第9讲GSM-R通信系统--GSM系统组成.ppt

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1、第9讲 GSM-R系统组成一、手机一、手机一、手机一、手机二、二、二、二、BTSBTSBTSBTS三、三、三、三、BSCBSCBSCBSC四、四、四、四、MSCMSCMSCMSC五、五、五、五、HLRHLRHLRHLR六、六、六、六、VLRVLRVLRVLR内容简介一、手机一、手机1.1.1.1.手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和手机的核心部件很简单：包括天线、射频、中频和基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内

2、），我基带四部分（显示屏、电池、键盘不算在内），我们一一讲解。们一一讲解。们一一讲解。们一一讲解。诺基亚开始推内置天线的时候不被业界所接受天线的两个作用：1、将电磁波转化为高频电流送到接收电路,发送信号 2、分离发射信号与接收信号，避免两者干扰天线天线-发射和接收电磁波的工具发射和接收电磁波的工具天线不止接收GSM900M频段的信号，还完全可能接收其他频段的信号。滤波器滤除GSM接收频段以外的信号。射频滤波器射频滤波器紧跟天线后面的是RF滤波器，它不只完成放大和滤波，电磁波的收和发都在一根天线上，谁来保证它们井水不犯河水呢？双工器完成收和发的分配还有一项工作没人做，不同的载频的电磁波在一根天线

3、上运行，谁来区分他们呢？合路器完成信号的合路与分解。二、二、BTSBTS基站收发信机基站收发信机发射耦合器发射耦合器接收耦合器接收耦合器天线天线耦合系统耦合系统BCF(基站公共功能基站公共功能)BSCTRX(收发信机收发信机)Abis接口接口-将语音和用户数据信道合成以后送给将语音和用户数据信道合成以后送给BSC -将信令信道合成以后送给将信令信道合成以后送给BSC双工器双工器-天线与每个小区的收发信机之间的天线与每个小区的收发信机之间的 接口接口BTSBTS BTS 通用结构和功能通用结构和功能馈线馈线还缺点什么呢？与BSC进行沟通于是BTS找来一块主控板，修复与BSC的关系，通过Abis接

4、口与BSC建立起沟通BTSBTS有收有发、有合路有分解、有滤波有放有收有发、有合路有分解、有滤波有放大大BSC BSC 与与 BTS BTS 连接方式连接方式背景：内部没有统一的时钟主控板、载频、双工器都有各自的时钟时间不一致，把用户要传达的信息传错搞个直径1米的电子钟，挂在大门口，用百十根数据线（时间总线），一头连电子钟，另一头各个终端，BTS运行完成。疏通了疏通了BTSBTS与与BSCBSC之间的沟通，主控板又有新的改革之间的沟通，主控板又有新的改革思考：n1、手机的核心部件包括哪些？n2、BTS完成了哪些工作？三、BSC京九线、京广线的启示京九线、京广线的启示-总线总线完整的总线架构模拟

5、通信时代，没有BSC只有MSC数字通信时代，增加了编码、交织、加密、采样迫使MSC把任务下放，由BSC通过总线来完成。BSCBSC中的总线中的总线BTSAbis 接口接口Ater 接口接口-对对BTS无线资源管理无线资源管理-小区之间越区切换小区之间越区切换-通信信道安排通信信道安排-BTS之间的频率重新分配之间的频率重新分配-BTS时间和频率同步时间和频率同步-控制频率跳变控制频率跳变-功率控制功率控制-等等等等O&MPCM控制器控制器PCM控制器控制器处理单元处理单元交换矩阵交换矩阵BSCX.25控制器控制器BSCBSC通用结构和功能通用结构和功能BTSTRAUTRAU 为BSS提供全面控

6、制，控制管理BTS，与OMC及MSC完成通信。动态交换，A接口不变，BSC中的交换不惊动MSC陆地接口，往前串联BTS，往后串联MSC链路控制：维护每个BTS及MSC链路的通信同步时钟：全网时钟统一，确保所有进程同步 BSCBSC主要功能主要功能思考：nBSC与BTS之间用什么接口相连？nBSC的主要功能有哪些？四、移动交换中心-MSCn世界上本没有路，走的人多了便成了路。n世界上本没有交换机，打电话的人多了就有了交换机程控交换机n1892年11月3日，最早的自动电话交换机投入使用，美国人史端乔发明交换机究竟要交换什么呢？n母线交换与时隙交换空间S接线器MSCn上面花了不少篇幅描述一个交换机是

7、怎样完成交换的，对MSC来说，光有交换不够的。MSC的功能有哪些呢？n完成话音的接续功能n配合HLR/AUC和VLR完成位置登记、漫游、合法检验等功能n配合BSC完成BSC的切换思考：nMSC的主要功能有哪些？五、归属位置寄存器HLRnHLR数据包含两类：n（1）静态数据：用户号码、IMSI号、Ki号n（2）动态数据：用户经常漫游到HLR所服务的区域之外，HLR需登记该区的位置信息HLR：归属未知寄存器存放本地注册的所有用户的信息。用户管理中心用户管理中心HLR永久纪录永久纪录-MSISDN-IMSI-用户业务用户业务临时纪录临时纪录-VLR地址地址-加密参数加密参数(Kc,Sres,Rand

8、)六、访问位置寄存器VLRn把HLR理解为DNS，因为它有寻址功能nHLR和VLR类似，不过是一个两级结构，可以指向MS所在的VLRVLR：拜访未知寄存器存放在一个MSC区漫游的所有用户的信息。VLR永久纪录永久纪录-IMSI-用户注册业务用户注册业务临时纪录临时纪录-加密参数加密参数(Kc,Sres,Rand)-LAI-TMSILA1LA4LA2LA3课堂小结n手机的核心组成部分（天线、射频、中频、基带）nBTS的主要工作包括哪些？nBSC主要有哪些功能nMSC主要包括哪些功能nHLR与VLR的作用GSM系统各模块功能系统各模块功能GSM系统结构系统结构qMS(Mobile Station)

