GSM移动通信基本原理解析
gsm通信原理
gsm通信原理GSM通信是一种使用数字技术的无线通信系统，它采用全球标准的移动通信技术，提供了语音和数据传输的能力。
以下是GSM通信原理的详细介绍。
GSM通信系统中，通信被分成了不同的时隙，每个时隙的持续时间为577微秒。
这些时隙构成了一个帧，每个帧包含了8个时隙。
一般来说，GSM系统中的频率被划分成了多个小区域，每个小区域都有自己的频率。
这些小区域被进一步划分为不同的扇区，每个扇区负责一个特定的区域。
在GSM系统中，通信是在两个设备之间建立的。
一个设备是移动台，也就是我们的手机，另一个设备则是基站，它是一个连接移动台和网络的设备。
基站负责接收移动台发送的信号，并将其转发到网络中。
移动台和基站之间的通信是双向的，也就是说，移动台发送的信号会被基站接收并转发到网络，反过来，网络发送的信号也会被基站接收并转发到移动台。
在通信过程中，移动台和基站之间会进行一系列的协商和认证工作，以确保通信的安全性和有效性。
移动台首先与网络进行鉴权和加密，然后与基站进行通信。
当通信建立时，移动台会发送信号到基站，基站会接收并对其进行处理。
接着，基站将信号转发到网络中，网络对信号进行处理和转发。
在GSM通信中，语音信号和数据信号被编码和调制成数字信号，然后通过无线传输到基站和网络中。
在基站和网络之间，信号会进行一系列的处理和转换，以提供更高的通信质量和传输速率。
信号在传输过程中可能会受到干扰和衰减，因此系统采用了一些技术来提高信号的可靠性和鲁棒性。
总的来说，GSM通信采用了数字技术，通过移动台和基站之间的无线通信实现语音和数据的传输。
通过协商、认证和信号处理等步骤，确保了通信的安全性和有效性。
这些特点使GSM成为了全球范围内最常用的移动通信系统之一。
GSM基础知识和移动通信原理
GSM系统中的主要组件
基站
基站是GSM网络的核心组件，用 于与移动设备进行通信并提供信 号覆盖。
移动设备
移动设备（如手机）通过基站与 GSM网络进行通信，将语音和数 据传输到目标位置。
移动交换中心
移动交换中心是GSM网络的核心 节点，负责呼叫控制和用户数据 交换。
GSM通信过程
1
注册
移动设备在GSM网络中注册，获得一个临时标识符，以便进行通信。
2
呼叫连接
用户通过拨号建立通话连接，GSM网络将呼叫路由到目标用户。
3呼叫释放Fra bibliotek通话结束后，GSM网络将释放连接并释放资源以供其他用户使用。
GSM网络的优点和局限性
1 覆盖广泛
GSM网络在全球范围内提供广泛的通信覆盖，为用户提供了连续无缝的通信体验。
2 兼容性强
GSM设备的标准化使其与其他网络和设备兼容，方便用户在不同地区和网络间切换。
GSM加密
GSM使用加密算法保护通信内容， 确保用户的隐私和数据安全。
移动通信原理
1 信道分配
2 信号传输
3 网络交互
GSM使用时分多址技术， 将通信频谱划分为不同的 时隙，以实现同时多用户 通信。
移动通信通过无线电频率 在基站和移动设备之间传 输信号，实现语音和数据 传输。
GSM网络通过基站和移动 交换中心之间的传输路径， 实现用户之间的通信和互 联网接入。
GSM网络架构
基站子系统 (BSS)
包括基站控制器 (BSC) 和 天线系统 (BS)，负责无线信号和用户数据传输。
网络子系统 (NSS)
由移动交换中心 (MSC) 和 访问控制器 (AC) 组成，处理用户数据和呼叫控制。
GSM基础原理(文字详细)
频率规划
1 频段划分
GSM技术使用不同的频段进行通信，以减少干扰和提高通信质量。
2 信道分配
对每个基站进行信道分配，确保有效的通信和资源管理。
3 频率重用
GSM技术使用频率重用的技术，实现更高的通信容量和效率。
信道类型
语音通信
GSM技术使用GSM语音编码方法实现清晰的语音通信质量。
数据业务
GSM技术支持数据传输，可实现电子邮件、互联网访问和文件下载。
2 演进与创新
GSM技术为短消息业务的发展奠定了基础，为后续的社交媒体和即时通信应用铺平了道 路。
3 广泛应用
短消息业务在个人通信、商业通信和紧急通信等场景中得到广泛应用。
安全机制
鉴别与认证
GSM技术通过鉴别和认证机制确保通信的安全 和可靠。
加密与解密
GSM技术使用加密算法对通信进行保护，防止 信息被窃听和篡改。
数据业务
数据传输
GSM技术支持数据传输，可用于传送电子邮件、 浏览网页和下载文件。
GPRS技术
GSM引入能。
EDGE技术
GSM升级到EDGE技术，进一步提高了数据传 输速度和网络容量。
短消息业务
1 文字信息
用户可以通过GSM技术发送和接收文字消息，方便快捷。
GSM基础原理
GSM技术是全球移动通信系统的一种无线通信技术，具有广泛的应用场景。 本文将详细介绍GSM技术的原理、架构和应用，以及它对移动通信的影响和 未来发展趋势。
