001gsm通信原理

2022-09-19

第一篇：001gsm通信原理

GSM原理及其网络优化培训总结

培训总结

一. 了解GSM/GPRS系统结构二. GSM/GPRS能为人们带来什么服务三.基于小区如何组成GPS 四.空中接口的特性

五.了解接各个厂家产品的特性

六.了解空中接口如何区别不同的用户的通话七.了解主叫与被叫的建立，位置更新，小区切换过程第一章了解GSM/GPRS系统结构 1.GSM的发展 2.GSM的结构 3.小区原则 4.空中接口

5.各种功能硬件的性能 6.通信的建立

1.GSM的发展

一代：1G，模拟通信系统

特点：抗干扰性差，各国移动漫游标准不同，费用成本高，安全性差。二代：2G，GSM数字技术脉冲

IS95 1984~1987年定义GSM标准 1992~1995年GSM开始试验 1995年全球开始运行GSM系统

三代：3GUMTS全球移动接口，空中移动接口在中国的通信TD-SCDMA 四代：4GLTE正交辅用多址技术

2.GPS的结构

P-GSM全球定义最多的系统900M的GSM 上行频率是890~915M 下行频率实935~960M

GSM通过频率来区分上下行

FDD45M E-GSM GSM全是平分双工 FDD35M R-GSM 可用带宽4M上行为886~880M 下行921~925M GSM1800M FDD95M 上下行75M

GSM的好处

1. 全球范围漫游<可同频漫游> 2. 开放式系统

3. GSM系统比1G经济效应好 4. 抗干扰性强 5. 通信安全

Clrcuit switca电路交换<先分资源，资源独享，最大带宽，通话结束才能分出资源> Packet switca分组交换< 共享资源带宽带宽大小是按质量来分的>

GSM的结构

机器与机器之间对话都是用信令进行对话的 GSM分为三大子系统分为 BSS基站子系统 NSS网络子系统 OSS操作和维护子系统

BSS子系统包括TRAU：码型转化对数据业务进行数类适配 BSC：对网源的控制和监控 BTS：对MS的接受对空口信息导入

NSS包括MSC MSC:1完成客户业务的管理完成语音业务2记录客户账户账单 HLR被叫访问：归属以本局的信息进行保存 VLR主教访问：访问位置寄存器储存当前访问信息 AUC建权中心：应HLR要求生生成建权信息 EIR设备标识器：保护手机串号

GGSN端口交换机：储存提供一个与外网的接口

OSS包括OMC-S操作维护中心-系统部分：用于MSC.HLR.VLR等交换子系统各功能单元的维护与操作

OMC-R操作维护中心-无线部分：用于实现整个BSS系统的维护与操作 SGSN分组交换：完成客户分组业务的交换

PHCP动态IP地址管理

PCU分组控制单元 BTS~BSC是ABIS接口LAPO协议 BSC~MSC是Ater接口LAPO协议 MSC~GMSC是E接口MAP协议 BSC~PCU是AGPRS接口LAPD协议 PCU~SGSN是GB接口FRZ帧中继协议 SGSN~DNS是IP协议

SGSN~GGSNS是GN接口GTP隧道协议 GGSN~DHCP是Gi接口IP协议 GGSN~PDN是Gi接口IP协议 MSC~HLR是D接口 HLR~AUC是H接口

SIM卡通过用IMSI来验证客户信息IMSI全球唯一的身份识别 SIM永久信息1IMSI全球唯一识别用户身份 Ki建权参数永远不在空口传输保存在SIM卡和AUC A3建权算法保存在SIM卡和AUC A8生成加密密匙保存在SIM卡和AUC PIN自设SIM卡密码

SIM1临时用户身份识别符TMSI TMSI字符少效率高在一定的范围有意义离开范围用IMSI识别 2LAI位置区标识符，只用在LAI理IMSI才有用 IMSI的组成MCC移动国家码中国移动国家码是460 MNC移动网号，识别移动用户所归属的移动

通讯网MSIN移动用户识别码唯一的识别某一移动通讯网中的移动用户 NMSI国家移动用户识别码MHC与MSIN组成 Classmark

MSTX PowerMax=900M=2W=33dBM 1800=1W=30dBM dbm=leg lp

=30+10eg GPRS的MS A类终端：可以依附于GSM网里和GPRS的

可以同时进行两种业务，价格昂贵 B类终端：可同时附着两种业务上

可以完成语音业务和数字业务可交替完成业务而有语音业务优先，价格便宜 C类终端：进行数字业务设备价格便宜 PLMN=MCC+MNC

国家码+移动网号 ATF:终端用户的格式转换 MO主叫

MT被叫 SMSC短消息的服务中心

电到点的短消息point to point short 从essage PTPSM1要提供用户点到点必须有服务器SHSC

2 点到点信息是俩种特别信道接收的

3信息成功会向服务器以接收信息如果服务器未接收服务器会不停的向接收用户发送信息

CBSM1手机必须是空闲状态的

2CBCH

3OMC-R

4有一定的业务范围有一定的生命周期

5无需接收确认

空中接口小区原则

1. 什么是一个无线小区 2. 有哪些不同单位小区 3. Clutter物理环境的划分 4. 链路运算 5. 业务站型分为三种：、

O站提供360°的信号覆盖，全向辐射

S站提供120°的信号覆盖，三向站需要三个TRX B站2个TRX提供180°的信号覆盖

小区分裂收缩，减少小区半径提高话务量每公里话务10000

1POWER 2无线按下需无覆盖间隙的时候才能使用的方法 3加站4扇区化吧O站改S站 Erlctratlic业务量的单位 TRX不适合在空中接口传输

耦合器进行有效耦合，吧多个接口合在一起会有部分耦合损失增幅用加法，损失减法

erlB:基于话务阻塞率，阻塞率越高话务量越大用于民用通信网，通过通话质量降低来提高话务量

erlc准则:不降低通话质量，对话务进行排队，但在民用网不使用只用R-GSM使用铁路网是不能堵塞的，不用拒绝用户的话务，使用户在获得通话之前进行列队 Erlang是测量资源使用率的单位语言业务标准：堵塞率为2% 信道业务堵塞率为0.01% 链路运算公式

