全球移动通信系统GSM（2G）

1 GSM定义

GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。GSM是基于窄带TDMA制式，80年代兴起于欧洲，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM通信方式的方便之处在于它提供了一个智能卡，即SIM卡，并且机卡可以分离，这样用户可以更换GSM通信终端而无需更换SIM卡ID。GSM通信方式还允许用户发送和接收每条不超过160字长度的短信息，这就促成了GSM通信网络与监控装置的实际应用向结合。

2 GSM构成

（1）移动台MS（Mobile Station）
MS是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，包括手持台、车载台和便携式台，其中，手持台的用户将占整个用户的极大部分。

MS由移动终端和用户识别卡两部分组成。移动终端主要完成语音信号的处理和无线收发等功能。SIM卡存储认证用户身份所需的所有信息以及与安全保密有关的重要信息，以防非法用户入侵，移动终端只有插入了SIM卡后才能接入GSM网络。

（2）基站子系统BSS（Base Station Subsystem）
BSS是NSS和MS之间的桥梁，主要完成无线通信管理和无线收发功能。此外BSS系统还包括编码变换和速率适配单元TRAU。TRAU通常位于BSC与MSC之间，主要完成16kbps的RPE-LTP编码和64kbps的A律PCM编码之间的码型变换。BSS主要包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS两个部分：

基站控制器BSC（Base Station Controller）：处理所有的与无线信号有关的工作，包括小区的切换、无线资源管理等，负责控制与管理，只有一个，位于MSC与BTS之间，具有对一个或者多个BTS进行控制和管理的功能，主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。BSC也是一个小型的交换机，它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连。

基站收发信台BTS：基站收发信机，由BSC控制，主要负责无线传输功能，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS通过Abis接口与BSC相连，通过空中接口Um与MS相连。

（3）网络交换子系统NSS（Network and Switching Subsystem）
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。包括如下组成部分：

MSC（Mobile Service Switching Center）：移动业务交换中心，GSM系统的核心，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接；完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能；提供面向系统其他功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他MSC互联的接口

HLR（Home Location Register）:归属位置寄存器，HLR是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有的信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务以及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需要的路由信息。一个HLR可以覆盖几个MSC服务区甚至整个移动网络。

VLR（Visitor Location Register）：拜访位置寄存器，存储了进入其覆盖区的所有用户及其与呼叫处理有关的信息，为已经登记的移动用户提供呼叫接续的条件。VLR是一个动态的数据库，需要与有关的归属位置寄存器HLR进行大量的数据的交换以保证数据的有效性。当用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将删除临时记录的该移动用户的数据。在物理上MSC和VLR通常合为一体

AUC（Authentication Center）：鉴权中心，是一个对各个对GSM核心网的连接的尝试（通常是在电话开机的时候进行）的SIM卡进行鉴权的功能。一旦鉴权成功，HLR就被允许管理该SIM以及上面描述的服务。一个密钥（encryption key）也被生成，它将随后被用于加密所有的移动电话和GSM核心网之间的无线通信（语音、短信，等等）。AUC是一个受到严格保护的数据库，存储用户的鉴权信息和加密参数。在物理实体上，AUC和HLR共存。

EIR（Equipment Identity Register）：移动台设备识别寄存器，存储与移动台设备有关的参数，可以对移动台设备进行识别、监视和闭锁等，防止未经许可的移动设备使用网络

其它支撑功能：
计费中心（Billing Center，简称：BC）负责处理由VLR和HLR生成收费单（toll tickets），并为每个签约用户生成一个账单。它也负责为漫游签约用户生成账单数据。

短信中心（Short Message Service Center，简称：SMSC）支持短信的发送和接收。

多媒体消息中心（Multimedia Messaging Service Center，简称：MMSC）支持向（或从）能够使用多媒体消息（MMS）的手机发送（或接收）多媒体数据（例如，图片、音频、视屏，以及其它组合）。

语音信箱系统（VoiceMail System）记录并存储语音留言。

合法监听功能，根据美国法律，也被照搬到许多其它国家，尤其是欧洲，所有的电信设备都必须提供设施用于对被选中的用户的呼叫进行监听。必须有一定程度的支撑，以便它能被建立在任何不同的网元中。按照相关的美国法律，“合法监听”的概念也被称为“通信协助执法法”（Communications Assistance for Law Enforcement Act，简称：CALEA）。基本上，合法监听的实现和电话会议的实现类似。当A和B在相互谈话时，C可以进入这个通话，并静默地收听。

（4）操作维护子系统OMS（Operation and Maintenance Subsystem）
GSM系统的所有的功能单元都可以通过各自的网络连接到OMS，通过OMS可以实现GSM网络各个功能单元的监视、状态报告和故障诊断等功能。OMS实体是操作维护中心OMC（Operation and Maintenance Center），用于完成移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护等任务。

OMC可以分为两个部分：OMC-S（操作维护中心-系统部分）和OMC-R（操作维护中心-无线部分）。OMC-S用于NSS系统的操作和维护，OMC-R用于BSS系统的操作和维护。