GSM移动通信基础：协议栈与系统架构解析

"GSM移动通信及协议栈基础知识讲座" GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）是一种广泛使用的第二代（2G）移动通信标准，它基于数字技术，提供语音通信和数据传输服务。GSM系统由三个主要部分构成：交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS）。在这个系统中， NSS 负责呼叫控制和数据管理，BSS 管理无线通道，而MS则包括用户使用的移动设备和SIM卡。 1. 信令基本概念： 信令在通信中起着至关重要的作用，它们是控制交换机动作的信号。比如，摘机信令会促使交换机发送拨号音，而拨号信令则指示交换机开始建立连接。在GSM系统中，信令流程更为复杂，涉及到多个交换机和多个环节，如呼叫建立、通话、挂机等，都需要相应的信令来协调。 2. GSM系统组成： - NSS（交换网络子系统）包括移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和设备识别寄存器（EIR）。MSC是核心，执行呼叫处理和移动性管理；VLR存储临时的用户信息；HLR保存用户的永久数据；AUC用于鉴权和加密；EIR跟踪合法的移动设备。 - BSS（无线基站子系统）由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）组成，负责无线链路的管理和控制，确保移动台与网络之间的通信。 - MS（移动台）包括移动设备（ME）和SIM卡，SIM卡存储用户身份信息，用于鉴权和加密。 3. NSS（交换网络子系统）详解： - MSC（移动交换中心）负责处理呼叫、路由选择以及与其他网络的接口，例如PSTN（公共交换电话网）和ISDN（综合业务数字网）。 - VLR（拜访位置寄存器）存储漫游到当前区域的移动用户信息，当用户位置更新时，信息会从HLR传递到VLR。 - HLR（归属位置寄存器）是中央数据库，存储所有注册在该网络的用户信息，包括用户位置信息、订阅服务等。 - AUC（鉴权中心）生成用于鉴权和加密的参数，确保通信的安全性。 - EIR（设备识别寄存器）用于验证移动设备的合法性，防止非法设备接入网络。 4. 协议栈基础： 在GSM系统中，通信协议栈涉及多个层次，如OSI模型或TCP/IP模型。在无线接口（Um接口）上，GSM使用了LAPDm（逻辑信道协议数据单元）作为物理层之上的一层，负责传输信令和用户数据。在Um接口和A接口之间，通常使用No.7信令系统进行控制信息的交换，其中BSSAP（基站子系统应用部分）和MAP（移动应用部分）处理不同层面的信令交互。 5. 其他组件： - BTS（基站收发信台）是无线网络的前端，负责与移动设备的无线连接。 - BSC（基站控制器）管理多个BTS，处理无线资源分配和无线链路控制。 - OMC（操作维护中心）负责监控和管理系统的所有组件，确保正常运行并进行故障排除。 GSM系统通过复杂的协议栈和信令流程，实现了高效的移动通信服务，同时通过鉴权和加密机制保障了通信的安全。随着技术的发展，虽然4G和5G系统已逐渐取代2G，但GSM的基础知识对于理解现代移动通信系统仍然至关重要。