DB=10egX[P1/P2]

=10egp1-10egp2 DBD=2.165DB+DBI DBM=10EG[X1000] =30+10EGPW =10EGPC 手机接收灵敏度

能正确解调信号，最低电平值 L=EIRP-EIAP EIRP：基站的发送功率-耦合器的损耗-LC+天线增益 EIRP=Txpoer-lcoupcing-lc+Gatina EIAP+Gatina=s接收灵敏度 EIAP=S-G DL下行：EIRP=Txpowe-Lcoupling-lc+J+Gattarna

EIAP=S-G UL上行:EIRP=Txpower+gatvanna

EIAP+G-LF+J=S

EIAP=S-G+LF+J

LDL=PR-SU

=EIRP-

L=32.4+20egd+20egf 定标频点：1个小区有唯一一个定标频点特点：不能调频

不能做工控，只能最大功率发送‘

不能采取不连续发送业务频点：用来传输业务

特点：可以做调频技术

功率控制技术

可以连续发送

Clustey区群：特点不能用同频小区在集群里

频率资源全部可以使用

区群间频率可以重复使用 DFN： MA：小区参与跳频的频率集跳频小区的频率集是必须一样 MAIO:频集偏移量{0.n-1}{0.3} N=频集数 HSW:跳频序列

空中接口 Radio interface 1.空中接口的目的 2.空中接口如何安排

3什么事物理信道，什么事逻辑信道 4.在GSM里如何传送消息的

Powerofs关机状态 Poweron关机状态 IDLE空闲状态占用网络公共资源 Dedicated连接状态专用资源在IDE只用信令消息<公共信令>

在多个TDMA帧中连续重复出现的相同时隙，这些时隙形成物理资源叫做物理信道 FCCH信道：传输的消息是all“0”用来标识定标频点 BCCH：SI-IDLE给空闲状态下的移动台使用 RACH：随即控制信道

GPRS信道：业务信道PDTZH<分上下行> 上下行不算的原因在GPRS中PDTZH后总

PAZZH:SAZZH SDZZH FAZZH PTZZH专用来传FA的更新消息<上下行传的TA消息不同 PHINC分组域的通告信息类似于CBZH信道传送广播消息

26帧包含21个TDMA帧，时间间隔120MS它主要用TCH和FACCH等业务信道 51帧的副帧：包含51个TDMA帧时间间隙为235MS它主要用于BCCH,CCCH,SDCCHC等业务信道

4TST TA~<2~3>ns-f同步过领区测量

4.615MS+4TS-TA约等于8~S~没有同于相邻小区进同步并且测量对资源，己同步的领区进行测量

一个超高帧=2048个超帧=3小时28分53秒700毫

业务员副帧前12个帧传业务，B时隙传SACCH后12个时隙传业务最后一个不传信息定标频点最后一个传信息

FACCH只能占用TCH不能占用地13帧和最后一个帧全速率MS2TS-TA

4TA+TA IDLE时

4.615+4TS+TA对没有同步的小区同步的小区同步并测量对己同步的做测量半速率：空帧为另一消息传送的时隙要传完一个SACCH需要480MSC4个业务副帧

SDZZH：BLOOK-4TS一个子信道由两个D快和一个A组成2DTA 对空中接口LAPDM需要4个连续时隙公共信道定标频点的0时隙

26个业务副帧和51业务副帧是为了语言消息在空口传播中的处理突发脉冲序列

GSM调制带宽为271KHZ BTS Archito ctwre and functions

每个基站都有一个核心完成管理和控制

CBCF受BSS控制，BCF功能实体能提供BSC和BCF在实践Abit接口完成信令时隙水资源在Abit上传播BCF完成吧用户信息信令的压缩 BCF：提供链路信息复用

TRX：对基站信号的处理跳频提供空口资源基站信号处理，测量分析计算耦合系统：信号的耦合

ABIS BSC

————————————————————————BCF

LAPD操作系统类信息

LAPODRSZ资源管理

BSC——————————————————————————TRX

LAPDDMI操作管理 BSC-TRX空中资源管理

BSC基站管理控制基站时间和频率同步全网同步全网所有设备都同步CGPS同步 GSM同步<主从同步> TRAU核心TCU LADDOMZ TRAU__________BSZ

HLR储存归属属于本局数据

永久数据MSISDG和IMSI和用户业务描述信息临时数据：VLR地址加密序列AUC中得来 AUC：完成用户鉴权参数 VLR：存储拜访本局的用户信息

永久数据IMSI 临时：鉴权参数位置区信息 TEMS<临时标识信息> Immediate Assignment 立即分配<给客户专用信道> LSPD的控制域<进行消息的可靠传递> SAPI<标识RSL或DML> 手机开机选网通过SIM卡内Prcferred plmry list和收到的PLMN

Immediat Assignment 立即分配给用户分专用信道独立专用控制启道 MS————>BTS——————————>BSC

Request

reguireu

<————————

Aeitqvation

————————>

Activation AIR

<————————

Immediate assignmeiyt

command 信道激活失败的原因：BTS未收到Reauest

BTS内部硬件

一个LAPDm消息需要连续的四个时隙3.系统消息系统消息可分为：

1、

2、2bis、2ter、

3、

4、

5、5bis、5ter、

6、

7、

8、13等。

Type1：主要描述本小区所使用的所有资源和随即接入信道(RACH)的控制参数。 Type2：主要描述邻小区定标频点、RACH控制消息和允许的PLMN。 Type2bis：主要描述扩展小区的定标频点和RACH控制消息。 Type2ter：描述扩展邻小区定标频点。

Type3：主要描述本小区的识别信息。小区识别(CELLID)、位置区识别(LAC)、控制信道描述、小区选择参数。

Type4：主要描述本小区选择参数和公共参数及广播短消息(CBCH)的描述。 Type5;主要描述临近小区定标频点。 Type5bis：主要描述扩展临近小区定标频点。 Type5ter：主要描述扩展临近小区定标频点。

