第七章 GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,1,第七章,GSM,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2,一、概述,公眾陸地移動網(wǎng),PLMN,：由運營商管理的、向公眾提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)GSM900/DCS1800,是一個,PLMN,GSM,：全球系統(tǒng)，,Global System for Mobile communications,DCS,：數(shù)字通信系統(tǒng)，,Digital Communication System,3,GSM,提供的業(yè)務(wù),電信業(yè)務(wù)：電話、短消息等,承載業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)交換等,補充業(yè)務(wù)：來電顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、多方通話等,4,空中接口,(,Air Interface,),公共邏輯信道,：由多個移動臺共享的信道專用邏輯信道,：只為一個移動臺提供資源的信道表,GSM,空中接口的主要特點,1W,0.14km,2W(,或,8W),頻域和時域，頻率上雙工通信,多徑接入方式,終端功率,0.330 km,蜂窩小區(qū)半徑,12 kbit/s,最大數(shù)據(jù)傳輸速率,13 kbit/s(5.6 kbit/s),語音速率,271 kbit/s,調(diào)制速率,95MHz,45MHz,雙工通信頻率間隔,8,TDMA,幀的時隙數(shù)量,1710-1785MHz,1805-1880MHz,890-915MHz,935-960MHz,頻帶寬,DCS,GSM,中國,移動：,905909/950954 MHz,中國聯(lián)通：,909915/954960 MHz,6,巡游管理,(,Itineracy Management,),位置登記,越區(qū)切換,7,漫游,(,Roaming,),保證用戶在不同網(wǎng)絡(luò)中的通話不中斷。

8,二、分系統(tǒng)組成,移動臺,MS(,Mobile Station,),唯一的國際移動設(shè)備識別碼,IMEI,(,International Mobile Equipment Identity,),.,形式：車載式和便攜式,.,功能：能通過無線接入進入通信網(wǎng)絡(luò)，完成各種控制和處理以提供主叫或被叫通信功能外，還必須具備與使用者之間的人機接口或與其它終端設(shè)備相連接的適配裝置最小的發(fā)射功率：在,GSM,中，一般為,3mW(5dBm),；在,DCS,中，一般為,1mW(0dBm),圖移動臺的構(gòu)成,SIM,卡,設(shè)備,10,SIM(,Subscriber Identity Module,),卡,記錄了用戶的所有特征和使用環(huán)境，如卡的密碼、縮位撥號、最后的呼叫號碼、最后連接的網(wǎng)絡(luò)等11,基站子系統(tǒng),BSS(,Base Station Subsystem,),一方面，通過空中接口與移動臺相接，進行無線發(fā)送、接收及無線資源管理；另一方面，基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng),NSS,中的移動交換中心,MSC(,Mobile Switching Center,),相連，實現(xiàn)移動用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間或移動用戶之間的通信連接。

12,.,基站收發(fā)信機,BTS(,Base Transceiver Station,),由一組被稱為,TRX,的智能發(fā)送機和接收機組成功能：,最基本的：調(diào)制,/,解調(diào)、均衡、糾錯編碼,物理層：,TDMA,復(fù)用、慢跳頻、加密,數(shù)據(jù)鏈路層：手機和設(shè)施間的信令交換,(LAPDm),，還管理和,BSC,間的鏈路以保證會話的穩(wěn)定性,(LAPD),圖,BTS-BSC,間的不同配置,星型配置,鏈型配置,星型和扇區(qū)型配置,14,.,基站控制器,BSC(,Base Station Control,),主要功能：管理無線資源、信道的分配、根據(jù),BTS,的測量結(jié)果來控制移動臺或,BTS,的發(fā)射功率、決定是否執(zhí)行切換,(,handover,),BSC,和,BTS,以及,MSC,通過一至數(shù)條,PCM,鏈路相連BTS,和,BSC,間的鏈路類似于,ISDN,；,BSC,和,MSC,間的鏈路使用了,7,號信令不同層的功能BSC,的話務(wù)容量一般為,100,到,900,Erlang,圖,BSS,子系統(tǒng)在,GSM,網(wǎng)絡(luò)中的位置,16,.BSS,子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分為三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層17,物理層,定義了發(fā)送,/,接收信息的所有方法。

