GSM基本原理74560
GSM基本原理
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GSM 系统
• GSM 系统由移动台 MS 、基站子系统 BSS 、网络子系统 NSS 和操作子系统 OSS 四个部分组 成，如图 1.1 所示。移动台是移动网中的用户终端，包括移动设备 (ME) 和移动用户识别模块 SIM 卡。 SIM 卡上包含所有与用户有关的信息，也含有鉴权和加密实现的信息。基站子系统 (BSS) 由基站收发信台 (BTS) 和基站控制器 (BSC) 组成；负责在一定区域内与移动台之间的无 线通信。 BSC 是 BSS 的控制部分，一个基站控制器通常控制几个基站收发台，主要功能是进 行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台越区切换进行 控制等； BTS 是 BSS 的无线部分，实际是负责于某小区的无线收发信设备，包括发射机、接 收机、天线、连接基站控制器的接口电路以及收发信台本身所需要的检测和控制装置等，它 完成 BSC 与无线信道之间的转换，实现 BTS 与 MS 之间通过空中接口的无线传输及相关的控 制功能。网络子系统由移动交换中心 (MSC) 和操作维护中心 (OMC) 以及归属位置寄存器 (HLR) 、访问位置寄存器 (VLR) 、鉴权认证中心 (AUC) 和设备标志寄存器 (EIR) 等组成。 MSC 是整个网络的核心，它为本 MSC 区域内的移动台提供所有的交换和信令功能，同时它 在 MSC 之间完成路由功能，并实现移动网与其他网的互连。 HLR 是一种用来存储本地用户 位置信息的数据库，存储包括用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据，也存 储漫游用户所在 MSC 区域的有关动态数据。 VLR 是一个用于存储进入其覆盖区已登记的用 户相关信息的数据库，为建立呼叫接续提供必要条件，当漫游用户登记时还要给该用户分配 一个新的漫游号码 (MSRN) ，用于其 HLR 选路，物理上可与 MSC 合设记作 MSC/VLR 。鉴 权中心 (AUC) 存储着鉴权信息和加密密钥，可以不断为提供一组参数 ( 包括随机数 RAND 、 符号响应 SRES 和加密键 Kc 三个参数 ) ，以此来鉴别用户身份的合法性，从而只允许有权用 户接入网络并获得服务。操作支持子系统 OSS 完成移动用户管理、移动设备管理和系统的操 作与维护。对全网中每一个设备实体进行监控和操作，实现对 GSM 网内各种部件的功能监视、 状态报告、故障诊断、话务量的统计和计费数据的记录与传递等功能。
GSM原理介绍
GSM原理介绍一、GSM系统的组成、各子系统的功能二、GSM关键技术1.GSM的工作频段;2. 2. GSM网络的频率复用3.TDMA技术;4.TDMA帧结构、逻辑信道与物理信道的映射5.基站与移动台之间的时间调整6.跳频技术;7.保密技术三、GSM移动性管理漫游管理切换管理四、呼叫流程举例五、GPRS技术简介六、GSM系统掉话原因简析1 GSM系统的组成1.1 GSM系统构成ＧＳＭ的典型系统组成如下图所示。
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ＭＳ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。
1.2 各子系统介绍１．２．１ 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。
１．２．２ 基站子系统（ＢＳＳ） 基站子系统包括基站控制器（ＢＳＣ）和基站收发信台（ＢＴＳ）。
一、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。
GSM系统原理概述
基站 发射频率
2MHz保护频带
90MHz 双工间隔
基站 接收频率
1880
1805 1785
1710
DCS1800
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GSM系统频段
GSM900主频段（P-GSM）
上行：890MHz-915MHz（移动台发，基站收） 下行：935MHz-960MHz（基站发，移动台收）
GSM扩展频段（E-GSM）
• GSM的发展历程
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蜂窝通信原理
移动通信特点 电波传播环境十分恶劣 多普勒频移产生附加调频噪声 移动台受干扰和噪声骚扰 移动设备要求有很大的动态范围 频谱拥挤 建网技术复杂
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蜂窝通信原理
大区制 一个基站覆盖整个城市
通信质量差 频率利用率低 系统容量小
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蜂窝通信原理
另一有线网
GSM移动通信系统原理
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内容提要
• 总述
• GSM移动通信系统原理 • GSM信令协议
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一、总述
• 移动通信发展
• 蜂窝通信原理 • GSM的发展进程
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移动通信的发展历史
1980 NMT
TACS
AMPS
4
1990
GSM
PDC
D-AMPS IS-136 cdmaOne IS-95
2000
IMT-2000
SIM
MS
BTS
Speech,
Speech,
Sres Data
Data
Ki A3
无线通路
A8
A5
A5
Kc
VLR
Sres Kc RAND
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国际移动用户识别号(IMSI)
国际移动用户识别码(IMSI)
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基本原理PPT课件
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2
⑵ GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种 承载业务、补充业务以及与ISDN相关的各种业务。
⑶ GSM系统采用FDMA/TDMA及调频的复用方式，频率复用利 用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量 需求。
⑷ GSM具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全 需求。
⑸ GSM系统抗干扰能力较强，系统的通信质量较好。
二、GSM 系统提供的业务与功能
GSM 系统是一个多业务系统，可根据用户要传输信息的特点， 提供各种形式的通信。
怎样确认自己的手机内存储的IMEI码与CIE上的一致?
