GSM空中接口教材
02-第二章 GSM空中接口
目 录2-82.2.7 上下行链路与移动台的定时提前.................................2-72.2.6 公共控制信道的使用.........................................2-72.2.5 逻辑信道的帧结构...........................................2-72.2.4 允许的信道组合类型.........................................2-52.2.3 逻辑信道..................................................2-42.2.2 物理信道..................................................2-22.2.1 时隙与帧结构...............................................2-22.2 无线信道结构...................................................2-12.1 GSM 系统介绍...................................................2-1第二章 GSM 空中接口...................................................第二章 GSM空中接口2.1 GSM系统介绍GSM系统结构由图2-1所示。
MSOSSOSS：操作维护子系统 BSS：基站子系统 NSS：网络子系统NMC：网络管理中心 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MS：移动台 PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网ISDN：综合业务数字网图2-1 GSM系统结构由图2-1可见，一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作维护子系统（OSS），基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）三部分组成。
GSM空中接口
科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 信 息 技 术1 GSM系统的无线传输特征G SM系统的空中接口可以分为逻辑信道和物理信道两种,其中逻辑信道是指物理信道上传输的信息内容。
物理信道是指信息传输的媒介。
G S M系统是既有T D M A 又有FDMA,在GSM系统中,一般有3个,4个或者7个小区构成一个区群,在区群内使用不同的频道,同频道保持相等距离,这样就实现了FDMA。
每个小区中含有多个载频,而每个载频上又分成8个时隙,每个时隙就是一个物理信道,这样单个GS M载频就可以同时支持8个移动用户通话,每个信道占用载频的八分之一时间,每次通话都会占据一个时隙直到通话结束或者发生切换,这样又实现了T DM A。
G S M900系统的工作频段是分上行和下行的,其中上行是指移动台发、基站收的频段是:890M H z～915M Hz,而下行是指基站发、移动台收的频段是:935MH z～960M Hz;收、发频段的间隔是45MHz,其中移动台的发射频段比基站的低,这是因为移动台采用较低频段发射,传输的损耗就比较小,有利于补偿上行和下行的功率不平衡。
在同一个区群内载频间隔是0.2MHz,整个工作频段被分为124对载频,频道的序号用n来表示。
由于每个载频分成8个时隙,所以G S M系统共有992个时隙。
但是在我国G S M系统只用了10MH Z,即上行的905M H z～915M H z其中905MHz～909M Hz是移动使用,909MH z～915M H z是联通使用;下行的950M H z～960M H z其中950M H z～954M H z是移动使用,954MHz～960MHz是联通使用。
很容易的我们知道联通有29个频点,移动有19个频点,但事实上移动有20个频点因为移动向下压缩了B网的一个频点。
GSM使用的是高斯型最小频移键控G M S K方式,基站的发射功率是每载波500W,所以每时隙平均是500/8也就是62.5W。
第04部分 GSM空中控制技术Y
跳频的作用
可获得一个良好的电波环境。 提供给每个用户大体相同的通话质量。 可以使用更紧密的频率复用以实现增容。
跳频的作用
跳频的频率分集
平滑快衰落环境
跳频的作用
跳频的干扰分集
B4 f4 B3 f3 B2 f2 B1 f1
f4
f3 f2 f1
平滑、均化干扰
跳频参数
空中接口某个突发脉冲上采用的载频号是集合MA 中的一个元素，用MAI来指示，指向集合MA中一 个特定的元素，满足：0< MAI<n-1
分集技术
就是把各个分支的信号,按照一定的方法再集合起
来变害为利.把收到的多径信号先分离成互不相关
的多路信号,由少变多,在将这些信号的能量合并
起来,由多变少,从而改善接收质量
分集技术包括:时间分集,空间分集,频率分集,极化
分集等
分集技术：应对衰落影响的一种解决方案
阻碍移动通信的因素：多径效应和阴影效应 阴影效应：障碍物的阻挡 多径效应：多条长短不同路径的信号引起失真
据项；同时频点配置从小到大填写。
位置：在【小区/小区分配表】中。
