GSM基本原理-GSM无线网络优化.ppt

1,辽宁移动 GSM 技术交流,GSM 无线网络优化,2,万国光上海大唐移动通信设备有限公司上海市钦江路333号41幢PB：200233,3,目录,1.GSM系统基本结构和原理2.GSM系统中的无线参数3.关于双频组网,4,一.GSM系统基本结构和原理,5,移动通信的发展,由大区向蜂窝的发展：,*容量大幅度提高,*功率大大降低,*连续覆盖面广,*技术难度提高,6,移动通信的发展,由模拟向数字的发展：,第一代蜂窝系统：*AMPS（美国）*TACS（英国）*NMT（北欧）*NAMTS（日本）,第二代蜂窝系统：*GSM/DCS1800（欧洲）*IS-95 CDMA（美国）,第三代蜂窝系统：*WCDMA（欧洲）*cdma2000（美国）*TD-SCDMA（中国）,7,GSM 规范,1982年欧洲电信标准化委员会（ETSI）开始研究GSM规范1990年ETSI推出GSM规范Phase I1991年ETSI制定DCS1800技术规范1994年ETSI推出GSM规范Phase II，将DCS1800归并1996年ETSI推出GSM规范Phase II+,8,GSM规范版本号（一）,GSM规范的版本编号方式：V：表示版本（Version）x：0：标准的设想1：标准的原始草案2：标准的最终草案3：GSM specification phase 14：GSM specification phase 25：GSM specification phase 2+6：Phase 2+Release 1997,9,GSM规范版本号（二）,y：从0开始编号，每次增加表示文本中有技术性的修改、完善或更正等z：从0开始编号，每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改,10,常用缩写,ETSI:European Telecommunication Standard InstituteGSM:Global System for MobileSMG:Special Mobile GroupTC:Technical Committee(E)TR:(ETSI)Technical Report(G)TS:(GSM)Technical Specification,11,GSM 规范系列（一）,0112（除10以外）共11个系列01:01.02:General description of GSM system01.04:abbreviation01.48:Interworking between DECT and GSM01.61:GPRS加密算法的要求02:GSM service03:GSM network function&architecture04:Um interface(L2&L3)05:radio charateristics,12,GSM 规范系列（二）,06:transcoder and rate adapter 07:Mobile station08:A&Abis interface09:Interworking11:test specification12:Telecommunication Network Management,13,GSM业务（一）,Telecommunication Service:电信业务Bearer service:承载业务Teleservice:用户终端业务Basic Service:基本业务Supplementary service:补充业务,14,GSM业务（二）,15,GSM系统结构,16,17,PLMN接口配置,18,19,各模块功能（一）,MS(Mobile Station)：移动台，实现移动终端功能BTS(Base Transceiver Station)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线通信BSC(Base Station Controller)：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MSC(Mobile service Switching center)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能OMC(Operation and Maintenance Center)：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,20,各模块功能（二）,HLR(Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：用户数据，主要包括：用户的身份IMSI(International Mobile Subscriber Identification)用户ISDN号码VLR地址用户的位置信息,有关用户数据在GSM03.08中描述,21,各模块功能（三）,VLR(Visitor Location