GSM通信协议-概述

gsm通信原理GSM通信原理。

GSM（Global System for Mobile Communications）是全球移动通信系统的缩写，是一种数字移动通信标准。

它是一种全球性的通信标准，被广泛应用于全球范围内的移动通信系统中。

GSM通信原理是指GSM系统在通信过程中所采用的技术原理和通信协议，下面我们将对GSM通信原理进行详细的介绍。

首先，GSM通信原理基于TDMA（Time Division Multiple Access）技术。

在GSM系统中，整个频段被划分为多个时间片，每个时间片被分配给一个用户进行通信。

这种时分多址技术使得多个用户可以在同一频段上进行通信，从而提高了频谱的利用率。

其次，GSM系统采用了FDMA（Frequency Division Multiple Access）技术。

在GSM系统中，每个时间片又被进一步划分为多个频道，每个频道被分配给一个用户进行通信。

这种频分多址技术使得不同用户之间的通信不会相互干扰，从而保证了通信质量。

另外，GSM系统还采用了TDMA和FDMA的组合技术，即TDMA/FDMA。

这种组合技术使得GSM系统在有限的频段和时间资源内，可以同时支持多个用户进行通信，实现了多用户同时通信的能力。

此外，GSM系统还采用了数字调制技术。

在GSM系统中，语音信号经过模数转换后，采用GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）调制技术进行调制，然后通过天线发送出去。

这种数字调制技术使得GSM系统具有抗干扰能力强、通信质量稳定的特点。

除此之外，GSM系统还采用了加密技术和身份鉴别技术。

在GSM系统中，通信数据经过加密后再进行传输，只有合法用户才能解密并获取通信内容，从而保证通信安全性。

同时，GSM系统还采用了IMSI（International Mobile Subscriber Identity）等身份鉴别技术，确保通信的合法性和安全性。

GSM信令系统在网络侧，即MSC、HLR、VLR、EIR之间均采用和OSI 7层结构一致的7号信令系统。

在用户接入侧，即MSC和基站间及空中接口均采用和ISDN用户－网络接口（UNI）一致的三层结构；网络侧信令着眼于系统互连。

由7号信令支持的统一的MAP信令使GSM系统可以容易地实现广域联网和国际漫游；灵活的智能网结构便于系统引入智能业务，实现快速增值；用户侧信令着眼于业务综合接入，便于未来各类ISDN业务的引入，为向个人通信发展奠定基础。

1、层次结构GSM中采用了OSI的分层协议结构。

其中下一层协议为上一层协议提供服务，上一层协议利用下一层所提供的功能，上下层之间通过原语进行通信。

在建立连接之后，对等层之间形成逻辑上的通路。

2、Um接口信令系统Um接口是MS与BTS之间的接口。

从表1可以得知，Um接口的链路层为LAPDm，它是在固定网ISDN的LAPD 协议基础上作少量修改形成的。

修改原则是尽量减少不必要的字段以节省信道资源。

由于TDMA系统提供了定位和信道纠错编码，因此取消了帧定界标志和帧校验序列。

另外，还定义了许多简短的帧格式用于各种特定的情况。

Um接口的网络层是收发和处理信令消息的实体。

它包括了RR（无线资源管理）、MM（移动管理）、CM（呼叫管理）三个子层;其中RR层指的是在无线电接口上的传输进行管理的规约，并提供MS和BSC之间的稳定链路。

BSS实现RR的大部分功能，主要涉及无线接口、Abis接口和A接口，其它功能模块还涉及七号信令接口。

MM层一是管理包括位置数据在内的用户数据库，二是管理鉴权操作，SIM，HLR和AUC。

NSS(主要是MSC)是CM层的一个重要要素。

3、A接口信令系统A接口是BSC与MSC之间的接口。

物理层是数字传输2048KBIT/S的E1线路，具体标准见G.703，G.704。

数据链路层基于7号信令系统MTP2。

网络层为MTP3和SCCP共同组成。

提示使用SCCP的识别负责识别高层消息。

1、传统的电话网络移动交换中心之间（MSC-MSC）之间通过通信协议七号信令(SS7信令),4层，与计算机网络有些不同；CCITT在80年代提出的SS7技术规范黄皮书中对SS7协议的分层方法没有和OSI七层模型取得一致，对SS7协议只提出了4个功能层的要求。

