-
1
、
专业基础
1.1
GSM
基础
1.1.1GSM
综述
1
、
GSM
的概念
GSM
是
Global System
for Mobile Communication
“全球移动通信系统”
的简
称。它是一种数字移动通信，较之以往的模拟移动通信，有较多的优点
。
GSM
的起源：泛欧数字蜂窝移动
通讯网简称
GSM
系统，
GSM
原意为“移
动通信特别小组”
（
Group
Special
Mobile
）
，是
1982
年欧
洲邮电主管部门会议
（
CEPT
）为开
发第二代数字移动蜂窝移动系统而成立的机构。
1987
年
GSM
成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址
TDMA
、规则脉
冲激励长期预测
RPE-LTP
话音编码和高斯滤波最小移频键控（
GMSK<
/p>
）调制方
式达成一致意见。
1988
年
十八个欧洲国家达成
< br>GSM
谅解备忘录
（
MOU
）
。
1989
年<
/p>
GSM
标准生效。
1991
年
GSM
系统正式在欧洲问世，
网路开通运行。
< br>1992
年
世界上第一个
GSM
网在芬兰投入使用。从此，移动通信跨入了第二代。
GSM
的组织结构：
ETSI
（欧洲电信标准协会）增设了“特别移动小组”
（
TC-SMG
）
，用以负责有关数字移动业
务标准的制定。
2
、
GSM
系统的技术性能
1
）
使用频段、双工间隔：
√
GSM900
：
890~915MHz
（上行）
、
935~960 MHz
（下行）
。
双工间隔：
45
MHz
，
带宽：
200KHz
GSM1800
：
1710~1785
MHz
（上行）
、
1805~1880
MHz
（下行）
。双工间隔：
95
MHz
，带宽：
200KHz
GSM1900
：
1850~1910
MHz
（上行）
、
1930~1990
MHz
（下行）
。双工间隔：
80
MHz
，带宽：
200KHz
2
）
、选址方式
√
FDMA/TDMA
：
Freq
division
multiple
access
/Time
division
multiple
access
（频分
/
时分多址）<
/p>
3
）
、调制类
型：
√
GMSK
（
BT=0.3
）
实际应用
3
、
GSM
系统的技术规范及主要应用范围
GSM
规范共有
12
< br>章规范系列：
01
系列：概述
02
系列：业务方面
03
系列：网络方面
04
系列：
MS-BS
接口和规范（空中接口第
2
、
3
层）
05
系列：无线路径上的物理层（空中接口第
1
层）
06
系列：话音编码规范
07
系列：对移动台的终端适配
08
系列：
BS
到
MSC
接口（
A
和
Abis
接口）
09
系列：网络互连
10
系列：暂缺
11
系列：设备和型号批准规范
12
系列：操作和维护
重点掌握
04
、
05
、
08
系列
4
、
GSM
的主要特点：
√
1
）
频谱效率
由于采用了高效调制器，信
道编码、交织、均衡和话音编码技术，使系统
更具高频谱效率。
2
）
容量
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
9dB
，故
GSM
系统的同频复用模式可缩小到
4/12
< br>或
3/9
甚至更小（模拟系统为
7/21
）
；加上半
速率话音编码的引
入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使
GSM
是容量效<
/p>
率（每兆赫每小区的信道数）可比
TACS
高
3~5
倍。
3
）
、话音质量
当达到门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无
关。<
/p>
4
）
、开放的
接口
GSM
标准所提供的开放性标准
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。
5
）
、安全性
通过鉴权、加密和
TMSI
号码的使用
，达到安全目的。
6
）
、与其他网络的互连
利用现有的标准接口如
ISUP
、
TUP
等
即可实现。
7
）漫游功能
GSM
可提供全球漫游功能，
当然，
网络经营者之间的某些协议还是必须的。
如为了计费，可通过
M
OU
协调。
5
、
GSM
系统提供的业务
√
1
）
电信业务
这是
GSM
的主要业务，包括电话、紧急呼叫、三类传真以及短消息业务。
2
）
承载业务
与
ISDN
定义一样，
不需调制解调器就可提供数据业务，
但不能与基本电话
业务同时使用。
3
）
补充业务
种类较多。如呼叫转移、线
路识别、呼叫等待、呼叫保持、多方会话等。
1.1.2
蜂窝小区系统概念
√
1
、
蜂窝小区系统的特点
1
）
、频率复用
无线频率资
源复用的概念。由系统所选用的调制方式、带宽确定载干比，
在满足这个载干比要求的前
提下考虑到多经衰落等因素确定同频复用保护距离。
2
）
、越区切换
当<
/p>
MS
从一个小区移动到另一个小区时，能不中断通话而自动切换信
道。
3
）
、
信道分配和小区分裂
移动网由于本身的特点，话务分配不均衡
。随着话务量的增加，可以将原
有的小区进一步分裂成更小的小区。
2
、
GSM
系统使用的几项关键技术
窄带时分多址
TDMA
、
< br>规则脉冲激励长期预测
RPE-LTP
话音编码和高斯滤
波最小移频键控（
GMSK
）调制方式
1.1.3.
