GSM无线通信原理【优秀范文】

　无线基站子系统

　 BSS 系统就是在一定的无线覆盖区中,由 MSC 控制,与 MS 进行通信的系统设备,它主要负责完成无线发送接收与无线资源管理等功能。它给 MS 与 NSS 之间提供了传输通道并管理这个通道。BSS 功能实体可分为 BTS、BSC 与 TC。

　BTS:BTS 包括收发信机与天线,以及与无线接口有关的信号处理电路等无线接口设备,它完全由 BSC 控制,主要负责无线传输,完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。

　BSC:主要负责控制与管理,主要由 BTS 控制部分、交换部分与公共处理器部分等组成。具有对一个或多个 BTS 进行控制与管理的功能,它主要就是进行无线信道的分配,释放以及越区信道切换的管理等,起中 BSS 系统中交换设备的作用。

　TC:具有码型转换,速率适配的功能。

　交换网络子系统: 交换网路子系统(NSS)包括实现 GSM 的主要交换功能的交换中心以及管理用户数据与移动性的所需的数据库。NSS 由一系列功能实体所构成,各功能实体间以及 NSS 与 BSS 之间通过符合 CCITT 信令系统 No、7 协议规范的 7 号信令网络互相通信。它的主要作用就是管理 GSM用户与其她网络用户之间的通信。

　MSC:就是 GSM 系统的核心,它完成最基本的交换功能,即实现移动用户与其它网络用户之间的通信连接。提供面向系统其她功能实体的接口、到其她网络的接口以及与其她 MSC 互连的接口。

　MSC 为用户提供承载业务、基本业务与补充业务等一系列服务,还支持位置登记、越区切换与自动漫游等功能。为了建立至移动台的呼叫路由,相关的 MSC 还应能完成关口 MSC(GMSC)的功能,即查询位置信息的功能。

　拜访位置寄存器 VLR:就是存储所管辖区域中所有用户的全部有关信息,为已经登记的移动用户提供建立呼叫连接的必要条件。就是一个动态数据库,需要随时与有关的 HLR 进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开其覆盖区时,用户的有关信息将被删除。VLR 在物理实体上总就是与 MSC 一体。

　归属位置寄存器HLR:就是GSM系统的中央数据库,就是存储管理部门用于移动客户管理的数

　据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器(HLR)注册登记,它主要存储两类信息:一就是有关客户的参数,包括用户的漫游权限、基本业务与补充业务等;二就是有关客户目前所处位置的信息,以便建立至移动台的呼叫路由,例如 MSC、VLR 地址等。一个 HLR 可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动网。

　鉴权中心 AUC:存储用户的加密信息,用以保护用户在 GSM 系统中的合法地位不受侵犯。用于产生为确定移动客户的身份与对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数(随机号码 RAND,符合响应 SRES,密钥 Kc)的功能实体。就是一个受严格保护的数据库,在物理实体上与 HLR 共存。

　设备识别寄存器 EIR:也就是一个数据库,存储有关移动台 IMEI 有关的信息。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能,以防止非法移动台的使用。

　操作维护子系统

　 GSM 系统的操作维护子系统(OMC),它主要就是对整个 GSM 网络进行管理与监控。通过它实现对 GSM 网内各种部件功能的配置管理、故障管理与性能管理等功能。其功能实体包括有无线部分的操作与维护中心(OMC-R)、移动部分的操作与维护中心(OMC-M)、交换部分的操作与维护中心(OMC-S)、GPRS 部分的操作与维护中心(OMC-G)与网管中心(NMC)。

　移动台: 移动台就就是移动客户设备部分,它由两部分组成,移动终端(MT)与客户识别卡(SIM)。移动终端就就是“机”,它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制与解调、信息发射与接收,以及实现鉴权、位置更新等通信处理。

　GSM 的编号与识别方案 GSM 系统就是一个十分复杂的通信系统,它包括众多的功能实体与繁杂的实体间、子系统间及网络间的接口。为了将一个呼叫接续至某个用户,系统需要调用相应的实体,因此要

　实现正确的寻址,编号计划就显得尤为重要。由于 GSM 系统的业务类似于 ISDN 网的延伸,因此 GSM 系统采用了 CCITT 建议中的“网号”编号方案,即将 GSM 系统作为一个电话网的独立编号方案,此时的 PLMN 相对于 PSTN 完全独立,其各种号码也就完全独立于 PSTN。

　MSISDN ――移动用户号码( 移动台 ISDN 号码) 移动用户号码就是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中的用户所需拨的号码,就是移动用户对外公开的电话号码,MS－ISDN 号码结构如下所示:

