数字通信原理笔记(二)---GSM系统

数字通信原理笔记(二)---GSM系统

1.GSM系统结构

下图演示的是一个典型的GSM系统:

1)       移动台(MS)

移动台是公用GSM 移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM 系统中的唯一设备。

除了我们通常说的电话构件,移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（SIM），它基本上是一张符合ISO 标准的“智慧”卡，它 包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息。使用GSM 标准的移动台都需要插入SIM 卡，只有当处理异常的紧急呼叫时，可以在不用SIM 卡的情况下操作移动台。

2)       基站子系统(BSS)

基站子系统通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。

另一方面，基站子系统与网路子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS 部分进行操作维护管理，还要建立BSS 与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。

基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）这两部分的功能实体构成。实际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个BTS。BTS 可以直接与BSC 相连接，也可以通过基站接口设备（BIE）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）。码变换器在更多的实际情况下是置于BSC 和MSC 之间，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。

3)       网路子系统

网路子系统（NSS）主要包含有GSM 系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM 移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。

• 移动业务交换中心（MSC）

移动业务交换中心MSC 可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC 也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。

• 访问用户位置寄存器（VLR）

访问用户位置寄存器（VLR）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息,VLR 从该移动用户的归属用户位置寄存（HLR）处获取并存储必要的数据。一旦移动用户离开该VLR 的控制区域，则重新在另一个VLR 登记，原VLR 将取消临时记录的该移动用户数据。因此，VLR 可看作为一个动态用户数据库。VLR 功能总是在每个MSC 中综合实现的。

• 归属用户位置寄存器（HLR）

归属用户位置寄存器（HLR）是GSM 系统的中央数据库，存储着该HLR 控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个HLR 能够控制若干个移动交换区域以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在HLR 中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。HLR 还存储且为MSC提供关于移动用户实际漫游所在的MSC区域相关动态信息数据。这样，任何入局呼叫可以即刻按选择 路径送到被叫的用户。

• 鉴权中心（AUC）

GSM 系统采取了特别的安全措施，例如用户鉴权、对无线接口上的话音、数据和信号信息进行保密等。因此，鉴权中心（AUC）存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。AUC 属于HLR 的一个功能单元部分，专用于GSM 系统的安全性管理。

• 移动设备识别寄存器（EIR）

移动设备识别寄存器（EIR）存储着移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），通过检查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI 识别码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网路正常运行的MS 设备，都能采取及时的防范措施，以确保网路内所使用的移动设备的唯一性和安全性。

• 操作支持子系统（OSS）

操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。用户数据管理一般由归属用户位置寄存器（HLR）来完成这方面的任务，HLR 是NSS 功能实体之一。用户识别卡SIM 的管理也可认为是用户数据管理的一部分，但是，作为相对独立的用户识别卡SIM 的管理，还必须根据运营部门对SIM 的管理要求和模式采用专门的SIM 个人化设备来完成。呼叫计费可以由移动用户所访问的各个移动业务交换中心MSC 和GMSC 分别处理，也可以采用通过HLR 或独立的计费设备来集中处理计费数据的方式。

2.GSM系统的主要参数