Register)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：MSRN(Mobile Station Roaming Number):移动台漫游号码TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identification):临时移动用户身份移动台登记的位置区（LAC）与补充业务有关的数据,有关用户数据在GSM03.08中描述,22,各模块功能（四）,AUC(Authenticate Center):鉴权中心，用于对用户身份的鉴别EIR(mobile station Equipment Identity Register):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。,23,GSM系统信令结构,TDMA:Time Division Muple AccessLAPDm:Link Access Protocol for Dm ChannelRR:Radio ResourceMM:Mobility ManagementCM:Connection ManagementPCM:Pulse Code ModulationLAPD:Link Access Protocol for D channel,BTSM:Base Transceiver Station ManagementMTP:Message Transfer PartSCCP:Signalling Connection&Control PartBSSMAP:Base Station System Mobile Application PartL1:Layer 1L2:Layer 2L3:Layer 3,24,BSC框架,交换网络,处理器,DT,DT,A,Abis,25,BTS框架,26,GSM工作频段,GSM主频段（P-GSM）：下行（BTS发，MS收）：935 960 MHz上行（MS发，BTS收）：890 915 MHzGSM扩展频段（E-GSM）：下行（BTS发，MS收）：925 935 MHz上行（MS发，BTS收）：880 890 MHzDCS1800频段：下行（BTS发，MS收）：1805 1880 MHz上行（MS发，BTS收）：1710 1785 MHz,27,Um接口物理信道帧结构,28,系统容量,每载频占200 KHz带宽，含8个物理信道GSM900可容纳124载频DCS1800可容纳374载频,29,Burst type,30,逻辑信道,业务信道TCH广播信道BCCH频率校正 信 道FCCH同步信道SCH准予接入 信 道AGCH寻呼信道PCH随机接入信道RACH小区广播信道CBCH独立专用控制信道SDCCH慢速随路控制信道SACCH快速随路控制信道FACCH,31,信道组合,i)TCH/F+FACCH/F+SACCH/Fii)TCH/H(0,1)+FACCH/H(0,1)+SACCH/TH(0,1)iii)TCH/H(0,0)+FACCH/H(0,1)+SACCH/TH(0,1)+TCH/H(1,1)iv)FCCH+SCH+BCCH+CCCHv)FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4vi)BCCH+CCCHvii)SDCCH/8+SACCH/C8,CCCH=PCH+RACH+AGCH,32,系统消息,系统消息（SI）包括：系统消息类型1 系统消息类型2、2bis、2ter 系统消息类型3 系统消息类型4 系统消息类型5、5bis、5ter 系统消息类型6 系统消息类型7 系统消息类型8 系统消息类型9系统消息发送的时间是确定的,33,移动台,网络,早分配early assignmentwithout OACSU,移动主叫流程一,34,移动主叫流程二,移动台,网络,晚分配late assignmentwith OACSU,35,移动主叫流程三,移动台,网络,特别早分配very early assignment,36,移动被叫流程一,移动台,网络,早分配early assignmentwithout OACSU,37,移动被叫流程二,移动台,网络,晚分配late assignmentwith OACSU,38,位置更新流程,移动台,网络,39,A接口,A接口消息,BSSOMAP:BSS Operation&Maintenance Application Part,BSSAP,BSSMAP:BSS Management Application Part,DTAP:Direct Transfer Part,40,BSSMAP,41,二.GSM系统中的无线参数,42,无线参数,网络识别参数系统控制参数小区选择参数网络功能参数,43,小区全球识别CGI,MCC:Mobile Country CodeMNC:Mobile Network CodeLAC:Location Area CodeCI:Cell IdentificationLAI:Location IdentificatoinCGI:Cell Global Identification,44,基站识别码BSIC,NCC,BCC,BSIC,NCC:Network Colour CodeBCC:Base station Colour CodeBSIC:Base Staion Identification Code,45,BSIC作用一,移动台收到SCH后，即认为已同步于该小区。