Type6：连接状态下的本小区识别参数，小区识别(CELLID)、位置区识别(LAC)、小区选择。

Type13：主要描述于GPRS相关的信息。其中2系列系统消息全部用来描述重选的相邻小区定标频点的信息。5系列系统消息主要描述切换的相邻小区的定标频点的参数

第二篇：GSM全球移动通信系统概述-2解析

4 GSM全球移动通信系统的工作过程 4.1 移动台的位臵登记 4.1.1 第一次登记

当移动台开机后,在它所处的小区,通过空中接口搜索BCCH(广播控制信道,内含有位臵区域识别码(LAI信息(在GSM900规范中定义小区分配编码占用16bit,这个信息在BCCH上规则的广播,以便手机知道自己目前的位臵小区。BCCH是个小容量信道,每0.235 S传一个23字长的消息。移动台依靠收到的频率校正本身的频率,通过同步信息校正本身的信号,锁定到一个正确频率上,从该频率的信道上接收寻呼信号和其它信息。

假如此MS在寄存器中找不到LAI,它就向该业务区的MSC/VLR发送位臵更新请求消息,通知网络它是此位臵区的新用户。此消息经BSS到MSC,最后到VLR。VLR对消息中含有的国际移动用户识别码(IMSI或临时移动台识别码(TMSI以及位臵信息进行分析。此时MSC/VLR就认为该MS被激活,在其数据字段中做“附着”标记,这个标记与IMSI有关。MSC/VLR向HLR发送位臵更新请求信息。HLR位臵更新操作完成后,向VLR 发送位臵更新接受消息。最后由MSC向MS发送位臵更新证实信息,这个过程就算完成,至此MS已在HLR和VLR中注册登记。

4.1.2 分离与附着程序

当一个MS被激活时,对MS标有“附着”标记(IMSI标志;当MS关机时,有IMSI分离程序能使MS通知网络该移动用户为无效用户,此后不再发送寻呼此MS的消息。因此分离与附着程序都与IMSI有关。

当MS关机时,MS向网络发送的最后一条消息是处理分离请求消息,MSC/VLR收到“分离”消息后,就在该MS对应的IMSI上作“分离”标记。归属位臵寄存器(HLR并没有得到这个分离消息,只有拜访位臵寄存器(VLR已“分离”信息作了更新。当MS 再开机时,若它仍处于发送分离消息时的位臵区,则只要完成附着程序即可;若不在原位臵区,它仍要执行位臵更新程序。

4.2 移动台的漫游与位臵更新 4.2.1 漫游的解释

对于处在开机但空闲状态下的MS,它要不断地移动,在某一个时刻它被锁定于一个已定义的无线频率上,即某个小区的BCCH载频上。当MS向远离此小区的方向上移动时,信号强度就会减弱,当它移动到两个小区理论边界附近的某一点时,MS就会因原来小区的信号太弱而决定转到附近信号强的新的无线频率上。为了正确选择无线频率,MS 要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量,当发现新的BTS发出的BCCH载频信号强度优于原小区时,MS就锁定于这个新的载频上,这就是移动台的切换。MS所接收的BCCH载频的改变并没通知给网络。

移动中的MS,由于接收信号质量的原因,通过无线空中接口不时地改变与网络的连接,这种能力就称为漫游。

4.2.2 移动台的位臵更新

位臵更新过程是由MS引发。在GSM系统中有三个地方需要知道位臵信息,即HLR、VLR和MS(或SIM卡。当这个信息发生变化时,需要保持三者的一致。MS开机后就会对周围进行测试,并连接到接收性能最好的广播信道上。如图4-1所示,移动台所处的区有三种情况: ①在同一位臵区内的不同小区(特征:属于同一BSC(如图中A 其锁定的BCCH载频不同,但没有位臵区的变化,无需位臵更新。 ②在同一业务区的不同位臵区(特征:属于同一MSC(如图中B, 当MS从LA1向LA2移动时,信号强度会减弱,当它移动到边界附近某一点时,MS就会因原来小区信号太弱而决定转到邻近信号强的新的无线频率上。为了正确选择无线频率,MS要对周围的邻近小区的BCCH载频的信号强度进行连续测量,当发现新的BTS发出的BCCH载频信号强度优于原小区时,MS就锁定于这个新的载频上(小区选择的规则主要来自无线传播条件,以达到最佳传输质量为目的。一个

正常业务状态的MS,收听由业务小区广播的频率表,从中获得同一PLMN(公用陆地移动网中邻近小区的标志信道(CCCH,MS逐一与这些标志信道同步,以解调出每个BCCH上的信息,从中可以确定PLMN和位臵区(LA标志以及各种无线参数。MS对允许接入的小区计算其无线环境并与当前环境比较,这些处理是与当前小区寻呼信道的接收并行的。当MS在同一LA内发现一个更好的小区时,就切换到这个小区并收听新小区的寻呼信道,同时监视新的标识信道表。位臵区的变化要通知网络的MSC,MS要求接入网络来进行MSC/VLR内的位臵更新。此时,VLR中MS的位臵就由原来的LA1改为LA2。

③在不同业务区(特征:属于不同MSC(如图中C MS的业务区改变必须通知网络,以便能找到漫游的移动台,MS开机后就得报告网络它目前所处位臵。当它锁定在新的BCCH的载频上,并在BCCH消息中得知此时它所处的位臵区及所属业务区。首先MS向网络发出位臵更新请求,此信息通过空中接口传到LA1的BSC,再由它传送到新的MSC。第二步是由新的MSC向HLR发送位臵更新请求信息。从HLR向新的MSC发回位臵更新请求接受,这个消息通过LA1所属的BSC到新小区的BTS,再通过空中接口传送给MS,这就是位臵更新证实。此时MS已在新的MSC 业务区,它必须删除旧的MSC中的位臵信息,否则它的位臵就有两处,无法准确找到它。此时由HLR向旧的MSC发送位臵删除信息,旧的MSC得到此信息后,在VLR删除此移动用户的位臵信息,并向HLR报告位臵删除接受,至此,MS已属新MSC/VLR中的一个用户。

