHz(即手机的发比收低45MHz)。
模拟无线系统只采用FDD。
时分双工（TDD）方式，在时间上分享一条信道，将其一部分时间用于从基站向用户发送信息，而其余的时间用于从用户向基站发送信息。
如果信道内的数据传输速率远大于终端用户的数据速率，就可以存储用户数据，即使在同一时刻不存在两条同步无线传输信道，仍能给用户提供全双工操作。
TDD只在数字传输和数字调制时才可以使用。
1.2 蜂窝无线通信系统蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破，是一种系统级的概念。
其思想是用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。
每个基站分配整个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外一些不同的信道，这样基站之间（以及在它们控制下的移动用户之间）的干扰就最小。
只要基站间的同频干扰在可以接受的范围以内，可用信道就可以尽可能的复用。
1.2.1 频率复用蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的分配及复用。
每一个蜂窝基站分配一组无线信道，这组无线信道作用于一个小区。
给相邻小区的基站分配一个信道组，所包含的信道全部不能在相邻小区内使用。
通过将基站天线的覆盖范围限制在小区边界以内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要距离足够远，相互间的干扰就可以接受。
为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程就叫做频率复用（Frequency Reuse）。
GSM系统基本概念
T
T
T
T
T
T
A
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
N
其中，T为TCH的TDMA帧，A为SACCH的TDMA帧，N为空闲帧
第13帧的SACCH信道用于传送随路控制信息（还有测量报告，每4个26复侦组成一个测量报告，每26复侦为0.12s，4个复侦即0.48s形成一次测量报告），空闲帧不含任何信息，有两个作用：针对全速率TCH信道，在呼叫接续的状态下为了预同步它的相邻小区，读取邻小区的基站识别码BSIC，另一个作用就是针对半速率TCH信道时，用于传输另一个TCH/H业务信道的SACCH。
其中系统消息2，发送的是本频段的邻区BCCH频点，也称BA表
系统消息2ter，发送的是异频段的邻区BCCH频点
系统消息2bis，发送的是在SI2，SI2ter中未能发送的邻区BCCH频点。
系统消息5，发送的是本频段的邻区BCCH频点，也称BA表
系统消息5ter，发送的是异频段的邻区BCCH频点
系统消息5bis，发送的是在SI5，SI5ter中未能发送的邻区BCCH频点。
900MHz：上行890MHz～915MHz，下行935MHz～960MHz，共25M带宽，双工间隔45M，上下行配对使用，共计124个频点，频率间隔200KHz，其中移动1～94号频点，95号频点为隔离频点，96～124号频点为联通。
1800MHz：上行1710MHz～1785MHz，下行1805MHz～1880MHz，共75M带宽，双工间隔95M，共计374个频点，频率间隔200KHz。
逻辑信道分成业务信道和控制信道：
其中，只上行的信道有RACH，只下行的PCH，BCCH，AGCH，FCCH，SCH，CBCH，上下行的有TCH，SDCCH，SACCH。
GSM基本概念
MS监测出下行链路信令故障。
如BCCH所指示，目前服务小区被禁止。
TA：(Timing Advance) ：
时间提前量：服务基站收到的上一次时间提前。容差为 ± 1bits。
（1）MS根据BS收到的信号安排其传输时间。在收到BS的传输之后，MS到BS的传输（在MS无线处测量）为：TA=468.75bit（对应为3个时隙）。
其中：
CELL_RESELECT_OFFSET（小区重选偏移）：MS对C2值的正、负偏移
TEMPORARY_OFFSET（临时偏移）：给C2一个负作用偏移
PENALTY_ TIME（补偿时间）：定义临时偏移活动的时间长度
(“System Information Type 7，8”)
T定时器：初值为0，当某小区被移动台记录在信号电平最大的六个小区表中时，则对应该小区的计数器T开始计数，精度为一个TDMA帧（约4.62ms），当该小区从移动台信号电平最大的六个邻小区表中去除时，相应计数器T复位
GSM基本概念名词解释
基站识别码（BSIC）
BSIC使移动台能区分相邻的各个基站。
BSIC=NCC+BCC
NCC=国家色码，识别GSM PLMN
注：它不唯一地识别运营者，NCC主要是用来区分国界各侧的运营者。
BCC=基站色码，识别基站
在定义 NCC的时候，我们需要特别注意，以确保相邻PLMN不使用相同的NCC。因此，为了防止可能出现的僵局，GSM建议中给出了所有成员国的NCC定义。
