GSm基础知识

wangcheng70

1.2.1 GSM的定义

GSM开始是欧洲为900 MHz波段工作的通信系统所制定的标准。由于模拟通信系统的扩充能力有限，因此基于增加业务容量的需求而发展了该项技术，取得了全球性的成功。GSM成为当今广泛认可的无线电通信标准。

1.2.2  GSM网络结构

GSM数字移动通信系统主要由移动交换系统NSS、基站子系统BSS、操作维护子系统OMS和移动台MS构成。

                              

图 1‑1 GSM网络结构

其中各名称含义如下：

l      MS（Mobile Station）：移动台

l      BTS（Base Transceiver Station）：基站收发信台

l      BSC（Base Station Controller）：基站控制器

l      TRAU（Transcoding and Rate AdaptationUnit）：码变换和速率适配单元

l      IWF（Interworking Function）：交互功能

l      EIR（Equipment Identity Register）：设备识别寄存器

l      MSC（Mobile Switching Center）：移动交换中心

l      VLR（Visitor Location Register）：拜访位置寄存器

l      GMSC（Gateway MSC）：网关

l      HLR（HOME Location Register）：归属位置寄存器

l      AUC（Authentication Center）：鉴权中心

l      SMC（Short Message Center）：短消息业务中心

l      PSTN（Public Switched TelephoneNetwork）：公用电话网

l      ISDN（Integrated Services DigitalNetwork）：综合业务数字网

l      PDN（Public Data Networks）：公用数据网

1.2.2.1移动交换系统NSS

NSS主要完成交换功能以及用户数据管理、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。

移动交换系统由移动交换中心MSC、归属位置寄存器HLR、拜访位置寄存器VLR、设备识别寄存器EIR、鉴权中心AUC和短消息中心SMC等功能实体构成。

l  MSC：GSM系统的核心，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接；完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能；提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口。

l  HLR：是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息。一个HLR可以覆盖几个MSC服务区甚至整个移动网络。

l  VLR：VLR存储了进入其覆盖区的所有用户的信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件。VLR是一个动态数据库，需要与有关的归属位置寄存器HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将删除临时记录的该移动用户数据。在物理上，MSC和VLR通常合为一体。

l  AUC：是一个受到严格保护的数据库，存储用户的鉴权信息和加密参数。在物理实体上，AUC和HLR共存。

l  EIR：存储与移动台设备有关的参数，可以对移动设备进行识别、监视和闭锁等，防止未经许可的移动设备使用网络。

1.2.2.1基站子系统BSS

BSS是NSS和MS之间的桥梁，主要完成无线信道管理和无线收发功能。BSS主要包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS两部分。

BSC：位于MSC与BTS之间，具有对一个或多个BTS进行控制和管理的功能，主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。BSC也是一个小交换机，它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连。

BTS：基站子系统的无线收发设备，由BSC控制，主要负责无线传输功能，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS通过Abis接口与BSC相连，通过空中接口Um与MS相连。

此外，BSS系统还包括码变换和速率适配单元TRAU。TRAU通常位于BSC和MSC之间，主要完成16 kbps的RPE-LTP编码和64 kbps的A律PCM编码之间的码型变换。

1.2.2.2操作维护子系统OMS

OMS是GSM系统的操作维护部分，GSM系统的所有功能单元都可以通过各自的网络连接到OMS，通过OMS可以实现GSM网络各功能单元的监视、状态报告和故障诊断等功能。

OMS分为两部分：OMC-S（操作维护中心-系统部分）和OMC-R（操作维护中心-无线部分）。OMC-S用于NSS系统的操作和维护，OMC-R用于BSS系统的操作和维护。

1.2.2.3移动台MS

MS是GSM系统的用户设备，可以是车载台、便携台和手持机。它由移动终端和用户识别卡SIM两部分组成。

移动终端主要完成语音信号处理和无线收发等功能。

  SIM卡存储了认证用户身份所需的所有信息以及与安全保密有关的重要信息，以防非法用户入侵，移动终端只有插入了SIM卡后才能接入GSM网络。

1.2.3网络服务区

GSM网络服务区是指所有GSM运营商提供的网络覆盖区域的总和。在物理上它由若干个MSC服务区组成，而每个MSC服务区由若干个小区（CELL）组成。在逻辑上若干个小区归为一个位置区（LA）。

l        MSC服务区

        一个PLMN服务区通常由多个MSC服务区构成，一个MSC服务区是指由该MSC所覆盖的服务区域，即是指和该MSC相连的所有BSC所控制的BTS的覆盖区域的总和，位于该区域的移动台均在该服务区的拜访寄存器（VLR）中进行登记。因此，在实际网络中，MSC总是和VLR集成在一起，在网络中形成一个节点。

l        位置区（LA）

        每个MSC/VLR服务区又被划分为若干个位置区。在一个位置区内，移动台可以自由地移动，而不需要进行位置更新，因此一个位置区是广播寻呼消息的寻呼区域。一个位置区只能属于某一个MSC/VLR，即位置区的划分不能跨越MSC/VLR。利用位置区识别码（LAI），系统可以区别不同的位置区。

l        小区（CELL）

        一个位置区包括若干个小区，每个小区具有专门的识别码（CGI），它表示网络中的一个基本的无线覆盖区域。