GSM系统要点整理资料.docx
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GSM系统要点整理资料
GSM系统概述
●（考点1：
初、中）工作频段、频道间隔/配置、双工收发间隔
陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHZ、1800MHZ频段。
其中：
900MHZ频段为：
890~915（移动台发，基站收UL）935~960（基站发，移动台收DL）
1800MHZ频段为：
1710~1785（移动台发、基站收）1805~1880（基站发、移动台收）
相邻两频道间隔为200KHZ。
每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个信道（全速率）。
将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。
采用等间隔频道配置方法，频道序号为1~124，共124个频点。
频道序号和频点标中心频率的关系为：
（1800MHZ的频道序号为512－885，共374个频点）
f1（n）＝890.2MHZ＋（n－1）＊0.2MHZ移动台发，基站收
fh（n）＝f1（n）+45MHZ基站发，移动台收，n＝1~124频道（或称为频点，载频）
双工收发间隔45MHZ，工作带宽75MHZ。
（移动现使用1－94频点）
●（考点2：
中）干扰保护比（频率复用）
载波干扰保护比（C/I）就是接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此值与MS的随时位置有关。
这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其他一些因素如天线类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等所造成的。
GSM规范中规定：
同频道干扰保护比：
C/I9dB（在工程实际中是把同频干扰保护比C/I值加3dB的冗余来进行保护）
邻频道干扰保护比：
C/I－9dB载波偏离400KHZ时的干扰保护比：
C/I－41dB
●（考点3：
中）GSM系统的组成
具体包括交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）和移动台（MS）四大部分。
其中BSS部分包括有基站控制器（BSC）、基站收发信台（BTS）和码型转换单元（TC）；NSS部分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）；OSS部分包括有操作与维护中心-无线部分（OMC-R）、操作与维护中心-移动部分（OMC-M）和操作与维护中心-交换部分（OMC-S）；移动台部分（MS），其中包括移动终端（MT）和客户识别卡（SIM）。
BTS：
无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。
BSC：
具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。
TC：
具有码型转换，速率适配的功能。
MSC：
是GSM系统的核心，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。
它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。
另外，为了建立至移动台的呼叫路由，相关的MSC还应能完成关口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。
●（考点4：
中）GPRS系统组成
GPRS（GeneralPacketRadioService）通用分组无线业务，利用GSM网络的无线覆盖，叠加分组交换功能，可以满足手机用户以更高速率进行随时随地传信息。
GPRS采用分组交换技术，最高可达160kb/s的数据速率，可实现用户“始终在线”。
GPRS新增的网络单元：
PCU（PacketControlUnit）分组控制单元：
具有无线信道接入控制和管理，功率控制，传输错误诊断和重发功能。
SGSN（ServingGPRSSupportNode）服务GPRS支持节点：
负责GPRS移动性管理，数据压缩，计费。
GGSN（GatewayGPRSSupportNode）路由GPRS支持节点：
提供分组数据网的路由，协议转换。
●（考点5：
中）BSS部分的通信接口和协议
接口：
Air接口（空中接口，Um接口）：
Um接口定义为MS和BTS间的通信接口，主要用于传递无线电磁波信号，（这些信号是经过编码，交织，加密，调制的处理，以TDMA帧的格式在空中传播），实现MS和GSM网络固定部分的互通。