RXLEV_ACCESS_MIN：MS接入系统所需要的最小接收电平
MS_TXPWR_MAX_CCH：MS接入系统时可使用的最大发信功率电平
(信息与通信)GSM基本原理培训
时分将整个 通信时间划分为多个小的时隙，每个 时隙用于一个独立的通信信道。
详细描述
在时分多址中，每个信道分配一个特 定的时隙，通过时间选择性地传输信 号，实现多路复用。这种技术可以同 时处理多个用户请求，提高了通信系 统的容量和效率。
码分多址（CDMA）
语音识别
通过计算机技术识别和理 解人类语音，实现人机交 互。
信道编码技术
信道编码
对传输的数据进行加扰和 加密，以提高数据传输的 可靠性和安全性。
信道解码
接收端对接收到的数据进 行解码和去扰处理，恢复 原始数据。
交织技术
通过将数据分散到不同的 时隙或频段，降低数据传 输过程中的误码率。
加密与解密技术
数据传
短信
通过GSM网络，用户可以发送和接 收短信，实现文字信息的传递。
数据业务
利用GPRS等技术，用户可以在手机上 浏览网页、下载数据、使用各种应用 程序等。
短消息服务（SMS）
要点一
短消息
GSM网络支持发送和接收短消息，提供了一种便捷的信息 传递方式。
要点二
群发短信
用户可以将短消息同时发送给多个接收者，实现信息的快 速传播。
GSM发展历程
总结词
技术演进与标准化
详细描述
GSM起源于欧洲，经过多年的技术演进和标准化过程，逐渐成为全球范围内广泛 应用的移动通信技术标准。它经历了多个阶段的发展，包括模拟信号时代和数字 信号时代。
GSM网络结构
总结词
网络组成与功能
详细描述
GSM网络由多个组件组成，包括移动台、基站、基站控制器、移动交换中心等。这些组件协同工作，提供移动通 信服务。移动台是用户持有的终端设备，基站负责无线信号的收发和转换，基站控制器管理基站的操作，移动交 换中心则负责整个网络的呼叫控制和交换功能。
GSM基础简介
GSM基础简介1．移动通信概念移动通信是通指双方至少有一方在运动中进行信息交换的一种通信方式。
2．移动通信的发展史：2.1 最早的移动通信是应用于军事通信，民用通信发展比较晚，早期的移动通信是模拟制式，属于模拟通信系流，由于模拟制式存在一些不可避免的缺点：如容量小，语音清晰度不够容易被窃机.并机,保密性不高等，慢慢地被数字系统所代替。
其中有代表性的数字蜂窝包括欧洲的GSM，北美的ADC（1800MHz）和日本的PDC（1900MHz）在我国数字移动通信系流主要采用欧洲的GSM制式。
2.2 GSM采用频率为900MHZ它包括两个25MHz带宽的频段（TX890-915MHz）和（RX935-965MHz）接收和发射频差为45MHz。
2.3为了扩大容量GSM规范扩展出一个分支DCS1800MHz的新工作频段（TX1710-1785MHz）和(RX1805-1880MHz)及发频差为95MHz。
3.移动通信的发展过程和趋势：3.1 频段—由短波.超短波到微波。
目前主要是:150MHz-450MHz 900MHz 1800MHz频段未来将扩展到1-3GHz频段。
3.2 频段间隔—由100MHz 50MHz 25MHz。
3.3 调制方式—由模拟调幅到模拟调频，再到数字调制。
3.4 多址方式—由频分多址（FDMA）到时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）。
3.5 器件—由电子管到晶体管到大规模集成电路及微处理器。
GSM 900技术指标1.发射频2. 接收频率935—960MHz3. 收发频差45MHz4. 信道1—1245. 频道间隔200KHz每载波信道数（时隙数）87. 收发时差3时隙8. 调制速率270.833Kb/s9. 调制方式0.3GMSK1.Frame周期 4.615ms11.时隙周期576.9us12.功率级别5—19级（5—33dB）附：一 .移动台最大功率2w（33dB）二. 移动台最小功率0.3W（5dB）GSM手机原理手机按功能分为三大部分：一基带部分；二射频部分（包括接收和发射）；三输入输出接口部分一基带部分1.1 基带主要功能是程序数据的存储DSP(数据信号处理) 键盘输入和RX(接收)模块之间的通讯，对TX功率的控制，对电原管理模块的控制，SIM卡接口，串行下载接口，人机界面（显示. 背景灯. 蜂鸣器. 扬声器. 麦克风. 振子等）1.2 逻辑部分包括可擦写存储器，闪速存储器，随机存储器及语音处理器。
GSM网络技术简介
GSM⽹络技术简介GSM⽹络技术简介⼀、前⾔1、GSM系统是指全球移动通信系统。
即：Global System for Mobile Communications。
2、GSM移动通信系统的基本组成分为三⼤部分：⽹络管理系统（NMS）、⽹络交换系统（NSS）、基站系统（BSS）。
3、GSM系统构成简图：4、交换系统组成及功能主要组成：MSC——移动业务交换中⼼HLR——归属位置寄存器VLR——拜访位置寄存器SMS——短信息服务器AC——鉴权中⼼EIR——设备信息寄存器主要功能：移动业务的交换；提供⽤户与⽬的地间的话⾳、数据等业务的交换；对⽤户位置进⾏管理；对⽤户的移动特性进⾏管理；记录通话过程并计费。
