第4章GSM移动通信原理
GSM基础知识和移动通信原理
GSM系统中的主要组件
基站
基站是GSM网络的核心组件，用 于与移动设备进行通信并提供信 号覆盖。
移动设备
移动设备（如手机）通过基站与 GSM网络进行通信，将语音和数 据传输到目标位置。
移动交换中心
移动交换中心是GSM网络的核心 节点，负责呼叫控制和用户数据 交换。
GSM通信过程
1
注册
移动设备在GSM网络中注册，获得一个临时标识符，以便进行通信。
2
呼叫连接
用户通过拨号建立通话连接，GSM网络将呼叫路由到目标用户。
3呼叫释放Fra bibliotek通话结束后，GSM网络将释放连接并释放资源以供其他用户使用。
GSM网络的优点和局限性
1 覆盖广泛
GSM网络在全球范围内提供广泛的通信覆盖，为用户提供了连续无缝的通信体验。
2 兼容性强
GSM设备的标准化使其与其他网络和设备兼容，方便用户在不同地区和网络间切换。
GSM加密
GSM使用加密算法保护通信内容， 确保用户的隐私和数据安全。
移动通信原理
1 信道分配
2 信号传输
3 网络交互
GSM使用时分多址技术， 将通信频谱划分为不同的 时隙，以实现同时多用户 通信。
移动通信通过无线电频率 在基站和移动设备之间传 输信号，实现语音和数据 传输。
GSM网络通过基站和移动 交换中心之间的传输路径， 实现用户之间的通信和互 联网接入。
GSM网络架构
基站子系统 (BSS)
包括基站控制器 (BSC) 和 天线系统 (BS)，负责无线信号和用户数据传输。
网络子系统 (NSS)
由移动交换中心 (MSC) 和 访问控制器 (AC) 组成，处理用户数据和呼叫控制。
GSM移动通信系统原理简介
GSM移动通信系统原理简介手机是移动通信系统的重要组成部分——终端接入设备，所以要介绍手机，有必要先介绍一下移动通信系统。
1 移动通信的概念移动通信范指用户可以在移动中进行通信的系统。
从通信方向上可以分为单向（例如BP 机）和双向通信，从用户范围可以分为公用和专用（例如对讲机）等。
我们以下主要介绍双向公用移动通信网络。
1.1 接入方式移动通信要求用户在移动中必须可以进行通信，通信的终端设备手机与通信网络的连接方式必须有别于传统通信系统的有线连接，所以移动通信系统中手机与通信网络是通过射频无线电进行连接的。
公用移动通信系统为双向的无线通信系统，由手机到网络的通信信号称为“Uplink——上行”通信信号，从网络到手机的通信信号称为“Downlink——下行”通信信号。
手机必须能够同时进行双向的通信，所以上行和下行的射频信号不能在同一个频率上进行传输。
一般的，移动通信系统的上行和下行信号分别位于互不重叠的两个频率带中。
1.2 传输方式移动通信的传输方式可以分为模拟方式和数字方式。
模拟传输方式是将需要传输的低频信号通过模拟的调制方式调制到可供通信的射频频率上进行通信。
这种方式的优点是对手机的逻辑控制部分要求比较低，手机结构相对比较简单，比较容易实现。
缺点是通信信号易受到干扰，对射频电路性能要求较高，通信速率较低。
数字传输方式是将待传输的低频信号先进行数字编码，全部变成只有0 和1 两种状态的数字信号再进行调制与传输。
这种通信方式的优点是抗干扰能力较强，通信速率较高，对射频电路要求相对较低。
缺点是对手机的逻辑控制部分尤其是运算能力要求较高，手机结构复杂。
1.3 多址方式多个用户同时与一个系统进行通信的方式叫多址通信。
多址方式可以分为FDMA、TDMA 和CDMA 三种方式。
FDMA（Frequency Division Multiple Access）——频分多址：多个用户各自在互不相同频带上同时与系统进行通信。
GSM移动通信基本原理介绍
GSM发展简史
GSM移动通信基本原理
技术
2008年，发展达到了顶峰
竞争
发展
455
用户
加剧
1999，中国移动用户近5000万
需求
居世界第二
4
1994年，GSM进入中国
3
1991年，GSM系统在欧洲商用 移动通信跨入第二代
BTS (Base Transceiver Station)：
基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信
BSC (Base Station Controller)：
基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管 理功能以及其它与无线相关的控制功能
HLR (Home Location Register)：
2
1989年：GSM标准生效
1
GSM发展简史
GSM移动通信基本原理
无线
通信
系统
GSM
PDC
3G
AMPS
D-AMPS
TACS
IS-95A
W-CDMA
NMT NTT
2.5G
CDMA2000
TD-SCDMA
GPRS
2G
IS-95B
1G
80s初
80s末
96年
2002年
时间
第二部分 GSM系统网络结构
GSM系统网络结构
✓ 快速随路控制信道（FACCH）
TCH/F随路控制信道（FACCH/F） TCH/H随路控制信道（FACCH/H）
专用控制信道（DCCH）功能
✓独立专用控制信道（SDCCH），双向，用于： 传送鉴权、业务信道指配信息；
gsm的工作原理
gsm的工作原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种基于数字技术的移动通信标准。
其工作原理可以分为以下几个方面：1. 频率分配：GSM网络将可用的无线频谱分为不同的频道，每个频道可以同时支持多个用户进行通信。