2、基站子系统（BSS）
广义来说，基站子系统包含了GSM数字移动通信系统中无线通信部分 的所有基础设施，它通过无线接口直接与移动台实现通信连接，同时又连 到网络的交换机，为移动台和交换子系统提供传输通，它主要负责完成无 线发送接收和无线资源管理等功能, 同时又连接到网络的交换机,为移动台 与交换子系统提供传输通
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路，因此，BSS可以看作移动台与交换机之间的桥梁。按GSM规范 提出的基本结构，BSS由两个基本部分组成：通过无线接口与移动台 一侧相连的基站收、发信机（BTS）和与交换机一侧相连的基站控制 器（BSC）。从功能上看，BTS主要负责无线传输，BSC主要负责控 制和管理。值得指出的是，在GSM规范中，一个基站子系统指一个 BSC以及由它所管辖的所有BTS，而不是一个交换机所带的无线系统。
GSM手机原理及MTK芯片功能介绍解析
空中接口
前向信道
BTS
MS 反向信道
上行链路 BTS
下行链路
BSC
MSC
公网
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二、GSM系统
2、工作频段
GSM900 ：小区半径35km 上行890~915MHZ 下行将935~960MHZ 通道号0---124信道.975-----1023信道.
DCS1800：小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。 通道号 :512—885. 为高密度的用户.
WAP、MP3、MP4等，内部配置比MT6219优化及改善，比如配蓝牙是
可用很便宜的芯片CSR的BC03模块USD3即可支持数据传输（如听立体
声MP3等）功能。
MT6226M：为MT6226高配置设计，内置的是1.3M camera处理IC。（2006年
MP）
MT6228：内置3.0M camera处理IC，支持GPRS、 WAP、MP3、MP4、TV-OUT
GSM手机硬件组成
RF（射频）电路 BB（BASEBAND）基带电路 PM（POWER MANEGER）电源管理
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GSM手机原理框图
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GSM手机原理—手机功能电路
一、射频电路组成 1、天线电路：高频电磁波信号的发射和接收 2、LNA电路：前置射频放大器，将微弱高频信号放大 3、混频电路：变换频率，频谱搬移。 4、解调电路：锁相解调器、正交鉴频解调器 5、振荡电路：LC振荡器，RC振荡器，晶体振荡器 6、锁相频率合成电路：将基准频率转换成一个或多个所需要的频率，包括 13MHz/26MHz基准频率、鉴相器、分频器、LPF低通滤波器、压控振荡器(VCO) 7、功率放大电路：高频宽带功率放大器 8、功率控制：从功率放大信号中取样反馈调控PA发射功率等级。
GSM通信原理基础理论
第一部分GSM通信原理基础理论GSM涵义GSM[1]全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。
目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。
GSM系统包括GSM 900：9 00MHz、GSM1800：1800MHz 及GSM1900：1900MHz等几个频段。
GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。
GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MoU联合委员会报道，GSM在全球有12亿的用户，并且用户遍布120多个国家。
因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议，因此当用户到其他国家之后，仍然可以继续使用他们的移动电话。
GSM及其他技术是无线移动通信的演进，无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务GSM历史：20世纪80年代中期，当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时，世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。
其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM ，美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。
在这些数字系统中，GSM的发展最引人注目。
1 991年GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行。
GSM数字移动通信系统源于欧洲。
早在1982年，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧多国的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统)，西欧其它各国也提供移动业务。
GSM,CDMA、小灵通手机工作原理概述
GSM,CDMA、小灵通手机工作原理概述1. GSM手机工作原理场升。
由于GSM手机生产商不断进行技术创新，故在电路结构、元器件应用和电路板布线上均存在很大的差异。