5、基站系统组成：BTS（基站）、BSC（基站控制器）、TC（编码/解码器）功能：提供⽆线覆盖，为移动台提供所需信号；提供并管理业务信道，完成对⽤户移动特性的管理。
6、⽹络管理系统⽹络监控、操作；收集⽹络告警和个单元⼯作状态，即时反映⽹络运⾏状况，对⽹络指标进⾏分析并提供各种报告，对⽹络进⾏远端操作。
7、移动台与基站连接所⽤的⽆线电波通道被成为⽆线信道。
不同的⽆线信道以频率、时隙的不同来区分。
GSM900频段是指890MHz~915MHz（上⾏）频带；下⾏频带指的是935~960MHz。
8、⽆线信道分为公共信道（信令信道）和业务信道两⼤类。
公共信道向移动台提供系统基本信息，提供移动台与⽹络的信令交换通道并完成对业务信息的分配；业务信道提供移动台与基站间传送话⾳或数据业务。
⼆、位置管理作为移动通信的⽹络，必须保证对⽤户移动特性的管理。
GSM移动通信⽹络对⽤户位置的管理主要由HLR、VLR和SIM间⽤户数据的相互交换来完成。
三、建⽴通话当⽤户需要通话或传送数据业务时，移动台通过公共信道向⽹络发送申请信息，⽹络将对其进⾏鉴权过程，之后检查其业务是否合法（业务范围是否合法；拨叫号码是否合法等），检查⽆误后为⽤户分配⼀业务信道并完成其交换过程，移动台将根据⽹络指令锁定所分配的业务信道。
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网络系统结构
• 拜访位置寄存器（VLR） VLR是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常 为一个MSC控制区服务，也可以为几个相邻MSC控制区服务。当 移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请 登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数，要给该用户分配 一个新的漫游号码（MSRN），并通知其HLR修改该用户的位置 信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移 动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修 改该用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户 的位置信息。因此，VLR可看作是一个动态数据库。 VLR中也寄存两类信息： 一是本交换区用户参数，该参数是从HLR中获得的。 二是本交换区MS的LAI。
2020/8/21
网络系统结构
• 基站控制器（BSC） 基站控制器（BSC）是基站收发信台和移动交换中心之间 的连接点，也为基站收发信台和操作维护中心之间交换信 息提供接口。一个基站控制器通常控制多个基站收发台， 其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路建 立与拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制， 控制完成移动台的定位、切换及寻呼等，是一个很强的业 务控制点。
2020/8/21
网络系统结构
• 鉴权中心（AUC） AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性管理 。它产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权和加密都需通 过系统提供的用户三参数组参与来完成。 三参数组：RANDom number（RAND）、Signed RESponse（ SRES）、Ciphering Key（Kc） AUC存储着鉴权信息与加密密钥，用来进行用户鉴权及对无线接口上 的语音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用 户通信安全。
无线网络的优劣常常成为决定移动通信网络好坏的决定因素之一 ，也是我网络优化的重点。
2020/8/21
网络系统结构
一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统（SS） 、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（ OMC）四大子系统设备组成。
由于GSM规范是由北欧一些运营公司制定出来的，为了照顾各 运营公司的利益，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。 也就是说，各接口都是开放式的接口。
2020/8/21
网络系统结构
2020/8/21
网络系统结构
