移动通信项目的数字移动通信系统构成分析

自20世纪80年代以来，世界各国通信公司开始建立数字移动通信系统，尤其全球移动通信系统GSM（Global System for Mobile Communication）已覆盖了全欧洲，并在全世界得到了广泛扩展。目前，我国也已采用GSM数字移动通信标准。本书在后续内容中还将介绍其发展历程。

一个完整的GSM系统主要由网络子系统NSS（Network Switching Subsystem）、基站子系统BSS（Base Station Subsystem）、移动台子系统MS（Mobile Subsystem）和操作维护子系统OSS（Operations Support System）等四部分组成。系统组成如图4-1所示。

1.网络子系统NSS

网络子系统NSS是数字移动通信的基本组成部分，主要作用是完成交换功能和用户数据的移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，NSS主要由以下功能实体构成：

（1）移动业务交换中心 MSC（Mobile Service Switching Center）MSC对位于其服务区的MS进行交换和管理，同时提供移动网与固定公众电话网的接口。MSC是移动网的核心，其主要作用如下：

1）控制和管理其覆盖区域内的移动台，并完成话路交换；

图4-1 数字移动通信系统的组成

2）对所有呼叫查询建立路由，构成移动网与其他网络的接口；

3）完成公共信道信令系统功能以及计费功能；

4）完成BSS、MSC之间的切换以及辅助性资源管理、移动性管理。

（2）访问者位置寄存器VLR（Visitor Location Register）访问者位置寄存器是一个数据库，它与一个或多个MSC相连。当漫游用户进入某个MSC区域时，必须向该MSC的VLR登记，并被分配一个移动用户漫游号，在VLR中建立该用户的有关信息，在多数情况下，VLR总是与多个MSC集成在一起。其主要作用如下：

1）存储漫游用户的有关数据，并可增改相应存储内容；

2）建立呼叫时完成用户数据的检索；

3）完成登记、取消登记的功能；

4）向鉴权中心索取并存储鉴权参数。

（3）归属位置寄存器HLR（Home Location Register） 归属位置寄存器也是一个数据库，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中注册登记，HLR主要存储两类信息：一是有关用户的参数；一是有关移动台目前所处位置的信息，以便建立至被叫移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。典型的HLR是一台独立的计算机，作为一个物理设备，它没有交换能力，能管理成千上万的用户。其主要作用如下：

1）存储归属用户的有关数据，并可增改相应存储内容；

2）提供VLR请求的数据检索；

3）提供移动用户漫游号，支持用户的鉴权操作；

4）配合VLR完成登记功能，向前一个VLR发起取消登记功能；

（4）鉴权中心AUC（Authentication Center） 鉴权中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。(www.xing528.com)

（5）设备识别寄存器EIR（Equipment Identity Register） 设备识别寄存器是存储有关移动台设备参数的数据库，主要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。

在实际的数字蜂窝通信网络中，由于网络规模不同、运营环境和生产设备的不同，上述的各个部分可以有不同的配置方法。比如，把MSC和VLR合并在一起，HLR、AUC和EIR合并为一个实体。

2.基站子系统BSS

基站子系统BSS是数字移动通信系统的基本组成部分，它通过无线接口与移动台相接，进行发送、接收及无线资源管理。基站子系统与网络子系统中的移动交换中心MSC相连，实现移动用户与固定电话用户或移动用户之间的通信连接。基站子系统主要由基站收发信机BTS和基站控制器BSC构成。

（1）基站BS（Base Station）和基站收发信机BTS（Base Transceiver Station） 基站的各种配置与应用有关，一些基站在野外使用，必须考虑环境和机械强度。基站可设置成扇形或全向，另外需要的设备有供电系统及一旦掉电后要用的后备电源。

移动台到网络的接口是基站收发信机，一个BTS由无线收发信机及多块用于无线电接口的信号处理模块组成。BTS是无线接口设备，完全由BSC控制，主要负责无线传输，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。基站的功率等级见表4-1。

表4-1 基站的功率等级

（2）基站控制器BSC（Base Station Controller） 一个基站控制器监视和控制一个基站。BSC的主要任务是实现频率管理以及BTS的控制和交换功能。BSC通过BTS和远程命令对无线电接口进行管理，主要有无线信道的安排和释放、切换的安排。BSC向下连接一系列BTS，向上连接移动交换中心MSC。

BTS可以直接与BSC连接，也可以通过基站接口设备（采用远端控制的连接方式）与BSC相连接。此外，基站子系统为了适应无线与有线系统使用的传输速率不同，在BSC与MSC之间增加了码变换器及相应的子复用设备。

3.移动台子系统

移动台是GSM移动通信网中用户使用的终端设备，有手持和车载移动台两种，最常用的是手持移动台，因为它的功能全、体积小、使用十分方便。

移动台由发信收信回路及控制接口部分组成，通过无线接口接入GSM系统。移动台的原理图如图4-2所示。

图4-2 移动台原理图

移动台的主要功能包括：通过无线接入进入通信网络，完成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信；具备与使用者之间的人机接口，例如要实现语音通信必须要有送、受话器，键盘以及显示屏幕等，或者与其他终端设备相连接的适配器，或两者兼有。

移动台还涉及用户注册与管理。移动台依靠无线接入，不存在固定的线路，移动台本身必须具备用户的识别号码，这些用于识别用户的数据资料可以由电话局一次性注入移动台。另外，还可采用用户识别模块，即一种信用卡的形式，称为SIM卡（后续有详细介绍），使用移动台的人必须将SIM卡插入移动台才能使用，是一种使用非常灵活的方式。移动台的功率等级见表4-2。

表4-2 移动台的功率等级

4.操作维护子系统OSS

操作维护子系统包括操作维护中心和网络管理中心。它负责全网的通信质量及运行的检验和管理，纪录和收集全网运行中的各种数据。它与全网内各设备之间都有连接线，并对各设备执行监视和控制的职能。