GSM - 快速指南

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GSM - 概述

如果您在欧洲或亚洲并使用移动电话，那么您的移动电话很可能使用 GSM 技术。它是世界各地广泛使用的移动技术。

什么是GSM？

GSM代表全球移动通信系统。它是一种用于传输移动语音和数据服务的数字蜂窝技术。有关 GSM 的重要事实如下：

• GSM 的概念源于 20 世纪 70 年代初贝尔实验室基于蜂窝的移动无线电系统。

• GSM 是 1982 年成立的标准化组织的名称，旨在创建通用的欧洲移动电话标准。

• GSM 是电信领域最广泛接受的标准，并在全球范围内实施。

• GSM 是一种电路交换系统，将每个 200 kHz 信道分为八个 25 kHz 时隙。在世界大部分地区，GSM 在移动通信频段 900 MHz 和 1800 MHz 上运行。在美国，GSM 在 850 MHz 和 1900 MHz 频段运行。

• GSM 拥有全球数字蜂窝用户 70% 以上的市场份额。

• GSM 利用窄带时分多址（TDMA）技术来传输信号。

• GSM 是利用数字技术开发的。它能够传输 64 kbps 至 120 Mbps 的数据速率。

• 目前，GSM 支持全球 210 多个国家的超过 10 亿移动用户。

• GSM 提供基本到高级的语音和数据服务，包括漫游服务。漫游是指在另一个 GSM 网络中使用您的 GSM 电话号码的能力。

GSM 对数据进行数字化和压缩，然后通过一个信道将其与另外两个用户数据流一起发送，每个数据流都在自己的时隙中。

为什么是全球移动通信系统？

下面列出了 GSM 的特点，这些特点解释了 GSM 的流行和广泛接受。

• 提高频谱效率

• 国际漫游

• 低成本移动设备和基站 (BS)

• 高品质演讲

• 与综合业务数字网络 (ISDN) 和其他电话公司服务的兼容性

• 支持新服务

GSM历史

下表显示了 GSM 系统推出过程中的一些重要事件。

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。

GSM - 规格

每个 PCS 网络对不同个人通信服务 (PCS) 系统的要求有所不同。GSM 规范的重要特征如下：

调制

调制是将输入数据转换为适合传输介质的格式的过程。传输的数据在接收端被解调回其原始形式。GSM采用高斯最小频移键控(GMSK)调制方法。

访问方法

无线电频谱是一种有限的资源，需要在所有用户之间消耗和分配，GSM 设计了 ​​TDMA/FDMA 组合作为在用户之间分配带宽的方法。在此过程中，FDMA部分将总25 MHz带宽的频率划分为124个200 kHz带宽的载波频率。

每个BS被分配一个或多个频率，并且每个频率使用TDMA方案被划分为八个时隙。这些时隙中的每一个都用于数据的传输和接收。这些时隙按时间分开，因此移动单元不会同时发送和接收数据。

传输速率

GMSK 中每个符号 1 位的 GSM 总符号率产生 270.833 K 符号/秒。一个时隙的总传输速率为22.8Kbps。

GSM 是一种无线比特率为 270 kbps 的数字系统。

频带

GSM 指定的上行链路频率范围为933 - 960 MHz（仅限基本 900 MHz 频段）。下行链路频段890 - 915 MHz（仅限基本 900 MHz 频段）。

通道间距

信道间隔表示相邻载波频率之间的间隔。对于 GSM，该频率为 200 kHz。

语音编码

对于语音编码或处理，GSM 使用线性预测编码 (LPC)。该工具压缩比特率并给出语音参数的估计。当音频信号通过滤波器时，它会模仿声道。这里，语音以 13 kbps 编码。

双工距离

双工距离是上行链路和下行链路频率之间的间隔。GSM 的双工距离为 80 MHz，其中每个通道有两个相距 80 MHz 的频率。

杂项

• 帧持续时间- 4.615 mS

• 双工技术- 频分双工 (FDD) 接入模式以前称为 WCDMA。

• 每个 RF 通道的语音通道- 8。

GSM - 地址和标识符

GSM 以不同的方式对待用户和设备。电话号码、用户和设备标识符是一些已知的。还有许多其他已明确定义的标识符，它们是用户的移动性管理和对其余网络元件进行寻址所必需的。GSM 中使用的重要地址和标识符如下所述。

国际移动站设备识别码 (IMEI)