4.3 移动台的切换过程切换处理分成几个级别: BTS内的切换类型由BTS自主决定; BTS之间、BSC之内的切换由BSC决定; BSC之间、MSC之内的切换由MSC处理;

MSC之间的切换由GMSC决定。

BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP(BSS管理应用部分,用以支持各种连接处理和切换过程,其承载方式是A接口上的CSS.7信令协议。BTS与BSC之间的协议称为RSM(无线分系统管理,用于支持分配传输路径和测量报告处理,其承载方式是Abits接口上的LAPD信令协议。BTS与MS之间的协议称为RIL3—RR(无线接口第三层RR协议,它只是整个第三层实体的一部分,用于支持无线连接处理和测试报告处理,其载体是Um接口上的LapDm信令协议。除此之外,还有邻近MSC之间交换消息的协议,称为MAP/E(移动应用部分—E ,它只是MAP的一部分,用于支持MSC之间的交换处理,其承载是MSC之间的CSS.7信令系统。

越区切换是指移动台正处在呼叫建立状态或忙状态下的无线信道转换过程。移动台从一个小区移动到另一个小区,两小区的无线频率是不相同的,若想要维持通话,MS的频率必须改变,即从一个小区的一个无线频率下的一个时隙转换到另一个小区的另一个无线频率上,并占有它的一个时隙。

切换是由网络决定的。通话中的移动台从一个小区移动到另外一个小区,这个小区可能是同一业务区的同一BSC管辖下的小区;也可能是同一业务区不同BSC管辖下的另一小区;还可能是不同业务区中的另一小区。根据这三种不同情况要进行不同的操作。4.3.1 BSC内的切换

这是最简单的切换过程。BSC根据MS和BTS的测量报告,经分析处理后,确定此时MS所在区,即MS报告中最强信号的小区。BSC与新小区的BTS建立链路,并在新小区中给MS分配一个TCH供MS切换后使用。MS切换后,BSC向MSC报告,MS由A点移动到B点的情况,此时MS仍属BSC1管辖。MS在切换后继续测量周围小区的信号强度,并接收新小区的信息。

4.3.2同一业务区不同BSC之间的切换

移动台从B点移动到C点就属于这种切换,此时MS已跨越两个BSC,即从BSC1到BSC2。

切换过程如下:首先是MS向原来的MSC1报告其测量结果。经BSC1的分析处理,得知MS所到的小区属BSC2管辖,做出切换判决,向MSC发切换请求。MSC与BSC2建立新路径到BTS(新小区,即MSC向BSC2发出切换请求。BSC2收到切换请求消息后,与新的BTS建立链路,为MS提供切换用的新TCH,即允许切换,BSC2向MSC发出切换请求证实。此时MSC向原来的BSC1发出执行切换命令,经BTS到MS。MS切换后,送出切换完成消息到BSC2,即MS与MSC2建立通路。BSC2向MSC报告切换完成,送出MS 接入新TCH信息到MSC。MSC向BSC1发出清除命令,释放原来MS的信道。BSC1完成信道释放后向MSC报告清除完成。

MS到达一个新的位臵区后,要继续测量周围小区的信号强度,同时接收BSC2的有关信息。位臵区发生变化时,它还要进行位臵更新。

4.3.3不同业务区之间的切换

MS从C点移动到D点就属于这种切换,即从MSC A,动到MSC B,这是最复杂的切换情况,要进行多种信令的传递过程才能实现。当主呼MSC(MSC A发送执行切换消息给另一个MSC(MSC B时,消息中包含MSC B分配无线信道的部分参数,并应标明呼叫所切换到的基站(BS。当该基站完成无线信道分配,并且MSC B从其相关VLR取回切换号码后,MSC B将返回MSC A无线信道应答消息。切换号码用于将呼叫从MSC A接续到MSC B。

如果MSC B中没有空闲业务信道可用,将告诉MSC A,并由MSC A结束切换进程。MS 现存的线路连接将不被消除。

收到无线信道响应消息后,MSC A用固定网络的信令(IAM在MSC A和MSC B之间建立连接。MSC B发出地址完成消息(ACM并开始无线信道的切换。收到ACM后, MSC A开始切换过程,即向BSC2和MS发出切换命令。移动台完成无线信道切换后,发送证实消息给MSC B,然后MSC B发送结束信号给MSC A。收到此消息后MSC A释放原有无线信道。

为了不与MSC A和MSC B之间所用的PSTN/ISDN信令系统冲突,MSC B收到证实后产生回答信令(ANS。

MSC A将掌握总的呼叫控制直至固定用户或MS挂机。然后,MSC A释放至MSC B的连接,并发送结束信令消息来中止MAP进程。MSC-B将释放RR子层的连接,并发送切换报告消息给其相关的VLR,用来释放切换号码。

4.4 移动台呼出步骤如下: ①原先工作在广播控制信道(BCCH上,后MS向BS发出申请信道的请求,收到BS发来的立即分配消息后,MS转到指定的专用信道(DCCH上

② MS申请业务信道(由BS发给MSC,MSC向VLR发送请求以获得移动台的参数,网络要求对MS进行鉴权,产生一128 bit的RAND传给MS,MS处理后发送鉴权响应给网络,VLR向MSC回送信息证实,由网络方面判断此用户的合法性。

通过鉴权,网络就保密方面考虑向MS发送臵密码模式消息(加密模式管理是无线传输性之一,传输是否采用加密取决于MSC的选择,加密模式用于无线路径,管理主要涉及MS和BTS,MS提供加密参数(KC到BTS,以决定是否选用加密模式。将有关用户数据加密的信息传给移动台,MS对此消息返回密码模式完成消息给MSC,(如果需要, VLR将重新分配一个TMSI给MS。

