手机开机接入网络的过程.docx
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手机开机接入网络的过程
手机开机接入网络的过程
1.首先搜索124个信道,即所有的BCH通道,决定收到的广播信道BCH强度,（BCH的承载的信息是距Mobile最近的BTS（BaseTransceiverStation）;呼叫信息）;
2.跟网络同步时间和频率,由FCH/SCH调整频率和时间
3.解码BCH的子通道BCCH（广播控制信道）.
4.网络检查SIM卡的合法身份.是否是网络允许的SIM卡。
5.手机的位置更新.
6.网络鉴权
手机主叫（MOC）过程:
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1.手机给基站发送通道需求,即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.（RACHBurst）
2.由BCH指定传输信道.SDCCH
3.手机和基站在独立专用信道（SDCCH）上通信.
4.权限认证
5.指定手机在一个业务信道（TCH）上通信.
6.在TCH上进行语音通信.
手机被叫l
1.BTS在PCH（PAGINGCHANNEL）呼叫通道上使用SIM中的IMSI（InternationalMobileSubscriberIdentificationNumber）号码来呼叫用户。
2.由手机发送RACH（随机接入信道:
RandomAccessChannel）
3.通道指定在BCH.
4.手机和基站在SDCCH上通信（SDCCH的全称是独立专用控制信道（Stand-AloneDedicatedControlChannel））
5.手机用户被鉴权
6.手机被指定TCH通道。
7.在TCH通道上进行语音和数据通信。
紧急呼叫:
l
1.GSM规格定义了112为紧急呼叫号码
2.112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。
3.在RACH上,手机112建立紧急呼叫。
Authentication鉴权:
l
1.目的:
验证用户身份（IMSI/SIM）;提供手机新的加密键。
2.鉴权是在什么情况下:
每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。
切换handover:
切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。
l1.上行和下行的接收质量报告2.上行和下行的接收信号强度3.距离,迁时4.干扰层。
5.功率预算。
6.切换包括:
同一小区内部信道/时隙之间的切换。
小区于小区之间。
加密ciphering:
语音和数据的保密、信号信息的保密;l手机位置更新locationupdate:
l1.MSC应知道呼叫手机的位置。
2.手机连续的改变位置,手机在改变位置时通知MSC关于新位置。
由MSC处理位置更新。
3.手机位置更新过程:
（locationareaidentityLAI）a）手机改变位置区
b）手机从BCCH上读新的位置区c）发送RACH,为通道需求。
d）在AGCH上获得一个SDCCH.
e）在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSCf）MSC开始认证
g）如果认证成功,更新手机位置在VLR上h）发送确认信息给手机
i）手机离开SDCCH,进入空闲模式。
上行和下行:
上行是手机通过上行频率发信息给基站,下行是相反。
上行和下行组成一对
频率对（45MHZ分割）,上行滞后下行3个时隙;上行和下行使用相同的时隙号;上行和下行使用相同的通道号;上行和下行使用不同的波段。
（间隔45MHZ）。
l功率等级:
l
由于手机在小区内移动,它的发射功率要随着移动,当他靠近基站时,防止干扰别的用户功率要减小,当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。
总共有19个功率等级,功率等级存于手机的EEPROM中.功率控制的好处是:
手机可以省电、基站减少干扰。
1.由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率
2.改变功率是和路径的衰减成比例。
TXLevel5–33dbm,19---5dbm。
3.每个等级之间是间隔2dbm.
4.BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual
5.每480ms发送报告给BSC关于Rxlev、Rxqual。
6.每一定时间跟初始的进行比较。
动态基站功率控制:
l1.目标是减少平均干扰2.基于MS发送的测量报告计算3.是否和BCH载波4.非强制性的DTX不连续发射:
l
1.当语音中断的大部分时间里,允许无线发射器关掉。
2.有DTXHandler处理器:
在发射端有语音激活检测、在发射端有背景声噪音、在切断时产生舒适噪音。
3.不连续发射在上行和下行都有执行。
不连续发射、不连续接收;
4.在手机上执行不连续发射和不连续接收。
5.在BTS接收时有不连续接收时迁（定时提前）:
l
Timingadvance就是为了保证信号能在准确的时间内到达BS,当MS移动时,随着MS距离BS的远近,上行传递的时延的可变,基站命令移动台提前发送。
由BS在SACCH信道上命令MS来改变它的迁时的大小.手机在空闲模式时接收机站和解码BCH,在BCH中的SCH允许手机调整它的内部时间,当手机接收到SCH时不知道距离基站多远,通过SACH特殊的短突发。
当手机在下行的SACCH上获得迁时信息,才发送正常的突发,30KM手机设置迟延100US.信道介绍:
l1.BCH广播信道:
BCH就象灯塔,在每一小区的任何时候,都有BCH在ARFCN上,使手机能发现网络,并使手机同步于
网络,并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络;手机几乎每30秒会报告相邻小区的BCH功率,以便于由基站决定是否切换.?