这4个功能层如下：物理层：就是底层，具体是DS0或V.35。

数据链路层：在两节点间提供可靠的通信。

网络层：提供消息发送的路由选择.。

用户部份／应用部份：就是数据库事务处理，呼叫建立和释放。

协议栈如下：MTP1(消息传递部分第一层)：即物理层。

MTP1(消息传递部分第二层)：即数据链路层。

MTP1(消息传递部分第三层)：即网络层。

SCCP（信令连接控制部分）TCAP（事务处理应用部分）ISUP（ISDN用户部分）ISUP（ISDN用户部分）在交换局提供基于电路的连接，它直接和MTP3层通信。

ISUP提供基础电信业务，包括连接建立，监示和释放。

TUP（电话用户部分）在ITU－TS标准里，TUP和ISUP功能相似，提供相似的业务（如：呼叫建立和拆除）。

TUP提供的业务比ISUP少，不支持ISUP中某些业务类别，比如：非话音业务和补充业务，还有，TUP不传递与电路无关的消息包。

TUP（电话用户部分）2、软交换架构下MSC和MSC之间通过BICC协议：与承载无关的呼叫控制协议BICC(Bearer Independent Call Control protocol）协议是ITU-TSG11小组制订的与承载无关的呼叫控制协议。

BICC协议的主要目的是解决呼叫控制和承载控制分离的问题，使呼叫控制信令可在各种网络上承载，包括MTP(消息传递部分)、SS7网络、ATM网络、IP网络。

BICC协议由ISUP(ISDN用户部分)演变而来，是传统电信网络向综合多业务网络演进的重要支撑工具。

BICC集合信道独立调用控制器是基于N-ISUP是信号协议。

它支持在宽带主骨干网上的窄带ISDN服务，并且不会干扰现有网络与终端对终端服务之间的接口。

GSM协议剖析全球系统移动通信的通信标准全球系统移动通信（Global System for Mobile Communications，简称GSM）是一种用于手机通信的国际标准。