跳频参数
MA（移动分配集）：跳频时可用的载频频点集合。 最多由16个频点组成。其中使用的频点必须是属于 【小区/小区分配表】内相应小区号的频点，并且不 能包含任何BCCH信道的频点。 位置：在【本局/跳频数据表】中。 HSN（跳频序列号）：用于确定跳频的实际规则。 0表示顺序跳频，其它值表示伪随机序列跳频。 位置：在【本局/跳频数据表】中。
MAI是TDMA帧号FN、跳频序列号HSN和跳频序 列偏移量 MAIO 的函数。
跳频参数
HSN：跳频序列（发生器）号（0～63）；HSN=0 时为循环跳频；HSN≠0为随机跳频。每个序列号
06-41.1 空中接口Um概述课件
移动通信技术与系统空中接口Um概述华山主讲人U m口A 也叫做空中接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通。
B 开放式接口，实现了不同厂家不同网络的兼容C 用于传输MS与网络之间的信令信息和业务信息(包括语音和用户数据)。
D 传递的信令信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。
E 采用FDMA和TDMA技术，决定了频谱的利用率。
频率MHzACBDGSM900系统890 915GSMEGSM880 915935 960GSM925 960EGSMEGSM900系统DCS1800系统PCS1900系统—124个频点：1-124—增加了50个频点：975-1023—374个频点：512-885—299个频点ACBDGSM900系统 EGSM900系统 DCS1800系统 PCS1900系统 1880DCSPCS 1850 1910 PCS1930 1990—124个频点：1-124 —增加了50个频点：975-1023 —374个频点：512-885 —299个频点F DMA 复用方法频分带宽他们的频分带宽都为200KHz频点分配使用无线区群规划频点 同小区不能使用邻频 相邻小区不能使用同频，也不能使用邻频频分双工上下行使用不同的频段，频率较低的频段做上行频段，频率较高的频段做下行频段。
时 分信道 时间轴TS 7 TS 6 TS 5 TS 4 TS 3 TS 2 TS 1 TS 0 TDMA 帧 TDMA 帧 4.615 ms 0 9.23 ms TS 7 TS 6 TS 5 TS 4 TS 3 TS 2 TS 1 TS 0 T 3TS 2 TS 1 TS 0 时分信道 # 2 = TS2重复F DD方案TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 m N号25MHz （124个频点） 890MHz 915MHz 25MHz （124个频点）935MHz 960MHzTS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 mN 号收 发时间2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 45MHZARFCN ARFCN下行2 3 4 5 6 7 0 1 2时隙 时隙 上行 帧即上行滞后下行三个时隙。
GSM空中接口教材
内容摘要本教材内容主要在简单介绍GSM移动系统基本原理及网络构成的基础上，对GSM系统的无线接口原理进行详细深入的讲述；并结合实际，进一步分析GSM空中接口流程。
主要包括四部分：1，GSM网络结构和网络部件2，GSM网络中的信令链路及简要的信令流程3，空中接口信道结构4，空中接口信令流程及过程分析第一部分GSM网络结构和网络部件一、G SM网络结构1，网络概述GSM系统由一系列功能单元组成。
给出一个简单的网络结构图。
图中的各个组成部件表示系统的每一功能单元。
在实际的网络构成中，每一功能单元的出现比率不是图中所示的一次，可多次出现。
各种网络部件的接口都采用标准接口，这样可以在一个网络中使用不同厂家的设备，比如可将Motorola的基站系统BSS与Ericsson 的网络交换系统配合使用。
一般整个系统可分成几个部分：（1），移动台 MS（Mobile Station）如手机、传真机等用户实际所使用的设备。
（2），基站系统 BSS（Base Station System）为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。
（3），网络交换系统（Network Switching System）由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。
（4），操作与维护系统（Operation and Maintenance System）使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。
GSM 系统网络构成接口 / 连接二、网络部件1，移动台MS移动台是用户设备，它可以是车载型、便携型和手持型三种。
它的物理设备和移动用户是完全独立的。
包括两部分：移动设备ME(Mobile Equipment)和用户识别模块SIM(Subscriber Identify Module，一般也叫做SIM卡即智能卡)。
（1），ME移动设备ME是用户所使用的硬件设备，用来接入到系统，每部移动设备都有一个唯一的对应于它的永久性识别号，该识别号称为国际移动设备识别号IMEI(International Mobile Equipment Identity)。