此接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。
Abis接口：
BTS和BSC间的接口，一般采用有线PCM传输，负责传递基站与基站控制器之间的操作维护信令和用户有关通信的话务与信令。
A-termux接口：
BSC和TC间的接口，负责传递用户业务数据和七号信令。
A接口：
BSS和MSC间的接口,负责传递用户业务数据和七号信令。
物理连接通常采用2MPCM链路，七号信令消息中通常包括移动性管理（MM）、呼叫管理（CM）等信息。
协议：
首先我们需要分清接口和协议的区别。
接口是两个相邻实体或网元之间的连接点，而协议是说明连接点上交换信息的规则。
按照OSI的概念，把协议按其功能分为不同的层面，最底层为传输层或物理层，第二层为链路层或称网络层，第三层以上统称为应用层，每一层都有自己的协议和规定。
在GSM网络各接口间主要采用七号信令网络传递各种资源管理、移动性管理和呼叫控制信息。
GPRS网络中加入了TCP/IP协议。
L1（Layer1）物理层：
这是无线接口的最底层，负责实际数据“位（bit）”的传送、为高层提供实现不同功能的逻辑信道。
LAPDm（LinkAccessProtocolForDmChannel）：
传递MS和BTS间信息的协议。
LAPDm基于ISDN的D信道链路接入协议（LAPD），但是做了修改以应用于Um接口，所以称为LAPDm。
LAPD（LinkAccessProtocolForDChannel）：
传递BTS和BSC间信息的协议。
BTSM（BasestationTransceiverManagement）：
传递BTS和BSC间有关操作维护信息的协议。
MTP1（MessageTransferPartLayer1）：
七号信令的信息载体，负责底层的数据比特传递。
MTP2（MessageTransferPartLayer2）：
提供七号信令的信息无差错的传递。
MTP3（MessageTransferPartLayer3）：
定义七号信令的信息可靠的传递，及对信令网故障的处理和恢复。
SCCP（SignalConnectControlPart）：
负责七号信令系统的信号路由功能。
TCAP（TrafficCapabilityApplicationPart）：
提供SCCP用户消息的对话功能。
BSSAP（BasestationSubSystemApplicationPart）：
有两种不同的用户功能，直接传递应用部分（DTAP）和BSS管理应用部分（BSSMAP）。
DTAP—MSC和MS间通过BSC透明传输有关呼叫控制和移动性管理的消息。
BSSMAP—MSC和BSC/BTS间BSS管理消息，这些消息用于资源管理，切换控制等。
●（考点6：
初）GSM网络的区域定义
公众陆地移动网络（PLMN）一个特定的PLMN是某家电信运营商为提供面向公众的陆地上移动通信服务而建立的一个相对独立的通信网络。
不难看出，为了提供大面积的服务，一个PLMN一般要包括很多个MSC和其附属的BSS设备，即一个PLMN区域涵盖了多个MSC的工作区域。
所谓MSC区域就是由该MSC的电信服务区域，它包括数个BSS，也包括一个或数个位置区域（LA）。
一个VLR可以存贮一个或数个MSC下的用户的数据，当然一般情况下一个VLR对应一个MSC。
归属位置区（LA）一个特定的位置区域就是终端在其中移动位置时而不需要进行位置更新的区域，也就是用户在VLR里登记的单位。
一个LA一般包括多个小区（CELL）。
基站控制器（BSC）区域BSC区域是一个BSC控制下的小区（CELL）无线覆盖的区域。
BSC和LA的边界相对独立。
一个BSC下的小区可能归为数个LA，一个LA下的小区也可能来自于数个BSC。
●（考点7：
初、中）
MSISDN――移动用户号码（移动台ISDN号码）移动用户号码是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中的用户所需拨的号码，是移动用户对外公开的电话号码，MS－ISDN号码结构如下所示：
其中：
（1）CC：
为国家码，中国为86。
目前国内有效移动用户isdn号码为一个十一位数字的等长号码：
n1n2n3H0H1H2H3ABCD。
（2）NDC：
国内目的地码，即网络接入号n1n2n3，
“中国移动”GSM网为135139；“中国联通公司”GSM网为130132。
“中国联通公司”CDMA网为133，134未定义。
（3）SN：
移动用户号码，采用等长8位编号计划。
SN号码结构是H0H1H2H3ABCD，其中：
H0H1H2H3为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动用户码，由各HLR自行分配。
IMSI――国际移动用户识别码为了在无线路径和整个GSM移动通信网上正确地识别某个移动用户，就必须给移动用户分配一个特定的识别码。
