GSM原理及其网络优化_第一章

第1章GSM移动通信系统及优化概述 1．1 GSM数字移动通信的发展 移动通信是达到通信最终目的的有效手段，它在商业市场上所具有的巨大潜力已经越来 越多的被人们所认识。移动通信并不是一项很新的技术，但它在最近几十年得到了飞速的发 展。20世纪80年代初，随着模拟蜂窝技术的引进，移动通信技术向前迈进了一大步。20世纪90年代开始出现了数字移动通信系统，GSM系统是欧洲在20世纪80年代设计、1992年开通的数字移动通信系统。 第一代移动电话网是由人工操作使移动用户和有线网用户相连接。它的终端庞大、笨重 而且昂贵，服务区域也仅限于单个发射台和接收站址的覆盖范围。由于它的可用频率很少， 因而系统容量很小，并且很快出现饱和，服务质量也随用户数量的增加而迅速下降，甚至达 到死锁的状态。 20世纪60年代随着半导体技术的发展，无线系统发展为自动接续系统，成本也开始降 低，但其有所增加的容量与用户的需求相比仍然是远远不够，公众无线电话依然是一种奢侈 品，只能被一小部分人所使用。 20世纪70年代，大规模集成电路和微处理器件的发展使实现复杂系统成为可能。由于 覆盖区域受到发射功率的限制，系统开始改由一个发射台和多个中继接收站所组成，这种复 杂配置扩展了系统的覆盖范围。真正的突破是蜂窝系统的建立，在蜂窝系统中有若干个收发 信机，而且每个收发信机所覆盖的范围有一部分是重叠的。蜂窝系统的概念如图1_1所示。 蜂窝系统采用频率复用的方式增加其容量。在蜂窝系统中，同一频率可以被相距足够远 的几个小区同时使用，在增大了系统容量的同时，系统网络和设备的复杂性也大大增加。蜂 窝概念由贝尔 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 提出，20世纪70年代世界上几个不同地方的研究人员对其进行了研究。美国第一个AMPS(Advariced Mobile Phone Service)蜂窝系统于1983年在芝加哥开通，在欧洲，电信部门和生产厂家推出了旨在覆盖整个北欧的NMT系统，此系统于1981年在瑞典投入运行，并很快在挪威、芬兰和丹麦开通。20世纪80年代中期，世界上出现了很多基于上述两种系统的移动通信系统，例如，从AMPS中派生的TACS系统于1985年在英国投入使用。 上述蜂窝系统均是以模拟语音信道传输，采用频率调制，频率在450MHz或900MHz，一般覆盖整个国家，容量在几十万用户左右。欧洲最大的移动网络是英国的网络，它由两个覆盖全国的网络组成，到1990年网上用户已过百万。密度最高的是北欧的NM'I’系统，人均拥有量超过7％，远远高于欧洲平均数字。 移动通信终端设备在20世纪80年代末得到飞速发展。最初只有车载设备，20世纪80年代中期出现了只有几公斤重的便携式设备，手机大约在1988年出现，发展至今，已经出现了重量只有100一200g重的手机。在重量和体积减小的同时，其价格也迅速下降到大多数人可以接受的水平。 由于不同系统不具有兼容性，用户得到的移动通信只限于某个系统内而不是更广的范围，例如，TACS终端不能接入NMT网，NMT的终端也不能接入TACS网。早在20世纪80年代初期，当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时，欧洲的电信运营部门便发觉，5～6种移动通信系统将整个欧洲的蜂窝系统分割成四分五裂的状态，无法形成快速增长的市场所需求的规模经济。面对这一现状，欧洲电信管理部门(CEPT)成立了一个被称为GSM的移动特别小组，开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。新诞生的“GSM”举行第一次会议是在1982年11月，在斯德哥尔摩，大会主席是来自瑞典电信管理部门的Thomas Haug，11个国家的31位代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 出席了这次会议。 1990年，由英国提出将1800MHz频段归入GSM 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 之中，带宽为2x75MHz，此建议的目的是针对PCN(Personal Communications Network个人通信网)的应用，以进一步适应城区更高容量的需求。 GSM的原意是“移动通信特别小组”，而随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM逐步成为泛欧数字蜂窝移动通信系统的代名词。欧洲的专家们将GSM。重新命名为“Global System for Mobile Communications”，使之成为“全球移动通信系统”的简称。 GSM标准的制定花了约十年时间，在标准联合会及后来的欧洲电信标准协会ETSI的统一领导下，GSM系统由主要的欧洲通信设备制造商和操作维护部门共同进行设计。由于考虑到了未来用户的需要，GSM系统具有很大的灵活性。从1990年起，GSM开始向欧洲外扩展，目前，世界上已经有上百个运营商在GSM分配的频带内运行，可以想象，GSM能向用户提供相当范围的覆盖，使用户在众多国家内实现漫游，称为名副其实的“全球移动通信”。 1．2 GSM数字移动通信系统 1．2．1  GSM系统的基本特点 GSM数字蜂窝移动通信系统(简称GSM系统)是完全依照欧洲通信标准化委员会 (ETSI)制定的GSM规范研制而成的，任何GSM数字蜂窝移动通信系统都必须符合GSM技术规范。