国际移动站设备识别码 (IMEI) 看起来更像是一个序列号，可在国际范围内独特地识别移动站。它由设备制造商分配并由网络运营商注册，网络运营商将其存储在设备身份寄存器（EIR）中。通过 IMEI，人们可以识别过时、被盗或无法使用的设备。

以下是 IMEI 的部分 -

• 型式核准代码 (TAC) - 6 位小数，集中分配。

• 最终装配代码 (FAC) - 6 位小数，由制造商指定。

• 序列号 (SNR) - 6 位小数，由制造商指定。

• 备用 (SP) - 1 位小数。

因此，IMEI = TAC + FAC + SNR + SP。它具有移动站的独特特征，并提供有关制造商和制造日期的线索。

国际移动用户身份 (IMSI)

每个注册用户都有一个原始的国际移动用户身份 (IMSI)，其用户身份模块 (SIM) 中存储有有效的 IMEI。

IMSI 由以下部分组成：

• 移动国家代码 (MCC) - 3 位小数，国际标准化。

• 移动网络代码 (MNC) - 2 位小数，用于国内移动网络的唯一标识。

• 移动用户识别号 (MSIN) - 最多 10 位小数，归属移动网络中用户的识别号。

移动用户 ISDN 号码 (MSISDN)

移动站的真实电话号码是移动用户ISDN号码(MSISDN)。基于SIM，移动站可以有许多MSISDN，因为每个用户都被分别分配给他们的SIM 的单独的MSISDN。

下面列出的是 MSISDN 类别所遵循的结构，因为它们是根据国际 ISDN 号码计划定义的 -

• 国家代码 (CC) - 最多 3 位小数。

• 国家目的地代码 (NDC) - 通常为 2-3 位小数。

• 用户编号 (SN) - 最多 10 位小数。

移动站漫游号码 (MSRN)

移动站漫游号码 (MSRN) 是临时位置相关的 ISDN 号码，由区域负责的访客位置寄存器 (VLA) 分配给移动站。使用 MSRN，传入呼叫被引导至 MS。

MSRN与MSISDN具有相同的结构。

• 国家代码 (CC) - 访问网络的国家代码。

• 国家目的地代码 (NDC) - 所访问网络的。

• 用户号码 (SN) - 当前移动网络中的用户号码。

位置区域标识 (LAI)

在 PLMN 内，位置区域标识其自己的真实位置区域身份 (LAI)。LAI 层次结构基于国际标准，并以独特的格式构建，如下所述 -

• 国家代码 (CC) - 3 位小数。

• 移动网络代码 (MNC) - 2 位小数。

• 位置区域代码 (LAC) - 最多 5 位小数或最多 2 次 8 位，以十六进制编码 (LAC < FFFF)。

临时移动用户身份 (TMSI)

临时移动用户身份（TMSI）可以由VLR分配，VLR负责用户的当前位置。TMSI 只需在 VLR 处理的区域中具有本地意义。它仅存储在网络侧的 VLR 中，不会传递到归属位置寄存器 (HLR)。

TMSI 与当前位置区域一起唯一地标识用户。它最多可以包含 4 × 8 位。

本地移动用户身份 (LMSI)

每个移动台可以由VLR分配一个本地移动用户身份(LMSI)，它是一个原始密钥。该密钥可以用作其区域内的每个移动站的辅助搜索密钥。它还可以帮助加速数据库访问。如果移动台在 VLR 注册并发送到 HLR，则分配 LMSI。LMSI 由四个八位位组（4x8 位）组成。

小区标识符 (CI)

使用小区标识符 (CI)（最大 2 × 8）位，可以识别 LA 内的各个小区。当全球小区标识（LAI + CI）呼叫组合时，它是唯一定义的。

GSM - 运营

一旦移动站发起呼叫，就会发生一系列事件。分析这些事件可以深入了解 GSM 系统的运行情况。

移动电话转公共交换电话网络 (PSTN)

当移动用户拨打 PSTN 电话用户时，会发生以下事件序列 -

• MSC/VLR接收呼叫请求消息。

• MSC/VLR检查移动台是否被授权接入网络。如果是，则激活移动站。如果移动站未被授权，则服务将被拒绝。

• MSC/VLR 分析该号码并发起与 PSTN 的呼叫建立。

• MSC/VLR请求相应的BSC分配业务信道（无线信道和时隙）。

• BSC分配业务信道并将信息传递给移动站。

• 被叫方接听电话并开始通话。

• 移动台持续测量当前小区和相邻小区中的无线信道，并将信息传递给BSC。BSC 决定是否需要切换。如果是，则将新的业务信道分配给移动站并进行切换。如果不需要切换，则移动站继续以相同的频率发送。