　1)CC:为国家码,中国为 86。目前国内有效移动用户 isdn 号码为一个十一位数字的等长号码:n1n2n3H0H1H2H3ABCD。

　2)NDC:国内目的地码,即网络接入号 n1n2n3,“中国移动”GSM 网为 134、139;“中国联通公司”GSM 网为 130、132。

　3)SN:移动用户号码,采用等长 8 位编号计划。SN 号码结构就是 H0H1H2H3ABCD,其中:H0H1H2H3 为每个移动业务本地网的 HLR 号码,ABCD 为移动用户码,由各 hlr 自行分配。所以,MS－ISDN 号码:  SCCP 全球标题地址(例如,用于找 HLR)

　 PSTN/ISDN 电话号码(电话簿上的号码)

　 用于拨号 IMSI ――国际移动用户识别码为了在无线路径与整个GSM移动通信网上正确地识别某个移动用户,就必须给移动用户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动用户识别码(IMSI),用于位置更新、呼叫建立与GSM 移动网所有信令中,并存贮在 SIM 卡与 HLR 中,也在 VLR 中作为临时登记标识。用户用于网络操作的全部数据均存储于 imsi 对应存储区中。

　IMSI 就是数字 PLMN 网中唯一地识别一个移动用户的号码,为一个 16 位数字的号码。imsi 永久地属于一个注册用户,在包括漫游区域在内的所有位置都就是有效的,其结构如下所示:

　其中: 1)MCC:移动国家号码,由 3 位数组成。用于唯一地识别移动用户所属的国家。(中国移动国家号为 460)

　2)MNC:移动网号,由 2 位数字组成,用于识别移动用户所归属的移动网。( “中国移动通信公司”GSM PLMN 网为 00,“中国联通公司”GSM PLMN 网为 01。)

　3)MSIN:移动用户识别码。采用等长 11 位数字构成。唯一地识别在一个 PLMN 网内移动用户的号码,该号码为 N1N2N3 H0H1H2H3 ABCD 所以,IMSI 号码:  对一个 MS 或 SIM 卡唯一  在所有位置有效  MS 在呼叫建立时、位置更新以及一些安全或业务操作时需要此号码。

　MSRN ――移动用户漫游号码 HLR 具有漫游用户的位置更新纪录,因此被叫用户所归属的 HLR 知道该用户目前就是处在哪一个 MSC/VLR 业务区,为了提供给入口 MSC/VLR(GSMC)一个用于选路由的临时号码,HLR 请求被叫所在业务区的 MSC/VLR 给该被叫用户分配一个移动用户漫游号码(MSRN),并将此号码送至HLR,HLR收到后再发给GMSC,GMSC根据此号码选路由,将呼叫接至被叫用户目前正在访问的 MSC/VLR 交换局。路由一旦建立,此号码就可立即释放。这种查询、呼叫选路由功能(即请求一个 MSRN 功能)就是 NO、7 信令中移动应用部分(MAP)的一个程序,在 GMSC－HLR－MSC/VLR 间的 NO、7 信令网中进行传递。msrn 的分配对主叫与被叫用户都就是保密的,它只能作为漫游呼叫转接中的路由重选,不同于也不能用于直接拨号。

　移动用户漫游号码(MSRN)的结构如下:

　中国电信 GSM 移动通信网技术规定 1390 后的 MSISDN 号码为移动用户漫游号码(MSRN),即1390M0M1M2M3ABC。M0M1M2M3 为被访的 MSC 号码。ABC 为 000~499。

　所以,MSRN 号码:  结构与 MS－ISDN 相同  SCCP 全球标题地址找当前的 VLR  就是 VLR 在呼叫过程中对 MS 的一个动态标识,在 VLR 中存在 MSRN 到 IMSI 的链接  对 MS 就是唯一的,仅在一个 VLR 区域中有效  在使用 ISUP 重选到目的地 MSC 的路由时需要该号码 TMSI ――临时移动用户识别号码为了对IMSI保密,当移动用户每次位置登记(包括位置更新)后或者呼叫(主叫或被叫)时,VLR将为其分配一个唯一的 TMSI 号码,为一个由 MSC 自行分配的 4 字节的 BCD 编码。仅在本 MSC业务区内才有效。移动用户的 TMSI 与 IMSI 就是对应的,但它们之间没有长期的固定关系,仅在 MS 呼叫与位置更新时临时指定,并保持到 MS 被分配新的 TMSI 时。但当 TMSI 被释放后,可以重复地给另一个 MS 使用。

　所以,TMSI 号码:  由当前的 VLR 分配给一个 MS  对 MS 就是唯一的,仅在一个 VLR 中有效  MS 在呼叫建立、位置更新时需要此号码

　IMEI ――国际移动台识别号码国际移动台识别码(IMEI)用于唯一地识别一个移动台设备,它就是一个 15 位的十进制数字,其结构为:

