手机开机后的步骤:l
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:l
1. 手机给基站发送通道需求(通过 RACH信道发送请求),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l
1. BTS在 PCH(PCH为寻呼信道,当网络想与某一 MS建立连接时,会根据MS所登记
的 LAC号向所有具有该 LAC号的小区的 PCH信道上进行寻呼,寻呼MS标志为 IMSI号
或者 TMSI号)呼叫通道上使用 SIM中的 IMSI号码来呼叫用户。
2. 由手机发送 RACH(随机接入信道,当MS想与网络建立连接时,通过 RACH信道向
网络发送一个突发脉冲,
3. 通道指定在 BCH.
4. 手机和基站在 SDCCH 上通信
5. 手机用户被鉴权
6. 手机被指定 TCH通道。
7. 在 TCH通道上进行语音和数据通信。
紧急呼叫:l
1. GSM规格定义了 112 为紧急呼叫号码
2. 112在手机有无 SIM卡的情况下均可呼叫。
3. 在 RACH 上, 手机 112 建立紧急呼叫。
Authentication 鉴权:l
1. 目的:验证用户身份(IMSI /SIM); 提供手机新的加密键。
2. 鉴权是在什么情况下:每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游
时的位置更新。
切换 handover: 切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。l
1. 上行和下行的接收质量报告
2. 上行和下行的接收信号强度
3. 距离,迁时
4. 干扰层。
5. 功率预算。
6. 切换包括:同一小区内部信道/时隙之间的切换。小区于小区之间。
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加密 ciphering: 语音和数据的保密、信号信息的保密;l
手机位置更新 location update:l
1. MSC应知道呼叫手机的位置。
2. 手机连续的改变位置,手机在改变位置时通知MSC关于新位置。由MSC处理位置更
新。
3. 手机位置更新过程:(location area identity LAI)
a) 手机改变位置区
b) 手机从 BCCH 上读新的位置区
c) 发送 RACH, 为通道需求。
d) 在 AGCH上获得一个 SDCCH.
e) 在 SDCCH发送 IMSI和新旧 LAI位置更新需求给 MSC
f) MSC开始认证
g) 如果认证成功,更新手机位置在 VLR上
h) 发送确认信息给手机
i) 手机离开 SDCCH, 进入空闲模式。
上行和下行:上行是手机通过上行频率发信息给基站,下行是相反。上行和下行组成一
对频率对(45MHZ分割),上行滞后下行 3个时隙;上行和下行使用相同的时隙号;上行
和下行使用相同的通道号;上行和下行使用不同的波段。(间隔 45MHZ)。l
功率等级:l
由于手机在小区内移动,它的发射功率要随着移动,当他靠近基站时,防止干扰别的用户
功率要减小,当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。总共有 19个功率等级, 功率等
级存于手机的 EEPROM中. 功率控制的好处是:手机可以省电、基站减少干扰。
1. 由基站在 SACCH上发送命令手机改变发射功率
2. 改变功率是和路径的衰减成比例。TX Level 5 –33dbm ,19---5dbm。
3. 每个等级之间是间隔 2dbm.
4. BTS需要在上行开始的 Rxlev、Rxqual
5. 每 480ms 发送报告给 BSC 关于 Rxlev、Rxqual。
6. 每一定时间跟初始的进行比较。
动态基站功率控制:l
1. 目标是减少平均干扰
2. 基于 MS发送的测量报告计算
3. 是否和 BCH载波
4. 非强制性的
DTX 不连续发射:l
1. 当语音中断的大部分时间里,允许无线发射器关掉。
2. 有 DTX Handler处理器: 在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切
断时产生舒适噪音。
3. 不连续发射在上行和下行都有执行。不连续发射、不连续接收;
4. 在手机上执行不连续发射和不连续接收。
5. 在 BTS接收时有不连续接收
时迁(定时提前):l
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Timing advance 就是为了保证信号能在准确的时间内到达 BS, 当MS移动时, 随着MS
距离 BS 的远近, 上行传递的时延的可变,基站命令移动台提前发送。 由 BS在 SACCH
信道上命令MS来改变它的迁时的大小. 手机在空闲模式时接收机站和解码 BCH,在 BCH
中的 SCH允许手机调整它的内部时间,当手机接收到 SCH时不知道距离基站多远,通过
SACH特殊的 短突发。当手机在下行的 SACCH上获得迁时信息,才发送正常的突发,30KM
手机设置迟延 100US.
