手機開機后的步驟:

1. 首先搜索124個信道，即所有的BCH通道, 決定收到的廣播信道BCH強度, (BCH 的承載的信息是距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);

2. 跟網(wǎng)絡(luò)同步時間和頻率, 由FCH/SCH調(diào)整頻率和時間

3. 解碼BCH的子通道BCCH.

4. 網(wǎng)絡(luò)檢查SIM 卡的合法身份.是否是網(wǎng)絡(luò)允許的SIM 卡。

5. 手機的位置更新.

6. 網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)

手機主叫(MOC)過程:

1. 手機給基站發(fā)送通道需求，即手機發(fā)送一個短的隨即接入突發(fā)脈沖.(RACH Burst)

2. 由BCH 指定傳輸信道. SDCCH

3. 手機和基站在獨立專用信道(SDCCH)上通信.

4. 權(quán)限認(rèn)證

5. 指定手機在一個業(yè)務(wù)信道(TCH)上通信.

6. 在TCH上進(jìn)行語音通信.

手機被叫:

1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI號碼來呼叫用戶。

2. 由手機發(fā)送RACH

3. 通道指定在BCH.

4. 手機和基站在SDCCH 上通信

5. 手機用戶被鑒權(quán)

6. 手機被指定TCH通道。

7. 在TCH通道上進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)通信。

緊急呼叫:

1. GSM規(guī)格定義了112 為緊急呼叫號碼

2. 112在手機有無SIM卡的情況下均可呼叫。

3. 在RACH 上, 手機112 建立緊急呼叫。

Authentication 鑒權(quán)：

1. 目的：驗證用戶身份(IMSI/SIM); 提供手機新的加密鍵。

2. 鑒權(quán)是在什么情況下：每一次注冊、每次呼叫或被叫企圖、執(zhí)行一些增值服務(wù)、漫游時的位置更新。

切換handover: 切換是手機通信從一個小區(qū)/信道到另外一個小區(qū)/信道。

1. 上行和下行的接收質(zhì)量報告

2. 上行和下行的接收信號強度

3. 距離，遷時

4. 干擾層。

5. 功率預(yù)算。

6. 切換包括：同一小區(qū)內(nèi)部信道/時隙之間的切換。小區(qū)于小區(qū)之間。

加密ciphering: 語音和數(shù)據(jù)的保密、信號信息的保密;

手機位置更新location update:

1. MSC應(yīng)知道呼叫手機的位置。

2. 手機連續(xù)的改變位置，手機在改變位置時通知MSC關(guān)于新位置。由MSC處理位置更新。

3. 手機位置更新過程：(location area identity LAI)

a) 手機改變位置區(qū)

b) 手機從BCCH上讀新的位置區(qū)

c) 發(fā)送RACH,為通道需求。

d) 在AGCH上獲得一個SDCCH.

e) 在SDCCH發(fā)送IMSI和新舊LAI位置更新需求給MSC

f) MSC開始認(rèn)證

g) 如果認(rèn)證成功，更新手機位置在VLR上

h) 發(fā)送確認(rèn)信息給手機

i) 手機離開SDCCH, 進(jìn)入空閑模式。

上行和下行：

上行是手機通過上行頻率發(fā)信息給基站，下行是相反。上行和下行組成一對頻率對(45MHZ分割)，上行滯后下行3個時隙;上行和下行使用相同的時隙號;上行和下行使用相同的通道號;上行和下行使用不同的波段。(間隔45MHZ)。

功率等級：

由于手機在小區(qū)內(nèi)移動，它的發(fā)射功率要隨著移動，當(dāng)他靠近基站時，防止干擾別的用戶功率要減小，當(dāng)他遠(yuǎn)離基站是為防止衰減要增大發(fā)射功率。總共有19個功率等級, 功率等級存于手機的EEPROM中. 功率控制的好處是：手機可以省電、基站減少干擾。

1. 由基站在SACCH上發(fā)送命令手機改變發(fā)射功率

2. 改變功率是和路徑的衰減成比例。TX Level 5 –33dbm ，19---5dbm。

3. 每個等級之間是間隔2dbm.

4. BTS需要在上行開始的Rxlev、Rxqual

5. 每480ms 發(fā)送報告給BSC 關(guān)于Rxlev、Rxqual。

6. 每一定時間跟初始的進(jìn)行比較。

動態(tài)基站功率控制：

1. 目標(biāo)是減少平均干擾

2. 基于MS發(fā)送的測量報告計算

3. 是否和BCH載波

4. 非強制性的

DTX 不連續(xù)發(fā)射：

1. 當(dāng)語音中斷的大部分時間里，允許無線發(fā)射器關(guān)掉。

2. 有DTX Handler處理器： 在發(fā)射端有語音激活檢測、在發(fā)射端有背景聲噪音、在切斷時產(chǎn)生舒適噪音。

3. 不連續(xù)發(fā)射在上行和下行都有執(zhí)行。不連續(xù)發(fā)射、不連續(xù)接收;

4. 在手機上執(zhí)行不連續(xù)發(fā)射和不連續(xù)接收。

5. 在BTS接收時有不連續(xù)接收

時遷(定時提前):

Timing advance 就是為了保證信號能在準(zhǔn)確的時間內(nèi)到達(dá)BS, 當(dāng)MS移動時, 隨著MS距離BS 的遠(yuǎn)近, 上行傳遞的時延的可變，基站命令移動臺提前發(fā)送。 由BS在SACCH信道上命令MS來改變它的遷時的大小. 手機在空閑模式時接收機站和解碼BCH，在BCH中的SCH允許手機調(diào)整它的內(nèi)部時間，當(dāng)手機接收到SCH時不知道距離基站多遠(yuǎn)，通過SACH特殊的 短突發(fā)。當(dāng)手機在下行的SACCH上獲得遷時信息，才發(fā)送正常的突發(fā)，30KM 手機設(shè)置遲延100US.

信道介紹:

1. BCH 廣播信道:

BCH就象燈塔, 在每一小區(qū)的任何時候, 都有BCH在ARFCN上，使手機能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò), 并使手機同步于網(wǎng)絡(luò)，并且BCH信號的強度告訴手機那個是距它最近的GSM網(wǎng)絡(luò); 手機幾乎每30秒會報告相鄰小區(qū)的BCH 功率, 以便于由基站決定是否切換. 每一小區(qū)使用的BCH頻率通道都不同, 通道被遠(yuǎn)距離的小區(qū)重復(fù)使用; 小區(qū)中的所有的手機接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行的通道0時系, 其他時系用于業(yè)務(wù)信息TCH; 使MS 同步, 運載控制信息和呼叫信息. 和網(wǎng)絡(luò)身份信息。所有手機的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH組成。基站產(chǎn)生的BCH在零時隙，

a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重復(fù)使用特別的BURST, 讓手機開機時調(diào)整它的頻率.

b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 調(diào)整時間.

c) BCCH: 廣播控制信道, 帶有網(wǎng)絡(luò)身份.

d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手機能認(rèn)出并用一個RACH作出反應(yīng).; 還有子通道AGCH 訪問認(rèn)可通道, 命令手機進(jìn)入SDCCH或TCH.

2. CCCH共用控制信道: 是雙向控制信道, CCCH和BCH在多幀上分享0時隙;CCCH包括RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于運載IMSI報知手機有呼叫、PCH是下行通道，

3. DCCH專用控制信道: 雙向控制信道, 由三個子通道組成：SDCCH,FACCH,SACCH.。

?SDCCH獨立專用控制信道：指定TCH之前的過渡信道，話務(wù)建立和用戶驗證. SDCCH 獨立專用控制信道: 在呼叫建立時, 于BCH 和TCH之間起連接作用.

SACCH 慢速相關(guān)控制信道:

上行: 接收信號質(zhì)量報告、接收信號RX LEVEL 報告、相鄰小區(qū)的BCH 功率報告。通道功率;手機的狀態(tài).

下行：命令MS的TX 功率控制的命令、小區(qū)信道配置、遷時、跳頻。

?FACCH 快速相關(guān)控制信道：由BTS用作命令手機切換，

上行： 中斷TCH信號、切換時快速信息交換。

下行： 中斷TCH. 控制BITS

?SACCH和FACCH的區(qū)別: SACCH報告基站說有另外的小區(qū)可提供給手機更好的信號質(zhì)量, 切換是必要的.在段時間內(nèi), 由于SACCH 沒有足夠的帶寬, 所以在短時間內(nèi)由FACCH取代TCH; 切換就發(fā)生了. FACCH象一個TCH. 當(dāng)聽到語音有小的中斷時, 可能發(fā)生了切換.

4. TCH業(yè)務(wù)信道: 通話時使用的信道. 運載語音信息、是雙向的用于手機和基站交換語音信息 ,TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1個idle , 1個sacch。TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2個sacch.

5. RACH隨機接入信道:

由手機發(fā)送短的突發(fā)給基站，即呼叫需求;由MS使用來從基站獲取注意; 手機并不知道路經(jīng)的遲延, 所以手機發(fā)短的BURST, 當(dāng)手機在下行的RACH上獲得遷時時, 手機才發(fā)正常的BURST.

6. 手機測量報告：

SACCH的測量報告提供給GSM系統(tǒng)。每個手機測量服務(wù)小區(qū)的功率，也測量相鄰小區(qū)的BCH功率;手機也測量在TCH上接收的信號的強度和質(zhì)量。通過SACCH將接收RxLev(dbm)和RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)報告給所在服務(wù)小區(qū)。

(1)慢速隨路信道(SACCH)基站此信道接收移動臺發(fā)來的移動臺接收的信號強度報告和鏈路質(zhì)量報告。

頻率校正信道(FCCH)：此信道用于給用戶傳送校正MS頻率的信息。移動臺在該信道接收頻率校正信息并用來校正移動臺用戶自己的時基頻率。在開機以后都有這樣一個過程

(2)快速隨路信道(FACCH)用于傳送基站與移動臺間的越區(qū)切換的信令消息。

業(yè)務(wù)信道(TCH)是用于傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道，包括語音通信。

廣播信道(BCH)包括頻率校正信道(FCCH)、同步信道(SCH)和廣播控制信道(BCCH)在通話過程中都會用到。

(3)獨立專用控制信道(SDCCH)它用于傳送基站和移動臺間的指令與信道指配信息，如鑒權(quán)、登記信令消息等。此信道在呼叫建立期間支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，支持短消息業(yè)務(wù)信息的傳送。

手機通信網(wǎng)絡(luò)組成：

1. BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收發(fā)器，收發(fā)器的多少決定小區(qū)的容量，一個收發(fā)器能支持8個用戶。一個小區(qū)由3個天線，一個發(fā)射，兩個接收(分級接收)。(收發(fā)器和天線的關(guān)系)

a) 每個BTS都會有一套收發(fā)器。

b) 一個BTS覆蓋一個小區(qū)，BTS發(fā)送BCH信號在RF信道的0時隙。BCH幫助Mobile識別/尋找網(wǎng)絡(luò)。

c) 小區(qū)的手機用戶容量依靠信道數(shù)。

d) GSM空中接口的數(shù)據(jù)傳輸速率是13Kbps, 即BTS收發(fā)語音數(shù)據(jù)速率是13KB/S.

e) 有BTS命令手機設(shè)置其發(fā)射功率、遷時、切換。

2. BSC base station controller 基站控制器：

a) 幾個BTS基站連接一個BSC, 基站安排信道配置、切換、和BTS連接BSC; 所有的BSC連接至MSC,

b) 每個BTS連結(jié)BSC用abis 接口，是2Mbps的連接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式連接.

c) Microwave link 經(jīng)常是最好的連接方式選擇。

d) BSC連結(jié)MSC使用的是A口

e) 在BSC可提供小區(qū)廣播等服務(wù)。

3. MSC mobile switching center 是網(wǎng)絡(luò)的核心，呼叫建立、保持、和釋放;鏈接BSC和PSTN、 認(rèn)證、呼叫轉(zhuǎn)接、短信息、收費等。當(dāng)用戶增加到一定數(shù)量時，可增加MSC;MSC與MSC之間使用GMSC連結(jié)(GATEWAY)

a) 當(dāng)呼叫建立時，MSC起到保持通話和斷開通話的功能。

b) 存儲所有的用戶數(shù)據(jù)和它們的相關(guān)特征。

c) 介于MS和PSTN之間，交換通信數(shù)據(jù).

d) MSC是GSM 網(wǎng)絡(luò)的心臟。是與別的GSM 網(wǎng)絡(luò)、非GSM網(wǎng)絡(luò)的連接口。

e) MSC主要功能：認(rèn)證、位置更新、連接、收費、呼叫轉(zhuǎn)接、SMS。

f) 當(dāng)用戶增加時，超過一個MSC的容量， 就需要多一個MSC， 就增加一倍的用戶

4. TRAN------Trans coding/rate adapter unit 速率適配器。

a) TRAN轉(zhuǎn)換13KB/S的GSM速率為標(biāo)準(zhǔn)的64KB/S; TRAN作為一MSC 的一部分。

b) Trans coding 也使用在下行時，將64kbps轉(zhuǎn)換成16kbps.

