(壹)GSM系統網絡結構
GSM的歷史可以追溯到1982。當時，北歐四國向CEPT(Conference Europe of Post and telecom munications)提交了壹份建議書，要求制定900MHZ頻段的歐洲公共電信業務規範，以建立歐洲統壹的蜂窩系統。同年，GSM集團專用移動電話成立。1982 ~ 1985期間，討論的焦點是制定模擬蜂窩網還是數字蜂窩網的標準，直到1986才決定制定數字蜂窩網的標準。從65438到0986，在巴黎比較了不同公司和方案的八個系統，包括現場測試。1987年5月選擇窄帶TDMA方案。與此同時，18個國家簽署了諒解備忘錄，並達成了履行規範的協議。1988頒布了GSM標準，也稱為泛歐數字蜂窩通信標準。目前GSM包括GSM900和DCS1800兩個並行系統。這兩個系統功能相同，主要是頻率不同。在GSM提案中，沒有規定硬件，只詳細規定了功能和接口，使不同的產品可以相互通信。GSM建議總共12個系統。
1的主要成分。GSM系統
GSM數字蜂窩通信系統的主要組成部分可分為移動臺、基站子系統和網絡子系統。基站子系統(簡稱BS)由基站收發信臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成。網絡子系統由移動交換中心(MSC)、操作維護中心(OMC)、歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)、認證中心(AUC)和設備標識寄存器(EIR)組成。
2.GSM區域、號碼、地址和標識
1)地區分部
按照地理位置，GSM系統分為GSM服務區、公眾陸地移動網(PLMN)服務區、移動交換控制區(MSC區)、位置區(LA)、基站區和小區。
*GSM服務區
它由所有連接到網絡的GSM成員國組成。移動用戶只要在服務區，就可以獲得系統的各種服務，包括完成國際漫遊。
*PLMN服務區
GSM系統組成的公眾陸地移動網(GSM/PLMN)處於國際或國內匯接局的水平。該區域為PLMN服務區，可與公共交換電信網(PSTN)、綜合業務數字網(ISDN)和公共數據網(PDNN)互聯。在這方面，有壹個共同的編號方法和路由規劃。壹個PLMN服務區包括多個MSC服務區，甚至可以擴展到全國。
*理學碩士業務領域
在這方面，有壹個共同的編號方法和路由規劃。由移動交換中心控制的區域稱為MSC服務區。MSC區域可以由壹個或多個位置區域組成。
*位置區域
每個MSC服務被分成若幹位置區域(LA)，這些位置區域由若幹基站區域組成，並且與壹個或若幹基站控制器(BSC)相關。當移動站在位置區域中移動時，不需要更新位置。當尋呼壹個移動用戶時，該位置區域內的所有基站可以同時發送尋呼信號。在該系統中，位置區通過位置區識別碼(LAI)來區分MSC服務區的不同位置區。
*基站區域
壹般來說，壹個基站控制器控制的幾個小區的區域稱為基站區域。
*社區
細胞也稱為細胞區域，其理想形狀是正六邊形。壹個小區包含壹個基站，每個基站包含幾組接收機和發射機。其有效覆蓋範圍取決於發射功率、天線高度等因素，壹般為幾公裏。基站可以位於正六邊形的中心，采用全向天線，稱為中心激勵；也可以位於正六邊形的頂點(間隔設置)，采用120度或60度的定向天線，稱為頂點激勵。如果小區內業務量急劇增加，可以減少小區(分為四個)。新的小區通常被稱為“小小區”,在蜂窩網絡中被稱為小區分裂。
2)識別號
GSM網絡非常復雜，包括交換系統、基站子系統和移動臺。移動用戶可以與本地電話網用戶、綜合業務數字網用戶和其他移動用戶進行連續呼叫，因此他們必須擁有多個識別號碼。
1 & gt；國際移動用戶身份(IMSI)
