通信工程師傳輸與接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口

6.3.1  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接口
GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動(dòng)臺(tái)、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，如圖6.11所示?；咀酉到y(tǒng)(BSS)由基站收發(fā)臺(tái)(BTS)和基站控制器(BSC)組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由移動(dòng)交換中心(MSC)和操作維護(hù)中心(OMC)以及歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)認(rèn)證中心(AUC)和設(shè)備標(biāo)志寄存器(EIR)等組成。

1．移動(dòng)臺(tái)(MS)
移動(dòng)臺(tái)是移動(dòng)網(wǎng)中的用戶終端，包括移動(dòng)設(shè)備(ME：Mobile Equipment)和移動(dòng)用戶識(shí)別模塊SIM卡(Subscriber Identity Module，通常稱為SIM卡)。
　　2．基站系統(tǒng)(BSS: Base Station System)
基站系統(tǒng)(BSS)負(fù)責(zé)在一定區(qū)域內(nèi)與移動(dòng)臺(tái)之間的無線通信。一個(gè)BSS包括一個(gè)基站控制器(BSC: Base Station Controller)和一個(gè)或多個(gè)基站收發(fā)臺(tái)(BTS: Base Transceiver Station)兩部分組成。
1) 基站收發(fā)臺(tái)(BTS)
BTS是BSS的無線部分，受控于基站控制器BSC，包括無線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、連接基站控制器的接口電路以及收發(fā)臺(tái)本身所需要的檢測(cè)和控制裝置等。它完成BSC與無線信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)BTS與MS之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。
2) 基站控制器(BSC)
BSC是BSS的控制部分，處于基站收發(fā)臺(tái)BTS和移動(dòng)交換中心MSC之間。一個(gè)基站控制器通常控制幾個(gè)基站收發(fā)臺(tái)，主要功能是進(jìn)行無線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)越區(qū)切換進(jìn)行控制等。
3．網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS: Network SubSystem)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要包含GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對(duì)GSM移動(dòng)用戶之間通信和GSM移動(dòng)用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實(shí)體構(gòu)成，各功能實(shí)體之間和NSS與BSS之間都通過No.7信令系統(tǒng)互相通信。
(1) 移動(dòng)交換中心MSC是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，如6.2節(jié)所述，它為本MSC區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)提供所有的交換和信令功能。
(2) 網(wǎng)關(guān)MSC(GMSC：Gateway MSC)是完成路由功能的MSC，它在MSC之間完成路由功能，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)與其他網(wǎng)的互連。
(3) 歸屬位置寄存器HLR是一種用來存儲(chǔ)本地用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。在移動(dòng)通信網(wǎng)中，可以設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)HLR，這取決于用戶數(shù)量、設(shè)備容量和網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)等因素。每個(gè)用戶都必須在某個(gè)HLR(相當(dāng)于該用戶的原籍)中登記。登記的內(nèi)容主要有：
用戶信息：如用戶號(hào)碼、移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼等；
位置信息：如用戶的漫游號(hào)碼、VLR號(hào)碼、MSC號(hào)碼等，這些信息用于計(jì)費(fèi)和用戶漫游時(shí)的接續(xù)。這樣可以保證當(dāng)呼叫任一個(gè)不知處于哪一個(gè)地區(qū)的移動(dòng)用戶時(shí)，均可由該移動(dòng)用戶的HLR獲知它當(dāng)時(shí)處于哪一個(gè)地區(qū)，進(jìn)而建立起通信鏈路。
業(yè)務(wù)信息：用戶的終端業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)信息、業(yè)務(wù)限制情況、補(bǔ)充業(yè)務(wù)情況等。
(4) 訪問位置寄存器VLR是一個(gè)用于存儲(chǔ)進(jìn)入其覆蓋區(qū)的用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)移動(dòng)用戶漫游到新的MSC控制區(qū)時(shí)，由該區(qū)的VLR來控制。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入一個(gè)新的區(qū)域時(shí)，首先向該地區(qū)的VLR申請(qǐng)登記，VLR要從該用戶的HLR中查詢，存儲(chǔ)其有關(guān)的參數(shù)，并要給該用戶分配一個(gè)新的漫游號(hào)碼(MSRN)，然后通知其HLR修改該用戶的位置信息，準(zhǔn)備為其他用戶呼叫此移動(dòng)用戶時(shí)提供路由信息。移動(dòng)用戶一旦由一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)時(shí)，移動(dòng)用戶則重新在新的VLR上登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)。一般的，一個(gè)MSC對(duì)應(yīng)一個(gè)VLR，記作MSC/VLR。
(5) 鑒權(quán)認(rèn)證中心AUC與HLR相關(guān)聯(lián)，是為了防止非法用戶接入GSM系統(tǒng)而設(shè)置的安全措施。AUC可以不斷為用戶提供一組參數(shù)(包括隨機(jī)數(shù)RAND、符號(hào)響應(yīng)SRES和加密鍵Kc三個(gè)參數(shù))，該參數(shù)組可視為與每個(gè)用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)，在每次呼叫的過程中可以檢查系統(tǒng)提供的和用戶響應(yīng)的該組參數(shù)是否一致，以此來鑒別用戶身份的合法性，從而只允許有權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)并獲得服務(wù)。AUC 只與它相關(guān)的HLR之間進(jìn)行通信。
(6) 設(shè)備識(shí)別寄存器EIR是存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用于對(duì)移動(dòng)設(shè)備的鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。
(7) 操作和維護(hù)中心(OMC: Operation & Maintenance Center)對(duì)全網(wǎng)中每一個(gè)設(shè)備實(shí)體進(jìn)行監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)GSM網(wǎng)內(nèi)各種部件的功能監(jiān)視、狀態(tài)報(bào)告、故障診斷、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞等功能。
4．接口
移動(dòng)業(yè)務(wù)的國(guó)際漫游要求各個(gè)廠家生產(chǎn)的移動(dòng)設(shè)備之間必須能夠進(jìn)行互通。因此，GSM系統(tǒng)在制定技術(shù)規(guī)范時(shí)就對(duì)其子系統(tǒng)之間及各功能實(shí)體之間的接口和協(xié)議作了比較具體的定義，使不同供應(yīng)商提供的GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備能夠符合統(tǒng)一的GSM技術(shù)規(guī)范而達(dá)到互通、組網(wǎng)的目的。
GSM系統(tǒng)的主要接口有A接口、Abis接口和Um接口等。
(1)  A接口定義為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)與基站子系統(tǒng)(BSS)之間的通信接口，從系統(tǒng)的功能實(shí)體來說，就是移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)之間的互連接口，其物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048 Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。
(2)  Abis接口定義為基站子系統(tǒng)的兩個(gè)功能實(shí)體基站控制器BSC和基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)之間的通信接口，用于BTS與BSC之間的遠(yuǎn)端互連，物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048 Mb/s或64 kb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實(shí)現(xiàn)。
(3)  Um接口(空中接口)定義為移動(dòng)臺(tái)MS與基站收發(fā)臺(tái)BTS之間的通信接口，用于移動(dòng)臺(tái)與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通，其物理鏈接通過無線方式實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括無線資源管理，移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。
此外還有網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)內(nèi)部接口，這里只作簡(jiǎn)單敘述：
B 接口：MSC  和與它相關(guān)的VLR 之間的接口；
C 接口：MSC  和HLR 之間的接口；
D 接口：HLR  和VLR 之間的接口；
E 接口：MSC 之間的接口；
G 接口：VLR 之間的接口；
H 接口：HLR  和AUC 之間的接口。

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