?
每一小区使用的BCH频率通道都不同,通道被远距离的小区重复使用;小区中的所有的手机接收BCH.在ARFCN上有BCH信道.BCH的信息在下行的通道0时系,其他时系用于业务信息TCH;使MS同步,运载控制信息和呼叫信息.和网络身份信息。
所有手机的呼叫信息都在BCH上。
BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。
基站产生的BCH在零时隙,
a）FCH:
frequencycorrectionchannel在BCH上重复使用特别的BURST,让手机开机时调整它的频率.b）SCH:
synchronizationchannel,在FCH后,调整时间.c）BCCH:
广播控制信道,带有网络身份.
d）CCCH:
共用控制信道,它的子通道PCH（PAGINGCHANNEL）在CCCH上.手机能认出并用一个RACH作出反应.;还有子通道AGCH访问认可通道,命令手机进入SDCCH或TCH.
2.CCCH共用控制信道:
是双向控制信道,CCCH和BCH在多帧上分享0时隙;CCCH包括RACH;PCH;AGCH;CBCH;PCH呼叫通道用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道,
3.DCCH专用控制信道:
双向控制信道,由三个子通道组成:
SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH独立专用控制信道:
指定TCH之前的过渡信道,话务建立和用户验证.SDCCH独立专用控制信道:
在呼叫建立时,于BCH和TCH之间起连接作用.uSACCH慢速相关控制信道:
u
上行:
接收信号质量报告、接收信号RXLEVEL报告、相邻小区的BCH功率报告。
通道功率;手机的状态.
下行:
命令MS的TX功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。
FACCH快速相关控制信道:
由BTS用作命令手机切换,u上行:
中断TCH信号、切换时快速信息交换。
下行:
中断TCH.控制BITS
SACCH和FACCH的区别:
SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量,切换是必要的.在段时间内,由于SACCH没有足够的带宽,所以在短时间内由FACCH取代TCH;切换就发生了.FACCH象一个TCH.当听到语音有小的中断时,可能发生了切换.u
4.TCH业务信道:
通话时使用的信道.运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息,TCHfullrate26frames是120ms。
包含24carryspeech,1个idle,1个sacch。
TCHhalfrate26frames是120ms包含24carryspeech,2个sacch.
5.RACH随机接入信道:
由手机发送短的突发给基站,即呼叫需求;由MS使用来从基站获取注意;手机并不知道路经的迟延,所以手机发短的BURST,当手机在下行的RACH上获得迁时时,手机才发正常的BURST.
6.手机测量报告:
SACCH的测量报告提供给GSM系统。
每个手机测量服务小区的功率,也测量相邻小区的BCH功率;手机也测量在TCH上接收的信号的强度和质量。
通过SACCH将接收RxLev（dbm）和RXQuaL（bemappeddirectlytobiterrorratio）报告给所在服务小区。
手机通信网络组成:
1.BTS基站:
basetransceiverstation基站首要是收发器,收发器的多少决定小区的容量,一个收发器能支持8个用户。
一个小区由3个天线,一个发射,两个接收（分级接收）。
（收发器和天线的关系）?
?
?
a）每个BTS都会有一套收发器。
b）一个BTS覆盖一个小区,BTS发送BCH信号在RF信道的0时隙。
BCH帮助Mobile识别/寻找网络。
c）小区的手机用户容量依靠信道数
d）GSM空中接口的数据传输速率是13Kbps,即BTS收发语音数据速率是13KB/S.e）有BTS命令手机设置其发射功率、迁时、切换。
2.BSCbasestationcontroller基站控制器:
a）几个BTS基站连接一个BSC,基站安排信道配置、切换、和BTS连接BSC;所有的BSC连接至MSC,b）每个BTS连结BSC用abis接口,是2Mbps的连接。
使用microwavelink、opticalfiber、co-axialline等方式连接.