國際移動用戶識別碼(IMSI)用於識別GSM/PLMN網絡中的用戶，根據GSM建議，IMSI的最大長度為15位十進制數字。
MCC MSIN/NMSI跨國公司
3位數1或2位數10-11位數。
MCC-手機國家代碼，3位數字。比如中國的MCC是460。
MNC-移動網絡號碼，最多2位數。用於識別住宅的移動通信網絡(PLMN)。
MSIN-移動用戶身份。用於在移動通信網絡中識別移動用戶。
NMSI-國內移動用戶識別碼。它由移動網絡號碼和移動用戶識別碼組成。
2 & gt臨時用戶身份(TMSI)
為了安全起見，我們在空中傳輸用戶識別碼時使用TMSI而不是IMSI，因為TMSI只在本地有效(即在MSC/VLR地區)，其組成結構由管理部門選定，但總長度不超過4個字節。
3 & gt國際移動設備標識(IMEI)
IMEI是用於識別移動設備的唯壹號碼。用於監控被盜或無效的移動設備，IMEI的組成如下圖所示。
IMEI=TAC+FAC+SNR+SP(15位數)。
TAC FAC SNR SP
6位數2位數6位數1位數
TAC-型式認證代碼(TAC)型式認證代碼，由歐洲型式認證中心指定。前兩位數字是國家代碼。(例如:諾基亞的，愛立信的，摩托羅拉的，各種類型的批準代碼是不同的。就像愛立信的壹樣，GH388和GF388不壹樣，雖然只有壹個封面；但只要是同壹款，前六碼壹定是壹樣的。如果不壹樣，可能是假貨！)
FAC-總裝代碼(FAC)總裝代碼由制造商編碼，表示制造商或總裝地點。如果是40，那是摩托羅拉在英國的工廠，07是摩托羅拉的工廠，在德國，如果是67，那也是在美國。對於諾基亞，FAC是51。SNR-序列號(SNR)序列號獨立且唯壹地標識每個TAC和FAC移動設備，因此同壹品牌和型號的SNR不可能相同。
SP-備用備用代碼，通常為0。
4 & gt移動臺的PSTN/ISDN號碼(MSISDN)
MSISDN用於由公共交換電信網(PSTN)或綜合業務數字網(ISDN)撥到GSM系統的號碼，其組成如下:
MSISDN=CC+NDC+SN(總長度不超過15位數)
CC=國家代碼(如中國86)，NDC=國內區號，SN=用戶號碼。
5 & gt移動漫遊號碼(MSRN)
當移動站漫遊到另壹個移動交換中心的服務區時，移動交換中心將分配壹個臨時漫遊號碼給移動站用於路由。漫遊號碼格式與受訪移動臺的PSTN/ISDN號碼格式相同。當移動站離開該區域時，訪問位置寄存器(VLR)和歸屬位置寄存器(HLR)都應該刪除漫遊號碼，以便它可以被重新分配給其它移動站。
MSRN分配流程如下:
本地電話用戶通過公共交換電信網絡向GSMC和HLR發送MSISDN號碼。HLR請求被訪MSC/VLR分配壹個臨時漫遊號碼，然後將該號碼發送給HLR。壹方面，HLR向MSC發送移動臺的相關參數，如國際移動用戶標識(IMSI)；另壹方面，HLR通知GMSC移動臺漫遊號碼，GMSC可以選擇路由完成本地電話用戶->；GMSC->；MSC->移動站繼續該任務。
6 & gt位置區域識別碼
LAI用於更新移動用戶的位置。LAI=MCC+MNC+LAC .MCC=移動國家代碼，用於標識國家，與IMSI中的三位數相同。MNC=移動網絡號，標識不同的GSMPLMN網絡，與IMSI的MNC相同。LAC=位置區域號，標識GSMPLMN網絡中的位置區域。LAC的最大長度是16比特，在壹個GSMPLMN中可以定義65536個不同的位置區域。
7 & gt單元全局標識符(CGI)
CGI用於識別位置區域中的小區。它在位置區域識別碼(LAI)後添加壹個小區域識別碼(CI)。
CGC=MCC+MNC+LAC+CI .
