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gsm模块的工作原理
GSM（Global System for Mobile Communications）模块是一种能够在移动通信网络中实现无线通信的设备。
它是将通信功能集成在一块小型的电路板上，包含有手机通信所需的所有相关硬件和软件。
GSM模块的工作原理可简单分为以下几个步骤：
1. 接收和发送信号：GSM模块首先从天线接收到来自基站的无线信号。
这些信号经过一个收发器进行放大和滤波，并转化为数字信号。
2. 分离信号：经过放大和滤波后，数字信号被GSM模块内部的解调器分离成音频和数据信号。
3. 处理数据：GSM模块将从基站接收到的数据进行解码和处理，确保数据的完整性和准确性。
4. 用户交互：GSM模块配备有一个输入输出接口，可以通过该接口与外部设备（例如微控制器、计算机）进行通信。
用户可以通过输入接口发送指令或数据到模块，同时模块也可以通过输出接口将数据发送到外部设备。
5. 数据传输：GSM模块使用GSM网络传输数据。
数据可以是短信、语音、图片或其他多媒体形式。
6. 与基站通信：GSM模块通过GSM网络与基站进行通信。
它
可以发送和接收数据，同时也可以参与到移动通话中。
总的来说，GSM模块就是通过接收、处理和发送信号来实现无线通信的设备。
它可以将用户发送的数据通过GSM网络传输到接收方，并能从基站接收来自其他设备的数据。
gsm的工作原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种基于数字技术的移动通信标准。
其工作原理可以分为以下几个方面：1. 频率分配：GSM网络将可用的无线频谱分为不同的频道，每个频道可以同时支持多个用户进行通信。
频谱分配由基站控制器（BSC）进行管理，它根据网络负载和通信需求动态地分配频率资源。
2. 信号传输：GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将每个频道划分为多个时隙，每个时隙可用于传输不同用户的信息。
通过这种方式，多个用户可以在同一个频道上同时进行通信，提高了系统的容量和效率。
3. 基站系统：GSM网络由许多基站组成，每个基站负责覆盖特定范围内的用户。
基站由基站控制器进行管理，它与移动设备进行无线通信，将用户的语音和数据信息转发到目标位置。
4. 用户鉴权：当移动设备尝试接入GSM网络时，网络会对用户进行鉴权，确保其合法性和身份。
这涉及到与用户SIM卡中的密钥进行比对，以验证用户的身份。
5. 话音编码：GSM系统使用全球通用的话音编码标准（GSM-FR），将用户的语音信号进行数字化和编码，以便在网络中传输。
这种编码可以减小语音数据量，提高传输效率。
6. 数据传输：除了语音通信外，GSM系统还支持数据传输，例如短消息服务（SMS）、多媒体消息服务（MMS）和互联网接入。
这些数据会被编码和打包，并通过GSM网络传输到目标设备。
总的来说，GSM的工作原理是通过频率分配、时分多址技术、基站系统、用户鉴权、话音编码和数据传输等关键技术，实现移动设备之间的语音和数据通信。
这种标准化的通信方式使得全球范围内的移动通信变得更加便捷和高效。
GSM通信系统实验
一、实验目的
了解GSM通信系统的组成及特性。
二、实验内容
1、让学生了解实验箱整体结构，溯溪界面的具体切换级每一项所代表的含义；
2、了解实验箱中信号的具体流程
三、实验器材：
1、GSM实验系统
四、实验原理：
实验箱基本布局
五、实验步骤：
1、加电操作：（主要是操作实验箱右边的五个软键）
1）将GSM实验箱接通电源，此时人机接口部分的电源指示灯亮成红色，当按下开关
power键时，电源指示灯由红色转成黄色，同时主板上的5V和12V电源指示灯亮2）、调解亮度旋钮，使LCD背景亮度适中，显示开机界面00号，延时两秒后进入同步模式下，手机和GSM实验箱之间就可以进行通话操作。
2、手机入网操作
1）GSM实验箱加电后，将GSM实验箱随机配备的SIM卡放入手机，将天线与人机接口部分的射频输入输出相连，同时将手机靠近天线
2）在所有界面上，处于反白状态的项目均可用旋转编码器进行设置和选择
3、手机与GSM实验箱通信操作：
手机入网后，在同步模式下（01界面）按基站主叫，工作界面切换到04号界面，基站主叫字样闪烁，手机振铃，在手机接听电话情况下，界面切换到03界面，显示手机的IMEI和IMSI码，并且通话字样闪烁
4、挂机操作
当手机与实验箱之间通话完毕，03界面上按基站挂机键时，实验箱回到主界面；手机挂机则实验箱自动回到主界面。
六、实验心得体会：。
第19讲GSMR通信系统基站与手机的通信流程GSM-R通信系统（GSM-Railway）是一种专门为铁路通信而设计的移动通信系统，用于铁路运输领域，以提供高可靠性、高安全性的通信服务。
该系统由基站和手机组成，通过特定的通信流程实现信息的传输和交换。
GSMR基站主要负责管理和控制与之连接的手机的通信，同时还与其他基站进行通信，以实现不同区域的覆盖和无缝切换。
手机则负责与基站进行通信，同时处理和传输其他用户的呼叫和数据。
通信流程如下：1.手机开机和注册：当手机开机时，它将周围的基站，并选择信号最强的基站进行注册。
手机将发送注册请求给基站，包括手机的身份信息和位置信息。
基站收到请求后，将验证手机的身份信息，并将其注册到系统中。
手机在成功注册后，将收到一个临时标识符（TMSI）和一个临时网络识别码（TIN）。
3.呼叫信令交换：当呼叫请求被接受后，基站将与被叫终端进行信令交换，包括呼叫的接受和建立。
一旦建立呼叫，通话双方就可以开始进行语音通信。
4.通话过程：基站会维护通话期间的连接，并提供相关的通话管理功能，如通话的转移、保持和终止。
基站负责将语音数据传输到目标终端，并确保通信质量和稳定性。
5.呼叫终止：当通话结束时，一方或双方可以发送呼叫释放请求给基站。
基站将处理释放请求，并通知对方终端呼叫已经结束。
之后，基站将释放与这次通话相关的资源，并将手机的状态从“通话中”改为“待机”。
除了语音通话，GSM-R系统还支持数据传输和短信功能。
数据传输可以通过GPRS（General Packet Radio Service）进行，用户可以通过手机发送和接收数据包。
短信功能则类似于常规移动通信系统，可以通过手机发送和接收短信。
