Добавил:
linker.pp.ua Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Обзор системы GSM dnl2601

.pdf
Скачиваний:
74
Добавлен:
15.12.2018
Размер:
4.53 Mб
Скачать

R

GLOBAL SYSTEM FOR

MOBILE COMMUNICATIONS

Обзор системы GSM

Корпоративный тренинг

Вымпелком – 2004

Обзор системы GSM

Содержание

Глава 1 – Введение в стандарт GSM

1

1.1.

 

История связи

2

1.2.

 

Мобильная связь

4

1.3.

 

Стандарты мобильной связи

5

1.4.

Глобальная система для мобильной связи (GSM)

7

 

1.4.1 История GSM. Основные этапы развития стандарта GSM

7

 

1.4.2

Рекомендации ETSI GSM

8

1.5. Фазы развития стандарта GSM

9

1.6.

 

История компании ВымпелКом

12

1.7.

Описание компонентов сети GSM

24

1.8.

Состав системы коммутации SS

25

 

1.8.1 Mobile Switching Center (MSC)

25

 

1.8.2 Home Location Register (HLR)

26

 

1.8.3 Visitor Location Register (VLR)

26

 

1.8.4

Authentication Center (AUC)

27

 

1.8.5 Equipment Identity Register (EIR)

27

1.9.

Состав системы базовых станций BSS

27

 

1.9.1 Base Station Controller (BSC)

27

 

1.9.2 Base Transceiver Station (BTS)

27

 

1.9.3 Центры наблюдения за работой сети

27

 

 

 

1.9.3.1 Operation & Maintenance Center (OMC)

27

 

 

 

1.9.3.2 Network Management Center (NMC)

28

 

1.9.4

Мобильная станция (MS)

28

1.10. Географическая структура сети GSM

29

 

1.10.1 Сота (Cell)

29

 

1.10.2 Зона местоположения (Location Area - LA)

30

 

1.10.3 Зона обслуживания MSC (MSC Serving Area)

31

 

1.10.4 Зона обслуживания PLMN

31

 

1.10.5 Зона обслуживания GSM

32

1.11. Частотный диапазон GSM

33

1.12. Состояния мобильной станции

34

1.13. Идентификаторы в сети GSM

37

 

1.13.1

International Mobile Subscriber Identity (IMSI)

37

 

1.13.2 Mobile Station ISDN Number (MSISDN)

37

 

1.13.3

Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)

38

 

1.13.4

International Mobile Terminal Identity (IMEI)

38

 

1.13.5 International Mobile Terminal Identity и Software Version number

 

 

 

(IMEISV)

39

 

1.13.6 Mobile Station Roaming Number (MSRN)

39

 

1.13.7

Location Area Identity (LAI)

40

 

1.13.8

Cell Global Identity CGI

40

 

1.13.9

Base Station Identity Code (BSIC)

41

 

1.13.10Конфиденциальная процедура идентификации абонента

41

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

Глава 2 – Общеканальная Система Сигнализации №7

42

 

 

2.1.

Сигнализация доступа

44

 

 

 

 

2.1.1.Аналоговая сигнализация

44

 

 

 

 

2.1.2.Цифровая сигнализация

44

 

 

2.2.

Межстанционная сигнализация

45

 

 

 

 

2.2.1 Channel Associated Signalling

45

 

 

 

 

2.2.2 Common Channel Signalling

46

 

 

2.3

Модель OSI (ВОС)

47

 

 

2.4.

ОКС №7

 

48

 

 

 

 

2.4.1.Терминология

49

 

 

 

 

2.4.2.Стек протоколов ОКС №7

51

 

 

Глава 3 - Система коммутации

55

 

 

3.1.

Введение

 

56

 

 

3.2.