这个识别码称为国际移动用户识别码（IMSI），用于位置更新、呼叫建立和GSM移动网所有信令中，并存贮在SIM卡和HLR中，也在VLR中作为临时登记标识。
用户用于网络操作的全部数据均存储于ISMI对应存储区中。
IMSI是数字PLMN网中唯一地识别一个移动用户的号码，为一个16位数字的号码。
ISMI永久地属于一个注册用户，在包括漫游区域在内的所有位置都是有效的，其结构如下所示：
其中：
（1）MCC：
移动国家号码，由3位数组成。
用于唯一地识别移动用户所属的国家。
（中国移动国家号为460）
（2）MNC：
移动网号，由2位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。
（“中国移动通信公司”GSMPLMN网为00，“中国联通公司”GSMPLMN网为01。
）
（3）MSIN：
移动用户识别码。
采用等长11位数字构成。
唯一地识别在一个PLMN网内移动用户的号码，该号码为N1N2N3H0H1H2H3ABCD。
●（考点8：
中）
MSRN――移动用户漫游号码HLR具有漫游用户的位置更新纪录，因此被叫用户所归属的HLR知道该用户目前是处在哪一个MSC/VLR业务区，为了提供给入口MSC/VLR（GSMC）一个用于选路由的临时号码，HLR请求被叫所在业务区的MSC/VLR给该被叫用户分配一个移动用户漫游号码（MSRN），并将此号码送至HLR，HLR收到后再发给GMSC，GMSC根据此号码选路由，将呼叫接至被叫用户目前正在访问的MSC/VLR交换局。
路由一旦建立，此号码就可立即释放。
这种查询、呼叫选路由功能（即请求一个MSRN功能）是NO.7信令中移动应用部分（MAP）的一个程序，在GMSC－HLR－MSC/VLR间的NO.7信令网中进行传递。
MSRN的分配对主叫与被叫用户都是保密的，它只能作为漫游呼叫转接中的路由重选，不同于也不能用于直接拨号。
中国电信GSM移动通信网技术规定1390后的MSISDN号码为移动用户漫游号码（MSRN），即1390M0M1M2M3ABC。
M0M1M2M3为被访的MSC号码。
ABC为000~499。
HOnumber――切换号码HO－N是当进行移动交换局间越局切换时，为选择路由，由目标MSC（即切换要转移到的MSC）临时分配给移动用户的一个号码。
此号码为MSRN号码的一部分（后500号：
500~999）。
所以，HO－N号码：
结构类似MRSN，用于MSC间的切换。
IMEI国际移动设备识别IMEI唯一识别移动台，是一个15位的十进制编码，它由四部分构成。
TAC（6位数字）FAC（2位数字）SNR（6位数字）SP（1位数字）
●（考点9：
初、中）TMSI――临时移动用户识别号码
为了对IMSI保密，当移动用户每次位置登记（包括位置更新）后或者呼叫（主叫或被叫）时，VLR将为其分配一个唯一的TMSI号码，为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码。
仅在本MSC业务区内才有效。
移动用户的TMSI与IMSI是对应的，但它们之间没有长期的固定关系，仅在MS呼叫和位置更新时临时指定，并保持到MS被分配新的TMSI时。
但当TMSI被释放后，可以重复地给另一个MS使用。
●（考点10：
初、中）
LAI――位置区识别码在GSM系统中，共有三个号码组成对移动台的位置识别：
LAI，CGI，BSIC。
LAI用于位置区识别和位置更新，和MS做被叫时呼叫接续。
由三部分组成：
其中：
MCC：
移动用户国家码，由3位数字组成（和IMSI中的前3位数字相同）。
NMC：
移动网号，由2位数字组成（同IMSI中的MNC）。
LAC：
位置区号码，为一个2字节的BCD编码。
表示为X1X2X3X4，其范围为0000FFFF。
全部为0的编码保留不用。
其中X1X2可由国家主管部门统一分配，而X3X4由各省主管部门自行分配。
所以，LAI号码：
当位置更新和寻呼时需要此号码。
CGI――小区识别码（全球小区识别码）CGI是用来识别一个位置内的小区，它是在位置区识别码（LAI）后加上一个小区识别码（CI），其结构是：
其中：
MCC，NMC，LAC同上。
CI：
小区识别。
为一个2字节BCD编码，由各MSC自定。
所以，CGI号码：
在所有的PLMNS内小区识别码唯一。
BSIC――基站识别码BSIC是用于识别相邻基站的，用于区别不同的相邻基站，为6比特编码，其结构是：
NCC：
网络色码，主要用来区分国界各侧的运营者（国内区别不同的省），为XY1Y2（3比特）。
X：
运营者（移动X＝1，联通X＝0）。
BCC：
基站色码，由运营部门设定。
（3比特）
●（考点11：
初）多址技术
多址技术介绍目前应用的多址技术主要有三种：
（1）频分多址（FDMA）技术：
模拟蜂窝移动系统也采用了此技术，某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点，即一个信道，则其它用户就不能再占用。