PSTN 至手机

当 PSTN 用户呼叫移动台时，会发生以下事件序列 -

• 网关MSC接收呼叫并向HLR查询将呼叫路由至服务MSC/VLR所需的信息。

• GMSC 将呼叫路由至 MSC/VLR。

• MSC检查VLR以获取MS的位置区域。

• MSC通过广播消息，即寻呼请求，通过BSC与MS联系。

• MS响应寻呼请求。

• BSC分配业务信道并向MS发送消息以调谐到该信道。MS 产生振铃信号，用户应答后，语音连接建立。

• 如果需要的话，就会进行移交，如之前案例中所讨论的那样。

为了在规定的时间内通过无线电信道传输语音，MS以13Kbps的速率对其进行编码。BSC 将语音转码为 64 Kbps，并通过陆地链路或无线电链路将其发送到 MSC。然后MSC将语音数据转发到PSTN。在相反方向，BSC 以 64 Kbps 接收语音，BSC 将其转码为 13 Kbps 以进行无线电传输。

GSM 支持可在一个 TDMA 时隙中传输的 9.6 Kbps 数据。为了提供更高的数据速率，对 GSM 标准（GSM Phase 2 和 GSM Phase 2+）进行了许多增强。

GSM - 协议栈

GSM 架构是一个分层模型，旨在允许两个不同系统之间进行通信。下层保证上层协议的服务。每层都会传递适当的通知，以确保传输的数据已正确格式化、传输和接收。

GMS协议栈图如下所示：

质谱协议

基于接口，GSM 信令协议被组装成三个通用层 -

• 第 1 层- 物理层。它使用空中接口上的通道结构。

• 第 2 层- 数据链路层。在 Um 接口上，数据链路层是 ISDN 中使用的 D 信道链路接入协议 (LAP-D) 协议的修改版本，称为 Dm 信道上的链路接入协议 (LAP-Dm)。在 A 接口上，使用消息传输部分 (MTP)、SS7 第 2 层。

• 第 3 层- GSM 信令协议的第三层分为三个子层 -

  • 无线电资源管理（RR），

  • 移动管理（MM），以及

  • 连接管理（CM）。

MS 到 BTS 协议

RR 层是管理 MS 和 MSC 之间的无线链路和固定链路的较低层。对于这个形成，涉及的主要组件是MS、BSS和MSC。RR层的职责是管理RR会话、移动设备处于专用模式的时间以及无线信道，包括专用信道的分配。

MM层堆叠在RR层上方。它处理由用户移动性以及认证和安全方面产生的功能。位置管理涉及使系统能够了解开机MS的当前位置以便完成来电路由的过程。

CM层是GSM协议栈的最顶层。该层负责呼叫控制、补充业务管理和短消息业务管理。这些服务中的每一个都被视为 CM 层内的单独层。CC子层的其他功能包括呼叫建立、服务类型选择（包括在呼叫期间在服务之间交替）以及呼叫释放。

平衡计分卡协议

BSC 在接收到来自 BTS 的数据后使用一组不同的协议。BTS和BSC之间使用Abis接口。在此级别，第 3 层下部的无线资源从 RR 更改为基站收发站管理 (BTSM)。BTS管理层是BTS到BSC的中继功能。

RR协议负责MS和BTS之间业务信道的分配和重新分配。这些服务包括控制对系统的初始访问、MT 呼叫的寻呼、蜂窝基站之间的呼叫切换、功率控制和呼叫终止。BSC 仍然具有一些无线电资源管理功能，用于频率协调、频率分配以及第 2 层接口的整体网络层管理。

从BSC到MSC的过渡，采用BSS移动应用部分或直接应用部分，中继应用SS7协议，从而可以采用MTP 1-3作为主要架构。

MSC协议

在 MSC，从 BSC 开始，信息通过 A 接口映射到 MTP 第 1 层到第 3 层。这里，基站系统管理应用部分（BSS MAP）被称为等效的无线电资源集。中继过程由堆叠在第 3 层协议之上的层完成，它们是 BSS MAP/DTAP、MM 和 CM。这样就完成了中继过程。为了通过网络查找并连接到用户，MSC 使用控制信令网络进行交互。位置寄存器包含在 MSC 数据库中，以帮助确定如何以及是否与漫游用户建立连接。