c）Microwavelink经常是最好的连接方式选择。
d）BSC连结MSC使用的是A口e）在BSC可提供小区广播等服务。
3.MSCmobileswitchingcenter是网络的核心,呼叫建立、保持、和释放;链接BSC和PSTN、认证、呼叫转接、短信息、收费等。
当用户增加到一定数量时,可增加MSC;MSC与MSC之间使用GMSC连结（GATEWAY）
a）当呼叫建立时,MSC起到保持通话和断开通话的功能。
b）存储所有的用户数据和它们的相关特征。
c）介于MS和PSTN之间,交换通信数据.
d）MSC是GSM网络的心脏。
是与别的GSM网络、非GSM网络的连接口。
e）MSC主要功能:
认证、位置更新、连接、收费、呼叫转接、SMS。
f）当用户增加时,超过一个MSC的容量,就需要多一个MSC,就增加一倍的用户4.TRAN------Transcoding/rateadapterunit速率适配器。
a）TRAN转换13KB/S的GSM速率为标准的64KB/S;TRAN作为一MSC的一部分。
b）Transcoding也使用在下行时,将64kbps转换成16kbps.c）Transcoding在MSCBSCBTS中。
5.HLRHomelocationregister归属位置寄存器。
a）在MSC中有所有的用户数据库存在于HLR。
HLR中有永久用户数据库。
b）用户发出呼叫时,MSC从HLR之中获得用户数据。
是用户核心数据库,大部分在SIM卡中的数据都可以在HLR中获得。
6.VLRvisitinglocationregister访问位置寄存器。
a）在VLR中有被激活的所有的用户号码。
b）当别的MSC中的用户漫游到新的MSC时,MSC和HLR之间通信,新的MSC就将漫游的用户注册到它的VLR中。
c）当手机漫游时,用户访问区被别的网络覆盖,而且归属位置网络批准它使用被访问的网络,它的用户信息将从HLR被拷贝到VLR（访问位置寄存器）中暂存。
7.鉴权中心AUC----Authenticationcentera）是SIM卡的验证过程。
b）每个SIM卡有一个IMSI,在IMSI有加密码c）在HLR中有IMSI和密码
d）手机通信时,首先验证SIM卡的合法性,由AUC进行验证。
8.装备身份注册:
EIR----Equipmentidentifyregister
a）包含了IMEI信息。
所有的手机IMEI都存储在EIR中,是手机的数据库。
b）在GSM中有助于验证当手机遗失时,运营商可以禁止已经报失手机的使用。
c）EIR分类:
Permittedlistevaluationliststolenlistunknown9.收费中心BC---Billingcentera）BC产生每一个用户的费用状况.
b）直接连到MSC,由MSC发送收费信息给BC（通话时）
c）BC处理按单位计费。
10.操作运营中心:
OMC----operationandmaintenancecenter.
a）每个GSM网络超过100个BTS组成,每一个实体需要操作和维护。
b）一些远程操纵是必要的,检测和远程进入。
c）有时有两种OMC（不同的供应商）,OMC-S:
Dealwithswitch;OMC-R:
dealwithradionetwork。
11.短信中心:
SMSC信息通过短
信息中心发到指定的手机。
a）信息通过SMSC传输
b）信息可通过人工终端（连到SMSC）发送。
c）短信中心SMSCENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS12.语音服务中心:
a）它拥有所有语音用户的数据库;b）它也存储了语音信息。
13.设备报警:
a）BTS,BSC,Transcoderfailure.b）Linkfailure
c）Modulefailure（transceiver,processor）
小区身份,网络中每个小区都由唯一的识别号,CI:
CellIdentity.一个小区由56个用户可同时通话l调制方式:
GSM采用的是0.3GMSK调制高斯最小频移键控,0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系,不是相位调制,是一种典型的数字调频调制,实际上是调频。
0和1代表的是载波加减不同的频率+67.708KHZ和-67.708KHZ,1被看作是相位增加90度,0被看作是相位在相反方向改变,两个频率表示频移键控;语音编码速率时13kbps.数据速率（调制速率）BIT传送速率是270.833Kbps。
刚好是四倍于射频频移。
这样一来就有效的减少调制频谱和提高了通道利用率.高斯滤波:
剧烈的频率变化会导致频谱扩散,所以用滤波器进行滤波平滑后,减少频谱扩散;RF载频加67.708和减67.708KHZ;靠频率转移.lGSM网络系统:
手机和机站的接口是空中接口,基站（BS）和基站控制台BSC是靠Abis接口2Mbps的连接。
（是光纤或者常用微波连接,DCS1800abis接口经常使用微波连接）,一个BSC控制20~30个BTS;基站控制台BSC到交换局是A口连接。
手机和基站的最大距离是34.9km。
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