历史与发展
GSM技术起源于20世纪80年代，经过多年的发展，已成为国际上通用的移动通信标准之一。它 的普及和发展对全球通信网络产生了深远的影响。
基站子系统
基站设备
基站设备负责无线信号的传输和接收，保证通信 的稳定和可靠。
gsm模块的工作原理
gsm模块的工作原理
GSM（Global System for Mobile Communications）模块是一种能够在移动通信网络中实现无线通信的设备。
它是将通信功能集成在一块小型的电路板上，包含有手机通信所需的所有相关硬件和软件。
GSM模块的工作原理可简单分为以下几个步骤：
1. 接收和发送信号：GSM模块首先从天线接收到来自基站的无线信号。
这些信号经过一个收发器进行放大和滤波，并转化为数字信号。
2. 分离信号：经过放大和滤波后，数字信号被GSM模块内部的解调器分离成音频和数据信号。
3. 处理数据：GSM模块将从基站接收到的数据进行解码和处理，确保数据的完整性和准确性。
4. 用户交互：GSM模块配备有一个输入输出接口，可以通过该接口与外部设备（例如微控制器、计算机）进行通信。
用户可以通过输入接口发送指令或数据到模块，同时模块也可以通过输出接口将数据发送到外部设备。
5. 数据传输：GSM模块使用GSM网络传输数据。
数据可以是短信、语音、图片或其他多媒体形式。
6. 与基站通信：GSM模块通过GSM网络与基站进行通信。
它
可以发送和接收数据，同时也可以参与到移动通话中。
总的来说，GSM模块就是通过接收、处理和发送信号来实现无线通信的设备。
它可以将用户发送的数据通过GSM网络传输到接收方，并能从基站接收来自其他设备的数据。
gsm的工作原理
gsm的工作原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种基于数字技术的移动通信标准。
其工作原理可以分为以下几个方面：1. 频率分配：GSM网络将可用的无线频谱分为不同的频道，每个频道可以同时支持多个用户进行通信。
频谱分配由基站控制器（BSC）进行管理，它根据网络负载和通信需求动态地分配频率资源。
2. 信号传输：GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将每个频道划分为多个时隙，每个时隙可用于传输不同用户的信息。
通过这种方式，多个用户可以在同一个频道上同时进行通信，提高了系统的容量和效率。
3. 基站系统：GSM网络由许多基站组成，每个基站负责覆盖特定范围内的用户。
基站由基站控制器进行管理，它与移动设备进行无线通信，将用户的语音和数据信息转发到目标位置。
4. 用户鉴权：当移动设备尝试接入GSM网络时，网络会对用户进行鉴权，确保其合法性和身份。
这涉及到与用户SIM卡中的密钥进行比对，以验证用户的身份。
5. 话音编码：GSM系统使用全球通用的话音编码标准（GSM-FR），将用户的语音信号进行数字化和编码，以便在网络中传输。
这种编码可以减小语音数据量，提高传输效率。
6. 数据传输：除了语音通信外，GSM系统还支持数据传输，例如短消息服务（SMS）、多媒体消息服务（MMS）和互联网接入。
这些数据会被编码和打包，并通过GSM网络传输到目标设备。
总的来说，GSM的工作原理是通过频率分配、时分多址技术、基站系统、用户鉴权、话音编码和数据传输等关键技术，实现移动设备之间的语音和数据通信。
这种标准化的通信方式使得全球范围内的移动通信变得更加便捷和高效。
GSM手机原理框图
蜂窝移动通信系统GSM系统概述GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。
蜂窝系统的概念和理论在二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。
直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的移动电话业务)模拟蜂窝系统，而北欧也于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic 移动电话)系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统，德国开通C－450系统等。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。
其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的服务范围。
GSM系统的组成蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，如图1所示。