在,Abis,接口上發(fā)生的是數(shù)字傳輸，一般是,64kbit/s,，采用了,ITU,的,G.703,、,G.705,、,G.732,電信標準在空中接口上，還完成糾錯編碼、邏輯信道復(fù)用和進行一些無線指標的測量18,數(shù)據(jù)鏈路層,通過協(xié)議和,ARQ(,Automatic Repeat reQuest,),機制，保證兩個終端間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃栽?BTS,和,BSC,間使用的是,LAPD(,Link Access Protocol on the D channel,),協(xié)議在,MS,和,BTS,間使用的是,LAPDm(,Link Access Protocol on the Dm channel,),協(xié)議19,網(wǎng)絡(luò)層,在移動臺要進行通信時，建立、維持和釋放交換電路分為三個子層,無線資源管理,RR(,Radio Resource,),：主要存在于,MS,和,BSC,中它管理的是無線資源，包括不同邏輯信道的建立、維持和釋放在移動臺中，主要是用來選擇小區(qū)、在物理層測量的結(jié)果基礎(chǔ)上監(jiān)聽信標信道20,移動性管理,MM(,Mobility Management,),：負責(zé)移動臺的位置信息、鑒權(quán)和,TMSI,的分配。

連接管理,CM(,Connection Management,),包括三個實體：呼叫控制,CC(,Call Control,),管理和最終目標的電路鏈接、短消息服務(wù),SMS(,Short Message Service,),負責(zé)短消息的收發(fā)、補充業(yè)務(wù),SS(,Supplementary Services,),管理附加業(yè)務(wù)圖,BSS,的層結(jié)構(gòu),RR,：負責(zé),MS-BTS,間的加密,接口,A,：,SS7,協(xié)議棧,接口,Abis,：,ISDN,接口,22,網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng),NSS(,Network Subsystem,),.,歸屬位置寄存器,HLR,Home Location Register,，管理一個給定,PLMN,用戶的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，它還記錄了每個用戶的：,23,國際移動用戶識別碼,IMSI(,International Mobile Subscriber Identity,),，網(wǎng)絡(luò)通過這個號碼和用戶聯(lián)系，該號碼是不對外的用戶使用的,MSISDN(,Mobile Station ISDN Number,),號碼，該號碼是對外的用戶的某些特征,(,允許使用的補充業(yè)務(wù)、允許打國際長途與否等,),。

為每個用戶記錄了訪問過的訪問用戶位置寄存器,VLR(,Visitor Location Register,),號碼圖電話號碼與身份代碼,撥號呼叫,MSISDN,使用,IMSI,呼叫,25,HLR,的布置方式,集中式：被安裝在一臺特殊的機器上，一個,HLR,可以管理數(shù)十萬用戶分布式：被集成到,MSC,中，這時用戶的數(shù)據(jù)被儲存在和他經(jīng)常聯(lián)系的,MSC,中用戶的資料只儲存在一個,HLR,中，網(wǎng)絡(luò)通過,MSISDN,和用戶的,IMSI,來確定,HLR,26,.MSC,和,VLR,功能,MSC,實質(zhì)上是移動服務(wù)的交換中心，負責(zé)管理移動臺和其他的,MSC,聯(lián)系、短消息的傳送、必要時參與切換的執(zhí)行、驗證訪問用戶的特征,(,在用戶主叫時,),、轉(zhuǎn)發(fā)位置信息等有時，又稱為,GMSC(,Gateway MSC,),，被用于固定電話用戶呼叫移動用戶27,VLR,是一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫，記錄某個地區(qū)中出現(xiàn)的用戶資料這些資料是從該移動用戶的歸屬位置寄存器,HLR,獲取并暫時保存，一旦移動用戶離開該,VLR,的控制區(qū)域，則該用戶的數(shù)據(jù)就會被刪除VLR,中還保存了移動用戶的,TMSI(,Temporary Mobile Subscriber Identity,),，并且在,VLR,中的與用戶地理區(qū)域位置相關(guān)的信息比,HLR,中更準確。

