【資料名稱】：GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

【資料作者】：明天

【資料日期】：20100306

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的基本特點
GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（簡稱GSM系統(tǒng)）是完全依據(jù)歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會（ETSI）制定的GSM技術(shù)規(guī)范研制而成的，任何一家廠商提供的GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)都必須符合GSM技術(shù)規(guī)范。
GSM系統(tǒng)作為一種開放式結(jié)構(gòu)和面向未來設(shè)計的系統(tǒng)具有下列主要特點：
GSM系統(tǒng)是由幾個子系統(tǒng)組成的，并且可與各種公用通信網(wǎng)（PSTN、ISDN、PDN等）互連互通。各子系統(tǒng)之間或各子系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間都明確和詳細(xì)定義了標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范，保證任何廠商提供的GSM系統(tǒng)或子系統(tǒng)能互連；
GSM系統(tǒng)能提供穿過國際邊界的自動漫游功能，對于全部GSM移動用戶都可進(jìn)入GSM系統(tǒng)而與國別無關(guān)；
GSM系統(tǒng)除了可以開放話音業(yè)務(wù)，還可以開放各種承載業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和與ISDN相關(guān)的業(yè)務(wù)；
GSM系統(tǒng)具有加密和鑒權(quán)功能，能確保用戶保密和網(wǎng)絡(luò)安全；
GSM系統(tǒng)具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，移動業(yè)務(wù)交換機的話務(wù)承載能力一般都很強，保證在話音和數(shù)據(jù)通信兩個方面都能滿足用戶對大容量、高密度業(yè)務(wù)的要求；
GSM系統(tǒng)抗干擾能力強，覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信質(zhì)量高；
用戶終端設(shè)備（手持機和車載機）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展能向更小型、輕巧和增強功能趨勢發(fā)展。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能
GSM系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。由圖可見，GSM系統(tǒng)是由若干個子系統(tǒng)或功能實體組成。其中基站子系統(tǒng)（BSS）在移動臺（MS）和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）之間提供和管理傳輸通路，特別是包括了MS與GSM系統(tǒng)的功能實體之間的無線接口管理。NSS必須管理通信業(yè)務(wù)，保證MS與相關(guān)的公用通信網(wǎng)或與其它MS之間建立通信，也就是說NSS不直接與MS互通，BSS也不直接與公用通信網(wǎng)互通。MS、BSS和NSS組成GSM系統(tǒng)的實體部分。操作支持系統(tǒng)（OSS）則提供運營部門一種手段來控制和維護(hù)這些實際運行部分。



OSS：操作支持子系統(tǒng)BSS：基站子系統(tǒng)NSS：網(wǎng)路子系統(tǒng)
NMC：網(wǎng)路管理中心DPPS：數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)SEMC：安全性管理中心
PCS：用戶識別卡個人化中心OMC：操作維護(hù)中心MSC：移動業(yè)務(wù)交換中心
VLR：來訪用戶位置寄存器HLR：歸屬用戶位置寄存器AUC：鑒權(quán)中心
EIR：移動設(shè)備識別寄存器BSC：基站控制器BTS：基站收發(fā)信臺
PDN：公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSTN：公用電話網(wǎng)ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)
MS：移動臺圖
圖3-1GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

移動臺（MS）
移動臺是公用GSM移動通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移動臺的類型不僅包括手持臺，還包括車載臺和便攜式臺。隨著GSM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式手持臺進(jìn)一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢，手持臺的用戶將占整個用戶的極大部分。
除了通過無線接口接入GSM系統(tǒng)的通常無線和處理功能外，移動臺必須提供與使用者之間的接口。比如完成通話呼叫所需要的話筒、揚聲器、顯示屏和按鍵。或者提供與其它一些終端設(shè)備之間的接口。比如與個人計算機或傳真機之間的接口，或同時提供這兩種接口。因此，根據(jù)應(yīng)用與服務(wù)情況，移動臺可以是單獨的移動終端（MT）、手持機、車載機或者是由移動終端（MT）直接與終端設(shè)備（TE）傳真機相連接而構(gòu)成，或者是由移動終端（MT）通過相關(guān)終端適配器（TA）與終端設(shè)備（TE）相連接而構(gòu)成，這可參見圖3-2，這些都?xì)w類為移動臺的重要組成部分之一——移動設(shè)備。
移動臺另外一個重要的組成部分是用戶識別模塊（SIM），它基本上是一張符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”卡，它 包含所有與用戶有關(guān)的和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動臺都需要插入SIM卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時，可以在不用SIM卡的情況下操作移動臺。SIM卡的應(yīng)用使移動臺并非固定地縛于一個用戶，因此，GSM系統(tǒng)是通過SIM卡來識別移動電話用戶的，這為將來發(fā)展個人通信打下了基礎(chǔ)。


