GSM系统

GSM系统

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GSM系统全称数字蜂窝移动通信系统(Global System for Mobile Communication)，俗称“全球通”，它依照欧洲通信标准化委员会(ETSI)制定的GSM规范研制而成，是第二代移动通信技术（2G）。其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。

GSM 系统由移动台 MS (Mobile Station)、基站子系统 BSS (Bast Station Sub-System)、网络子系统NSS (Network Sub-System)、操作维护子系统OSS (Operation Sub-System)四个分系统组成，（其中，BSS包括基站（BTS）和基站控制器（BSC），NSS包括移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、设备识别寄存器(EIR)、鉴权中心(AUC)），四个分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证任何厂商提供的GSM 系统设备可以互连。同时，GSM 系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使GSM 系统可以与各种公用通信网实现互连互通。GSM 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业务以及与ISDN 相关的各种业务。GSM 系统采用 FDMA/TDMA 及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。GSM 系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求，系统抗干扰能力较强，通信质量较高。

GSM系统工作频段分配为：GSM900MHz频段为：890～915MHz(移动台发，基站收)，935～960MHz(基站发，移动台收)；DCS 1800MHz 频段为：1710～1785MHz(移动台发，基站收)，1805～1880MHz(基站发，移动台收)。如表 1.1 示。

表1.1：GSM 网络的工作频段(见附加图片)

目前我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统主要采用900MHz与1800MHz频段。其中GSM900 使用的频段为：905～915MHz上行频率，950～960MHZ下行频率，频道号为76～124，共l0M带宽。

GSM 是一种多业务系统，可以依照用户的需要为用户提供各种形式的通信。习惯上，我们把话音业务与数据业务(或称为非话音业务)区别开来。话音业务中，信息是话音，而数据业务传送包括电文、图像、传真及计算机文件等在内的其它信息。除了这些传统业务，GSM 还提供一些非传统的业务，如短信息业务，它区别于目前固定网络提供的各种业务，而更像无线寻呼业务。

通信网络提供的基本业务主要涉及传输媒介和建立呼叫的方式。补充业务则使用户能够更好地接受基本业务或是简化电信的日常使用，为用户提供方便，如呼叫前转、来电显示等。GSM 所提供的基本业务可分为承载业务和电信业务，这两种业务是独立的通信业务，其差别在于用户接入点的不同。电信业务主要包括话音业务、数据业务及短信息业务等。  

 

 

MSC

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Mobile Switching Center
移动交换中心

MSC是整个GSM网络的核心，它控制所有BSC的业务，提供交换功能及和系统内其它功能的连接，MSC可以直接提供或通过移动网关GMSC提供和公共电话交换网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、公共数据网（PDN）等固定网的接口功能，把移动用户与移动用户、移动用户和固定网用户互相连接起来。
MSC从GSM系统内的三个数据库，即归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）中获取用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。另外，MSC也根据最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。作为GSM网络的核心，MSC还支持位置登记、越区切换、自动漫游等具有移动特征的功能及其它网络功能。
对于容量比较大的移动通信网，一个NSS（网络子系统）可包括若干个MSC、HLR和VLR。当某移动用户A进入到一个拜访移动交换中心（VMSC），为了建立对该移动用户A的呼叫，要通过移动用户A所归属的HLR（归属位置寄存器）获取路由信息。

VLR

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VLR (Visitor Location Register)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：

MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移动台漫游号码

TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 临时移动用户身份

移动台登记的位置区（LAC）

与补充业务有关的数据

VLR：是一个数据库，是存储所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息以及用户签约业务和附加业务的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。

 

归属用户位置寄存器(HLR)

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相对于，归属用户位置寄存器(HLR)是一个静态数据库（当然，也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据，包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，由它控制整个移动交换区域乃至整个PLMN）。

 

 

C接口

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C接口－移动交换中心MSC与HLR间的接口。
    当建立呼叫时，MSC经此口从HLR中获取路由选择信息；当呼叫结束时，MSC经此口向HLR发送计费信息，若此MSC为GMSC，而当地面固定交换网需要获取被呼移动台的位置信息以建立呼叫时，可通过GMSC向该被叫用户登记的HLR进行查询，并将结果信息传送给固定交换网。

疑问:对于当呼叫结束时,MSC向HLR发送计费信息不解.