　其中: TAC:型号批准码,由欧洲型号认证中心分配。由 6 位数字组成。

　 FAC:工厂装配码,由厂家编码,表示生产厂家及其装配地。由 2 位数组成。

　SNR:序号,由厂家分配。识别每个 TAC 与 FAC 中的某个设备的。由 6 位数组成。

　SP:备用,1 位。

　所以,IMEI 号码:用于设备管理 LAI ――位置区识别码在 GSM 系统中,共有三个号码组成对移动台的位置识别:LAI,CGI,BSIC。

　LAI 用于位置区识别与位置更新,与 MS 做被叫时呼叫接续。由三部分组成:

　其中:

　MCC:移动用户国家码,由 3 位数字组成(与 IMSI 中的前 3 位数字相同)。

　NMC:移动网号,由 2 位数字组成(同 IMSI 中的 MNC)。

　LAC:位置区号码,为一个 2 字节的 BCD 编码。表示为 X1X2X3X4,其范围为 0000FFFF。全部为 0的编码保留不用。在一个 GSM PLMN 网中可定义 65536 个不同的位置区。其中 X1X2 可由国家主管部门统一分配,而 X3X4 由各省主管部门自行分配。

　所以,LAI 号码:  当位置更新与寻呼时需要此号码 CGI ――小区识别码( 全球小区识别码) CGI 就是用来识别一个位置内的小区,它就是在位置区识别码(LAI)后加上一个小区识别码(CI),其结构就是:

　其中:MCC,NMC,LAC 同上。CI:小区识别。为一个 2 字节 BCD 编码,由各 MSC 自定。所以,CGI号码:

　 在所有的 PLMNS 内小区识别码唯一

　BSIC ――基站识别码

　 BSIC 就是用于识别相邻基站的,为 6 比特编码,其结构就是: 其中: NCC:网络色码,主要用来区分国界各侧的运营者(国内区别不同的省),为 X Y1Y2(3 比特)。

　多址技术多址技术就就是要使众多的客户公用公共通信信道所采用的一种技术。实现多址的方法基本上有三种,采用频率、时间或码元分割的多址方式,即就是频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)与码分多址(CDMA)。

　(1)频分多址(FDMA)技术:在传统的无线电广播中,均采用频分多址(FDMA 方式,每个广播信道都有一个频点,如果您要收听某一广播信道,则必须把您的收音机调谐到这一频点上。我国早期的模拟蜂窝移动系统 TACS 也采用了此技术,某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点,即一个信道,则其它用户就不能再占用。

　(2)时分多址(TDMA)技术:时分多址(TDMA)在每个频率上产生多个隙,在不同的时隙上进行通信,欧洲的 GSM、日本的 PDC 均采用了 TDMA 技术。

　(3)码分多址(CDMA)技术:码分多址(CDMA)技术就是以不同的代码序列实现通信的,它可重复使用所有小区的频谱,它就是目前最有效的频率复用技术。就是数字移动通信系统的主流技术。

　频分多址与时分多址方式道业务信道(TCH)

　业务信道(TCH Traffic CHanne l ) 用于传送编码后的话音或客户数据,在上行与下行信道上,点对点(BTS 对一个 MS,或反之)方式传播。

　道控制信道(CCH)

　控制信道:用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播控制信道(BCH)、公共控制信道(CCCH)与专用控制信道(DCCH)

　道广播信道(BCH) 广播信道(BCH)就是一种“一点对多点”的单方向控制信道,用于基站向所有移动台广播公用信息。传输的内容就是移动台入网与呼叫建立所需要的各种信息。它就是单向的下行信道,其又分为:

　a、频率校正信道(FCCH):FCCH 信道携带用于校正 MS 频率的信息,它的作用就是使 MS 可以定位并解调出同一区的其她信息;

　b、同步信道(SCH):SCH 信道就是传输移动台所需的同步信息以及该小区的 TDMA 帧号(22bit)与基站识别码 BSIC 号(6bit)。

　c、广播控制信道(BCCH):传输通用的系统(SI)信息,用于移动台测量信号强度与识别小区标志等。如小区的所有频点、邻小区的 BCCH 频点、LAI(LAC+MNC+MCC)、CCCH 与 CBCH 信道的管理、控制与选择参数及小区的一些选项。在 BCCH 上系统消息有种类型。

　道公共控制信道(CCCH)

　CCCH就是一种“一点对多点”的双向控制信道,其用途就是在呼叫接续阶段,传输链路连接所需要的控制信令与信息。在下行方向上,由 PCH、AGCH 与 CBCH 来广播寻呼请求、专用信道的批配与短消息;在上行方向上由 RACH 信道来传送专用信道的...

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