CI=小區識別碼，用於識別位置區域中的小區，最大長度為16位。
8 & gt基站識別碼(BSIC)
BSIC用於移動臺識別不同的相鄰基站，BSIC采用6比特編碼。
(二)GSM系統信道分類
蜂窩通信系統需要傳輸不同類型的信息，包括業務信息和各種控制信息，因此需要在物理信道上安排相應的邏輯信道。這些邏輯信道有的用於呼叫連接階段，有的用於通信過程，有的用於系統運行的整個時間。
1，業務信道(TCH)傳輸語音和數據。
根據速率的不同，語音業務信道可以分為全速率語音業務信道(TCH/FS)和半速率語音業務信道(TCH/HS)。
同樣，數據業務信道也可以根據數據速率的不同分為全速率數據業務信道(如TCH/F9.6、TCH/F4.8、TCH/F2.4)和半速率數據業務信道(如TCH/H4.8、TCH/H2.4)(這裏數字9.6、4.8、2.4代表以kb/s為單位的數據速率)。
2.控制信道(CCH)傳輸各種信令信息。
控制信道分為三類:
1)廣播信息(BCH)是壹種“壹對多點”單向控制信道，基站使用它向所有移動臺廣播公共信息。傳輸的內容是移動臺接入網絡和建立呼叫所需的各種信息。其中分為:
A.頻率校正信道(FCCH):為移動臺發送信息以校正其工作頻率；
B.同步信道(SCH):為移動站發送信息以同步和識別基站；
c .廣播控制信道(BCCH):為移動臺傳輸壹般信息，以測量信號強度和識別小區標誌。
2)公共控制信道(CCCH)是“壹對多”的雙向控制信道，用於在呼叫連接階段傳輸鏈路連接所需的控制信令和信息。其中分為:
A.尋呼信道(PCH):基站發送尋呼移動臺的信息；
B.隨機接入信道(RACH):移動臺申請網絡接入時，向基站發送網絡接入請求信息；
C.AGCH:當呼叫連接開始時，基站向移動臺發送信令，以分配專用控制信道。
3)專用控制信道(DCCH)是“點對點”雙向控制信道，用於在呼叫連接階段和通信期間在移動站和基站之間傳輸必要的控制信息。其中分為:
A.獨立專用控制信道(SDCCH):在移動站和基站之間傳輸連接和信道分配的信令；
B.慢速輔助控制信道(SACCH):在移動臺和基站之間周期性地傳輸壹些特定的信息，例如功率調整、幀調整和測量數據；SACCH被安排在業務信道和相關的控制信道中，以通過復用來傳輸信息。當被安排在業務信道中時使用Sach/t，當被安排在控制信道中時使用Sach/c。Sach/常與SDCCH連用。
C.快速輔助控制信道(FACCH):傳輸與SDCCH相同的信息。當使用時，服務信息(4幀)應該被中斷，並且應該插入FACCH。然而，該控制信道應該僅在沒有分配SDCCH時使用。該控制信道傳輸速率快，壹次占用4幀，約18.5 ms。
可以看出，GSM通信系統建立了各種特殊的控制信道，以便傳輸所需的各種信令。這樣做不僅是因為數字傳輸使得建立多個邏輯信道成為可能，而且還可以增強系統的控制功能(例如，采用移動臺輔助切換技術來提高後面提到的跨境切換的速度)，並且還可以確保語音通信的質量。在模擬蜂窩系統中，為了在呼叫過程中傳輸控制信息，必須中斷語音信息的傳輸(100ms)，這就是所謂的。當通道中斷100毫秒時，聲音將產生可聽見的滴答聲。如果這種打斷過於頻繁，會明顯降低語音質量。因此，模擬蜂窩系統必須限制呼叫期間傳輸控制信息的容量。與此不同的是，GSM蜂窩系統使用專用控制信道傳輸控制信息，除FACCH外，通信過程中不中斷語音信息，從而保證語音傳輸質量。其中FACCH也采用了“中斷-突發”控制方式，但只在特定場合使用，耗時較短(18.5ms)，影響明顯降低。GSM蜂窩系統還使用信息處理技術來估計和補償由於插入FACCH而刪除的語音。