频谱分配由基站控制器（BSC）进行管理，它根据网络负载和通信需求动态地分配频率资源。
2. 信号传输：GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将每个频道划分为多个时隙，每个时隙可用于传输不同用户的信息。
通过这种方式，多个用户可以在同一个频道上同时进行通信，提高了系统的容量和效率。
3. 基站系统：GSM网络由许多基站组成，每个基站负责覆盖特定范围内的用户。
基站由基站控制器进行管理，它与移动设备进行无线通信，将用户的语音和数据信息转发到目标位置。
4. 用户鉴权：当移动设备尝试接入GSM网络时，网络会对用户进行鉴权，确保其合法性和身份。
这涉及到与用户SIM卡中的密钥进行比对，以验证用户的身份。
5. 话音编码：GSM系统使用全球通用的话音编码标准（GSM-FR），将用户的语音信号进行数字化和编码，以便在网络中传输。
这种编码可以减小语音数据量，提高传输效率。
6. 数据传输：除了语音通信外，GSM系统还支持数据传输，例如短消息服务（SMS）、多媒体消息服务（MMS）和互联网接入。
这些数据会被编码和打包，并通过GSM网络传输到目标设备。
总的来说，GSM的工作原理是通过频率分配、时分多址技术、基站系统、用户鉴权、话音编码和数据传输等关键技术，实现移动设备之间的语音和数据通信。
这种标准化的通信方式使得全球范围内的移动通信变得更加便捷和高效。
GSM移动通信及协议栈
GSM移动通信及协议栈移动通信是指通过无线电技术实现移动设备之间的通信。
GSM （Global System for Mobile Communications）是一种数字移动通信标准，被广泛用于全球范围内的手机通信。
本文将介绍GSM移动通信的原理及其协议栈的组成以及各层的功能与作用。
一、GSM移动通信原理GSM移动通信采用时分多址（TDMA）技术进行信道复用，这意味着每个时间片都可以分配给不同的用户进行通信。
该技术的使用可以提高频谱利用效率，允许同时传输多个用户的信息。
GSM移动通信系统由多个基站组成，每个基站都可以覆盖一个特定的区域，称为小区。
当用户使用手机进行通话时，手机会与基站进行连接，基站负责提供信号传输和接收。
二、GSM协议栈的组成GSM协议栈由多个层级组成，每个层级都有相应的功能和作用。
1. 物理层（Physical Layer）物理层是GSM协议栈的最底层，负责无线电信号传输和接收。
它规定了信号的调制与解调方式，包括信道编码、信号传输速率等。
2. 数据链路层（Data Link Layer）数据链路层负责将物理层传输的比特流转换为帧的形式，以及进行差错检测和纠正。
这一层还负责多路复用和信道管理，确保数据的可靠传输。
3. 网络层（Network Layer）网络层负责路由选择和移动性管理。
它负责处理与用户终端的连接，并将数据包传输到目标终端。
4. 传输层（Transport Layer）传输层主要负责数据的分段和重新组装，确保数据的可靠性和完整性。
它还提供了流量控制和拥塞控制机制。
5. 会话层（Session Layer）会话层负责建立、管理和终止通信会话。
它定义了不同通信实体之间如何开始、结束和保持会话。
6. 表示层（Presentation Layer）表示层负责数据的格式转换和加密解密。
它确保数据在通信实体之间的交换时能够被正确理解。
7. 应用层（Application Layer）应用层提供了将数据传输到具体应用程序的接口。
GSM手机原理框图
蜂窝移动通信系统GSM系统概述GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。
蜂窝系统的概念和理论在二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。
直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的移动电话业务)模拟蜂窝系统，而北欧也于1981年9月在瑞典开通了NMT(Nordic 移动电话)系统，接着欧洲先后在英国开通TACS系统，德国开通C－450系统等。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。
其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的服务范围。
GSM系统的组成蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，如图1所示。
其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。
在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。
因此，各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范。
也就是说，NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备。
图1 蜂窝移动通信系统的组成由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。
也就是说，各接口都是开放式接口。
