GSM系统概述课件.ppt

1、GSM系统结构GSM系统结构一套完整的蜂窝移动通信系统主要是有:n交换网络子系统(SS)n无线基站子系统(BBS)n移动台(MS)n操作维护子系统(OMC)交换网络子系统(SS)交换系统包括下列功能单元: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)设备识别寄存器(EIR)n 一个MSC控制多个基站控制器(BSC)，它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。nHLR寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，此外还有MS的位置信息和IMSI，ISDN码等。n AUC与HLR相连，是向H

2、LR提供出于安全原因而使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。n VLR是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的MSC服务区的全部MS的有关信息（IMSI码和位置信息LAI）。与其它网络的接口通过GMSC，GMSC称为入口移动交换中心（GATE WAY网关或门道交换局）。无线基站子系统（BSS）基站系统由以下两个部分组成:1）基站控制器（BSC）BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，并提供基站至MSC之间的接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。2）无线基站（RBS）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。GSM系统结构GSM接口nGSM系

3、统遵循原CCITT建议的公共陆地移动通信网(PLMN)接口标准,采用NO.7信令支持PLMN接口进行所需的数据传输.nGSM系统各功能实体之间的接口定义明确,GSM规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的定义,通过各个接口相互传递有关的消息用不同形式的物理连路，完成各自特定的功能,传递各自特定的信息,这些都由相应的信令协议来实现.GSM系统的接口BSS与MS之间的接口为“Um”接口BTS与BSC之间的接口为“A-bis”接口BSC与MSC之间的接口为“A”接口MSC和VLR之间的接口为“B”接口MSC和HLR之间的接口为“C”接口HLR和VLR之间的接口为“D”接口MSC之间的接口为“E”接口

4、MSC和EIR之间的接口为“F”接口VLR之间的接口为“G”接口n GSM系统中的接口GSM网络区域组成 GSM 服务区PLMN 服务区MSCVLR 服务区位置区小区GSM网络区域组成ITU-T对移动通信系统的区域组成基本定义如下:nGSM服务区:由一个或几个服务区组成.nPLMN:是指由一家公司负责经营的移动通信业务区域,一般由若干个业务区(移动本地网)组成.nMSC/VLR业务区:MSC所覆盖的服务区域,凡在该区的移动台均在该区的访问位置寄存器VLR登记。一个移动业务交换中心MSC所覆盖的网络部分，可由N个位置区组成。MSC亦是采用编号方法来识别管理，通常一个或几个MSC对应一个HLR.n

5、位置区(LA):移动台可在其中自由移动而不需要进行位置登记的区域,一个位置区包含若干小曲，MSC中采用位置区域识别管理.n基站区:由一个基站提供服务的所有小区所覆盖的区域n小区:一个基站区划分为若干个小区,它是网络中一个基本的无线覆盖的区域.由小区识别码(CGI)识别位置区内的小区.CELL 目前的移动通信系统一般采用小区制,即将整个网络划分为若干小区,每个小区用以负责本小区移动通信的联络和控制等功能.因此移动网络的覆盖区可以看成是由若干正六边行的无线小区相互领接而构成的面状服务区,.由于这种服务区的形状很像蜂窝,便将这种系统称之为蜂窝式移动通信系统,与之相对应的网络称之为蜂窝式网络。CELL

6、n宏蜂窝小区n微蜂窝小区n微微蜂窝蜂窝小区主要特点n无线频率资源再用n越区自动切换n漫游GSM网络编号计划nGSM网络十分复杂,包括交换系统，基站子系统和移动台.移动用户可以与市话网用户,综合业务数字网用户和其他移动用户进行接续呼叫，因此必须具有多种识别号码。n移动网的号码或者标识码较为复杂,一个移动用户可能同时拥有多个号码,有的号码是固定的，有的是临时的GSM网络编号1.移动台的国际身份号码ISDN(MSISDN)n 在公共交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的签约号码,采用E.164编码n结构:MSISDN=CC+NDC+SN CC是国家码 NDC是移动服务访问码 SN是用户号码n2.国

7、际移动用户识别码(IMSI)nIMSI唯一地标识了一个GSM移动网的用户,并且能指出用户所属的国家号,PLMN网号和HLR号码。采用E.212编码n结构:IMSI=MCC+MNC+MSINnMCC 移动用户国家号 nMNC 移动拥护的所属PLMN网号nMSIN 移动用户标识.nNMSI 在某个国家内MS唯一的识别码n3、移动台漫游号码（、移动台漫游号码（MSRN）n 用于一次呼叫的路由选择。n MSRNCCNDCSNn CC国家号n NDC国内目的地号码(用于识别PLMN）n SN用户号，用于识别MSC/VLR的地址。n4、临时移动用户识别码（、临时移动用户识别码（TMSI）n 用于保护IMS