但为了正确地译出下行公共信令信道上的信息，移动台还必须知道公共信令信道所采用的训练序列码（TSC）。按照GSM规范的规定，训练序列码有八种固定的格式，分别用序号07表示。每个小区的公共信令信道所采用的TSC序列号由该小区的BCC决定。因此：BSIC的作用之一是通知移动台本小区公共信令信道所采用的训练序列号。,46,BSIC作用二,由于BSIC参与了随机接入信道（RACH）的译码过程，因此它可以用来避免基站将移动台发往相邻小区的RACH误译为本小区的接入信道。,47,BSIC作用三,当移动台在连接模式下（通话过程中），它必须根据BCCH上有关邻区表的规定，对邻区BCCH载频的电平进行测量并报告给基站。同时在上行的测量报告中对每一个频率点，移动台必须给出它所测量到的该载频的BSIC。当在某种特定的环境下，即某小区的邻区中包含两个或两个以上的小区采用相同的BCCH载频时，基站可以依靠BSIC来区分这些小区，从而避免错误的切换，甚至切换失败。,48,BSIC作用四,移动台在连接模式下（通话过程中）必须测量邻区的信号，并将测量结果报告给网络。由于移动台每次发送的测量报告中只能包含六个邻区的内容，因此必须控制移动台仅报告与当前小区确实有切换关系的小区情况。BSIC中的高三位（即NCC）用于实现上述目的。网络运营者可以通过广播参数允许的NCC控制移动台只报告NCC在允许范围内的邻区情况。,49,BSIC选取示意图,50,系统控制参数一,IMSI结合和分离允许（IMSI Attach/Detach Allowed）,一般设置为允许；同一位置区内的小区本参数设置必须相同,51,系统控制参数二,CCCH_CONF 意义 一个BCCH复帧 中CCCH块数 000CCCH使用一个物理信道9不与SDCCH共用 001CCCH使用一个物理信道3与SDCCH共用 010CCCH使用二个物理信道18不与SDCCH共用 100CCCH使用三个物理信道27不与SDCCH共用 110CCCH使用四个物理信道36不与SDCCH共用 其它保留不用,公共控制信道配置（CCCH_CONF）,52,系统控制参数三,接入准许保留块数（BS_AG_BLKS_RES）,CCCH_CONFBS_AG_BLKS_RES每个BCCH复帧中保留编码给AGCH的块数00000011 0010102其它0000001101020113 其它1004101511061117,53,系统控制参数四,寻呼信道复帧数（BS_PA_MFRMS）,BS_PA_MFRMS同一寻呼组在寻呼信道上编码重复的复帧数00020013010401151006101711081119,54,系统控制参数五,周期位置更新定时器（T3212）,T3212编码 T3212的时间 00000000无穷大 00000001 6分钟 0000001012分钟 0000001118分钟 11111101 25小时18分 11111110 25小时24分 11111111 25小时30分,55,系统控制参数六,小区信道描述(cell allocation),小区信道描述用于让移动站知道本小区使用的射频信道组合（CELL ALLOCATION）,56,系统控制参数七,无线链路超时（Radio_Link_timeout）,参数编码 对应S值 00004 00018 001012 110156 111060 111164,A,B,P,Q,57,系统控制参数八,邻小区描述(Adjacent cell allocation),注意设置相邻小区正确的绝对频道号和相应的BSIC,58,系统控制参数九,允许的网络色码(NCC permitted),每个小区中的NCC Permitted应包含相邻小区的NCC,59,系统控制参数十,最大重发次数（MAX retrans）,M最大重发次数001012104117,60,系统控制参数十一,发送整数 Tx integer,61,系统控制参数十一（续）,发送整数 Tx integer,0，1，MAX（T，8）-1 S，S+1，S+T-1,62,系统控制参数十二,小区接入禁止（CELL BAR ACCESS）,一般用于双层或多层网络结构。,Overlay,underlay,63,系统控制参数十三,接入等级控制（AC）,注意：AC的值不影响小区的选择和重选。,等级 09：普通用户 等级 11：用于PLMN的管理等 等级 12：安全部门应用 等级 13：公用事业部门 等级 14：紧急业务 等级 15：PLMN职员,64,系统控制参数十四,等待指示（T3122）：0 255秒,等待指示对于业务量超载地区相当重要。