第24章-物联网通信技术(曾宪武)LXX2014.7.ppt

第24章　GSM数字蜂窝移动通信系统 　24.1 GSM数字蜂窝移动通信系统结构及其接口24.1.1 系统结构及其组成　　GSM数字蜂窝通信系统主要由移动台、 基站子系统和网络子系统等部分组成， 如图24.1.1 所示。 图24.1.1 GSM组成结构 　　1. 移动台(MS)　　MS是移动通信系统的用户终端设备， 包括收发信机、 天线、 电源、 频率合成器、 数字逻辑单元等， 可自动扫描基站载频、 响应寻呼、 自动更换频率和自动调整发射功率。 建立呼叫时， MS可以与最近的基站BS之间建立一个无线信道， 并通过移动交换中心(MSC)的接续与被叫用户通话。 MS可分为车载、 便携和手持三种， 不同类型移动台的功率不同。 表24.1.1为两种常用移动台的等级。 　　GSM移动台由两部分组成： 一部分是与无线电接口有关的硬件和软件部分； 另一部分是用户特有的数据部分， 即用户识别模块(SIM)， 它是一张符合ISO标准的“智慧”卡， 它包含所有与用户有关的储存在用户无线接口中的信息， 其中也包括鉴权和加密信息。 使用GSM标准的移动台时都需要插入SIM卡， 只有当处理异常的紧急呼叫时， 可以在不用SIM的情况下操作移动台。 SIM卡的应用使移动台并非固定地绑定在一个用户上， GSM系统是通过SIM卡来识别移动电话用户的。 　　2. 基站子系统(BSS)　　BSS在GSM系统中与蜂窝覆盖关系最直接相关。 它通过无线接口直接与移动台相接， 负责信息的发送、 收接和无线资源管理， 同时与网络子系统(NSS)中的移动交换中心(MSC)相连， 实现移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的接续通信， 传送系统信号和用户信息等。 　　基站子系统由基站收发信机(Base Transceiver Station， BTS)和基站控制器(Base Station Controller， BSC)两部分功能实体构成。 实际上， 一个基站控制器根据话务量的多少大约可以控制数十个BTS， BTS可以直接与BSC相连接， 也可以通过基站接口设备(Base Interface Equipment， DIE)， 采用远端控制的连接方式与BSC相连接。 需要说明的是， 基站子系统还应包括码变换器（TC）和相应的子复用设备（SM）。 码变换器在更多的情况下是设置在BSC和MSC之间， 该方式在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方面具有许多优点。 图24.1.2为本地和远端配置BTS的典型BSS组成方式。 图24.1.2 一种典型的BSS组成结构 　　移动台到网络的接口是基站收发信机（BTS）， 为基站子系统的无线部分。 由基站控制器（BSC）控制。 服务于某个小区的无线收发设备， 完成BSC与无线信道之间的转换， 实现BTS与移动MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。 BTS主要分为基带单元、 载频单元、 控制单元三大部分。 基带单元主要用于必要的语音和数据速率匹配以及信道编码等。 　　载频单元主要用于调制/解调与发射/接收机之间的耦合等。 　控制单元用于BTS的操作与维护。 另外， 若BSC与BTS不设在同一处， 则需采用Abis接口， 同时传输单元必须增加， 以实现BSC与BTS之间的远端连接。 如果BSC与BTS设置在同一处， 则只需采用BS接口， 而不需要传输单元。 　　在朝向基站控制器（BSC）侧， BTS区分与移动台有关的语音和控制信令， 并通过各自信道传给BSC。 在朝向MS侧， BTS将信令和语音合在一个载波上。 BTS位置通常在小区中心， BTS的发射功率决定小区的大小。 一个典型的BTS通常具有1~24个收发信机(TBX)， 每个TBX代表一个单独的RF信道。 基站的各种配置与应用有关， 基站可设置成扇形或全向。 一个BTS可控制一个扇区或多个扇区。 　　一个基站控制器（BSC）监视和控制几个基站， 是基站的控制部分。 BSC的主要任务是实现频率管理以及BTS的控制和交换功能。 BSC承担各种接口及无线资源和无线参数管理的任务。 BSC通过BTS和MS的远程命令对无线电接口进行管理， 主要有无线信道的安排和释放、 切换的安排。 BSC向下连接一系列BTS， 向上连接移动交换中心（MSC）。 BSC主要由下列部分构成： 　　（1） 朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater接口的数字中继控制部分。 　　（2） 朝向与BTS相接的从Abis接口或BS接口的BTS控制部分。 　　（3） 公共处理部分， 包括与操作维护中心相接的接口控制。　　（4） 交换部分。 　　3. 网络子系统(NSS)　　NSS中的移动交换中心(MSC)是网络的核心， 它提供交换功能和接口功能。