第六讲
GSM系统组成（一）
2
主要内容
? GSM系统结构
? GSM系统主体部分
? GSM系统接口
GSM系统结构
4
GSM系统结构
B T S
B T S B S C M S C / V L R
O M C
H L R / A U C E I R M S C / V L R
SC
MS
MS
G S M
U
m
D C S 1 8 0 0
A
b i s
A
X, 2 5
X, 2 5 或 N o, 7
N o, 7 B S S A P N o, 7 M A P
N o, 7 T U P
N o, 7 M A P T U P
P L M N
P S T N
I S D N
P S P D N
MS, 移 动 台
SC, 短 信 息 业 务 中 心
V L R, 来 访 位 置 寄 存 器
E I R, 移 动 设 备 识 别 寄 存 器
P S P D N, 分 组 交 换 公 用 数 据 网
B S S, 基 站 子 系 统
O M C, 操 作 维 护 中 心
H L R, 归 属 位 置 寄 存 器
B S C, 基 站 控 制 器
P S T N, 公 用 电 话 网
N S S, 网 络 交 换 子 系 统
M S C, 移 动 业 务 交 换 中 心
A U C, 鉴 权 中 心
B T S, 基 站 收 发 信 台
I S D N, 综 合 业 务 数 字 网
GSM系统主体部分
6
网络交换子系统 (NSS)
1) 移动业务交换中心 (MSC,Mobile Services
Switching Center),MSC是 GSM系统的核心,是
对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话
路交换的功能实体,也是移动通信系统与其他公用通
信网之间的接口。 它使用户使用各种业务成为可能。
7
网络交换子系统 (NSS)
MSC的具体功能如下,
· MSC可从三种数据库 (HLR,VLR和 AUC)中获取处理用
户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之,MSC也可根
据其最新得到的用户请求信息 (如位置更新,越区切换等 )更新
数据库的部分数据。
· MSC作为网络的核心,应能完成位置登记,越区切换和
自动漫游等移动管理工作。同时具有电话号码存储编译、呼
叫处理、路由选择、回波抵消、超负荷控制等功能。
· MSC还支持信道管理、数据传输以及包括鉴权、信息加
密,移动台设备识别等安全保密功能。
8
网络交换子系统 (NSS)
对于容量比较大的 GSM系统,一个网络子系统 NSS
可包括若干个 MSC,VLR和 HLR,当固定网用户呼
叫 GSM移动用户时,无需知道移动用户所处的位置,
此呼叫首先被接入到入口移动业务交换中心 (亦称
移动关口局,简称 GMSC)中,入口交换机负责从
HLR中获取移动用户位置信息,且把呼叫转接到移
动用户所在的 MSC那里。
9
网络交换子系统 (NSS)
2) 来访位置寄存器 (VLR,Visitor Location Register)
VLR是一个数据库,负责存储 MSC为了处理所管辖区域
中 MS(统称来访用户 )的来话接听和去话呼叫所需检索的信息,
例如用户的号码,所处位置区域的识别,向用户提供的服务等
参数。 具体来讲,VLR是为其控制区域内的移动用户服务的,
它存储着进入其控制区域内的已登记的移动用户的相关信息,
从而为该用户以后的呼叫连接创造了前提条件。 VLR从该移
动用户所在的归属位置寄存器 (HLR)处获得并存储该用户的
数据。 一旦用户离开该 VLR的控制区域,则重新在他所进入的
另一个 VLR登记,原 VLR将取消临时记录的该移动用户的数据。
因此,VLR可看作是一个动态的用户数据库。
10
网络交换子系统 (NSS)
3) 归属位置寄存器 (HLR,Home Location Register)
HLR是 GSM系统的中央数据库,主要存储着管理部门用
于移动用户管理的相关数据,具体包括两类信息, 一是有关
用户的参数,即该用户的相关静态数据,包括移动用户识别
号码,访问能力、用户类别和补充业务等 ; 二是有关用户
目前所处状态的信息,即用户的有关动态数据,如用户位置
更新信息或漫游用户所在的 MSC/VLR地址及分配给用户
的补充业务等。 每个移动用户都应在其 HLR处注册登记。
HLR可以与 MSC/VLR一一对应,也可以一个 HLR控制若干