MSC/VLR

 

57

 

 

 

 

3.2.1

Mobile Switching Center

57

 

 

 

 

3.2.2

Visitor Location Register

58

 

 

 

 

3.2.3

Gateway MSC

59

 

 

 

 

 

3.2.3.1

Функции GMSC

59

 

 

 

 

 

3.2.3.2

Реализация GMSC

60

 

 

 

 

3.2.4 Home Location Register

60

 

 

 

 

3.2.5 Interworking Location Register

61

 

 

 

 

3.2.6Центр аутентификации AUC и регистр идентификации оборудования

 

 

 

 

EIR

 

61

 

 

 

 

 

3.2.6.1

Функции AUC

62

 

 

 

 

 

3.2.6.2

Триплеты

63

 

 

 

 

 

3.2.6.3

Процедура аутентификации

64

 

 

 

 

 

3.2.6.4

Процедура шифрования

64

 

 

 

 

 

3.2.6.5

Функции EIR

66

 

 

 

 

3.2.7 Интерфейс передачи данных

67

 

 

 

 

 

3.2.7.1

Функции DTI

67

 

 

 

 

3.2.8 Центр обработки сообщений (MC)

68

 

 

 

 

 

3.2.8.1 Функции центра обработки сообщений MC

68

 

 

Глава 4 - Описание системы базовых станций

70

 

 

4.1

Введение

 

71

 

 

 

 

4.1.1 Контроллер базовых станций и транскодер

72

 

 

 

 

4.1.2

Базовые станции

72

 

 

 

 

4.1.3

Другое оборудование сетевого доступа

73

 

 

4.2

Транскодер

 

73

 

 

 

 

4.2.1 Функции транскодера TRC

73

 

 

4.3 Контроллер базовых станций (BSC)

74

 

 

 

 

4.3.1 Основные функции BSC

74

 

 

 

 

 

4.3.1.1

Управление радиоинтерфейсом

74

 

 

 

 

 

4.3.1.2

Управление BTS

75

 

 

 

 

 

4.3.1.3

Управление TRC

75

 

 

 

 

 

4.3.1.4 Управление соединением с MS

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обзор системы GSM

 

4.3.1.5 Функции внутреннего эксплуатационно-технического

 

 

 

обслуживания BSC

77

4.4

Базовые станции

77

 

4.4.1 Введение в BTS

77

 

4.4.2 Функции BTS

78

 

4.4.2.1

Радиоинтерфейс

78

 

4.4.2.2

Обработка речевого сигнала

79

 

4.4.2.3

Управление звеном сигнализации

79

 

4.4.2.4

Синхронизация

79

 

4.4.2.5 Наблюдение за функциями BTS и их тестирование

80

Глава 5 - Мобильная станция

81

 

5.1 Введение

82

5.2

Функции мобильной станции

82

 

5.2.1 Передача и приём

82

 

5.2.2 Измерения и процессы, осуществляемые мобильной станцией

83

 

5.2.3 Активный режим (Active mode)

83

 

5.2.4 Дополнительные возможности

84

 

5.2.4.1

Discontinuous Transmission (DTX)

84

 

5.2.4.2

Прерывистый приём (DRX)

85

 

5.2.5 Классы мобильных станций

85

5.3 Идентификационный модуль абонента (SIM)

85

 

5.3.1 Типы SIM-карт

86

 

5.3.2 Функции обеспечения безопасности

87

 

5.3.3 Требования к информации, хранящейся в SIM

87

 

5.3.3.1

Обязательные данные

87

 

5.3.4 Абонентские данные MS

90

 

5.3.4.1

Контроль PIN-кода

90

 

5.3.4.2

Блокирование/деблокирование SIM

90

Глава 6 –Услуги в сети GSM

91

6.1

Bearer Services

93

6.2

Teleservices

 

93

6.3

Дополнительные услуги GSM

94

6.3.1 Переадресация вызова (Call Forwarding)

94

 

6.3.2 Запрет связи (Call Barring)

94

 

6.3.3 Call Waiting (CW)

95

 

6.3.4 Удержание вызова (Call Hold)

95

 

6.3.5 Конференц-связь (Multiparty call - MPTY)

95

 

6.3.6 Услуги определения номера

96

 