GSM的空中接口（二）
GSM的空中接口（二）感谢阅读。
上一篇讲述了Um接口的物理信道，这一篇将讲述语音是如何“装进”物理信道的。
换句话说，上一篇讲的是“路”，这一篇讲的是“货”。
更具体的，这一篇讲的是“货”是怎么来的，也就是语音信号的“数字化”过程。
部分示图和推算引用自曹志刚的《现代通信原理》和陈爱军的《深入浅出通信原理》，版权归原作者所有。
为了内容的可读性和风格的统一性，我重新进行了绘制和标注，如果存在理解不到位而产生的错误...… 这个归我（要不还能咋地）。
由于编辑器不支持输入公式，文中对推算只能进行有限的表述，请大家结合示图理解。
言归正传。
GSM系统的目标，是把通话一方的声音传送到另一方，反向亦然。
在这一点上，GSM和PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络…… 就是你家里那个座机啦）是相同的，“数字化”的原理也是相似的。
大家小时候也许玩过，用细线串接两个纸杯底部，把线拉直便是一个简易的通话系统（我们才这么无聊，现在小朋友都玩真手机了）。
发送方对着纸杯说话，声波使纸杯产生振动，振动通过细线传送，接收方纸杯产生相同的振动，于是听到发送方的声音。
这里暂且把这个系统称为CUP吧。
GSM和CUP有什么不同呢？CUP通过细线传送声波，只适合短距离通信。
我们常说过去通信靠吼，CUP还真不如吼传得远。
不过要是不会“千里传音”，长距离通信还是交给GSM吧。
GSM没有直接传送声波，这是实现长距离通信的关键。
在GSM看来，网络传送的是“信息”而不是“声音”。
发送方从“声音”转换为“信息”，接收方则从“信息”恢复出“声音”。
GSM终端将声波转换为电平信号，再转换为无线信号，这就比CUP传送的远得多，通过中继可以实现更长距离的传送。
第一步又称为声电转换，一百多年前贝尔就已经实现了。
终端通过电磁感应将声波转换为随时间连续变化的电平值，即语音信号。
这就是网络需要传送的“信息”。
（不太严格的）电磁感应是法拉第发现的（名字不幸被贾布斯盯上了），说的是：闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线时，由于磁通量发生变化，导体会产生感应电流。
GSM空口
GSM基础－GSM接口(2007-08-03 14:10:13)为了保证网路运营部门能在充满竞争的市场条件下灵活选择不同供应商提供的数字蜂窝移动通信设备GSM系统在制定技术规范时就对其子系统之间及各功能实体之间的接口和协议作了比较具体的定义。
使不同供应商提供的GSM系统基础设备能够符合统一的GSM 技术规范而达到互通，组网的目的为使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向ISDN 的数据通信业务必须建立规范和统一的信令网路以传递与移动业务有关的数据和各种信令信息。
因此GSM系统引入7号信令系统和信令网路，也就是说GSM系统的公用陆地移动通信网的信令系统是以7号信令网路为基础的。
1 主要接口GSM系统的主要接口是指A接口Abis接口和Um接口如图所示这三种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台基站子系统和网路子系统设备能纳入同一个GSM数字移动通信网运行和使用。
1.1 A接口A接口定义为:网路子系统NSS与基站子系统BSS之间的通信接口.从系统的功能实体来说,就是移动业务交换中MSC与基站控制器BSC之间的互连接口.其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现.此接口传递的信息包括移动台管理,基站管理,移动性管理接续管理等.1.2 Abis 接口Abis接口定义:为基站子系统的两个功能实体基站控制器信台之间的通信接口.用于BTS(不与BSC并置即：BTS和BSC不在同一位置)与BSC之间的远BTS端互连方式物理链接通过采用标准的2.048Mb/s或64kbit/sPCM数字传输链路来实现.BS接口作为Abis接口的一种特例用于BTS与BSC并置（BTS和BSC在同一地理位置）与BSC之间的直接互连方式。
此时BSC与BTS之间的距离小于10米。
此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。
1.3 Um 接口(空口接口)Um 接口空中接口,定义为移动台与基站收发信台BTS之间的通信接口,用于移动台与GSM 系统的固定部分之间的互通,其物理链接通过无线链路实现,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.2 网络子系统内部接口网路子系统由移动业务交换中心 MSC，访问用户位置寄存器 VLR ，归属用户位置寄存器 HLR等功能实体组成。
GSM空中接口(1)
NB Data(数据)
Speech(话音)
TCH/FS
TCH/HS
TCH/EFR TCH
TCH/9.6 TCH/4.8
TCH/2.4
SACCH
FACCH
（2）、控制信道 GSM控制信道包括： 广播信道BCH (Broadcast Channel); 通用控制信道CCCH (Common Control Channel); 专用控制信道DCCH (Dedicated Common Control Channel).