9、：m移动台，实现移动终端功能qBTS(Base Transceiver Station)：m基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信qBSC(Base Station Controller)：m基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能GSM系统各模块功能系统各模块功能GSM系统结构系统结构qHLR(Home Location Register)：m归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：l用户数据，主要包括：l用户的位置信息qVLR(Visitor Location Register)：m拜访位置登记处。实际上是一个数据

10、库，储存用户信息，主要包括：lMSRN(Mobile Station Roaming Number):移动台漫游号码TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identification):临时移动用户身份l移动台登记的位置区（LAC）l与补充业务有关的数据用户的身份IMSI(International Mobile Subscriber Identification)用户ISDN号码VLR地址GSM系统各模块功能系统各模块功能GSM系统结构系统结构qMSC(Mobile service Switching center)：m移动业务交换中心，实现移动业务交换功能qAU

11、C(Authenticate Center):m鉴权中心，用于对用户身份的鉴别qEIR(mobile station Equipment Identity Register):m移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。qOMC(Operation and Maintenance Center)：m操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能GSM三个网络子系统三个网络子系统GSM系统结构系统结构qGSM网络由三个网络子系统组成网络由三个网络子系统组成Abis开放接开放接口口开放接口开放接口AirAO&MBSS系统系统GSM系统结构系统结构qBSS由以下单元组成由以下单

12、元组成mBSC 基站控制器mBTS 基站mTC 码形转换器qBSS主要功能主要功能m无线控制网和管理m话音代码转换mAir接口信令和数据处理m对NSS信令和空中接口NSS系统系统GSM系统结构系统结构qNSS由以下单元组成由以下单元组成mMSC 移动业务交换中心 mHLR 本地位置寄存器 mVLR 访问位置寄存器 mAC 监权中心mEIR 设备识别寄存器 qNSS主要功能主要功能m呼叫控制m记费m移动管理m和其他网络基站相关的信令m用户数据处理 m用户定位NMS系统系统GSM系统结构系统结构qNMS主要功能主要功能m监控网络的各个功能和单元。l故障管理l配置管理l性能管理CCUCCUBSCBT

13、SSGSNUmAbisGbBSCPbCCUCCUPCU举例：华为举例：华为GPRS BSS的实现形式的实现形式BSCSGSN/SLRGGSNBTSPCUGiGbFig.1 General layout of a Siemens GSM phase 2+network(TM2110EU01TM_0004 GPRS-Siemens Solutions,3)BTS举例：西门子举例：西门子GPRS BSS的实现形式的实现形式TRAUTRAUTRAUBSCBTSBTSBTS基站控制中心基站控制中心 BSC（2）BSS 系统控制 交换在 TRAU BTS 之间 无线资源管理 收集 BSS 中的错误信息 与

14、 OMC-B 通信 储存数据库,BSS 的软件OMC-BAsubAbis图.8(TM2100EU02TM_0001 GSM PLMN,17)Um奇偶校验卷积编码交织信道编码信道编码形成突发脉冲突发脉冲复用发送传输HF 产生调制调制调制用户和信令信息Abis接收最大最大 16 载频载频/小区小区 跳频 同步(时间和频率)传输质量的监视和优化 功率控制 PC 时间提前 TA加密加密基站收发设备基站收发设备BTS+图.9(TM2100EU02TM_0001 GSM PLMN,19)六种无线网络覆盖六种无线网络覆盖无线子系统接口无线子系统接口nBSC与与BTS间的间的Abis接口接口(E1 PCM)：

15、不开放。：不开放。nBSC与与TRAU间的间的Ater接口接口nMSC与与TRAU的的A接口接口：开放。：开放。nBSC与与OMC-R间的监控链路间的监控链路 BTSBSCTRAUMSC13kbit/s16kbit/s64kbit/s环形结构是环形结构是Abis接口最佳配置接口最佳配置n注：基站环网的保护方式不能注：基站环网的保护方式不能完全解决传输引起的业务中断完全解决传输引起的业务中断,应在传输通道设计上采取自愈应在传输通道设计上采取自愈环的保护方式。环的保护方式。n35个基站共用个基站共用1+1个个2Mb/s中继电路并形成中继电路并形成环形连接环形连接。n当某段链路断开时，仍当某段链路断

16、开时，仍可实现可实现BSC与各与各BTS之之间的连接。间的连接。MSC/VLRMSC/VLRHLR/AuCEIRNSSBSCBTSBSSTRAUWS 用户和设备数据的管理 例如:SIM卡 网络操作,配置和管理 收集网络负荷信息并编辑统计报告 错误检测并纠正 安全管理 性能控制 OMC 操作维护中心操作维护中心6、运行与支持子系统、运行与支持子系统图.18(TM2100EU02TM_0001 GSM PLMN,37)SIM用户识别模块MS=ME+SIM SIM 卡卡:MS的心脏的心脏“不同的设备，1张 SIM卡(1个帐单)安全:PIN 码(紧急电话除外)存储用户识别、安全算法及个人电话簿等信息的芯片SIM 卡卡SIM SIM 卡厂家：华大（大秦线）、卡厂家：华大（大秦线）、金普斯（胶济线）公司金普斯（胶济线）公司2 2家。家。不同厂家不同厂家SIMSIM卡与手机终端设备兼容性问题？卡与手机终端设备兼容性问题？