关于GSM的网络基础知识Word下载.docx

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NMSI国家移动用户识别码，有MNC和MSIN组成。

3、临时移动用户识别码（TMSI）

考虑到系统的安全性，GSM系统提供了在空中接口传递TMSI替代IMSI的保密措施。

TMSI由VLR为来访的移动用户在鉴权成功后分配，它是一个由VLR自行分配的

4字节的BCD编码，仅限在VLR管辖区内代替IMSI临时使用，且与IMSI相互对应。

1、移动用户漫游号码（MSRN）

MSRN是在呼叫接续时由VLR临时分配给移动台的一个号码，用于GSM网络在接续时的路由选择。

2、位置区识别码（LAI）

位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域，它可以由一个或若干个小区组成，为了呼叫移动台，系统在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。

位置区识别码LAI用于检测位置更新和信道切换的请求，结构如下图：

MCC、MNC与IMSI中该部分相同。

LAC是位置区号码，用于识别GSM网络中的一个位置区，可以由运营商自定。

3、全球小区识别码（CGI）

CGI是在所有GSM中用作小区的唯一标识，是在位置区识别号LAI基础上加小区识别号CI构成，其结构如下图：

4、基站识别色码（BSIC）

BSIC用于识别相邻国家的相邻基站，其组成如下图：

NCC位PLMN色码，主要用于区分国界两侧的运营上（国内用于区别不同的省）。

BCC为基站色码，用于唯一识别相邻的采用相同载频的不同BTS。

1、国际移动设备识别码（IMEI）

IMEI唯一识别移动台，是一个15位的十进制编码，其结构如下图：

TAC6位，型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。

FAC2位，工厂装配码，表示生产厂家及装配地。

SNA6位，序列号，由厂家分配，用于识别每个设备。

SP2位，备用码。

三、GSM系统的移动网络功能

GSM系统能够提供四大类移动网络功能，包括支持通信业务的网络功能，支持移动性管理的网络功能，支持安全性管理的网络功能，支持呼叫处理的附加网络功能。

1、支持通信业务的网络功能

这种功能是GSM系统最基本的网络功能，它支持系统的基本业务和补充业务，保证系统用户间通信的建立。

它支持呼叫的建立和释放、寻呼、信道分配和释放等呼叫处理过程，以及对附加业务的激活、去活、登记、删除等业务操作过程。

2、移动性管理网络功能

支持处理由于用户的移动性带来的一系列问题，主要包括位置更新、切换和漫游。

3、安全性管理网络功能

移动通信中最重要的通道是空中接口，由于它的开放性所带来的不安全因数使GSM系统的安全性管理功能显得尤为重要。

GSM系统在安全性管理方面设计了许多方法来保护空中接口信息的安全，网络安全功能支持移动用户鉴权、移动用户识别的保密、用户数据的保密以及信令数据的保密等安全措施。

4、支持呼叫处理的附加网络功能

此功能支持呼叫重建、排队、非连续接收等附加网络功能。

第二章 

无线接口

一、工作频段的分配

1、中国移动和中国联通GSM网络的GSM工作频段

中国移动和中国联通GSM系统采用900MHz和1800MHz频段，具体频率分配见下表：

系统及使用部门

上行频率MHz

下行频率MHz

移动GSM900

890~909

935~954

联通GSM900

909~915

954~960

移动GSM900增加频段

885~890

930~935

移动DCS1800

1710~1720

1805~1815

联通DCS1800

1745~1755

1840~1850

2、频道间隔

GSM系统相邻量频点间隔为200kHz，每个频点采用时分多址（TDMA）方式，分为8个时隙，既有8个信道（全速率），如GSM采用半速率语音编码，每个频点可容纳16个半速率信道，可使系统容量扩大一倍，但将导致语音质量下降。

3、频道配置

绝对频点号（ARFCN）与频道标称中心频率的关系为：

1）GSM900频段

（上行）

（下行）

n为绝对频点号，范围为1～124，其中中国移动的绝对频点号为1～95号，中国联通的绝对频点号为96～124号。

为上行信道频率

为下行信道频率

2）DCS1800频段

n取值范围为512～885，其中中国移动的绝对频点号为512～562，中国联通的绝对频点号为736～786。

4、干扰保护比

载波干扰比（C/I）是指接收道的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此值与MS的瞬时位置有关。

1）同频干扰保护比C/I

C/I是指当不同小区使用相同的频率时，另一小区对服务小区产生的干扰。

GSM规范中一般要求C/I>

9dB，工程中一般加3dB余量，既要求C/I>

12dB。

2）邻频干扰保护比C/A

C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道产生干扰。

GSM规范中一般要求载波偏离200KHz时C/A>

-9dB，工程中一般加3dB余量。

载波偏离400KHz时的C/A>

-41dB。

二、时分多址技术（TDMA）

GSM多址方式为TDMA和FDMA相结合并采用跳频的方式，载波间隔为200KHz，每个载波由8个基本的物理信道。

一个物理信道可以由TDMA的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。

每个时隙的长度为0.577ms，每个时隙包含156.25bit，GSM的调制方式为高斯滤波最小频移键控（GMSK），调制速率为270.833kbit/s。

1．GSM信道

在GSM中信道可以分为物理信道和逻辑信道。

一个物理信道就是一个时隙，通常定义为给定TDMA帧上固定位置上的时隙（TS）。

而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的消息种类不同而定义不同的逻辑信道。

逻辑信道是通过BTS映射到不同的物理信道上传送。

逻辑信道又分为业务信道和控制信道。

1）业务信道

业务信道用于承载语音或用户数据，可分为语音业务信道和数据业务信道。

a. 

语音业务信道

TCH/FS：

全速率语音信道13kbit/s

TCH/HS：

半速率语音信道5.6kbit/s

b. 

数据业务信道

TCH/F9.69.6kbit/s全速率数据信道

TCH/F4.84.8kbit/s全速率数据信道

TCH/H4.84.8kbit/s半速率数据信道

TCH/H2.4≤2.4kbit/s半速率数据信道

TCH/F2.4≤2.4kbit/s全速率数据信道

1）控制信道

控制信道用于携带信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。

广播信道（BCH）包括BCCH（广播控制信道）、FCCH（频率校正信道）、SCH（同步信道），它们携带的信息目标是小区内所有的手机，因此它们是单向的下行信道。

公共控制信道（CCCH）包括RACH（随机接入信道）、PCH（寻呼信道）、AGCH（接入许可信道）和CBCH（小区广播控制信道），其中RACH是单向上行信道，其余均为单向下行信道。

专用控制信道（DCCH）包括SDCCH（独立专用控制信道）、SACCH（慢速随路控制信道）、FACCH（快速随路控制信道）。

2、TDMA帧

在GSM中，每一个载波被定义为一个TDMA帧。

每帧包括8个时隙（TS0~TS7），并都有一个帧号，这是因为在计算加密序列的A5算法中是以TDMA帧号为一个参数。

当有了TDMA帧号后，移动台就可以判断控制信道TS0上传送的为哪一类逻辑信道。

TDMA的帧号是以2715648个TDMA帧为周期循环编号的。

每2715648个TDMA帧为一个超高帧；

每一个超高帧又由2048个超帧组成；

而每个超帧又由51个26复帧或26个51复帧组成。

这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的。

具体的帧结构图如下图所示。

3、逻辑信道与物理信道之间的对应关系

在GSM网络中，通常每个小区都有若干个载波，每个载波都有8个时隙，假设有n个载波，分别为C0、C1、C2……C7，时隙数为TS0、TS1………TS7。

1）控制信道的映射

当某小区超过一个载波时，该小区下行C0上的TS0就映射广播和公共控制信道（FCCH、SCH、BCCH、CCCH），可使用mainBCCH的组合。

该时隙不间断的向该小区的所有用户发送同步信息、系统消息、寻呼消息和指配消息。

即使没有寻呼消息和接入请求，BTS也总是在C0上发射空闲突发脉冲。

对于上行链路C0上映射的TS0只含有随机接入信道（RACH），用于移动台的接入。

下行链路C0上的TS1用于映射专用控制信道，它可以使用SDCCH的信道组合方式。

当某个小区的容量很小，仅使用一个载波时，则该载波的TS0即用作公共控制信道又用作专用控制信道，即可以采用mainBCCHcombined的信道组合方式。

2）业务信道的映射

小区中携带有BCCH载波的TS0和TS1按上述映射关系安排控制逻辑信道，TS2至TS7以及其他载波的TS0至TS7均可以用于映射业务信道。

例如，某小区有2个载波，则第一载波的TS0和TS1两时隙用于BCCH，其他时隙用于业务信道，因此该小区有14个业务信道，可同时接入14个移动用户。

三、跳频技术

1、跳频的种类及实现方法

在GSM系统中有两种跳频方式：

基带调频和射频调频。

基带跳频是通过腔体合成器来实现的，而射频调频是通过混合合成器实现的。

基带跳频的原理是在帧单元和载频单元之间加入一个以时隙为基础的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应的无线频率上来实现跳频。

基带调频的特点是实现简单，由于腔体合成器要求每个发信机的频率都是固定的，因此当发信机要改动频率时，只能人工调谐到新的频率上。

采用基带调频的小区的载频数与该小区的使用的频点是一样的。

射频调频是通过对其每个TRX（收发信机）的频率合成器进行控制，使其在每个时隙的基础上按照不同的方案进行跳频。

射频跳频采用的混合合成器对频带的要求十分宽松，每个发信机都可以使用一组相同的频率，采用不同的MAIO（移动分配索引偏移）加以区分。

但它必须有一个固定发射BCCH频率的发信机，其它发信机可随跳频序列的序列值改变而改变。

2、跳频的优点

1）频率分集

跳频是要保证同一个信息使用几个频率发送，从而可以提高无线信号抗衰落的能力。

不同频率信号的衰落特性不同，而且随着频率差别增大时，衰落特性更加独立。

对于相距足够远的频率，它们可以看作是完全独立。

通过跳频，可使携带同一部分信息的所有突发脉冲不会被瑞利衰落以同一方式破坏。

对于移动速度较慢或处于静止状态的移动台，跳频可以提供大约6.5dB的增益。

2）干扰源分集

在业务量密集的地方，网络的容量将受到由于频率复用产生的干扰的限制。

载波干扰比可能在呼叫期间变化很大。

载波电平随着移动台相对于基站的位置及移动台与基站之间障碍的数量的变化而变化，干扰电平的变化依赖于此频率是否被附近小区的另一个呼叫使用，它还随着干扰源距离、电平的变化而变化。

由于系统的目标是尽可能满足更多用户的需求，当不选用跳频时，如某一频点出现干扰，则当用户占用该频点时就会造

成通话质量很差。

当使用跳频时，该干扰情况就会被该载波的其他呼叫所共享，整个网络的性能将得到提高