移动台将会监视相邻小区中BCCH的信息，并 存储信号最强的6个小区的信息。这些小区的 SCH信息也被存了下来，以便移动台到了一个新 小区时，可以快速的与之同步。
注： 由于GSM采用TDMA，最大小区半径为35km，因此需要进 行时序调整，来保证信号在恰当的时候到达基地站。 否则从小区边缘发射过来的信号，就将因为传输的时延和从 基站附近发射的信号相冲突（除非二者之间存在一个大于信号 传输时延的保护时间）。通过时序调整，手机发出的信号就可 以在正确的时间到达基站。当MS接近小区中心时，BTS就会 通知它减少发射前置的时间，而当它远离小区中心时，就会要 求它加大发射前置时间。 当手机处于空闲模式时，它可以接收和解调基站发来的BCH 信号。在BCH信号中有一个SCH的同步信号，可以用来调整 手机内部的时序，当手机接收到一个SCH信号后，它并不知 道它离基站有多远。如果手机和基站相距30km的话，那么手 机的时序将比基站慢100us。当手机发出它的第一个RACH信 号时，就已经晚了100us，再经过100us的传播时延，到达基 站时就有了200us的总时延，很可能和基站附近的相邻时隙的 脉冲发生冲突。因此，RACH和其它的一些信道接入脉冲将比 其它脉冲短。只有在收到基站的时序调整信号后，手机才能发 送正常长度的脉冲。在我们的这个例子中，手机就需要提前 200us 发送信号。
GSM-R专业书--6空中接口的物理链路层new1
第6章空中接口的物理链路层空中接口（Air interface），为移动台与基站收发信台( BTS )之间的通信接口，又称为Um 接口。
用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。
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。
本章主要介绍空中接口物理链路层的无线技术，共分三个部分，首先对主要接口和协议作简单介绍和描述；然后分别介绍信道与帧；无线信道编码与交织以及LAPDm。
6.1 概述6.1.1 GSM系统的主要接口GSM系统在制定技术规范时对其子系统之间及各功能实体之间的接口和协议给出了比较具体的定义，这样就使不同供应商提供的GSM系统基础设备能够达到互通和组网的目的。
GSM系统的主要接口包括：A接口、Abis接口和Um接口，如图 6-1所示。
图 6-1GSM系统的主要接口A接口定义为网路子系统( NSS )与基站子系统（ BSS ）之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动业务交换中心( MSC )与基站控制器( BSC )之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现。
此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。
Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器( BSC )和基站收发信台( BTS )之间的通信接口，物理链接通过采用标准的2.048Mb/s或64kbit/s PCM数字传输链路来实现。
此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。
102Um接口(空中接口)定义为移动台与基站收发信台(BTS)之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。
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。
6.1.2 接口协议描述GSM规范对各接口所使用的分层协议作了详细的定义。
协议是各功能实体间的共同语言，通过各个接口传递有关的信息。
LTE空中接口技术与性能课件
主讲: 西安邮电大学 孙友伟 教授 2012.10.23
LTE空中接口技术与性能
1
第一章 LTE系统概述
❖ LTE启动的原动力 ❖ LTE技术原理 ❖ LTE系统架构
LTE空中接口技术与性能
2
LTE启动的原动力
技术背景
正当人们惊讶于WiMAX技术的迅猛 崛起时，3GPP也开始了UMTS技术 的长期演进（Long Term Evolution ，LTE）技术的研究。这项受人瞩目 的技术被称为“演进型3G”（ Evolved 3G，E3G）。但只要对这
LTE+ (?)
R6
R7
R8
R9(?)
