GSM 架構
GSM 網路由許多功能單元組成。本章將解釋這些功能和介面。GSM 網路大致可分為：
移動站 (MS)
基站子系統 (BSS)
網路交換子系統 (NSS)
運營支撐子系統 (OSS)
GSM - 移動站
MS 包括物理裝置，例如無線電收發器、顯示器和數字訊號處理器以及 SIM 卡。它為 GSM 網路中的使用者提供空中介面。因此，還提供其他服務，包括：
語音電信服務
資料承載服務
增值業務
MS 還提供 SMS 訊息的接收器，使使用者能夠在語音和資料使用之間切換。此外，移動裝置方便訪問語音郵件系統。MS 還提供對 GSM 網路中提供的各種資料服務的訪問。這些資料服務包括：
透過與 PAD 的同步或非同步撥號連線進行 X.25 分組交換，速度通常為 9.6 Kbps。
使用基於 X.25 或 IP 的資料傳輸方法的通用分組無線業務 (GPRS)，速度高達 115 Kbps。
高速電路交換資料，速度高達 64 Kbps。
我們將在GSM - 使用者服務中詳細討論 GMS 服務。
什麼是 SIM 卡？
SIM 卡提供個人移動性，使使用者無論終端位置和使用特定終端與否，都可以訪問所有已訂購的服務。您需要將 SIM 卡插入另一部 GSM 手機才能接聽該手機的電話、從該手機撥打電話或接收其他已訂購的服務。
GSM - 基站子系統 (BSS)
BSS 由兩部分組成：
基站收發站 (BTS)
基站控制器 (BSC)
BTS 和 BSC 透過指定的 Abis 介面進行通訊，從而能夠在由不同供應商製造的元件之間進行操作。BSS 的無線電元件可能由四到七個或九個小區組成。BSS 可能有一個或多個基站。BSS 使用 BTS 和 BSC 之間的 Abis 介面。然後，一條單獨的高速線路 (T1 或 E1) 從 BSS 連線到移動 MSC。
基站收發站 (BTS)
BTS 包含定義小區的無線電收發器，並處理與 MS 的無線鏈路協議。在大型城市地區，可能部署大量 BTS。
BTS 對應於網路每個小區中使用的收發器和天線。BTS 通常放置在小區的中心。它的發射功率決定了小區的大小。每個 BTS 具有 1 到 16 個收發器，具體取決於小區中使用者的密度。每個 BTS 充當單個小區。它還包括以下功能：
對射頻訊號進行編碼、加密、多路複用、調製以及將其饋送到天線
轉碼和速率自適應
時間和頻率同步
透過全速率或半速率服務進行語音傳輸
解碼、解密和均衡接收到的訊號
隨機接入檢測
定時提前
上行鏈路通道測量
基站控制器 (BSC)
BSC 管理一個或多個 BTS 的無線資源。它處理無線通道建立、跳頻和切換。BSC 是移動裝置和 MSC 之間的連線。BSC 還將無線鏈路中使用的 13 Kbps 語音通道轉換為公共交換電話網 (PSDN) 或 ISDN 使用的標準 64 Kbps 通道。
它為 MS 分配和釋放頻率和時隙。BSC 還處理小區間切換。它控制其區域內 BSS 和 MS 的功率傳輸。BSC 的功能是在 BTS 和 MSC 之間分配必要的時隙。它是一種處理無線資源的交換裝置。
附加功能包括：
跳頻控制
執行流量集中以減少來自 MSC 的線路數量
為 BSS 的運營和維護中心提供介面
在 BTS 之間重新分配頻率
時間和頻率同步
電源管理
從 MS 接收到的訊號的時延測量
GSM - 網路交換子系統 (NSS)
網路交換系統 (NSS)，其主要部分是移動交換中心 (MSC)，執行移動裝置與其他固定或行動網路使用者之間的呼叫交換，以及移動服務的管理，例如身份驗證。
交換系統包括以下功能元件：