每个 GSM MS 用户都有一个 HLR，该 HLR 又包含用户的位置和订阅的服务。VLR 是一个单独的寄存器，用于跟踪用户的位置。当用户离开HLR覆盖区域时，MS通知VLR寻找用户的位置。VLR 又在控制网络的帮助下向 HLR 发送 MS 新位置的信号。借助用户 HLR 中包含的位置信息，可以将 MT 呼叫路由至用户。

GSM - 用户服务

GSM 提供的不仅仅是语音电话。请联系您当地的 GSM 网络运营商，了解您可以使用的具体服务。

GSM 提供三种基本类型的服务 -

• 电话服务或远程服务

• 数据业务或承载业务

• 补充服务

远程服务

电信服务使用承载服务的能力来传输数据。这些服务通过以下方式进一步传输 -

语音电话

GSM 支持的最基本的远程服务是电话。这包括 13 kbps 的全速率语音和紧急呼叫，通过拨打三位数字通知最近的紧急服务提供商。

视频文本和传真

另一组远程服务包括图文接入、图文传送、传真交替语音和传真组 3、自动传真组 3 等。

短信

短信服务 (SMS) 服务是一种文本消息服务，允许在 GSM 手机上发送和接收文本消息。除了简单的文本消息之外，还可以传输其他文本数据，包括新闻、体育、金融、语言和基于位置的数据。

承载服务

数据服务或承载服务通过 GSM 电话使用。接收和发送数据是实现广泛的移动互联网接入和移动数据传输的重要组成部分。GSM 目前的数据传输速率为 9.6k。能够提高 GSM 用户数据传输速率的新发展包括 HSCSD（高速电路交换数据）和 GPRS（通用分组无线服务）。

补充服务

补充服务是除了电话服务和承载服务之外提供的附加服务。这些服务包括呼叫者识别、呼叫转接、呼叫等待、多方通话以及禁止拨出（国际）呼叫等。这里给出了补充服务的简要描述 -

• 会议- 它允许移动用户建立多方对话，即三个或更多用户之间的同时对话以建立电话会议。此服务仅适用于普通电话。

• 呼叫等待- 此服务在通话期间通知移动用户有来电。用户可以接听、拒绝或忽略来电。

• 呼叫保持- 该服务允许用户将来电置于保持状态并在一段时间后恢复。呼叫保持业务适用于普通电话。

• 呼叫转移- 呼叫转移用于将呼叫从原始接收者转移到另一个号码。它通常由订阅者自己设置。当用户不可用时，用户可以使用它来转移来自移动站的呼叫，从而确保呼叫不会丢失。

• 呼叫限制- 呼叫限制可用于限制某些类型的拨出呼叫（例如 ISD）或阻止来自不需要的号码的拨入呼叫。呼叫限制是一项灵活的服务，使用户能够有条件地限制呼叫。

• 号码识别- 有以下与号码识别相关的补充服务 -

  • 主叫线路识别显示- 此服务在屏幕上显示主叫方的电话号码。

  • 呼叫线路识别限制- 不希望将自己的号码显示给其他人的人订阅了此服务。

  • 连接线路识别显示- 提供此服务是为了向主叫方提供与其连接的人的电话号码。此服务在转接等连接号码不是拨打号码的情况下非常有用。

  • 连接线路识别限制- 有时，被呼叫的人不希望显示他们的号码，因此他们会订阅此人。通常，这会覆盖演示服务。

  • 恶意呼叫识别- 提供恶意呼叫识别服务是为了打击淫秽或烦人呼叫的传播。受害者应该订阅此服务，然后他们可以使用简单的命令在 GSM 网络中识别已知的恶意呼叫。

• 收费通知 (AoC) - 该服务旨在向订户提供使用服务的费用指示。此外，那些希望向没有自己的 SIM 卡的用户提供租赁服务的服务提供商也可以以稍微不同的形式利用该服务。数据呼叫的 AoC 是根据时间测量提供的。

• 封闭用户组 (CUG) - 该服务适用于只希望互相呼叫而不与其他人呼叫的订户组。

• 非结构化补充服务数据（USSD） - 这允许运营商定义的单独服务。

GSM - 安全和加密

GSM 是当今最安全的蜂窝电信系统。GSM 的安全方法已标准化。GSM 通过保留呼叫的机密性和 GSM 用户的匿名性来维护端到端的安全性。

临时识别号码被分配给订户的号码以维护用户的隐私。通过应用加密算法和跳频来维护通信的隐私，这些算法和跳频可以使用数字系统和信令来实现。

本章概述了为 GSM 用户实施的安全措施。

移动站认证

GSM 网络通过使用质询-响应机制来验证用户的身份。128 位随机数 (RAND) 被发送到 MS。MS 使用个人订户认证密钥 (Ki)，根据认证算法 (A3) 对 RAND 进行加密，计算 32 位签名响应 (SRES)。GSM网络收到用户发送的SRES后，会重复计算以验证用户的身份。

