浅谈GSM系统构成

—中国移动通信—题目---浅谈GSM系统的构成第1页共9页基站网优组汪拉锁浅谈GSM系统构成§1…GSM简介当今世界,随着日新月异的科技进步,电信管理和运营商们面对着要求越来越高的消费群体,他们正在追求每时每刻能提供服务的通信设备,无论你在世界的任何角落。为了在国际范围内迎合这种需求，欧洲电信标准协会（EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute—ETSI）制定了GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）标准。电话基本业务在GSM系统中已被充分利用，而且非语音（数据）的应用也已经在GSM系统中开始使用。移动用户可以使用数据业务例如传真、短消息和数据传输。补充的ISDN服务使这些都成为可能。（如：名录数码识别、前向呼叫、话务限量、费用通知和呼叫等待）。因而，GSMPLMN系统不仅仅简单是一个电话系统，它已是一个完整的通信系统。同时还可以连接到以下网络：公众交换电话网（PSTN—publicswitchedtelephonenetwork）综合服务数字网（ISDN—integratedservicesdigitalnetwork）分组交换数据网（PSDN—packetswitcheddatanetwork）或其他公众陆地移动网（PLMN）GSM系统采用无线蜂窝移动系统（cellularmobileradiosystem），整个PLMN覆盖区域被分成许多小的无线蜂窝单元，每个蜂窝单元由定向天线或全向天线覆盖，通过无线接口（Um接口）将不同的MS连接入蜂窝移动通信网，一个或多个无线收发基站（BTS）可由一个基站控制器（BSC）管理。示意图如下：MS(SIM)MS(SIM)移动交换中心（MSC）管理一个或多个基站控制器（BSC）并提供通向其他网络的连接，同时既具有PLMN网络节点的功能又具有PSTN/ISDN网络节点功能，因而除了PLMN移动用户外，无线本地环网移动用户（WLLmobilesubscriber）和有线用户（analogandISDN）可以通过PABX、基本接入、独立用户管理或连接在一起。访问地址寄存器（visitorlocationregister—VLR）被分配到MSC，设备识别寄存器（EIR）也被分配到一个或多个PLMN，并且同时可被多用户共享。另外一些本身不属于GSM系统的服务中心可以构建在典型的PLMN系统之上，如短消息服务中心（SMS-center）、语音邮件系统（VMS-voicemailsystem）。BTSBTSBSCMSCOtherMSCOMCServiceCenters(SMScenters,VMS)OthernetworksVLREIRACHLR—中国移动通信—题目---浅谈GSM系统的构成第2页共9页基站网优组汪拉锁2…PLMN-GSM系统结构-GSM子系统GSM系统网络元素与基站及其他网络连接示意图如下：PLMN-GSM网由三个子系统构成：无线子系统（radiosubsystem–RSS）包括：---基站系统（basestation–BSS）提供在覆盖范围内所有必需的传输和控制功能，包括分散在整个服务区域和基站控制器下所有主要的无线收发机站、基站控制器、及码转换器等网元。---移动用户（mobilestation–MS）其并不是GSM系统的固有部分，作用是提供所有移动用户的操作功能，实现通信的移动终端。交换子系统（switchingsubsystem–SSS）提供所有对于特定无线移动用户的交换作用，这相当于GSM网络内部以及和所有固有网络（如PSTN/ISDN）或其他无线网络接口之间所必需的独立操作，提供对于固有系统的转换指令。同时，这部分还负责进行复杂的数据（用户数据，网络数据）管理，操作在连接建立和断开时各种不同的信令协议。操作维护子系统（operationandmaintenancesubsystem–OMS）它包括OMC-R和OMC-S两部分，完成对网络运行状态的监控和网络数据的修改的操MSCPSTNISDNDataNetworksOtherPLMNsHLRVLREIRACOMCTRAUBSCBSCBTSBaseStationSystem(BSS)MSMobilestations(MS)Switchingsubsystem(SSS)OtherNetworksRadiosubsystem(RSS)O&Msubsystem(OMS)—中国移动通信—题目---浅谈GSM系统的构成第3页共9页基站网优组汪拉锁作功能，提供适应于远端和本地GSM网络操作的所有功能，同时纪录GSM系统运行情况的信息。这包含集成在本地操作维护中心（operationandmaintenancecenter–OMC）的处理机、存储器、管理设备或其他的O&M设备（不论固定或移动）。©PLMN-GSM系统网络元件组成示意图如上。基站子系统（BSS）网络元件基站子（BSS）系统包含基站控制器（BSC）和无线收发信基站（basetransceiverstations-BTS）。这里指包括一个智能中心控制（BSC）和若干个低损耗无线收发基站，完成一些通信服务。（如:微型蜂窝-microcells用于集合城市，大型蜂窝网络用于乡间和偏远地区）。微型蜂窝单元的优点主要是增大在稠密地区控制呼叫话务的可能性；而大型蜂窝网络用若干个低损耗的无线收发基站覆盖了较大的区域即话务量低的区域。基站控制器（basestationcontrollers-BSC）基站控制器（BSCs）是构成基站子系统(BSS)的智能部分，负责BSS中最重要的管理和控制功能。一个或几个BSCs被连接到MSC（mobile-servicesswitchingcenter），BSCs被物理的集成在本地或MSC位置的中心点，通常一个BSC管理一个或多个BTSs(basetransceiverstations)。