GSM通信原理74877
GSM移动通信原理概述-3
目录
GSM网络系统结构
GSM无线电通信基础及空中控制技术
GSM网络通信事件
创造价值，创造机会，创造效益
GSM移动通信原理概述
3.GSM网络通信事件
3.1 网络选择 3.2 小区选择 3.3 小区重选 3.4 位置更新
创造价值，创造机会，创造效益
GSM移动通信原理概述
3.GSM网络通信事件
开机状态 空闲状态 小区选择 小区重选 网络选择 位置更新 寻呼事件 通话状态 信道立即指配 鉴权加密 主叫、被叫 短消息、切换 模式改变、释放 呼叫重建 无线链路控制 功率控制
创造价值，创造机会，创造效益
GSM移动通信原理概述
3.GSM网络通信事件
3.1 网络选择 MS处于空闲模式时，并不意味着MS真正的空闲起来，和网络 没有任何联系，相反，它要不断和网络交换信息，收听系统广 播和寻呼消息，随时保持守侯状态，一旦需要就可立刻接入系 统进行通信。
创造价值，创造机会，创造效益
GSM移动通信原理概述
3.GSM网络通信事件
3.1.2网络选择方式 而当MS第一次登记时，MSC/VLR中没有该用户的任何信息， 若MS在它的数据存储器中找不到原来的位置区域识别码LAI， 这时就需要向网络发送位置更新消息通知系统这是一个此位置 区内的新用户，进行网络登记。当MS符合接入条件，登记完成 后，MSC/VLR就认为此MS被激活，并对其数据字段做“附着” 标记。 一旦MS接入网络后，接下来的就是选择一个合适的小区，然后 驻留在该小区上，随时和网络保持通信连接。MS开机后，它要 在空中接口上搜索以找到正确的频率，依靠接收到的频率校正 和同步信息，锁定到一正确BCCH频率上，该频率载有广播信息 和可能的寻呼信息。手机根据接收到的信号强度和小区系统参 数进行C1、C2值的计算，进行后面的小区选择和小区重选。
GSM原理
国际移动用户识别码
IMSI = MCC+MNC+MSIN MCC：移动国家号码（识别国家） MCC：移动国家号码（识别国家）3 MNC：移动网号（识别网络） MNC：移动网号（识别网络）2 MSIN：移动用户识别号（识别用户） MSIN：移动用户识别号（识别用户）10
NMC OMC
VLR BSS MSC EIR AUC VLR HLR
到其他网络的接口
基站子系统 （BSS） ）
基站收发台（BTS） 基站控制器（BSC）
网络子系统
移动交换中心（MSC） 操作维护中心（OMC） 原地位置寄存器（HLR） 访问位置寄存器（VLR） 鉴权中心（AUC） 设备标志寄存器（EIR）
复习
GSM的概念、英文全称 GSM通信系统的组成 GSM手机的工作原理 关于信道的基础知识
附录：
国际移动台识别码
IMEI = TAC+FAC+SNR+SP/CK TAC：型号批准， TAC：型号批准，由型号认准中心分配 6 FAC： FAC：工厂装配码 2 SNR： SNR：产品序列号 6 SP/CK：阶段1 全为0 阶段2 为校验位。 SP/CK：阶段1，全为0 ；在阶段2，为校验位。 1
一、GSM概念 一、GSM概念
全球移动通信系统 Global System for Mobile CommunicБайду номын сангаасtion 移动通信特别小组 Group Special Mobile
2G 2.5G 3G
二、GSM通信系统 GSM通信系统
BTS BTS BTS MS BTS BTS MS BSS BSC MSC BSC OMC
GSM通信原理 GSM通信原理
GSM移动通信原理概述-2
2.2 GSM频率资源(中国联通)
联通GSM900频段为 [909-915，954-960]，共6M
联通GSM1800频段为[1745-1755，1840-1850]，共10M
创造价值，创造机会，创造效益
16
GSM移动通信原理概述
2.2 GSM频率资源
GSM系统 PGSM900 上行频段 890-909 下行频段 935-954 带宽 19M
EGSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ900 GSM1800
885-890 1710-1725
930-935 1805-1820
5M 15M
15
创造价值，创造机会，创造效益
GSM移动通信原理概述
创造价值，创造机会，创造效益
2
GSM移动通信原理概述
2.1无线电波传播
无线电波 无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场 在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。
创造价值，创造机会，创造效益
3
创造价值，创造机会，创造效益
9
人为建筑物、树林等使得接收信号为大量的散射、反射信号的迭加。
GSM移动通信原理概述
2.1无线电波传播
人为噪声现象严重
人为噪声主要是机动车的点火噪声；还有电力线噪声和工业噪声。 干扰现象严重
√
比较常见的有同频干扰、邻频干扰、互调干扰等；随着频率复用系
频率范围
3~30Hz 30~300Hz 300~3000Hz 3~30KHz 30~300KHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~30GHz 30~3000GHz
波段名称
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 光波
GSM移动通信原理
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%
1.1 GSM概述与发展简史
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UMTS. 1985年：CCITT提出FPLMTS（未来公众陆地移动 通信系统）概念
1991年：ITU正式成立TG8/1任务组，负责 FPLMTS标准制定
TDMA是以不同的时隙实 现通信
时分多址是指在一个宽带 的无线载波上，将某一信道 按时间加以分割，各信号按 一定顺序占用某一时间间隙 （时隙）.即多路信号利用 同一个信道在不同时间各自 独立地传送.
