GSM 系统网络结构简介GSM系统的出现GSM的全称是Global System for Mobile communications。
由于欧洲移动通信发展迅速，出现了不同制式的移动通信系统，互相之间不兼容，带来了不便。
为解决这一问题，欧洲各国共同制定了统一的GSM移动通信标准，GSM系统在欧洲的全面采用，使GSM移动用户可以在各国之间漫游GSM的诸多优点也使得它在全球范围内被采用。
使用标准开放式接口模拟系统的接口是不公开的，也就是说如果网络运营商采用了某厂家的交换机后，也必须使用该厂家的基站。
GSM系统不同于其他模拟系统的一个重要之处是它采用标准开放式接口和统一的协议，如：C7、X.25、G.703、LAPB、LABD等。
这样可以将不同厂家的设备配合起来使用，一方面增强生产厂家之间的竞争，降低设备价格，另一方面，网络运营商选用设备时有了更大的灵活性。
解决兼容性RADIOCOM 2000 注：此图摘自CP02GSM Network Components and ArchitectureGSM网络组成和结构概述对面图所示的是一个简化的GSM网络结构示意图，每种组件只出现了一次，实际中很多组件可能出现多次。
图中各种组件之间通信即采用GSM规定的标准接口。
GSM系统应该包含以下几个部分：移动台MS（The Mobile Station）移动用户实际看到和使用的部分，如移动电话、传真机等，它包括移动设备ME（Mobile Equipment）和SIM卡（Subscriber Identity Module）基站系统BSS（The Base Station System）提供移动台和陆地交换设备之间的无线接口，包括XCDR(Transcoder)，BSC(Base Station Controller)和BTS(Base Transceiver Station)网络交换系统（The Network Switching System）由移动业务交换中心MSC（Mobile Service Switching Centre）和相关的数据库实体等组成，提供话音或数据业务的交换以及信令的处理。
另外提供GSM网络到PSTN的接口。
操作维护系统（The Operation and Maintenance Subsystem）完成对整个网络的操作维护。
GSM Network Components注：此图摘自CP02移动台MS移动台由两部分组成：移动设备ME和SIM卡移动设备移动设备是移动用户实际所使用的硬件设备，它用来接入GSM 网络，可能是电话或传真机等。
主用有三种：车载式，便携式，手持式。
每一个移动设备都有一个唯一的、永久的IMEI（International Mobile Equipment Identity）号来识别它。
SIM卡SIM（Subscriber Identity Module）是一张用来识别移动用户身份的智能卡，每一张SIM卡对应一个IMSI（International Mobile Subscriber Identity）号。
需要将SIM卡插入移动设备，才能使用，没有SIM卡的移动设备只能做紧急呼叫。
计费时则是根据移动用户来计费，并不根据所使用的设备或位置计费。
移动设备可从商店购买，但SIM卡只能从网络运营商处获得。
SIM卡还完成用户身份鉴权算法。
SIM卡存的信息SIM卡内所存的信息主要有：IMSI：用来唯一的识别移动用户，只在初始化时，在空间信道发送TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)：用来暂时性识别移动用户的号码，系统会周期性的改变TMSI，移动用户初次呼叫或登记时，需在空间信道发送IMSI号，系统收到后给该移动用户分配一个TMSI号，在接下来的呼叫中用该TMSI号来识别这个移动用户，经过一定的时间或一定次数的呼叫后，系统会重新给该移动用户分配一个TMSI号。
这样减少了IMSI号被截取的可能，有效的防止了盗机。
LAI(Location Area Identity)：GSM系统将基站的无线覆盖区域，在地理上划分成多个位置区，每个位置区对应一个LAI，SIM卡内所存的LAI指示了当前移动用户所在的位置。
Ki(Subscriber Authentication Key):用户鉴权密键，用于IMSI身份鉴别。
MSISDN(Mobile Station International Services Digital Network):移动用户的电话号码。
除了上面的这些主要信息以往，SIM卡内还存有补充业务信息、PIN（Personal Identity Number password个人密码）等。
SIM卡所存的大多信息从SIM卡发行日起是不可读（如Ki）和不可改的（如IMSI），另外有一些信息则是不停变化的，如LAI将随着移动用户所处的位置区不同而不断变化。
基站系统BSSBSS位于MSC和MS之间，通过2M E1传输线与MSC连接，与MS之间则通过无线接口联系，为MS提供无线覆盖。
一个BSS包括一个BSC，一个XCDR，一个或多个BTS。
BSC（Base Station Controller）:它是BSS的控制设备，控制整个BSS。
