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GSM原理

GSM原理/测量培训教材)

GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCN1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCN1900则是别的一些国家使用的频段(如美国)。 GSM90/1800分别是工作在890~960mhz/1机最大710~1880mhz频0段的。GSM900的手功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大）， 而DCS1800的手机的最大功率是1W。

? 900的区别: GS GSM900/DCS1800/PCN1M900是初GS始的M 系统, MOBILE 的功率

从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;

? GSM的频段：GSM900 小区通道号半径35km 上行880~915MHZ 下行将

925~960MHZ

PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 1---124.

GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行

710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。

PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户. GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ

上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收；下行就是基站到手机。 例如935-960 和890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时系. ? 网络组成：

1. BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收发器，收发器的多少决定小区的

容量，一个收发器能支持8个用户。一个小区由3个天线，一个发射，两个接收（分级接收）。（收发器和天线的关系）？？？

a) 每个BTS都会有一套收发器。

b) 一个BTS覆盖一个小区，BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。BCH

帮助Mobile识别/寻找网络。 c) 小区的手机用户容量依靠信道数

d) GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps, 即BTS收发语音数据速率是

13KB/S.

e) 有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。

2. BSC base station controller 基站控制器：

a) 几个BTS基站连接一个BSC, 基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC;

所有的BSC连接至MSC,

b) 每个BTS连结BSC用abis 接口，是2Mbps的连接。使用microwave link、

optical fiber、 co-axial line等方式连接.

c) Microwave link 经常是最好的连接方式选择。 d) BSC连结MSC使用的是A口 e) 在BSC可提供小区广播等服务。

3. MSC mobile switching center 是网络的核心，呼叫建立、保持、和释放；链接BSC

和PSTN、 认证、呼叫转接、短信息、收费等。当用户增加到一定数量时，可增

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加MSC；MSC与MSC之间使用GMSC连结（GATEWAY）

a) 当呼叫建立时，MSC起到保持通话和断开通话的功能。 b) 存储所有的用户数据和它们的相关特征。 c) 介于MS和PSTN之间，交换通信数据. d) MSC是GSM 网络的心脏。是与别的GSM 网络、非GSM网络的连接口。 e) MSC主要功能：认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。

f) 当用户增加时，超过一个MSC的容量， 就需要多一个MSC， 就增加一

倍的用户

TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率适配器。

a) TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S; TRAN作为一MSC 的

一部分。

b) Trans coding 也使用在下行时，将64kbps转换成16kbps. c) Trans coding在MSC\\BSC\\BTS中。 HLR Home location register归属位置寄存器。

a) 在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。HLR中有永久用户数据库。 b) 用户发出呼叫时，MSC从HLR之中获得用户数据。是用户核心数据库，

大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。

VLR visiting location register 访问位置寄存器。

a) 在VLR中有被激活的所有的用户号码。

b) 当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时，MSC和HLR之间通信，新的

MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。

c) 当手机漫游时，用户访问区被别的网络覆盖，而且归属位置网络批准它使

用被访问的网络，它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR(访问位置寄存器)中暂存。

鉴权中心AUC----Authentication center

a) 是SIM 卡的验证过程。

b) 每个SIM卡有一个IMSI， 在IMSI有加密码 c) 在HLR中有IMSI和密码

d) 手机通信时，首先验证SIM 卡的合法性，由AUC 进行验证。 装备身份注册：EIR----Equipment identify register

a) 包含了IMEI信息。所有的手机IMEI都存储在EIR中，是手机的数据库。 b) 在GSM中有助于验证当手机遗失时，运营商可以禁止已经报失手机的使

用。

c) EIR分类：Permitted list\\evaluation list\\stolen list\%unknown 收费中心BC---Billing center

a) BC产生每一个用户的费用状况.

b) 直接连到MSC, 由MSC发送收费信息给BC（通话时） c) BC处理按单位计费。

操作运营中心：OMC----operation and maintenance center.

a) 每个GSM网络超过100 个BTS组成，每一个实体需要操作和维护。 b) 一些远程操纵是必要的，检测和远程进入。

c) 有时有两种OMC(不同的供应商)，OMC-S: Deal with switch; OMC-R :deal

with radio network。

短信中心：SMSC信息通过短信息中心发到指定的手机。

a) 信息通过SMSC传输

b) 信息可通过人工终端（连到SMSC）发送。

c) 短信中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS

12. 语音服务中心：

a) 它拥有所有语音用户的数据库； b) 它也存储了语音信息。

13. 设备报警：

a) BTS, BSC, Trans coder failure. b) Link failure

c) Module failure(transceiver, processor)

? 小区身份，网络中每个小区都由唯一的识别号，CI: Cell Identity. 一个小区由56个用户

可同时通话

? 调制方式: GSM 采用的是0.3GMSK调制 高斯最小频移键控，0.3是描述滤波器带宽和

比特率的关系,不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。0和1代表的是载波加减不同的频率+67.708KHZ 和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改变，两个频率表示频移键控; 语音编码速率时13kbps. 数据速率(调制速率)BIT传送速率是270.833Kbps。刚好是四倍于射频频移。这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率. 高斯滤波: 剧烈的频率变化会导致频谱扩散, 所以用滤波器进行滤波平滑后, 减少频谱扩散; RF载频加67.708和减67.708KHZ; 靠频率转移. ? GSM网络系统：手机和机站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制台BSC是靠abis

接口2Mbps的连接。（是光纤或者常用微波连接， DCS1800 Abis接口经常使用微波连接）, 一个BSC控制20~30个BTS；基站控制台BSC到交换局是A口连接。 手机和基站的最大距离是34.9km。

? 手机开机后的步骤:

1. 首先搜索124个信道，即所有的BCH通道, 决定收到的广播信道BCH强度, (BCH

的承载的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息); 2. 跟网络同步时间和频率, 由FCH/SCH调整频率和时间 3. 解码BCH的子通道BCCH.

4. 网络检查SIM 卡的合法身份.是否是网络允许的SIM 卡。 5. 手机的位置更新. 6. 网络鉴权

? 手机主叫(MOC)过程:

1. 手机给基站发送通道需求，即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.(RACH Burst) 2. 由BCH 指定传输信道. SDCCH

3. 手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信. 4. 权限认证

5. 指定手机在一个业务信道(TCH)上通信. 6. 在TCH上进行语音通信.

? 手机被叫