MSISDN

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MSISDN：The Mobile Station ISDN number

MSISDN号码是在公共电话网交换网络编号计划中,唯一能识别移动用户的号码.
根据CCITT的建议,MSISDN由以下部分组成:

MSISDN=CC+NDC+SN
CC=国家码  (中国为86)
NDC=国内目的码
SN=用户号码
若在以上号码中将国家码 CC去除,就成了移动台的国内身份号码,也就是我们日常所说的"手机号码"
目前,我国GSM的国内身份号码为11位。

每个GSM的网络均分配一个国内目的码(NDC)。也可以要求分配两个以上的NDC号。MSISDN的号长是可变的（取决于网络结构与编号计划），不包括字冠，最长可以达到15位。

国内目的地码（NDC）包括接入号N1N2N3和HLR的识别号H1H2H3H4。
接入号用于识别网络，我们目前采用：139、138……。
HLR识别号表示用户归属的HLR，也表示移动业务本地网号。

GSM移动通信系统

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GSM移动通信系统是基于TDMA的数字蜂窝移动通信系统。GSM是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统。GSM是为了解决欧洲第一代蜂窝系统四分五裂的状态而发展起来的。在GSM之前，欧洲各国在整个欧洲大陆上采用了不同的蜂窝标准，对用户来讲，就不能用一种制式的移动台在整个欧洲进行通信。另外由于模拟网本身的弱点，使得它的容量也受到了限制。为此欧洲电信联盟在1980初期就开始研制一种覆盖全欧洲的移动通信系统，即现在被人们称为GSM的系统。如今GSM移动通信系统已经遍及全世界，即所谓"全球通"，目前我国的移动通信网就是以GSM系统为基础的移动网络系统。

GSM移动通信系统是一种典型的基于TDMA的数字蜂窝移动通信系统，GSM系统总体结构由以下功能单元组成：

1.移动台(MS)：它包括移动设备(ME)和用户识别模块(SIM)。根据业务的状况，移动设备可包括移动终端(MT)，终端适配功能(TAF)和终端设备(TE)等功能部件。

2.基站子系统(BSS)
  基站(BTS)：为一个小区服务的无线收发信设备。

1)基站控制器(BSC):具有对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制的功能，BSC以及相应的BTS组成了BSS(基站子系统)。BSS是在一定的无线覆盖区中，由移动业务交换中心(MSC)控制，与MS进行通信的系统设备。
  a.接口管理
  b.BTS－BSC之间的地面信道管理
  c.无线参数及无线资源管理
  d.测量和统计
  e.切换

2)：受控于基站控制器(BSC)，属于基站子系统(BSS)的无线部分，服务于某小区的无线收发信设备，实现BTS与移动台(MS)空中接口的功能。BTS主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等；载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机间的耦合；控制单元则用于BTS的操作与维护。 BTS中存储编码算法A5和密钥Kc，用于解密接收到的密文形式的用户数据和信令数据（包括解密）。

3.网络子系统(NSS)
1)：对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换的功能实体。

2)拜访位置寄存器(VLR)：MSC为所管辖区域中MS的呼叫接续，所需检索信息的数据库。VLR存储与呼叫处理有关的一些数据，例如用户的号码，所处位置区的识别，向用户提供的服务等参数。

3)归属位置寄存器(HLR)：管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在其归属位置寄存器注册登记。HLR主要存储两类信息，有关用户的参数和有关用户目前所处位置的信息。

4)设备识别寄存器(EIR)：存储有关移动台设备参数的数据库。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。

5)：认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数(随机数RAND，符号响应SRES，密钥Kc)的功能实体。

4.操作支持子系统(OSS)
  操作维护系统中的各功能实体。依据厂家的实现方式可分为无线子系统的操作维护中心(OMC-R)和交换子系统的操作维护中心(OMC-S)。

GSM系统可通过MSC实现与多种网络的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN。

GSM系统的编号方案
1.国际移动用户识别码(IMSI)
      给每个用户分配一个唯一的国际移动用户识别码，此码在GSM系统所有服务区中都是有效的。在呼叫建立与位置更新时，需要用到IMSI，并同时存贮在HLR和VLR中。

2.临时移动用户识别码(TMSI)
       考虑到移动用户的安全性，空中接口传递的IMSI用TMSI代替。VLR可给来访的每一用户分配一个唯一的TMSI，在每次鉴权后分配。只在某一VLR管辖区内有效，当用户离开此VLR服务区后，即释放此号码。在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI。其总长不超过4个字节。结构由当地电信部门自定。

3.国际移动设备识别码(IMEI)
    唯一地识别一个移动台设备

4.移动台国际ISDN号码(MSISDN)
     此号码是指主叫用户为呼叫移动用户而拨叫的号码
CC－国家码，即移动台登记注册的国家码，中国为86
NDC－国内地区码，每个PLMN有一个NDC
SN－移动用户号码

5.位置区识别(LAI)
在检测位置更新和切换的需求时，要使用位置区识别LAI
LAC－位置区码，用于识别移动通信网中的一个位置区，最多为2个字节长度的16进制编码，全部为0的编码不用于表示某个位置区。LAC可由各运营部门自定。

6.基站识别色码(BSIC)
用于采用相同载频的相邻不同基站发信台(BTS)的识别。特别用于识别在不同国家的边界地区采用相同载频的不同相邻BTS，BSIC为一个6比特编码
NCC－PLMN色码，用来唯一识别相邻国家不同的PLMN
BCC－BTS色码，用来唯一识别采用相同载频的相邻BTS.