对密码模式作出响应后,MS发送建立消息给MSC,MSC为此次呼叫分配一路地面信道,并要求BS分配无线业务信道TCH。

③移动网络的通信链路建立后,MSC向固定网络发送消息IAM(初始地址,以便将呼叫接续到固定网络。固定网络首先通过FIN(连接证实消息将设备信息返回MSC。被叫接通后,送回铃消息给MS。在被叫摘机后,固定网发给MSC回应信息(ANS。MSC发给MS 连接命令,MS发回响应并转入通话,至此,完成了MS 主呼进程。

4.5 移动台呼入

移动台被叫时,主叫方发出的被叫电话号码并不说明某条电话用户线或某个地理位臵,而只是指向某个HLR中的用户数据存储区。在GSM系统中,移动用户电话号码的结构是基于ISDN的编号方式,因此称为MSISDN,其编号方式是按照CCITT的E.164建议。移动用户电话号码中的前几位数字可表明该用户归属的移动通信网,分析开头几位号码还能确定存放该用户数据的HLR,从这个HLR的用户数据中就能读出该用户目前访问的移动交换中心VMSC。因此通过查询HLR,可以确定最终到达该移动用户的路由。由此可见,整个呼叫建立过程可分为两部分:查询HLR以前和查询以后。这使得呼叫路由分为两部分:从主叫地到发出查询的地点,再从查询地到被叫处。

GSM用户的电话号码格式 CC NDC X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 国内有效ISDN号码国际移动用户ISDN号码其中:CC为国家码

NDC为PLMN识别码(不一定与地区号一致 X1 X2 X3为HLR的号码 X4 X5 X6 X7为用户号码举例:+86 139 中国电信 +86 130 中国联通

①呼叫用户拨出移动用户号码(MSISDN后,固定网络将此呼叫接续到最近的相关移动交换中心(GSMC,GSMC向归属位臵寄存器(HLR发出查询消息以获得路由信息。固定网发出的初始地址(IAM0就是移动用户号码。HLR根据其保留的被叫用

户数据,确定MS目前所在的VLR,并向该VLR发查询消息。VLR返回该MS的移动台漫游号码(MSRN,并由HLR返回给GMSC(第一部分查询HLR以前。根据这些消息, GMSC将呼叫接续到拜询MSC,即MS目前归属的MSC。MSC向VLR发送信息I/C,以获得呼叫信息

② MSC向相关的基站BS发出寻呼请求信息,以建立至MS的呼叫连接。BSC确定被呼MS所归属位臵区的BTS后,向其发送呼叫分组信息,BTS再通过寻呼信道(PCH发出被叫MS的识别号和寻呼模式。

③当被呼MS接收到它的呼叫后,在MS中的RR子层启动随机接入进程(RAP,在随机接入信道(RACH上发送信道请求信息给BS。此请求给BS的RR子层。RR子层分配专用控制信道(DCCH,并在公共控制信道(CCCH上发送立即指配消息给MS。MS转换到相应的DCCH上,从而建立起主信令链路(MSL。然后,MS向BS和MSC返回寻呼响应信息。

④接到MS的寻呼响应后,MSC向VLR发送过程接入请求。然后,开始常规鉴权和密码参数传递过程。如果成功,VLR向MSC发送完成呼叫消息,启动MSC发送设臵消息给MS。被呼MS收到此消息后进入呼叫存在状态,同时向BS返回呼叫证实消息,以说明MS已具备受话的条件。

⑤收到呼叫证实消息后,MSC为此次呼叫分配地面信道,并命令基地台分配无线业务信道TCH。此过程与MS主呼中的相应过程一样。若TCH连接成功,MSC将收到的应答为指配完成信息。

⑥信道建立完成后,MSC将收到MS发来的回铃消息。然后,MSC在FIN(连接证实中发送连接证实消息给呼叫端,并在发送给固定网的ACM(地址完成消息中指示被呼移动台已接通。被呼用户摘机后,MS发送连接消息给MSC。MSC返回被呼MS应答并发回应消息(ANS给主叫用户。至此,完成了移动台被呼的接续过程。

4.6 移动台工作原理

移动台设备是GSM系统中用户所使用的入网设备。它分阶段地为用户提供GSM系统的所有业务功能。移动台设备分为终端设备(TE和用户身份卡(SIM卡两部分。移动台设备应包括一套无线收发信机、一个控制器及话音编译码器,另外还应提供用户接入网络必需的键盘、显示器,除此以外还提供用户接入网络必需的键盘、显示器,除此以外还提供ISDN终端接入功能,因此在移动台中还提供终端接入所必须的码速适配功能。通常一个移动台的组成方框如图4-2所示。

4.6.1 简化描述语音信号为模拟量，通过话筒送入手机，对它进行抽样模数转换及语音编码，变成 13kbit/s 数据流，编码输入为每 20ms 一段，将 2080bit 经编码压缩后变为 260 bit，语音编码后再进入信道编码，编码完成后在与控制器产生的信令信号经编码后的混合，形成传输速率为 22.8kbit/s。编码后的语音和信令再进入交织及加密单元。交织单元分两步交织: 一为 3 组 8 个 57 bit 块交织组合为 2 组 114 bit 块，二为此 114 bit 块再内自行交织，然后这些块进入加密单元与加密数据的 114 bit 进行异或形成加密后的比特流。加入其它变成 156.25 bit 的 Burst。然后组合到 TDMA 帧和时隙中去，形成复帧、超帧及超高帧，最后形成 270.833kbit/s 的 TDMA 帧数据流送到调制解调器发送。 4.6.2 射频单元的工作射频单元包括从调制器、发信到天线合路器及接收到解调输出部分电路，其主要功能是将基带单元所形成的 TDMA 帧调制到射频及其相反过程。射频单元发射频率为