2004
Release 99/4
2007
2010
Release 5/6/7
LTE/SAE
LTE的进一步演进将会满足 IMT-Advanced的技术要求
LTE空中接口技术与性能
9
物理层技术演进
LTE空中接口技术与性能
10
发展过程
2G GSM
2.5G 2.75G 3G
应对来自于WiMAX的市场压力
为应对ITU的4G标准征集做准备
LTE空中接口技术与性能
4
产业与业务
LTE空中接口技术与性能
5
技术趋势：
• 无线宽带 广域，IP 多媒体为 主导业务， 呈现宽带 移动化、 移动宽带 化
LTE空中接口技术与性能
6
接入多元 化、网络 一体化、 应用综合
LTE空中接口技术与性能
GERAN
SGSN
UTRAN
HSS
S3
S6a
S1MME
MME
002无线接口技术
002⽆线接⼝技术中兴通讯学院NC教育管理中⼼ | 机密GSM⽆线接⼝技术（理论教案）中兴通讯学院NC教育管理中⼼中兴通讯学院NC教育管理中⼼ | 机密⽬录⼀、本章⽬标1.理解GSM语⾳传输处理过程2.了解GSM空⼝关键技术3.掌握各种逻辑信道的作⽤4.掌握信道的映射⽅法⼆、本章结构三、本章重点1.GSM语⾳处理过程2.关键技术3.各种逻辑信道的作⽤四、本章难点1.逻辑信道的作⽤2.GSM帧结构五、课时分配1.课程介绍 [5分钟]2.GSM语⾳处理过程 [35分钟]中兴通讯学院NC教育管理中⼼ | 机密3.空⼝关键技术[40分钟]4.GSM信道 [45分钟]5.本章⼩结[5分钟]6.问题汇总[5分钟]7.作业布置[5分钟]六、授课细节1、整体思路课程回顾2、PPT细节中兴通讯学院NC教育管理中⼼ | 机密GSM语⾳处理过程时间分配：10分钟对应教材：X页引⼊过渡：⼤家有没有想过，对⽅对着⼿机说话，不管你们隔多远，你都能清楚的听到对⽅的声⾳，这是不是⼀件很神奇的事情？讲解要点：语⾳信号的发送过程如下：对于模拟语⾳信号，⾸先进⾏A/D转换，然后进⾏语⾳编码，输出13Kbit/s的数字语⾳信号，为了控制传输过程中产⽣的差错，需要对数字语⾳信号进⾏信道编码和交织处理，并按输⼊输出⽐特流为1：1的关系进⾏加密处理，然后将这些⽐特形成8个1/2突发脉冲序列（对应于每20ms分段的语⾳信号），在适当的时隙中将它们以⼤约270kbit/s的速率发射出去。
语⾳信号的接收过程如下：对于BTS发射的⽆线信号，⾸先进⾏解调，并完成突发脉冲的分解、解密处理，每8个1/2突发脉冲序列接收齐全后，进⾏解交织处理，重新装配成456⽐特的信息，然后进⾏信道解码，对传输期间产⽣的差错进⾏检测和校正，最后对解码器产⽣的⽐特流进⾏语⾳解码，将其转换成模拟话⾳。
中兴通讯学院NC教育管理中⼼ | 机密语⾳编码时间分配：5分钟对应教材：X页引⼊过渡：在⼿机经过A/D转换之后，我们就开始进⾏语⾳编码讲解要点：⽬的：⽆差错时，产⽣与固定电话⽹相近的话⾳质量处理过程：⾸先将语⾳分成20ms为单位的语⾳块，并⽤8kHz的频率对它进⾏抽样，得到160个样值，然后对每个样本值进⾏量化，产⽣16bit的数字语⾳信号，这样就得到了128kbit/s的数据流，由于该速率太⾼⽆法在⽆线路径上传输，需要通过编码器进⾏压缩，如果采⽤全速率编码器，每个语⾳块将被压缩成260bit，最后形成13kbit/s的源编码速率。
第4章 GSM网络-空中接口的信道
第五章空中接口的信道I of VI本书中的信息仅用于培训,具体以设备所附手册中的信息为准。
II of VI目录页码模拟和数字信号的发射------------------------------------------------------ 2 调制技术--------------------------------------------------------------- 2数字信号的发射------------------------------------------------------ 4高斯最小相移键控GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 4 物理和逻辑信道----------------------------------------------------------- 6 GSM物理信道------------------------------------------------------ 6GSM逻辑信道------------------------------------------------------ 8业务信道TCH(Traffic Channels)-------------- ------------------ 8 GSM控制信道----------------------------------------------------------- 10 BCCH类----------------------------------------------------------- 