歸屬位置暫存器 (HLR)
HLR 是用於儲存和管理使用者訂閱的資料庫。HLR 被認為是最重要的資料庫，因為它儲存有關使用者的永久資料，包括使用者的服務配置檔案、位置資訊和活動狀態。當個人以 SIM 卡的形式購買訂閱時，所有關於此訂閱的資訊都會註冊到該運營商的 HLR 中。
移動服務交換中心 (MSC)
網路子系統的核心元件是 MSC。MSC 執行移動裝置與其他固定或行動網路使用者之間的呼叫交換，以及移動服務的管理，例如註冊、身份驗證、位置更新、切換和到漫遊使用者的呼叫路由。它還執行諸如收費計費、網路介面、公共通道信令和其它功能。每個 MSC 都由唯一的 ID 標識。
訪問位置暫存器 (VLR)
VLR 是一個數據庫，其中包含 MSC 為服務訪問使用者而需要的有關使用者的臨時資訊。VLR 始終與 MSC 整合。當移動臺漫遊到新的 MSC 區域時，連線到該 MSC 的 VLR 將向 HLR 請求有關移動臺的資料。之後，如果移動臺撥打電話，VLR 將擁有進行呼叫設定所需的資訊，而無需每次都查詢 HLR。
鑑權中心 (AUC)
鑑權中心是一個受保護的資料庫，其中儲存每個使用者 SIM 卡中儲存的金鑰的副本，該金鑰用於無線通道的鑑權和加密。AUC 保護網路運營商免受當今蜂窩世界中發現的各種欺詐行為的影響。
裝置識別暫存器 (EIR)
裝置識別暫存器 (EIR) 是一個數據庫，其中包含網路上所有有效移動裝置的列表，其國際移動裝置識別碼 (IMEI) 標識每個 MS。如果 IMEI 被舉報為被盜或未經型號批准，則會被標記為無效。
GSM - 運營支撐子系統 (OSS)
運營和維護中心 (OMC) 連線到交換系統中的所有裝置以及 BSC。OMC 的實現稱為運營和支援系統 (OSS)。
以下是一些 OMC 功能：
管理和商業運營（訂閱、終端、計費和統計）。
安全管理。
網路配置、運營和效能管理。
維護任務。
運營和維護功能基於電信管理網路 (TMN) 的概念，該概念在 ITU-T M.30 系列中進行了標準化。
下圖顯示了 OMC 系統如何涵蓋所有 GSM 元素。
OSS 是網路運營商監控和控制系統的功能實體。OSS 的目的是為客戶提供經濟高效的支援，用於 GSM 網路所需的集中式、區域性和本地運營和維護活動。OSS 的一個重要功能是提供網路概述並支援不同運營和維護組織的維護活動。
GSM 架構的簡單圖示如下：
GSM 架構的其他元件包括資料庫和訊息系統功能：
歸屬位置暫存器 (HLR)
訪問位置暫存器 (VLR)
裝置識別暫存器 (EIR)
鑑權中心 (AuC)
簡訊服務中心 (SMS SC)
閘道器 MSC (GMSC)
計費中心 (CBC)
轉碼器和適配單元 (TRAU)
下圖顯示了 GSM 網路以及新增的元素：
MS 和 BSS 透過 Um 介面進行通訊。它也稱為空中介面或無線鏈路。BSS 透過A介面與網路服務交換 (NSS) 中心通訊。
GSM 網路區域
在 GSM 網路中，定義了以下區域：
小區 - 小區是基本服務區域；一個 BTS 覆蓋一個小區。每個小區都分配一個小區全域性標識 (CGI)，這是一個唯一標識小區的數字。
位置區 - 一組小區構成一個位置區 (LA)。這是當用戶收到來電時進行尋呼的區域。每個 LA 都分配一個位置區標識 (LAI)。每個 LA 由一個或多個 BSC 服務。
MSC/VLR 服務區域 - 一個 MSC 覆蓋的區域稱為 MSC/VLR 服務區域。
PLMN - 一個網路運營商覆蓋的區域稱為公共陸地行動網路 (PLMN)。一個 PLMN 可以包含一個或多個 MSC。