（2）时分多址（TDMA）技术：
时分多址（TDMA）在每个频率上产生多个时隙，在不同的时隙上进行通信，欧洲的GSM、日本的PDC均采用了TDMA技术。
（3）码分多址（CDMA）技术：
码分多址（CDMA）技术是使用一组正交的伪随机码序列对有用信号进行扩频处理的技术，与前两种技术相比，该技术对频率的利用率最高，是未来数字移动通信系统的主流技术。
时分多址技术（TDMA）
在GSM系统中，无线接口采用时分多址（TDMA）与频分多址（FDMA）相结合的方式。
用户在不同频道上通信，且每一频道（TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可供8个全速率（或16个半速率）移动客户同时使用。
TDMA系统具有如下特性：
（1）每载频多路信道。
（2）利用突发脉冲序列传输。
移动台信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉冲序列。
（3）传输速率高，自适应均衡。
每载频含有时隙多，则频率间隔宽，传输速率高，但数字传输带来了时间色散，使时延扩展加大，故必须采用自适应均衡技术。
（4）传输开销大。
由于TDMA分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都得重新获得同步。
为了把一个时隙和另一个时隙分开，保护时间也是必须的。
因此，TDMA系统通常比FDMA系统需要更多的开销。
（5）对于新技术是开放的。
例如当话音编码算法的改进而降低比特速率时，TDMA系统的信道很容易重新配置以接纳新技术。
（6）共享设备的成本低。
由于每个载频为多个客户提供服务，所以TDMA系统共享设备的每客户平均成本与FDMA系统相比是大大降低了。
（7）移动台设计较复杂。
它比FDMA系统移动台完成更多的功能，需要复杂的数字信号处理。
●（考点12：
初、中）时分多址（TDMA）帧结构
1．TDMA帧定义见图6-3在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙（TS0-7），相当于FDMA系统中的一个频道。
在每个时隙中，信号以突发脉冲系列的形式发送。
图6.3TDMA帧图
（1）TDMA帧－每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25个码元，时隙时长为0.577ms。
（2）TDMA复帧（Multiframe）――多个TDMA帧构成复帧，其结构有两种：
连续的26个TDMA帧构成的复帧，称为26复帧，周期为120ms，用于业务信道和随路控制信道（TCH与SACCH/FACCH）。
连续的51个TDMA帧构成的复帧，称为51复帧，用于控制信道（CCH），周期为3060/13≈235.385ms。
（3）TDMA超帧（Superframe）――多个连续的TDMA复帧构成超帧，它是一个连续的51×26TDMA帧，一个超帧的持续时间为6.12s。
（4）TDMA超高帧（Hyperframe）它包括2048个超帧，每个周期包括2715648个TDMA帧，其时间周期为3小时28分53秒760毫秒。
TDMA帧号是以TDMA超高帧（2715648个TDMA帧）为周期循环编号的。
那为什么要用TDMA帧号呢？
这是因为GSM系统对客户的保密是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。
计算加密序列的算法是以TDMA帧号为一个输入参数，因此每一帧都必须有一个帧号。
有了TDMA帧号，移动台就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。
●（考点13：
初、中）TDMA逻辑信道
逻辑信道可分为业务信道（TrafficChannel）和控制信道（ControlChannel）两大类。
1.业务信道（TCH）用于传送编码后的话音或客户数据，在上行和下行信道上，点对点（BTS对一个移动台，或反之）方式传播。
2.控制信道（CCH）用于传送信令或同步数据。
根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道，它们又可细分为：
（1）广播信道（BCH）
频率校正信道（FCCH）：
携带用于校正移动台频率的消息。
下行信道，点对多点（BTS对多个移动台）方式传播。
同步信道（SCH）：
携带移动台的帧同步（TDMA帧号）和小区的识别码（BSIC）的信息，BSIC由两个号码组成－网络色码（NCC）和小区色码（BCC），这两个号码均为3比特，0-7范围。
下行信道，点对多点方式传播。
广播控制信道（BCCH）：
广播每个BTS的通用信息（SYSInfo.）。
下行信道，点对多点方式传播。
（2）公共控制信道（CCCH）
寻呼信道（PCH）：
用于寻呼（搜索）移动台。
下行信道，点对多点方式传播。
随机接入信道（RACH）：