总之，GSM-R通信系统的通信流程包括手机的开机和注册、呼叫发起、呼叫信令交换、通话过程和呼叫终止等步骤。
该系统通过基站和手机之间的信令和数据交换，提供高可靠性和高安全性的通信服务，满足铁路运输领域的通信需求。
CS业务流程目录1.1.1.寻呼----------------------------------------------------------------- 3 1.1.2.鉴权----------------------------------------------------------------- 3 1.1.3.加密----------------------------------------------------------------- 4 1.1.4.身份标识------------------------------------------------------------- 4 1.1.5.TMSI重新分配-------------------------------------------------------- 5 1.1.6.位置更新流程--------------------------------------------------------- 71．普通位置更新---------------------------------------------------------- 8 同一个MSC下的位置更新----------------------------------------------- 8 不同MSC下的位置更新------------------------------------------------- 9 2．周期性位置更新------------------------------------------------------- 10 3．开关机--------------------------------------------------------------- 11 1．关机------------------------------------------------------------- 12 2．开机------------------------------------------------------------- 12 1.1.7.语音呼叫------------------------------------------------------------ 14主叫-------------------------------------------------------------------- 15 被叫-------------------------------------------------------------------- 17 1.1.8.局间呼叫------------------------------------------------------------ 19 1.1.9.智能网触发---------------------------------------------------------- 201．主叫用户触发--------------------------------------------------------- 23 2．被叫用户触发--------------------------------------------------------- 25 3．主加被叫都触发------------------------------------------------------- 27 1.1.10.短消息-------------------------------------------------------------- 291.主叫部分（发送短消息部分）-------------------------------------------- 292.被叫部分（收短消息部分）---------------------------------------------- 30 1.1.11.切换业务------------------------------------------------------------ 321.局内切换-------------------------------------------------------------- 332.局间切换-------------------------------------------------------------- 341.1.1.寻呼在移动通信系统中，通信终端的位置不是固定的。
GSM通信协议详解在GSM中，移动通信系统被划分为多个不同的子系统。
其中最重要的是移动站子系统（Mobile Station Subsystem，MSC）和基站子系统（Base Station Subsystem，BSS）。
移动站子系统包括了移动设备（如手机）和SIM卡（Subscriber Identity Module）以及与之相连的电信网络。
基站子系统由多个基站控制器（Base Station Controller，BSC）和多个基站（Base Transceiver Station，BTS）组成。
BTS是一个无线基站，用于无线信号的传输和接收。
GSM使用了时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）的技术，这意味着不同用户在同一频段上具有不同的时间时隙。
在一个GSM 网络中，时隙被划分为不同的帧，每个帧有8个时隙。
每个时隙的时间长度为0.577毫秒。
在GSM通信协议中，移动设备和基站之间的通信过程有以下步骤：首先，当移动设备打开时，它会与最近的基站进行连接并进行注册。
在注册过程中，移动设备会发送一个注册请求消息，包含了设备的信息和位置。
基站会将这些信息发送到MSC，以便它能够知道设备的位置。
一旦设备成功注册，MSC和BSC之间的通信会建立起来。
这是通过GSM的调度和控制信道进行的。
MSC负责管理通信的路由和交换，而BSC 负责管理与移动设备之间的无线信号的传输和接收。
一旦通话建立起来，语音数据就会通过GSM的语音信道传输。
