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GSM 移动通信及协议栈

基础知识讲座










通信研究院

陈浩
1. 信令基本概念
人们要通过交换机接通电话,必须通过
交换机发出操作命令。图 1 为两个用户通过
两个端局进行电话接续的基本信令流程。

主叫发端交换机收端交换机被叫
启呼(摘机)
送拨号音
拨号信令
占用信令
选择信令
回铃音信令振铃信令
应答(摘机)
应答信令
通话
复原(挂机)
后向挂机信令
复原(挂机)
前向拆线信令
拆线证实信令


用户线信令局间信令用户线信令
图 1 电话接续基本信令流程

以上是最基本的信令流程,当接续需经
过多个交换机时,实际的信令比图 1 要复杂
得多。这些信令的共同特点是:每一个信令
都促使交换机产生一个动作。如摘机信令,
话机叉簧闭合,构成直流回路。在直流回路
上有电流通过,可检测到摘机信令,交换机
收到后,产生动作,向用户话机送拨号音,
通过话机的受话器变成声音信号,送到受话
人的耳朵。因此除了通信时的用户信息(包
括语音信息和非话务信息)以外的控制交换
机动作的信号,就是信令。eg





2. GSM 通信系统概述
系统的组成
GSM 系统主要是由交换网络子系统
(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动
台(MS)三大部分组成的。其系统框图如
下:

MS BSS NSS



HLR/AUC EIR MSC/VLR

BSSAP MAP
BTS

A PLMN
BSC MSC/VLR
PSTN
ISDN
Um BTS
(Air) Abis
SC

OMC 或



MS:移动台 BTS:基站收发信台
BSC:基站控制器 OMC:操作维护中心
MSC:移动交换中心 HLR:归属位置寄存器
AUC:鉴权中心 VLR:拜访位置寄存器
EIR:设备识别寄存器 SC:短消息中心

图 2 GSM系统框图
A 接口往右是 NSS 系统,负责呼叫控
制功能,呼叫总是通过 NSS 连接的;它包
括 MSC、VLR、HLR、AUC 和 EIR。A 接
口往左,Um 接口往右是 BSS 系统,负责无
线通道的控制,每个呼叫都通过它连接;它
包括 BSC 和 BTS。Um 接口往左是移动台
部分,包括移动设备 ME 和客户识别码 SIM。


交换网络子系统
NSS 主要完成交换功能和客户数据与
移动性管理、安全性管理所需的数据库功
能。NSS 由一系列功能实体所构成,各功能
实体介绍如下:


MSC:是 GSM系统的核心,是对位于它
所覆盖区域中的MS进行控制和完成话路
(TCH)交换的功能实体,也是移动通信与
其它公用通信网之间的接口(GMSC)。它
可完成网路接口、公共信道信令系统和计费
等功能,还可完成BSS、MSC之间的切换和
辅助性的无线资源管理(RR)、移动性管理
(MM)和连接性管理(CM)等。另外,为
建立呼叫路由,每个MSC还能完成入口
MSC(GMSC)的功能,即查询位置信息的
功能。


VLR:是一个数据库,是存储MSC为了处理
所管辖区域中MS(统称拜访客户)的来话、
去话呼叫所需检索的信息,如:客户的号码,
所处位置区域(LA)的识别,向客户提供的
服务等参数。通常VLR是和MSC集成在一块
的。VLR中,用户数据是被暂时存储的。当
用户移动至另一个VLR/MSC区时,用户数
据将从旧的VLR中删除,并存储到新的VLR
中。


HLR:也是一个数据库,是存储管理部门用
于移动客户管理的数据。每个移动客户都应
在其所属的HLR中注册登记,它主要存储两
类信息:一是有关客户的参数;一是有关客
户目前所处位置的信息,以便建立至MS的
呼叫路由,如:MSC、VLR地址等。HLR以
永久的方式存储用户的基本数据。在HLR
中,唯一变化的数据是用户的当前位置
(VLR地址)。


AUC:用于产生为确定移动客户的身
份和对呼叫保密所需的鉴权、加密三参数
(RAND、SRES、Kc)的功能实体。


EIR:也是一个数据库,存储有关 ME
的参数。重要完成对移动设备的识别、监视、
闭锁等功能