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GSM 移动通信原理

第一节全国数字公用陆地蜂窝移动通信网络结构

1、我国数字公用陆地蜂窝移动通信网采用三级组网结构。在各省或大区设有两个一级移

动汇接中心，通常为单独设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；每个省内至

少应设有两个以上的二级移动汇接中心，并把它们置于省内主要城市，并以网状网方式相

连，同时它还应与相应的两个一级移动汇接中心连接



2、移动信令网结构

七号信令网的组建也和国家地域大小有关，地域大的国家可以组建三级信令网

（HSTP、LSTP 和 SP），地域偏小的国家可以组建二级网（ STP 和 SP）或无级网，下

面以中国 GSM 信令网为例来作一介绍。

在中国，信令网有两种结构，一是全国 No.7 网；二是组建移动专用的 No.7 信令网，是全

国信令网的一部分，它最简单、最经济、最合理，因为 No.7 信令网就是为多种业务共同

服务的，但随着移动和电信的分营，移动建有自己独立的的 No.7 信令网。

我国移动信令网采用三级结构（有些地方采用二级结构），在各省或大区设有两个

HSTP，同时省内至少还应设有两个以上的 LSTP （少数 HSTP 和 LSTP 合一），移动网中

其它功能实体作为信令点 SP。

HSTP 之间以网状网方式相连，分为 A、B 两个平面；在省内的 LSTP 之间也以网状网方式

相连，同时它们还应和相应的两个 HSTP 连接；GMSC、 MSC、VLR、HLR、AUC、EIR

等信令点至少要接到两个 LSTP 点上，若业务量大时，信令点还可直接与相应的 HSTP 连

接。

　我国移动网中信令点编码采用 24 位，只有在 A 接口连接时采用 14 位的国际信令点编

码，如表所示。

国际信号点编码格式

NMLDJIHGFEDCBA

大区识别区域网识别信令点识别

信号区域网编码 SANC　

国际信号点编码 ISPC

表中， NML：识别世界编号大区；

　　K～D：识别世界编号大区内的地理区域或区域网；

　　　　 CBA：识别地理区域或区域网内的信号点。

NML 和 K 至 D 两部分合起来的名称为信号区域网编号，每个国家都分配了一个或几个备

用 SANC。如果一个不够用（SANC 中的 8 个编码不够用）可申请备用。我国被分配在第

4 个信号大区，其 NML 编码为 4，区域编码为 120，所以 SANC 的编码是 4～120。我国

国内网信号点编码如表所示。

我国国内信号网信号点编码

888→首先发送的比特

主信号区分信号区信号点　

省自治区直辖市地区、地级市，直辖市内的汇接区、郊区电信网中的交换局　

在国际电话连接中，国际接口局负责两个信号点编码的变换。

第二节：GSM 系统结构与相关接口

1 . GSM 系统结构

1.1　系统的基本特点

GSM 数字蜂窝移动通信系统（简称 GSM 系统）是完全依据欧洲通信标准化委员会

（ETSI）制定的 GSM 技术规范研制而成的，任何一家厂商提供的 GSM 数字蜂窝移动通信

系统都必须符合 GSM 技术规范。

GSM 系统作为一种开放式结构和面向未来设计的系统具有下列主要特点：

GSM 系统是由几个子系统组成的，并且可与各种公用通信网（ PSTN、ISDN、PDN 等）

互连互通。各子系统之间或各子系统与各种公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接

口规范，保证任何厂商提供的 GSM 系统或子系统能互连；

GSM 系统能提供穿过国际边界的自动漫游功能，对于全部 GSM 移动用户都可进入 GSM

系统而与国别无关；

GSM 系统除了可以开放话音业务，还可以开放各种承载业务、补充业务和与 ISDN 相关的

业务；

GSM 系统具有加密和鉴权功能，能确保用户保密和网络安全；

GSM 系统具有灵活和方便的组网结构，频率重复利用率高，移动业务交换机的话务承载能

力一般都很强，保证在话音和数据通信两个方面都能满足用户对大容量、高密度业务的要

求；

GSM 系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高；

用户终端设备（手持机和车载机）随着大规模集成电路技术的进一步发展能向更小型、轻

巧和增强功能趋势发展。

1.2　系统的结构与功能

GSM 系统的典型结构如图 3-1 所示。由图可见，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。



OSS：操作支持子系统 BSS：基站子系统　 NSS：网路子系统

