数字蜂窝移动通信系统

图5.2 GSM蜂窝系统的网络结构
1．移动台（MS） 移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备。移动台类型可
分为车载台、便携台和手机。移动台通过无线接口接入GSM 系统，即具有无线传输与处理功能。此外，移动台必须提供 与使用者之间的接口。 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端 （MS）和用户识别卡（SIM）。 移动终端就是“机”，它可 完成语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、 信息发射和接收。 移动台另外一个重要组成部分是用户识别模块（SIM）， 亦 称SIM卡。SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用 的IC卡，因此也称做智能卡，存有认证用户身份所需的所有 信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非 法用户进入网络。SIM卡还存储与网络和用户有关的管理数 据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身 不是代金卡。SIM卡的应用使一部移动台可为不同用户服务。
第5章 GSM数字蜂窝移动通信 系统及设备
【内容提要】 本章将讨论构成GSM蜂窝移动通信网的一系列技术问 题，主要包括GSM的发展过程及标准、GSM系统组成 与接口、无线传输与接入方式、信道分类及时隙、编 号和主要业务、我国GSM网络结构、越区切换与位置 管理、呼叫接续过程等基本原理和技术，并介绍了 GSM移动台和基统（NSS） 交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和用户
数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 交换网络子系统（NSS）由一系列功能实体所构成， 各功能实体介绍如下： （1）移动交换中心（MSC）是网络的核心，它提 供交换功能并面向下列功能实体：基站子系统 （BSS）、原籍位置寄存器（HLR）、鉴权中心 （AUC）、移动设备识别寄存器（EIR）、操作维 护中心（OMC）和固定网（公用电话网（PSTN）、 综合业务数字网（ISDN）等）。从而把移动用户 与固定网用户、移动用户与移动用户之间互相连接 起来。
GSM蜂窝系统的网络结构如图5.2所示。A接口往右是 交换网路子系统（NSS）系统，它包括有移动业务交 换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、原籍位 置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识 别寄存器（EIR），A接口往左是基站子系统（BSS）， 它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台 （BTS）。移动台（MS）由移动终端（MS）和用户 识别卡（SIM）组成。一个移动业务交换中心（MSC） 可管理多达几十个基站控制器（BSC），一个基站控 制器（BSC）最多可控制256个基站收发信台 （BTS）。由交换网路子系统（NSS）、无线基站子 系统（BSS）和移动台（MS）三大部分组成GSM蜂窝 移动通信网，该网络由移动业务交换中心（MSC）与 公用交换电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN） 和公用数据网（PDN）进行互连。
5.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 5.1.1 GSM标准技术规范 GSM标准共有12项内容，如表5.1所示。
5.1.2 网络结构 GSM蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统
（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS） 三大部分组成，如图5.1所示。其中NSS与BSS之间的 接口为“A”接口，也就是说，交换网络子系统（NSS） 和无线基站子系统（BSS）一般采用2.048 Mbps PCM 数字传输链路来实现的。
BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基带 单元主要用于必要的语音和数据传输速率适配以及信道编码 等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合 等。控制单元则用于BTS的操作与维护。一种具有本地和远端 配置BTS的典型BSS组成方面如图5.3所示。
图5.3 一种典型的BSS组成方式
（2）原籍用户位置寄存器（HLR），即原籍位置寄存器，简 称HLR。它可以看做是GSM系统的中央数据库，存储该HLR管 辖区的所有移动用户的有关数据。其中，静态数据有移动用 户码、访问能力、用户类别和补充业务等。此外，HLR还暂 存移动用户漫游时的有关动态信息数据。即有关用户目前所
处位置的信息，以便当有呼叫时，能及时获得该用户的位置 信息，建立起通信链路。
2．基站子系统（BSS） 基站子系统（BSS）是GSM系统的基本组成部分。它通过
无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资 源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS） 中的移动交换中心（MSC）相连，实现移动用户与固定 网络用户之间或移动用户之间的通信连接。 基站子系统主要由基站收发信机（BTS）和基站控制器 （BSC）构成。基站控制器（BSC）是具有对一个或多个 BTS进行控制的功能，实际上它是一台具有很强处理能力 的小型交换机，它主要负责无线网络资源的管理、小区 配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的 业务控制点。 基站收发信机（BTS）是无线接口设备，它完全由BSC控 制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线 分集、无线信道加密、跳频等功能。
（3）访问用户位置寄存器（VLR），即访问位置寄存器，简 称VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此，VLR可看做是一个动态 用户的数据库。
图5.1 蜂窝移动通信系统的组成
从图5.1中可看到GSM系统可对应于一条链：
它的任务是提供传输路径和建立路径的方法，MS、BSS和 NSS构成了系统的运行部分，在它的上面是由操作支持子系 统（OSS）及运营者组成的控制部分，它包括各种实体，如 处理与操作人员人机接口的终端，管理运行和维护系统所需 的专用设备以及业务处理设备的软件。各子系统之间的相互 作用构成了GSM蜂窝移动通信系统。
（4）鉴权中心（AUC）。GSM系统采取了特别的通 信安全措施，包括对移动用户鉴权，对无线链路上 的语音、数据和信令信息进行保密等。因此，鉴权 中心存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用 户接入系统和保证无线通信安全。