个 MSC/VLR或整个区域的移动网。
11
网络交换子系统 (NSS)
4) 鉴权中心 (AUC,Authentication Center) AＵ C也是一个数据库,保存着关于用户的三个参数 (随机
号码 RAND,响应数 SRES和密钥 Kc)。 其作用是, 通过鉴权
能够确定移动用户的身份是否合法,还能够进一步满足用户
的保密性通信等要求。
鉴权是 GSM系统采取的一种安全措施,用来防止无权用户
接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。 任
何手机在通话前都要先经过鉴权,待得到系统确认,承认其
为合法用户后,方可进入通话接续。 在此过程中,AUC起到
了关键的
12
网络交换子系统 (NSS)
5) 设备识别寄存器 (EIR,Equipment Identity Register) 对移动台身份的核准包括三个组成部分, 入网许可证的核准号码、装配
工厂号和手机专用号。 针对不同的核准结果,移动台的 IMEI会分列于白色清
单,黑色清单或灰色清单这三种表格之一。 白色清单中收录了所有的核准
号码,拥有该清单中的号码的移动台可以正常使用网络 ; 黑色清单中收录了所
有的挂失移动台和禁止入网移动台的号码,拥有这些号码的移动台会被暂时
禁用 (闭锁 ); 灰色清单收录了所有的出现异常或功能不全,但不足以禁用的移
动台的号码,拥有这些号码的移动台会受到网络的监视,随时可能被鉴别出其
非法身份。这样便可以确保入网移动设备不是被盗用的或是故障设备,确保
注册用户的安全性。一旦手机丢失,只要向系统报告该手机的 IMEI号码,
EIR就会将其列入黑色清单,使得盗用者空欢喜一场。
13
基站子系统 (BSS)
1) 基站收发信台 (BTS,Base Transfer and Receive
Station)
BTS属于基站子系统的无线接口设备,完全由 BSC控制,
主要负责无线传输,完成无线与有线的转换,无线分集,
无线信道加密,无线调制,编码等功能。 具体来说,它可
以接收来自移动台的信号,也可以把 BSC提供的信号发送给
移动台,从而完成 BSC与无线信道之间的信号转换。
14
基站子系统 (BSS)
2) 基站控制器 (BSC,Base Station Control)
BSC在 BSS子系统内充当控制器和话务集中器,它主要
负责管理 BTS,而且当 BSC与 MSC之间的信道阻塞时,由它进
行指示。 BSC同时具有对各种信道的资源管理、小区配置的
数据管理、操作维护,观察测量和统计、功率控制、切换及
定位等功能,是一个很强的功能实体。
15
1) 移动终端 (MT,Mobile Terminal)
移动终端就是“机”,它是移动台的主体,是完成语
音编码,信道编码、信息加密,信息的调制和解调,
信号的发射和接收的主要设备。它可以通过天线接收
来自外界无线信道的信号,然后经过一系列的变换和
处理,还原成话音信号,供用户接听 ; 相反的,它也可
以将用户的话音信号,经过一系列相反的变换和处理,
转变成适合无线信道传输的信号形式,通过天线发送
出去。 移动终端的组成原理框图如图所示。
移动台 (MS)
16
移动台 (MS)
接收 解调 均衡 信 道 分 离 解密 信 道 解 码 语 音 解 码 D / A
终 端 适 配 数 据 终 端频 率 合 成 器V C O
跳 变 单 元
控 制 器
键 盘, 显 示
T D M A 帧 形 成
天
线
转
换
发送 调制 加密 信 道 编 码
无 线 部 分 处 理 部 分
语 音 编 码 A / D
接 口 部 分
17
移动台 (MS)
2) 用户识别卡 (SIM)
用户识别卡中存储着有关用户的个人信息
和网络管理的一些信息以及加密,解密算法等,
通过这些信息可以验证用户身份,防止非法盗
用,提供特殊服务等,因而又称为智能卡。
GSM系统接口
19
GSM系统接口
O M C
#7
H L R
＋ AC
#7
M S C
＋ V L R
I S U P
T U P
I S D N
P S T N
B S C
A
B T S
A
b i s
U
m
MS
GSM系统组成（一）
2
主要内容
? GSM系统结构
? GSM系统主体部分
? GSM系统接口
GSM系统结构
4
GSM系统结构
B T S
B T S B S C M S C / V L R
O M C
H L R / A U C E I R M S C / V L R