10CCCH类----------------------------------------------------------- 10DCCH类----------------------------------------------------------- 10控制信道----------------------------------------------------------- 12信道与时隙-------------------------------------------------------- 18 复帧与定时---------------------------------------------------------------- 20 26帧业务信道复帧------------------------------------------------ 2051帧控制信道复帧------------------------------------------------ 2251帧控制信道复帧-BCCH/CCCH------------------------------- 2451帧控制信道复帧-DCCH/8(SDCCH和SACCH)---- ----- 2651帧控制信道复帧-组合结构----------------------------------- 28 超帧和巨帧----------------------------------------------------------------- 30 移动台监测相邻小区-发送和接收时隙------------------------------- 32III of VI第五章目标通过本章学习，学生应该能够：1．理解调制GSM信号的GMSK调制方式。
02 GB_BT02_C1_1 GSM无线接口技术-铁通详细版
交织
交织后的消 息分组
1111222233334444
1234123412341234 发生误码
目的：将冲击差错转换成随机差错,再用信道编 码的方法来进行纠正
二次交织技术
Block A
456 bit
01234567 8 9 10 11 12 13 14 15
Block B
456 bit
01234567 8 9 10 11 12 13 14 15
On SACCH -SMS -MS power
Don’t shout at me.
信道映射
Item
1 2 3 4
5 6 7
8 9
Configuration
TCHFull TCHHalf TCHHalf2 MainBCCH
BCCHCombined
BCH SDCCH
BCCHwithCBCH
SDCCHwithCBCH
AGCH用于基站向随机接入成功的移动台发送指配 了的独立专用控制信道SDCCH。此信道是下行信 道。
独立专用控制信道（SDCCH）
其用于传送基站和移动台间的指令与信道信息，如 鉴权、登记信令消息等。此信道在呼叫建立期间支 持双向数据传输，以及短消息业务信息的传送。
慢速随路信道（SACCH）
基站一方面用此信道向移动台传送功率控制信息、 帧调整信息；另一方面，基站用此信道接收移动台 发来的信号强度报告和链路质量报告。
Block A+1
456 bit
01234567 8 9 10 11 12 13 14 15
Block B+1
456 bit
01234567 8 9 10 11 12 13 14 15
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内容摘要本教材内容主要在简单介绍GSM移动系统基本原理及网络构成的基础上，对GSM系统的无线接口原理进行详细深入的讲述；并结合实际，进一步分析GSM空中接口流程。
主要包括四部分：1，GSM网络结构和网络部件2，GSM网络中的信令链路及简要的信令流程3，空中接口信道结构4，空中接口信令流程及过程分析第一部分GSM网络结构和网络部件一、G SM网络结构1，网络概述GSM系统由一系列功能单元组成。
给出一个简单的网络结构图。
图中的各个组成部件表示系统的每一功能单元。
在实际的网络构成中，每一功能单元的出现比率不是图中所示的一次，可多次出现。
各种网络部件的接口都采用标准接口，这样可以在一个网络中使用不同厂家的设备，比如可将Motorola的基站系统BSS与Ericsson 的网络交换系统配合使用。
一般整个系统可分成几个部分：（1），移动台 MS（Mobile Station）如手机、传真机等用户实际所使用的设备。
（2），基站系统 BSS（Base Station System）为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。
（3），网络交换系统（Network Switching System）由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。
（4），操作与维护系统（Operation and Maintenance System）使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。
