GSM網絡的組成

本篇博文對GSM網絡的組成和各部分功能進行介紹。

一套完整的蜂窩無線通信系統通常由 交換子系統(NSS,Network Switched Subsystem)、基站子系統(BSS,Base Station Subsystem)、移動臺(MS,Mobile Station)以及操作維護中心(OMC,Operation and Maintenance)構成。

  • NSS包括移動業務交換中心(MSC)、訪問位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)、鑑權中心(AuC)和移動設備識別寄存器(EIR);
  • BSS包括基站控制器(BSC)和基站收發信機(BTS);
  • 交換子系統NSS和其他網絡如PSTN(Public Switched Telephone Network,公用電話交換網)、PLMN(Public Lands Mobile-communication Network,公用陸地移動通信網絡)之間一般都有接口。

1. 移動臺(MS,Mobile Station)

移動臺就是移動用戶設備部分,由兩部分組成:移動終端(MS)用戶識別卡(SIM)

  • MS是“機”,可以完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調製和解調、信息的發射和接收等功能;
  • SIM是“身份卡”,也稱智能卡,存有認證用戶身份所需的所有信息,並能執行一些與安全保密有關的重要信息,防止非法用戶進入網絡。SIM卡還存儲與網絡和用戶有關的管理數據,只有插入SIM用戶才能接入網絡,但SIM本身不是代金卡。

2. GSM基站子系統(BSS,Base Station Subsystem)

BSS是在一定的無線覆蓋區中由MSC(移動業務交換中心)控制,與MS進行通信的系統設備,主要負責完成無線發送/接收和無線資源管理等功能。功能實體可以分爲基站控制器(BSC)基站收發信機(BTS)

  • BSC:具有對一個或多個BTS進行控制的功能,主要複雜無線網絡資源的管理、小區配置數據管理、功率控制、定位和切換等,是個很強的業務控制點。
  • BTS:無線接口設備,完全由BSC控制,主要負責無線傳輸,完成無線和有線的轉換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。

3. GSM交換子系統(NSS,Network Switched Subsystem)

NSS主要完成交換功能和用戶數據與移動性管理、安全性管理所需的數據庫功能。NSS由一系列功能實體組成。

(1)移動業務交換中心(MSC):GSM系統的核心。對位於它所覆蓋區域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體,也是移動通信系統與其他公用通信網之間的接口。它可完成網絡無線資源管理、公共信道信令系統和計費等功能,還可完成BSS\MSC之間的切換和輔助性的無線資源管理、移動性管理等。另外,爲了建立至移動臺的呼叫路由,每個MS還應能完成網關MSC(GMSC)的功能,即查詢位置信息的功能。

(2)訪問位置寄存器(VLR):一個數據庫,是存儲MSC爲了處理管轄區域中MS的來話、去話呼叫所需檢索的信息,例如用戶的號碼、所處位置區域的識別、向用戶提供的服務等參數。

(3)歸屬位置寄存器(HLR):一個數據庫,是存儲管理部門用於移動用戶管理的數據。每個移動用戶都應在其HLR註冊登記,它主要存儲兩類信息:一是有關用戶的參數,二是有關用戶目前所處位置的信息,以便建立至移動臺的呼叫路由,例如MSC、VLR地址等。

(4)鑑權中心(AuC):用於**產生爲確定移動用戶的身份和對呼叫保密所需鑑權、加密的三參數(隨機號碼RAND、符號響應SRES、密鑰Ke)**的功能實體。

(5)移動設備識別寄存器(EIR):數據庫,存儲有關移動臺設備參數,主要完成對移動設備的識別、監視、閉鎖等功能,以防止非法用戶的使用。

4. 操作維護中心(OMC,Operation and Maintenance)

主要是對整個GSM網絡進行管理和監控。通過它實現對GSM網內各種部件功能的監視、狀態報告、故障診斷等功能。

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