GSM 快速指南

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GSM - 概述

如果您在歐洲或亞洲並使用手機，那麼您很可能在手機中使用 GSM 技術。它是全球廣泛使用的移動技術。

什麼是 GSM？

GSM 代表 **G**lobal **S**ystem for **M**obile Communication（全球移動通訊系統）。它是一種用於傳輸移動語音和資料服務的數字蜂窩技術。以下是關於 GSM 的重要事實：-

• GSM 的概念起源於貝爾實驗室在 20 世紀 70 年代初提出的基於小區的移動無線電系統。

• GSM 是 1982 年成立的一個標準化組織的名稱，旨在建立一個通用的歐洲行動電話標準。

• GSM 是電信領域最廣泛接受的標準，並在全球範圍內實施。

• GSM 是一個電路交換系統，它將每個 200 kHz 通道劃分為八個 25 kHz 時隙。GSM 在世界大部分地區使用 900 MHz 和 1800 MHz 的行動通訊頻段。在美國，GSM 使用 850 MHz 和 1900 MHz 頻段。

• GSM 擁有全球超過 70% 的數字蜂窩使用者市場份額。

• GSM 使用窄帶分時多重進接 (TDMA) 技術傳輸訊號。

• GSM 是使用數字技術開發的。它能夠承載 64 kbps 到 120 Mbps 的資料速率。

• 目前，GSM 在全球 210 多個國家/地區擁有超過 10 億的移動使用者。

• GSM 提供從基本到高階的語音和資料服務，包括漫遊服務。漫遊是指能夠在另一個 GSM 網路中使用您的 GSM 電話號碼的功能。

GSM 對資料進行數字化和壓縮，然後透過一個通道傳送，該通道還包含另外兩個使用者資料流，每個資料流都在自己的時隙中。

為什麼選擇 GSM？

以下是 GSM 廣受歡迎和廣泛接受的原因：

• 改進的頻譜效率

• 國際漫遊

• 低成本的移動裝置和基站 (BS)

• 高品質語音

• 與綜合業務數字網 (ISDN) 和其他電話公司服務相容

• 支援新服務

GSM 歷史

下表顯示了 GSM 系統推出過程中的一些重要事件。

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 網路可以大致分為：-

• 移動臺 (MS)

• 基站子系統 (BSS)

• 網路交換子系統 (NSS)

• 運營支撐子系統 (OSS)

GSM - 移動臺

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

• 功能補充服務

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，手機還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。

• 通用分組無線業務 (GPRS) 使用基於 X.25 或 IP 的資料傳輸方法，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？

SIM 提供個人移動性，使使用者無論終端位置或使用特定終端與否，都能訪問所有已訂閱的服務。您需要將 SIM 卡插入另一部 GSM 手機才能接收該手機的呼叫、從該手機撥打電話或接收其他已訂閱的服務。

GSM - 基站子系統 (BSS)

BSS 由兩部分組成：-

• 基站收發信機 (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 的無線電元件可能包含 4 到 7 個或 9 個小區。BSS 可以有一個或多個基站。BSS 在 BTS 和 BSC 之間使用 Abis 介面。然後，將一條單獨的高速線路 (T1 或 E1) 從 BSS 連線到移動 MSC。

基站收發信機 (BTS)

BTS 包含定義小區的無線電收發器，並處理與 MS 的無線電鏈路協議。在大型城市地區，可能會部署大量 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。其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 充當一個小區。它還包括以下功能：-

• 對 RF 訊號進行編碼、加密、多路複用、調製以及饋送到天線

• 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 的無線電資源。它處理無線電通道建立、跳頻和切換。BSC 是移動裝置和 MSC 之間的連線。BSC 還將無線電鏈路中使用的 13 Kbps 語音通道轉換為公共交換電話網路 (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。它是一種處理無線電資源的交換裝置。

其他功能包括：-

• 控制跳頻

• 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) 的主要部分是移動交換中心 (MSC)，它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素：-

歸屬位置暫存器 (HLR)

HLR 是一個用於儲存和管理訂閱的資料庫。HLR 被認為是最重要的資料庫，因為它儲存了有關使用者的資訊，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將註冊到該運營商的 HLR 中。