GSM使用了自适应多速率编解码技术（Adaptive Multi-Rate Codec，AMR）来优化语音数据的传输质量。
在GSM中，移动设备还可以发送和接收短信。
短信可以通过GSM的短信信道进行传输。
GSM协议还定义了一些其他的功能，如数据传输、位置更新、漫游等。
总之，GSM通信协议是一种用于移动通信的标准。
它由移动站子系统和基站子系统组成，使用时分多址技术来实现多用户的同时通信。
课程说明课程介绍GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。
其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。
信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。
这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系，对移动性特征做重点说明。
课程目标本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。
对流程的介绍突出了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。
通过学习本课程，可以基本掌握：●移动用户做位置登记的信令过程；●移动用户做主叫的信令过程；●移动用户做被叫的信令过程；●MSC做汇接呼叫的信令过程；●BSC内切换信令过程；●BSC间切换的信令过程；●MSC间切换的信令过程；●呼叫重建的信令过程；●定向重试的信令过程。
对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。
相关资料第1章呼叫过程的信令分析对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：●主叫移动用户部分●被叫移动用户部分●拆线部分1.1 主叫信令流程移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。
一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。
接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。
经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。
鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。
经过这个阶段，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。
TCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。
经过这个阶段，主叫用户的话音信道已经确定，如果在后面被叫接续的过程中不能接通，主叫用户可以通过话音信道听到MSC的语音提示。
取被叫用户路由信息阶段主要包括：向HLR请求路由信息；HLR向VLR请求漫游号码；VLR回送被叫用户的漫游号码；HLR向MSC回送被叫用户的路由信息（MSRN）。
MSC收到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被叫用户的局向。
然后进行话路接续。
主叫过程的信令流程如后面的图所示。
注意:应该注意的是：从VLR到HLR/AUC取鉴权集的过程不是必须的。
VLR到HLR/AUC取鉴权集时，HLR每次送5组，本次使用一组，另外4组保存在VLR中供后续的鉴权过程使用。
只有当VLR中的鉴权集使用完毕，VLR才发起向HLR/AUC取鉴权集的过程。
另外，如果MSC通过对被叫用户的MSRN的分析得知被叫用户是本局用户，那么就不会向其它MSC发送初始地址消息（IAI/IAM），而是根据被叫用户的位置区直接通知本局BSC对被叫用户发起寻呼。
如果被叫用户非本局用户，则通过信令路由分析，通过适当的链路向目的MSC发IAI消息，以建立话路。
主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令：当用户输入被叫号码完毕按下发射按纽后，手机（以下以MS代替）将进行一系列动作，首先MS将在随机接入信道（RACH）向BSS发送信道请求消息，以便申请一个专用信道（SDCCH），BSC为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息通知MS为其分配的专用信道，随后MS将在为其分配的SDCCH上发送一个层三消息---CM业务请求消息，在该消息中CM业务类型为移动发起呼叫，该消息被BSS透明的传送至MSC，MSC收到CM业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知VLR处理此次MS的接入业务请求，（同时，由于在BSC和MSC之间用到了SCCP有连接服务，为建立SCCP连接，MSC还将向BSC回连接确认消息），收到业务接入请求后，VLR将首先查看在数据库中该MS是否有鉴权三参组，如果有，将直接向MSC下发鉴权命令，否则，向相应的HLR/AUC请求鉴权参数，从HLR/AUC得到三参组，然后再向MSC下发鉴权命令。
MSC收到VLR发送的鉴权命令后，通过BSS向MS下发鉴权请求，在该命令中含有鉴权参数，MS收到鉴权请求后，利用SIM卡中的IMSI和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应消息送达MSC，MSC将鉴权结果回送VLR，由VLR 核对MS上报的鉴权结果和从HLR取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后，VLR将首先向MSC下发加密命令，然后通知MSC该MS此次接入请求已获通过，MSC通过BSS通知MS业务请求获得通过，然后MSC向MS下发加密命令，该命令内含加密模式，MS收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此MS完成了整个接入阶段的工作。