GSM 系统网络构成接口 / 连接二、网络部件1，移动台MS移动台是用户设备，它可以是车载型、便携型和手持型三种。
它的物理设备和移动用户是完全独立的。
包括两部分：移动设备ME(Mobile Equipment)和用户识别模块SIM(Subscriber Identify Module，一般也叫做SIM卡即智能卡)。
（1），ME移动设备ME是用户所使用的硬件设备，用来接入到系统，每部移动设备都有一个唯一的对应于它的永久性识别号，该识别号称为国际移动设备识别号IMEI(International Mobile Equipment Identity)。
对于不同类型的移动台，其最大输出功率也不同。
移动台必须有一个特定的标志供网络识别，该标志称为级别标志(Classmark),移动台在发送初始化消息时发送此标志。
级别标志Classmark中包含以下信息：a,版本级别指示该移动台是一期(Phase 1)或二期(Phase 2)的移动台。
b,最大发射功率该移动台的最大发射功率，在切换及功率控制时会用到，用移动台功率级别号表示。
c,加密算法指示移动台使用的是哪种加密算法。
目前在一期GSM中只有一种算法（A5），但二期(Phase 2)GSM规范规定了多种算法(A5/0-A5/7)。
d,频率范围指示该移动台收发信号所能使用的频段。
不是所有的移动台都支持扩展频段。
e,短消息功能指示该移动台是否可以接收短消息。
移动设备M.E级别标志（classmark）包含信息：●发射功率等级●支持Phase1,Phase2或Phase2+规范●加密●频率●短消息服务（2），SIM卡SIM卡插入到移动设备中，用来识别移动用户的身份，存有一些该用户能获得什么服务信息及一些其他的信息。
SIM卡中存有移动用户身份识别号，称为国际移动用户识别号IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。
如果移动设备内没有插SIM卡, 只能用来做紧急呼叫。
将移动设备识别号与移动用户身份识别号分开后，系统就可以根据移动用户来计费，而不是根据移动设备来计费了。
SIM卡中包含的信息有：●国际移动用户身份识别号IMSIIMSI(International Mobile Subscriber Identity)用来识别移动用户,仅在初始化时才在空中发送。
●临时移动用户身份识别号TMSITMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)用来临时性的识别移动用户,该号码会周期性的改变,防止有人从空中截获该号码后盗话。
●位置区识别号LAI(Location Area Identity)指示移动用户当前所在的位置区。
●用户身份鉴权密键Ki (Subscriber Authentication Key)在用户身份鉴权时使用。
●MSISDNMSISDN(Mobile Station International Service Digital Network)是移动台的电话号码,含有国家码,国内码,及移动用户号码。
SIM卡中的信息在SIM卡发行之后大多是不可读的(如Ki)或不可改的,(如IMSI)。
另外有一些信息，如LAI，会不停的改变，以反映移动台当前所在的位置。
SIM卡以及系统高度的固有安全性，能有效的防止盗话。
SIM卡是很难复制的，而且还可以给SIM卡加一个类似信用卡密码的个人密码，即PIN码(Personal Identity Number Password),防止有人盗用。
SIM卡还存有一些其它信息，如计费信息，对这些信息用户可以直接通过手机按键功能查看。
SIM卡另外还执行鉴权算法。
SIM卡SIM 卡(实际大小) 全尺寸SIM卡迷你型SIM卡2，基站子系统（BSS）基站子系统包括：射频设备和控制设备。
提供移动台和MSC之间的连接。
主要包括：BTS、BSC、XCDR。
（1），BTS（基站收发信台）BTS是GSM网络中由于和移动台通信的部分。
包含了射频部分（如天线等），为各个小区提供空中接口。
（2），BSC（基站控制器）BSC直接与MSC相连。
是BSS中的控制部分。
BSC可以控制一个或多个BTS，在GSR3的版本中，一般max为40。
此外，BSC也可不通过MSC进行INTERNAL的切换。
（3），XCDR(编解码器)XCDR被用做编解来自与移动台的信号，使信号能够在陆地链路中有效的传输。
由于它经常放在MSC一边，所以，常称为RXCDR。
基站子系统3，网络交换子系统（NSS）网络交换系统包含了GSM网络的主要交换功能。
它同时也包括用户数据和移动网管理所需的数据库。
主要的功能是管理GSM网络和其余通信网络之间的通信。
∙移动交换机MSC在GSM系统中，MSC能完成呼叫交换以及其他交换设备一样的功能（计费，操作和维护，中继接口等）。
同时，MSC作为网关交换机GMSC提供PSTN和BSS之间的接口。
∙归属位置寄存器HLRHLR是为用户单元提供参数的参考数据库。