c) Trans coding在MSC\BSC\BTS中。

5. HLR Home location register歸屬位置寄存器。

a) 在MSC中有所有的用戶數(shù)據(jù)庫存在于HLR。HLR中有永久用戶數(shù)據(jù)庫。

b) 用戶發(fā)出呼叫時，MSC從HLR之中獲得用戶數(shù)據(jù)。是用戶核心數(shù)據(jù)庫，大部分在SIM卡中的數(shù)據(jù)都可以在HLR中獲得。

6. VLR visiting location register 訪問位置寄存器。

a) 在VLR中有被激活的所有的用戶號碼。

b) 當(dāng)別的MSC中的用戶漫游到新的MSC時，MSC和HLR之間通信，新的MSC就將漫游的用戶注冊到它的VLR中。

c) 當(dāng)手機漫游時，用戶訪問區(qū)被別的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而且歸屬位置網(wǎng)絡(luò)批準(zhǔn)它使用被訪問的網(wǎng)絡(luò)，它的用戶信息將從HLR被拷貝到VLR(訪問位置寄存器)中暫存。

7. 鑒權(quán)中心AUC----Authentication center

a) 是SIM 卡的驗證過程。

b) 每個SIM卡有一個IMSI， 在IMSI有加密碼

c) 在HLR中有IMSI和密碼

d) 手機通信時，首先驗證SIM 卡的合法性，由AUC 進(jìn)行驗證。

8. 裝備身份注冊：EIR----Equipment identify register

a) 包含了IMEI信息。所有的手機IMEI都存儲在EIR中，是手機的數(shù)據(jù)庫。

b) 在GSM中有助于驗證當(dāng)手機遺失時，運營商可以禁止已經(jīng)報失手機的使用。

c) EIR分類：Permitted list\evaluation list\stolen list\unknown

9. 收費中心BC---Billing center

a) BC產(chǎn)生每一個用戶的費用狀況.

b) 直接連到MSC, 由MSC發(fā)送收費信息給BC(通話時)

c) BC處理按單位計費。

10. 操作運營中心：OMC----operation and maintenance center.

a) 每個GSM網(wǎng)絡(luò)超過100 個BTS組成，每一個實體需要操作和維護。

b) 一些遠(yuǎn)程操縱是必要的，檢測和遠(yuǎn)程進(jìn)入。

c) 有時有兩種OMC(不同的供應(yīng)商)，OMC-S: Deal with switch; OMC-R :deal with radio network。

11. 短信中心：SMSC信息通過短信息中心發(fā)到指定的手機。

a) 信息通過SMSC傳輸

b) 信息可通過人工終端(連到SMSC)發(fā)送。

c) 短信中心SMS CENTER---MSC/VLR----BSC----BTS.----MS

12. 語音服務(wù)中心：

a) 它擁有所有語音用戶的數(shù)據(jù)庫;

b) 它也存儲了語音信息。

13. 設(shè)備報警：

a) BTS, BSC, Trans coder failure.

b) Link failure

c) Module failure(transceiver, processor)

小區(qū)身份:網(wǎng)絡(luò)中每個小區(qū)都由唯一的識別號，CI: Cell Identity. 一個小區(qū)由56個用戶可同時通話

調(diào)制方式: GSM 采用的是0.3GMSK調(diào)制 高斯最小頻移鍵控，0.3是描述濾波器帶寬和比特率的關(guān)系,不是相位調(diào)制，是一種典型的數(shù)字調(diào)頻調(diào)制，實際上是調(diào)頻。0和1代表的是載波加減不同的頻率+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變，兩個頻率表示頻移鍵控; 語音編碼速率時13kbps. 數(shù)據(jù)速率(調(diào)制速率)BIT傳送速率是270.833Kbps。剛好是四倍于射頻頻移。這樣一來就有效的減少調(diào)制頻譜和提高了通道利用率. 高斯濾波: 劇烈的頻率變化會導(dǎo)致頻譜擴散, 所以用濾波器進(jìn)行濾波平滑后, 減少頻譜擴散; RF載頻加67.708和減67.708KHZ; 靠頻率轉(zhuǎn)移.

GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：手機和機站的接口是空中接口， 基站(BS)和基站控制臺BSC是靠abis接口2Mbps的連接。(是光纖或者常用微波連接， DCS1800 Abis接口經(jīng)常使用微波連接), 一個BSC控制20~30個BTS;基站控制臺BSC到交換局是A口連接。 手機和基站的最大距離是34.9km。