1.2 多址技术 1.2.3 码分多址CDMA
CDMA是以不同的代码序列实现 通信的 码分多址是一种利用扩频技术所 形成的不同的码序列实现的多址 方式.它不像FDMA、TDMA那样 把用户的信息从频率和时间上进 行分离，它可在一个信道上同时 传输多个用户的信息.其关键是信 息在传输以前要进行特殊的编码 ，编码后的信息混合后不会丢失 原来的信息.
1.1 GSM概述与发展简史
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
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 移动通信原理解读
95A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%
2019年2月26日
9
1.1 GSM概述与发展简史
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.
2019年2月26日
4
1.GSM移动通信概述
1.1 GSM概述与发展简史
1.2 多址技术
1.3 功率控制 1.4 蜂窝技术 1.5 GSM主要参数
2019年2月26日
5
1.1 GSM概述与发展简史
移动通信的定义 GSM的发展历程及现状 移动通信发展展望
第三代移动通信系统介绍
2019年2月26日
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.
2019年2月26日 23
1.1 GSM概述与发展简史
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.
波段名称
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 光波
波长范围
100~10Mm 10~1Mm 1000~100Km 100~10Km 10~1Km 1000~100m 100~10m 10~1m 1~0.1m 10~1cm 10~1mm 1~0.1mm 310-6~310-8m
GSM数字移动通信原理
第1章GSM数字通信原理11.1 课程说明 (1)1.1.1课程介绍 (1)1.1.2 课程目标 (2)1.1.3 相关资料 (2)1.2 GSM发展简史 (3)1.3 数字移动通信技术 (4)1.3.1 多址技术 (4)1.3.2 功率控制 (5)1.3.3 蜂窝技术 (5)1.4 GSM系统结构与相关接口 (8)1.4.1 GSM系统结构 (8)1.4.2 接口和协议 (12)1.4.3 GSM系统主要参数 (16)1.5 移动区域定义与识别号 (18)1.5.1 区域定义 (18)1.5.2 移动识别号 (19)1.6 GSM系统的无线接口与系统消息 (23)1.6.1无线接口 (23)1.6.2 帧和信道 (26)1.6.3 系统消息 (31)1.7 系统管理功能介绍 (34)1.7.1 GSM系统的安全性管理 (34)1.7.2 GSM系统移动性管理 (35)1．8 GSM移动通信网 (38)1.8.1网络结构 (38)1.8.2 移动信令网结构 (41)第1章GSM数字通信原理1.1 课程说明1.1.1课程介绍本文主要介绍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。
1.1.2 课程目标（1）了解GSM发展简史（2）了解数字移动基本技术（3）熟悉GSM系统结构及相关接口（4）了解TDMA帧结构（5）熟悉GSM的区域定义及识别号（6）了解GSM的逻辑信道及系统消息（7）了解GSM系统的移动性管理和安全性管理（8）了解GSM移动网络结构及信令网结构1.1.3 相关资料《数字移动通信系统》杨留清等著人民邮电出版社《GSM数字移动通信系统》[法] Michel Mouly等著电子工业出版社《数字移动通信系统》陈德荣等著北京邮电大学出版社1.2 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。
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基本通信原理
[编辑本段]基本通信原理GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。
意思是全球移动通信系统。
分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。
PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。
GS M900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。
GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大），而DCS1800的手机的最大功率是1W。
GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行890~915MHZ 下行将935~960MHZPHASE2: 890~915MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。
PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户.GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、基站接收；下行就是基站到手机。
例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时隙.网络组成GSM1. BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的容量，一个收发器能支持8个用户。
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.
