GSM基础原理介绍

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内容 页码 1、什么是GSM 2 2、GSM系统结构 2 3、GSM关键性技术 4 4、GSM系统中的各类号码 6 附录一： GSM如何实现TDMA技术 8 附录二：BSS系统各硬件结构和各主要模块、板件的组成及功能 15 附录三：跳频技术 21 附录四：语音的传输过程 23 附录五：加密原理 25 附录六 移动台和基站的时间调整 26

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返回目录 1、什么是GSM

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GSMM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）调制方式达成一致意见。1988年 十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录（MOU）。1989年 GSM标准生效。 1991年 GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。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系统结构

1）．GSM系统组成√

GSM被分成三个子系统：网络交换子系统（Network Switching Subsystem NSS）；基站子系统（Base Station Subsystem BSS）；网络管理子系统（Network Management Subsystem NMS），网络管理子系统（NMS）又叫操作与维护中心（OMC--Operation & Maintenance Center）。

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，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VLR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。VLR通常与MSC合设在一起。

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返回目录 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。

3）．基站子系统（BSS）的组成及功能√

具体见“附录二BSS系统各硬件结构和各主要模块、板件的组成及功能”本文档15页

无线系统的组成单元包括BSC、TC、BTS。目前温州NOKIA BSC的软件版本为S9，TC的软件版本为S9，BTS的软件版本为BTS5.1（扩展名为153）。（温州全地区2004年4月底将全部升级到6.0软件包扩展名为173）

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MS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的操作与维护。

4）。 NMS（OMCS&OMCR）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。

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。

故障管理 配置管理 性能管理

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返回目录 3、GSM系统的关键技术

1）、使用频段、双工间隔：√

模拟网撤销后的新扩展频段 880-890,925-935 频点号875-1023 共47个

GSM900：890~915MHz（上行）、935~960 MHz（下行）。双工间隔：45 MHz，带宽：200KHz频点号 1－124 共124个

GSM1800：1710~1785 MHz（上行）、1805~1880 MHz（下行）。双工间隔：95 MHz，带宽：200KHz频点号 512－885 共374个

GSM1900：1850~1910 MHz（上行）、1930~1990 MHz（下行）。双工间隔：80 MHz，带宽：200KHz

GSM900MHz频段为:

fl(n)=890.2MHz + (n-1)×0.2MHz (移动台发,基站收）；

fh(n)=fl(n)+45MHz (基站发,移动台收); n∈[1，124] GSM1800MHz频段为：

fl(n)=1710.2MHz + (n-512) ×0.2MHz (移动台发,基站收）； fh(n)=fl(n)+95MHz (基站发,移动台收）；n∈[512，885]

其中：fl(n)为上行信道频率、fh(n)为下行信道频率,n为绝对频点号（ARFCN）。

2）、选址方式√（具体如何实现TDMA功能参考“附录一”本文档第8页）

TDMA：Time division multiple access（时分多址）/FDMA

多址技术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，即采用频率、时间或码元分割的多址方式，人们通常称它们为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。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，如果你要收听某一广播信道，则必须把你的收音机调谐到这一频点上。模拟蜂窝移动系统也采用了此技术，某一小区中的某一客户呼叫占用了一个频点，即一个信道（实际上是占用两个，因为是双向连接，即双工通信），则其它呼叫就不能再占用。

在GSM中，无线路径上是采用时分多址（TDMA）方式。每一频点（频道或叫载频TRX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个TRX最多可有8个移动客户同时使用，见图3－6所示。

图3－6 频分多址和时分多址方式

图中所示（a为FDMA，b为TDMA）是一个方向的情况，在相反方向上必定有一组对应的频率（FDMA）／时隙（TDMA）。

TDMA系统具有如下特性：

每载频多路。如前所述，TDMA系统形成频率时间矩阵，在每一频率上产生多个时隙，这个矩阵中的每一点都是一个信道，在基站控制分配下，可为任意一移动客户提供电话或非话业务。

突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，只是在规定的时隙内发射脉冲序列。 传输速率高，自适应均衡。每载频含有时隙多，则频率间隔宽，传输速率高，但数字传输带来了时间色散，使时延扩展量加大，则务必采用自适应均衡技术。

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