GSM系统是一种典型的开放式结构，作为一种面向未来的通信系统，它具有下列主要特点： 1)GSM系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ， 保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连。同时，GSM系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使GSM系统可以与各种公用通信网实现互连互通。 2)GSM系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以 及与ISDN相关的各种业务。 3)GSM系统采用FDMA／TDMA及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时它具 有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。 4)GSM系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求。 5)GSM系统抗干扰能力较强，系统的通信质量较高。 1．2．2 GSM系统的组成 GSM系统由一系列功能单元组成，其具体组成如图1-2所示，分为MS(移动台)、NSS (网络子系统)、BSS(基站子系统)、OSS(操作维护子系统)等几个主要部分。 1．2．2．1移动台／移动用尸(MS) 移动台是整个系统中直接由用户使用的设备，可分为车载型、便携型和手持型三种。应 当指出的是，在GSM系统中，物理设备与移动用户是相互独立的。也就是说，用户的所有 信息都存储在SIM卡(用户识别卡)上，系统中的任何一个移动台都可以利用SIM卡来识 别移动用户。由网络来进行相关的认证，保证使用移动网的是合法用户。移动台有自己的识 别码IMEI，称为国际移动台设备识别号。每个移动台的IMEI都是唯一的，网络对IMEI进 行检查，可以保证移动台的合法性。SIM卡中存储着用户的所有信息，包括国际移动用户识 别码IMSI等。 在本书中，术语MS代表移动用户，因为移动台与呼叫无关。 1．2．2．2基站子系统(BSS) 广义来说，基站子系统包含了GSM数字移动通信系统中无线通信部分的所有基础设施， 它通过无线接口直接与移动台实现通信连接，同时又连到网络端的交换机，为移动台和交换 子系统提供传输通路，因此，BSS可以看作移动台与交换机之间的桥梁。按GSM规范提出 的基本结构，BSS由两个基本部分组成：通过无线接口与移动台一侧相连的基站收、发信机 (BTS)和与交换机一侧相连的基站控制器(BSC)。从功能上看，BTS主要负责无线传输，BSC主要负责控制和管理。值得指出的是，在GSM规范中，一个基站子系统是指一个BSC 以及由它所管辖的所有BTS，而不是一个交换机所带的无线系统。 BTS在网络的固定部分和无线部分之间提供中继，移动用户通过空中接口与BTS相连。 BTS包括收发信机和天线，以及与无线接口有关的信号处理电路等，它也可以看作是一个复杂的无线解调器。在GSM系统中，为了保持BTS尽可能的简单，BTS往往只包含那些靠近无线接口所必须的功能。 BSC通过BTS和移动台的远端命令管理所有的无线接口，主要是进行无线信道的分配、 释放以及越区信道切换的管理等，起着BSS系统中交换设备的作用。BSC由BTS控制部分、 交换部分和公共处理器部分等组成。根据BTS的业务能力，一台BSC可以管理多达几十个 BTS。 此外，BSS还包括码型变换器TC。码型变换器在实际应用中一般是置于BSC和MSC 之间，完成16kbit／s RPE—LTP编码和64kbit／s A律PCM之间的码型转换。 1．2．2．3网络与交换子系统(NSS) 网络与交换子系统包括实现GSM的主要交换功能的交换中心以及管理用户数据和移动 性的所需的数据库，有时也称之为交换子系统。它由一系列功能实体构成，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 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 规范的7号信令网络互相通信。它的主要作用是管理GSM用户和其它网络用户之间的通信。NSS可分为如下几个功能单元： (1)移动业务交换中心MSC~MSC是网络的核心，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。为此，它提供面向系统其它功能实体的接口、 到其它网络的接口以及与其它MSC互连的接口。 MSC从HLR、VLR、AUC这三种数据库中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，同 时这三个数据库也会根据MSC最新信息进行自我更新。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。作为网络的核心，MSC还支持位置登记、越区切换和自动漫 游等移动性能及其它网络功能。 对于容量较大的通信网，一个NSS可以包括若干个MSC、HLR和VLR，在建立固定网用户与GSM移动用户之间的呼叫时，呼叫往往首先被接到关口MSC(GMSC)，再由关口 MSC负责获取位置信息然后进行接续。GMSC具有与固定网和其它NSS实体互通的接口， 也就是我们通常所说的关口局。 (2)拜访位置寄存器VLR：VLR存储进入其覆盖区的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接续的必要条件。VLR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。