其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。
在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。
因此，各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范。
也就是说，NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备。
图1 蜂窝移动通信系统的组成由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。
也就是说，各接口都是开放式接口。
GSM系统框图如图2，A接口往右是NSS系统，它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），A接口往左Um接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
gsm的工作原理
gsm的工作原理
GSM（Global System for Mobile Communications）是一种数字
移动通信标准，它使用时分多址（TDMA）技术实现语音和数据传输。
GSM的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：
1. 基站搜索与选择：移动设备通过扫描周围的基站信号，选择信号质量最好的基站进行连接。
2. 建立连接：移动设备发送一个呼叫请求给基站，并提供相关信息，如接收者的手机号码或设备ID。
基站将该呼叫请求传
输到移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）。
3. 鉴权和身份验证：MSC通过向Home Location Register （HLR）发送请求来鉴权和身份验证移动设备。
HLR是一个
存储用户订阅信息、位置信息等的数据库。
4. 寻呼和移动绑定：一旦鉴权和身份验证通过，MSC将通过
广播方式通知指定基站的呼叫请求。
移动设备接收到呼叫请求后，将发送一个响应给MSC，并且与基站建立连接。
5. 语音和数据传输：一旦连接建立，移动设备和基站之间可以进行语音和数据传输。
语音数据经过编码和解码，然后通过无线信道传输。
数据传输可以通过GPRS或EDGE等技术进行。
6. 呼叫结束和断开连接：当通话结束或移动设备离开基站的范
围时，连接将被断开。
MSC将收到断开连接的通知，并更新用户的位置信息。
以上是简要描述了GSM的工作原理。
通过这个过程，GSM网络可以实现移动设备之间的语音和数据通信。
gsm模块的工作原理
gsm模块的工作原理
GSM模块（Global System for Mobile Communications）是一种用于通过全球范围的移动通信网络进行语音和数据传输的设备。
它的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 与通信网络建立连接：GSM模块通过内部的无线电天线与
基站进行无线通信，并与之建立连接。
基站负责提供通信服务，并将GSM模块与移动电话网络连接起来。
2. 发送呼叫请求：一旦与基站建立连接，GSM模块可以发送
呼叫请求给移动电话网络。
呼叫请求包含了要拨打的电话号码以及其他相关的信息，如呼叫类型（语音呼叫或数据传输）等。
3. 呼叫建立：一旦移动电话网络接收到呼叫请求，它会将呼叫请求转发给被叫号码所在的位置区域。
如果被叫电话可用，通信网络将建立起呼叫连接，即使双方可以进行通话或数据传输。
4. 语音和数据传输：一旦呼叫连接建立，GSM模块可以通过
以数字形式编码的语音和数据传输进行通信。
语音和数据传输会通过无线电信道进行传输，然后通过通信网络中的各个节点转发到目标设备。
5. 结束呼叫：当通信结束时，GSM模块会发送呼叫结束请求
给移动电话网络。
网络将根据请求终止呼叫连接，并释放相应的资源。
总的来说，GSM模块的工作原理涉及了与通信网络的连接建
立、呼叫请求发送与接收、语音和数据传输、呼叫连接的终止等关键步骤。
通过这些步骤，GSM模块能够实现移动通信和数据传输的功能。
(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基本原理
GSM網絡子系統
6.BSC BSC是基站收發台和移動交換中心之間的連接點,也為基 站收發台和操作維護中心之間交換中心提供接口. 7.BTS BTS包括無線傳輸需要的各種軟件和硬件.BTS由BCS控制 主要負責無線傳輸. 8.OMC 操作維護子系統,主要對整個GSM網絡進行管理和監控.