890~915MHz，收信频率为 935~960MHz，频道间隔为 200kHz。合路器是将移动台发信和收信组合到一根天线上。在 GSM 数字移动通信系统中，由于收发不在一个时隙(发比收慢 3 个时隙)，因此移动台可以省去用于收发共用的双工器，只需要使用简单的收发合路器(组合)功能，即可将发信和收信信号组合到一根天线上而不会互相干扰。调制将从 TDMA 帧来的 270.833kbit/s 数据流信号按 GSMK 调制方法形成 I、Q 信号，再送到发信上变频器调制到 900MHz 频段。解调和均衡将从收信单元接收的模拟 I、Q 信号进行数字化处理恢复出基带信号。频率合成器为发信和收信单元提供变频所必须的本振信号，它通常从时期电路获得基准频率源，然后采用锁相技术实现频率合成。 4.6.3 基带部分的工作基带部分电路包括信道编/译码、加密/解密、TDMA 帧形成/信道分离及基时钟电路，它还包括话音/译码、码速适配器等电路。

来自送话器的话音信号经过 8kHz 抽样及 A/D 转换，变成 13bit 均匀量化的 104kbit/s 数据流，再由话音编码器进行 RPE-LTP 编码。编码输入为每 20ms 一段，经话音编码压缩后为 260bit，其中 LPC-LTP 为 72bit，RPE 为 188bit。话音编码后的信号速率为 13kbit/s。同时话音编码器还提供话音活性检测(VAD)功能，即当有话音时，其 SP 信号为 1;当无话音传输时，将 SP 示为 0(即 SID 帧)。 13kbit/s 话音信号进入信道编码器进行编码。对于话音信号的每 20ms 段，信道编码器首先对话音信号中最重要的 Ia 类 50bit 进行分组编码(CRC 校验)，产生 2bit 校验位，再与 132bit 的 Ib 类比特组成 185bit，再加上 4 个尾比特“0”，组合为 189bit,这 189bit 再进入 1/2 速率卷积编码器，该编码限制长度为 5，最后产生出 378bit。这 378bit 再与话音信号中对无线信道最不敏感的 II 类 78bit 组成最终的 456bit 组。同样，对于信令信号，由控制器产生并送给信道编码器，首先按 FIRE(法尔)码进行分组编码(称为块编码)，然后再进入 1/2 卷积编码，最后形成 456bit 组。因此信道编码后信道传输速率为 22.8kbit/s 编码后的话音和信令信息再进入交织及加密单元。在交织单元，这些 20ms 话音的 456bit 被分为 8 个 57bit 块，这些 57bit 块被存储，并和前后面 8 个 20ms 话音的 57bit 块分别再交织组合为 8 个 114bit 块，并且在每个 114bit 块中这些从两个 20ms 来的 57bit 再一次每比特每比特交织形成的 114bit 块。这些 114bit 块进入加密单元与加密数据的 114bit 进行异或形成加密后的比特流。加密后的 114bit 流被加入训练序列及头、尾比特等组成 156.25bit(包括 8.25 防护比特)的突发，这些突发被按信道类型组合到不同的 TDMA 帧和时隙中去，形成复帧、超帧及超高帧，最后形成 270.833kbit/s 的 TDMA 帧数据流送到调制解调器发送。在接收通道，执行与上述相反的过程。在这些成帧及信令控制过程中，都是以时钏基准部分提供的统一帧号、时隙号、1/8bit 时钟等为基础的，以便各部分同步执行。 4.6.4 控制器的工作控制器实现对移动台的控制，包括对无线信道频率合成器的控制以选择合成的频道; 根据从信道解码得到的信令信息，执行相应的信令协议并送到信道编码器再发射出去，以便与网络建立信令通信;对信道编译码、TDMA 帧形成等部分的控制。此外，它还控制键盘的输入、显示器的显示输出以及与外部 SIM 卡的接口与通信。码速适配器的控制也由控制器等单元完成。

第三篇：SDH在铁路GSM-R移动通信系统中的应用

A perception on the application of SDH

in GSM-R mobile communication system

骆友曾

摘要：本文介绍了SDH网络拓扑结构和常见的网络保护方式，并结合客运专线的业务需求提出了适合于GSM-R移动通信系统的组网方案。

Abstract：This issue introduces the SDH network topology and some common methods of network protection as well. To meet the needs of business of Passenger Dedicated Line, together with the two elements discussed above, the issue proposes the formation of the network program suitable for GSM-R mobile communication system.关键字：GSM-RSDHASONSNCPMSPPPMESHLMSP

Key words：GSM-RSDHASONSNCPMSPPPMESHLMSP

随着铁路运输行业的快速发展，大量的客运专线已开工建设，列车设计时速已达到350km/h，随着列车的运行速度的越来越快，传统的无线列车调度通信系统由于其技术相对落后、功能单一，已经不能满足快速列车需要实时传送大量‘车—地’综合信息的需求，专门为高速铁路运输系统设计的GSM-R移动通信系统被引进到国内。

GSM-R移动通信系统可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信，能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，以减少集成和运行费用，而且GSM-R移动通信系统是由已标准化的设备改进而成，在原有的GSM移动通信系统上增加了ASCI(高级语音呼叫业务)特性和铁路应用，能实时地提供列车控制信息，如‘车—地’信号控制数据，能灵活地提供调度所需的语音调度服务，如语音广播、组呼、增强多优先级与强占业务、功能寻址、位置寻址、接入矩阵等。

目前，GSM-R移动通信系统已在青藏铁路格拉段，胶济铁路开通运营，实现了列车调度通信、列车控制数据传输、调度命令和车次号传送、区间公务(公安、维护等)通信等功能，铁道部正在进行大量的二次开发研究，以期满足旅客列车服务信息、机车工况等铁路信息化应用的需求。

随着大量客运专线的开工建设和开通运营，GSM-R移动通信系统必将在客运专线上得到广泛应用，网络保护显得尤为重要，在高速铁路上面任何细小的失误都可能造成巨大的损失和灾难。

高速铁路传输系统设计基于SDH网络，这就要求SDH系统必须具备有效快速的自愈保护功能。

1 网络结构介绍

SDH通信网络是由SDH网元设备通过光缆互连而成的，网络节点(网元)和传输线路的几何排列就构成了网络的拓扑结构。网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性在很大程度上与其拓扑结构有关。

网络拓扑的基本结构有链形、星形、树形、环形和网孔形，如图1所示。

(a)链形

(b)星形TMTMADMADMDXC/ADMTMTM

(c)树形DXC/ADMTMADM

TMADMTM

(d)环形

(e)网孔形

图1 基本网络拓扑图图5.