GSM
系统结构
1
< br>．
GSM
系统组成
√
GSM
被分成三个子系统：网络交换子系统（<
/p>
Network Switching Subsystem
N
SS
）
；基站子系统（
Base
Station
Subsystem
BSS
）
；网络管理子系统（
Net
work
Management Subsystem NMS
）
，网络管理子系统（
NMS
）又叫
操作与维护中心
（
OMC--Operation &
Maintenance
Center
）
。
< br>网络子系统
NSS
是整个
GSM
系统的核心。它对
GSM
移动用户之间
及移动用户与
其它通信网用户之间通信起着交换连接与管理的功能。
基站子系统
BSS
是
GSM
系统
中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，
< br>它通过无线接口直接与移动台相
连负责无线信息的发送接收，无线资源管理及功率
控制等，同时它与
NSS
相连实
现移动
用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，
传送系统信息和用户
信息等。网络管理子系统
NMS
负责
< br>NSS
和
BSS
系统的维护管理
工作。
2
．网络交换子系统（
NSS
）的组成及功能
TMSC
TMSC
即
Transit
MSC
，是专门用于转接话务的移动交换中心。
GMSC
GMSC
即
Gateway MSC,
又称移动关口交换中心，主要用于和其它电信运营
商设备的互联
互通（包括移动运营商内部用于不同业务的互相连接）。
移动交换中心
MSC
MSC
是整个交换网络的核心，
完成或参与网络子系统
NSS
的全部功能。
对呼
叫进行控制与
接续，提供计费信息并协调与控制整个
GSM
网络中的各个功能
实
体。
拜访位置寄存器
VLR
VLR
是服务于其控制区域内移动用户的数据库。
系统存储着进入其控制区域
内已登记的移动用户相关信息，
为已登记的移动用户提供建立呼
叫接续的必要条
件。
当某用户进入
VL
R
控制区后，
此
VLR
将向该移动用户的归属位置寄存器
HLR
获取并存储必
要数据，而一旦此用户离开后则取消
VLR
中此用户的数据。<
/p>
VLR
通常与
M
SC
合设在一起。
归属位置寄存器
HLR
HLR
是一个存储移动用户数据的静态数据库。
包括用户识别号码，
访问能力，
用户类别和补充业务等数据。同时也存储移动用户所在
VLR
区域的有关动态数
据。
鉴权中心
AUC
AUC<
/p>
存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口
数据被窃。
设备识别寄存器
EIR
EIR
存储着移动设备的国际移动设备识别码。
IMEI
通过核查三种表格：白
名单、灰名单、黑名
单，使网络具有防止无权用户接入。监视故障设备的运行和
保障网络运行安全的功能。<
/p>
?
3
．基站子系统（
BSS
）的组成及功能
√
?
基站控制器
BSC
BSC
是基站子系统
BSS
的
控制部分。
主要完成接口管理，
BTS--BSC
之间的地
面信道管理，
无线参数及无线资源管理测量
和统计切换支持呼叫控制操作与维护
等功能。
基站收发信台
BTS
BTS
受控于基站控制器
BSC
。属于基站子系统
BSS
的无线部分，是服务于某
小区的无线
收发信台设备。实现
BTS
与移动台
M
S
空中接口的功能，
BTS
主要分
为基带单元、
载频单元、
控制单元三部分。
基带单元主要用于话音数据速率适配
以及信道编解码等。载频单
元主要用于调制
/
解调与发射机
/
接收机间的耦合。控
制单元则用于
BTS<
/p>
的操作与维护。
BSC
与
BTS
间的组网方式
见
2.3.1.1.