移動業務交換中心 (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、切換和呼叫路由到漫遊使用者）。它還執行諸如計費、網路介面、公共信令等功能。每個 MSC 都由一個唯一的 ID 標識。

訪客位置暫存器 (VLR)

VLR（訪問位置暫存器）是一個數據庫，包含移動使用者漫遊時MSC（移動交換中心）所需的臨時資訊。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會向HLR（歸屬位置暫存器）請求有關移動臺的資料。之後，如果移動臺發起呼叫，VLR將擁有呼叫建立所需的資訊，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，儲存每個使用者SIM卡中儲存的金鑰副本，用於對無線通道進行鑑權和加密。AUC保護網路運營商免受當今蜂窩網路中各種型別的欺詐。

裝置識別暫存器 (EIR)

裝置識別暫存器（EIR）是一個數據庫，包含網路上所有有效移動裝置的列表，其中其國際移動裝置識別碼（IMEI）標識每個MS（移動臺）。如果IMEI被報告為被盜或未經型別批准，則將其標記為無效。

GSM - 操作支援子系統 (OSS)

操作維護中心（OMC）連線到交換系統中的所有裝置以及BSC（基站控制器）。OMC的實現稱為操作和支援系統（OSS）。

以下是OMC的一些功能：

• 管理和商業運營（使用者訂閱、終端裝置、計費和統計）。

• 安全管理。

• 網路配置、運營和效能管理。

• 維護任務。

操作和維護功能基於電信管理網路（TMN）的概念，該概念在ITU-T系列M.30中進行了標準化。

下圖顯示了OMC系統如何覆蓋所有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，以實現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覽並支援不同運營和維護組織的維護活動。

GSM體系結構的簡單示意圖如下：

GSM體系結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)

• 訪客位置暫存器 (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（基站收發信機）覆蓋一個小區。每個小區都分配了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都分配了一個位置區標識（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。

GSM - 規範

不同個人通訊服務（PCS）系統的需求因每個PCS網路而異。GSM規範的重要特性列在下面：

調製

調製是將輸入資料轉換為適合傳輸介質的格式的過程。傳輸的資料在接收端被解調回其原始形式。GSM使用高斯最小頻移鍵控（GMSK）調製方法。

接入方法

無線頻譜是一種有限的資源，被所有使用者消耗和劃分，GSM設計了TDMA/FDMA的組合作為在使用者之間劃分頻寬的方法。在此過程中，FDMA部分將總共25 MHz頻寬的頻率劃分為124個200 kHz頻寬的載波頻率。

每個BS分配一個或多個頻率，每個頻率使用TDMA方案劃分為八個時隙。每個時隙都用於資料傳輸和接收。這些時隙在時間上是分開的，以便移動單元不會同時傳輸和接收資料。

傳輸速率

GSM在GMSK中每符號1位元的總符號速率為270.833 K符號/秒。時隙的總傳輸速率為22.8 Kbps。

GSM是一個數字系統，空口位元率為270 kbps。

頻段

GSM指定的上行鏈路頻率範圍為933 - 960 MHz（僅限基本900 MHz頻段）。下行鏈路頻段為890 - 915 MHz（僅限基本900 MHz頻段）。

通道間隔

通道間隔表示相鄰載波頻率之間的間隔。對於GSM，它是200 kHz。

語音編碼

對於語音編碼或處理，GSM使用線性預測編碼（LPC）。此工具壓縮位元率並提供語音引數的估計。當音訊訊號透過濾波器時，它會模擬聲道的功能。在這裡，語音以13 kbps進行編碼。

雙工距離

雙工距離是上行鏈路和下行鏈路頻率之間的空間。GSM的雙工距離為80 MHz，其中每個通道有兩個相距80 MHz的頻率。

其他

• 幀持續時間 - 4.615 mS

• 雙工技術 - 頻分雙工（FDD）接入模式，以前稱為WCDMA。

• 每個射頻通道的語音通道 - 8。

GSM - 地址和識別符號

GSM以不同的方式處理使用者和裝置。電話號碼、使用者和裝置識別符號是一些已知的識別符號。還有許多其他已明確定義的識別符號，這些識別符號是使用者移動性管理和定址其餘網路元素所必需的。GSM中使用的重要地址和識別符號如下所述。

國際移動臺裝置識別碼 (IMEI)