每一个用户单元唯一属于一个HLR，用户通过IMSI或者MSISDN接入到HLR中。
HLR 主要包括用户单元的IMSI、MSISDN、当前在VLR中的信息、补充业务信息、用户状态、鉴权键Ki、用户漫游识别号MSRN等。
∙拜访位置寄存器VLRVLR包含当前本区域所有用户单元的参数的数据库。
它包含有从HLR拷贝来的有关这些用户单元的数据。
如：用户状态、MSRN 等；也包括LAI、TMSI等。
∙鉴权中心AUCAUC是一个进程系统，它执行鉴权功能。
AUC通常和HLR结合在一起，在鉴权是和用户单元中的SIM卡共同完成鉴权功能。
∙网络互连功能IWFIWF提供GSM系统和多种格式的公用和私用数据网络的接口。
它完成速率适配和协议转换功能。
回音消除器EC由于系统的时延和二四线转换，系统不可避免有声学回声。
EC 的加入，可消除远端回声。
网络交换子系统4，操作维护子系统（OMS）操作和维护子系统可以对整个GSM网络进行远程控制。
它包括两部分：∙网络管理中心NMCNMC是全网管理的最高层，每一个网络只有一个。
目前，我国没有设此项。
∙操作维护中心OMCOMC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。
每一个网络可有多个OMC。
目前，OMC有OMC-R和OMC-S两种。
MOTOROLA只有OMC-R，用于对BSS系统的管理。
操作维护子系统网络第二部分GSM网络中的信令链路及简要的信号流程一、G SM网络中的信令链路GSM网络中，陆地链路除传送话音和数据信息外，还传送大量的信令信息。
信令在陆地链路上传输，采用几种标准的信令接口方式：●2MBPS中继●C7（或为NO.7.）信令协议●X.25分组交换协议●LAPD（Link access procedure “D”）协议我们可以通过对应的OSI（open system interface）来看，这些标准信令方式在OSI分层结构中处在的位置。
OSI4-7 用户 应用部分3 网络层 2 链路层 1 物理层 OSI 分层结构1，2MBPS中继（30路PCM）对面图中加粗部分是指使用2MBPS中继的连接。
2MBPS中继用在PSTN与MSC之间、MSC之间、MSC与BSC之间以及BSC与BTS之间，传送话务和信令。
这些链路也用在MSC和IWF之间。
每条2.048 MBPS链路可提供30条64kbit/s通路用于传输话音、数据或信令信息。
信令信息可能是指C7，LAPD或X.25格式的信息。
这些2MBPS中继一般用作GSM系统中所有陆地接口的物理载体。
2MBPS中继帧结构：注：TS＝Timeslot 时隙2MBPS中继2，X.25接口使用了X.25协议的接口如图中加粗部分所示。
OMC通过X.25消息包与所有它控制和监视的网络实体通信。
X.25连接一般就是2MBPS中继中的某一专用时隙。
OMC到BSS的X.25连接可能是通过MSC“钉连”（软件设置的固定连接），也可能是采用完全独立的物理路由。
X.25协议的帧结构：最后发送的比特（LAPB帧）最先发送的比特X.25协议3，NO.7协议系统使用了C7的接口如对面图中加粗部分所示，这些接口用来传送主要网络实体之间以及系统与PSTN 之间的信令和控制信息。
不同GSM 网络实体之间使用的七号信令应用部分也不尽相同： ● 在MSC 与PSTN 之间，MSC 要完成电话呼叫信令功能，故使用TUP电话用户部分（Telephone User Part ），MSC 与ISDN 之间则使用ISUP （ISDN 用户部分，ISDN User Part ） ● MSC 与BSS 之间使用BSSMAP （基站系统管理应用部分Base StationSystem Management Application Part ）。
DTAP （直接传输应用部分Direct Transfer Application Part ）用于在MSC 和MS 之间发送消息。
MAP （移动应用部分Mobile Application Part ）用于MSC 、VLR 、EIR 和HLR 之间。
缩略语：BSSAP Base Station System Application Part BSSMAP Base Station System Management ApplicationPartDTAP Direct Transfer Application Part ISUP ISDN User PartMAP Mobile Application PartSCCP Signaling Connection Control Part TUP Telephone User PartTCAP Transaction Capability Application Part应用层 7 表示层 6 会话层 5 传输层 4 网络层 3 链路层 2 物理层 1OSI 分层结构 SS ＃7 分层结构42 3 1NO.7.协议4，LAPD协议由于BSC和远程BTS之间2MBPS中继上传送的信令和控制信息的一些特殊特性，所以BSC与BTS之间需要一种不同的接口。