GSM基本原理介绍

GSM基本原理介绍

一.概述

1.1 GSM系统的发展和主要参数

1.2 频带的划分及使用

二.系统简介

2.1系统构成

2.2各子系统介绍

2.3接口及协议

2.4 TC及SM的使用

三.服务区域的划分

四.GSM系统编号方案

五.语音信号的处理

六.空中接口部分

6.1 逻辑信道

6.2 突发脉冲

6.3 逻辑信道与物理信道的映射

七.系统管理功能介绍

7.1 安全性管理(鉴权,加密)

7.2 移动性管理

八.呼叫流程举例

九.业务介绍

第一章概述

1.1 GSM系统的发展和主要参数

移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信。20年代开始在军事及某些特殊领域使用，40年代才逐步向民用扩展；最近十年间才是移动通信真正迅猛发展的时期，而且由于其许多的优点，前景十分广阔。

移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程。目前，比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM，美国的ADC和日本的JDC（现改称PDC）。其中GSM的发展最引人注目，其发展历程如下：

·1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标。

·1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验。

·1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见。

·1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU)。

·1989年，GSM标准生效。

·1991年，GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。移动通信跨入第二代。

1.2 频带的划分及使用

第二章系统简介

2.1 系统构成

GSM的典型结构如图1-1：

MS

OSS

图2-1 GSM系统结构

OSS：操作支持子系统BSS：基站子系统NSS：网路子系统

NMC：网路管理中心DPPS：数据后处理系统SEMC：安全性管理中心PCS：用户识别卡个人化中心OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心VLR：来访用户位置寄存器HLR：归属用户位置寄存器AUC：鉴权中心

EIR：移动设备识别寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收发信台

PDN：公用数据网PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字网

MS：移动台

由上图可见，一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统(OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分组成。其中，基站子系统BSS是GSM 系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管理。网路子系统是整个系统的核心，它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换、连接与管理的功能。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令处理和本地运行维护等。基站子系统BSS主要负责无线信息的发送与接收及无线资源管理；同时，它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等；当然，也要与操作支持子系统OSS之间实现互通。

2.2 各子系统介绍

2.2.1 移动台(MS)

移动台是用户直接使用，完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲，已经从一定程度上具备了个人化的特点──即具有用户私人信息的SIM卡和通信的物理实现设备的分离。SIM卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信息；而物理设备可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成。

2.2.2 基站子系统(BSS)

1、基站控制器(BSC)

BSC是基站子系统(BSS)的控制部分，主要有如下功能。

a.接口管理：支持与MSC间A接口，与BTS间的Abis接口及与OMC间的X.25

接口。

b.BTS－BSC之间的地面信道管理

BSC对BTS间的无线信令链路，操作维护链路进行监测、对无线业务信道进行分配管理。

c.无线参数及无线资源管理

无线参数包括：BTS载频频率、空中接口是否应用了非连续接收、发射、移动台接入网最小电平设置、逻辑信道与物理信道的映射关系。

无线资源包括：小区内信道配置、专用信道与业务信道的分配管理、切换资源管理等。

d.测量和统计

对无线链路的测量：处理移动台和BTS送上的测量报告，决定是否需调整BTS 和移动台功率，决定是否切换。

话务量统计：对业务信道的阻塞率，呼叫成功率，越区切换频度等作出统计，为系统扩容和小区分裂等提供凭据。

e.切换

根据小区功率电平，话音质量及干扰情况，选择切换的目的对象，对于小区内切换，同一BSC控制的小区间切换，BSC完全控制，而不同BSC控制的小区间切换则由MSC完成。

f.支持呼叫控制

通过交换电路实现话路连接，还可提供主、被叫排队机机制。

g.操作与维护

收集BSC及BTS告警，并传至DMC，同时更新自身内部资源表；配合OMC实现对BSS的软件升级。

2、基站发信台(BTS)

受控于基站控制器(BSC)，属于基站子系统(BSS)的无线部分，服务于某小区的无线收发信设备，实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能。BTS主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等；载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合；控制单元则用于BTS的操作与维护。

2.2.3 网络子系统(NSS)

1、移动业务交换中心(MSC)

MSC是整个网路的核心，完成或参与网络子系统(NSS)的全部功能，协调与控制整个GSM网络中BSS.OSS的各个功能实体。

首先，MSC提供与BSC的接口，A接口提供GSM90011800的TDMA方式，At接口提供CDMA的接入，提供内部各功能实体的接口，实现各种相应的管理功能，提供与PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN的接口；其次，支持一系列业务──电信业务，承载业务和补充业务；最后，支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网路功能。

2、访问用户位置寄存器(VLR)

访问用户位置寄存器(VLR)是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR控制区后，此VLR将由该移动用户的归属用户位置寄存器(HLR)获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后，将取消VLR中此用户的数据。VLR通常在每个MSC中实现。

3、归属用户位置寄存器(HLR)

相对于VLR，归属用户位置寄存器(HLR)是一个静态数据库（当然，也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据，包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，由它控制整个移动交换区域乃至整个PLMN）。

4、鉴权中心(AUC)

鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃。