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GSM移动通信系统网络技术简介GSM是Global System For Mobile Communications的缩写，它的意思是指全球移动通信系统。在这里，我们对GSM移动通信系统的基本构成、GSM移动通信系统对移动特性的管理以及呼叫建立的基本过程等内容作简单介绍。一、 GSM通信系统的组成： Air AMSBSSNSSNMS MsMO&MGSM网被分成三个子系统：网络交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、网管子系统（NMS）。1NSS的单元又分为：MSC（移动业务交换中心） VLR（拜访位置寄存器） HLR（本地位置寄存器）MSC在移动网中负责呼叫控制。它识别呼叫的始发地和目的地以及呼叫类型。一个在移动网和固定网之间起桥梁作用的MSC称为网关MSC（Gateway MSC）。通常，VLR和MSC放在一起，保存当前登陆在该MSC服务区的手机用户相关信息。VLR执行位置登记和更新，MSC与其配合启动寻呼处理。VLR数据库里存放的用户信息是临时的（只要用户还在业务区内，数据就被保持），而HLR存放用户的永久性的数据。除了固定数据外，HLR还有一个临时的数据库，它包含了它的用户的当前位置信息，这个数据用于呼叫路由。此外，NSS还有另外两个单元：鉴权中心（AC）和设备识别寄存器（EIR）。它们通常作为HLR的一部分，主要处理安全方面的问题。NSS的主要功能总结如下：呼叫控制：识别用户，建立呼叫，通话结束后释放连接。计费： 收集有关呼叫的计费信息，如：主叫和被叫的号码、时间、事务处理的类型等，并送至计费中心。移动管理：保持用户的位置信息。和其它网络、基站相关的信令。用户数据处理：存放在HLR中的永久数据和VLR中的相关的临时数据。用户定位：在呼叫建立之前定位用户。2.基站子系统（BSS） 基站子系统由下列单元组成：BSC 基站控制器 BTS 基站 TC 码形转换器 BSC是BSS系统的核心网络单元，它控制无线网络。在MS和NSS之间确立连接、移动管理、统计原始数据的收集、空中接口和A接口信令支持。 BTS是维持空中接口的网络单元。它负责空中接口信令、空中接口加密和话务处理。 TC是负责话音代码转换的BSS单元。 BTS BSC TC MSC BTS ABIS/IF ATER/IF A/IF3 管理子系统（NMS）它主要负责网络监控、操作；收集网络告警和各单元工作状态，即时反映网络运行状况，对网络指标进行分析并提供各种报告，对网络进行远端操作。二无线通道1 物理信道 移动台与基站连接所用无线电波通道被称为无线通道。不同的无线通道以频率、时隙的不同来划分。目前GSM移动通信系统使用的900M频段是指：上行890-915M、下行935-960。上行链路是指从移动台至基站的信号流，下行链路是指从基站至移动台的信号流。上行链路和下行链路的不同频率的同时使用使得通信有发射（TX）和接受（RX）两个方向。无线载波频率总是成对地安排，两者（上行下行）之间的差别被称为双工频率。（45M）频率范围被分为一个个载波频率，间隔为200KHZ，GSM900中总的载频数为124个。郑州GSM移动网目前使用的是890-909M共19M的频带。GSM网的无线传输基于数字技术，GSM900采用的数字传输是TDMA（Time Division Multi Address）时分多址接入方式，它是将一无线频率信道分成连续的时间段，每个被成为“TDMA帧”.它是在多个用户之间，通过为每一个用户分配一个特定的时间（称为时隙）共享资源的办法。一个TDMA有8个时隙。 如图所示：BTSTimeSLot 0TSL 1TSL 2TSL 3TSL 4TSL 5TSL 6TSL 72逻辑信道由于TDMA时隙被称为”物理信道”,它们被用于物理地将信息从一个地方送至另一个地方,物理信道的内容被称为”逻辑信道”.GSM的逻辑信道可分为两种类型:专用信道和公共信道.如下图所示: 逻辑信道 公共信道 专用信道 广播信道 公共控制信道 专用控制信道 业务信道FCCH SCH BCCH SDCCH SACCH FACCH PCH RACH AGCH TCH/F TCH/H TCH/EFR FCCH：频率校正信道SCH：同步信道BCCH：广播控制信道PCH：寻呼信道RACH：随机访问信道AGCH：准许访问信道SDCCH：独立专用控制信道 SACCH：慢路随路控制信道 FACCH：快速随路控制信道TCH：业务信道 公共信道是指在MSC/VLR和移动台之间建立信令的信道。 专用控制信道是指在无线通道上，不同类型的信令信道。用于促进移动台与BTS，BSC和MSC/VLR之间的信息交流。 广播信道是点到多点信道的下行链路，它们包含关于网络和广播小区的总的信息。 公共控制信道用于建立点到点的连接。除RACH是上行链路，PCH和AGCH全是下行链路。 专用控制信道用于呼叫建立、发送测量报告和切换。全是双向点到点信道。 业务信道用于传送话音和数据，它是一双向信道。 例：移动台MS主叫时所涉及的逻辑信道1 移动用户开机，它扫描周围所有频率并测量它们，选择具有质量最好的带BCCH的TRX，并调整频率至它；（FCCH）2 信道发送同步信息，包括TDMA帧号,BSIC基站识别码.(SCH)3 信道发送有关网络的信息以帮助移动台知道在它的小区以及周围小区正在使用地频率.(BCCH)4 信道发送移动台地的请求以启动呼叫建立.(RACH)5 网络确认请求(RACH)并分配信道(SDCCH),手机接受和读取这个信息,此时用户注册和鉴权,分配一个(TCH)给手机,信道建立一个呼叫.6 在通话过程中,信道发送测量值(SACCH)和切换信息.(FACCH)三.采用的相关技术 由于无线波传播的开放性,用户信息的保密性就显得很重要,GSM移动通信系统的鉴权过程采用的是加密算法的原理,就是说在空中传递的不是用户信息，而是系统向用户发送的一组随机数,用户根据指定的加密算法计算后向网络返回一组计算结果，由网络对其进行反运算并进行比较,这样用户和网络的安全性就有了较可靠的保障. 无线电波在传播中,会发生不利于信号传递的衰落现象，同时由于自然和人为的原因,存在着很多的干扰因素.GSM除了采用抗干扰能力较强的数字信号外,还采用分集,跳频,交织,训练序列等对抗技术来保证信号质量. 四.用户位置管理 作为移动通信系统，必须保证对用户移动性能的管理。GSM移动通信网络对用户位置的管理主要由HLR（本地用户位置寄存器）、VLR（访问用户位置寄存器）和SIM（用户信息存储器）间用户数据的相互交换来完成。用户的基本信息保存在归属地的HLR上，比如说郑州开户的用户，其基本信息就保存在郑州的HLR上.用户具体所在的位置信息记录在该用户当前所处地的VLR上的临时性档案里,同时该VLR被记录在用户归属地的HLR上的该用户档案中,如:北京的某用户如果现在正在郑州,其HLR上用户档案上将记录其位置在郑州的VLR上,而郑州的VLR上记录该用户的具体位置信息.移动台通过读取公共信道的信息得知自己当前的网络位置并向网络报告以修正自己在VLR上的记录。如果移动用户移动的范围超过了原VLR管理范围，则向新的VLR申请并由新的VLR分配新的临时档案来记录自己的信息，其HLR上的用户档案中的VLR指向也做相应调整，原VLR将删除该用户的临时档案。这个过程称为“位置更新”。位置更新分为三种类型：一般性位置更新、周期性位置更新、位置登记（第一次开机）。通过以上管理方式，GSM移动通信网络能够方便快捷地对用户位置进行管理，使用户的漫游等移动特性容易实现。五通话的建立与保持当用户需要通话或传送数据业务时，移动台通过公共信道（信令信道）向网络发送申请信息，网络将对其进行鉴权过程，之后检查其业务是否合法（如业务范围是否合法、拨叫号码是否合法等），检查无误后为用户分配一业务信道并完成其交换过程，移动台将根据网络指令锁定所分配的业务信道。当对端接通后会向系统返回接通信息，系统向移动台发送振另铃音。当对端摘机，通话进行,系统对通话进行控制,开始记录通话时间并完成计费.移动台在通话中的控制由业务信道中的随路信令完成.该信令向系统报告本业务信道的信息,如功率,通话质量等.移动台