SC
MS
MS
G S M
U
m
D C S 1 8 0 0
A
b i s
A
X, 2 5
X, 2 5 或 N o, 7
N o, 7 B S S A P N o, 7 M A P
N o, 7 T U P
N o, 7 M A P T U P
P L M N
P S T N
I S D N
P S P D N
MS, 移 动 台
SC, 短 信 息 业 务 中 心
V L R, 来 访 位 置 寄 存 器
E I R, 移 动 设 备 识 别 寄 存 器
P S P D N, 分 组 交 换 公 用 数 据 网
B S S, 基 站 子 系 统
O M C, 操 作 维 护 中 心
H L R, 归 属 位 置 寄 存 器
B S C, 基 站 控 制 器
P S T N, 公 用 电 话 网
N S S, 网 络 交 换 子 系 统
M S C, 移 动 业 务 交 换 中 心
A U C, 鉴 权 中 心
B T S, 基 站 收 发 信 台
I S D N, 综 合 业 务 数 字 网
GSM系统主体部分
6
网络交换子系统 (NSS)
1) 移动业务交换中心 (MSC,Mobile Services
Switching Center),MSC是 GSM系统的核心,是
对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话
路交换的功能实体,也是移动通信系统与其他公用通
信网之间的接口。 它使用户使用各种业务成为可能。
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网络交换子系统 (NSS)
MSC的具体功能如下,
· MSC可从三种数据库 (HLR,VLR和 AUC)中获取处理用
户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。反之,MSC也可根
据其最新得到的用户请求信息 (如位置更新,越区切换等 )更新
数据库的部分数据。
· MSC作为网络的核心,应能完成位置登记,越区切换和
自动漫游等移动管理工作。同时具有电话号码存储编译、呼
叫处理、路由选择、回波抵消、超负荷控制等功能。
· MSC还支持信道管理、数据传输以及包括鉴权、信息加
密,移动台设备识别等安全保密功能。
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网络交换子系统 (NSS)
对于容量比较大的 GSM系统,一个网络子系统 NSS
可包括若干个 MSC,VLR和 HLR,当固定网用户呼
叫 GSM移动用户时,无需知道移动用户所处的位置,
此呼叫首先被接入到入口移动业务交换中心 (亦称
移动关口局,简称 GMSC)中,入口交换机负责从
HLR中获取移动用户位置信息,且把呼叫转接到移
动用户所在的 MSC那里。
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网络交换子系统 (NSS)
2) 来访位置寄存器 (VLR,Visitor Location Register)
VLR是一个数据库,负责存储 MSC为了处理所管辖区域
中 MS(统称来访用户 )的来话接听和去话呼叫所需检索的信息,
例如用户的号码,所处位置区域的识别,向用户提供的服务等
参数。 具体来讲,VLR是为其控制区域内的移动用户服务的,
它存储着进入其控制区域内的已登记的移动用户的相关信息,
从而为该用户以后的呼叫连接创造了前提条件。 VLR从该移
动用户所在的归属位置寄存器 (HLR)处获得并存储该用户的
数据。 一旦用户离开该 VLR的控制区域,则重新在他所进入的
另一个 VLR登记,原 VLR将取消临时记录的该移动用户的数据。
因此,VLR可看作是一个动态的用户数据库。
10
网络交换子系统 (NSS)
3) 归属位置寄存器 (HLR,Home Location Register)
HLR是 GSM系统的中央数据库,主要存储着管理部门用
于移动用户管理的相关数据,具体包括两类信息, 一是有关
用户的参数,即该用户的相关静态数据,包括移动用户识别
号码,访问能力、用户类别和补充业务等 ; 二是有关用户
目前所处状态的信息,即用户的有关动态数据,如用户位置
更新信息或漫游用户所在的 MSC/VLR地址及分配给用户
的补充业务等。 每个移动用户都应在其 HLR处注册登记。
HLR可以与 MSC/VLR一一对应,也可以一个 HLR控制若干