基站控制器（BSCs）可分为两个物理单元，BSS管理和控制设备和传输码转换设备（thetranscodingequipment–TCU）。BSS管理和控制设备完成无线传输的功能，如无线资源的管理、无线信道的管理、本地连接的管理和防护设施。TCU完成GSM标准中规定的TRAU（transcodingandrateadaptionunit）的功能，作用是在一对BSS和MSC信道中调整不同的传输速率。语音和数据信息在无线信道一侧的16Kbit/s被调整成转换子系统SSS中的标准64Kbit/s。虽然TRAU属BSS的一个逻辑部件，但相对于BSC和TRAU之间16Kbs较低的传输速率而言，它通常和MSC放在一起，这样可以更有效的利用线路的传输能力。无线收发信基站（basetransceiverstations-BTS）无线收发信基站（BTSs）分散在整个PLMN区域，BTS的服务范围称为基站服务覆盖区域，BTS是一种无线收发信基站，它完成天线侧所需的所有功能。支持无线Um接口协议，如GSM系统和移动用户（MS）间的无线信径和信号的合成等。一个BTS和GSM系统可以服务所需的一系列无线蜂窝单元，这些单元是GSM网络的最小覆盖服务区域，将所有BTS无线蜂窝单元组合起来就构成了整个GSM系统的服务范围。一般情况下，一个无线收发信基站服务一个无线蜂窝单元。通过在一个BTS侧设置有方向性的天线，一个约定的无线单元被分割成两个或更多的可被系统操作的单元，这样可使网络设计更具灵活性，节省硬件开销。交换子系统（switchingsubsystem–SSS）网络元件包括以下主要部分：--移动服务转接中心（mobile-serviceswitchingcenter—MSC）--访问地址寄存器（visitorlocationregister—VLR）--本地地址寄存器（homelocationregister—HLR）--鉴权中心（authenticationcenter—AC）--设备识别寄存器（EIR）移动业务交换中心（mobile-serviceswitchingcenter—MSC）MSC在PLMN中处理呼叫控制服务。—中国移动通信—题目---浅谈GSM系统的构成第4页共9页基站网优组汪拉锁MSC转换如下设备间的无线连接：（1）PLMN和固定网的连接（PSTN/ISDN）（2）PLMN间的连接（3）PLMN中两个MSC间的连接访问地址寄存器（visitorlocationregister—VLR）VLR从根本上说是包含在当前服务范围内活动的移动用户信息的数据库。D900系统中，VLR和MSC结合同一个物理节点处，通常用MSC/VLR来表示这个物理连接。如果一个移动用户接入VLR服务范围，通过认证后，这个信息将被传输到HLR，然后HLR发送移动用户的许可信息到VLR。在这个过程中，一旦经由HLR通过通道MSC（GMSC）的移动终止呼叫被确认，呼叫将建立VLR一个移动用户漫游号码（mobilesubscriberroamingnumber—MSRN），这个号码用于GMSC和MSC/VLR的连接建立中。本地地址寄存器（homelocationregister—HLR）HLR是与在册移动用户相关的主要数据库，可以被PLMN操作员建立、删除、读取。订户控制输入（SCI）也允许移动用户设定远地订户数据，完成追加服务。这里数据包含移动用户当前所在的VLR服务区域的相关信息。这种信息在呼叫建立时被MTC所用。鉴权中心（authenticationcenter—AC）AC是储存用户认证号码或用于生成认证号码的参数及算法的安全设备。当某订户连接到PLMN系统中前，必需在AC中生成一系列相对应的认证参数。这些认证参数将用于连接入网或呼叫建立时在VLR的身份认证。设备识别寄存器（equipmentidentityregister--EIR）EIR是纪录设备型号、特性及在服务范围内所有移动无线设备信息的数据库。EIR用于设备的身份证识，并被分配到相关的网络区域。在MSC的要求下，EIR用来验证某移动设备（ME）的许可证明。MSC禁止未经许可的ME。操作维护子系统（operationandmaintenancesubsystem–OMS）的网络元件OMS符合通信管理网的结构标准，其网络元件由OMC（operationandmaintenancecenter）生成。操作维护中心（OMC）包括为BSS、SSS及O&M终端（经由局域网与OMP相连）服务的O&M处理机（OMP）。如果需要，服务器处理基站将用于完成客户-服务器局域网的功能。为BSS和SSS服务的O&M处理机（OMP）OMP是一组商业计算机。除了其本身的O&M功能（BSS和SSS网络元件的中心管理）外，它还负责经由PSDN（packetswitcheddatanetwork）的BSS和SSS各网络元件间的通信。特别的，OMP通过我们我熟知的中介功能（mediationfunctions--MF），提供SSS中特定网络元件与操作系统（operationsystem—OS，如：SIM卡的个人中心-PCS或数据公布处理系统-DPPS）间的连接。OMP还可以为一定的冗余效果而被复制。O&M终端（OMT）OMT是具所有权的工作站或可选择的X终端。提供操作员和OMP之间的人机接口,同时也就提供了BSS和SSS各网络元件间的接口。这种接口具有图形用户接口和字母数字MML的功能。便携式计算机可以在本地维护终端处接入BSS网络元件。局域网路由器—中国移动通信—题目---浅谈GSM系统的构成第5页共9页基站网优组汪拉锁局域网路由器允许远端可操作的备用计算机和另外OMP通过局域网的连接。局域网路由器可以在这时减轻OMP的计算负荷。PLMN各网络元件间的连接MSC的外部接口功能使PLMN和其他网络可以共处。MSC可以安排在既定网络的一个转换节点或其他合适的地方。这里一个MSC通过一个转换节点连接到另一网络被称为关口局MSC（GMSC）。PLMN系统使用三