ch2 GSM的特点.docx
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ch2GSM的特点
第二章目标
通过本章学习，学生应该能够：
1．理解数字空中接口的优点。
2．领会采用标准开放接口的用意。
3．理解GSM网络中可采用的一些增强型业务范围。
4．掌握在切换过程中移动台所起的作用。
5．理解软件提供了网络的灵活性。
GSM的特点
目前的蜂窝电话系统与普通电话网络相比,不论是从用户还是从网络运营商的角度来看,有着许多的优点,但同时也存在一些缺陷。
兼容性
自1980年以来，欧洲模拟移动通信系统取得了飞速发展，目前已经形成了多种制式的移动通信系统，这些系统之间互相不兼容。
对于移动通信来说显然需要有一个统一的标准，为了调整这种复杂的状况，于是便成立了相应机构来制订新的标准化的网络标准。
GSM标准由欧洲多个国家共同制订，使得这一系统在全欧洲范围内，以及世界各地被采用。
这样带来的另一个好处是GSM产品的市场增大，生产厂家生产的设备数量增加，产品质量也得到提高。
同时，由于生产厂家增多，相应的增强了竞争，降低了产品价格，使移动用户和网络运营商从中受益。
兼容性
RADIOCOM2000
NMT
TACS
C-450
法国
瑞典
丹麦
荷兰
瑞士
芬兰
挪威
西班牙
奥地利
英国
葡萄牙
德国
RTMS
意大利
抗干扰
在目前的模拟蜂窝电话系统中,如AMPS，TACS或NMT，移动台通过模拟无线信号与基站通信。
尽管这种技术可以提供很好的音质（这种技术被广泛用于立体声广播）,但很容易受到干扰，受到干扰时，其效果如同用接收效果很差的天线收听立体声广播。
会干扰到蜂窝系统通信的干扰源可能是：
1.信号很强的外部干扰源（如汽车点火系统或闪电）
2.来自另一相同发射频率（同频干扰）
3.来自另一相邻发射频率（邻频干扰）
4.有用信号太弱而无法覆盖过的背景无线噪声
为了对抗这些各种各样的干扰,新的蜂窝系统在空中接口采用数字技术来代替模拟技术。
如果在空中接口采用数字信号，我们可以巧妙的处理数据，并可以利用一些复杂的差错保护，差错检测和差错校正技术，这样信号通过GSM空中接口时，可以抵抗较强的干扰（因为与模拟系统相比，有更好的差错检测和差错校正能力）。
鉴于这个特点，GSM空中接口可以在恶劣的无线环境中较完好的传送无线信号，而模拟系统就无能为力了。
另外GSM系统的频率复用率和容量都比模拟系统要更高。
噪音来源
汽车点火系统
闪电
同频干扰
邻频干扰
背景噪声
GSM对抗干扰的对策
数字接口
交织
检错
纠错
灵活性与扩容
在模拟系统空中接口中，每个MS与基站之间的连接都需要一个单独的RF载频，相应的也需要一套RF硬件。
如果要给基站扩容，增加一定数量的信道，相应的也要增加相同数量的硬件设备，这使得系统扩容费时、费钱、费力。
重新配置模拟基站也会有类似的问题，因为有大量的设备需要重新做人工调整，降低了系统的灵活性。
GSM的设备全部由软件控制，网络重新配置简单快捷，只需要做很少的人工调整。
而且一个载频可以支持八个用户同时通话，扩容时需要增加的硬件设备数也减少了。
现在GSM还将要采用一种增强功能，即半速率话音信道，采用新的话音编码算法，使得移动台在空中接口发送数据的速率只是原来的一半。
实现半速率后，一个载波可以支持16个用户同时通话，使网络容量加倍。
当然，要实现这种功能，移动台和BTS必须也能支持半速率。
GSM网络还提供灵活的国际漫游，当移动用户到了国外时，仍然能在国外的网络使用自己的移动电话。
用户甚至可以在出国时不带移动电话而只带上SIM卡，到达目的地后租用一部移动电话即可。
因为GSM采用的数字空中接口有较好的对抗来自同频或邻频干扰的能力，所以可以让小区间的距离缩短，这样在给定区域内的载频数增加，提高了频率复用率。
多频段网络和移动台使移动用户可以使用900MHz网络和1800/1900MHz网络。
移动台必须能工作在多频段，在多频段之间切换时，用户应意识不到切换的发生。
使用多频段可以提高网络容量，减少干扰。
网络运营商必须在已有的频率达到一定的利用率时才允许使用另一个频段中的频率，这意味着要使用诸如扇区化，微蜂窝和跳频技术。
GSM系统高度依赖于软件，所以使得GSM系统非常复杂，但提供了高度的灵活性。
灵活性/高容量
易于配置（软件设置）
半速率
国际漫游
更好的频率复用
多频段工作
使用标准化开放式接口
模拟系统的设备一般由一个厂家生产，因为只有同一个厂家的设备才能在一起正常工作，这一点对于生产商非常有利，因为缺少竞争，产品价格将会被生产商订得比较高，对用户和网络运营商不利。
在GSM系统中就大不一样了，因为贯穿整个GSM系统，使用的都是标准接口：
C7、X.25等。
这使得网络规划者可以在不同的网络部分选用不同厂家的设备。
GSM市场生产商之间的竞争增强时，为了寻求发展，生产商将会给产品定出具有竞争性的价格。
另外，网络规划者可以灵活规划网络设备的放置位置，以便能更有效的利用陆地链路。
使用标准开放式接口
IEEE802.3
LAP-D
ISDN
X.25
LAP-B
V.35
C7
G.703
更好的安全性与保密性
模拟系统运营商经营碰到的问题中与安全性有关的占了相当比例，在某些系统中，几乎根本就没有安全保障，这使得非法分子有机可乘。
在一些“第一代”的系统中，据估计大约有20％的蜂窝电话被盗用。
制定GSM系统时，充分考虑了针对盗话和盗机的安全性问题。
在GSM中，不仅移动用户有识别号，移动设备ME（MobileEquipment）也有识别号。
ME在生产时就给它分配了一个独一无二的识别号。
移动台每次发起呼叫时，系统可以检查其识别号，根据系统数据库的信息验证移动设备的身份。
移动用户的身份鉴别是通过一张称为用户识别模块SIM（SubscriberIdentityModule）的智能卡实现的，系统通过在系统数据库检查相关信息来鉴别移动用户身份。
GSM能对空中接口的所有信令加密。
不同的加密级别可以满足不同用户或国家的需要。
通过对移动设备和移动用户身份的鉴别，以及对空中接口信号的加密和数字编码，使得“黑客”很难窃听个人电话。
除此之外，GSM还支持跳频。
跳频即是使MS和基站之间每个突发脉冲序列的信息都在不同的频率上发送，这也使得黑客很难窃听到某个电话。
但安全性不是采用跳频技术的主要目的，跳频的主要目的是为了克服忙区和干扰，提高通话质量和提高网络容量。
增加了系统的安全性与保密性
GSM提供:
加密
ME鉴权
用户身份鉴权
跳频
“黑客”
BSS
灵活的切换处理
移动台在小区间移动时，如果一个小区的射频信号逐渐减弱，同时另一个小区的射频信号逐渐增强，那么这时将发生切换。
MS可从一个信道切换到另一个信道，或从一个小区切换到另一个小区以保证通话的连续性。
在模拟系统中切换总存在一些问题，因为移动用户经常能意识到切换的发生。
GSM系统在设计和实现切换时，考虑了很多因素。
尽管GSM系统的切换比模拟系统的切换要复杂，但GSM切换的灵活处理大大改善了服务质量。
GSM的切换算法考虑到了：
●通话质量（上行/下行）
●干扰（上行/下行）
●RF电平（上行/下行）
●MS距离
●功率预算
对某些应用（如微蜂窝）而设计的多种算法目前也都被采用了。
灵活的切换处理
公路
兼容ISDN
ISDN（综合业务数字网）是大多数发达国家所采用的标准。
这是一种最新设计用来通过标准电话线传送话音和用户数据的先进的电信网络。
欧洲、北美、香港、澳大利亚和日本的大多数电话公司都已准备将ISDN转入商用。