,网络,忙！稍后,65,系统控制参数十五,多频段指示(Multiband Report),00：移 动 台 需 根 据 邻 区 的 信 号 强 度，报 告 6 个 信 号 最 强 的 NCC 已 知 的 且 是 允 许 的 邻 区 测 量 结 果，而 不 管 邻 区 处 于 哪 个 频 段。01：移 动 台 需 报 告 邻 区 表 中 包 含 的 每 个 频 段（不 包 含 当 前 服 务 区 所 用 频 段）的、信 号 强 度 最 强、NCC 已 知 且 是 允 许 的 一 个 邻 区 测 量 结 果。在 剩 余 位 置 上 报 告 当 前 服 务 区 所 用 频 段 中 的 邻 区。若 还 有 剩 余 位 置，则 报 告 其 余 邻 区 的 情 况，而 不 管 邻 区 处 于 哪 个 频 段。10：移 动 台 需 报 告 邻 区 表 中 包 含 的 每 个 频 段（不 包 含 当 前 服 务 区 所 用 频 段）中、信 号 强 度 最 强、NCC 已 知 且 是 允 许 的 两 个 邻 区 的 测 量 结 果。在 剩 余 位 置 上 报 告 当 前 服 务 区 所 用 频 段 中 的 邻 区。若 还 有 剩 余 位 置，则 报 告 其 余 邻 区 的 情 况，而 不 管 邻 区 处 于 哪 个 频 段。11：移 动 台 需 报 告 邻 区 表 中 包 含 的 每 个 频 段（不 包 含 当 前 服 务 区 所 用 频 段）中、信 号 强 度 最 强、NCC 已 知 且 是 允 许 的 三 个 邻 区 的 测 量 结 果。在 剩 余 位 置 上 报 告 当 前 服 务 区 所 用 频 段 中 的 邻 区。若 还 有 剩 余 位 置，则 报 告 其 余 邻 区 的 情 况，而 不 管 邻 区 处 于 哪 个 频 段。,66,小区选择,C1=Rxlev-Rxlev_access_min-Max(Ms_txpwr_max_cch-P),0)C2=C1+Cell_reselect_offset-Temporary_offset*H(Penalty_time-T)当Penalty_time不等于11111时H(x)=0 x 0C2=C1-Cell_reselect_offset当Penalty_time等于11111时,67,上下链路平衡示意,68,Cell A:宏蜂窝Cell B:微蜂窝,69,小区重选滞后,小区重选滞后（Cell Reselection Hysteresis）仅用于位置区不同的相邻小区重选。,位置区相同吗？,70,小区禁止限制,小区禁止：Cell Bar(CB)小区禁止限制：Cell Bar Qualify(CBQ),71,网络功能参数一,功率控制指示（PWRC）用于下行功率控制和跳频同时启用的情况。,f0,f1,f2,f3,72,网络功能参数二,非连续发送（DTX）在有条件的地区应启用DTX。,DTX DRX,73,网络功能参数三,呼叫重建允许（RE）在网络资源较紧张的地区一般不建议启用RE。,74,网络功能参数四,紧急呼叫允许（EC）应注意中国的紧急呼叫编号的特殊性。,中国,欧洲,112,？,75,网络功能参数五,跳频应用（H）移动分配索引偏置（MAIO）跳频序列号（HSN）,76,三.关于双频组网,77,设备的要求,频段不同导致传播损耗的不同GSM900：890915/935960 MHzGSM1800：17101785/18051880 MHz信令结构：基本相同信令的个别元素：不同双频组网的设备要求：ECSC，SI2ter，SI5ter,78,组网方式,独立组网 共用HLR、AUC等网络单元 共用MSC 及其以上部分（A接口组合）共用 BSC 及其以上部分（Abis接口组合）共用全系统,79,优化双频网络的原则,1.在允许的最低服务质量基础上2.以最小的投资获取最大的收益对于运维:1.解决设备或工程中的问题2.话务均匀,80,双频网发展的阶段,第一阶段:GSM900单频移动台占据大多数;第二阶段:GSM双频移动台与单频移动台数量相当;第三阶段:双频移动台占据大多数.,81,双频组网的技术手段,GSM900与GSM1800采用独立的网号,中国移动随着用户的发展,(IMSI)号码资源日趋紧张，开辟第二网号已势在必行。同一个运营商使用二个网号实际上存在一定的技术难度，而GSM1800的应用则为此发展奠定了良好的基础；除非中国移动将现网上的单频移动台有计划地置换成双频移动台，否则在双频网络中一般不希望在双频段上切换。不同的网号是实现这一目标的最佳手段。,82,双频组网的技术手段,通过合理设置小区重选参数C2，控制驻留在不同频段上的用户数量,第一阶段给予GSM1800系统较高的C2 随着双频移动台数量的增加，逐渐减小GSM1800系统的C2值 第三阶段将双频段的C2值设置为同一个值,83,双频组网的技术手段,合理设置邻区、切换门限和切换优先级，控制话务流量,在GSM1800覆盖较好的区域，双频段间不设置邻区关系，减少双频切换；在GSM900系统明显拥塞，而GSM1800系统话务较低的地区，设置单向的切换关系。,