NMC：网路管理中心　DPPS：数据后处理系统　SEMC：安全性管理中心

PCS：用户识别卡个人化中心 OMC：操作维护中心　MSC：移动业务交换中心

VLR：来访用户位置寄存器 HLR：归属用户位置寄存器 AUC：鉴权中心

EIR：移动设备识别寄存器　BSC：基站控制器　 BTS：基站收发信台

PDN：公用数据网　 PSTN：公用电话网　 ISDN：综合业务数字网

MS：移动台图

图 3-1　GSM 系统结构

1.2.1　移动台（MS）

移动台是公用 GSM 移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个 GSM 系

统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着 GSM

标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用

户的极大部分。

除了通过无线接口接入 GSM 系统的通常无线和处理功能外，移动台必须提供与使用者之

间的接口。比如完成通话呼叫所需要的话筒、扬声器、显示屏和按键。或者提供与其它一

些终端设备之间的接口。比如与个人计算机或传真机之间的接口，或同时提供这两种接口

因此，根据应用与服务情况，移动台可以是单独的移动终端（MT）、手持机、车载机或者

是由移动终端（MT）直接与终端设备（TE）传真机相连接而构成，或者是由移动终端

（MT）通过相关终端适配器（TA）与终端设备（TE）相连接而构成，这些都归类为移动

台的重要组成部分之一——移动设备。

移动台另外一个重要的组成部分是用户识别模块（SIM），它基本上是一张符合 ISO 标准

的“智慧”卡，它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。使用 GSM 标准的移动台都需要插入 SIM 卡，只有当处理异常的紧急呼叫时，可以在

不用 SIM 卡的情况下操作移动台。SIM 卡的应用使移动台并非固定地缚于一个用户，因此，

GSM 系统是通过 SIM 卡来识别移动电话用户的，这为将来发展个人通信打下了基础。

1.2.2　基站子系统（BSS）

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。

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。

实际上，一个基站控制器根据话务量需要可以控制数十个 BTS。BTS 可以直接与 BSC 相

连接，也可以通过基站接口设备（BIE）采用远端控制的连接方式与 BSC 相连接。需要说

明的是，基站子系统还应包括码变换器（TC）和相应的子复用设备（SM）。码变换器在

更多的实际情况下是置于 BSC 和 MSC 之间，在组网的灵活性和减少传输设备配置数量方

面具有许多优点。

① 基站收发信台（BTS）

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。BTS 主要分为基带单元、载频

单元、控制单元三大部分。基带单元主要用于必要的话音和数据速率适配以及信道编码等

载频单元主要用于调制 / 解调与发射机 / 接收机之间的耦合等。控制单元则用于 BTS 的操

作与维护。另外，在 BSC 与 BTS 不设在同一处需采用 Abis 接口时，传输单元是必须增加

的，以实现 BSC 与 BTS 之间的远端连接方式。如果 BSC 与 BTS 并置在同一处，只需采用

BS 接口时，传输单元是不需要的。

② 基站控制器（BSC）

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。

BSC 主要由下列部分构成：

朝向与 MSC 相接的 A 接口或与码变换器相接的 Ater 接口的数字中继控制部分；

朝向与 BTS 相接的 Abis 接口或 BS 接口的 BTS 控制部分；

公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制；

交换部分。

1.2.3　网路子系统（NSS）

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。NSS 由一系列功能实体构成，整个 GSM 系统内部，即 NSS

的各功能实体之间和 NSS 与 BSS 之间都通过符合 CCITT 信令系统 No.7 协议和 GSM 规范

的 7 号信令网路互相通信。

① 移动业务交换中心（MSC）

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：基

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