8、I码，该号只在本MSC区域有效，本次呼叫n有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过4个字节。n一个CCCC的寻呼容量为2个IMSI或4个TMSI。n n5、国际移动台设备识别码（、国际移动台设备识别码（IMEI）n 是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。n IMEITACFACSNRSPn TAC型号论证码n FAC最终装配码，用于识别制造厂家。n SNR序号n SP备用n6、位置区识别码（、位置区识别码（LAI）n LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。nLAIMCCMNCLACn MCC移动国家号，识别一个国家n MNC移动网号，识别国内的GSM网n LA

9、C位置区号码，识别一个GSM网中的位置n7.小区全球识别码（小区全球识别码（CGI）n 用于识别一个位置区内的小区。n CGIMCCMNCLACCIn8、基站识别码（、基站识别码（BSIC）n BSICNCCBCCn NCC国家色码，用于识别边界上不同国家GSM移动网n BCC基站色码，用于识别同频基站，一个簇一个BCC。n小区数据中的NCCPERM=X，用于指定移动台允许接入的网n络。BCC可以在OMT2中读出。各种号码的应用各种号码的应用PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSC地址MSRNHLRVLRn下例是一个

10、北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用n户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。n 1、主叫拨号。北京市话用户A拨打广州GSM用户B的nMSISDN号码，PSTN网络的交换机分析MSISDN号码，得n知B用户为移动用户，它把呼叫转到GSM网络上距它最近n的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。n 2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位n置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR，要求n查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。n 3、HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换n成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC，n向该MS

11、C申请分配一个漫游号码。n 4、选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用n户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。n5、连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，n用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫n的建立和计费功能。n 6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSCn发出寻呼命令到MS所在位置区内的所有无线基站，再由基站n向被叫用户B发呼叫信号。n 7、基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼n消息（含有MS的IMSI）通过无线控制信道发射。MS接收到寻n呼后向基站发回响应信号。n 8、呼叫连接。MS响应

12、信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴n权、设备识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条TCH，n接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。n当被叫摘机应答，则系统开始计费。MS状态与通信事件nMS的状态包括开机和关机两种,MS在开机后,又存在着两种状态，一种就是空闲状态,另外一种就是通话状态.n空闲状态:网络选择,小区选择,小区重选,位置更新和寻呼事件;n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,无线链路控制和功能控制位置更新n位置更新概念引入nMS在哪几种情况下发生位置更新n位置更新有哪集中情况基站与移动台之间的通信 移动通信的重要

13、特征是基站与移动台之间是无线连接。无线信道总是成对配置和使用的，一个用于移动台发送信号，称作“上行”，另一个用于基站发送信号，称为“下行”。漫游n漫游是指在一个移动通信网内，无论用户处在什么位置，系统都能为之提供通信服务。切换n切换是用来满足移动台在通话期间移动仍能保持通话质量的一种功能。当用户处在通话中，从一个小区移到另一个小区时，为保证通话质量，才将通话信道在小区之间进行切换。频率复用n就是指相同的载频可以被相隔足够远的不同小区重复使用。为了增加系统的容量，在蜂窝式系统中采用了频率复用技术。分离和激活n当移动台开机后，会向MSC/VLR发出位置更新消息。系统就会认为此用户已经激活，作“附着

14、”标记。n当用户关机时，移动用户会向系统发出分离处理消息，系统会对其作“分离”标记。切换切换的三种情况：n同一BSC内小区间的切换n同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区切换n不同MSC/VLR控制的小区间的切换无线接口 无线信道分为业务信道和控制信道 1、业务信道（TCH）用于传送编码后的话音或数据信息。2、控制信道（CCH）分为：广播信道、公共控制信道、专用控制信道。n1）广播信道（BCH）广播信道分为频率校正信道、同步信道、广播控制信道三种，都为下行信道，点对多点。频率校正信道（FCCH）：用于向移动台传送频率校正信号，使移动台能调谐到相应的频率上。同步信道（SCH）：该信道向移动台传