6.3.7 Закрытая группа пользователей (Closed User Group - CUG)

96

6.4

Интеллектуальные услуги

97

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

Глава 7 - General Packet Radio Service (GPRS)

98

 

7.1

Архитектура сети GPRS

99

 

7.2

Терминалы GPRS

100

 

7.3 Система базовых станций (BSS)

101

 

7.4

Система коммутации каналов (CSS)

101

 

7.5

Другие объекты

102

 

7.6 Система коммутации пакетов (PSS)

103

 

 

 

7.6.1 Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN)

103

 

 

 

7.6.2 Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN)

108

 

7.7

Дополнительные возможности GPRS

109

 

Глава 8 - Концепция радиоинтерфейса

111

 

8.1

Частотная концепция

112

 

 

 

8.1.1

Частота

 

112

 

 

 

8.1.2

Длина волны

113

 

 

 

8.1.3

Полоса рабочих частот

113

 

 

 

8.1.4

Частотные Каналы

114

 

 

 

8.1.5

Дуплексный разнос

115

 

 

 

8.1.6

Расфильтровка каналов

115

 

 

 

8.1.7

Емкость системы и повторное использование частот

116

 

 

 

8.1.8

Скорость передачи

117

 

 

 

8.1.9

Модуляция

117

 

 

 

8.1.10 Метод доступа: временное разделение каналов (TDMA)

118

 

8.2 Аналоговая и цифровая передача

119

 

 

 

8.2.1

Информация аналогового вида

119

 

 

 

8.2.2

Аналоговые сигналы

119

 

 

 

8.2.3

Цифровая информация

119

 

 

 

8.2.4

Цифровые сигналы

119

 

 

 

8.2.5 Преимущества использования цифрового сигнала

120

 

8.3 Проблемы, возникающие при передаче радиосигналов

121

 

 

 

8.3.1

Затухание (Path loss)

121

 

 

 

8.3.2

Эффект тени (Shadowing)

121

 

 

 

8.3.3 Эффект многолучевости (Multipath fading)

121

 

 

 

8.3.4 Временная дисперсия (Time Dispersion)

122

 

 

 

8.3.5 Выравнивание во времени (Time Alignment)

123

 

 

 

8.3.6 Комбинированные потери сигнала (Combined Signal Loss)

124

 

8.4 Решение проблем, возникающих при передаче сигнала

125

 

 

 

8.4.1

Перемежение (Interleaving)

126

 

 

 

8.4.2 Разнесённый приём (Antenna Diversity)

127

 

 

 

 

8.4.2.1

Пространственное разнесение

127

 

 

 

 

8.4.2.2

Поляризационное разнесение

128

 

Обзор системы GSM

8.4.3 Адаптивная подстройка (Adaptive Equalization)

128

8.4.4 Перескоки по частоте (Frequency Hopping)

130

8.4.5 «Временное упреждение» (Timing Advance - TA)

131

8.5 Процесс передачи в системе GSM

133

8.5.1 Аналого-цифровое преобразование. (Analog To Digital (A/D)

 

Conversion)

133

 

8.5.1.1

Дискретизация (Sampling)

134

 

8.5.1.2

Квантование (Quantization)

135

 

8.5.1.3

Кодирование (Coding)

136

8.5.2

Сегментация (Segmentation)

136

8.5.3. Речевое кодирование (Speech Coding)

137

8.5.4 Канальное кодирование (Channel Coding)

138

8.5.5

Перемежение (Interleaving)

139

 

8.5.5.1

Первый уровень перемежения

139

 

8.5.5.2

Второй уровень интерливинга

140

8.5.6

Шифрование (Ciphering/Encryption)

140

8.5.7 Формирование пакета (Burst Formatting)

141

8.5.8

Модуляция и передача

141

Глава 9 – Концепция построения каналов в системе GSM

143

9.1 Физические и логические каналы

144

9.1.1

Логические каналы

145

 

9.1.1.1 Каналы управления (Control Channels)

145

 

