GSM(Global System for Mobile Communications,全球移动通信系统)是一种广泛使用的数字移动通信标准,它在20世纪90年代初期被引入,至今仍然是许多国家的基础通信网络。GSM系统由多个子系统构成,包括网络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和移动台(MS),以及支持多种附加服务的基础设施。
一、GSM系统结构
1. **移动台(MS)**:移动台是用户设备,包含移动终端和用户识别模块(SIM卡)。SIM卡存储了用户的身份信息和加密密钥,使得用户可以在任何支持GSM的网络上漫游。
2. **基站子系统(BSS)**:BSS由基站收发信台(BTS)和基站控制器(BSC)组成。BTS负责无线信号的发射和接收,BSC则管理无线资源,控制BTS并与移动交换中心(MSC)交互。
3. **网络交换子系统(NSS)**:核心部分是移动交换中心(MSC),它处理交换功能,管理移动性,并与PSTN、ISDN和PDN等其他网络连接。此外,还有归属位置寄存器(HLR)、拜访位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和设备识别寄存器(EIR)等关键组件。HLR存储所有用户信息,VLR记录用户当前位置信息,AUC处理鉴权,EIR管理移动设备的合法性。
4. **操作维护子系统(OMC)**:包括无线操作维护中心(OMC-R)和交换网络操作维护中心(OMC-S),负责系统的监控、维护和管理。
二、GSM系统的接口
1. **Um接口**:这是移动台与基站之间的无线接口,负责空中接口的通信。
2. **A接口**:连接MSC和BSC,用于传输控制信息和用户数据。
3. **Abis接口**:位于BSC和BTS之间,用于控制和管理无线网络资源。
4. **其他接口**:如Gn接口用于GSM与GPRS(通用分组无线服务)的连接,Gp接口连接GSM与外部数据网络。
三、GSM系统的工作流程
- **移动台注册**:移动台开机后,会自动寻找最近的基站并进行注册,相关信息会发送到VLR。
- **呼叫建立**:当发起呼叫时,MSC通过VLR找到被叫方的位置信息,然后通过Um接口和无线网络建立连接。
- **漫游**:移动台跨过不同VLR区域时,信息会在HLR和VLR之间更新,确保无缝漫游。
- **鉴权和加密**:每次呼叫或数据传输,都会通过AUC进行鉴权,使用EIR验证设备合法性,并通过加密保护通信安全。
GSM系统的设计允许高效利用频谱资源,提供高质量的语音服务,并逐步扩展支持数据通信。随着技术的发展,GSM逐渐演进为更高级的3G和4G网络,但其基本架构和原理仍然影响着现代移动通信系统。