GSM信令基础——移动通信技术

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）蜂窝移动通信标准。在GSM系统中，信令是网络与移动设备间通信的关键部分，它确保了通话建立、数据传输以及网络资源管理的顺利进行。了解GSM信令基础对于理解移动通信技术至关重要。 一、GSM信令系统概述 GSM信令主要包括两个主要部分：空中接口（Air Interface）信令和网络内部信令。空中接口信令涉及手机与基站之间的通信，而网络内部信令则涉及不同网络节点间的交互，如移动交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）等。 1. 空中接口信令：GSM使用TETRA（Terrestrial Trunked Radio）系统，基于EIA/TIA-41协议。它包括两个主要信令系统：GSM Um接口信令（用于手机与基站间的通信）和Abis接口信令（用于基站控制器与基站收发信台间的通信）。 2. 网络内部信令：这部分信令遵循No.7信令系统，分为电路交换域（CSD）和分组交换域（PSD）。No.7信令系统支持多种功能，如呼叫处理、移动性管理和用户数据传输。 二、GSM信令流程 1. 鉴权与加密：在手机开机或进入新的服务区域时，手机与网络进行鉴权过程，确保设备合法性。此外，通过A5加密算法保护通信内容安全。 2. 注册与位置更新：手机在开机后会向最近的基站发送注册请求，然后网络将更新手机的位置信息到VLR。 3. 呼叫建立：当发起或接收电话时，手机和网络通过一系列信令消息协商资源分配，包括频率、时隙等。 4. 无线资源管理：信令还涉及无线信道的分配、释放和调整，以优化网络性能和容量。 三、GSM信令协议 1. Layer 1（物理层）：定义了射频特性、调制解调方式和传输时隙结构。 2. Layer 2（数据链路层）：包括逻辑链路控制（LLC）和媒体接入控制（MAC），负责数据的打包、复用和错误检测。 3. Layer 3（网络层）：包括移动应用部分（MAP）、移动管理部分（MM）和呼叫控制部分（CC），处理呼叫处理、移动性管理和信令连接控制。 四、核心网信令 1. 移动台MS：与网络交互的实体，执行鉴权、位置更新和呼叫处理等功能。 2. 基站子系统BSS：包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS，负责无线接口管理。 3. 移动交换中心MSC：处理呼叫控制、路由选择和移动性管理。 4. 访问位置寄存器VLR：存储当前区域内的移动台信息，用于呼叫处理。 5. 归属位置寄存器HLR：存储所有已注册用户的永久信息，是网络的核心数据库。 五、GPRS（通用分组无线业务）与EDGE（增强数据速率GSM演进） 随着数据需求的增长，GSM演进为GPRS和EDGE，引入了分组交换能力，提高了数据传输速率，为移动互联网的早期发展奠定了基础。 总结，GSM信令基础是理解移动通信网络运作的关键，涵盖了空中接口和网络内部的信令交互，涉及多种协议和流程，这些知识点对于网络规划、优化及故障排查具有重要意义。深入学习GSM信令，有助于我们更好地理解和利用现代移动通信技术。