1 链形网

此种网络拓扑是将网中的所有节点一一串联，而首尾两端开放。这种拓扑的特点是较经济，在SDH网的早期用得较多，主要用于专网(如铁路网)中。

 星形网

此种网络拓扑是将网中某一网元做为特殊节点与其他各网元节点相连，其他各网元节点互不相连，网元节点的业务都要经过这个特殊节点转接。这种网络拓扑的特点是可通过特殊节点来统一管理其它网络节点，利于分配带宽，节约成本，但存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈问题。特殊节点的作用类似交换网的汇接局，此种拓扑多用于本地网(接入网和用户网)。

 树形网

此种网络拓扑可看成是链形拓扑和星形拓扑的结合，也存在特殊节点的安全保障和处理能力的潜在瓶颈。

 环形网

环形拓扑实际上是指将链形拓扑首尾相连，从而使网上任何一个网元节点都不对外开放的网络拓扑形式。这是当前使用最多的网络拓扑形式，主要是因为它具有很强的生存性，即自愈功能较强。环形网常用于本地网(接入网和用户网)、局间中继网。

 网孔形网(MESH)

将所有网元节点两两相连，就形成了网孔形网络拓扑。这种网络拓扑为两网元节点间提供多个传输路由，使网络的可靠性更强，不存在瓶颈问题和失效问题。但是由于系统的冗余度高，必会使系统有效性降低，成本高且结构复杂。网孔形网主要用于长途网中，以提供网络的高可靠性。

2 SDH的保护方式简单介绍

 复用段保护环MSP

复用段倒换环是以复用段为基础的，倒换与否是根据环上传输的复用段信号的质量决定的。SDH复用段共用保护环的特点是将复用段能支持的总的净负荷容量平分给工作容量和保护容量，两者分别经相反的方向由不同的环来传送。所谓共用就是指光缆切断或节点失效时，环的保护容量可以由多节点环的多个复用段共用，这就使得这种结构在正常条件下的业务量携带能力比其他环要大。在非失效条件下，共用保护环中的空闲保护容量可以用来传送低优先等级的业务量。

 线性复用段保护LMSP

这是一种专用的端到端保护机制，可以适用于任何物理结构(网状、环或混合形式)，既可以是单向倒换，又可以是双向倒换。路径保护通常用来对付服务层的失效以及客户层的失效和性能劣化。保护方式可以是使用专用保护路径的1+1方式，也可以是1：1方式，此时保护路径可以用来支持额外业务量，而且需要自动保护倒换(APS)协议来协调两端的操作。由于VC路径保护是专用路径保护机制，因而对于网路连接内的网元数没有限制。

 子网连接保护SNCP

子网连接保护(SNCP)既适用于高阶通道，又适用于低阶通道。为了支持子网连接保护，需要有两个专用通道，一个携带业务量，另一个作备用。这种保护机制的最大特点是可以适用于任何物理传送结构，例如网孔形、环形或任意混合拓扑，而且既可以用来保护完全的端到端通道，又可以仅保护通道的一部分。后面这一点是与前述线性VC路径的主要区别点，使其在网络应用上有更大的灵活性。

 通道保护环PP

对于通道保护环，业务的保护是以通道为基础的，也就是保护的是STM-N信号中的某个VC(某一路PDH信号)，倒换与否按环上的某一个别通道信号的传输质量来决定的，通常利用收端是否收到简单的TU-AIS信号来决定该通道是否应进行倒换。例如在STM-16环上，若收端收到第4 VC4的第48个TU-12有TU-AIS，那么就仅将该通道切换到备用信道上去。

二纤通道保护环由两根光纤组成两个环，其中一个为主环——S1;一个为备环——P1，如图2所示。两环的业务流向一定要相反，通道保护环的保护功能是通过网元支路板的“并发选收”功能来实现的，也就是支路板将支路上环业务“并发”到主环S

1、备环P1上，两环上业务完全一样且流向相反，平时网元支路板“选收”主环下支路的业务。

图2 二纤单向通道倒换环

3适合于GSM-R系统的SDH组网方式

由于铁路系统的特殊性，单一的组网方式已经不能适用于铁路通信的需要。多种网络互联业务保护方案的出现使得单一拓扑结构的光传输网络保护方案得到了补充和加强。

如果全网采用MSP环状组网，那么随着站点数量的增加，某一处出现断纤或者站点故障倒换时间将无法获得保证，对于铁路系统来说这无疑是致命的。

如果全网采用PP环组网，某一处出现断纤或者站点故障，虽然倒换时间可以保证，但是STM-N的业务无法获得保护。

如果传输层采用1+1线性复用段，虽然多处断纤均能保证各站快速倒换不影响业务，但是如果某一站发生掉电，那么这个车站两侧的通信将完全中断。

参考大多数欧洲高速铁路建设方案,传输层最好采用MESH组网，采用具有ASON功能的传输设备。

接入层：根据基站的交织分布状况，在每两个车站之间组成一个或两个二纤通道保护环，用于对GSM-R基站、程控交换接入业务的汇聚，并对业务进行保护，确保即使在一个环路上某个甚至所有基站出现故障时，铁路沿线仍能提供完全覆盖，达到了ETCSLEVEL2的要求，从而极大地提高了网络的安全性和可靠性;根据业务需要，在车站、相关管理中心、控制中心、动车段区间等配套机构之间可组成1个二纤复用段保护环，用于将线路上的业务输送到相关管理、控制中心;另外，对于大型的车站，由于本身占地范围大，配套附属设备多，所以在大型车站组1个二纤通道保护环，用于提供车站内业务(例如站房、配电所、公安等信息)的承载。