但不管是哪一类型的GSM手机，其机械结构和信号流程大致是相同的。
手机的机械结构比较直观，主要指手机的外壳、电路板、送话器、扬声器和显示屏。
要了解GSM手机的工作原理，重点应从其信号流程及信号流程与具体电路之间的关系上进行定性理解。
下面就按射频与逻辑两部分来介绍GSM手机的原理。
从射频原理上看，从天线进来的信号首先进人双工器DUP(用于增大收发信号之间的隔离度和消除外界干扰信号)，然后进人低噪声放大器LNA。
经LNA放大的信号将与接收本振混频，混频后的信号经滤波后进人具有自动增益控制的中频放大器AGC IF进行放大处理，随后送到调制解调器芯片中解调出I和Q两路信号。
I,Q信号可进一步送到DSI)芯片中进行自适应均衡处理，以消除传送过程中的各种衰落与干扰。
在射频的发射回路上，从DSP过来的基带信号在调制解调器中进行调制，并输出一中频调制信号，该信号经适当地放大、滤波后与发射本振混频，变频到发射频点上去，经过滤波后进人功放电路。
功放电路以后的信号经滤波器、双工器后就进人天线发射出去了。
在逻辑控制部分，若从DSP过来的数据是信令信号，则由主中央处理器(MCU)处理;若是话音信号，则送到话音编解码器(Codec)进行处理。
主中央处理器(MCU)通常还带有EEP-ROM, Flash RAM, ROM等存储器作为程序、数据的存放处。
话音编解码器主要是对话音信号进行处理，依据GSM话音信号BELP-LTP编解码方案，进行语音信号的编解码，同时也包含一部分信道编码。
话音编/解码器一般通过话音控制驱动芯片与送话器、扬声器等外设相连，一方面是驱动外设，另一方面是保护话音编解码芯片不空载运行。
2. CDMA手机工作原理目前，手机无线通信走过了3个阶段，即模拟手机阶段、GSM手机阶段和COMA手机阶段。
GSM网络原理
GSM系统的基本组成 系统的基本组成
GSM系统总体可分为三部分： NSS部分（网络子系统 Network Switch Subsystem）或交换子系统Switch Subsystem BSS部分（无线子系统 Base Station Subsystem） MS（移动台 Mobile Station）
GSM系统组成的各部分网元 系统组成的各部分网元
2、BSS部分网元组成
BSS由若干基站控制器（BSC）和基站（BTS）组成， 主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。 BTS：无线接口设备，是向MS提供空中接口的收发信机， 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：BSS的控制部分，具有对一个或多个BTS进行控 制的功能，主要负责无线网络资源管理、小区配置数据 管理、功率控制、定位和切换等。
GSM系统组成的各部分网元 系统组成的各部分网元
1、NSS部分网元组成 MSC（移动交换机 Mobile Switch Center） VLR（访问用户位置登记器 Visitor Location Register） HLR（归属用户位置登记器 Home Location Register） AUC（鉴权中心 Authentication Center）
一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通 信网（PLMN）组成，可以是一个国家或是一 个国家的一部分，也可以是若干个国家.
GSM区域定义 PLMN区 区域定义区域定义 区
PLMN是由一个公用陆地移动通信网(PLMN） 提供通信业务的地理区域.
一个PLMN区可由一个或若干个移动业务交换 中心（MSC）组成.在该区内具有共同的编号制 度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计 划.
GSM基本原理
⑸ 设备识别寄存器 EIR：EIR存储与移动台IMEI有关
的信息。它可以对移动台的IMEI进行核查，已确定移动台 的合法性，防止未经许可的移动台设备使用移动网。
4﹑操作与维护子系统OSS
OSS是操作人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操 作与维护，完成包括移动用户管理、移动设备管理及网络操作维护等 功能。它的一侧与设备相连，（但并不包括BTS，因为在GSM规范中 明确指出，对BTS的操作维护是经过BSC进行管理），另一侧是作为 人—机接口的计算机工作站。这些专门用于操作维护的设备被称为操 作维护中心OMC。GSM系统的每个组成部分都可以通过特有的网络 连接至OMC，从而实现集中维护。OMC由两个功能单元构成。 OMC-S（操作维护中心——系统部分）用于MSC、HLR、VLR等交 换子系统各功能单元的维护与操作。OMC-R（操作维护中心—无线
（2）广播消息 GSM中的蜂窝广播的业务是指周期地向指定地区的移动台广播数据消 息。这些消息即无确定指向地址，也无加密，任何支持这项业务的移动台 都能够接收并能正确解码。
4、附加业务
附加业务主要是允许用户选择网络处理主呼/被呼的方法，或提供给用户一 些信息使之能智能地利用业务。
5、本地业务
作为一个集成终端，它无需网络的帮助，就可以提供许多本地功能， 如：缩位拨号、存储接收到的短消息、编辑短消息、自动重复失败的呼叫、 自动应答呼叫、呼叫保持等等。
关的认证，保证使用移动网的是合法用户。移动台有自己的识别码IMEI， 称为国际移动设备识别码。每个移动台的IMEI都是唯一的，网络对IMEI 进行检查，可以保证移动台的合法性。SIM卡中存储着用户的所有信息， 包括国际移动用户识别码IMSI等。
怎样确认自己的手机内存储的IMEI码与CIE上的一致?
