第4章GSM和GPRS系統(tǒng)

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1、第4章GSM和GPRS系統(tǒng)9/9/20211GSM系統(tǒng)4.1GPRS網(wǎng)絡(luò)4.29/9/202124.1GSM系統(tǒng)4.1.1GSM系統(tǒng)概述4.1.2GSM系統(tǒng)組成4.1.3GSM無(wú)線接口理論4.1.4GSM主要技術(shù)4.1.5GSM的區(qū)域與編號(hào)計(jì)劃9/9/202134.1.1GSM系統(tǒng)概述1．GSM系統(tǒng)的發(fā)展1982年，在歐洲郵電行政大會(huì)(CEPT)上成立移動(dòng)特別小組,其主要任務(wù)是制定使用于泛歐各國(guó)的一種數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范;1986年，在巴黎，對(duì)歐洲各國(guó)經(jīng)大量研究和實(shí)驗(yàn)后所提出的八個(gè)建議系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);1987年，GSM成員國(guó)就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時(shí)分多址T

2、DMA、規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)RPE-LTP話音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調(diào)制方式達(dá)成一致意見(jiàn);9/9/202141988年，十八個(gè)歐洲國(guó)家達(dá)成GSM諒解備忘錄(MOU);1989年，GSM標(biāo)準(zhǔn)生效.1991年，在歐洲開(kāi)通了基于該規(guī)范的第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)MoU組織為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，對(duì)GSM重新詮釋為GlobalSystemforMobileCommunication。同年，移動(dòng)特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為DCS1800系統(tǒng)。1992年大多數(shù)歐洲GSM運(yùn)營(yíng)者開(kāi)始商用業(yè)務(wù)。1993年歐洲第一個(gè)DCSI800系

3、統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。我國(guó)于1994年12月底在廣東開(kāi)通了第一個(gè)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)網(wǎng)。4.1.1GSM系統(tǒng)概述9/9/202154.1.1GSM系統(tǒng)概述2．GSM系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（1）頻譜效率由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡和語(yǔ)音編碼技術(shù)，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。由于每個(gè)信道傳輸帶寬增加，使同頻復(fù)用載干比要求降低至9dB，故GSM系統(tǒng)的同頻復(fù)用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更?。M系統(tǒng)為7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動(dòng)話務(wù)分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使GSM系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比TACS系統(tǒng)高3～5倍。（2）容量9/9/202164

4、.1.1GSM系統(tǒng)概述鑒于數(shù)字傳輸技術(shù)的特點(diǎn)以及GSM規(guī)范中有關(guān)空中接口和話音編碼的定義，在門限值以上時(shí)，話音質(zhì)量總是達(dá)到相同的水平而與無(wú)線傳輸質(zhì)量無(wú)關(guān)。（3）話音質(zhì)量GSM系統(tǒng)與其它通信網(wǎng)之間、GSM中各分系統(tǒng)之間以及分系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備實(shí)體之間都明確而詳細(xì)地定義了接口規(guī)范，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或于系統(tǒng)能互連。（4）開(kāi)放的接口9/9/202174.1.1GSM系統(tǒng)概述GSM系統(tǒng)中的安全、保密措施，主要有四類：防止未授權(quán)的非法用戶接入的鑒權(quán)（認(rèn)證）技術(shù)；防止空中接口非法用戶竊聽(tīng)的加密、解密技術(shù)；防止非法用戶竊取用戶身份和位置信息的臨時(shí)移動(dòng)用戶身份碼TMSI

5、更新技術(shù)；防止未經(jīng)登記的非法用戶接入和防止合法用戶過(guò)期終端（手機(jī)）在網(wǎng)中繼續(xù)使用的設(shè)備認(rèn)證技術(shù)。（5）安全性漫游是移動(dòng)通信的重要特征，它標(biāo)志著用戶可以從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)進(jìn)入另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)可以提供全球漫游，當(dāng)然也需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者之間的某些協(xié)議，例如計(jì)費(fèi)。（6）在SIM卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游9/9/202184.1GSM系統(tǒng)4.1.1GSM系統(tǒng)概述4.1.2GSM系統(tǒng)組成4.1.3GSM無(wú)線接口理論4.1.4GSM主要技術(shù)4.1.5GSM的區(qū)域與編號(hào)計(jì)劃9/9/202194.1.2GSM系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)由一系列功能單元組成，其具體組成如圖4-1所示，分為移動(dòng)臺(tái)（MS

6、）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）和操作維護(hù)子系統(tǒng)（OMS）等幾個(gè)主要部分。圖4-1GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9/9/2021104.1.2GSM系統(tǒng)組成（1）移動(dòng)臺(tái)MS移動(dòng)臺(tái)由移動(dòng)設(shè)備（ME：MobileEquipment）和用戶識(shí)別模塊（SIM：SubscriberIdentityModule）組成。移動(dòng)設(shè)備可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收?；用戶識(shí)別模塊（SIM）用于識(shí)別唯一的移動(dòng)臺(tái)使用者，類似于“身份卡”，存儲(chǔ)的信息包括國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI）、用戶鑒權(quán)參數(shù)Ki、用于鑒權(quán)的A3算法、產(chǎn)生密鑰KC的A8算法等

7、固化數(shù)據(jù)和臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼（TMSI）、位置區(qū)域識(shí)別碼（LAI）等臨時(shí)數(shù)據(jù)。9/9/2021114.1.2GSM系統(tǒng)組成（2）基站子系統(tǒng)BSS按GSM規(guī)范提出的基本結(jié)構(gòu)，BSS由兩個(gè)基本部分組成：通過(guò)無(wú)線接口與移動(dòng)臺(tái)一側(cè)相連的基站收發(fā)信機(jī)（BTS）和與交換一側(cè)相連的基站控制器（BSC）。從功能上看，BTS主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，BSC主要負(fù)責(zé)控制和管理。BTS在網(wǎng)絡(luò)的固定部分和無(wú)線部分之間提供中繼，移動(dòng)用戶通過(guò)空中接口與BTS相連。BTS包括收、發(fā)信機(jī)和天線，以及與無(wú)線接口有關(guān)的信號(hào)處理電路等，它也可以看作是一個(gè)復(fù)雜的無(wú)線解調(diào)器。在GSM系統(tǒng)中，為了保持BTS盡可

8、能的簡(jiǎn)單，BTS往往只包含那些靠近無(wú)線