（1）基站收发信台（BTS）：
基站收发信台（BTS）包括基带单元、载频单元和控制单元三部分，属于基站系统的无线部分，
是由基站控制器控制，服务于某个小区的无线收发信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，
实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。
当BTS与BSC为远端配置方式时，则需采用Abis接口，这时，BTS与BSC两侧都需配置BIE设备；
而当BSC与BTS之间的间隔不超过10米时，可将BSC与BTS直接相连，采用内部BS接口，不需
要接口设备BIE。
（2）基站控制器（BSC）：
BSC是基站系统（BSS）的控制部分，在BSS中起交换作用。
BSC一端可与多个BTS相连，另一端与MSC和操作维护中心OMC相连，BSC面向无线网络，
主要负责完成无线网络管理、无线资源管理及无线基站的监视管理，控制移动台和BTS无线
连接的建立、接续和拆除等管理，控制完成移动台的定位、切换和寻呼，提供语音编码、码型
变换和速率适配等功能，并能完成对基站子系统的操作维护功能。
BSS中的BSC所控制的BTS的数量随业务量的大小而改变。
移动交换子系统MSS完成GSM的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。
MSS子系统的主要作用是管理GSM移动用户之间的通信和GSM移动用户与其它通信网用户
之间的通信。
如上图所示，移动交换子系统MSS包括六个功能单元。
移动交换中心（MSC）
拜访位置寄存器（VLR）
归属位置寄存器（HLR）
鉴权中心（AUC）
设备识别寄存器（EIR）
移动交换中心（MSC）
1.MSC是PLMN的核心。MSC对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能，
也是PLMN和其他网络之间的接口。它完成通话接续，计费，BSS和MSC之间的切换和辅助性的
无线资源管理、移动性管理等功能。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还完成GMSC
的功能，即查询移动台位置信息的功能。
MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）
中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC根据其最新数据更新数据库。
2. 拜访位置寄存器（VLR）
VLR通常与MSC合设，其中存储MSC所管辖区域中的移动台（称拜访客户）的相关用户数据，
包括：用户号码、移动台的位置区信息、用户状态和用户可获得的服务等参数。
VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存贮必要的
数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消该移动
用户的数据记录。
3. 归属位置寄存器（HLR）
HLR存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（HLR）
注册登记，它主要存储两类信息：一是有关移动用户的参数，包括移动用户识别号码、访问能力、
用户类别和补充业务等数据；一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫
路由，例如MSC、VLR地址等。
4. 鉴权中心（AUC）
AUC属于HLR的一个功能单元部分，专门用于GSM系统的安全性管理。鉴权中心产生鉴权三参数
组（随机数RAND、符号响应SRES、加密键Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的
话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。
5. 设备识别寄存器（EIR）
EIR存储有关移动台设备参数。完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。
EIR中存有三种名单：
（1） 白名单――存贮已分配给可参与运营的GSM各国的所有设备识别标识IMEI。
（2） 黑名单――存贮所有应被禁用的设备识别标识IMEI。
（3） 灰名单――存贮有故障的以及未经型号认证的设备识别标识IMEI，由网路运营者决定。
二).GSM的发展及特点
GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在80年代初，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，
例如北欧的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其他各国也提供
移动业务。但是模拟系统有一些限制：第一，尽管在80年代初的过低估计下，移动业务的潜在
需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量；第二，运营中的不同系统不能向用户提供兼容性：一个
TACS终端不能进入NMT网，一个NMT终端也不能进入TACS网。为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统。
1982年在欧洲邮电行政大会（CEPT）上成立“移动特别小组”（Group Special Mobile）简称
“GSM”，开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1990年完成了GSM900的规范，
产生一套12章规范系列。随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM逐渐演变为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile Communication）的简称。
GSM的主要特点可以归结为：
1. 频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。
2. 容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可
以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区
切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。
3. 话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，
话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。
4. 开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中个设备
实体之间，例如A接口和Abis接口。
5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用
于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止
有人跟踪而泄漏其地理位置。
6. 与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。
7. 在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个
网络。GSM系统可以提供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如计费。
在GSM系统中，漫游是在SIM卡识别号以及被称为IMSI的国际移动用户识别号的基础上实现的。这意味着
用户不必带着终端设备而只需带其SIM卡进入其他国家即可。终端设备可以租借，仍可达到用户号码不变，
计费帐号不变的目的。
(三).GSM的频段
GSM900/DCS1800/PCN1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W,
GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;
GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行880~915MHZ 下行将925~960MHZ
PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.
GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。
PHASE2: SAME; 通道号 :512—885. 为高密度的用户.
GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ
上行和下行组成一频率对, 上行就是手机发射、机站接收；下行就是基站到手机。 例如935-960 和
890-915 相差45MHZ, 第二个通道上, 上行落后下行三个时系.
(四).GSM的信道介绍
物理通道和逻辑通道:
物理通道: 被描述在时域和频域; 是实际的频率和时域, 由频道或绝对射频信道号和时系共同决定的。
TS number 和ARFCN的组合就是物理信道。
逻辑通道; 是在物理通道上,在任何频率和时系可能是业务信道或是控制信道.
1. BCH 广播信道:
BCH就象灯塔, 在每一小区的任何时候, 都有BCH在ARFCN上，使手机能发现网络, 并使手机同步
于网络，并且BCH信号的强度告诉手机那个是距它最近的GSM网络; 手机几乎每30秒会报告相邻
小区的BCH 功率, 以便于由基站决定是否切换.?? 每一小区使用的BCH频率通道都不同, 通道被远
距离的小区重复使用; 小区中的所有的手机接收BCH. 在ARFCN上有BCH信道. BCH的信息在下行
的通道0时系, 其他时系用于业务信息TCH; 使MS 同步, 运载控制信息和呼叫信息. 和网络身份信息。
所有手机的呼叫信息都在BCH上。BCH由FCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH、SACCH组成。
基站产生的BCH在零时隙，
a) FCH: frequency correction channel 在BCH上重复使用特别的BURST, 让手机开机时调整它的频率.
b) SCH: synchronization channel, 在FCH后, 调整时间.
c) BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份.
d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道PCH(PAGING CHANNEL)在CCCH上. 手机能认出并用一个
RACH作出反应.; 还有子通道AGCH 访问认可通道, 命令手机进入SDCCH或TCH.
2. CCCH共用控制信道: 是双向控制信道, CCCH和BCH在多帧上分享0时隙；CCCH包括
RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH呼叫通道 用于运载IMSI报知手机有呼叫、PCH是下行通道，
3. DCCH专用控制信道: 双向控制信道, 由三个子通道组成：SDCCH,FACCH,SACCH.。
SDCCH独立专用控制信道：指定TCH之前的过渡信道，话务建立和用户验证. SDCCH 独立专用
控制信道: 在呼叫建立时, 于BCH 和TCH之间起连接作用.
SACCH 慢速相关控制信道:
上行: 接收信号质量报告、接收信号RX LEVEL 报告、相邻小区的BCH 功率报告。通道功率;手机的状态.
下行：命令MS的TX 功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。
FACCH 快速相关控制信道：由BTS用作命令手机切换，
上行： 中断TCH信号、切换时快速信息交换。
下行： 中断TCH. 控制BITS
SACCH和FACCH的区别: SACCH报告基站说有另外的小区可提供给手机更好的信号质量, 切换是
必要的.在段时间内, 由于SACCH 没有足够的带宽, 所以在短时间内由FACCH取代TCH; 切换就发生
了. FACCH象一个TCH. 当听到语音有小的中断时, 可能发生了切换.
4. TCH业务信道: 通话时使用的信道. 运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音信息 ,
TCH full rate 26 frames是 120ms。包含24carry speech, 1个idle , 1个sacch。
TCH half rate 26 frames 是120ms ; 包含24carry speech , 2个sacch.