國際移動臺裝置識別碼（IMEI）更像是一個序列號，在國際上唯一地識別一個移動臺。它由裝置製造商分配，並由網路運營商註冊，後者將其儲存在裝置識別暫存器（EIR）中。透過IMEI，可以識別過時的、被盜的或無法正常工作的裝置。

以下是IMEI的組成部分：

• 型號批准程式碼 (TAC) - 6位十進位制數，集中分配。

• 最終組裝程式碼 (FAC) - 6位十進位制數，由製造商分配。

• 序列號 (SNR) - 6位十進位制數，由製造商分配。

• 備用 (SP) - 1位十進位制數。

因此，IMEI = TAC + FAC + SNR + SP。它唯一地表徵了一個移動臺，並提供了有關製造商和製造日期的線索。

國際移動使用者識別碼 (IMSI)

每個註冊使用者都擁有一個原始的國際移動使用者識別碼（IMSI）及其有效的IMEI，儲存在其使用者識別模組（SIM）中。

IMSI包含以下部分：

• 移動國家程式碼 (MCC) - 3位十進位制數，國際標準化。

• 行動網路程式碼 (MNC) - 2位十進位制數，用於在國家/地區內唯一識別行動網路。

• 移動使用者識別號碼 (MSIN) - 最多10位十進位制數，使用者在其歸屬行動網路中的識別號碼。

移動使用者ISDN號碼 (MSISDN)

移動臺的真實電話號碼是移動使用者ISDN號碼（MSISDN）。基於SIM卡，移動臺可以有多個MSISDN，因為每個使用者在其SIM卡中分別分配了一個單獨的MSISDN。

以下是MSISDN類別遵循的結構，它們是根據國際ISDN號碼計劃定義的：

• 國家程式碼 (CC) - 最多3位十進位制數。

• 國家目的地程式碼 (NDC) - 通常為2-3位十進位制數。

• 使用者號碼 (SN) - 最多10位十進位制數。

移動臺漫遊號碼 (MSRN)

移動臺漫遊號碼（MSRN）是由區域負責的訪問位置暫存器（VLA）分配給移動臺的臨時位置相關ISDN號碼。使用MSRN，將傳入呼叫引導到MS。

MSRN與MSISDN具有相同的結構。

• 國家程式碼 (CC) - 被訪問網路的國家程式碼。

• 國家目的地程式碼 (NDC) - 被訪問網路的國家目的地程式碼。

• 使用者號碼 (SN) - 當前行動網路中的使用者號碼。

位置區標識 (LAI)

在PLMN內，位置區標識其自身的位置區標識（LAI）。LAI層次結構基於國際標準，並以如下所示的唯一格式構建：

• 國家程式碼 (CC) - 3位十進位制數。

• 行動網路程式碼 (MNC) - 2位十進位制數。

• 位置區程式碼 (LAC) - 最多5位十進位制數或最多兩次8位十六進位制編碼（LAC < FFFF）。

臨時移動使用者識別碼 (TMSI)

臨時移動使用者識別碼（TMSI）可以由負責使用者當前位置的VLR分配。TMSI只需要在VLR處理的區域內具有本地意義。這僅儲存在網路側的VLR中，不會傳遞到歸屬位置暫存器（HLR）。

TMSI與當前位置區一起唯一地標識使用者。它可以包含最多4×8位。

本地移動使用者識別碼 (LMSI)

每個移動臺都可以由VLR分配一個本地移動使用者識別碼（LMSI），它是一個原始金鑰。此金鑰可用作每個移動臺在其區域內的輔助搜尋金鑰。它還有助於加速資料庫訪問。如果移動臺已在VLR上註冊併發送到HLR，則會分配LMSI。LMSI由四個八位位元組（4x8位）組成。