GSM系统框图如图2，A接口往右是NSS系统，它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），A接口往左Um接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
gsm的工作原理
gsm的工作原理
GSM（Global System for Mobile Communications）是一种数字
移动通信标准，它使用时分多址（TDMA）技术实现语音和数据传输。
GSM的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：
1. 基站搜索与选择：移动设备通过扫描周围的基站信号，选择信号质量最好的基站进行连接。
2. 建立连接：移动设备发送一个呼叫请求给基站，并提供相关信息，如接收者的手机号码或设备ID。
基站将该呼叫请求传
输到移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）。
3. 鉴权和身份验证：MSC通过向Home Location Register （HLR）发送请求来鉴权和身份验证移动设备。
HLR是一个
存储用户订阅信息、位置信息等的数据库。
4. 寻呼和移动绑定：一旦鉴权和身份验证通过，MSC将通过
广播方式通知指定基站的呼叫请求。
移动设备接收到呼叫请求后，将发送一个响应给MSC，并且与基站建立连接。
5. 语音和数据传输：一旦连接建立，移动设备和基站之间可以进行语音和数据传输。
语音数据经过编码和解码，然后通过无线信道传输。
数据传输可以通过GPRS或EDGE等技术进行。
6. 呼叫结束和断开连接：当通话结束或移动设备离开基站的范
围时，连接将被断开。
MSC将收到断开连接的通知，并更新用户的位置信息。
以上是简要描述了GSM的工作原理。
通过这个过程，GSM网络可以实现移动设备之间的语音和数据通信。
gsm模块的工作原理
gsm模块的工作原理
GSM模块（Global System for Mobile Communications）是一种用于通过全球范围的移动通信网络进行语音和数据传输的设备。
它的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 与通信网络建立连接：GSM模块通过内部的无线电天线与
基站进行无线通信，并与之建立连接。
基站负责提供通信服务，并将GSM模块与移动电话网络连接起来。
2. 发送呼叫请求：一旦与基站建立连接，GSM模块可以发送
呼叫请求给移动电话网络。
呼叫请求包含了要拨打的电话号码以及其他相关的信息，如呼叫类型（语音呼叫或数据传输）等。
3. 呼叫建立：一旦移动电话网络接收到呼叫请求，它会将呼叫请求转发给被叫号码所在的位置区域。
如果被叫电话可用，通信网络将建立起呼叫连接，即使双方可以进行通话或数据传输。
4. 语音和数据传输：一旦呼叫连接建立，GSM模块可以通过
以数字形式编码的语音和数据传输进行通信。
语音和数据传输会通过无线电信道进行传输，然后通过通信网络中的各个节点转发到目标设备。
5. 结束呼叫：当通信结束时，GSM模块会发送呼叫结束请求
给移动电话网络。
网络将根据请求终止呼叫连接，并释放相应的资源。
总的来说，GSM模块的工作原理涉及了与通信网络的连接建
立、呼叫请求发送与接收、语音和数据传输、呼叫连接的终止等关键步骤。
通过这些步骤，GSM模块能够实现移动通信和数据传输的功能。
GSM移动通信系统原理
SIM
MS
BTS
Speech,
Speech,
Sres Data
Data
Ki A3
无线通路
A8
A5
A5
Kc
VLR
Sres Kc RAND
EIR功能与作用
EIR：Equipment Identity Register 存储移动设备分类表(IMEI) • 用来管理所有移动台设备的国际移动用户识（IMSI）
操作与维护
数据库管理 测量 人机接口（MMI）
网间互通 计费
MSC
HLR功能与作用
HLR:Home Location Register
用户识别号（IMSI,MSISDN）
当前用户的VLR（当前位置）
业务能力、业务限制信息 用户申请的补充业务
HLR
补充业务信息（例：当前转移的电话号码）
LA6 cell 11 cell 12
GSM各区域间的关系
GSM业务区
PLMN业务区 MSC业务区 位置区LAC 小区Cell
MSC功能与作用
为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能
呼叫处理
呼叫建立、连接与清除 切换过程 移动性管理
位置更新过程 用户身份识别 移动设备识别
用户状态（registered/deregistered）
移动用户漫游号（MSRN）传递
VLR功能与作用
VLR:Visitor Location Register 移动台状态 部分补充业务数据 移动站的位置登记(LAI) 临时移动用户识别号(TMSI)管理 MSRN管理
MCC MNC
MSIN
国内移动用户识别码 国际移动用户识别码
GSM数字移动通信原理
MA0000 GSM数字移动通信原理课程说明Issue 3.3课程说明课程介绍本章主要介绍GSM有关的基础知识，诸如：GSM发展简史、数字移动通信技术、GSM系统结构及相关接口、TDMA帧结构、GSM的区域定义及GSM识别号、无线接口的逻辑信道及系统消息、GSM系统的移动性管理和安全性管理以及GSM移动网络结构和信令网等。
