2022年GSM基础知识 .pdf
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1、GSM 网络基础京信通信系统(广州)有限公司2004年 06 月名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 18 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 18 页 -目录第一章GSM 移动通信系统概述.4一、GSM 移动通信系统 .4 二、GSM 系统编号规划 .5 三、GSM 系统的移动网络功能.7 第二章GSM 无线接口.8一、工作频段的分配.8 二、时分多址技术(TDMA).9 三、跳频技术.12 第三章GSM 网络优化.13一、网络优化的基本概念.13 二、网络优化实施步骤.13 第四章工程中常用测量参数.17一、主邻小区参数.17 二、测
2、试软件时域图参数.17 三、导航轨迹图参数.17 四、事件统计参数.18 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 18 页 -第一章GSM 移动通信系统概述一、GSM 移动通信系统1、GSM 系统的基本特点GSM 数字蜂窝移动通信系统(简称GSM 系统)是完全依照欧洲通信标准化委员会(ETSI)制定的 GSM 规范研制而成的,任何GSM 系统都必须符合GSM 技术规范。GSM 系统是一种典型的开放式系统,其具有以下主要特点:1)GSM 系统由几个分系统组成,各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案,保证任何厂商提供的GSM 系统设备可以互连。同时,GSM 系统与各种
3、公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范,使GSM 系统可以与各种公用通信网实现互联互通。2)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。3)GSM 系统采用 FDMA/TDMA及调频的复用方式,频率复用利用率高,同时具有灵活方便的组网结构,可以满足用户的不同容量需求。4)GSM 系统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。5)GSM 系统抗干扰能力较强,系统的通信质量较高。2、GSM 系统的组成GSM 系统由一系列功能单元组成,其具体组成如下图所示,D A A B B C C D E F F G VLR VLRHLREIR BSS BSS MSC
4、MSC 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-5-二、GSM 系统编号规划1、移动用户号码(MSISDN)MSISDN 指主叫用户呼叫GSM 移动用户所拨的号码。其组成如下图:CCSNNDC移动台国内 ISDN 号码移动台国际 ISDN 号码其中:CC 国家码,中国为 86 NDC 国内网络接入号码,移动135139,联通 130132 SN 用户号码。2、国际移动用户识别码(IMSI)在 GSM 系统中,每个用户都分配有一个唯一的IMSI,此号码在整个 GSM 系统中有效,用于用户身份的识别。组成如下图:MCCMSINMNCN
5、MSIIMSI其中:MCC 移动国家码。中国为460。MNC 移动网号,识别移动用户归属的移动通信网。移动01,联通 02。MSIN 移动用户识别码,唯一的识别某移动网中的移动用户。NMSI 国家移动用户识别码,有MNC 和 MSIN 组成。3、临时移动用户识别码(TMSI)考虑到系统的安全性,GSM 系统提供了在空中接口传递TMSI 替代 IMSI 的保密措施。TMSI 由 VLR 为来访的移动用户在鉴权成功后分配,它是一个由VLR 自行分配的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-6-4 字节的 BCD 编码,仅限在 VLR
6、管辖区内代替 IMSI 临时使用,且与 IMSI 相互对应。4、移动用户漫游号码(MSRN)MSRN 是在呼叫接续时由VLR 临时分配给移动台的一个号码,用于GSM 网络在接续时的路由选择。5、位置区识别码(LAI)位置区是指移动台可任意移动而不需要进行位置更新的区域,它可以由一个或若干个小区组成,为了呼叫移动台,系统在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。位置区识别码 LAI 用于检测位置更新和信道切换的请求,结构如下图:MCCLACMNC2位最大16bit2位位置区识别 LAI其中:MCC、MNC 与 IMSI 中该部分相同。LAC 是位置区号码,用于识别 GSM 网络中的一个位置区,可以由