圖3-2移動臺的功能結(jié)構(gòu)

基站子系統(tǒng)（BSS）
基站子系統(tǒng)（BSS）是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動臺相接，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）中的移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。當(dāng)然，要對BSS部分進(jìn)行操作維護(hù)管理，還要建立BSS與操作支持子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接。
基站子系統(tǒng)是由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實體構(gòu)成。實際上，一個基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個BTS。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備（BIE）采用遠(yuǎn)端控制的連接方式與BSC相連接。需要說明的是，基站子系統(tǒng)還應(yīng)包括碼變換器（TC）和相應(yīng)的子復(fù)用設(shè)備（SM）。碼變換器在更多的實際情況下是置于BSC和MSC之間，在組網(wǎng)的靈活性和減少傳輸設(shè)備配置數(shù)量方面具有許多優(yōu)點。因此，一種具有本地和遠(yuǎn)端配置BTS的典型BSS組成方面如圖3-3示。
① 基站收發(fā)信臺（BTS）
基站收發(fā)信臺（BTS）屬于基站子系統(tǒng)的無線部分，由基站控制器（BSC）控制，服務(wù)于某個小區(qū)的無線收發(fā)信設(shè)備，完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)BTS與移動臺（MS）之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。BTS主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分�；鶐�單元主要用于必要的話音和數(shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制 / 解調(diào)與發(fā)射機 / 接收機之間的耦合等�？刂茊卧獎t用于BTS的操作與維護(hù)。另外，在BSC與BTS不設(shè)在同一處需采用Abis 接口時，傳輸單元是必須增加的，以實現(xiàn)BSC與BTS之間的遠(yuǎn)端連接方式。如果BSC與BTS并置在同一處，只需采用BS接口時，傳輸單元是不需要的。

