GSM网络基础知识.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,SIT,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,GSM网络基础知识,GSM网络基础知识GSM网络基础知识培训目标本课程结束后，学员可以：,掌握的基本知识,了解系统的基本架构,了解中的关键技术2,培训目标,本课程结束后，学员可以：,掌握的基本知识,了解系统的基本架构,了解中的关键技术,2,培训提纲,GSM,系统网络结构,2,GSM,系统原理,3,概述,1,3,移动通信的发展历史,4,NMT,AMPS,TACS,GSM,D-AMPS,IS-136,cdmaOne,IS-95,PDC,IMT-2000,1980,1990,2000,移动通信中的多址技术,移动通信系统中一般有三种方式来提供所需要的信道,：频分多址,每个用户使用不同频率；,一个频率就是1个信道；,：时分多址,每个用户在不同的时间窗口（“时隙”）上；,每个频率上不同的“时隙”就是1个信道；,：码分多址,每个用户共享频率和时隙资源，使用不同的“码字”,1个信道就是1个“码道”,5,Frequency,Time,Power,Frequency,Time,Power,Frequency,Time,Power,FDMA,TDMA,CDMA,模拟移动通信的缺陷,各个系统之间没有公共接口，难于实现漫游,无法与固定网向数字化推进相适应,频谱利用率比较低,安全保密性比较差,业务种类受限,移动设备成本高、体积大,网络的管理控制存在问题,数字移动通信的优点,抗干扰能力强,频谱利用率高,可方便实现数据业务,易于加密,便于网络的管理和控制,便于设备的集成,为什么要发展第三代？,现有第二代数字移动通信系统的不足,频谱利用率不够高 容量问题,传输速率较低 业务单一,存在多个标准 无法实现全球漫游,个人通信的目标“任何人，在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。”,培训提纲,9,GSM,系统网络结构,2,GSM,系统原理,3,系统组成,a,系统编号计划,b,全国网络结构,c,概述,1,系统组成,10,OMC,OMC,NMC,A,B,C,E,F,G,H,D,系统接口,A接口：与间的接口,接口：与间的接口,接口：与间的接口,B接口：与间的接口,C接口：与间的接口,D接口：与间的接口,E接口：与间的接口,F接口：与间的接口,G接口：与间的接口,H接口：与间的接口,（移动业务交换中心）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,操作与维护,数据库管理,测量,人机接口（）,网间互通,计费,（归属位置寄存器）功能与作用,用户识别号（）,当前用户的（当前位置）,业务能力、业务限制信息,用户申请的补充业务,补充业务信息（例：当前转移的电话号码）,用户状态（）,移动用户漫游号（）传递,（拜访位置寄存器）功能与作用,移动台状态,部分补充业务数据,移动站的位置登记(),临时移动用户识别号()管理,管理,（鉴权中心）功能与作用,鉴权和加密数据,A38算法,MSC,MSC,BTS,BTS,BTS,A,C,D,H,E,F,鉴权,SIM,Ki,A8,A3,VLR,Sres,Kc,RAND,Kc,Sres,=?,Sres,Kc,RAND,A8,A3,Ki,AUC,加密,MS,SIM,Ki,A8,A3,Kc,Sres,A5,Speech,Data,VLR,无线通路,BTS,Speech,Data,Sres,Kc,RAND,A5,：,存储移动设备分类表(),用来管理所有移动台设备的国际移动用户识别（）号码以及检查每个移动台设备是否为合法设备。,它包括一个数据库，存储着所有签约用户所使用的移动台设备的号码等。,白名单、黑名单、灰名单,（移动设备识别寄存器）功能与作用,功能与作用,白名单,灰名单,黑名单,合法用户,和允许,漫游用,户的,有故障,未经型,号认证,淘汰的,报失被,盗或,非法使用,的,基站子系统()组成,基站控制器,基站收发信机,无线操作维护中心,码变换器(),接口,接口,接口,（基站控制器）的一般结构,数字,中继,交换网络,处理器网络,数字,中继,A接口,接口,的功能作用,实现A接口物理层规定(1),实现A接口.7号信令功能(),实现接口物理层规定(1),实现接口数据链路层(),实现A接口与接口间信道交换功能,实现部分网络层的功能,实现无线资源管理(),实现管理应用部分的功能,实现切换功能等,（基站收发信台）的一般结构,基,站,接,口,设,备,信,令,处,理,编码与交织,译码与解,交织,加密,调制,发信机,天,线,收信机,均衡,解调,解密,的功能模块,跳频控制,时钟,功率控制,的功能作用,实现接口物理层规定(1),实现接口数据链路层(),实现管理功能,实现部分无线资源管理(),实现接口物理层规定(1),实现接口数据链路层(),实现实现跳频功能,实现信道加密、解密功能,实现信道编译码、交织与解交织功能,实现调制与解调功能,码变换器(),BBS,64,KBPS,16,KBPS,MSC,30,PCM,TRAFFIC,CHANNEL,*4,TC,120,GSM