7、运营商自定。6、全球小区识别码(CGI)CGI 是在所有 GSM 中用作小区的唯一标识,是在位置区识别号LAI 基础上加小区识别号 CI 构成,其结构如下图:MCCLACMNC2位最大16bit2位位置区识别 LAICI最大16bit全球小区识别号 CGI7、基站识别色码(BSIC)BSIC 用于识别相邻国家的相邻基站,其组成如下图:BCCNCC2位2位基站识别色码 BSIC其中:NCC 位 PLMN 色码,主要用于区分国界两侧的运营上(国内用于区别不同的省)。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-7-BCC 为基站色码,用于唯
8、一识别相邻的采用相同载频的不同BTS。8、国际移动设备识别码(IMEI)IMEI 唯一识别移动台,是一个15 位的十进制编码,其结构如下图:TACSNRFAC6位2位SP全球小区识别号 CGI6位2位其中:TAC 6 位,型号批准码,由欧洲型号认证中心分配。FAC 2 位,工厂装配码,表示生产厂家及装配地。SNA 6 位,序列号,由厂家分配,用于识别每个设备。SP 2 位,备用码。三、GSM 系统的移动网络功能GSM 系统能够提供四大类移动网络功能,包括支持通信业务的网络功能,支持移动性管理的网络功能,支持安全性管理的网络功能,支持呼叫处理的附加网络功能。1、支持通信业务的网络功能这种功能是
9、GSM 系统最基本的网络功能,它支持系统的基本业务和补充业务,保证系统用户间通信的建立。它支持呼叫的建立和释放、寻呼、信道分配和释放等呼叫处理过程,以及对附加业务的激活、去活、登记、删除等业务操作过程。2、移动性管理网络功能支持处理由于用户的移动性带来的一系列问题,主要包括位置更新、切换和漫游。3、安全性管理网络功能移动通信中最重要的通道是空中接口,由于它的开放性所带来的不安全因数使GSM 系统的安全性管理功能显得尤为重要。GSM 系统在安全性管理方面设计了许多方法来保护空中接口信息的安全,网络安全功能支持移动用户鉴权、移动用户识别的保密、用户数据的保密以及信令数据的保密等安全措施。4、支持呼
10、叫处理的附加网络功能此功能支持呼叫重建、排队、非连续接收等附加网络功能。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-8-第二章GSM无线接口一、工作频段的分配1、中国移动和中国联通GSM 网络的工作频段中国移动和中国联通GSM 系统采用 900MHz 和 1800MHz 频段,具体频率分配见下表:系统及使用部门上行频率 MHz 下行频率 MHz 移动 GSM900 890909 935954 联通 GSM900 909915 954960 移动 GSM900 增加频段885890 930935 移动 DCS1800 17101720
11、18051815 联通 DCS1800 17451755 18401850 2、频道间隔GSM 系统相邻量频点间隔为200kHz,每个频点采用时分多址(TDMA)方式,分为 8 个时隙,既有 8 个信道(全速率),如 GSM 采用半速率语音编码,每个频点可容纳 16 个半速率信道,可使系统容量扩大一倍,但将导致语音质量下降。3、频道配置绝对频点号(ARFCN)与频道标称中心频率的关系为:1)GSM900 频段MHznMHznf2.0)1(2.890)(1(上行)MHznfnfh45)()(1(下行)n 为绝对频点号,范围为1124,其中中国移动的绝对频点号为195 号,中国联通的绝对频点号为9
12、6124 号。)(1nf为上行信道频率)(nfh为下行信道频率2)DCS1800 频段MHznMHznf2.0)512(2.1710)(1(上行)MHznfnfh95)()(1(下行)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-9-n 取值范围为 512885,其中中国移动的绝对频点号为512562,中国联通的绝对频点号为 736786。4、干扰保护比载波干扰比(C/I)是指接收道的希望信号电平与非希望信号电平的比值,此值与MS 的瞬时位置有关。1)同频干扰保护比C/I C/I 是指当不同小区使用相同的频率时,另一小区对服务小区产生的
