GSM基站管理与维护1

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1、 GSM GSM网络结构图1、MS(Mobile Station)移动台，包括：移动设备ME和SIM卡。2、BTS(Base Transceiver Station)基站收发信机，负责无线信号的收发。 3、BSC(Base Station Controller)基站控制器，处理所有与无线信号有关的工作：小区切换、无线资源管理等。 4、MSC(Mobile Service Switching Center)移动业务交换中心，为移动用户提供交换功能，负责移动用户的呼叫建立。MSC与VLR总是合并在一起。 5、GMSC(Gateway MSC)MSC关口局，连接MSC和其它网络如PSTN。 6、VL

2、R(Visitor Location Register)拜访位置寄存器，临时存放在该地的手机用户的用户数据，是临时的HLR。 7、HLR(Home Location Register)归属位置寄存器，HLR是一个数据库，其中存放着全部归属用户的信息，负责向VLR发送用户数据。 8、AUC(Authentication Center)鉴权中心，用于对用户身份的鉴别。 9、EIR(Equipment Identity Register)移动台设备识别寄存器，用于储存及鉴别移动台的设备身份。 10、OMC(Operation and Maintenance Center)操作维护中心，提供人机界面实

3、现对系统设备的监测和控制功能。 GSM数字移动通信系统主要由移动交换系统NSS、基站子系统BSS、操作维护子系统OMS和移动台MS构成。下面具体描述各部分的功能。1、移动交换系统NSS NSS主要完成交换功能以及用户数据管理、移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。移动交换系统由移动交换中心MSC、归属位置寄存器HLR、拜访位置寄存器VLR、设备识别寄存器EIR、鉴权中心AUC和短消息中心SMC等功能实体构成。 MSC：GSM系统的核心，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接；完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能；提供面向系统其他

4、功能实体的接口、到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口。 HLR：是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息。一个HLR可以覆盖几个MSC服务区甚至整个移动网络。 VLR：VLR存储了进入其覆盖区的所有用户的信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件。VLR是一个动态数据库，需要与有关的归属位置寄存器HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将删除临时记录的该移动用户数据。在物理上，MSC和VLR通常合为一体。 AUC

5、：是一个受到严格保护的数据库，存储用户的鉴权信息和加密参数。在物理实体上，AUC和HLR共存。 EIR：存储与移动台设备有关的参数，可以对移动设备进行识别、监视和闭锁等，防止未经许可的移动设备使用网络。2、基站子系统BSS BSS是NSS和MS之间的桥梁，主要完成无线信道管理和无线收发功能。BSS主要包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS两部分。 BSC：位于MSC与BTS之间，具有对一个或多个BTS进行控制和管理的功能，主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。BSC也是一个小交换机，它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连。 BTS：基站子系统的无线收发设

6、备，由BSC控制，主要负责无线传输功能，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。BTS通过Abis接口与BSC相连，通过空中接口Um与MS相连。 此外，BSS系统还包括码变换和速率适配单元TRAU。TRAU通常位于BSC和MSC之间，主要完成16 kbps的RPE-LTP编码和64 kbps的A律PCM编码之间的码型变换。3、操作维护子系统OMS OMS是GSM系统的操作维护部分，GSM系统的所有功能单元都可以通过各自的网络连接到OMS，通过OMS可以实现GSM网络各功能单元的监视、状态报告和故障诊断等功能。OMS分为两部分：OMC-S（操作维护中心-系统部分）和OMC-R（

7、操作维护中心-无线部分）。OMC-S用于NSS系统的操作和维护，OMC-R用于BSS系统的操作和维护。4、 移动台MS MS是GSM系统的用户设备，可以是车载台、便携台和手持机。它由移动终端和用户识别卡SIM两部分组成。移动终端主要完成语音信号处理和无线收发等功能。SIM卡存储了认证用户身份所需的所有信息以及与安全保密有关的重要信息，以防非法用户入侵，移动终端只有插入了SIM卡后才能接入GSM网络。当今世界,随着日新月异的科技进步,电信管理和运营商们面对着要求越来越 高的消费群体,他们正在追求每时每刻能提供服务的通信设备,无论你在世界的任 何角落。 为了在国际范围内迎合这种需求， 欧洲电信标准