5. RACH随机接入信道:
由手机发送短的突发给基站，即呼叫需求；由MS使用来从基站获取注意; 手机并不知道路经的
迟延, 所以手机发短的BURST, 当手机在下行的RACH上获得迁时时, 手机才发正常的BURST.
6. 手机测量报告：
SACCH的测量报告提供给GSM系统。每个手机测量服务小区的功率，也测量相邻小区的BCH功率；
手机也测量在TCH上接收的信号的强度和质量。通过SACCH将接收RxLev（dbm）和
RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)报告给所在服务小区。
(五).IMEI及SIM卡介绍
l IMEI 是 international mobile equipment identity 国际移动设备识别号就是手机串号，每一个手机都有
一唯一的不同于别的手机的串号。IMSI：international mobile subscriber identity国际移动用户识别号
是手机用户进入网络的正确身份。15位IMSI存于SIM卡中.
2 SIM subscriber identity module : 由4-8位的PIN码，3次错误的输入卡就停止工作；8位的PUK码，
10次错误的输入SIM卡就被永久的锁住。SIM卡包含有：串号、IMSI、鉴权算法 加密、网络代码、
PIN PUK、充电信息。SIM 卡: 保持有所有的用户信息,(IMSI 允许的网络单); 存有最后的位置信息.
拨打信 息和存储信息.存储电话号码等。
(六). GSM技术介绍
1. GSM 使用了TDMA 和FDMA多路传输：
124 Frequency channels for GSM900; 100khz channel; mobile share ARFCN by TDMA. 0.3GMSK
Modulation 270.833kbits/sec.
2. 在GSM系统中有124个频道， 频道间隔是200khz; 每个频道由8个用户共享， 在时间上进行时分
复用。就是说信号的发送是突发的不是连续的发送的。上行和下行规定使用相同的信道号（ARFCN）
和时系号，而且基站和移动台相差三个时系，即上行电路落后于下行电路三个时系时间。
(七).GSM手机呼过程叫介绍
l 手机开机后的步骤:
1. 首先搜索124个信道，即所有的BCH通道, 决定收到的广播信道BCH强度, (BCH 的承载的信息是
距Mobile最近的BTS; 呼叫信息);
2. 跟网络同步时间和频率, 由FCH/SCH调整频率和时间
3. 解码BCH的子通道BCCH.
4. 网络检查SIM 卡的合法身份.是否是网络允许的SIM 卡。
5. 手机的位置更新.
6. 网络鉴权
l 手机主叫(MOC)过程:
1. 手机给基站发送通道需求，即手机发送一个短的随即接入突发脉冲.(RACH Burst)
2. 由BCH 指定传输信道. SDCCH
3. 手机和基站在独立专用信道(SDCCH)上通信.
4. 权限认证
5. 指定手机在一个业务信道(TCH)上通信.
6. 在TCH上进行语音通信.
l 手机被叫
1. BTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI号码来呼叫用户。
2. 由手机发送RACH
3. 通道指定在BCH.
4. 手机和基站在SDCCH 上通信
5. 手机用户被鉴权
6. 手机被指定TCH通道。
7. 在TCH通道上进行语音和数据通信。
l 紧急呼叫：
1. GSM规格定义了112 为紧急呼叫号码
2. 112在手机有无SIM卡的情况下均可呼叫。
3. 在RACH 上, 手机112 建立紧急呼叫。
l Authentication 鉴权：
1. 目的：验证用户身份（IMSI /SIM）; 提供手机新的加密键。
2. 鉴权是在什么情况下：每一次注册、每次呼叫或被叫企图、执行一些增值服务、漫游时的位置更新。
(八). GSM手机位置更新
l 切换handover: 切换是手机通信从一个小区/信道到另外一个小区/信道。
1. 上行和下行的接收质量报告
2. 上行和下行的接收信号强度
3. 距离，迁时
4. 干扰层。
5. 功率预算。
6. 切换包括：同一小区内部信道/时隙之间的切换。小区于小区之间。
手机位置更新location update:
1. MSC应知道呼叫手机的位置。
2. 手机连续的改变位置，手机在改变位置时通知MSC关于新位置。由MSC处理位置更新。
3. 手机位置更新过程：（location area identity LAI）
a) 手机改变位置区
b) 手机从BCCH 上读新的位置区
c) 发送RACH, 为通道需求。
d) 在AGCH上获得一个SDCCH.
