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GSM全球移动通信系统详解:组成、原理与操作流程
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更新于2024-06-28
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GSM全球移动通信系统概述文档详细介绍了无线通信系统的基础概念,特别是蜂窝通信的运作原理。蜂窝无线通信系统是通过基站构成的网络,基站作为固定站台,负责与移动台进行无线通信。移动台则是可以在不确定地点移动的终端设备,如手机。系统的核心组成部分包括移动交换中心,它负责呼叫路由和连接移动台与公共交换网。 GSM系统由多个关键元素组成,如操纵信道用于呼叫控制,前向通道负责基站向用户传递信息,全双工和半双工系统区分了通信的双向和单向特性。全双工如FDD(频分双工)采用两个不同频率的信道,而半双工和单工则限制了在同一时刻的通信方向。切换机制是移动通信的重要组成部分,当移动台从一个信道或基站转移到另一个以保持服务连续性。 GSM无线传输采用标准和编码技术,如语音编码(如AMR编码)、信道编码(如卷积编码)以及调制解调技术,确保高质量的通信。移动台在进入新区域时,会进行漫游,允许在非原登记区域继续通信。呼叫接续过程涉及多个步骤,包括移动台的登记、寻呼、呼叫建立和切换等环节。 此外,文档还提到,FDD和TDD是两种不同的双工方式。FDD利用固定频率间隔的单向信道,而TDD则通过时间分割信道实现双向通信,适合数据传输速率较高的场景。在美国的AMPS标准中,反向信道与前向信道的频率有明显差异,模拟无线系统主要采用FDD技术。 总结来说,GSM全球移动通信系统是一个复杂的网络架构,其设计旨在提供高效、可靠的移动通信服务,涉及众多技术和管理流程,确保用户能够在任何地方无缝接入和通信。
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它要紧处理与和谐 GSM 系统内部用户的通信接续。MSC 对位于其服务区内的移动台
(MS)进行交换与操纵,同时提供移动网与固定公众电信网的接口。作为交换设备,
MSC 具有完成呼叫接续与操纵的功能,同时还具有无线资源治理和移动性治理等功能,例
如移动台位置登记与更新,MS 的越区转接操纵等。移动用户没有固定位置,要为网内用
户建立通信时,路由都先接到一个关口交换局(GMSC——Gateway MSC),即由固定
网接到 GMSC。GMSC 的作用是查询用户的位置信息,并把路由转到移动用户当时所拜
望的移动交换局(VMSC)。GMSC 第一依照移动用户的 号码找到该用户所属的归属位
置寄存器 HLR,然后从 HLR 中查询到该用户目前的 VMSC。GMSC 一样都与某个 MSC 合
在一起,只要使 MSC 具有关口功能就可实现。MSC 通常是一个大的程控数字交换机,能
操纵若干个基站操纵器(BSC)。GMSC 与固定网相接,固定网有公众 网 PSTN、综合业
务数字网 ISDN、分组交换公众数据网 PSPDN 和电路交换公众数据网 CSPDN。MSC 与固
定网互连需要通过一定的适配才能符合对方网络对传输的要求,称其为适配功能(IWF—
—Inter Working Function)。
② 归属位置寄存器(HLR——Home Locate Register)
HLR 是治理移动用户的数据库,作为物理设备,它是一台独立的运算机。每个移动用
户必须在某个 HLR 中登记注册。在数字蜂窝网中,应包括一个或多个 HLR。HLR 所储备的
信息分两类:一类是有关用户参数的信息,例如用户类别、所提供的服务、用户的各种号
码、识别码,以及用户的保密参数等;另一类是用户当前的位置信息,例如移动台漫游号
码、VLR 地址等,用于建立至移动台的呼叫路由。HLR 不受 MSC 的直截了当操纵。
③ 拜望位置寄存器(VLR——Visitor Location Register)
VLR 是储备用户位置信息的动态链接库,当漫游用户进入某个 MSC 区域时,必须在
MSC 相关的 VLR 中进行登记,VLR 分配给移动用户一个漫游号(MSRN)。在 VLR 中建
立用户的有关信息,其中包括移动用户识别码(MSI)、移动台漫游号(MSRN)、移动用
户所在位置区的标志及向用户提供服务等参数,而这些信息是从相关的 HLR 中传过来的。
MSC 在处理入网和出网呼叫时需要查访 VLR 中的有关信息。一个 VLR 能够负责一个或多
个 MSC 区域。由于 MSC 与 VLR 之间交换信息专门多,因此两者的设备通常合在一起。
④ 认证(鉴权)中心(AUC——Authentication Center)
它直截了当与 HLR 相连,是认证移动用户身份及产生相应认证参数的功能实体。认证
参数包括随机号码 RAND、信号响应 SREC 和密匙 KC。认证中心对移动用户的身份进行
认证,将用户的信息与认证中心的随机号码进行核对,合法用户才能接入网络,并得到网
络的服务。
⑤ 设备标志寄存器(EIR——Equipment Identification Register)
EIR 是储备有关移动台设备参数的数据库,用来实现对移动设备的识别、监视、闭锁
等功能。EIR 只承诺合法的设备使用,它与 MSC 相连接。
2.2.2 基站分系统(BSS)
BSS 包含 GSM 数字移动通信系统中无线通信部分的所有地面基础设施,通过无线接
口直截了当与移动台实现通信连接。BSS 具有操纵功能与无线传输功能,完成无线信道的
发送、接收和治理。它由基站操纵器(BSC——Base Station Controller)和 基站收发信
台(BTS——Base Transceiver Station)两部分组成。
① 基站操纵器(BSC)
BSC 的一侧与移动交换分系统相连接,另一侧与 BTS 相连接。一个基站分系统只有一
个 BSC,而有多套 BTS。它的功能是负责操纵和治理,BSC 通过对 BTS 和 MS 的指令来治
理无线接口,要紧进行无线信道分配、开释以及越区信道的切换治理。
② 基站收发信台(BTS)
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