现代移动通信 第3版 教学课件 ppt 作者 蔡跃明 11次课 第07章 GSM-1

1、7-1,Digital Mobile Communication,数字移动通信,7-2,数字移动通信,第七章 GSM移动通信系统,引言,移动通信理论知识 -具体的商业移动通信系统 仅仅考虑如何有效的构架一个通信系统是不够的，除了要考虑它的有效性以外，还要考虑它的商业应用。,7-3,商业的蜂窝通信系统需要在原有移动通信系统上添加许多东西，以进行复杂的控制与管理和资源调度。,本章学习的内容,GSM系统发展的历史背景 功能实体划分：分层管理，更有效率 编号计划：寻址、查找方便 物理层设计：如何方便提供服务 运作,7-4,7-5,这一节需要学习的内容,GSM系统发展的历史背景？ GSM网络组成和接口？ GSM编号计划？,一、GSM发展的历史背景,蜂窝系统的概念和理论早在20世纪60年代就由美国贝尔实验室提出来了，但是由于复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制，直到70年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。 直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS（先进的移动电话业务）模拟蜂窝系统。,7-6,一、G

2、SM发展的历史背景,1G模拟系统有4大缺点 各系统间没有公共接口，无法漫游 很难开展数据承载业务 频谱利用率低，无法适应大容量的需求 安全保密性差，易被窃听，易做“假机”,7-7,一、GSM发展的历史背景,2G数字系统的4大目标 采用数字调制，提高频谱效率 解决漫游问题，实现“全球通” 数字加密、鉴权，提高安全性 SIM卡技术，实现终端机卡分离,7-8,一、GSM发展的历史背景,GSM 欧洲电信管理部门（CEPT）主推，并最终成为国际标准的第一个数字蜂窝移动通信系统。 （TDMA） IS-95 由Qualcomm公司设计，由美国TIA推出的第一个窄带CDMA标准，也成为国际标准。（CDMA）,7-9,典型的2G系统,一、GSM发展的历史背景,PDC 日本推出的国家标准，并在其本土成功应用的窄带数字蜂窝移动通信系统。（TDMA） D-AMPS 美国TIA推出的窄带TDMA数字蜂窝移动通信系统，也称IS-54规范。 北美地区标准。（TDMA）,7-10,典型的2G系统,一、GSM发展的历史背景,GSM的含义 （欧洲）移动通信特别小组（Group Special Mobile），简称GSM

3、全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications ），简称GSM,7-11,一、GSM发展的历史背景,GSM系统的技术规范,7-12,二、GSM网络组成和接口,7-13,移动台(MS) 基站(BS) 移动交换中心(MSC),问题：有层次才有效率，对于GSM网络而言，需要划分出更加细致的功能实体。,二、GSM网络组成和接口,网络结构的主要组成部分 移动台（MS：Mobile Station ） 基站子系统（BSS ：Base Station Subsystem） 网络子系统（NSS： Network Switching Subsystem）,7-14,二、GSM网络组成和接口,7-15,二、GSM网络组成和接口,1、移动台（） 移动用户设备部分，分为移动终端和用户识别卡 移动终端就是“机”，完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息的发射和接收等功能。 卡就是“身份卡”，存有认证用户身份所需要的所有信息，并能执行一些与保密安全有关的重要信息，防止非法用户接入网络，卡还存有与网络和用户有关的管理数据，只有插入卡后才能接入网络。,

4、7-16,二、GSM网络组成和接口,卡 产生的初衷：将用户信息从手机中分离开来,7-17,7-18,SIM卡的作用 无线传输比固定传输更易被窃听，如果不提供特别的保护措施，很容易被窃听或被假冒一个注册用户。八十年代的模拟系统令用户深受其害。因此，GSM首先引入了SIM卡技术，它通过鉴权来防止未授权的接入，这样保护了网络运营者和用户不被假冒的利益；通过对传输加密可以防止在无线信道上被窃听，从而保护了用户的隐私。,二、GSM网络组成和接口,7-19,SIM卡的特点 1.客户与设备分离； 2.通信安全可靠； 3.成本低。 SIM卡的寿命 SIM卡的平均寿命约为4年左右。,二、GSM网络组成和接口,二、GSM网络组成和接口,7-20,二、GSM网络组成和接口,2、基站子系统 考虑到无线资源的有效管理，将基站的收发信机的业务承载功能和控制功能分离开来，基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）各司其职。 无线传输：负责“采样-量化-编码-交织-调制-解调-去交织”这些经典的无线通信工作 业务控制：眼光要更宏观一些，要着眼于资源的调度和管理以及BTS之间的协调 BTS和BSC共同组成了基站子系统

5、（BSS：Base Station Subsystem）,7-21,二、GSM网络组成和接口,7-22,二、GSM网络组成和接口,（1）移动交换中心（MSC） 首要任务是完成话音的接续，即交换功能,7-23,作为网络的核心，配合其他功能实体完成移动性管理和合法性检验,配合完成跨的切换,提供面向系统其他功能实体和面向固定网的接口功能,二、GSM网络组成和接口,（2）HLR与VLR 为了方便用户信息管理，需要有个数据库存储用户资料（如位置信息，业务信息等等），这样就有了寄存器。 考虑到漫游，为了方便提取用户信息，不过多占用系统资源，寄存器又分为了原籍位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。 当用户办卡时，运营商把用户资料输入HLR；当用户漫游到别的城市时，漫游地的VLR把用户资料从HLR复制过来，用户就可以继续享有运营商的服务了。,7-24,二、GSM网络组成和接口,（3）EIR 为了防止非法移动台的使用，需要有个数据库来存储有关移动台设备的参数，完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，这就是设备识别寄存器（EIR）。,7-25,二、GSM网络组成和接口,（4）AuC 为了方便安全