e) 在SDCCH发送IMSI和新旧LAI位置更新需求给MSC
f) MSC开始认证
g) 如果认证成功，更新手机位置在VLR上
h) 发送确认信息给手机
i) 手机离开SDCCH, 进入空闲模式。
(九). GSM手机功率等级
l 功率等级：
由于手机在小区内移动，它的发射功率要随着移动，当他靠近基站时，防止干扰别的用户功率要减小，
当他远离基站是为防止衰减要增大发射功率。总共有19个功率等级, 功率等级存于手机的EEPROM中.
功率控制的好处是：手机可以省电、基站减少干扰。
1. 由基站在SACCH上发送命令手机改变发射功率
2. 改变功率是和路径的衰减成比例。TX Level 5 –33dbm ，19---5dbm。
3. 每个等级之间是间隔2dbm.
4. BTS需要在上行开始的Rxlev、Rxqual
5. 每480ms 发送报告给BSC 关于Rxlev、Rxqual。
6. 每一定时间跟初始的进行比较。
(十).拨号方式介绍
拨号方式是使客户通过拨十进制数字实现本地呼叫、国内长途呼叫及国家长途呼叫的一种方式。
我国邮电部移动通信网技术体制规定的GSM移动通信的拨号方式是：
移动客户→固定客户（含模拟移动客户）0 XYZ PQR ABCD
固定客户→外地移动客户 0139 H1H2H3 ABCD
移动客户→移动客户 139 H1H2H3 ABCD
移动客户→特服业务 0 XYZ 1XX 其中火警只需拨119，匪警只需拨110，急救中心只需拨120，
交警中心只需拨122。
国际客户→移动客户 国际长途有权字冠＋139 H1H2H3 ABCD
移动客户→国际客户 00＋国家代码＋该国内有效电话号码
其中: 0＝国内长途有权字冠。
00＝国际长途有权字冠。
XYZ＝长途区号，由3位或两位数字组成。
PQR＝局号。
ABCD＝客户号码，当长途区号为2位时，客户号可以由4位或5位号码组成。
1XX＝特种业务号码。
(十一).无线区域结构介绍
在GSM系统中，由于用户的移动性，位置信息是一个很关键的参数，其表示方法如图
GSM网路的最小不可分割的区域是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线所覆盖的区域，或称小区或cell。
若干个小区组成一个位置区（LAI），位置区的划分是由网路运营者设置的。一个位置区可能和一个或多个BSC有关，但只属于一个MSC。位置区信息存储于系统的MSC/VLR中，系统使用位置区识别码LAI识别位置区。
一个MSC业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，可由一个或几个位置区组成。
PLMN（公用陆地移动通信网）业务区是由一个或多个MSC业务区组成。每个国家有一个或多个。我国各省邮电部门的数字PLMN构成邮电部全国GSM移动通信网络，以网络号“00”表示；“中国联通公司”各省的数字PLMN构成“中国联通公司”全国GSM移动通信网络，网络号用“01”表示。
GSM业务区是由全球各个国家的PLMN网路所组成的。
十二. 鉴权处理
在数字移动通信系统中，用户接入网络系统（开机、起呼、寻呼等），需要对用户合法性进行检查，具体包括两部分：
1. 用户终端的合法性：
通过网络中的EIR设备，检查用户使用的终端是否在“黑 名单”中，如果是非法用户，则不能接入网络。当前网 络中普遍未提供该功能；
2. 用户身份的合法性：
密码参数Ki ：同时存贮在用户SIM卡和鉴权行腁UC中；. 算 法：鉴权算法A3、加密算法A8等；
鉴权参数组：随机数RAND（0--2**128-1）、应答
信号（残留结果）SRES、密钥Kc;