Hand-over or Hand-off
4.基地台訊號架構圖
數字信號
總 部
天線
調變信號
交 換 機
傳 輸 界 面
數字信號
解調變
收 發 雙 工 器
GSM系統結構
SS VLR AUC HLR MSC
BSS
交換系統
EIR OMC
基站系統
BSC BTS MS
GSM網絡子系統
1.MSC:是對它所覆蓋區域的移動台進行控制和完成話路交換的功能 實體,也是移動通信系統與其他通信系統之間的接口.主要功能有:用戶 尋呼接入,信道分配,呼叫接續,計費,基站管理,并提供接口功能. 2.HLR:靜態數據庫,存儲本地用戶數據信息.一個HLR可以控制若干個 移動交換區或整個移動通信網.主要功能﹕記錄用戶兩種數據,永久數 據﹐包括用戶號碼,移動設備號碼,接入的優先級等;暫時數據,包括用 戶的位置信息,即該用戶現處于哪個MCS/VLR中. 3.VLR:存儲訪問用戶位置信息的數據庫.一個VLR可以為一個或几個 MSC服務.主要功能:當移動用戶漫游到新的MSC控制區時,必須向該 地區的VLR申請登記.VLR庶要向HLR查詢該用戶的有關數據,并通知 HLR更改該用戶的位置信息,繼續變換VLR時,再修改.VLR是個動態數 據庫.
頻段的分配使用
上行(MHZ) 下行(MHZ)
GSM800 GSM900 GSM1800 GSM1900 824~849 890~915 1710~1785 1850~1910 869~894 935~960 1805~1880 1930~1990
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HLR: Home Location Register(归属位置寄存器)
用于储存归属移动用户信息，包括： • 国际移动用户身份（IMSI） • 移动台ISDN号码（MSISDN） • 用于呼叫接续和计费的位置信息，如MS漫游号、VLR地址 和MSC地址等等 • 业务能力信息 • 业务限制信息 • 语音群业务信息 • 补充业务能力信息，等等
9
4、技术规范
（2）载频间隔：200kHz
(3) 通信方式：FDD双工 （4）接入方式：TDMA
（5）信道分配：每载频8个时隙，包含8个全速信道，16个半速 信道；
（6）每个时隙的信道速率：22.8kbit/s； （7）信道总速率：270kbit/s； （8）调制方式：GMSK,高斯滤波最小频移键控； （9）话音编码：规则脉冲激励线性预测编码RPE-LPC 13kbit/s;
19
OMC
OMC: Operation Maintenance Center 操作维护中心（Sun工作站）
OMC-R: Radio (无线部分） OMC-S: Switch(交换部分）
OMC具有软件和数据库的管理、统计数 据的收集、事件/告警的管理等功能。
20
MSC
MSC: Mobile services Switching Center 移动交换中心
8
4、技术规范
（1）工作频段 • GSM900主频段（P－GSM）： •上行：Ful＝890＋0.2×N（MHz）（1 To 124） •下行：Fdl＝Ful ＋ 45（MHz） 上下行频率间隔：45MHZ；带宽：25MHz； •GSM1800频段： •上行：Ful＝1710.2＋0.2×（N－512）（512 To 885） •下行： Fdl＝Ful ＋95（MHz） •上下行频率间隔：95MHz；带宽：75MHz。
4
1、历史
日期 发 展 阶 段 1992 GSM 标准委员会更名为“Special Mobile Group” GSM 系 统 命 名 为 ”Global System for Mobile Communications” 颁布 DCS1800 第二阶段的规范（DCS/Phase2） 1992 GSM 系统投入商用 1994 颁布 GSM 第二阶段的规范（GSM/Phase2） 1995 DCS1800 系统投入商用 1996 颁布 GSM 第二阶段增强型规范（GSM/Phase2+）
13
BSS 子系统结构