TRAFFIC,CHANNELS,0,1,16,31,功能,全称：,语音编解码功能（、）,非连续发射功能（）,数据速率适配功能,与的远端通信功能,结构,SIM,ME,MS,用户识别模块(),系统位置区域概念,服务区,服务区系指移动台可获得服务的区域,公用陆地移动通信网区域(),区是指整个陆地移动通信网的地理区域,区,指由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共覆盖的区域构成的网的一部分,位置区（区）,指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域，一个位置区可由若干个小区（或基站区）组成,基站区,由置于同一区域的一个或数个基站收发信台()包括的所有小区所覆盖的区域,小区,采用基站识别码或全球小区识别码进行标识的无线覆盖区域,系统编号计划,移动用户号码(),国家号码():中国为86,：移动接入码，=139(8、7、6、5、0、1),移动用户号：H0H1H2H3,H0H1H2H3：识别码，由总部统一分配到本地网；H00,：移动用户号，由自行分配,CC,MAC,SN,国内有效移动用户,ISDN,号,码,国际移动用户,ISDN,系统编号计划,国际移动用户识别码(),移动国家号码():中国为460.,移动网号():移动为00，联通为01.,移动用户识别码():H1H2H3,MCC,MNC,MSIN,国内移动用户识别码,国际移动用户识别码,系统编号计划,国际移动台设备识别码(),型号批准码()：由认证中心分配,工厂装配码()：由厂家编码，表示制造厂家及最后装配地,序列号()：由厂家分配,版本级别()：由认证中心确定，与关联,6个数字,2个数字,6个数字,1个数字,系统编号计划,位置区识别码(),小区全球识别码(),L1L2L3L4,小区识别码()：二字节的编码,全国网络结构,三级网结构,第一级1负责汇接所连的二级汇接中心（2）或本地端局的业务。原则上在各省中心建立一对独立的1。一级汇接中心之间为网状网连接。,第二级2负责汇接的省内业务，并同时转接至1的省际业务,第三级为移动端局或本地汇接局（）,全国网络结构,二级网结构,全国网络结构,信令网结构,通常1连到，2和连到,培训提纲,37,GSM,系统网络结构,2,GSM,系统原理,3,无线信道,a,主要技术,b,系统频率规划,c,概述,1,、系统简介,d,的结构,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,TS0,TS1,TS2,TS3,TS4,TS5,TS6,TS7,f0,f1,f2,f4,f4,f5,时间,频率,帧,时隙与帧,接口上传输的单位是有大约100多个调制比特组成的脉冲串，称为“突发脉冲（）”,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,突发序列（）,时隙,1,2,突发脉冲序列类型,逻辑信道,控制信道的映射,与在0上的复用,0上的复用,控制信道的映射,下行和在1上的复用,上行和在1上的复用,业务信道的映射,的复用,上行链路的结构与下行的一样的，唯一不同的是有一个时间的偏移，也就是说上下行的2是在不同时间出现，时间偏移约为3个时隙,语音编码,编码器,系统话音编码器是采用声码器和波形编码器的混合物 混合编码器，全称为线性预测编码-长期预测编码-规则脉冲激励编码器（编码器）,编码速率13,信道编码,信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力,使用分组码和卷积码混合的信道编码。