课程目标●了解GSM发展简史●了解数字移动基本技术●熟悉GSM系统结构及相关接口●了解TDMA帧结构●熟悉GSM的区域定义及识别号●了解GSM的逻辑信道及系统消息●了解GSM系统的移动性管理和安全性管理●了解GSM移动网络结构及信令网结构第1章 GSM发展简史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。
1.1 GSM概述与发展简史✓移动通信是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.✓移动体之间的通信只能依靠无线电传输.✓那什么是无线通信呢？无线通信指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式.电磁波是它的载体.✓移动通信并不是一项很新的技术，但却是一项正在急剧发展的技术.✓20年代开始在军事及某些特殊领域使用（美国警察的车载无线电系统），40年代才逐步向民用扩展（美国所建第一个公用汽车电话网）.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）.✓目前GSM制式的销售额占34%，CDMA制式占28%，TDMA占18%，WLL占7%其中，GSM的发展历程如下：✓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.✓1992年，系统命名为：Global System for Mobile（全球通）组织机构：Special Mobile Group✓1993年，Phase II规范✓1994年，全世界范围运行✓1995年，DCS1800商业运行✓1996年，引入微蜂窝的技术，GSM900/1800双网运行✓1997年已有109个国家239个运营者运营着超过4400万用户的GSM网络第三代移动通信技术：1、GSM系列：GPRS（General Packet Radio Service）：是GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.1、1、GPRS的特点有：✓GPRS向用户提供从9.6kbps到多于150kbps的接入速率.✓GPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个用户共享)✓提高了无线信道的利用率✓在技术上提供了按数据量计费的可能✓GPRS支持一个用户占用多个信道：提供较高的接入速率✓GPRS是移动网和IP网的结合：可提供固定IP网支持的所有业务3、GPRS对于运营商：可提供更多更优质的增值业务可提高无线资源的利用率运营商将从IP业务的迅猛发展中得到更多的商机.GPRS对于用户：计费合理——GPRS可以采用以所传输的数据量为依据的计费方法覆盖广泛——依靠GSM广泛的覆盖，GPRS向用户提供无处不在的业务业务丰富——GPRS可向用户提供固定IP网可以提供的所有业务性能优越——GPRS支持更高的接入速率、更短的建立时间2、CDMA系列：cdmaOne（Code Division Multiple AccessOne）：属于CDMA第二代，能达到1.25MHz，目前全球用户接近三千五百万.cdma2000（Code Division Multiple Access2000）：cdma2000是从cdmaOne蜕变进化出来支援3G的一种制式.确保投资发展CDMA的网络商，能够简单及有效率地由cdmaOne过渡到3G进程.cdma2000第一阶段将提供每秒144Kbps的数据传送率，第二阶段支持每秒2Mbps的数据传送速率，是cdma发展3G的最终目标.第三代移动通信：如上述，不管通过GSM还是GPRS的方式，最终目标还是3G.3G在其制定过程也经历了一段相当的时间，包括ITU的IMT-2000和欧洲的UMTS3G实现的目标：✓能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证；✓能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活动视频，特别是多媒体业务；✓能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网（PSTN）、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖；✓足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量.为实现上述目标，对3G无线传输技术提出了以下要求：✓高速传输以支持多媒体业务；✓室内环境至少2Mbit/s；✓室内外步行环境至少384kbit/s；✓室外车辆运动中至少144kbit/s；✓卫星移动环境至少9.6kbit/s.✓传输速率能够按需分配.✓上下行链路能适应不对称需求目前3G的标准主要有：cdma2000朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等W-CDMA爱立信、诺基亚、西门子等TD-SCDMA中国提出UMTS欧洲标准1.2 多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。
gsm系统工作原理
gsm系统工作原理
GSM系统是一种无线通信技术，全名为Global System for Mobile Communications，即全球移动通信系统。
它是基于数字技术的，主要用于移动电话和数据传输。