OMC-R
MS
BTS BSC BTS TC
MS
UM接口
Abis接口
A接口
基站控制器 — BSC (Base Station Controller) 基站收发信机 — BTS (Base Transceiver Station) 无线操作维护中心 — OMC-R 码变换器 — TC (TransCoder)
GSM基本原理
武 汉 邮 电 科 学 研 究 院 武汉虹信通信技术有限责任公司
1
主要内容 一、GSM系统概述 二、GSM 网络结构与功能 三、信道与编码 四、系统工作过程 五、参数及调整 六、网络优化
2
一. GSM 系统概述 1、历史 2、组网体制 3、系统基本特点 4、主要技术规范
3
1、历史
5
2、组网体制
GSM采用小区制组网方式，每个覆盖小区成正 六边形，其形状像“蜂窝”，故称蜂窝小区。 其目的是频率复用以提高容量。必须具备越区 切换、位置管理等功能。
A C B A
6
C B
2、组网体制－频率复用
全向天线
A C B A C B
分为 3 扇区
频率复用
7
3、系统基本特点 （1）GSM系统是一种典型的开放式结构； （2）GSM系统由几个分系统组成，各分系统 之间都有定义明确的标准化方案； （3）GSM系统可以开放多种业务； （4）频率利用率高，具有灵活方便的组网结 构； （5）具有鉴权和加密功能； （6）具有较强的抗干扰能力。
16
GSM Network Structure
BSC功能
实现部分网络层的功能
实现无线资源管理（RR）
实现BSS管理应用部分的功能
实现切换功能等 实现各种接口层信令
17
BSC的一般结构
数字 中继
A接口
交换网络
数字 中继
Abis接口
处理器网络
18
BSS 子系统容量
BSC 最大容量 基站 : 100 ; 扇区： 250 ; 载波 (RTFs) : 384 ;
10
二. GSM 网络结构与功能 1、网络结构 2、组成与功能
11
1、网络结构
NMC OMC OMC
VLR
OMS
BTS
BSC BTS
HLR
TRAU
AUC
MSC
EIR IWF
BSS
MS SIM ME
PSTN
EC
NSS
12
2、组成与功能——基本组成
基本组成:
(1)网络和交换子系统(NSS) (2)无线基站子系统 (BSS) （3）移动台（MS） （4）操作与维护分系统(OMS)
日期 发 展 阶 段 1979 欧洲发展蜂窝通信，并为此安排蜂窝通信工作频段 1982 CEPT 成立“Groupe Special Mobile”（GSM） 1986 在法国巴黎建立 GSM 标准制定协调小组 1988 ETSI 全权负责管理 GSM 标准委员会的工作 1990 颁布 GSM 第一阶段的规范（GSM/Phase1） 1991 颁布 DCS1800 第一阶段的规范（DCS/Phase1） GSM 委员会开始制定下一代无线通信系统标准
功能：为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能并 提供与其他PLMN和PSTN的接口 与普通PSTN交换机相比，MSC至少附加下列二个 功能： 移动用户的位置登记过程 切换过程 PSTN: Public Service Telecommunication Network (公共业务电信网)
21
22
HLR
VLR
VLR: Visited Location Register(拜访位置寄存器) 用于储存其管辖区内的移动用户信息，包括： • 国际移动用户身份（IMSI） • 移动台ISDN号码（MSISDN） • MS漫游号 • 临时移动用户身份（TMSI） • 用户位置区等
14
BTS功能
实现跳频功能
实现信道加密、解密功能 实现信道编译码、交织与解交织功能 实现调制与解调功能 实现各种接口
15
GSM Network Structure
In BTS
编码与 交织
调制
基 站 接 口 设 备
加密
发信机
信 令 处 理
天
译码与 解交织
解密
均衡 解调
收信机
线
Abis
跳频控制
时钟
Um