移动通信网络及技术(第二版) 第二章

1986年，该小组在巴黎对欧洲各国及各公司经大量研究和 实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。
1987年5月，GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址 TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE-LTP语音编码和高斯滤波 最小移频键控GMSK调制方式达成了一致意见。同年，欧洲17 个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录(MOU)，相互达成 履行规范的协议。与此同时，还成立了MOU组织，致力于 GSM标准的发展。
(3) 语音质量高。GSM规范中有关空中接口和语音编码的 定义以及数字传输技术的特点，在门限值以上时，语音质量总 能达到标准水平而与无线传输质量无关。
(4) 提供开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口不仅 限于空中接口，而且包括网络之间以及网络中各设备实体之间， 例如A接口和Abis接口。
(5) 安全性高。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到 安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利，加密用于空中接 口，由SIM卡和网络AUC合作完成。TMSI是一个由业务网络 给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置 或通话内容。
第 2 章 GSM移动通信系统
2.1 概述 2.2 GSM系统结构 2.3 GSM系统的主要规格参数 2.4 GSM位置区划分及编号方式 2.5 GSM逻辑信道和帧结构 2.6 GSM的主要技术 2.7 GSM系统网络规划 2.8 GPRS通用分组无线业务
2.1 概 述
2.1.1 GSM的发展历史
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按标准规定，Abis接口是标准化接口，但实际上不同制造 商设备的Abis接口略有不同，所以一般情况下，GSM系统运 营商只能采用同一个制造商提供的BTS和BSC设备。A接口也 是规定的标准化接口，这个接口采用7号信令协议(SS7)，A接 口允许业务提供商使用不同制造厂家提供的基站和交换设备。
图2-2-1 GSM系统的总体结构
(2) 容量大。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用载 干比要求降低至9 dB，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)；加上半速率语音 编码的引入和自动话务分配以减少了越区切换的次数，使 GSM系统的容量效率(每小区的信道数/MHz)比TACS系统高3 倍～5倍。
BSS负责管理MS与MSC之间的无线传输通信。BSS包 括基站控制器(BSC)和基站收发信机(BTS)两部分。每个BSS包 括多个BSC，BSC经过一个专用线路或微波链路连接到MSC上。 一般情况下，一个BSC可以控制多个BTS。BSC与BTS之间的 接口叫做Abis接口，BSC与MSC之间的接口叫做A接口。
同年，移动特别小组还完成了制定1800 MHz频段的公共 欧洲电信业务的规范，命名为DCS1800系统。该系统与 GSM900具有同样的基本功能，因而该规范只占GSM建议的很 小一部分，仅将GSM900和DCS1800之间的差别加以描述，绝 大部分二者是通用的，它们均可统称为GSM系统。
1992年，大多数欧洲GSM运营者开始商用业务。到1994 年5月，已有50个GSM网在世界上运营；到10月，总客户数已 超过400万，国际漫游客户每月呼叫次数超过500万，客户平均 增长超过50%。1993年欧洲第一个DCS1800系统投入运营。
GSM用户遍及欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋洲等130多 个国家和地区。可以说，GSM是目前世界上使用最广、用户 数最多、发展最成功的无线系统标准。
2.1.2 GSM的特点
相对于第一代模拟移动通信系统，GSM系统具有以下 特点：
(1) 频谱效率高。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，使系统具有更高的频谱效率。
BSC主要完成如下功能： (1) 接口管理：支持与MSC间的A接口、与BTS间的Abis接 口及与OMC间的X.25接口。 (2) BTS与BSC之间的地面信道管理：BSC对BTS之间的 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。
(3) 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等。无线资源管理 (RRM)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。
1990年，MOU组织完成了GSM900的规范，共产生大约 130项的全面建议书，不同建议经分组而成为一套12系列。
1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MOU组织为该系 统设计和注册了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系 统(Global System for Mobile Communications)”。从此，移动通 信跨入了第二代数字移动通信系统。
2.2.1 GSM系统的总体结构
GSM系统的总体结构如图2-2-1所示。由图可见，GSM系 统由移动台(MS)、基站子系统(BSS)、网络子系统(NSS)和运 营支持子系统(OSS)组成。
MS是用户直接使用的设备，也称为用户设备。MS包括存 储用户个人信息的SIM卡和实现移动通信的物理设备两部分。
SIM卡存储用户特有的个人信息，包括实现鉴权和加密的 信息、享有的业务类型等。物理设备是实现通信功能的设备， 这部分设备对所有用户都是相同的，可以是手持机、车载机等。 没有SIM卡，GSM移动设备本身不能参与网络工作。
欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standardization Institute，ETSI)的前身欧洲邮政电信管理会议 (Conference of European Posts and Telecommunications，CEPT) 成立了移动特别行动小组(Groupe Spécial Mobile，GSM)，该 小组得到了对有关泛欧数字移动通信系统的诸多建议进行改进 的授权。
(6) 可与现有通信网络互连，如ISDN、PSTN等。与其他 网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。
(7) 具有漫游功能。漫游是移动通信的重要特征，它标志 着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可提 供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如 计费。
2.2 GSM系统结构