圖3-3一種典型的BSS組成方式
② 基站控制器（BSC）
基站控制器（BSC）是基站子系統(tǒng)（BSS）的控制部分，起著BSS的變換設(shè)備的作用，即各種接口的管理，承擔(dān)無線資源和無線參數(shù)的管理。
BSC主要由下列部分構(gòu)成：
朝向與MSC相接的A接口或與碼變換器相接的Ater 接口的數(shù)字中繼控制部分；
朝向與BTS相接的Abis 接口或BS接口的BTS控制部分；
公共處理部分，包括與操作維護(hù)中心相接的接口控制；
交換部分。
網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）
網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實體構(gòu)成，整個GSM系統(tǒng)內(nèi)部，即NSS的各功能實體之間和NSS與BSS之間都通過符合CCITT信令系統(tǒng)No.7 協(xié)議和GSM規(guī)范的7號信令網(wǎng)路互相通信。
① 移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）
移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）是網(wǎng)路的核心，它提供交換功能及面向系統(tǒng)其它功能實體：基站子系統(tǒng)BSS、歸屬用戶位置寄存器HLR、鑒權(quán)中心AUC、移動設(shè)備識別寄存器EIR、操作維護(hù)中心OMC和面向固定網(wǎng)（公用電話網(wǎng)PSTN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN、電路交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPDN）的接口功能，把移動用戶與移動用戶、移動用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來。
移動業(yè)務(wù)交換中心MSC可從三種數(shù)據(jù)庫，即歸屬用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（AUC）獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之，MSC也根據(jù)其最新獲取的信息請求更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。
MSC可為移動用戶提供一系列業(yè)務(wù)：
電信業(yè)務(wù)。例如：電話、緊急呼叫、傳真和短消息服務(wù)等；
承載業(yè)務(wù)。例如：3.1KHz電話，同步數(shù)據(jù)0.3kbit/s～2.4kbit/s 及分組組合和分解（PAD）等；
補充業(yè)務(wù)。例如：呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫限制、呼叫等待、會議電話和計費通知等。
當(dāng)然，作為網(wǎng)路的核心，MSC還支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等移動特征性能和其它網(wǎng)路功能。
對于容量比較大的移動通信網(wǎng)，一個網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS可包括若干個MSC、VLR和HLR，為了建立固定網(wǎng)用戶與GSM移動用戶之間的呼叫，無需知道移動用戶所處的位置。此呼叫首先被接入到入口移動業(yè)務(wù)交換中心，稱為GMSC，入口交換機負(fù)責(zé)獲取位置信息，且把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動用戶提供即時服務(wù)的MSC，稱為被訪MSC（VMSC）。因此，GMSC具有與固定網(wǎng)和其它NSS實體互通的接口。目前，GMSC功能就是在MSC中實現(xiàn)的。根據(jù)網(wǎng)路的需要，GMSC功能也可以在固定網(wǎng)交換機中綜合實現(xiàn)。
② 訪問用戶位置寄存器（VLR）
訪問用戶位置寄存器（VLR）是服務(wù)于其控制區(qū)域內(nèi)移動用戶的，存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動用戶的歸屬用戶位置寄存（HLR）處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)。一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個VLR登記，原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR可看作為一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。
VLR功能總是在每個MSC中綜合實現(xiàn)的。
③ 歸屬用戶位置寄存器（HLR）
歸屬用戶位置寄存器（HLR）是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲著該HLR控制的所有存在的移動用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。一個HLR能夠控制若干個移動交換區(qū)域以及整個移動通信網(wǎng)，所有移動用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在HLR中，這包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還存儲且為MSC提供關(guān)于移動用戶實際漫游所在的MSC區(qū)域扔關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。這樣，任何入局呼叫可以即刻按選擇 路徑送到被叫的用戶。
④ 鑒權(quán)中心（AUC）
GSM系統(tǒng)采取了特別的安全措施，例如用戶鑒權(quán)、對無線接口上的話音、數(shù)據(jù)和信號信息進(jìn)行保密等。因此，鑒權(quán)中心（AUC）存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口的移動用戶通信的安全。
AUC屬于HLR的一個功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性管理。
⑤ 移動設(shè)備識別寄存器（EIR）
移動設(shè)備識別寄存器（EIR）存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼（IMEI），通過檢查白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格，在表格中分別列出了準(zhǔn)許使用的、出現(xiàn)故障需監(jiān)視的、失竊不準(zhǔn)使用的移動設(shè)備的IMEI識別碼，使得運營部門對于不管是失竊還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)路正常運行的MS設(shè)備，都能采取及時的防范措施，以確保網(wǎng)路內(nèi)所使用的移動設(shè)備的唯一性和安全性。
3.1.2.4操作支持子系統(tǒng)（OSS）
操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務(wù)，包括移動用戶管理、移動設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護(hù)。
移動用戶管理可包括用戶數(shù)據(jù)管理和呼叫計費。用戶數(shù)據(jù)管理一般由歸屬用戶位置寄存器（HLR）來完成這方面的任務(wù)，HLR是NSS功能實體之一。用戶識別卡SIM的管理也可認(rèn)為是用戶數(shù)據(jù)管理的一部分，但是，作為相對獨立的用戶識別卡SIM的管理，還必須根據(jù)運營部門對SIM的管理要求和模式采用專門的SIM個人化設(shè)備來完成。呼叫計費可以由移動用戶所訪問的各個移動業(yè)務(wù)交換中心MSC和GMSC分別處理，也可以采用通過HLR或獨立的計費設(shè)備來集中處理計費數(shù)據(jù)的方式。
移動設(shè)備管理是由移動設(shè)備識別寄存器（EIR）來完成的，EIR與NSS的功能實體之間是通過SS7信令網(wǎng)路的接口互連，為此，EIR也歸入NSS的組成部分之一。
網(wǎng)路操作與維護(hù)是完成對GSM系統(tǒng)的BSS和NSS進(jìn)行操作與維護(hù)管理任務(wù)的，完成網(wǎng)路操作與維護(hù)管理的設(shè)施稱為操作與維護(hù)中心（OMC）。從電信管理網(wǎng)路（TMN）的發(fā)展角度考慮，OMC還應(yīng)具備與高層次的TMN進(jìn)行通信的接口功能，以保證GSM網(wǎng)路能與其它電信網(wǎng)路一起納入先進(jìn)、統(tǒng)一的電信管理網(wǎng)路中進(jìn)行集中操作與維護(hù)管理。直接面向GSM系統(tǒng)BSS和NSS各個功能實體的操作與維護(hù)中心（OMC）歸入NSS部分。
可以認(rèn)為，操作支持子系統(tǒng)（OSS）已不包括與GSM系統(tǒng)的NSS和BSS部分密切相關(guān)的功能實體，而成為一個相對獨立的管理和服務(wù)中心。主要包括網(wǎng)路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用戶識別卡管理的個人化中心（PCS）、用于集中計費管理的數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)（DPPS）等功能實體。