6、性管理，确定用户的身份和对呼叫进行加密，这样就有了鉴权中心（AuC），由于是针对用户的，所以它是属于HLR的一个功能单元。,7-26,二、GSM网络组成和接口,（5）OMC 为了方便对整个网络进行管理和监控，又产生了操作维护中心（），通过它实现对网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。,7-27,网络子系统,基站子系统,移动台,操作维护中心,二、GSM网络组成和接口,为了各厂家的设备可以通用，网络中各组成部分的连接都必须严格地符合接口标准，采用同样的分层协议。,7-28,二、GSM网络组成和接口,这里需要提到的是，规范中对接口的协议并没有作详细的规定，导致了不同厂家之间的和不能混用。 有趣的“跑马圈地”现象。 全世界主流的设备商在运营商一期、二期购买无线设备时采用的策略是类似的：低价抢地盘。目标先追求最大的市场份额。一旦圈地完成，一个地市采用了某个设备商的和，其他厂家的基站就再也无法插足其中。前期圈地的成本可以通过后期的升级、扩容、维保等长期收益来获得。,7-29,二、GSM网络组成和接口,Abis接口的非开放特性，阻碍了产业链的发展。 3GPP在制定WCDMA标准时就注意了

7、对Abis接口的开放。 “免费搬迁”策略。 华为和中兴崛起后实施的“免费搬迁”策略，即免费全网替换，不能从Abis接口入手分一杯羹，就直接一锅端了。“免费搬迁”策略被多个新兴设备商所采用。,7-30,三、GSM编码计划,管理一个庞大的系统需要科学的方法，而对这个系统中的每一个元素都进行编号管理就是方法之一。 GSM网络是非常复杂的，为了将一个呼叫接至某个移动用户，需要调用相应的实体。因此，要正确的寻址，编号计划就非常重要。 好的编码计划要满足：唯一性和便于检索性。,7-31,三、GSM编码计划,移动台的国际ISDN号码（MSISDN） 简单的说就是：呼叫需要拨打的号码,7-32,国家码：国际长途用的，中国是86,国内目的码：即网络接入号，也就是手机号前3位,用户号码：8位，前4位用于识别归属地，呼叫时可以通过它找到用户所在的HLR，调取用户信息。,三、GSM编码计划,国际用户识别码（IMSI） 用于通信设备识别用户，存在SIM卡、HLR和VLR中。,7-33,移动国家号码：3位,移动网号：2位,移动用户识别码：10位,三、GSM编码计划,移动台漫游号码（MSRN） 结构与MSISDN一

8、样，但是该号码是由用户漫游地的MSC/VLR临时分配的。MSISDN是用于指向其所在的HLR的，要实现通话，建立主叫与被叫注册地所在的MSC之间的连接是不行的，要建立到被叫所在地的MSC之间的连接，MSRN就是用来标识用户目前所在的MSC。,7-34,三、GSM编码计划,被叫收费问题,7-35,由于不知道用户所在地，需要去HLR查询，需要VMSC向HLR回馈MSRN号，这就是当年运营商向被叫收费的逻辑。（基于成本而言的）,三、GSM编码计划,国际漫游收费问题,7-36,主叫支付被叫用户不出国时主叫应付的费用。其余的由被叫承担。,如果坚持所有费用都由主叫出，那么在技术体系上就应该支持显示被叫所在的位置，由主叫确定打不打。,三、GSM编码计划,临时移动用户识别码（TMSI） 为了便于用户身份的保密，在无线链路上传递时代替IMSI来标识用户的，由VLR分配给在其覆盖区内漫游的移动用户的标识码。 可用做位置更新、切换、呼叫、群户等操作时的用户识别，并可在每次鉴权成功后被重新分配。只在本地MSC/VLR内有效。,7-37,三、GSM编码计划,国际移动台设备识别码（IMEI） 用于唯一识别某个移动台设备。在国内，由于没有给移动台鉴权用的EIR，这个识别码用的很少。在用户不用SIM卡作紧急呼叫时，IMEI可以用作用户识别码。,7-38,型号批准码，由欧洲型号认证中心分配,工厂装配码：由厂家编码,序号码：由厂家分配,备用,三、GSM编码计划,位置区识别码（LAI） 用于识别不同的位置区，用于移动用户的位置更新。,7-39,移动国家号码,移动网号：2位,位置区号码,三、GSM编码计划,全球小区识别码（CGI） 用于识别某个位置区下的一个小区，用于移动用户的位置更新。,7-40,移动国家号码,移动网号：2位,位置区号码,小区识别代码,三、GSM编码计划,基站识别码（BSIC） 不是唯一的，主要用于移动台识别相邻的、采用相同载频的、不同基站收发信机。,7-41,网络色码,基站色码,7-42,小结,GSM系统的发展历史？ GSM网络组成和接口？ GSM编号计划？,7-43,作业,P194. 3,

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