GSM系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 首先，移动电话用户在手机上拨打或接听电话时，手机会将用户的声音等信息转化为数字信号。
2. 然后，手机会将这些数字信号发送给附近的基站。
基站是一种设备，通常位于一个区域内，负责接收和发送移动电话的信号。
3. 基站接收到手机发送的信号后，会将信号转发给移动电话交换机(MSC)。
MSC是一个中央控制设备，负责管理整个GSM 网络，包括基站和其他网络设备。
4. MSC根据目标用户的位置信息将信号转发给目标用户所在的基站。
5. 目标基站接收到信号后，将信号转发给目标用户的手机。
6. 目标手机接收到信号后，将信号转化为声音或其他形式的信息，供用户使用。
通过以上几个步骤，整个GSM系统可以实现移动电话用户之间的通信。
除了用于电话通话，GSM系统还可以支持其他功能，如短信发送和数据传输等。
总的来说，GSM系统的工作原理就是将用户的语音或其他信息转化为数字信号，并通过网络传输到目标用户。
这种数字化的方式可以提高通信质量和容量，并且支持更多的功能。
GSM移动通信原理新
GSM移动通信原理新GSM是一种全球移动通信系统，是一种数字无线通信技术。
它建立在TDMA（时分多址）原理上，采用数字信号传输，可以同时支持语音和数据通信。
GSM移动通信原理是通过将通信信道分为不同的时间片，并在每个时间片中传输数据来实现多用户同时使用同一频率资源的功能。
GSM通信系统的基本原理是将用户通信数据分帧传输，每个帧由多个时隙组成。
每个时隙是一个153.6kbps的时间片，可用于传输用户语音、数据和控制信息。
在每个时隙中，用户数据通过调制器进行数字到模拟的转换，然后经过发送天线传输到接收方。
GSM系统使用了一种称为频分多址（FDMA）的技术，即将通信频段分成多个窄带信道。
在FDMA中，每个信道被分配给一个用户，用户可以利用整个信道传送数据。
同时，GSM系统还采用了时分多址（TDMA）技术，将每个信道进一步划分成多个时隙，不同用户可以在不同的时隙中传输数据。
这种时分多址的技术允许多个用户同时使用同一频带传输数据，提高了频谱利用率。
在GSM系统中，通信信号在发送方经过低通滤波器进行模拟信号抽样，并在数字处理器中对信号进行采样和编码。
编码后的信号通过射频模块进行调制，并通过发送天线发送到空中。
接收方的接收天线收到信号后，通过射频模块进行解调，并将数字信号传送给数字处理器进行解码和恢复。
最后，解码后的信号经过高通滤波器进行模拟还原，得到原始的通信数据。
GSM系统还包括了一套相应的信令和控制原理。
每个GSM系统都有一个信令控制器，用于管理和控制网络中的所有设备和用户。
信令控制器与用户终端和基站之间进行通信，并负责控制用户的连接状态、身份验证、呼叫转移等功能。
总之，GSM移动通信原理是通过频分多址和时分多址的技术，将通信信道分为不同的窄带信道和时间片，实现多用户同时使用同一频率资源的功能。
同时，GSM系统还包括了相应的信令和控制原理，用于管理和控制网络中的设备和用户。
通过这些原理和技术，GSM系统能够提供可靠的语音和数据通信服务，成为全球范围内最为广泛使用的移动通信技术之一。
gsm技术的原理及应用
GSM技术的原理及应用1. 引言GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球范围内最为广泛使用的移动通信标准，旨在实现全球移动通信网络的统一。
本文将介绍GSM技术的原理以及其在移动通信领域中的应用。
2. GSM技术原理GSM技术的原理可以分为以下几个方面：2.1 GSM网络架构GSM网络由多个部分组成，包括移动设备（Mobile Station）、基站子系统（Base Station Subsystem，BSS）和网络和交换子系统（Network and Switching Subsystem，NSS）。
移动设备包括手机、平板电脑等移动终端设备，BSS由基站控制器和基站组成，负责无线通信任务，NSS提供核心网络支持，包括用户鉴权、呼叫管理等功能。
2.2 信道类型GSM使用两种主要的信道类型：控制信道和用户信道。
控制信道用于传输控制信息，如呼叫设置、鉴权等；用户信道则用于传输用户数据。
2.3 时隙和频率GSM使用分时复用技术，将信道划分为多个时隙，每个时隙可以进行通信或传输数据。
同时，不同的频率也被用来支持多用户同时进行通信。
2.4 频率重用为了实现更多用户同时使用有限的频谱资源，GSM采用了频率重用技术。
将频段划分为多个重用单元，每个重用单元使用不同的频率，以避免频率干扰。
2.5 GPRS和EDGE技术除了传统的语音通信，GSM还引入了GPRS（General Packet Radio Service）和EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）技术，实现了高速数据传输。
GPRS使用分组交换的方式传输数据，而EDGE则对GPRS进行了升级，通过改进调制方式和编码技术提高了数据传输速率。
3. GSM技术的应用GSM技术在移动通信领域有广泛的应用，其主要包括以下几个方面：3.1 语音通信GSM最早应用于语音通信，通过GSM网络，用户可以进行高质量的语音通话，不受地理位置限制。
GSM移动通信原理新
现在移动通信技术如此发达，但你是否想过它们的起源来自何处？GSM移动 通信是现代移动通信的基石，让我们来了解一下它的工作原理。
移动通信的发展历程
1G
模拟，容量小
3G
宽带，视频通话
2G
数字，容量大
4G
高速宽带，智能终端
GSM基本原理
无线接口