个人订户认证密钥 (Ki) 永远不会通过无线电信道传输，因为它存在于订户的 SIM、AUC、HLR 和 VLR 数据库中。如果接收到的SRES与计算出的值一致，则MS已经成功认证并且可以继续。如果值不匹配，则连接终止，并向 MS 指示身份验证失败。

签名响应的计算在 SIM 内进行处理。它提供了增强的安全性，因为在身份验证过程中绝不会从 SIM 卡中泄露 IMSI 或个人用户身份验证密钥 (Ki) 等机密用户信息。

信令和数据机密性

SIM 包含加密密钥生成算法 (A8)，用于生成 64 位加密密钥 (Kc)。该密钥是通过将认证过程中使用的相同随机数（RAND）与个人订户认证密钥（Ki）应用于加密密钥生成算法（A8）来计算的。

GSM 通过更改加密密钥的方式提供了额外的安全级别，使系统更能抵抗窃听。加密密钥可以根据需要定期更改。与身份验证过程一样，加密密钥 (Kc) 的计算在 SIM 内部进行。因此，SIM 卡永远不会透露个人订户身份验证密钥 (Ki) 等敏感信息。

MS和网络之间的加密语音和数据通信是通过使用加密算法A5来完成的。加密通信由来自 GSM 网络的加密模式请求命令发起。接收到该命令后，移动站开始使用加密算法(A5)和加密密钥(Kc)对数据进行加密和解密。

订户身份​​保密

为了确保用户身份的机密性，使用临时移动用户身份（TMSI）。一旦认证和加密过程完成，TMSI就会被发送到移动站。移动台收到后进行响应。TMSI 在其颁发的位置区域内有效。对于位置区外的通信，除了 TMSI 之外，还需要位置区标识 (LAI)。

GSM - 计费

GSM 服务提供商根据他们向客户提供的服务进行计费。所有参数都很简单，足以向客户收取所提供服务的费用。

本章概述了用于向 GSM 用户收费的常用计费技术和参数。

电话服务

这些服务可以按每次通话收费。呼叫发起者需要付费，而现在接听电话是免费的。可以根据不同的参数向客户收费，例如 -

• 国际电话或长途电话。

• 本地通话。

• 高峰时段拨打的电话。

• 夜间拨打的电话。

• 周末通话有折扣。

• 每分钟或每秒调用一次。

• 服务提供商可以设计更多其他标准来向客户收费。

短信服务

大多数服务提供商根据发送的短信数量向客户的短信服务收费。还有其他可用的优质短信服务，服务提供商收取的费用高于正常短信费用。这些服务与电视网络或广播网络合作，要求观众发送短信。

大多数情况下，费用由短信发送者支付，但对于某些服务，如股票和股票价格、移动银行设施和休闲预订服务等，短信接收者必须支付服务费用。

GPRS服务

使用GPRS服务，您可以在Internet上浏览、玩游戏、下载电影。因此，服务提供商会根据您手机上上传的数据以及下载的数据向您收费。这些费用将根据下载/上传的每千字节数据收费。

其他参数可能是提供给您的 QoS。如果您想看电影，那么低 QoS 可能会起作用，因为一些数据丢失可能是可以接受的，但如果您正在下载 zip 文件，则单个字节的丢失将损坏您完整的下载文件。

另一个参数可以是下载数据文件或浏览互联网的高峰和非高峰时间。

补充服务

大多数附加服务都是按月租金或完全免费提供的。例如，呼叫等待、呼叫转移、主叫号码识别和呼叫保持都是零成本的。

• 呼叫限制是一项服务，服务提供商仅使用该服务来收回其会费等，否则任何订户都不会使用该服务。

• 电话会议服务是一种简单的电话呼叫形式，客户需要为一次拨打的多个电话付费。没有服务提供商为此服务收取额外费用。

• 封闭用户组(CUG) 非常流行，主要用于为向特定定义的订户组拨打电话的用户提供特殊折扣。

• 收费通知(AoC) 可以根据订户提出的查询数量进行收费。

GSM - 移动电话

GSM Arena 是有关最新 GSM 手机的最大信息来源。此页面的显示是由 GSM Arena 提供的。如果您打算购买GSM手机，那么我们建议您仔细阅读所有评论，然后决定哪款手机适合您。