GSM通信原理基础理论
1）.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。
2）.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。
移动业务交换中心MSC：是GSM系统的核心，它完成最基本的交换功能，即实现移动用户与其它网络用户之间的通信连接。提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口。
MSC为用户提供承载业务、基本业务与补充业务等一系列服务，还支持位置登记、越区切换和自动漫游等功能。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。
1）用户注册的业务 网络运营部门为用户提供了所有可提供业务的项目，同时确定相应的费率，用户按照自己的需要选择并为之付费，网络运营部门也只为用户提供其注册登记的业务。
2）网络能力 并不是所有的网络都能提供同样的服务范围，用户使用的业务可能会与它漫游进入的网络有关。
3）用户终端性能 有些业务需要用户终端的配合。例如传真业务在只有话音业务的终端上就无法提供。
拜访位置寄存器VLR：是存储所管辖区域中所有用户的全部有关信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫连接的必要条件。是一个动态数据库，需要随时与有关的HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开其覆盖区时，用户的有关信息将被删除。VLR在物理实体上总是与MSC一体。
归属位置寄存器HLR：是GSM系统的中央数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数，包括用户的漫游权限、基本业务和补充业务等；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。一个HLR可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动网。
GSM基本原理
GSM基本原理一、GSM系统结构1．GSM系统组成GSM被分成三个子系统：网络交换子系统（Network Switching Subsystem NSS）；基站子系统（Base Station Subsystem BSS）；网络管理子系统（Network Management Subsystem NMS），网络管理子系统（NMS）又叫操作与维护中心（OMC--Operation & Maintenance Center）。
网络子系统NSS是整个GSM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。
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信息的发送接收，无线资源管理及功率控制等，同时它与NSS相连实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送系统信息和用户信息等。
网络管理子系统NMS负责NSS和BSS系统的维护管理工作。
2．网络交换子系统（NSS）的组成及功能TMSCTMSC即Transit MSC，是专门用于转接话务的移动交换中心。
GMSCGMSC即Gateway MSC,又称移动关口交换中心，主要用于和其它电信运营商设备的互联互通（包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接）。
移动交换中心MSCMSC是整个交换网络的核心，完成或参与网络子系统NSS的全部功能。
对呼叫进行控制与接续，提供计费信息并协调与控制整个GSM网络中的各个功能实体。
拜访位置寄存器VLRVLR是服务于其控制区域内移动用户的数据库。
系统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将向该移动用户的归属位置寄存器HLR 获取并存储必要数据，而一旦此用户离开后则取消VLR中此用户的数据。
VLR通常与MSC合设在一起。
归属位置寄存器HLRHLR是一个存储移动用户数据的静态数据库。
GSM手机工作原理
GSM手机工作原理概述我们在对某一型号手机进行维修之前，必须对其电气和机械结构有全面的了解。
机械方面通常比较简单，主要指手机的外壳、电路板、麦克风、扬声器的折装顺序和拆装特点，有时可能需要一些厂家专门提供的夹具来进行折装。
从射频与逻辑电路角度看，GSM手机其实是一个相当复杂的系统，下面我们就按射频与逻辑两部分来介绍GSM手机的原理。
GSM手机主要组成如下图：早期GSM手机大都由二块电路板组成，一块负责射频信号的处理--射频板，另一块负责音频信号和逻辑控制信号的处理--音频逻辑板（有时也称为数字板），这二块板之间一般用插座相连（有时也会看到用排线相连的手机）。
随着技术的发展，现在的手机射频板和音频板已合二为一，这样集成度更高，体积也更小，但维修难度也将显著增大。
