GSM体系原理(一)

苍狼啸月1

GSM900和DCS1800就是咱们平凡讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个系统功能相同，主要是频率不同，GSM900工作在900MHZ，DCS1800工作在1800MHZ。我国最早应用的是GSM900，跟着通信网络规模和用户数目的敏捷发展，原有的GSM900网络频率变得日益紧张，为更好地满意用户增加的需要，我国近期引入了DCS1800，并采用以GSM900网络为依靠， DCS1800网络为弥补的组网方法，形成GSM900／DCS1800双频网，以弛缓高话务密集区无线信道日趋缓和的状态。只有用户使用的是双频手机，就可在GSM900／DCS1800两者之间自在切 换，自动取舍最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间主动切换而用户毫无觉察，而且手机抉择了最佳信道，接通率得到了进步。为适应这个趋势，进一步抢占市场份额，诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界有名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。
    （一）GSM系统的网络构造
    GSM的历史可以追溯到1982年，当时，北欧四国向CEPT（Conference Europe of Post and Telecommunications)提交了一份提议书，请求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务标准，以建立全欧同一的蜂窝系统。同年，成立了移动通信特殊小组（GSM-Group Special Mobile)。在1982年～1985年期间，探讨焦点是制定模仿蜂窝网标准仍是制定数字蜂窝网标准问题，直到1986年决议为制定数字蜂窝网标准。1986年，在巴黎对不同公司、不同方案的系统（8个）进行了比拟，包括现场实验。1987年5月选定窄带TDMA计划。与此同时，18个国度签订了体谅备忘录，彼此达成实行规范的协定。1988年公布了GSM标准， 也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段，GSM包括两个并行的系统：GSM900和DCS1800， 这两个系统功能雷同，主要是频率不同。在GSM建议中，未对硬件作出规定，只对功能和接口制订了详细规定，这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有12个系统。
    1.GSM系统的主要组成
　　GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。 基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系 统由移动交换中心（MSC）和操作保护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。
    *移动台（MS）即使携台（手机）或车载台。也可以配有终端设备（TE）或终端适配器（TA）。移动台是物理设备，它还必须包括用户识别模块（SIM），SIM卡和硬件设备一起组成移动台。不SIM卡，MS是不能接入GSM网络的（紧迫业务除外）。
    *基站收发台（BTS）包含无线传输所须要的各种硬件和软件，如发射机、接受机、支撑各种上小区结构（如全向、扇形、星状和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台自身所需要的检测和控制安装等。
　　*基站掌握器（BSC）是基站收发台跟移动交流核心之间的衔接点，也为基站收发台和操作维修中央之间交换信息供给接口。一个基站控制器通常控制多少个基站收发台，其重要功效是进行无线信道治理、实施呼叫和通讯链路的树立和拆除，并为本把持区内挪动台的过区切换进行节制等。
　  *移动交换中心（MSC）是蜂窝通信网络的中心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。例如：
    1）信道的管理和分配；
    2）呼叫的处置和控制；
    3）过区切换和漫游的控制；
    4）用户位置信息的登记与管理；
    5）用户号码和移动设备号码的登记和管理；
    6）服务类型的控制；
    7）对用户实行鉴权；
    8）为体系中连接别的MSC及为其它公用通信网络，如公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDN）提供链路接口，保障用户在转移或周游的进程中实现无空隙的服务。
　　由此可见，MSC的功能与固定网络的交换设备有类似之处（如呼叫的接续和信息 的交换），也有特别的要求（如无线资源的管理和适利用户移动性的控制）。
　　*原地位置寄存器（HLR）是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR（相称于该用户的寄籍）中登记。登记的内容分为两类：一种是永恒性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预约的业务类型以及保密参数等；另一种是临时性的需要随时更新的参数， 即用户当前所处位置的有关参数，即便用户漫游到HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传递来的位置信息。这样做的目标是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建破起通信链路。
　　*拜访位置寄存（VLR）是一种用于存储来访用户位相信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务，也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC 控制区时，它必须向该地域的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查问有关的参数，要给该用户调配一个新的漫游号码（MSRN），并告诉其HLR修正该用户的位置信息，筹备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。假如移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改该用户的位置信息后，还要通知本来的VLR，删除此移动用户的地位信息。
　  *鉴权中心（AUC）的作用是牢靠地辨认用户的身份，只容许有权用户接入网络并取得服务。
　  *设备标记寄存器（EIR）是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动装备的鉴 别和监督，并谢绝非移动台入网。
　  *操作和维护中心（OMC）的义务是对全网进行监控和操作，例如系统的自检、报 警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记载与传递，以及各种材料的收集、剖析与显示等。
  　以上概括地先容了数字蜂窝系统中各个部门的主要功能。在实际的通信网络中， 因为网络范围的不同，营运环境的不同和设备生产厂家的不同，以上各个局部能够有不同的配置方式，比方把MSC和VLR合并在一起，或者把HLR、EIR和AUC合并在一起。不外，为了各个厂家所出产的设备可以通用，上述各组成部分的连接都必需严厉地合乎划定的接口标准。GSM系统遵守CCITT倡议的公用海洋移动通信网（PLMN）接口尺度， 采取7号信令支持PLMN接口进行所需的数据传输。共分：
    1）移动台(MS)与基站(BS)之间的接口（Um);
    2)基站(BS)与移动交换中心(MSC)之间的接口（A）；
    3）基站收发台(BTS)与基站控制器(BSC)之间的接口（ABis)（基站收发台与基站控制器不配置在一起时，使用此接口）；
    4）移动交换中心(MSC)与访问位置寄存器(VLR)之间的接口（B）；
    5）移动交换中央(MSC)与原位置置存放器(HLR)之间的接口（C）；
    6）原地位置寄存器(HLR)与访问位置寄存器(VLR)之间的接口（D）；
    7）移动交换中心(MSC)之间的接口（E）；
    8）移动交换中心(MSC)与设备标志寄存器(EIR)之间的接口（F）；
    9）访问位置寄存器(VLR)之间的接口（G）。
    有关接口标准的具体规定可查阅GSM标准，这里不作介绍。