无线子系统的组成及组网方式
各类空中信道
广播信道
公共控制信道
专用控制信道
话务信道
公共信道
专用信道
逻辑信道
PCH
RACH
AGCH
TCH/F
TCH/
TCH/EFR
FCCH
SCH
BCCH
SDCCH
SACCH
FACCH
1)
FCCH
：频率校正信道
FCCH
由全
“0”
组成的突发脉冲序列，
是纯正弦波，
< br>使得移动台搜索到广播的
TRX
。
2)
SCH
：同步信道
接收来自基站的
BSIC
（基站识别码）和
TDMA
帧号。
3)
BCCH
：广播控制信道
频点信息；
跳频序列；
信道组合；
寻呼组；
邻近小区信息。
4)
PCH
：寻呼信道
PCH
是一个下行链路信道，在移动
被叫的情况下，它由位置区的所有
BTS
广播。
5)
RACH
：随机访问信道
RACH
是公共控制信道中唯一的一
个上行链路，
它由移动台使用以启动一个
事务处理，或作为
PCH
的应答。
点对点。
< br>
6)
AGCH
：准许访问信道
AGCH
是对
RACH
的应答。它为移动台指派一个
SDCCH
。
7)
SDCCH
：独立专用控制
SDCCH
用于系统信令：呼叫建立
、鉴权、位置更新、
TCH
的分配、短消息。
< br>
8)
SACCH
：慢速随路控制信道
SACCH
伴随着
< br>SDCCH
和
TCH
；发送测量
报告、功率控制、时间校准，有
时也用于发送短消息。
9)
FACCH
：快速随路控制信道
用于切换，它与
TCH
对应并替代
20ms
的语音，
“
偷帧
”
模式。
10)
TCH
：话务信道
TCH
是传送用户话音和数据的逻辑
信道，它可以是半速率（
TCH/H
，
5.6Kbps
）
、全速率（
TCH/F
，
13Kbps
）
、增强型全速率（
TCH/EFR
，
13Kbps
）
。
增强型全速率的编码机制和普通全速率不同。
帧结构、复帧结构
1TDMA
帧
=8
时隙（
4.615ms
）
0
1
2
3
4
5
6
7
1
多帧
=26 TDMA
帧（
120ms
）
0
1
2
3
24
25
1
多帧
=51 TDMA
帧（
3060/13s
）
0
1
2
3
24
25
0
0
1
超帧
=1326 TDMA
帧（
6.12
秒）
<
/p>
=51
多帧
(26
帧
) =26
多帧（
51
）多帧
1
2
1
3
47
48
24
49
50
25
0
1
超超帧
=2048
超帧
=2715648 TDMA
< br>帧（
3
小时
28
分
53.76
秒）
1
2
3
4
5
2044
2045
2046
2047
同步突发脉冲
接入突发脉冲
4
．
Transcode
的原理、类型、位置、帧结构
< br>
在空中接口，
传输媒介承载的是无线载频，
但是所有的话务信号都要通过有
线网传输。
为了使
得数字话音信息在无线空中接口上的有效传输，
数字话音信号
需
要被压缩。
为了在空中接口上传输话音信号，话音信号被移动
台压缩至
13Kbits/s
（全
速率
）
或
6.5
Kbits/s
（半速率）
。
然而在有线网中的话音标准速率是
64Kbits/s,
因此在网络中必须提供从一种速率到另一
种速率的转换，
这就是所谓的码型转换
器（
TC--Transcode
）。如果
TC
通过
PCM
线连接尽可能地靠近
MSC
，理论上可以把
4
个话务信道
压缩到一根
PCM
线上，这就提高了
P
CM
的利用率。所以
TC
一般放在
MSC
侧。
TC
有两种类型：
TCSM2E
（欧洲版）
TCSM2A
（美国版）
TCSM
的帧结构：
时隙
0 1
2 3
4 5
6 7
3
位
标志
41
位
同步序列码
36
位
信息
3
位
标志
68.25
位
保证位
3
位
标志
39
位
信息
26
位
同步序列码
39
位
信息
3
位
标志
8.25
位
保证位
频率校正
突发脉冲
3
位
标志
142
位
固定信息
3
位
标志
8.25
位
保证位
普通突发脉冲
3
位
标志
1
时隙
=156.25
位（
0.577ms<
/p>
）
，
1
比特
=3.69us
58
位
信息
26
位
训练序列码
58
位
信息
3
位
标志
8.25
位
保证位