移动台通过此信道申请分配一个独立专用控制信道（SDCCH），可作为对寻呼的响应或移动台主叫／登记时的接入。
上行信道，点对点方式传播。
接入允许信道（AGCH）：
用于为移动台分配一个独立专用控制信道（SDCCH）。
下行信道，点对点方式传播。
（3）专用控制信道（DCCH）
独立专用控制信道（SDCCH）：
用于分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令以及传送辅助业务。
例如位置更新、鉴权和短消息点对点业务在此信道上进行。
上行和下行信道，点对点方式传播。
慢速随路控制信道（SACCH）：
它与一个TCH或一个SDCCH相关，是一个传送连续信息的连续数据信息，如传送移动台接收到的关于服务及邻近小区的信号强度的测试报告。
这对实现移动台的切换功能是必要的。
它还用于移动台的功率控制和时延调整。
上行和下行信道，点对点方式传播。
快速随路控制信道（FACCH）：
它与一个TCH相关。
工作于借用模式，即在话音传输过程中如果突然需要以比SACCH所能处理的高得多的速度传送信令信息，则借用20ms的话音（数据）来传送。
这一般在切换时发生。
由于语音译码器会重复最后20ms的话音，因此这种中断不被用户查觉。
小区广播信道（CBCH）：
用于发送公共短消息广播的信道，该信道使用时将占用一个SDCCH信道的位置。
下行信道，点对多点方式传播。
应用举例：
一个移动台被叫过程中，逻辑信道使用的流程:
（1）GSM网络通过PCH发送寻呼信息，寻找被叫移动台；
（2）被叫移动台通过RACH发出接入请求信息，GSM网络通过AGCH分配给移动台一个SDCCH信道，接入网络；
（3）GSM网络先分配专用控制信道（SDCCH）给被叫移动台，用来传送鉴权信令；
（4）被叫移动台通过SDCCH与网络之间进行信令交互，并通过SACCH传送无线链路监控信息，如需要TCH通信，则分配TCH；
（5）被叫移动台在TCH上通信，并通过SACCH或FACCH传送无线链路监控信息。
逻辑信道组合
表6.1逻辑信道配置
信道配置
时隙限制
专用标识（Alcatel）
FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH＋RACH
仅用于TS0
BCC
FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH＋RACH+4SDCCH+4SACCH
仅用于TS0
CBC
FCCH+SCH+BCCH+PCH+AGCH＋RACH+3SDCCH+3SACCH+CBCH
仅用于TS0
CBH
8SDCCH+8SACCH
可用于任意时隙
SDC
7SDCCH+7SACCH+CBCH
可用于任意时隙
SDH
TCH+SACCH/FACCH
可用于任意时隙
TCH
表6.2BCC
逻辑信道
特性描述
FCH
每10帧循环一次（48ms）
SCH
紧随FCH，与FCH周期一致（48ms）
BCCH
循环同FCH，连续4个时隙传送，235ms能传送456比特
RACH
完全占据上行信道。
便于移动台接入。
AGCH
均为下行信道上传送的CCCH，共享CCCH块（4个时隙），故在BCC中：
AGCH（块）＋PCH（块）＝CCCH块＝9
PCH
表6.3SDC
逻辑信道
特性描述
SDCCH
每2×51帧循环一次，8个时隙传送，235ms能传送456比特
SACCH
每2×51帧循环一次，4个时隙传送，470ms能传送456比特
表6.5TCH
逻辑信道
特性描述
TCH/F
24个时隙（120ms）传送，速率可达22.8kbit/s
TCH/H
12个时隙（120ms）传送，速率可达11.4kbit/s
SACCH
每4×26帧循环一次，4个时隙传送，480ms能传送456比特
●（考点14：
中）突发脉冲序列
GSM系统中，突发脉冲序列的传送发生于一个时隙期内，持续时间为156.25比特（0.577ms）。
GSM共定义了五种突发脉冲序列
常规突发脉冲序列（NB）
如图6-11常规突发脉冲序列（NB）为例，突发脉冲序列主要由尾比特（TB）、数据（Da
保护期（GP）和训练序列（TrainingSequence）组成。
（1）尾比特（TB）－均取0，因无线环境十分恶劣，为了更容易识别突发脉冲信号，就利用尾比特（TB）来判断突发脉冲信号的开始和结束。
（2）数据（Data）－用于放置用户的信息比特，共116比特，分为两段，每段58比特。
具有常规脉冲特色的是：
其中57比特为数据，用一位作为标志位，标识当前脉冲是业务信号还是信令信号。
（3）保护期（GP）－共8.25比特，作为相邻时隙的防护段，避免相邻时隙的干扰。
（4）训练序列（TrainingSequence）－共占26比特，有8种不同的非相关性训练序列，用训练序列码（TSC）标识，相邻的同频小区必须使用不同训练序列，用来避免本小区内移动台用户呼叫时占用同频邻区的信道。
常规突发
升级会员 