GSM网络是设计成能与ISDN系统协同工作的，并提供了一些兼容ISDN的功能。
GSM能提供的最大数据传输速率是9.6kb/s,ISDN提供的数据传输速率远高于此（标准速率64kb/s,主用速率2.048kb/s）。
2B+D
2B+D是指ISDN线路上传送的信令与信息。
共有三条连接,一条连接用于传信令（“D”）,另外两条连接用于传数据或话音（“2B”）。
兼容ISDN
2B+D
注：
1．B＝64kbit/s
2．D=16kbit/s
所以2B＋D＝144kbit/s
提供范围更广的业务
GSM系统同模拟蜂窝系统相比,能提供范围更广的业务,比如数据传输、传真等，另外还有各种补充业务。
其中一些模拟系统也能提供的基本呼叫业务在某些系统中已正在使用，如呼叫前转，语言信箱等。
是否全部或部分提供这些业务，以及是否需要另外付费取决于系统运营商。
制定这些业务时必须考虑到当前的PSTN与ISDN系统，因为GSM系统总是和这些系统相连通信的。
用户能获得哪些业务主要取决于以下三点：
●网络运营商所能提供的业务级别
●用户所购买的业务级别
●移动设备所能提供的功能
提供范围更广的业务
网络运营商提供
用户购买
移动设备的功能
提供范围更广的业务
通话业务
以下是涉及到话音信息传送的业务,这些都是网络运营商所提供的基本业务。
电话业务
普通的移动用户发起或接收呼叫。
紧急呼叫（移动电话中不一定需要SIM卡）
全球统一的紧急电话呼叫号码是“112”，不论在哪个国家您都可以拨打这个电话请求紧急服务（匪警、火警、救护车）。
点到点的短消息业务
可以从固定网的服务中心给移动台发送一个短消息（最长128字节）。
也可以从移动台给陆地设备发送短消息，不过这取决于陆地用户的设备是否也支持短消息业务。
小区广播式的短消息业务
可以从固定的网络服务中心给某个小区内所有的移动台发送短消息（最长75字节），这些信息一般来自网络运营商，如有关话务的信息或广告。
高级消息处理业务
可以从公共消息处理系统MHS（MessageHandlingSystem）发送消息给移动台，如电子邮件。
个人号码与商用号码分开
可给一个移动用户分配两个号码，一个是“个人”号码。
另一个是“商用”号码。
这样可以分别对私人电话和公事电话计费。
话音业务
电话业务
紧急呼叫
短消息业务
个人商用号码分开
提供范围更广的业务
数据业务
现有的系统也可以传输数据业务，但由于空间信道易受干扰，传输质量不好，需另外采用一些技术来保证数据的可靠传输。
GSM技术规范中已经制定了数据传输的相关技术，就象ISDN本身即是设计用来传输数据的。
GSM可以看作是ISDN在无线环境中的扩展。
文本文件、图像、消息、传真等都可以通过GSM网络来发送。
数据传输的速率有三种：
2.4kb/s,4.8kb/s,9.6kb/s。
GSM除了支持数据传输以外，还能用来发送Group3传真。
数据业务
数据:
9.6kbit/s
4.8kbit/s
2.4kbit/s
传真
提供范围更广的业务
补充业务
补充业务是对基本电信业务的修改或补充，网络运营商可能会对补充业务额外收费，也可能免费，吸引用户加入他们的网络。
下面列出的是GSM系统能提供给用户的可选的补充业务：
来号显示
显示来话的号码
或去话时，让对方手机不显示自己的号码。
呼叫拒绝
拒绝所有来话或去话
拒绝特定的某个或某些来话或去话。
呼叫前转
无条件转移所有呼叫。
用户忙时转移呼叫。
用户无应答时转移呼叫。
找不到用户时转移呼叫
呼叫等待
用户正在通话时如果接到来话可以让来话稍候，打完当前的电话后再来处理，或暂时把
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