Page 17
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.
Page 8
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
A1
A1
A3
A3
A3
A2
C1
A2
C1
A2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C1
C3
C3
C3
B1
C2
B1
C2
B1
C2
B3
B3
B3
B2
A1
B2
A1
GSM通信原理(huawei)
29
内部资料 注意保密
AUC的功能
属于 HLRБайду номын сангаас的一个功能单元部分，专用于GSM系 统的安全性管理
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
30
内部资料 注意保密
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。
各用户使用不同的频率
频率 FDMA
时间
9
内部资料 注意保密
时分多址TDMA
各用户使用不同的时隙
频率
TDMA
时间
10
内部资料 注意保密
码分多址CDMA
各用户使用不同的正交代码序列
频率 CDMA 码
时间
11
内部资料 注意保密
GSM系统频率资源
GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD-TDMA
GSM系统频率资源
系统频点配置
GSM900
基站收：f1（n）＝890＋n×0.2 MHz 基站发：f2（n）＝f1（n）＋45 MHz
GSM1800
基站收：f1（n）＝1710＋（n－511）×0.2 MHz 基站发：f2（n）＝f1（n）＋95 MHz
13
内部资料 注意保密
GSM900系统共124个频点，频点序号（也即绝对频点号ARFCN）为1～ 124，在每端留有200KHz的保护带。 GSM1800系统共374个频点，频点序号（ARFCN）为512～885。 根据以上公式可以计算出76号频点对应的载波频率为905.2MHz，96号 频点对应的载波频率为909.2MHz。在中国，中国移动的频段范围为890~909 （上行），对应的频点号范围为1~95，中国联通的频段范围为909~915（上 行），对应的频点范围是96~124。在实际规划中一定要注意他们之间的分 割频点95号频点的规划，必要时需要进行频率协调。对于GSM1800频段， 目前中国移动和中国联通各申请分配了10MHz的资源，移动的频点范围是 512~561，联通为687~736。剩余频率资源暂时保留作其他用途，在实际规 划中应注意边缘频率的规划。
GSM通信原理基础理论
第一部分GSM通信原理基础理论GSM S 义GSM］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GSMft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 : 900MHz、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 Mo U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）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勺发展最引人注目。
1991年G SM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无线通信原理Word版
GSM:Global System for Mobile Communications,全球移动通信系统。
GSM网络由终端、无线接入设备和核心网络等几部分组成。
具体包括交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）和移动台（MS）四大部分。
GSM移动通信系统的组成其中BSS部分包括有基站控制器（BSC）、基站收发信台（BTS）和码型转换单元（TC）；NSS 部分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）；OSS部分包括有操作与维护中心-无线部分（OMC-R）、操作与维护中心-移动部分（OMC-M）和操作与维护中心-交换部分（OMC-S）；移动台部分（MS），其中包括移动终端（MT）和客户识别卡（SIM）。
无线基站子系统BSS系统是在一定的无线覆盖区中，由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。
它给MS和NSS之间提供了传输通道并管理这个通道。
BSS功能实体可分为BTS、BSC和TC。
BTS：BTS包括收发信机和天线,以及与无线接口有关的信号处理电路等无线接口设备，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。
BSC：主要负责控制和管理,主要由BTS控制部分、交换部分和公共处理器部分等组成。
具有对一个或多个BTS进行控制和管理的功能，它主要是进行无线信道的分配,释放以及越区信道切换的管理等,起中BSS系统中交换设备的作用。
TC：具有码型转换，速率适配的功能。
交换网络子系统：交换网路子系统（NSS）包括实现GSM的主要交换功能的交换中心以及管理用户数据和移动性的所需的数据库。
NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体间以及NSS与BSS之间通过符合CCITT信令系统No.7协议规范的7号信令网络互相通信。