GSM 架构
GSM 网络由许多功能单元组成。本章将解释这些功能和接口。GSM 网络大致可分为：
移动站 (MS)
基站子系统 (BSS)
网络交换子系统 (NSS)
运营支撑子系统 (OSS)
GSM - 移动站
MS 包括物理设备，例如无线电收发器、显示器和数字信号处理器以及 SIM 卡。它为 GSM 网络中的用户提供空中接口。因此，还提供其他服务，包括：
语音电信服务
数据承载服务
增值业务
MS 还提供 SMS 消息的接收器，使用户能够在语音和数据使用之间切换。此外，移动设备方便访问语音邮件系统。MS 还提供对 GSM 网络中提供的各种数据服务的访问。这些数据服务包括：
通过与 PAD 的同步或异步拨号连接进行 X.25 分组交换，速度通常为 9.6 Kbps。
使用基于 X.25 或 IP 的数据传输方法的通用分组无线业务 (GPRS)，速度高达 115 Kbps。
高速电路交换数据，速度高达 64 Kbps。
我们将在GSM - 用户服务中详细讨论 GMS 服务。
什么是 SIM 卡？
SIM 卡提供个人移动性，使用户无论终端位置和使用特定终端与否，都可以访问所有已订购的服务。您需要将 SIM 卡插入另一部 GSM 手机才能接听该手机的电话、从该手机拨打电话或接收其他已订购的服务。
GSM - 基站子系统 (BSS)
BSS 由两部分组成：
基站收发站 (BTS)
基站控制器 (BSC)
BTS 和 BSC 通过指定的 Abis 接口进行通信，从而能够在由不同供应商制造的组件之间进行操作。BSS 的无线电组件可能由四到七个或九个小区组成。BSS 可能有一个或多个基站。BSS 使用 BTS 和 BSC 之间的 Abis 接口。然后，一条单独的高速线路 (T1 或 E1) 从 BSS 连接到移动 MSC。
基站收发站 (BTS)
BTS 包含定义小区的无线电收发器，并处理与 MS 的无线链路协议。在大型城市地区，可能部署大量 BTS。
BTS 对应于网络每个小区中使用的收发器和天线。BTS 通常放置在小区的中心。它的发射功率决定了小区的大小。每个 BTS 具有 1 到 16 个收发器，具体取决于小区中用户的密度。每个 BTS 充当单个小区。它还包括以下功能：
对射频信号进行编码、加密、多路复用、调制以及将其馈送到天线
转码和速率自适应
时间和频率同步
通过全速率或半速率服务进行语音传输
解码、解密和均衡接收到的信号
随机接入检测
定时提前
上行链路信道测量
基站控制器 (BSC)
BSC 管理一个或多个 BTS 的无线资源。它处理无线信道建立、跳频和切换。BSC 是移动设备和 MSC 之间的连接。BSC 还将无线链路中使用的 13 Kbps 语音信道转换为公共交换电话网 (PSDN) 或 ISDN 使用的标准 64 Kbps 信道。
它为 MS 分配和释放频率和时隙。BSC 还处理小区间切换。它控制其区域内 BSS 和 MS 的功率传输。BSC 的功能是在 BTS 和 MSC 之间分配必要的时隙。它是一种处理无线资源的交换设备。
附加功能包括：
跳频控制
执行流量集中以减少来自 MSC 的线路数量
为 BSS 的运营和维护中心提供接口
在 BTS 之间重新分配频率
时间和频率同步
电源管理
从 MS 接收到的信号的时延测量
GSM - 网络交换子系统 (NSS)
网络交换系统 (NSS)，其主要部分是移动交换中心 (MSC)，执行移动设备与其他固定或移动网络用户之间的呼叫交换，以及移动服务的管理，例如身份验证。
交换系统包括以下功能元件：
归属位置寄存器 (HLR)
HLR 是用于存储和管理用户订阅的数据库。HLR 被认为是最重要的数据库，因为它存储有关用户的永久数据，包括用户的服务配置文件、位置信息和活动状态。当个人以 SIM 卡的形式购买订阅时，所有关于此订阅的信息都会注册到该运营商的 HLR 中。
移动服务交换中心 (MSC)
网络子系统的核心组件是 MSC。MSC 执行移动设备与其他固定或移动网络用户之间的呼叫交换，以及移动服务的管理，例如注册、身份验证、位置更新、切换和到漫游用户的呼叫路由。它还执行诸如收费计费、网络接口、公共信道信令和其它功能。每个 MSC 都由唯一的 ID 标识。
访问位置寄存器 (VLR)
VLR 是一个数据库，其中包含 MSC 为服务访问用户而需要的有关用户的临时信息。VLR 始终与 MSC 集成。当移动台漫游到新的 MSC 区域时，连接到该 MSC 的 VLR 将向 HLR 请求有关移动台的数据。之后，如果移动台拨打电话，VLR 将拥有进行呼叫设置所需的信息，而无需每次都查询 HLR。
鉴权中心 (AUC)
鉴权中心是一个受保护的数据库，其中存储每个用户 SIM 卡中存储的密钥的副本，该密钥用于无线信道的鉴权和加密。AUC 保护网络运营商免受当今蜂窝世界中发现的各种欺诈行为的影响。
设备识别寄存器 (EIR)
设备识别寄存器 (EIR) 是一个数据库，其中包含网络上所有有效移动设备的列表，其国际移动设备识别码 (IMEI) 标识每个 MS。如果 IMEI 被举报为被盗或未经型号批准，则会被标记为无效。
GSM - 运营支撑子系统 (OSS)
运营和维护中心 (OMC) 连接到交换系统中的所有设备以及 BSC。OMC 的实现称为运营和支持系统 (OSS)。
以下是一些 OMC 功能：
管理和商业运营（订阅、终端、计费和统计）。
安全管理。
网络配置、运营和性能管理。
维护任务。
运营和维护功能基于电信管理网络 (TMN) 的概念，该概念在 ITU-T M.30 系列中进行了标准化。
下图显示了 OMC 系统如何涵盖所有 GSM 元素。
OSS 是网络运营商监控和控制系统的功能实体。OSS 的目的是为客户提供经济高效的支持，用于 GSM 网络所需的集中式、区域性和本地运营和维护活动。OSS 的一个重要功能是提供网络概述并支持不同运营和维护组织的维护活动。
GSM 架构的简单图示如下：
GSM 架构的其他组件包括数据库和消息系统功能：
归属位置寄存器 (HLR)
访问位置寄存器 (VLR)
设备识别寄存器 (EIR)
鉴权中心 (AuC)
短信服务中心 (SMS SC)
网关 MSC (GMSC)
计费中心 (CBC)
转码器和适配单元 (TRAU)
下图显示了 GSM 网络以及添加的元素：
MS 和 BSS 通过 Um 接口进行通信。它也称为空中接口或无线链路。BSS 通过A接口与网络服务交换 (NSS) 中心通信。
GSM 网络区域
在 GSM 网络中，定义了以下区域：
小区 - 小区是基本服务区域；一个 BTS 覆盖一个小区。每个小区都分配一个小区全局标识 (CGI)，这是一个唯一标识小区的数字。
位置区 - 一组小区构成一个位置区 (LA)。这是当用户收到来电时进行寻呼的区域。每个 LA 都分配一个位置区标识 (LAI)。每个 LA 由一个或多个 BSC 服务。
MSC/VLR 服务区域 - 一个 MSC 覆盖的区域称为 MSC/VLR 服务区域。
PLMN - 一个网络运营商覆盖的区域称为公共陆地移动网络 (PLMN)。一个 PLMN 可以包含一个或多个 MSC。