《GSM移动通信系统》课件

移动通信系统GSMGSM是全球移动通信系统（Global Systemfor MobileCommunications）的缩写，是目前世界上应用最广泛的数字蜂窝移动通信系统GSM标准由欧洲电信标准协会（ETSI）制定，并被全球大部分国家和地区采用移动通信系统发展概述第一代模拟通信第二代数字通信第三代宽带通信第四代及以后主要使用模拟信号，容量有采用数字信号，容量更大，支持高速数据传输，提供视进一步提升数据速率，降低限，通话质量不稳定，易受通话质量更高，并提供短信频通话、移动互联网等多种延迟，支持物联网等新兴应干扰等数据业务服务用系统的组成与功能GSM移动台（）基站（）移动交换中心（）归属位置寄存器MS BTSMSC（）HLR移动台是用户手中的移动基站是GSM网络中的重要移动交换中心是GSM网络归属位置寄存器负责存储电话，负责与基站进行通组成部分，负责为一定范的核心，负责连接基站、用户的身份信息、位置信信它包含发射机、接收围内的移动台提供无线覆用户数据网络和公用电话息等机、天线、处理器、存储盖网络器等当用户开机或移动时，基站通过天线发射和接收MSC负责呼叫控制、路由、移动台负责用户数据和语信号，并与移动交换中心用户鉴权、计费、资源管HLR会更新用户的位置信息，并为用户提供漫游服音的处理，并通过无线链（MSC）连接，实现移动理等功能，是网络的控制务路与基站进行交互通信功能中心蜂窝结构和频道复用技术蜂窝结构将覆盖区域划分为多个六边形蜂窝，每个蜂窝对应一个基站频道复用技术将有限的频谱资源分配给多个用户，通过频率、时间或码等方式区分不同用户GSM系统采用频分复用（FDD）和时分复用（TDD）技术，结合蜂窝结构，有效地提高了频谱利用率和系统容量信道编码与传输格式信道编码传输格式使用信道编码来提高数据传定义了数据在信道中传输的输的可靠性，减少误码率结构和格式•纠错码•时隙分配•卷积码•控制信息帧结构数据速率将数据分割成帧，每个帧包GSM系统支持不同的数据传含特定数量的比特输速率，根据不同的应用需求选择•时隙•训练序列时分多址接入技术时分多址TDMATDMA是一种在不同时间段将信道分配给不同用户的技术•每个用户只占用信道的一部分时间•提高了信道利用率和频谱效率时隙分配TDMA将每个无线帧分成多个时隙，每个时隙分配给不同的用户•时隙分配策略保证了用户之间的互不干扰•灵活地调整时隙分配，满足不同用户的需求同步控制TDMA系统需要严格的同步控制，确保各用户在正确的时间发送和接收数据•同步信号用于协调各个用户的发送时间•减少数据冲突，提高系统效率时分多址的优势TDMA技术具有信道利用率高、频谱效率高、抗干扰能力强等优点•适用于移动通信、卫星通信等场景•为GSM系统提供了强大的技术基础频率跳频与频率合成频率跳频频率合成手机内部GSM系统使用频率跳频技术，每个时频率合成器可以产生多种不同的频率频率跳频和频率合成技术在手机内部隙使用不同的频率，提高抗干扰能力，信号，满足GSM系统不同频段的需要，协同工作，实现信号的发送和接收防止窃听实现灵活的网络配置信号发射与接收调制1将数字信号转换为模拟信号放大2增强信号功率天线3发射电磁波接收4天线接收信号解调5将模拟信号转换为数字信号GSM系统使用调制技术将数字信号转换为模拟信号，方便发射手机发射器使用放大器增强信号功率，并通过天线将电磁波发射到空中基站的天线接收来自手机的信号，并经过解调还原成数字信号编码与解码算法信道编码差错控制

1.

2.12增加信号抗噪声能力，提使用纠错码，检测并纠正高传输可靠性传输过程中的错误交织编码解码算法

3.

4.34将数据比特打乱排列，分接收端使用相应的算法还散错误影响原原始数据语音编码与传输语音压缩算法传输通道GSM系统采用线性预测编码LPC技术，压缩语音信号语音信号经过压缩后，通过无线信道传输LPC技术通过分析语音信号的特征，使用有限个系数来近似表示语GSM系统采用时分多址TDMA技术，将多个用户的语音信号分时音信号复用在一个信道上数据业务传输数据传输协议数据速率与容量GSM系统支持多种数据传输协议，例如SMS、CSD、GPRS等，数据速率取决于传输方式，例如GPRS可达114kbps，HSDPA满足不同应用场景的需要可达

14.4Mbps，满足高速数据传输需求安全保障机制数据压缩与编码数据传输采用加密和认证等技术，确保数据传输的安全性，防数据压缩技术可以有效提高数据传输效率，减少传输时间和带止信息泄露和篡改宽占用用户鉴权与计费用户身份验证计费系统安全机制保证合法用户访问GSM网络,防止未经根据用户使用时长、数据流量等计费,防止非法访问和恶意攻击,保护用户隐授权使用生成账单并结算私和网络安全呼叫流程及信令呼叫建立1用户发起呼叫，移动台向基站发送呼叫请求信令交换2基站将呼叫请求传递到移动交换中心，进行用户身份验证和路径选择呼叫连接3交换中心连接到目标用户所在的基站，建立通话连接，完成呼叫基站天线与波束成形基站天线是GSM系统中至关重要的部分，负责信号的发送和接收波束成形技术通过调整天线发射的信号方向，将信号能量集中到特定的区域，从而提高信号质量，降低干扰基站天线通常采用定向天线，可以覆盖特定区域，提高信号的覆盖范围和质量波束成形技术可以有效提升信号质量，降低功耗，提高系统容量和覆盖范围手机与系统能耗控制电池管理能量效率

1.

