GSM通信结构简介

.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,保密信息,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,保密信息,保密信息,GSM,通信结构简介,xiao.feng,.,2,2024/10/1,1995,年问世的第一代模拟制式手机（,1G,）只能进行语音通话；,1996,到,1997,年出现的第二代,GSM,、,TDMA,等数字制式手机（,2G,）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代,TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000(3G),与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,.,课程说明,数字移动通信技术,GSM,系统结构,GSM,呼叫流程,.,3,2024/10/1,多址技术,多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种，它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（,FDMA,）、时分多址（,TDMA,）和码分多址（,CDMA,）三种接入方式。图,1,用模型表示了这三种方法简单的一个概念。,.,4,2024/10/1,.,5,2024/10/1,多址技术,蜂窝技术,移动通信系统是采用一个叫,基站,的设备来提供无线服务范围的。基站的覆盖范围有大有小，我们把基站的覆盖范围称之为,蜂窝,。采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，系统的容量也就大不起来，对于话务量不大的地方可以采用这种方式，我们也称之为,大区制,。采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，在相同的服务区域内增加了基站的数目，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为,小区制或微小区制,.,6,2024/10/1,功率控制,当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行变化。当它离基站较近时，需要降低发射功率，减少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应该增加功率，克服增加了的路径衰耗。,back,.,7,2024/10/1,GSM,系统结构,.,8,2024/10/1,GSM,系统结构,GSM,系统是由若干个子系统或功能实体组成。其中基站子系统（,BSS,）在移动台（,MS,）和网络子系统（,NSS,）之间提供和管理传输通路，特别是包括了,MS,与,GSM,系统的功能实体之间的无线接口管理。,NSS,必须管理通信业务，保证,MS,与相关的公用通信网或与其它,MS,之间建立通信，也就是说,NSS,不直接与,MS,互通，,BSS,也不直接与公用通信网互通。,MS,、,BSS,和,NSS,组成,GSM,系统的实体部分。操作支持系统（,OSS,）则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。,.,9,2024/10/1,MS,移动台,移动台是公用,GSM,移动通信网中用户使用的设备，包括移动设备和用户识别模块（,SIM,卡）,移动设备不仅提供,无线接口接入,GSM,系统的通常无线和处理功能，,还,提供与使用者之间的接口。,SIM,卡包含所有与用户有关的和某些无线接口的信息，其中也包括鉴权和加密信息。,Ki(Key identifier),是,SIM,卡与运营商之间加密数据传递的密钥。,GSM,的加密方式是一种称为,comp-128,的数字加密运算，当系统进行验证时会同时使用,Ki,及,IMSI,，经过一连串系统安全认证讯息后产生随机变量，并以,A3,算法进行加密运算与手机内存资料进行比对，当身份确认无误后始可入网。,.,10,2024/10/1,BSS,基站子系统,基站子系统（,BSS,）是,GSM,系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网路子系统（,NSS,）中的移动业务交换中心（,MSC,）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对,BSS,部分进行操作维护管理，还要建立,BSS,与操作支持子系统（,OSS,）之间的通信连接。,.,11,2024/10/1,BSS,基站子系统,基站子系统是由,基站收发信台（,BTS,）,和,基站控制器（,BSC,）,这两部分的功能实体构成。,基站收发信台（,BTS,）,属于基站子系统的无线部分，由基站控制器（,BSC,）控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成,BSC,与无线信道之间的转换，实现,BTS,与移动台（,MS,）之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。