[虫虫原创2]GSM移动通信的网络结构（按照功能实体分）

roger_gong

GSM移动通信的网络结构（按照功能实体分）

移动通信网包括有线部分和无线部分。有线部分是交换端，这和PSTN是没有什么区别的。其特色在于无线端，也就是MS和BSS之间的接口。无线端的好坏往往决定了其通信质量的好坏，因此经常成为网络优化的重点考虑对象。

一个完备的GSM移动通信网络包括了MS，BSS，MSS和OSS这四个部分。而且每个部分的接口都是公开的，因此只要每个运营商和设备商的产品符合这个接口标准就可以投入使用。唯一例外的是BSS内部的BTS和BSC之间的Abits接口是特有的，因此当你用了某一个厂商的BTS以后，你就要用它的BSC。

1 MS＝TE+SIM
2 BSS＝BTS+BSC
3 MSS=MSC+VLR+HLR+EIR+AUC
4 OSS=OMC

GSM系统各个功能实体之间的接口定义是很明确的，其根本思想是OSI的七层分层协议。各个接口之间互相传递有关的心信令消息，为完成GSM系统的通信和管理功能建立有效的信息传送通道。分层的目的允许隔离各组信令协议，可以按照连续的独立层来描述协议，每一层协议只需要集中精力完成自身的协议并为上一层协议提供服务功能就可以了。这便是GSM移动通信网采用OSI模型的最大好处。其中无线端链路层采用的是DSS1信令中的LAPD协议，而交换端口各层采用的是NO. 7信令网的MAP部分。
1  MS就是我们平时所说的手机，其实它是有两部分所组成的：TE（移动终端）和SIM（用户识别卡）。TE除了一般的语音处理功能以外，还可以完成数据业务的承载以及和ISDN终端的连接；SIM卡存有认证用户身份合法性的信息，还存储有网络和客户相关的管理数据

MS的作用：话音编解码，信道编解码，均衡（接收），BURST的最终形成，信息的加解密，信息的调制与解调，信息的发射和接收
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BSS是基站无线子系统，它同样由两部分组成：基站收发信台BTS和基站控制器BSC，它在一定的无线区域范围内受MSC控制而与MS进行通信的系统，起到一个中继的作用。
BTS包括无线接收信机TRX和天线，是一个业务传输点，比较偏向于物理层，主要完成实现TDMA的帧和slot的形成以及具体物理信道的形成以及与MS相对应的信号加解密，速率适配，信道编解码等功能；
BSC是一个控制能力很强的业务控制点，其主要功能是进行无线信道的管理支配，即系实现逻辑信道到物理信道的映射，负责具体通信链路的建立和拆除，并且为本控制区内MS的越区切换，paging以及locating做好控制工作
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MSS是交换网络子系统，是移动通信网有线端的部分，各个接口采用的是和PSTN相同的NO.7信令网，只不过由于实际应用的不同在UP部分采用了MAP。主要完成的功能包括：交换路由功能，用户数据的移动性管理，安全性管理。

MSC：移动交换中心
它在整个MSS中处于核心的地位，几乎每一项功能都要经过它的调度才可以得以完成，因此它的功能和MSS的所有功能也就相差无几，它对位于它控制区内的MS完成最终的话路连接提供所有的必备条件，同时也是移动通信系统和其他共用通信网之间的接口。具体逻辑信道的支配，基站管理等等很重要的功能都是要由它来调度完成.
总的来说，MSC的功能是提供交换功能，完成移动用户对整个移动通信网的顺利接入而进行具体的信道分配，呼叫接续，计费管理，话务量控制，基站管理，完成BSS间的越区切换进行移动性管理，提供移动网和其他通信网的接口，和其他部件合作可以完成移动用户的位置登记，自动漫游，合法性检验以及频道转换。
HLR：原籍位置寄存器
它是一个静态数据数据库，是用来存储在本地登记注册了的移动用户。对于一些小的移动通信网，一个HLR已经足够，但是对于大的移动网例如GSM，一个HLR并不可以满足所有的用户信息存储。这个时候就需要多个HLR分管各个GSM区域。在HLR登记的用户信息分为两类：一类是用户的永久参数，包括用户的号码（DN），移动设备号码，接入的优先等级，预订的业务类型以及保密参数等等，这些内容一般是不容易进行改变的。因此叫做永久内容。另一类是暂时性的内容，是用户的位置信息，存储用户现在所处的区域参数和漫游号码
VLR：访问位置寄存器
它是一个动态数据库，全部内容是用来记载用户的位置信息。一个VLR通常都是和一个MSC结合在一起共同管理一个MSC/VLR区域。其工作流程如下：当一个MS漫游到一个新的MSC区域以后，它就要向这个区域的VLR区域申请一个漫游号码（MSDN），并向MS的HLR获取MS的一些信息，同时回传MSDN给这个MS的HLR。在MS又移动到另一个VLR区域的时候，HLR在接受新的VLR通信时要通知原VLR删除关于这个MS的数据。VLR可以看作是分布式的动态“HLR”，它也是存储两类信息：一类是用户的参数，也就向MS的HLR获取的内容；另一类是关于MS在VLR区域内的位置区的信息，即系LAI，用于寻呼之用。
AUC:鉴权中心
它利用HLR的加密参数负责MS的安全性管理，包括了号码安全性（鉴权）和内容安全性管理（加密）。任何一个移动用户在注册的时候，都会被分配一个DN，相应的有一个IMSI（DN在无线信道的识别号，全球唯一）。IMSI通过写卡机写入SIM卡中，同时在SIM中会产生一个IMSI相应的密匙Ki，于是IMSI和Ki就存储在SIM卡和AUC中。而AUC中有一个随机码生成器，会产生随机数RAND，AUC通过A3（鉴权）算法将IMSI和Ki一起生成一个响应数SERS，同时通过A8（加密）算法生成Kc，RAND，SERS和Kc就是三参数组。鉴权的时候用的是SERS，加密的时候由Kc，，TDMA帧号和加密命令经过A5算法对内容进行加密。
EIR：设备识别寄存器存储有准许使用的移动识别号IMEI，还分为白色，灰色和黑色名单对移动设备进行监管。目前我国暂时没有这项功能。