基站子系统
将无线射频信号转换为数字信号。
呼叫拆除
通话结束时，恰当的信令将关 闭呼叫。
GSM网络组成
移动核心网络
由多个MSC和HLR组成，负责所 有呼叫在不同小区间的路由。
基站子系统
每个基站控制一个小区。
用户部分
存储在SIM卡中，保存用户信息 和用于识别用户的密钥。
总结
1
GSM
移动通信的基础
2
技术发展
不断完善和进步
3
通信世界
一个更加紧密的社会
GSM无线接口
1
物理层
处理数字信号以及其在射频接口上的转换。
2
数据链路层
确保数据包的准确传输。
3
信令层
发送和接收所有通信相关的控制信号。Biblioteka GSM通信流程呼叫建立
1. 用户拨打号码； 2. 基站询问MSC。
通话
1. 基站告知MSC呼叫方位 于哪个小区内；
2. MSC把呼叫路由到目标 基站；
3. 目标基站将呼叫路由到 被叫移动台。
由一台或多台基站控制，每个基 站都有一个最多可覆盖35公里直 径范围的小区。
移动台
在无线接口上发射或接收网络信 号，如手机或调制解调器。
GSM系统结构
1 移动台
手机或调制解调器
3 网管系统
GSM原理、作用和应用
GSM 原理简介
Contents: Chapter1 Chapter2 Chapter3 Chapter4 内容： 第一章 第二章 第三章 第四章
GSM Overview GSM Network Architecture GSM Air Interface GSM Operation Features
EIR AUC HLR
GSM网络结构：
MS- Mobile Station (移动台)
BSS-Base Station System (基站系统)
BTS-Base Transceiver Station (基站收发台）可把 它看成是一个无线解调器。简单的说，它也是一个天 线，接收手机发出的信号，同时也向手机发出信号。 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。
IMT:International Mobile Telecommunication2000
（同样是以容量换速率，使得一个小区内的用户非常少）
Wireless multimedia
无线多媒体
Global coverage
全球覆盖
IMT —提高2频0谱00利/用3率G+
Bandwidth on demand 384k
GSM概述 GSM网络结构 GSM空中接口 GSM操作性能
Chapter1 GSM Overview
第一章 GSM 概述 蜂窝系统的概念和理论二十世纪六十年代就由美国贝
尔实验室等单位提了出来。
直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的 移动 业务)模拟蜂窝系统。
GSM数字移动通信系统起源于欧洲。
BSC-Base Station Controller (基站控制器)具有对 一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路 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BSC通过BTS和MS来管 理信道的分配，释放及切换。一个BSC一端连接着几个 BTS,另一端连接MSC。BSC和BTS合起来叫基站子系统。
gsm技术的应用原理
GSM技术的应用原理1. 简介GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球标准化的数字移动通信技术。
它是目前全球最为广泛使用的无线通信技术之一。
GSM技术的应用涵盖了移动通信、短信、数据传输等多个领域。
2. GSM技术的基本原理GSM技术的基本原理如下： - 载波频率：GSM使用两个载波频率（上行频率和下行频率），以同时进行双向通信。
- 时分复用：GSM将每个载波频率划分为多个时间槽，使得多个用户可以在同一频率上进行通信。
- 数字编码：GSM使用数字编码将语音、数据等信息转换为数字信号进行传输，以提高信号的可靠性和传输效率。
- 信道编码：GSM通过信道编码方式对数字信号进行差错校验和纠错，以提高信号的可靠性。
- 多路复用：GSM使用频分多路复用和时分多路复用技术将多个用户的信号进行复用，以提高系统的容量和效率。
3. GSM技术的应用领域GSM技术在多个领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 移动通信GSM作为一种无线通信技术，广泛应用于移动通信领域。
无论是在城市、农村还是偏远地区，GSM网络都能提供可靠的通信服务。
用户可以通过GSM手机进行语音通话、短信发送以及数据传输等操作。
3.2 短信服务GSM技术的一个重要应用是提供短信服务。
通过GSM网络，用户可以发送和接收短信，与他人进行实时的文字交流。
短信服务广泛应用于个人通信、商务沟通、通知提醒等场景。
3.3 数据传输GSM技术也支持数据传输，包括传真、数据调制解调器和互联网接入等功能。
用户可以通过GSM手机或GSM调制解调器进行数据传输，访问互联网和发送电子邮件。
3.4 定位服务GSM技术还可以用于定位服务。
通过GSM网络，可以获取手机用户的位置信息，在紧急救援、导航、防盗等应用场景中发挥重要作用。
3.5 网络扩展GSM网络可通过基站扩展，实现网络覆盖的扩展和深化。
这使得在城市和乡村地区都能获得良好的信号覆盖，提供更稳定的通信服务。
1-GSM移动通信原理.