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
TS0
LAPD
4
8
12
16
20
24
28
-
4
8
12
16
20
24
28
-
4
8
12
16
20
24
28
-
4
8
12
1
5
9
13
17
21
25
29
1
5
9
13
17
21
25
29
1
5
9
13
17
21
25
29
1
5
9
13
2
6
10
14
18
22
26
30
2
6
10
14
18
22
26
30
2
6
10
14
18
22
26
30
2
6
10
14
3
7
11
15
19
23
27
31
3
7
11
15
19
23
27
31
3
7
11
15
19
23
27
31
3
7
11
15
29
30
31
16
20
24
17
21
25
18
22
26
19
23
27
全速率、增强型全速率、
半速率等特点：
√
TCH
是传送用户话音和数据的逻辑信道，它可以是半速率（
TCH/H
，
5.6Kbps
）
、全速率（
TCH/F
，
13Kbps
）
、增强型全速率（
TCH/EFR
，
13Kbps
）
。
增强型全速率和普通全速率相同，但编码机制不同。
5
．
OMC
（
OMCS&OMCR
< br>）的组成及功能
√
OMC
的目的是监控网络的各个功能和单元。
OMC
通常由若干工作站、服务器
和路由器等组成并连接到数据通信网（
DCN
）
。
OMC
的功能被分成三类：
?
?
?
故障管理
故障管理的目的就是为了确
保网络的稳定运行和故障的快速检测，
故障管理
给网络运营者提
供告警事件的当前状态和告警历史的数据记录。告警被储存在
OMC
的数据库中，并且根据网络运营者规定的标准能够查找到这个数据库。
故障管理
配置管理
性能管理
配置管理
配置管理的目的是维护网络
单元的当前运营和配置状态的数据信息。
特定的
配置功能包括无
线网络的管理、
网络单元硬件和软件管理、
时间同步和安全操作
等等。
性能管理
在性能管理中，
OMC
从各个网络单元中收集和存储测量数据。在这些数据
的基础上，
网络运营者将实际的网络性能与规划的网络性能进行比较，
然后在网
络中检测出性能好的和性能差的区域。
6
．
MS(
ME
、
SIM)
的功能及版本
√
MS
是用户直接使
用完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲，已经从
一定程度上具备了个人化的特点
，
即使存有用户私人信息的
SIM
卡和
通信的物理
设备（
ME
）实现分离。<
/p>
SIM
卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也
含有鉴权和加密实现的信息。
而物理设备可以是手持机车载机或是由移
动终端直
接与终端设备相连而构成的设备。
MS
的版本有
GSM
PHASE1
，
GSM
PHASE2
，
GSM PHASE2+
，
CDMA
，
GPRS
等
7
．接口与协议
?
接口介绍
移动通信市场中存在着各个设备商的产品，
为了保证电信营运部
门能够选择
使用不同厂家的各部分设备进行组网，
需要制定技术
规范以保证不同设备间接口
的标准性。下面对系统接口及含义进行介绍。
GSM
系统的接口如下图所示。
√
Um
接口（空中接口
—
AIR INTERFACE
）：
BTS
< br>与
MS
之间的空中接口
Abis
接口：
BSC
与
BTS
之间的接口
A
接口：
MSC
与
BSC
之间的接口
A
：
MSC/VLR/SSP
与
BSC
之间的接口
C
：
MSC
与
HLR
之
间的接口
D
：
VLR
与
HLR
之间的接口
E
：
MSC
之间的接口
F
：
MSC/VLR/SSP
与
EIR
之间的接口
G
：
VLR
之间的接口
L
：
MSC/VLR/SSP
与
SCP
之间的接口
J
：
HLR
与
SCP
之间的接口
?
接口含义
下面主要介绍一下各接口的含义。
A
接口
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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