首先对一些信息比特进行分组编码，构成一个“信息分组十奇偶(检验)比特”的形式，然后对全部比特做卷积编码，从而形成编码比特,使用编码增加了无效负荷和传输时间,适合纠正非连续的少量错误,交织,交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列,作用：减小信道快衰落带来的影响,缺点：带来了附加的额外延时,信道编码与交织的使用,信号调制,（）,高新数字,预滤波,MSK,调制,1 0 0 1 1,1 0 0 1 1,调制频谱,200,衰落与分集,距离,(m),接收功率,(dBm),10,20,30,-20,-40,-60,慢衰落,快衰落,衰落与分集,慢衰落,由地形起伏、建筑物及障碍物的遮蔽等引起慢衰落（阴影衰落）,快衰落,由各种反射物和散射体产生的直射波、反射波和散射波的相互干扰和串扰，以及多普勒（）频移等产生的快衰落（多径衰落）,衰落与分集,抗快衰落措施分集,在若干个支路上接收相互问相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率,时间分集,符号交织、检错、纠错编码、接收机技术,空间分集,采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式。,频率分集,采用跳频,采用扩频技术,时间色散与均衡,时间色散起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题,与快衰落不同，其反射信号来自远离接收天线的物体，时间差大于1个比特的时间,时间色散与均衡,系统中采用了自适应均衡技术解决时间色散问题,前馈横向,滤波器,自适应算法,判决,反馈横向滤波器,A,B,y(n),+,_,I(n),I(n),+,_,e(n),输出序列,参考训练,序列(n),训练序列,切换,切换目的,援救切换：当移动台离开管理它的小区的无线覆盖时,减小干扰：当移动台与另一小区联系，可以大大改进总的干扰电平时,业务量切换：当一个小区拥塞，而邻近小区较空闲时,切换,避免频繁切换,采用改进的滤波技术，去除测量数据中因衰落造成的抖动，保证测量数据更准确，切换更真实。,设置不对称的切换边界只有当邻区的信号比本小区的信号好到一定程度时才切换。,采用强行迟滞方法，一次切换后必须经过一定的时间才能切回原小区。,在多层网时，启动速度原因切换,功率控制,移动台的功率控制,移动台功率控制分为两个调整阶段，即稳态调整阶段和初始调整阶段,稳态调整是功率控制算法执行的常规方式，初始调整使用于呼叫接续最开始的时刻,初始阶段功率控制与稳态阶段功率控制的差别在于初始阶段的期望上行链路接收电平及接收质量与稳态阶段的不同，滤波器长度不同，初始阶段仅进行向下调整等,功率控制,基站的功率控制,基站功率控制为可选的功能。基站功率控制与功率控制基本相同，基站功率控制仅使用稳态功率控制算法,基站功率控制分为静态功率控制与动态功率控制，动态功率控制是在静态功率控制的基础上的微调,由0505协议规范规定基站静态功率级别分为6级（2级），基站可输出的最大功率若为46（40W），第6级则为34,不连续发射（）,在一个通信过程中，其实移动用户仅有40%的时间是在通话，大部分时间都没有在传递话音消息，这样将会大大的浪费系统资源。针对这种情况引入了这一不连续发射的机制，它通过禁止传输用户认为不需要的无线信号，从而减少了空间干扰，降低了发信机功率，延长的电池使用时间,不连续接收（）,系统按照将用户分为不同的寻呼组，不同寻呼组手机在不同时刻接收寻呼信息，其它时间处于休眠状态，可关闭某些硬件设备的电源以节省功率开销,P,P,P,P,P,P,P,P,BCCH,MS Being paged,MS in,Sleeping mode,MS in,listen mode,MS in,Sleep mode,BCCH Multiframe,(,P=Paging Channel),跳频技术,采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性，它首先被用于军事通信，后来在标准中也被采纳,f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7,f0,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,t,t,0 1 2 3 4 5 6,跳频图案：（5、4、7、0、6、3、1）,频率复用技术,系统的频带,900系统工作频带如下：,上行890 915,下行935 960,双工间隔为45，载频间隔为200。,1800系统工作频带如下：,上行1710 1785 其中无委会批准频带为1710 1755,下行1805 1880 其中无委会批准频带为1805 1850,双工间隔为95，载频间隔为200,频率复用技术,系统的频道编号,扩展900系统频道编号为：,900：(n)=890+0.2n,(n)=(n)+45 ，0 n 123,900：(n)=890+0.2(1024)，974 n 1023,(n)=(n)+45,n值称为绝对射频频道号（），通常第1和第124频道作为系统保护频道不予使用。