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GSM通信协议详解
GSM全名为:Global System for munications,中文为全球移动通讯系统,是第二代(2G)移动通信系统,俗称"全球通",是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。目前,我国中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括 GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及 GSM1900:1900MHz等几个频段。
GSM的发展:
  GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在80年代初,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其他各国也提供移动业务。但是模拟系统有一些限制:第一,尽管在80年代初的过低估计下,移动业务的潜在需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量;第二,运营中的不同系统不能向用户提供兼容性:一个TACS终端不能进入NMT网,一个NMT终端也不能进入TACS网。为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统。
1982年在欧洲邮电行政大会(CEPT)上成立“移动特别小组”(Group Special Mobile)简称“GSM”,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1990年完成了GSM900的规范,产生一套12章规范系列。随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐渐演变为“全球移动通信系统”(Global System for munication)的简称。
GSM通信系统组成:
蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成
如图2-1所示
  (1)GSM系统原理
其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口,BSS与MS之间的接口为“Um”接口。在模拟移动通信系统中,TACS规范只对Um接口进行了规定,而未对A接口做任何的限制。因此,各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议,对Um接口遵循TACS规范。也就是说,NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备,而MS可用不同厂家的设备   
由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范,运营公司当然喜欢花最少的投资,用最好的设备来建最优良的通信网,因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。也就是说,各接口都是开放式接口。 
 
GSM系统框架图:
 
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
    A接口往右是NSS系统,它包括有移动业务交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR),A接口往左Um接口是BSS系统,它包括有基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)。Um接口往左是移动台部分(MS),其中包括移动终端(MS)和客户识别卡(SIM)。
 
在GSM网上还配有短信息业务中心(SC),即可开放点对点的短信息业务,类似数字寻呼业务,实现全国联网,又可开放广播式公共信息业务。另外配有语音信箱,可开放语音留言业务,当移动被叫客户暂不能接通时,可接到语音信箱留言,提高网路接通率,给运营部门增加收入。  
(2)交换网路子系统 NSS
交换网路子系统(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它公用通信网之间的接口。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、移动性管理等。另外,为了建立至移动台的呼叫路由,每个MS、还应能完成入口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,例如客户的号码,所处位置区域的识别,向客户提供的服务等参数。 
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归属位置寄存器(HLR)注册登记,它主要存储两类信息:一是有关客户的参数;二是有关客户目前所处位置的信息,以便建立至移动台的呼叫路由,例如MSC、V