15、送帧同步和基站识别码（BSIC）。广播控制信道（BCCH）：该信道向移动台传送小区的通用用消息，包括位置区识别码，小区内允许的最大输出功率，相邻小区的BCCH载频等信息。n2）公共控制信道（CCCH）公共控制信道包括寻呼信道、随机接入信道、允许接入信道三种。寻呼信道（PCH）：下行信道，用于寻呼移动台。随机接入信道（RACH）：点对点上行信道，用于移动台接入系统申请。允许接入信道（AGCH）：点对点下行信道，用于系统分配给该移动台的专用信道并通知移动台允许接入。n 3）专用控制信道（DCCH）专用控制信道包括独立专用控制信道（SDCCH）、慢速随路控制信道（SACCH）、快速随路控制信道（FA

16、CCH）。独立专用控制信道（SDCCH）：点对点下行信道，用于移动台呼叫建立之前传送系统信息，如登记和鉴权等。慢速随路控制信道（SACCH）：用于传送服务小区及相邻小区的信号强度、移动台功率等级等数据。快速随路控制信道（FACCH）：用于传送速度要求高的信令信息。同一同一BSC内小区间的切换内小区间的切换（小区属于不同的基站）BSC令新小区所在的基站激活一TCH信道。BSC经原小区的基站向MS发送切换的信息，包括频率、信道等。MS调谐到新频率上，在给定的时隙内发送切换接入脉冲序列。当新的基站收到这一突发脉冲序列后，即经FACCH信道发送有关同步、输出功率、时间调整等参数信道至MS。MS接收此信

17、息后，经新的基站向BSC发送切换完成消息。BSC通知老基站释放其TCH。123456切换的三种情况：同一BSC内小区间的切换同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区切换不同MSC/VLR控制的小区间的切换BSCRBS1RBS212234556同一同一BSC内小区间的切换内小区间的切换1、命令新RBS激活新的TCH2、向MS发新的信道信息3、MS调谐后在FACCH上发接入脉冲序列4、基站收到后在FACCH上发动态信息5、MS收到后发切换完成6、释放原TCH 同一同一MSC/VLR内不同内不同BSC控制的小区间的切换控制的小区间的切换1、BSC决定在切换时，先向MSC发送包括新小区基站号在内的切换

18、请求信息。2、MSC查出哪个BSC控制该基站，将请求发往该BSC。3、新BSC令该基站激活一TCH信道。4、新BSC经过MSC、老BSC、老基站发送切换频率、信道等信息（经FACCH发送）。5、MS调谐到新的载频上，并在指定的信道上（FACCH）传送切换接入突发脉冲序列。6、当新基站检测到该信息后，同样由FACCH信道，向MS发送定时、功率等级等信息。7、MS接收之后，经新BSC、MSC向老BSC发送切换完成消息。8、新BSC通过MSC发送命令至老BSC，释放其TCH信道。9、老BSC令其基站释放TCH信道。147824394465老BSC新BSCMSC7778同一MSC内不同BSC小区间切换

19、4、发送新频道、信道信息5、用RACH发切换接入6、发PWR、TA信息（用RACH算出）7、收到信息后发切换完成信息8-9、释放原信道 TCH老FACCHRACH新FACCH激活新的TCH1、发新小区基站号2、查出新的BSC并发请求 不同不同MSC/VLR控制的小区间切换控制的小区间切换1、老BSC向其MSCA发送切换请求信息。2、MSCA发现新小区在MSCB服务区内，故向MSCB发送切换协助信息。3、MSCB收到该信息后，为此分配一专门的切换号（当需要将呼叫再 切换回去时使用，同时向相应的BSC送发切换请求。4、新BSC接收该信息后，令目标基站激活一TCH，并将TCH号等切换信 息送回MSC

20、B。5、MSCB收到BSC送来的信息后，与切换号一起送回MSCA。6、MSCA建立起一条通往MSCB（可能经过PSTN网）的局间中继路由。7、MSCA令其BSC经FACCH向MS发送有关切换的信息，包括切换到哪 个频率哪个信道上。8、MS调谐到新的频率上，并在给定时隙上经FACCH信道发送切换接入 脉冲序列。9、当新的基站收到这一信息后，将经FACCH向MS发送关于定时、功率 输出参数等信息。10、MS经新BSC、MSCB、MSCA向老BSC发送切换完成信息。由MSCA 建立通往MSCB的通路。由MSCB将通路延伸到BSC和基站。不同不同MSC/VLR间小区切换间小区切换105661472395老BSC新BSCMSC A7108MSC B1010GSM PLMN PSTN