9.1.1.2 Каналы для передачи трафика

148

9.1.2

Пакеты (Bursts)

148

9.1.2.1Соотношения между временными интервалами и циклами

 

 

 

 

152

9.2 Размещение логических каналов на физических каналах

153

 

9.2.1 Несущая «0», таймслот «0»

153

 

9.2.2

Остальные таймслоты

154

9.3

Пример обслуживания входящего вызова к MS

155

9.4

Каналы в GPRS

156

 

9.4.1

Физические каналы

156

 

9.4.2

Логические каналы GPRS

157

Глава 10 - Варианты сценариев обслуживания вызовов

160

10.1 Варианты процедур: MS в состоянии IDLE

161

 

10.1.1 Включение MS в сеть

161

 

 

10.1.1.1

Термины

161

 

 

10.1.1.2

Выбор PLMN

164

 

 

10.1.1.3 Выбор соты (Cell Selection)

165

 

 

10.1.1.4

IMSI Attach

168

 

 

10.1.1.5 Обновление местоположения (LU), тип - IMSI attach

168

 

10.1.2 Сетевой роуминг

169

 

 

10.1.2.1 Смена соты (Cell Reselection)

169

Содержание

10.1.2.2 Смена соты внутри LA

171

10.1.2.3Обновление местоположения внутри одного MSC/VLR 171

10.1.2.4Обновление местоположения при входе в зону

 

 

 

 

обслуживания нового MSC/VLR

172

 

 

10.1.2.5

Периодическая регистрация

172

10.2 Варианты сценариев обслуживания вызовов: MS в режиме Busy

173

 

 

10.2.1 Исходящий вызов (MS – PSTN)

173

 

 

10.2.2

Входящий вызов (PSTN - MS)

175

 

 

10.2.3

Хэндовер (Handover)

177

 

 

10.2.3.1 Процедура Locating

177

 

 

10.2.3.2 Хэндовер внутри соты

178

 

 

10.2.3.3 Хэндовер между сотами, контролируемыми одним и тем же

 

 

 

 

BSC

178

 

 

10.2.3.4 Хэндовер между сотами, контролируемыми разными BSC,

 

 

 

 

но одним и тем же MSC/VLR

182

 

 

10.2.3.5 Хэндовер между сотами, контролируемыми разными MSC

 

 

 

 

 

181

10.3

Дополнительные процедуры

182

 

 

10.3.1 IMSI Attach при роуминге

183

 

 

10.3.2 Вызов на MS при роуминге

183

 

 

10.3.3

Передача коротких сообщений

183

 

 

10.3.4 Передача SMS с MS

184

 

 

10.3.5

Прием SMS

185

10.4 Сценарии обслуживания соединений GPRS

186

 

 

10.4.1

Термины в GPRS

186

 

 

10.4.2 Сценарии в сети GPRS

188

 

 

10.4.2.1

GPRS Attach

188

 

 

10.4.2.2

Routing Area Update

189

 

 

10.4.2.3

PDP Context Activation

190

 

 

10.4.2.4

Cell Update

190

Глава 11 – Интеллектуальные Сети

192

11.1

Service Switching Function

194

11.2

Service Control Function

194

11.3

Дополнительные элементы IN

195

11.4 Установление соединения в MIN

195

11.5

Стандартизация Интеллектуальных Сетей

196

ГЛАВА 12 – Сотовое планирование

198

12.1

Планирование

199

 

 

12.1.1 Старт: анализ трафика и покрытия

199

 

 

12.1.1.1

Стоимость системы

199

 

 

12.1.1.2

Пропускная способность системы

199

 

 

12.1.1.3

Покрытие (зона обслуживания)

199

 

 

12.1.1.4

Вероятности блокировки вызовов

199

 

 

12.1.1.5

Анализ доступных частот

202

Обзор системы GSM

 

12.1.1.6

Качество связи

202

 

12.1.1.7

Анализ абонентского распределения

202

 

12.1.1.8

Прочие факторы

203

 

12.1.2

Номинальный сотовый план

204

 