2009年 2012年
商用时间
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第一章 GSM 概述 第二章 GSM 系统结构与接口 第三章 GSM无线接口与信道 第四章 GSM 编号与区域 第五章 GSM 移动性管理
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第二章 GSM 系统结构与接口
2.1 GSM系统结构和功能 2.2 GSM主要接口
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BSC的功能
接口管理 BTS的管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计 切换 支持呼叫控制 操作与维护
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BTS的功能
BTS受控于BSC
实现BTS与移动台(MS)空 中接口的功能
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Abis接口
✓基 站 控 制 器 (BSC) 和 基 站 收 发 信 台 (BTS)之间的通信接口 ✓物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传 输链路 ✓采用LAPD协议
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功能与组合、理解GSM话音的处理过程 掌握GSM移动区域的划分 掌握GSM编号计划 了解GSM移动性管理
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第一章 GSM 概述 第二章 GSM 系统结构与接口 第三章 GSM无线接口与信道 第四章 GSM 编号与区域 第五章 GSM 移动性管理
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存储鉴权信息和加密密 钥，防止无权用户接入 系统和防止无线接口中 数据被窃
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EIR的功能
存储移动设备的国际移动设备识 别码(IMEI)，通过核查三种表格 （白名单、灰名单、黑名单）使 得网络具有防止无权用户接入、 监视故障设备的运行和保障网络 运行安全的功能
GSM移动通信基本原理
二. GSM 网络结构与功能 1、网络结构 2、组成与功能
10
1、网络结构
NMC
OMS
OMC OMC
BTS BTS
BSC TRAU
BSS
MS SIM ME
PSTN
VLR
HLR AUC
MSC
EIR
IWF
EC NSS
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2、组成与功能——基本组成
基本组成: (1)网络和交换子系统(NSS) (2)无线基站子系统 (BSS)
话务信道（TCH/FS TCH/HS） 数据话务信道
频率校正 同步与识别 系统信息 移动台呼叫 移动台随机接入 资源分配指令 小区公共短消息 信令 链路监控 切换执行 全/半速率话音 用户数据
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话音/数据信道
TCH
Traffic Channels
Speech
TCH/FS
TCH/HS
TCH
SACCH FACCH
主要内容 一、GSM系统概述 二、GSM 网络结构与功能 三、信道与编码 四、系统工作过程 五、参数及调整 六、网络优化
1
一. GSM 系统概述 1、历史 2、组网体制 3、系统基本特点 4、主要技术规范
2
1、历史
日期
发展阶段
1979 欧洲发展蜂窝通信，并为此安排蜂窝通信工作频段
1982 CEPT 成立“Groupe Special Mobile”（GSM）
37
BCCH广播系统消息
位置区识别号（LAI） 移动台需监视的邻小区列表 本小区使用的频率列表 小区识别号 功率控制指示 DTX允许指示 接入控制（例：紧急呼叫，呼叫禁止） CBCH描述
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TDMA帧结构
1超高帧 = 2048 超帧 =2715648 TDMA帧（3h 28mn 53s 760ms）
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1复 帧 =51TD M A 帧 （ 3060/13m s） 1 49 50
1TD M A 帧 =8时 隙 （ 120/26=4.615m s） 0 1 2 3 4 5 6 7
1时 隙 =156.25比 特 持 续 期 （ 15/26=0.557m s ） （ 1比 特 持 续 期 ： 48/13=3.68us） 常 规 突 发 序 列 （ NB） TB 3 TB 3 TB 3 TB 信 息 比 特 39 同 步 序 列 41 58信 息 比 特 26训 练 序 列 固 定 比 特 142 扩 展 的 训 练 序 列 64 信 息 比 特 36 TB 3 信 息 比 特 39 G P 68.25 58信 息 比 特 TB G P 3 8.25 TB G P 3 8.25 TB G P 3 8.25 TB ： 尾 比 特 GP： 保 护 期
4MH z 6MHz
EGSM A网
Motorola
B网
Ericsson
邮电 联通
4MH z 6MHz
ETACS
频段总带宽：25MHz 频道间隔： 200kHz 频点： 25000/200 = 125个 (可用)频道序号： n = 1~124
TACS GSM
1 2 3 4 73 74
ETACS
75 76 95 96 97
4.2.2 GSM电信业务teleservices
电信业务使用通信终端之间从高，低层网到通信控制层的功能 基本语音/数据电信业务： Telephony 电话业务允许PLMN网与PSTN等他网之间的 语音信息传送 业务号：TS11 Emergency call 紧急呼叫业务用于建立移动台与紧急呼叫 中心的连接 业务号：TS12
4.2 GSM系统的业务 4.2.1 GSM承载业务bear services
承载业务是为了提供数据传送的纯传输业务，它提 供GSM网络和其他网络之间的低层交换功能. ETSI为GSM定义的承载业务有：
Data
CDA--circuit duplex asynchronous 数据电路双工异步传送 异步传送速率：300-9600bps 业务号：BS21，BS22，BS23，BS24，BS25，BS26 Data CDS--circuit duplex synchronous 数据电路双工同步传送 同步传送速率：1200-9600bps 业务号：BS31，BS32，BS33，BS34
4.2.3 附加业务
Call