TCH指配阶段、取被叫漫游号码阶段主要信令：经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，按照规范，此时MS将发送一个set up消息，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息，MSC收到此消息后，首先通过S.I.F.O消息向VLR查询该用户的相关业务信息，VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续，如果可以继续，通过完成呼叫消息向MSC回送该用户数据，MSC收到该信息后，通过呼叫继续消息，经BSS通知MS呼叫在继续处理之中，然后，根据A接口电路情况，向BSC发送指配请求消息，在该消息中选定某条A接口电路，BSC收到该指令后，向BTS、MS指定无线资源，MS收到该指令后，占用成功回送分配完成消息，到此TCH指配阶段完成，本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。
MSC收到MS上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSRN后，想主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAI消息。
至此主叫信令流程基本结束。
1.2 被叫信令流程对移动用户来说，被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。
一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，通话阶段。
接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。
经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。
鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立。
经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。
TCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。
经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。
如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。
被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程当一个端局MSC收到它局发送的IAI消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC会首先通过S.F.I.C消息向相应的VLR 查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信息（LAI），MSC收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的BSC的信令点编码，向相应的BSC下发寻呼命令，BSC通知所控制的BTS在寻呼信道（PCH）下发寻呼消息。
手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入信道（RACH）上报寻呼响应消息，（由于在A接口用到了SCCP的有连接服务，所以寻呼响应同时被视为SCCP的连接建立请求消息，MSC的SCCP层对应的应该回一个连接证实消息），同时MSC向VLR发送处理接入请求消息，VLR首先启动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果VLR中没有该用户的鉴权三参组，VLR会发起向HLR取鉴权参数的过程（详细过程可以参见主叫用户的接入过程中的鉴权过程），否则VLR会直接向MSC发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含有该用户的一个鉴权三参组（RAND，KC，SERS），MSC收到该消息后，会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权命令，MS收到鉴权请求后，根据SIM卡中的KI，计算出对应的SERS，之后，将SERS在鉴权响应消息中上报MSC，MSC回送至VLR，VLR收到鉴权响应消息后，核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致，如果一致，向MSC发送接入请求接受消息，通知MSC该用户的此次接入请求被接受。
并通过完成呼叫消息向MSC回送被叫的用户信息；如果不一致，此次呼叫将被拒绝。
被叫TCH指配阶段、通话阶段主要信令流程：MSC收到完成呼叫消息后，向BSS侧发送SETUP消息，提示将建立呼叫，MS收到该消息后，回送呼叫证实消息，之后，MSC选择相应的A接口电路，向对应的BSC发送指配请求消息，BSC根据资源情况分配相应的无线资源，并通知MS，MS占用成功后回送指配完成消息，同时被叫MS开始震铃，向其所在MSC回震铃消息，该MSC向主叫所在MSC回地址全消息，主叫所在MSC向MS发送被叫震铃消息，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次呼叫，按应答按纽，此动作被手机翻译成为CONNECT消息，向MSC发送，MSC 收到该消息后，向主叫MSC发送应答消息（ANC），主叫MSC收到此消息后，向主叫MS发送连接建立请求消息，主叫MS相应的向主叫所在MSC回连接证实消息，此消息经被叫MSC传送至被叫MS，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通话。
1.3 拆线部分拆线部分相对而言是个很独立的过程，不管是主叫先发起还是被叫先发起，流程基本是类似的：拆线、释放、释放完成、清除、清除完成，不同之处仅在于交换局之间的TUP消息略有不同。
主叫先拆线：在拆线阶段，手机用户的挂机动作被手机转换为拆线消息（Disconnect）,经BTS、BSC向MSC传送，MSC收到拆线请求之后，有两个动作：向BSC下发释放命令（Release）；同时MSC需要向被叫所在的MSC发送前向拆线TUP消息请求。
