GSM系统与协议架构概述

"这篇文章是关于全球系统移动通信（GSM）的概述及其协议架构，主要讨论了GSM作为下一代个人通信网络（PCNs）处理移动性特定功能的标准框架。文章作者为Moe Rahnema，发表在1993年4月的IEEE Communications Magazine上。" GSM（Global System for Mobile Communications）是欧洲电信标准协会（CEPT）定义的一个标准化体系，它基于国际电报电话咨询委员会（CCITT，现为ITU-T）和国际无线电咨询委员会（CCIR，现为ITU-R）制定的世界范围内的标准，旨在建立一个全欧洲的数字陆地移动系统，主要用于服务车载用户。 GSM的核心特性之一是其数字移动无线电网络，这些网络为用户提供强大的消息信号能力，相比第一代模拟系统，通过自动网络位置检测和注册，极大地促进了漫游功能。GSM实现了终端的移动性，并通过以下方式提供个人移动性： 1. **网络定位与注册**：GSM系统能够自动检测并注册移动设备的位置，使得用户在不同地点之间移动时，服务能够无缝切换。 2. **分组数据通信**：GSM支持分组数据通信，为用户提供互联网接入，为电子邮件、短信（SMS）和多媒体消息服务（MMS）等提供了基础。 3. **呼叫处理**：GSM协议架构确保了高效的呼叫建立、保持和释放，同时支持多种通话类型，包括语音、数据和传真。 4. **安全性**：GSM系统包含安全机制，如鉴权和加密，以保护通信不被未经授权的用户访问或监听。 5. **网络互操作性**：GSM标准允许不同运营商的网络之间进行互操作，确保漫游用户可以在全球范围内接入服务。 6. **信令系统**：GSM使用通用分组无线业务（GPRS）和增强数据速率GSM演进（EDGE）等技术，提高数据传输速度，进一步增强了移动通信体验。 7. **移动交换中心（MSC）**：作为GSM网络的核心，负责路由和连接管理，确保通信的顺利进行。 8. **基站子系统（BSS）**：由基站控制器（BSC）和射频基站（ BTS）组成，负责无线接口的管理和控制，与移动设备进行通信。 9. **归属位置寄存器（HLR）**：存储所有订阅者的信息，包括用户位置和订阅详情，是网络中关键的数据存储组件。 10. **拜访位置寄存器（VLR）**：临时存储漫游用户的信息，位于用户当前所在区域的网络中，提高了服务效率。 GSM的成功在于其标准化方法，使得设备制造商可以生产兼容的设备，而运营商可以构建相互连接的网络，共同为用户提供服务。随着技术的发展，GSM逐渐演进到更先进的4G和5G网络，但其基本原理和架构仍对现代移动通信系统有着深远的影响。