GSM - 架构
GSM网络由许多功能单元组成。本章将解释这些函数和接口。GSM 网络可大致分为 -
移动站 (MS)
基站子系统 (BSS)
网络交换子系统 (NSS)
运营支撑子系统（OSS）
GSM - 移动站
MS由物理设备组成，例如无线电收发器、显示器和数字信号处理器以及SIM卡。它为 GSM 网络中的用户提供空中接口。因此，还提供其他服务，其中包括 -
语音电话服务
数据承载服务
功能补充服务
MS 还提供 SMS 消息接收器，使用户能够在语音和数据使用之间切换。此外，移动设备还可以方便地访问语音消息系统。MS 还提供对 GSM 网络中可用的各种数据服务的访问。这些数据服务包括 -
通过同步或异步拨号连接到 PAD 的 X.25 数据包交换，速度通常为 9.6 Kbps。
通用分组无线服务 (GPRS) 使用基于 X.25 或 IP 的数据传输方法，速度高达 115 Kbps。
高速电路交换数据，速度高达 64 Kbps。
我们将在GSM-User Services中详细讨论 GMS 服务。
什么是SIM卡？
SIM 提供个人移动性，以便用户可以访问所有订阅的服务，而不管终端的位置和特定终端的使用情况。您需要将 SIM 卡插入另一部 GSM 手机才能在该手机上接听电话、从该手机拨打电话或接收其他订阅的服务。
GSM - 基站子系统 (BSS)
BSS 由两部分组成 -
基站收发站 (BTS)
基站控制器 (BSC)
BTS和BSC通过指定的Abis接口进行通信，从而实现不同供应商制造的组件之间的操作。BSS 的无线电组件可能由四到七或九个小区组成。一个BSS可以有一个或多个基站。BSS在BTS和BSC之间使用Abis接口。然后，一条单独的高速线路（T1 或 E1）从 BSS 连接到移动 MSC。
基站收发站 (BTS)
BTS 内有无线电收发器，用于定义小区并处理与 MS 的无线电链路协议。在大城市地区，可能会部署大量的BTS。
BTS 对应于网络每个小区中使用的收发器和天线。BTS 通常放置在小区的中心。其发射功率决定了小区的大小。每个 BTS 有 1 到 16 个收发器，具体取决于小区中的用户密度。每个 BTS 充当单个小区。它还包括以下功能 -
对射频信号进行编码、加密、复用、调制并将其馈送到天线
转码和速率适配
时间和频率同步
通过全速率或半速率服务进行语音
对接收信号进行解码、解密和均衡
随机访问检测
时间提前
上行链路信道测量
基站控制器 (BSC)
BSC管理一个或多个BTS的无线资源。它处理无线电信道设置、跳频和切换。BSC 是移动设备和MSC 之间的连接。BSC 还将无线电链路上使用的 13 Kbps 语音通道转换为公共交换电话网络 (PSDN) 或 ISDN 使用的标准 64 Kbps 通道。
它为MS分配和释放频率和时隙。BSC 还处理小区间切换。它控制其区域内BSS和MS的功率传输。BSC的功能是在BTS和MSC之间分配必要的时隙。它是处理无线电资源的交换设备。
附加功能包括 -
跳频控制
进行流量集中，减少来自MSC的线路数量
为BSS提供与运维中心的接口
BTS 之间的频率重新分配
时间和频率同步
能源管理
对来自 MS 的接收信号进行时延测量
GSM - 网络交换子系统 (NSS)
网络交换系统（NSS）的主要部分是移动交换中心（MSC），完成移动电话与其他固定或移动网络用户之间的呼叫交换，以及认证等移动业务的管理。
交换系统包括以下功能元件 -
归属位置寄存器 (HLR)
HLR是用于存储和管理订阅的数据库。HLR 被认为是最重要的数据库，因为它存储有关订户的永久数据，包括订户的服务配置文件、位置信息和活动状态。当个人以 SIM 的形式购买订阅时，有关该订阅的所有信息都会在该运营商的 HLR 中注册。
移动服务交换中心（MSC）
网络子系统的核心组件是MSC。MSC 执行移动和其他固定或移动网络用户之间的呼叫切换，以及移动服务的管理，例如注册、认证、位置更新、切换以及到漫游用户的呼叫路由。它还执行收费票务、网络接口、公共信道信令等功能。每个 MSC 都由一个唯一的 ID 来标识。
访客位置登记册 (VLR)
VLR 是一个数据库，其中包含 MSC 为访问订户提供服务所需的订户临时信息。VLR 始终与 MSC 集成。当移动台漫游到新的MSC区域时，连接到该MSC的VLR将从HLR请求关于移动台的数据。随后，如果移动台发起呼叫，VLR 将获得呼叫建立所需的信息，而不必每次都询问 HLR。
认证中心（AUC）
认证中心是一个受保护的数据库，存储每个用户SIM卡中存储的密钥的副本，该密钥用于无线信道的认证和加密。AUC 保护网络运营商免受当今移动世界中不同类型的欺诈Behave的侵害。
设备身份寄存器（EIR）
设备身份寄存器（EIR）是一个数据库，包含网络上所有有效移动设备的列表，其中其国际移动设备身份（IMEI）标识每个MS。如果 IMEI 被报告被盗或未经类型批准，则 IMEI 将被标记为无效。
GSM - 操作支持子系统 (OSS)
操作和维护中心（OMC）连接交换系统中的所有设备和BSC。OMC的实现称为操作与支持系统（OSS）。
以下是 OMC 的一些功能：
管理和商业运营（订阅、终端、计费、统计）。
安全管理。
网络配置、操作和性能管理。
维护任务。
操作和维护功能基于电信管理网络 (TMN) 的概念，该网络在 ITU-T M.30 系列中进行了标准化。
下图展示了OMC系统如何覆盖所有GSM元素。
OSS是网络运营商监视和控制系统的功能实体。OSS 的目的是为客户 GSM 网络所需的集中、区域和本地运营和维护活动提供经济高效的支持。OSS的一个重要功能是提供网络概览并支持不同运维组织的维护活动。
下面给出了 GSM 架构的简单图示 -
GSM 架构的附加组件包括数据库和消息系统功能 -
归属位置寄存器 (HLR)
访客位置登记册 (VLR)
设备身份寄存器（EIR）
认证中心（AuC）
短信服务中心（SMS SC）
网关MSC (GMSC)
退款中心 (CBC)
转码器和适配单元 (TRAU)
下图显示了 GSM 网络以及添加的元素 -
MS和BSS通过Um接口进行通信。它也称为空中接口或无线电链路。BSS通过A接口与NSS（Network Service Switching）中心进行通信。
GSM网络区域
在 GSM 网络中，定义了以下区域 -
Cell - Cell 是基本服务区；一个BTS覆盖一个小区。每个小区都被赋予一个小区全局标识（CGI），这是唯一标识该小区的数字。
位置区域- 一组小区形成位置区域 (LA)。这是当用户接到来电时被寻呼的区域。每个 LA 都分配有一个位置区域标识 (LAI)。每个 LA 由一个或多个 BSC 提供服务。
MSC/VLR 服务区- 一个 MSC 覆盖的区域称为 MSC/VLR 服务区。
PLMN - 由一个网络运营商覆盖的区域称为公共陆地移动网络（PLMN）。PLMN可以包含一个或多个MSC。