接入层各环保护倒换时间均小于50ms。

骨干层：在控制中心、铁路沿线各车站等节点之间组成二纤MESH(网状)智能保护环，传送GSM-R业务到移动交换中心;同时，还可以利用骨干环中空闲的通道对接入层业务实现二次保护。在重要车站之间利用第三方光纤，形成骨干层的网状结构，提供重要业务的智能恢复，由骨干层设备在多点失效情况下，自动计算恢复业务。

骨干层复用段环保护倒换时间均小于50ms。

4 结束语

客运专线、高速铁路要求高度可靠、高度安全和快速接入的通信网络，以保证列车的高速安全运行。随着光网络技术的进一步发展，OTN技术的逐渐成熟，更多的新技术得到应用，通信网络将具有更强大的生存能力，业务的保护能力和倒换速度也将会越来越强。

第四篇：湘潭大学移动通信实验报告实验6-GSM及GPRS移动台短消息发送及接收实验

实验

四、GSM/GPRS移动台短消息发送及接收实验

一、实验目的

通过本实验了解SMS短消息服务的基本知识，了解GSM系统短消息发送和接收流程。

二、基本原理

1、短消息业务分类

短消息业务与语音传输及传真一样，同为GSM数字蜂窝移动通用网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，经短消息业务中心完成存储和转发，每个短消息的信息量限制为140个字节。在短消息的可靠传递基础上，GSM网络与互联网技术的结合将给目前以提供话音业务为主的GSM移动通信网络带来新的生机。

SMS信息容量小，信息表现形式单一。GSM PhaseⅡ+ 所规范的增强型短信业务(EMS Enhanced Message Services)将多个SMS通道联合使用，可以发送十余倍于短信的信息，使短信业务从传送文本扩展到传送黑白图片、简单动画或铃声下载，但其承载的信息量还是极有限的。在GSM网(G网)引入GPRS分组承载通道后，SMS可以分流到GPRS承载通道上，加大了SMS的信息容量，降低了信令信道的负荷。短消息业务包括移动台之间点对点短消息业务和小区广播式短消息业务。

点对点短消息(Point to Point Short Message)是通过移动通信网的信令信道传送简短文字信息的业务。在移动台空闲期间利用GSM网的无线独立专用信道(SDCCH);在通话期间利用慢速伴随信道(SACCH)收/发短消息，故在移动台空闲或通话期间均可收/发短消息。最大消息长度为140字节。

点对点的短消息服务可以实现双向计费性传送。它提供的服务方向可以是固定用户接向移动用户，或者相反。固定用户不必关注移动用户所在的位置。短消息服务必然导致短消息服务器的出现，它们是短消息服务中心SMSC(Short Message Service Centre)或服务中心SC(Service Centre)。

小区广播式短消息业务是GSM移动通信网以有规则的间隔向移动台广播具有通用意义的短消息，例如道路交通信息等。移动台连续不断的监视广播消息，并能在显示器上显示广播消息。此短消息也是在控制信道上传送的，移动台只有在空闲状态下才可接收广播消息，其消息量限制为93个字符。

GSM网络中的短消息业务不占用话音通信的信道，费用低廉，对用户极具吸引力。短消息业务的出现为目前以提供话音服务为主的GSM移动通信网络开辟了一个全新的服务领域。

短消息业务具有以下特点：

(1)短消息传输速率低，适合于简短信息的传送。它既是电信业务，也可以通过短信中心与增值业务平台

短信中心存储转发，实时性较弱(即存在时延)。

(3)短消息的发送占用了控制信道，在业务量较高时，会受到无线信道的能力限制。

(4)短消息的技术最成熟，对网络改造较小，实现业务比较容易。

2、短消息业务(PPS)网络结构

(1)短消息实体(SME Short Message Entity)

接收和发送短消息的实体，包括移动用户、固网用户、语音信箱、信息点播平台和Internet等。其中的固网用户可通过人工座席(1258)或自动台(1259)完成短消息的收发。

(2)短消息业务中心(SMSC Short Message Service Center)

每个移动台均归属于某个SMSC(即该MS所归属移动本地网中的SMSC)，SMSC负责存储与转发发往其归属MS的短消息。

(3)SMS-GMSC和SMS-IWMSC

SMS-GMSC和SMS-IWMSC是具有短消息功能的移动交换中心(MSC)，其中SMS-GMSC是接收发自SMSC短消息的入口交换机;SMS-IWMSC是一个能够接收来自PLMN的短消息，并将此短消息送到相应SMSC的出口交换机。

GSM用户要使用短信业务，需要在MS中设置其归属的短消息业务中心的号码，SMSC编号服从PLMN编号计划E.160。例如中国移动SMSC的号码为+8613800ABC500，其中ABC等同于移动用户所在本地的长途区号。例如北京地区的SMSC号码为+8613800100500。MS在设置移动本地网SMSC号码后，即成为其归属用户。

3、短消息传送的基本过程

GSM网络点对点的短消息包括两种基本业务：

SMT-MT是发往移动台的短消息业务;

SMT-MO是从移动台接收的短消息业务。

短消息传送的基本过程为：

(1)对终止于MS的短信(SMT-MT)业务

由SME经SMSC送来短消息，发送到入口交换机SMS-GMSC，由SMS-GMSC根据被叫号向HLR查询得到目前被呼移动台所在位置，并将短消息通过NO.7信令网送被呼移动台所在的MSC，MSC查询VLR得到被呼移动台所在的BSC(位置区)并对该BSC所属的所有基站发出寻呼信号。

(2)对始发于MS的短信(SMT-MO)业务

当一个移动台发起短消息呼叫时，由主呼移动台所在的MSC所接收，该MSC将

3 所接收的短消息连同主呼用户所拨的被叫号码一起送NO.7信令网。NO.7信令网根据全局码GT(即被叫号码)寻址被呼用户归属的SMS-IWMSC及其相连接的短消息中心。

4、短消息的应用

短消息的增值应用主要包括：信息订阅、短信聊天(QQ)、短信游戏、黑白图片/铃声/简单动画下载、移动商务等。基于短信的增值业务还适合和其它增值业务配合使用，例如业务申请、E-mail /语音信箱到达通知、密码通知(例如WLAN临时分配的密码通知)等。