13、干扰。GSM 规范中一般要求 C/I9dB,工程中一般加 3dB 余量,既要求 C/I12dB。2)邻频干扰保护比C/A C/A 是指在频率复用模式下,邻近频道会对服务小区使用的频道产生干扰。GSM规范中一般要求载波偏离200KHz 时 C/A-9dB,工程中一般加3dB 余量。载波偏离400KHz 时的 C/A-41dB。二、时分多址技术(TDMA)GSM 多址方式为 TDMA 和 FDMA 相结合并采用跳频的方式,载波间隔为 200KHz,每个载波由 8 个基本的物理信道。一个物理信道可以由TDMA 的帧号、时隙号和跳频序列号来定义。每个时隙的长度为0.577ms,每个时隙包含 156.2
14、5bits,GSM 的调制方式为高斯滤波最小频移键控(GMSK),调制速率为 270.833kbit/s。1GSM 信道在 GSM 中信道可以分为物理信道和逻辑信道。一个物理信道就是一个时隙,通常定义为给定 TDMA 帧上固定位置上的时隙(TS)。而逻辑信道是根据BTS 与 MS 之间传递的消息种类不同而定义不同的逻辑信道。逻辑信道是通过BTS 映射到不同的物理信道上传送。逻辑信道又分为业务信道和控制信道。1)业务信道业务信道用于承载语音或用户数据,可分为语音业务信道和数据业务信道。a.语音业务信道TCH/FS:全速率语音信道13kbit/s TCH/HS:半速率语音信道5.6kbit/s b
15、.数据业务信道TCH/F9.6 9.6kbit/s 全速率数据信道名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-10-TCH/F4.8 4.8kbit/s 全速率数据信道TCH/H4.8 4.8kbit/s 半速率数据信道TCH/H2.4 2.4kbit/s 半速率数据信道TCH/F2.4 2.4kbit/s 全速率数据信道2)控制信道控制信道用于携带信令或同步数据,可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。其中:广播信道(BCH)包括 BCCH(广播控制信道)、FCCH(频率校正信道)、SCH(同步信道),它们携带的信息目标是小区内
16、所有的手机,因此它们是单向的下行信道。公共控制信道(CCCH)包括 RACH(随机接入信道)、PCH(寻呼信道)、AGCH(接入许可信道)和CBCH(小区广播控制信道),其中 RACH 是单向上行信道,其余均为单向下行信道。专用控制信道(DCCH)包括 SDCCH(独立专用控制信道)、SACCH(慢速随路控制信道)、FACCH(快速随路控制信道)。2、TDMA 帧在 GSM 中,每一个载波被定义为一个TDMA 帧。每帧包括 8 个时隙(TS0TS7),并都有一个帧号,这是因为在计算加密序列的A5 算法中是以 TDMA 帧号为一个参数。当有了 TDMA 帧号后,移动台就可以判断控制信道TS0 上
17、传送的为哪一类逻辑信道。TDMA 的帧号是以 2715648个 TDMA 帧为周期循环编号的。每 2715648个 TDMA帧为一个超高帧;每一个超高帧又由2048 个超帧组成;而每个超帧又由51 个 26 复帧或 26 个 51 复帧组成。这两种复帧是为满足不同速率的信息传输而设定的。具体的帧结构图如下图所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页,共 18 页 -京信通信系统(广州)有限公司-11-0 1 2 3 42043 2044 2045 2046 20471 超高帧 2048超帧 2715648TDMA帧1超帧 1326TDMA 帧1 26复帧 26TDMA 帧
18、1 51复帧 51TDMA 帧1 TDMA 帧8时隙012347484950012425012322232425012347484950012345673、逻辑信道与物理信道之间的对应关系在 GSM 网络中,通常每个小区都有若干个载波,每个载波都有8 个时隙,假设有n 个载波,分别为C0、C1、C2C7,时隙数为 TS0、TS1 TS7。1)控制信道的映射当某小区超过一个载波时,该小区下行C0 上的 TS0 就映射广播和公共控制信道(FCCH、SCH、BCCH、CCCH),可使用 main BCCH 的组合。该时隙不间断的向该小区的所有用户发送同步信息、系统消息、寻呼消息和指配消息。即使没有寻
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