GSM系统结构如图所示， SS系统包括有 移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置
寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（ EIR）； BSS系统包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
2020/8/21
网络系统结构
• 归属位置寄存器（HLR） HLR是一个静态数据库，用来存储本地用户数据信息的数据库。一个 HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要 的静态数据都存贮在HLR中，在GSM通信网中，通常设置若干个HLR ，每个用户都必须在某个HLR（相当于该用户的原籍）中登记。登记 的内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码 、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时 性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，即使用 户漫游到HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传送来的位置信 息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪个地区的移动用户 时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区 ，进而建立起通信链路。 HLR储存两类数据： 一是用户的参数，包括MSISDN、IMSI、用户类别、Ki、补充业务等 。 二是用户的位置信息，即该MS目前处于哪个MSC/VLR中的 MSC/VLR地址。
2020/8/21
网络系统结构
为了各个厂家所生产的设备可以通用，上述各组成部分的连接都必须严 格地符合规定的接口标准。GSM系统遵循CCITT建议的公用陆地移动通 信网（PLMN）接口标准，采用7号信令支持PLMN接口进行所需的数据 传输。
2020/8/21
网络系统结构
交换网络资系统（SS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理 、安全性管理所需的数据库功能。SS由一系列功能实体所构成，各 功能实体介绍如下： • 移动交换中心（MSC） 它是GSM网络系统的核心部分，是对位于它所覆盖区域中的移动台进 行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通 信网之间的接口。 MSC提供交换功能，完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、 话务量控制、积肥、基站管理等功能，还可以完成BSS、MSC之间的 切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。 作为网络的核心，MSC与网络其他部件协同工作，完成移动用户位置 登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。
GSM无线基本概念
GSM无线基本概念简介
2020/8/21
1 GSM网络系统结构 2 蜂窝小区
3 无线电波传播 4 频率资源 54 载干比 6 信道概念 7 GSM空中控制技术
网络系统结构
移动通信网主要分为交换传输部分和无线部分，交换传输部分与 PSTN网类似，而无线网络是特有的，无线比有线存在很多不确定的 因素，而移动无线电波比固定无线通信由于其移动性和传播条件的恶 劣显得特别复杂。
2在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系 统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能 实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 基站子系统BSS在GSM网络的固定部分和无线部分之间提供中继，一 方面BSS通过无线接口直接与移动台实现通信连接，另一方面BSS又 连接到网络端的移动交换机。
2020/8/21
网络系统结构
• 设备设别寄存器（EIR） EIR也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移 动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 EIR存贮着移动设备的国际移动设备识别号（IMEI），通过核查 白色清单、黑色清单、灰色清单这三种表格，分别列出准许使用 、出现故障需监视、失窃不准使用的移动设备识别号（IMEI）。 运营部门可据此确定被盗移动台的位置并将其阻断，对故障移动 台能采取及时的防范措施。 但在我国，基本上没有采用EIR进行设备识别。