GSM协议是GSM网络的核心部分，它规定了移动通信设备之间的通信规则和数据传输方式。

本文将对GSM协议进行详细的剖析，以了解全球系统移动通信的通信标准。

1. GSM协议的基本概念GSM协议是一套通信协议，用于在GSM网络中控制和管理通信。

它定义了从手机到基站、基站到网络控制中心之间的通信协议。

GSM协议包括语音信号传输、短信传输、数据传输等方面的规范，确保了手机用户之间的无缝通信。

2. GSM协议的组成部分GSM协议由多个子协议组成，包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、移动设备管理协议等。

这些协议共同工作，实现了移动通信设备之间的高效通信和数据传输。

2.1 物理层协议物理层协议定义了无线信号的传输方式和频率规范。

它负责将数字信号转化为无线电信号，并在手机和基站之间进行信号传输。

2.2 数据链路层协议数据链路层协议负责将物理层传输的无线信号转化为数据包，并进行流量控制和差错校验。

它还负责对数据进行分段和重新组装，并确保数据的准确无误地传输。

2.3 网络层协议网络层协议是GSM协议中最重要的一部分。

它负责寻址、路由和转发数据包，并实现了移动设备与网络之间的连接。

网络层协议还负责用户鉴权、信息传递等功能，确保用户可以顺畅地进行通信。

2.4 移动设备管理协议移动设备管理协议用于管理移动设备的注册、注销、控制等操作。

它负责管理手机用户的状态信息，包括用户的位置信息、服务状态等。

3. GSM协议的优势和应用GSM协议作为全球系统移动通信的通信标准，具有以下优势：3.1 全球应用GSM协议是一种全球通用的通信标准，几乎所有的国家和地区都支持GSM网络。

用户可以在不同国家之间切换使用手机，享受到便捷的国际通信服务。

3.2 高质量通信GSM协议提供了高质量的语音通信和数据传输服务。

移动通信标准移动通信是指通过无线电波传输声音、图像和数据的方式进行通信。

为了确保不同移动通信设备之间的互操作性和互联互通，制定了一系列的移动通信标准。

这些标准规定了移动通信设备之间的通信协议、信号传输格式和接口等内容，使得不同厂商生产的移动通信设备能够在相同的标准下相互通信。

一、GSM标准GSM（Global System for Mobile Communications）是全球最常用的移动通信标准之一。

GSM标准采用了时分多址技术（TDMA），将频谱划分为一系列时间片，多个用户按照时间片的顺序依次发送和接收信号，实现多用户同时进行通信。

GSM标准规定了移动通信设备的空中接口协议、语音编解码算法和数据传输速率等内容，为全球范围内的移动通信提供了基础。

二、CDMA标准CDMA（Code Division Multiple Access）是另一种常用的移动通信标准。

与GSM标准不同，CDMA标准采用的是码分多址技术，即将多个用户的信号通过不同的编码方式区分开来，然后再合并在一起传输。

CDMA标准具有抗干扰能力强、系统容量高等优点，被广泛应用于美国和亚洲等地区。

三、LTE标准LTE（Long Term Evolution）是一种基于IP网络的下一代移动通信标准。

LTE标准采用了正交频分多址技术（OFDMA），可以更高效地利用频谱资源，提供更高的数据传输速率和更低的延迟。

由于LTE标准的突出优势，它已经成为了全球范围内4G移动通信的主流标准。

四、5G标准随着移动通信的发展和用户需求的不断增长，5G标准应运而生。

5G标准是指第五代移动通信标准，目标是提供更高的数据传输速率、更低的时延和更广的覆盖范围。

5G标准采用了大规模MIMO、蜂窝网络和网络切片等关键技术，将为移动通信带来新的革命性变化。

总结移动通信标准的制定和发展对于推动移动通信技术的创新和进步起到了至关重要的作用。

GSM、CDMA、LTE和5G等标准的不断演进，使得人们可以更加方便快捷地进行移动通信，并且享受到更多的服务和应用。

GSM 系统使用类似OSI协议模型的简化协议，包括物理层（L1）、数据链路层（L2）和应用层（L3）。

L1是协议模型最底层，提供物理媒介传输比特流所需的全部功能。

L2保证正确传递消息及识别单个呼叫。

在GSM系统中，无线接口（Um）上的L1和L2分别是TDMA帧和LAPDm协议。

在网络侧，Abis 接口和A接口使用的L1均为E1传输方式，L2分别为LAPD和MTP协议。

在Um接口，MS每次呼叫时都有一个L1和L2层的建立过程，在此基础上再与网络侧建立L3上的通信。

在网络侧（A和Abis 接口），其L1和L2（SCCP除外）始终处于连接状态。

L3层的通信消息按阶段和功能的不同，分为无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和呼叫控制（CC）三部分。

1、建立RR连接RR的功能包括物理信道管理和逻辑信道的数据链路层连接等。

在任何情况下， MS向系统发出的第一条消息都是CH－REQ（信道请求），要求系统提供一条通信信道，所提供的信道类型则由网络决定。

CH－REQ有两个参数：建立原因和随机参考值（RAND）。

建立原因是指MS发起这次请求的原因，本例的原因是MS发起呼叫，其它原因有紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等。

RAND是由 MS确定的一个随机值，使网络能区别不同MS所发起的请求。

RAND 有5位，最多可同时区分32个MS，但不保证两个同时发起呼叫的MS的RAND值一定不同。

要进一步区别同时发起请求的MS，还要根据Um接口上的应答消息。

CH－REQ消息在BSS内部进行处理。

BSC收到这一请求后，根据对现有系统中无线资源的判断，分配一条信道供MS使用。

该信道是否能正常使用，还需 BTS作应答证实，Abis接口上的一对应答消息CHACT（信道激活）和CHACK（信道激活证实）完成这一功能。

CHACT指明激活信道工作所需的全部属性，包括信道类型、工作模式、物理特性和时间提前量等。

网络准备好合适的信道后，就通知MS，由IMMASS（立即指配）消息完成这一功能。