信道介绍:l
1. BCH 广播信道:
BCH就象灯塔, 在每一小区的任何时候, 都有 BCH在 ARFCN上,使手机能发现网络, 并
使手机同步于网络,并且 BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的 GSM网络; 手机几
乎每 30秒会报告相邻小区的 BCH 功率, 以便于由基站决定是否切换.?? 每一小区使用的
BCH频率通道都不同, 通道被远距离的小区重复使用; 小区中的所有的手机接收 BCH. 在
ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0时系, 其他时系用于业务信息TCH; 使
MS 同步, 运载控制信息和呼叫信息. 和网络身份信息。所有手机的呼叫信息都在 BCH上。
BCH由 FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。基站产生的 BCH在零时
隙,
a) FCH: frequency correction channel 在 BCH上重复使用特别的 BURST, 让手机开机
时调整它的频率.
b) SCH: synchronization channel, 在 FCH后, 调整时间.
c) BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道 PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手机能认
出并用一个RACH作出反应.; 还有子通道AGCH 访问认可通道, 命令手机进入SDCCH或
TCH.
2. CCCH共用控制信道: 是双向控制信道, CCCH和 BCH在多帧上分享 0时隙;CCCH
包括 RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于运载 IMSI报知手机有呼叫、PCH是
下行通道,
3. DCCH专用控制信道: 双向控制信道, 由三个子通道组成:SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH独立专用控制信道:指定 TCH之前的过渡信道,话务建立和用户验证. SDCCH
独立专用控制信道: 在呼叫建立时, 于 BCH 和 TCH之间起连接作用.u
SACCH 慢速相关控制信道:u
上行: 接收信号质量报告、接收信号 RX LEVEL 报告、相邻小区的 BCH 功率报告。通
道功率;手机的状态.
下行:命令MS的 TX 功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。
FACCH 快速相关控制信道:由 BTS用作命令手机切换,u
上行: 中断 TCH信号、切换时快速信息交换。
下行: 中断 TCH. 控制 BITS
SACCH和 FACCH的区别: SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号
质量, 切换是必要的.在段时间内, 由于 SACCH 没有足够的带宽, 所以在短时间内由
FACCH取代TCH; 切换就发生了. FACCH象一个TCH. 当听到语音有小的中断时, 可能发
生了切换.u
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4. TCH业务信道: 通话时使用的信道. 运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音
信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含 24carry speech, 1个 idle , 1个 sacch。TCH
half rate 26 frames 是 120ms ; 包含 24carry speech , 2个 sacch.
5. RACH随机接入信道:
由手机发送短的突发给基站,即呼叫需求;由MS使用来从基站获取注意; 手机并不知道
路经的迟延, 所以手机发短的 BURST, 当手机在下行的 RACH上获得迁时时, 手机才发正
常的 BURST.
6. 手机测量报告:
SACCH的测量报告提供给 GSM系统。每个手机测量服务小区的功率,也测量相邻小区
的 BCH功率;手机也测量在 TCH上接收的信号的强度和质量。通过 SACCH将接收 RxLev
(dbm)和 RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)报告给所在服务小区。
手机通信网络组成:
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
4. 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。
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b) Trans coding 也使用在下行时,将 64kbps转换成 16kbps.
c) Trans coding在 MSC\BSC\BTS中。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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
9. 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。
10. 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。
11. 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)
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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l
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.l
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。l
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