移动通信网络
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1、无线网络技术、应用及安全Lecture 4 移动通信网络郑相涵郑相涵福州大学数学与计算机科学学院福州大学数学与计算机科学学院2022年年6月月1日日2021/8/15GSM OverviewGSM Overview蜂窝系统的概念和理论二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来。直到1979年美国在芝加哥开通了第一个AMPS(先进的移动电话业务)模拟蜂窝系统。GSM数字移动通信系统起源于欧洲。1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系统”（Globa1 system for Mobile communications）。从此
2、移动通信跨入了第二代数字移动通信系统 。1994年完成对GSM系统技术的规范 The Global StandardThe Global Standard（全球标准）全球标准）覆盖整个欧洲本土实现WW漫游用户可以使用多重网络第一个双频网络出现在欧洲和亚洲Evolution of GSMEvolution of GSM（GSMGSM的演变）的演变）GSM Requirements GSM 需要的条件良好的主观语音质量用户信息加密特性必须运行在890-960MHZ工作频段有效的频谱支持国际漫游最小限度的修改现有的固定公众网络低手机服务费用兼容ISDN（第三代兼容IP）支持大量新业务和特性Other
3、 GSM standardsOther GSM standards（其他其他GSMGSM标准标准）DCS 1800GSM900和DCS1800使用一样的标准DCS1800是GSM900标准的一个增补可以使用和GSM一样的交换需要一些软件的升级手机必需支持双频PCS1900ETSI欧洲电信标准协会 任命ANTI T1和TIA-46组织阐述PCS1900规格Evolution of GSMEvolution of GSM1982 “移动通信特别组”在CEPT内建立1986 建立一永久核心1987 在1986年原型系统评价的基础上,选择了主要无线传输技术1987 GSM成为欧洲电信标准协会的一个技术
4、委员会1987 13家运营商签订协议1989 广播系统的原型1990 第一阶段GSM900规范制定1991 英国，法国，德国和意大利介绍GSM服务1992 摩托罗拉为COMVIQ建立第一个商用系统1994 第二阶段GSM标准发放1996 PHASE2+标准被定义GSM900GSM900，DCS1800DCS1800，PCS1900PCS1900的差异的差异GSM900是最早的GSM系统，使用900MHZ频段，手机最大输出功率为1W到8W，覆盖范围大。DCS1800在GSM900的基础上把频段进行扩展，工作频率移到1800MHZ。移动台输出功率最大功率1W，故小区范围小，可以承受更高的用户密度。
5、GSM900信道从1到124，而DCS1800从512到885。PCS1900主要在美国等地使用，其工作频率是在1900MHZ。Technology EvolutionTechnology Evolution（技术发展）技术发展）1G:AMPS（Advanced Mobile Phone Service ） TACS （Total Access Communications System）JTACSNMT-450 （Nordic Mobile Telephone 北欧移动电话系统）NMT-9002G:GSM900/GSM850DCS1800PCS1900NADC 北美数字通信系统PDC 日本通
6、信系统IS95 CDMA2G+GSM -HSCSD:High Speed Circuit Switch Data（高速电路交换数据）-GPRS: General Packet Radio Service（通用分组无线业务）-EDGE: Emphases Data Rates for GSM Evolution（GSM增强数据库改进） IS-95 CDMA（95B）-HSD 3G EUROPE-W-CDMAW-CDMA for FDD/TDCDMA for TDD ASIA-TD-SCDMA(China) US-D-AMPS IS-136-cdma2000GSM 2G+GSM 2G+HSCSDH
7、igh Speed Circuit Switched Data高速电路交换数据-数据传输时时隙复用 （给一个用户同时分配四个时隙 4*14.4=57.6k）-带宽最大64k/bit-同现有的GSM网络基础兼容GPRS通用分组无线业务-小区用户共享所有资源-速率大于100kbit （8*21.4=171.2k）-同现有的GSM网络基础兼容（增加路由器）EDGE-（GSM增强数据库改进） -新的调制方式以获得更高速率：3P/8 8PSK-保持200KHZ信道频间和GSM TDMA帧结构-与现有的GMSK调制服务共存IMTIMT2000/3G+2000/3G+IMT:International Mo
8、bile Telecommunication-2000Wireless multimedia 无线多媒体Bandwidth on demand 384kGlobal coverage 全球覆盖提高频谱利用率（同样是以容量换速率，使得一个小区内的用户非常少）GSMGSM网络结构网络结构Switch(MSC)FixedNetwork(PSTN)MSBSBSBSBSBSBSBSBSSwitch(MSC)BSCBTSBTSBTSBSSBSCBTSBTSBTSBSSMSCMSCOMCOMCADCNMCVLRVLRHLRAUCEIRInterface to other networkMSMSMS- Mob
9、ile Station (移动台)BSSBSS-Base Station System (基站系统)BTSBTS-Base Transceiver Station (基站收发台）可把它看成是一个无线解调器。简单的说，它也是一个天线，接收手机发出的信号，同时也向手机发出信号。它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 BSCBSC-Base Station Controller (基站控制器)具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点BSC通过BTS和MS
10、来管理信道的分配，释放及切换。一个BSC一端连接着几个BTS,另一端连接MSC。BSC和BTS合起来叫基站子系统。 MSCMSC-Mobile Switching Center (移动业务交换中心)移动业务交换中心， 它是GSM网络的心脏，主要功能是协调呼叫GSM用户和来自GSM用户的呼叫。 同时，它通过一些设备和其它网络相连，例如与固定电话相连。 OMC OMC-Operations and Maintenance Center(操作与维护中心)对整个GSM网路 进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、 故障诊断等功能。NMCNMC-Network Managem
11、ent Center (网络管理中心)AUCAUC-Authentication Center (鉴权中心)鉴权中心,它是HLR功能的一部份，它的作用是检测用户的权限和判断用户是否是合法的用户。HLRHLR-Home Location Register (归属位置寄存器)存储管理部门用于移动客户管理的数据，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由 。VLRVLR-Visitors Location Register (来访位置寄存器)来访位置寄存器,是一个数据库，是存储MSC,为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需