从射频原理图上可以看到，从天线进来的信号首先进入双工器DUP，然后进入一个低噪声放大器LNA，从GSM手机的原理上看双工器并不是必要的，因为手机的信号接收与发射之间并不是同时进行的，而是相差三个时隙，这一点与模拟TACS手机是有很大不同的，但为了进一步增大收发信号之间的隔离度和消除外界干扰信号，在很多型号的手机中还是在天线前端设置了双工器。
低噪声放大器LNA通常其增益在10~20dB范围，其噪声系数不大于3dB，经过LNA放大的信号将与接收本振混频下变频到中频IF信号，有的型号手机可能只有一级变频电路和一级IF信号，有的手机的接由信号可能会经过二级变频，有二级IF信号，但结构是一样的。
混频后的信号滤波后进入具有自动增益控制的中频放大器AGCIF放大器中放大，尔后滤波后的IF信号送到0.3GMSK调制解调器芯片中解调出I和Q二路信号,I,Q信号可进一步送到DSP芯片中进行自适应均衡等处理,以消除传送过程中的各种衰落与干扰。
有的手机把信道检验，纠错解码等功能也放到DSP芯片中。
当手机开机登录时，它将与当前小区发出的BCH广播控制信道中的同步信号SCH，FCH锁相，以使手机的基础本振锁定在基站的频率基准上。
GSM协议栈原理
GSM协议栈原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球移动通信系统，它使用一套标准的协议来实现移动通信的各种功能。
GSM 协议栈是GSM系统的核心组成部分，它负责处理移动通信中的信号传输、呼叫控制、短信传送等功能。
本文将介绍GSM协议栈的原理及其各个层次的功能。
一、物理层（Physical Layer）物理层是GSM协议栈中最底层的层次，它负责将数字信号转化为模拟信号，并通过无线信道传输。
在物理层中，数据被分成不同的时间段，并以TDMA（时分多址）的方式传输。
物理层还负责信号的调制解调、信道编码和解码等功能，以保证数据的可靠传输。
二、数据链路层（Data Link Layer）数据链路层是在物理层之上的一层，它负责将上层传输的数据分成较小的数据包，并为每一个数据包加上必要的控制信息。
在传输过程中，数据链路层还负责检测和纠正传输中可能出现的错误，以确保数据的完整性和正确性。
此外，数据链路层还处理数据的流量控制和链路管理等功能。
三、网络层（Network Layer）网络层是GSM协议栈的核心层次，它负责处理呼叫的建立、终止和路由选择等功能。
在网络层中，移动设备通过GSM网络与其他设备进行通信。
网络层使用GSM的控制信道进行呼叫协商和鉴权，然后通过数据信道进行数据传输。
此外，网络层还提供了移动设备的位置管理和移动性管理等功能。
四、传输层（Transport Layer）传输层负责将网络层传递过来的数据分成较小的数据段，并为每一个数据段加上头部信息。
传输层使用GSM的传输信道进行数据传输，以保证数据的可靠性和完整性。
在数据传输过程中，传输层还负责检测和纠正传输中可能出现的错误。
五、应用层（Application Layer）应用层是GSM协议栈中最高层的层次，它负责定义数据的格式和传输方式。
在应用层中，数据被封装成GSM的呼叫请求或短信等格式，并通过传输层和网络层传输到目标设备。
GSM基本原理、类型和系统
上行890－909MHZ，下行935－954MHZ，对应的频道号为1－94；占
有DCS1800的上行1710－1720MHZ，下行1805－1815MHZ，对应的频
道号为512－562。中国联通占有P-GSM900的上行909－915，下行
HLR与VLR的区别
MSC/VLR MSC/VLR MSC/VLR MSC/VLR
HLR
GSM系统结构
AUC： 也是数据库。AUC是向HLR提供出于安全原因而使用的鉴
权参数和密钥。即三参数组。
RAND（随机数） SRES（符号响应） Kc（密钥）
用户在签约入网时，被唯一分配一个鉴权码Ki和IMSI，存 储于ACU和SIM卡中
30－300（MHZ）
米波
10－1米
9 特高频(UHF)
300－3000（MHZ）
分米波
10－1分米
10 超高频(SHF)
3－30（GHZ）
厘米波
10－1厘米
11 极高频(SHF)
30－300（GHZ）
毫米波
10－1毫米
微
12
至高频
300－3000（GHZ）
丝米波
10－1丝米
米
移动通信使用的是哪个频段？ UHF段
GSM系统结构
无线基站（RBS）功能： RBS用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无线收发 信机构成。
无线信号处理、发射和接收 测量服务小区的信号强度（SS）和误比特率（BER），时
间提前量（TA）。
GSM系统结构
网络监控中心：
OMC 一个网络可由多个OMC，主要侧重于短期的本地告警。 网元管理。
GSM基本原理
控制信道-CCH
• 广播信道(BCH):仅用于下行链路
– 频率校正信道（FCCH）：用于校正MS频率，使MS 可以定位并解调出同一小区的其它信息