个 MSC/VLR或整个区域的移动网。
11
网络交换子系统 (NSS)
4) 鉴权中心 (AUC,Authentication Center) AＵ C也是一个数据库,保存着关于用户的三个参数 (随机
号码 RAND,响应数 SRES和密钥 Kc)。 其作用是, 通过鉴权
能够确定移动用户的身份是否合法,还能够进一步满足用户
的保密性通信等要求。
鉴权是 GSM系统采取的一种安全措施,用来防止无权用户
接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。 任
何手机在通话前都要先经过鉴权,待得到系统确认,承认其
为合法用户后,方可进入通话接续。 在此过程中,AUC起到
了关键的
12
网络交换子系统 (NSS)
5) 设备识别寄存器 (EIR,Equipment Identity Register) 对移动台身份的核准包括三个组成部分, 入网许可证的核准号码、装配
工厂号和手机专用号。 针对不同的核准结果,移动台的 IMEI会分列于白色清
单,黑色清单或灰色清单这三种表格之一。 白色清单中收录了所有的核准
号码,拥有该清单中的号码的移动台可以正常使用网络 ; 黑色清单中收录了所
有的挂失移动台和禁止入网移动台的号码,拥有这些号码的移动台会被暂时
禁用 (闭锁 ); 灰色清单收录了所有的出现异常或功能不全,但不足以禁用的移
动台的号码,拥有这些号码的移动台会受到网络的监视,随时可能被鉴别出其
非法身份。这样便可以确保入网移动设备不是被盗用的或是故障设备,确保
注册用户的安全性。一旦手机丢失,只要向系统报告该手机的 IMEI号码,
EIR就会将其列入黑色清单,使得盗用者空欢喜一场。
13
基站子系统 (BSS)
1) 基站收发信台 (BTS,Base Transfer and Receive
Station)
BTS属于基站子系统的无线接口设备,完全由 BSC控制,
主要负责无线传输,完成无线与有线的转换,无线分集,
无线信道加密,无线调制,编码等功能。 具体来说,它可
以接收来自移动台的信号,也可以把 BSC提供的信号发送给
移动台,从而完成 BSC与无线信道之间的信号转换。
14
基站子系统 (BSS)
2) 基站控制器 (BSC,Base Station Control)
BSC在 BSS子系统内充当控制器和话务集中器,它主要
负责管理 BTS,而且当 BSC与 MSC之间的信道阻塞时,由它进
行指示。 BSC同时具有对各种信道的资源管理、小区配置的
数据管理、操作维护,观察测量和统计、功率控制、切换及
定位等功能,是一个很强的功能实体。
15
1) 移动终端 (MT,Mobile Terminal)
移动终端就是“机”,它是移动台的主体,是完成语
音编码,信道编码、信息加密,信息的调制和解调,
信号的发射和接收的主要设备。它可以通过天线接收
来自外界无线信道的信号,然后经过一系列的变换和
处理,还原成话音信号,供用户接听 ; 相反的,它也可
以将用户的话音信号,经过一系列相反的变换和处理,
转变成适合无线信道传输的信号形式,通过天线发送
出去。 移动终端的组成原理框图如图所示。
移动台 (MS)
16
移动台 (MS)
接收 解调 均衡 信 道 分 离 解密 信 道 解 码 语 音 解 码 D / A
终 端 适 配 数 据 终 端频 率 合 成 器V C O
跳 变 单 元
控 制 器
键 盘, 显 示
T D M A 帧 形 成
天
线
转
换
发送 调制 加密 信 道 编 码
无 线 部 分 处 理 部 分
语 音 编 码 A / D
接 口 部 分
17
移动台 (MS)
2) 用户识别卡 (SIM)
用户识别卡中存储着有关用户的个人信息
和网络管理的一些信息以及加密,解密算法等,
通过这些信息可以验证用户身份,防止非法盗
用,提供特殊服务等,因而又称为智能卡。
GSM系统接口
19
GSM系统接口
O M C
#7
H L R
＋ AC
#7
M S C
＋ V L R
I S U P
T U P
I S D N
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B S C
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A
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