2.12手机电池寿命有限，有效优化硬件设计和软件算法，管理电池至关重要降低功耗网络优化用户行为

3.

4.34选择最佳网络连接方式，用户习惯影响手机耗电，避免不必要耗电建议使用省电模式网络拓扑与交换技术网络拓扑交换技术GSMGSM网络采用蜂窝结构，基站覆盖GSM系统采用电路交换和分组交换区域形成六边形蜂窝，多个蜂窝组成技术，实现语音和数据传输网络电路交换确保实时通信，分组交换适基站之间通过无线链路和有线链路连用于数据业务，提升网络效率接，形成多级网络结构漫游与资源管理网络漫游用户在不同地理位置，移动网络切换资源分配管理无线资源，例如带宽和功率跨运营商漫游时，运营商之间进行合作移动台的组成与功能移动台概述主要组成部分移动台是GSM系统中的用户设备，主要组成部分包括天线、射频电路、它允许用户进行语音通话和数据传输基带处理器、显示屏、键盘、电池和移动台通常被称为手机，包含多种硬操作系统等这些组件协同工作，使件和软件组件，以实现通信功能手机能够接收和发送无线信号，执行语音和数据处理，并与用户交互基站的构成与子系统基站控制单元（）基站收发信机单元BSC（）BTSBSC负责管理和控制多个基站，协调基站之间的通信和BTS负责接收和发射无线信号，与手机进行无线通信资源分配基站天线单元基站电源系统天线单元负责发射和接收无电源系统负责为基站提供稳线电波，覆盖一定的地理区定的电源，确保基站正常运域，与BTS进行无线连接行移动交换中心的功能连接管理呼叫控制

1.

2.12负责连接手机与基站，建处理呼叫建立、接续和释立并维护通信路径放等操作，确保通话顺利进行资源分配计费管理

3.

4.34分配语音、数据等资源，记录用户通话时长和数据优化网络性能，提高用户流量，进行计费和结算体验网络运营与网管系统运营管理网管系统用户服务实时监控网络性能，优化资源配置，提供网络管理工具，监测网络状态，提供用户咨询，故障处理，投诉反馈确保网络稳定运行故障诊断，安全控制，提升运营效率等服务，提升用户满意度网络优化与维护管理性能指标监测网络故障诊断实时监控关键性能指标，例运用专业的网络分析工具，如呼叫成功率、掉话率、数识别并定位网络故障，快速据速率等，及时发现问题并解决网络问题，保证网络稳进行优化定运行网络容量规划安全维护管理预测未来网络流量增长趋势，定期进行系统安全漏洞扫描，合理规划网络容量，避免网及时更新系统软件，加强网络拥塞，提升用户体验络安全防护，保障用户信息安全系统安全与隐私保护用户数据加密身份验证确保用户数据安全，防止非法访验证用户身份，防止假冒和非法问和泄露操作隐私信息保护网络安全保护用户隐私信息，包括通话记防止网络攻击和恶意软件入侵，录、短信内容和位置信息保障系统稳定性电磁辐射与人体健康GSM系统发射的电磁辐射会对人体产生一定的影响，但通常情况下，辐射强度较低，不会对人体造成明显危害为了确保安全，国际和国家标准制定了严格的电磁辐射限值，确保手机和其他设备发射的电磁辐射强度符合安全标准手机的使用建议避免长时间通话，使用耳机，保持手机与身体一定距离演进与未来展望5G更高的数据速率5G比4G的数据传输速度更快，使高速下载、高清视频流媒体和云游戏成为可能更低的延迟5G提供超低延迟，对于需要实时响应的应用，如远程手术和自动驾驶，至关重要更高的连接密度5G支持更多设备同时连接，为物联网IoT和智能城市应用提供支持更强大的网络能力5G网络能够适应各种需求，从高带宽到低延迟，满足不同用户的需求系统的优缺点GSM优势劣势广泛的网络覆盖范围，几乎覆盖全球各地信号强度弱，传输速度慢，不适合高清视频等成熟的技术标准，稳定可靠，运行多年网络容量有限，无法满足日益增长的流量需求经典案例分析与展示GSM技术应用广泛，例如移动支付、物联网、智能交通等案例展示GSM技术在不同领域的应用，例如智慧城市、车联网等通过案例分析，深入理解GSM技术的优势和不足实验环境与仿真演练搭建真实的GSM网络环境是一个复杂的工程，需要大量的硬件和软件资源为了更直观地了解GSM系统的运作机制，我们可以使用仿真软件来模拟GSM网络，进行各种实验和演练仿真软件1NS

2、OMNET++场景构建2移动台、基站、交换中心实验设计3呼叫流程、信令交互结果分析4性能指标、网络优化考核内容与评分标准理论知识实践技能

1.

2.12考核学生对GSM移动通信考核学生对GSM移动通信系统基本原理、关键技术系统相关软件或硬件的操和应用场景的理解程度作能力和问题解决能力创新能力团队合作

3.

4.34考核学生对GSM移动通信考核学生在团队合作项目系统应用的创新设计和方中与同伴交流、协作和共案实现能力同完成目标的能力总结与思考问题回顾GSM发展历程，总结其展望未来移动通信技术发展探讨GSM系统面临的挑战，鼓励深入研究GSM相关技术，技术特点和应用场景趋势，思考GSM技术如何与例如网络安全、频谱资源紧例如信道编码、频率复用等新技术融合张等。