8、协会制定了 GSM 标准。 电话基本业务在 GSM 系统中已被充分利用，而且非语音数据的应用也已经在 GSM 系统中开始使用。移动用户可以使用数据业务例如传真、短消 息和数据传输。补充的 ISDN 服务使这些都成为可能。因而，GSM PLMN 系统不仅仅简单是一个电话系统，它已是一个完整的通信系统。 GSM 是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近 的蜂窝单元区域。GSM 网络运行在多个不同的无线电频率上。GSM 网络一共有 4 种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂 窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站 天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微

9、蜂窝则是那些天线高度低于平 均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆 盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲 区，填补蜂窝之间的信号空白区域。 蜂窝半径范围根据天线高度、增益和传播条件可以从百米以上至数十 公里。实际使用的最长距离 GSM 规范支持到 35 公里。还有个扩展蜂窝的 概念，蜂窝半径可以增加一倍甚至更多。 GSM 同样支持室内覆盖，通过功率分配器可以把室外天线的功率分配 到室内天线分布系统上。这是一种典型的配置方案，用于满足室内高密度 通话要求，在购物中心和机场十分常见。然而这并不是必须的，因为室内 覆盖也可以通过无限信号穿越建筑物

10、来实现，只是这样可以提高信号质量 减少干扰和回声。 从 20 世纪 20 年代开始移动通信技术得到了发展，20 世纪 40 年代进入了建 设公用移动通信系统的阶段。 随着移动通信的无线传输、信道管理及移动交换等 技术的发展成熟，无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等移 动通信系统相继发展起来。 自 20 世纪 80 年代中期以来， 蜂窝移动通信从第一代的模拟蜂窝移动通信系 统发展成第二代的数字蜂窝移动通信系统。 作为欧洲一个数字蜂窝移动通信标准 的 GSM 系统于 1991 年正式在欧洲面世，由于其公开的规范标准和诸多优点， 很快就在全世界范围内的到了广泛的应用， 实现了世界范围

11、内移动用户的联网漫 游。截止 2001 年一季度我国移动用户总数已达到 1 亿户。 GSM 的基本特点： 1、可以与各种公用通信网互连互通，尤其 与 ISDN 的兼容性，可提供更多 的业务，各种接口规范明确，网络适合未来数字化发展的要求。 2、GSM 组网结构灵活方便，能更有效地使用无线频率，抗干扰性强，通信 质量高，能提供相当好的话音质量。 3、采用了鉴权、语音加密等技术使用户信息安全性得到保证。 4、 在采用GSM系统的所有国家范围内，可提供穿越过节的自动漫游功能。 用户终端更小、更轻便、功能更强。 GSM 的系统功能： GSM 是一种提供话音、数据、补充业务等多种服务的系统。1、话音业务

12、是 GSM 系统提供的基本业务，允许用户在世界范围内任何地 点能同固定电话用户、 移动电话用户以及专用网用户进行双向通话联系。从电话 中派生出的另一项业务是语音信箱，声音信息被存储，以备收方提取，在呼叫不 能接通时，用户可将声音信息存入 GSM 的语音信箱；或者用户直接接入语音信 箱。 2、 数据业务提供了固定用户和 ISDN 用户所能享用的大部分业务，包括文 字、图象、传真、计算机文件、访问 Internet 等服务。 补充业务如来电显示、呼叫追踪、短消息业务等。 当固定电话用户拨打 GSM 网用户时，根据就近入网的原则，该呼叫将被接 续至最近的移动网。 由于移动电话用户漫游的特殊性，网络必

13、须先查询用户归属 的 HLR 以获得该用户当前的位置信息，才能继续进行接续。向 HLR 查询用户当 前的位置并获得包含路由信息的漫游号码的功能称为“InterrogationHLR”，由 Gateway MSC（简称 GMSC）完成。 当网络规模较小时（只设有 12 个 MSC），各 MSC 与 PSTN 直联，该项 功能由 MSC 完成。随着网络的逐步扩容，MSC 数目的增加，若仍采用各 MSC 与 PSTN 直联的方式，网络结构会存在诸多弊 病：（1）网络结构复杂，不利 于维护管理；（2）各 MSC 的中继线群多，每个线群中继系统少，利用率低； （3）虽然网络建设初期投资少，但日后运行维护成本高；（4）不利于两网间话 费结算。 由此可见， GSM 网的多局制使得 GSM 网原有与 PSTN 之间的组网方式， 已 不再继续适用。因此为维护网络界面的清晰，保障网间结算的准确便捷，需要在 移动网与其他网之间设置独立的 GMSC，以实现本地移动网与其他网间的话务、 信令转接。