28,.NSS,子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),MTP(,Message Transfer Part,),：包含了,7,號信令系統(tǒng),SS7(,Signaling System 7,),中低,3,層的所有協(xié)議，這些協(xié)議允許布置一個專門用于信令的、基于數(shù)據(jù)流的國家電話網(wǎng)絡(luò)SCCP(,Signalling Connection Control Part,),：,SS7,的一個協(xié)議，主要用來管理信令網(wǎng)之間的互相連接并且提供一個有,/,無連接的服務(wù)利用該協(xié)議可以布置一個全世界的信令網(wǎng)基于,SS7,、位于,NSS,和,BSS,間的,A,接口，包含了,MTP,和,SCCP,協(xié)議，使用連接的方式29,TCAP,(,Transaction Capabilities Application Part,),：,SS7,的一個協(xié)議，負責(zé)將一個事務(wù)分割成連續(xù)的操作元素和,SCCP,一起管理國際漫游，使用在,MSC/VLR,HLR,間以及,MSC/VLR,MSC/VLR,間ISUP(,ISDN User Part,),：,SS7,中處理電話應(yīng)用的協(xié)議打電話時，,ISUP,負責(zé)管理典型的電話消息交換MAP(,Mobile Application Part,),：基于,SS7,之上的應(yīng)用協(xié)議，負責(zé)管理,NSS,設(shè)備間的對話和巡游。

30,BSSAP(,BSS Application Part,),對,BSC,MSC,間的消息進行管理MM,和,CM,對漫游、,MS,和,MSC,之間連接進行管理所有的信令交換發(fā)生在,NSS,內(nèi)部，是通過,SS7,完成的圖,NSS,的層結(jié)構(gòu),EC,PSTN,PSTN,32,操作子系統(tǒng),OSS(,Operation Subsystem,),記錄和控制網(wǎng)絡(luò)性能的各種事件，在提供一定服務(wù)質(zhì)量的前提下保證用戶資源的使用33,.,網(wǎng)絡(luò)管理,商業(yè)上：用戶開通、終端、計費等,安全方面的管理：檢測非法入侵等,開發(fā)和管理話務(wù)：觀察話務(wù)量和話務(wù)質(zhì)量、監(jiān)控移動臺等,管理網(wǎng)絡(luò)的配置：植入軟件、加入新設(shè)備和添加新的網(wǎng)絡(luò)功能等,維護：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的問題、設(shè)備測試等,34,GSM,的管理系統(tǒng)類似于國際電信聯(lián)盟,ITU(,International Telecommunication Union,),標準化了的,M.30,中的,TMN(,Telecommunications Management Network,),35,.TMN,結(jié)構(gòu),由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、中間設(shè)備等組成圖,TMN,的結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)網(wǎng),中間設(shè)備,數(shù)據(jù)網(wǎng),37,.,設(shè)備身份寄存器,EIR,的功能,Equipment Identity Register,，一個儲存有終端號,IMEI(,International Mobile Subscriber Identity,),的數(shù)據(jù)庫，它用來驗證某個終端是否有權(quán)使用網(wǎng)絡(luò)資源。

EIR,中有白名單,(,允許使用的,),、黑名單,(,禁止使用,),的和灰名單,(,可疑的，不確定是否禁止使用的,),38,.,鑒權(quán)中心,AUC,的功能,AUthentication Center,，儲存了驗證每個用戶可以請求的服務(wù)權(quán)利和對通信進行加密的密鑰一般來說，一個,HLR,有一個,AUC,39,.OMC,和,NMC,Operations and Maintenance Center,，負責(zé)設(shè)備的局部監(jiān)護,Network Management Center,，通過中央控制來管理整個網(wǎng)絡(luò),用戶數(shù)據(jù),信令,圖,PLMN,的子系統(tǒng),41,小結(jié),了解,GSM,網(wǎng)絡(luò)提供的基本特性和操作子系統(tǒng),OSS,的功能，熟悉,GSM,網(wǎng)絡(luò)中的各個接口以及它們各自的作用，掌握,BSS,子系統(tǒng)和,NSS,子系統(tǒng)以及它們各自的結(jié)構(gòu)。