restriction services *Barring of all outgoing calls(BAOC) 紧急呼叫例外 *Barring of all outgoing international calls(BOIC) *Barring of all outgoing international calls except home PLMN country(BOIC-exHC) *Barring of all ingoing calls(BAIC) *Barring of all ingoing calls when roaming outside home country(BIC-Roam)
4.2.3 附加业务
Call completion services call hold call waiting Multi-party service 最大允许包括多方会议发起者在内的六位 用户 Advice of charge(AOC) AOC information level(AOIC) AOC charging level(AOCC)
4.1 GSM概述与发展简史
日期 发展阶段 1992 GSM 标准委员会更名为“Special Mobile Group” GSM 系统命名为 ”Global System for Mobil Communications” 颁布 DCS1800 第二阶段的规范（DCS/Phase2） 1992 GSM 系统投入商用 1994 颁布 GSM 第二阶段的规范（GSM/Phase2） 1995 DCS1800 系统投入商用 1996 颁布 GSM 第二阶段增强型规范（GSM/Phase2+
4.2.2 GSM电信业务teleservices
Short
message services 短消息业务属于数据业务，允许移动台收发 其他移动用户的短消息 业务号：移动接受TS21，移动始发TS22 Automatic telefax 传真业务属于数据业务 业务号：TS62 Alternative speech and telefax 传真/语音交替业务允许语音和传真业务中 交替传送 业务号：TS61
个全速率用户使用；
每个用户在一个限定的、不连续的时间段内占用
载频发送信号；——突发脉冲
一个突发脉冲占用的时间缝隙
——时隙；
每个载频上的帧结构如何组成
帧结构中涉及以下概念：
时隙
TDMA帧
复帧
超帧
超高帧
业务信道与信令信道的帧结构组成不 同，请看下页图示：
1超 高 帧 =2048超 帧 =2715648TD M A 帧 （ 3小 时 28分 53秒 760毫 秒 ）
4.3 GSM无线接口Um接口频率规划
GSM系统频点分配
基本的频率复用技术
将所有系统频点分为12组,4×3标准复用模式（GSM体
制推荐）
通常每个小区分配一组频点；
然后根据小区天线情况分配： 小区采用全方向性天线； 小区采用定向天线；
物理信道帧结构
什么是突发脉冲？
GSM的每个载频是时分复用的每个载频分给八
GSM频道编号方法
GSM900频道编号：
上行频率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行频率Fu(n)=(935+0.2n)MHz 其中：n 为绝对射频号，从1到124
DCS1800频道编号：
上行频率F l(n)=1710+0.2×(n-511)MHz 下行频率Fu(n)=1805+0.2×(n-511)MHz 其中：n为绝对射频号，从512-885， 实际上，我国从512-（512+224）
4.3.1 Um接口频率规划
★ 1800MHz公用陆地蜂窝移动通信的频段： 1710~1785/1805~1880 MHz(基站收/基站发)
1710 1755 1785 1805 1850 1880
我国DCS1800上行频段
我国DCS1800下行频段
1
2
3
4
222 223 224 225
4.3.1 Um接口频率规划
4.2.3 附加业务
Closed
user group(CUG) 允许若干移动用户组成一个闭和用户群. 其成员用户能接收和拨打群内用户，可统一 开通其他业务.
4.2.3 附加业务
二、Non-GSM Supplementary Services Hot billing 热线收费允许运营者为某个用户独立于普通计费 而建立短期计费显示.
第4章 GSM系统
课程目标
熟悉GSM基础知识点
掌握GSM网络结构 掌握GSM帧结构 掌握GSM号码组成情况 熟悉GSM接口信令与协议 掌握GPRS系统结构
4.1 GSM概述与发展简史
日期 1979 1982 1986 1988 1990 1991 发展阶段 欧洲发展蜂窝通信，并为此安排蜂窝通信工作频段 CEPT 成立“Groupe Special Mobile”（GSM） 在法国巴黎建立 GSM 标准制定协调小组 ETSI 全权负责管理 GSM 标准委员会的工作 颁布 GSM 第一阶段的规范（GSM/Phase1） 颁布 DCS1800 第一阶段的规范（DCS/Phase1） GSM 委员会开始制定下一代无线通信系统标准
1 功率控制
当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行
变化.当它离基站较近时，需要降低发射功率，减 少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应 该增加功率，克服增加了的路径衰耗. 所有的GSM手机都可以以2dB 为一等级来调整它 们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率 是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没 有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大 输出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.
4.2.1 GSM承载业务bear services
PAD CDA--packet assembler/disassembler dedicated PAD access 消息包异步传送速率：300-9600bps 业务号：BS41，BS42，BS44，BS45，BS46 Alternate speech/data CDA--circuit duplex Asynchronous 语音/数据电路双工异步传送 业务号：BS61 Speech followed by CDA--circuit duplex synchronous 语音切换到数据电路双工同步传送 业务号：BS81
2. GSM主要参数
移动通信1.8GHz频段的分配情况
在1800MHz频段，移动通信只用了低部45MHz， 45MHz中已占用10MHz，尚余35MHz带宽.另有 30MHz带宽可供发展！
4.2 GSM系统的业务
GSM系统提供的业务可分为三大类： 承载业务(BEAR SERVICES) 电信业务(TELESERVICES) 附加业务(SUPPLEMENTARY SERVICES) 其中承载业务和电信业务也叫作基本电信业务(BASIC TELECOMMUNICATION SERVICES) 附加业务可以分为GSM附加业务(GSM BASIC TELECOMMUNICATION SERVICES)和非GSM附加业 务(NON-GSM BASIC TELECOMMUNICATION SERVICES)
邮电GSM 20个频点