XCDR(Transcoder)：压缩编码器，压缩话音信号，将MSC出来的64kbit/s的话音信号压缩成13kbit/s，加上3kbit/s的填充比特后，形成16kbit/s的话音信号送到BSC，对于从BSC过来的话音信号则是一个相反的过程。
由于这个原因，所以虽然XCDR属于BSS，但一般放在MSC边，称为RXCDR(Remote Transcoder),这样可以节省传输线。
BTS(Base Transceiver Station):无线收发信设备，提供与MS之间的无线接口。
BTS受BSC控制，一个BSS可能有多个BTS。
BTS与BSC之间可有多种连接方式（针对Motorola设备）：星型（Star）：BTS直接与BSC相连，不经过其他设备。
菊花链型（Daisy Chain）：将多个BTS串接，连到BSC。
环型(Loop)：将菊花链另一头的BTS直接连到BSC，使多个BTS 与BSC形成一个环。
叉型:菊花链中间的某个BTS再连一个BTS，形成分支。
这些方法可以同时使用。
13＋3＝压缩编码星型连接菊花链环型连接叉型连接网络无线覆盖BSS由一个BSC带多个BTS组成，每个BTS有一定的无线覆盖区域，同一BSS的BTS共同形成一个大的无线覆盖区域，该区域称为一个BSC Area。
MSC下带一个或多个BSS，这些BSS的BSC Area共同组成一个MSC Area。
MSC与BSC之间通过唯一的A接口传信令。
MSC另外提供到PSTN、ISDN、PDN等的接口。
多个MSC之间可以有中继互相联系，多个MSC Area共同组成一个大的无线覆盖区域。
移动用户要获得服务，首先必须处于无线覆盖区域内。
移动用户通话时，通过空中信道将话音信号送到BTS，再到BSC，由BSC送到MSC交换后送到固定网用户，或再通过BSC、BTS送到另一个移动用户，反向亦然。
注：此图摘自CP02网络交换系统网络交换系统完成GSM网络的主要交换功能和移动性管理，还包括存储移动用户信息的数据库。
主要功能是实现GSM网络与其他电信网络之间的通信。
网络交换系统由以下部分组成：MSC: Mobile Service Switching CentreHLR: Home Location RegisterVLR: Visitor Location RegisterEIR: Equipment Identity RegisterAUC: Authentication CentreIWF: Interworking FunctionEC: Echo CancellerThe Network Switching System注：此图摘自CP02Mobile Service Switching Centre －MSC移动业务交换中心MSC是GSM网络中处理交换与信令功能的交换机。
提供到BSS和到固定网的接口，一个MSC一般要带多个BSS保证无线覆盖，一个国家一般要有多个MSC保证无线覆盖。
MSC的基本功能：Call Processing 呼叫处理包括呼叫建立，切换，移动性管理（位置登记、鉴权等）Operation & Maintenance数据库管理，话务统计，Man Machine InterfaceInternetwork Interworking 网络互通功能管理GSM网络与PSTN之间的接口Billing 计费收集呼叫计费数据MSC与普通固定网交换机相比，除了要完成基本的呼叫建立与交换以功能外，还要考虑移动通信的一些特殊特性，如无线资源分配、移动用户的移动性等，所以MSC至少还应该能参与完成位置登记、切换等。
归属位置寄存器HLR是一个数据库，存储移动用户相关数据信息，包括所有不变的数据和所有临时的数据。
一个PLMN可能需要一个或多个HLR 来存储该PLMN的所有用户数据，所需HLR数取决于整个网络中的用户数和HLR硬件设备的容量。
每个用户只在一个HLR中有一份数据，每个HLR存储所有用户数据的一部分。
GSM网络中MSC、VLR需要访问HLR，获得用户数据。
访问HLR可以利用IMSI或MSISDN来查找用户数据。
HLR中存储的信息有：Subscriber ID (IMSI and MSISDN)Current subscriber VLR (current location)Supplementary services subscribed toSupplementary service Information (eg. current forwarding number)Subscriber status (registered/deregistered)Authentication key and AUC functionalityMobile Subscriber Roaming Number (MSRN)拜访位置寄存器VLR存储临时的用户的数据，内容大部分与HLR相同，但移动用户的临时数据只有当该用户在该VLR Area内是active状态时才会存有。
每个VLR负责地理上一定的区域，该区域称为VLR Area，当MS移动到该VLR Area时，将会做位置登记（Location Register Procedure），找到MS所在的HLR，获取MS建立呼叫或作被叫时所需的数据并暂存。
所以VLR相当于是一个存储处于该VLR Area内用户数据的本地数据库，减少对HLR的访问，因为访问HLR是很耗时的。