,1800系统的频道编号为：,(n)=1710.2+0.2(512),(n)=(n)+95，512 n 885,374个频道,频率复用技术,频率复用就是指在数字蜂窝系统中重复使用相同的频率，一般把有限的频率分成若干组，依次形成一簇频率分配给相邻小区使用：,通常的频率复用方式有,普通复用：“43”复用，“33”复用，以及更为紧密的“26”复用和“13”复用,双重复用：和分别采用不同的复用方式。,同心圆复用：常规层和超级层分别采用不同的复用方式。,多重复用:各层频率分别采用不同的复用方式,频率规划,频率规划的目的：,频率规划就是在频率利用率和网络容量之间寻找平衡点，做到在保证一定网络质量的前提下，使网络容量最大,频率规划,载干比的计算：,载干比要求：,同频载干比：9；工程中加3余量，即12,邻频载干比：9；工程中加3余量，即6,载波偏离400时的载干比：（载波/干扰）41,同频干扰衰减因子：,同频载干比：,频率规划,43频率复用方式,“4”表示4个基站（每个基站由3个小区组成），“3”表示每基站3个小区。这12个扇形小区为一个频率复用簇，同一簇中频率不能被复用,复用簇,频率规划,43频率复用方式,假设可用带宽为10，信道号为4594。如果分配8194，共14个频点，其余分配给用，下表为43频率规划例子,这种复用方式下，N4，则：,实际情况下，由于基站布局的不规则，天线挂高的差别，以及实际无线环境的影响，载干比不可能达到这么高,频率组号,A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2,A3,B3,C3,D3,各频率组的频点号,94,93,92,91,90,89,88,87,86,85,84,83,80,79,78,77,76,75,74,73,72,71,70,69,68,67,66,65,64,63,62,61,60,59,58,57,56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,45,频率规划,33频率复用方式,“33”复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。9个频率为一组，并轮流分配到3个站点，每个站点使用其中的3个频率,频率规划,33频率复用方式,假设可使用带宽为10，信道号为4594，采用43常规复用，频率为8194，共14个频点。采用33，频率为4580，共36个频点,这种复用方式下，N3，则：,实际情况下，由于基站布局的不规则，天线挂高的差别，以及实际无线环境的影响，载干比不可能达到这么高,频率组号,A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,各频率组的频点号,80,79,78,77,76,75,74,73,72,71,70,69,68,67,66,65,64,63,62,61,60,59,58,57,56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,45,频率规划,同心圆技术,普通同心圆：把基站中的某几个载频的功率降低，使其覆盖范围缩小，成为内层圆，其余载频以常规功率发射，成为外层圆。由于内层圆的小区半径较小使得其使用的频率也可以在相邻小区使用，从而提高了内层频率复用率。通过的控制软件实现在内外层之间的切换，大量吸收基站附近的热点地区的话务量。,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,通用分组无线业务()的特点,传输速率快,支持4种编码方式,并采用多时隙(最多8个时隙)合并传输技术，使数据速率最高可达171.2s,可灵活支持多种数据应用,网络接入速度快,可长时间在线连接,高效地利用网络资源，降低通信成本,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),利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本,在无线接口，采用与相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。可设置专用的分组数据信道，也可按需动态占用话音信道,的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为网向第三代演进打下基础,网络结构,增强型数据业务(),采用一种改进的调制技术，每时隙的速率提高到48,允许集中使用多达8个时隙，此时速率可达到384,属于增强型数据业务,谢 谢,智慧创造价值，分院的进步需要您我共同的努力！,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,