,基站控制器（,BSC,）,是基站子系统（,BSS,）的控制部分，起着,BSS,的变换设备的作用，即各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理。,.,12,2024/10/1,NSS,网路子系统,网路子系统（,NSS,）主要包含有,GSM,系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对,GSM,移动用户之间通信和,GSM,移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。,.,13,2024/10/1,NSS,网路子系统,移动业务交换中心（,MSC,）是网路的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实体,。,可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（,HLR,）、访问用户位置寄存器（,VLR,）和鉴权中心（,AUC,）获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之，,MSC,也根据其最新获取的信息请求更新数据库的部分数据。,.,14,2024/10/1,NSS,网路子系统,访问用户位置寄存器（,VLR,）是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。,VLR,从该移动用户的归属用户位置寄存（,HLR,）处获取并存储必要的数据。一旦移动用户离开该,VLR,的控制区域，则重新在另一个,VLR,登记，原,VLR,将取消临时记录的该移动用户数据。因此，,VLR,可看作为一个动态用户数据库。,.,15,2024/10/1,NSS,网路子系统,归属用户位置寄存器（,HLR,）是,GSM,系统的中央数据库，存储着该,HLR,控制的所有存在的移动用户的相关数据。一个,HLR,能够控制若干个移动交换区域以及整个移动通信网，所有移动用户重要的静态数据都存储在,HLR,中，这包括移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据。,HLR,还存储且为,MSC,提供关于移动用户实际漫游所在的,MSC,区域相关动态信息数据。这样，任何入局呼叫可以即刻按选择 路径送到被叫的用户。,.,16,2024/10/1,NSS,网路子系统,鉴权中心（,AUC,）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通过无线接口的移动用户通信的安全。,AUC,属于,HLR,的一个功能单元部分，专用于,GSM,系统的安全性管理。,移动设备识别寄存器（,EIR,）检查白色清单、黑色清单或灰色清单,。,.,17,2024/10/1,OSS,操作支持子系统,操作支持子系统（,OSS,）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。,移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。,移动设备管理是由移动设备识别寄存器（,EIR,）来完成的,网路操作与维护是完成对,GSM,系统的,BSS,和,NSS,进行操作与维护管理任务的，完成网路操作与维护管理的设施称为操作与维护中心（,OMC,）。,back,.,18,2024/10/1,呼叫流程,1.,首先为手机,A,拨打手机,B,当我们的手机通过信号塔呼叫,B,的号码，这个时候,BTS,、,BSC,将呼叫信号传输给,MSC,进行分析。,2.MSC,收到下面传来的信号，并且进行,主叫被叫权限,分析,，,分析到被叫号码为我们正常用的,MSISDN,手机号码,3.,通过这个号码的前几位就能判断出这个号码归属在哪个,HLR,下面，并且同时向,HLR,发出所要号码的信息资源,.,4.,消息到达,HLR,后，,HLR,通过被叫的号码,MSISDN,查询本身的数据库，在数据库对应的表中找到相关的信息,.,.,19,2024/10/1,呼叫流程,5.,查询完毕之后，注意这个时候使用的为,B,的,IMSI,号码而不是,MSISDN,，然后根据上步找到了,MSC2,，并且询问,MSC2,在其归属下的,B,号码当前情况,(,例如是否当前具备呼叫条件,),。,6.,通过查询,VLR,看现在用户的位置信息，属于哪个小区下面，并且是否空闲，如果空闲，则有,VLR,临时分配一个能体现出自己位置信息的号码,7.HLR,又将,该,号码发给主叫号码所在的,MSC,，,由主叫的,MSC,进行分析当前所有的号码信息,8.,通过分析被叫号码的,MSRN,知道原来,B,手机在,MSC2,下面，于是直接选择一条线路想,MSC2,发出呼叫。,.,20,2024/10/1,呼叫流程,9.MSC2,接受到被叫号码,B,，一看原来是自己给出去的,MSRN,，就知道是别人来找,B,听电话的，,于是就开始查找,VLR,表，看是否空隙，找到,IMSI,又找到代表目前手机具体位置的,TMSI,号码,。,10.,最后通过,TMSI,进行呼叫,B,的手机，这个时候主叫就能听到彩铃或者回铃音了，被叫的手机开始振铃。最后被叫接通电话，释放,MSRN,这样一个临时资源。,.,21,2024/10/1,