– 同步信道（SCH）：携带TDMA帧号及BSIC – 广播控制信道（BCCH）：MS空闲时需大量的网络
信息，均由BCCH发送。所在这些信息均称为系统 消息，BCCH发送的系统消息有8类
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GSM基本原理概述
1
GSM通信系统概述
2
系统组成
移动台（MS） 无线基站子系统 （BSS） 交换网络子系统 （NSS） 操作维护子系统 （OSS）
3
系统组成原理图
Um接口 BTS
BTS MS
Abis接口
OMC
ISDN
BSC
MSC/VLR
SC HLR/AUC EIR BSS
为避免互相干扰，相邻时隙之间采用保护间隔
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突发脉冲序列
• 突发脉冲序列指一个时隙上的消息格式，发送的消息不同，格式 就不同，突发脉冲序列也就不同：
– 普通脉冲突发序列 – 频率校正脉冲突发序列 – 同步脉冲突发序列 – 接入脉冲突发序列 – 空闲脉冲突发序列
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普通脉冲突发序列
尾比特 3bit
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陆地移动通信环境的特点
• 受各种因素的影响，移动通信的环境是相当恶劣的
– 地形影响，MS处于复杂的地形及人为环境中 – MS的移动性使得MS与BS之间的传播路径不断变化，
且移动方向和速度都会导致电平的变化 – 人为噪声严重：点火噪声、电力线噪声、工业噪声 – 干扰严重：同频干扰、邻频干扰、互调干扰、远近
周期为235ms
GSM基础知识和移动通信原理
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.
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蜂窝技术
大区制与小区制
移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的. 基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站BTS的覆盖范围称之为 蜂窝，即小区CELL.
采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的 频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少 ，我们也称之为大区制.
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GSM概述与发展简史
GPRS的特点
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
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GSM基本原理与测试
GSM基本原理与测试GSM网络由多个基站组成，每个基站覆盖一个区域，称为蜂窝。
蜂窝之间没有重叠，这样可以避免干扰。
GSM网络的核心组件包括移动台（手机）、基站、传输网络（包括MSC、HLR、VLR等）和操作支持系统（OSS）。
GSM使用时分多址（TDMA）技术，将每个时间时隙分成不同的时间片段，每个时间片段可以用于不同的用户或信道。
一个时隙持续时间为0.577 ms，每个帧包含8个时隙，对应于4.615 ms。
这样，每个帧可以传输一个用户或信道的信息。
GSM使用这种时间分割的技术以实现频谱的高效利用。
在GSM系统中，每个基站有多个载波频率，每个载波频率上有多个时隙。
每个载波频率称为一个物理信道，每个时隙被分配给一个用户或信道。
用户和信道之间的连接被称为通话通路。
通常，一个基站能够同时支持多个通话通路，以满足多个用户的需求。
GSM测试方法：1.信号强度测试：这种测试可以检测信号的强度和覆盖范围。
可以使用专业测试仪器或手机自身的信号强度指示来进行测试。
2.信道质量测试：这种测试可以评估信号的质量，包括信噪比、误码率和丢包率等指标。
可以使用专业测试仪器或手机自身的信道质量指示来进行测试。
3.通话质量测试：这种测试可以评估通话质量，包括声音清晰度、语音延迟和抗干扰能力等。
可以使用专业测试仪器或通过实际通话来进行测试。
4.定位测试：GSM网络可以提供手机定位功能，可以使用基站信号和时间差测量等方法进行定位测试。
可以使用专业测试仪器或通过网络服务进行测试。
5.数据传输测试：GSM网络支持数据传输，可以进行数据速率、延迟和稳定性等测试。
可以使用专业测试仪器或通过实际数据传输来进行测试。
6.网络分析测试：可以使用专业测试仪器对GSM网络进行分析，包括信号质量、网络拓扑和网络负载等。
这些测试可以用于网络优化和故障排除。
总结：GSM是一种基于TDMA和蜂窝网络结构的数字移动通信标准。
它利用时分多址的技术以提高频谱利用率。