12.1.2.1

Определение количества BS

204

 

12.1.2.2 Составление карты номинального сотового плана

205

 

12.1.2.3 Расчет покрытия и интерференции

205

 

12.1.2.4

Распространение радиоволн

207

 

12.1.2.5

Повторное использование частот

209

 

12.1.2.6

Интерференция

209

 

12.1.2.7 Формирование кластерной структуры сот в диапазоне GSM

 

 

 

900 и распределение частот

211

 

12.1.3 Выбор объектов размещения базовых станций

214

 

12.1.3.1 Привязка к сетке номинального плана

215

 

12.1.3.2

Тип выбираемого объекта

215

 

12.1.3.3

Место размещения антенн

216

 

12.1.3.4

Пространственное разнесение антенн

216

 

12.1.3.5

Существующие препятствия

217

 

12.1.3.6

Место размещения оборудования

217

 

12.1.3.7

Питание базовой станции

218

 

12.1.3.8

Транспортная сеть

218

 

12.1.3.9

Договор с арендодателем

218

 

12.1.4

Составление проекта

218

 

12.1.5

Строительство системы

219

12.2

Оптимизация

 

219

 

12.2.1 Проведение измерений в сети

219

 

12.2.1.1 Классификации измерений в сетях сотовой связи

220

 

12.2.1.2

Классификации измерительных систем

220

 

12.2.1.3 Описание измерительного комплекса TEMS Investigation

 

 

 

 

221

 

12.2.2 Анализ статистики и распределения трафика

223

12.3

Развитие

 

224

Приложение 1 – Список используемых аббревиатур

225

Приложение 2 – Упражнения

237

 

Упражнение 1

238

 

Упражнение 2

241

 

Упражнение 3

244

 

Упражнение 4

249

ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ В GSM

1

Обзор системы GSM

Глава 1 – Введение в стандарт GSM

1.1. История связи

История мобильной связи уходит корнями в далекое прошлое и берет свое начало, пожалуй, со времени изобретения телеграфа, первого телефонного аппарата и освоения радио волн.

Основные вехи развития связи приведены в таблице ниже.

Дата События

21.10.1832

В Санкт-Петербурге состоялась демонстрация первой в мире линии электромагнитного телеграфа П.Л. Шиллинга.

Шиллинг Павел Львович (1786-1837) выдающийся ученый, изобретатель первого в мире электромагнитного телеграфа.

В 1836 году для длительных испытаний ему было предложено построить опытную подземную телеграфную линию между крайними помещениями Главного Адмиралтейства.

24.05.1844 Американский изобретатель С. Морзе с помощью телеграфного аппарата собственной конструкции впервые отправил телеграмму изобретенным им кодом.

14.02.1876 Изобретение первого в мире телефонного аппарата.

Сам факт изобретения телефона одновременно двумя совершенно разными людьми иначе как фантастикой не назовешь! Физик Грей пришел регистрировать свое изобретение на два часа позже. Того, кто пришел раньше, вы знаете — это Александр Грэхем Белл (Alexander Graham Bell) — преподаватель школы глухонемых. Подумать только, всего два часа — не года, не месяца, даже не дня! Тем не менее, факт налицо. Произошло это 14 февраля 1876 года в США, а патент Беллу вручили 7 марта. Александр Белл еще не знал, что его изобретение назовут телефоном: в патенте оно было определено как «говорящий телеграф». Дальность действия тогдашнего телефона не превышала 500 метров. Да и звонка у него не было. Вызов абонента производился через трубку при помощи обычного свистка! Трубки, в привычном для нас виде, тоже не было. Трубка Белла служила по очереди и для передачи, и для приема человеческой речи. B 1877 году изобретатель Ваден предложил использовать для вызовa абонентa телеграфный ключ, который замыкал цепь электрического звонка. B том же году Петербургcкий завод «Cименc и Гальске» начал изготавливать аппараты c двумя телефонными трубками — одна для приемa, другaя для передачи речи.

2

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.