小區標識（CI）

使用小區標識（CI）（最大2×8）位，可以識別LA內的各個小區。當組合全域性小區標識（LAI + CI）呼叫時，則唯一定義。

GSM - 操作

一旦移動臺發起呼叫，就會發生一系列事件。分析這些事件可以深入瞭解GSM系統的執行。

行動電話到公用交換電話網路（PSTN）

當移動使用者向PSTN電話使用者撥打電話時，會發生以下事件序列：

• MSC/VLR接收呼叫請求訊息。

• MSC/VLR檢查移動臺是否有權訪問網路。如果是，則啟用移動臺。如果移動臺未經授權，則拒絕服務。

• MSC/VLR分析號碼並與PSTN發起呼叫設定。

• MSC/VLR要求相應的BSC分配一個話務通道（一個無線通道和一個時隙）。

• BSC分配話務通道並將資訊傳遞給移動臺。

• 被叫方接聽電話，並進行通話。

• 移動臺持續測量當前小區和鄰近小區的無線通道，並將資訊傳遞給BSC。BSC決定是否需要切換。如果是，則為移動臺分配一個新的話務通道，並進行切換。如果不需要切換，則移動臺繼續在相同頻率上傳輸。

PSTN到行動電話

當PSTN使用者呼叫移動臺時，會發生以下事件序列：

• 閘道器MSC接收呼叫並查詢HLR以獲取將呼叫路由到服務MSC/VLR所需的資訊。

• GMSC將呼叫路由到MSC/VLR。

• MSC檢查VLR以獲取MS的位置區。

• MSC透過廣播訊息（即透過尋呼請求）透過BSC聯絡MS。

• MS響應尋呼請求。

• BSC分配話務通道並向MS傳送訊息以調整到該通道。MS生成振鈴訊號，並且在使用者接聽後，建立語音連線。

• 如果需要，切換將與前面案例中討論的一樣進行。

為了在規定的時間內透過無線通道傳輸語音，MS以13 Kbps的速度對其進行編碼。BSC將語音轉碼為64 Kbps，並透過陸地鏈路或無線鏈路傳送到MSC。然後，MSC將語音資料轉發到PSTN。在反方向上，語音以64 Kbps的速度在BSC處接收，BSC將其轉碼為13 Kbps以進行無線傳輸。

GSM支援9.6 Kbps資料，該資料可以通道化在一個TDMA時隙中。為了提供更高的資料速率，對GSM標準（GSM第二階段和GSM第二階段+）進行了許多增強。

GSM - 協議棧

GSM架構是一個分層模型，旨在允許兩個不同系統之間進行通訊。較低層確保上層協議的服務。每一層都傳遞適當的通知，以確保已正確格式化、傳輸和接收傳輸的資料。

GMS協議棧圖如下所示：

MS協議

基於介面，GSM信令協議被組裝成三個通用層：

• 第1層 - 物理層。它使用空中介面上的通道結構。

• 第2層 - 資料鏈路層。在Um介面上，資料鏈路層是用於ISDN中的D通道鏈路訪問協議（LAP-D）協議的修改版本，稱為Dm通道上的鏈路訪問協議（LAP-Dm）。在A介面上，使用SS7的第2層訊息傳輸部分（MTP）。

• 第3層 - GSM信令協議的第三層分為三個子層：

  • 無線資源管理（RR），

  • 移動性管理（MM），以及

  • 連線管理（CM）。

MS到BTS協議

RR層是較低層，它管理MS和MSC之間的無線和固定鏈路。對於此結構，涉及的主要元件是MS、BSS和MSC。RR層的職責是管理RR會話（移動裝置處於專用模式時的時間）和無線通道，包括專用通道的分配。

MM層位於RR層之上。它處理由使用者移動性以及身份驗證和安全方面產生的功能。位置管理涉及使系統能夠知道已開啟電源的MS的當前位置，以便可以完成傳入呼叫路由的程式。

CM層是GSM協議棧的最頂層。此層負責呼叫控制、補充服務管理和短訊息服務管理。這些服務中的每一個都作為CM層內的單個層進行處理。CC子層的其他功能包括呼叫建立、服務型別的選擇（包括在呼叫期間在服務之間切換）和呼叫釋放。

BSC協議

BSC從BTS接收資料後，使用一組不同的協議。BTS和BSC之間使用Abis介面。在此級別，第3層下部的無線資源從RR更改為基站收發機管理（BTSM）。BTS管理層是BTS到BSC的中繼功能。

RR協議負責在MS和BTS之間分配和重新分配話務通道。這些服務包括控制對系統的初始訪問、對MT呼叫的尋呼、小區站點之間呼叫的切換、功率控制和呼叫終止。BSC仍然具有一些無線資源管理，用於頻率協調、頻率分配以及第2層介面的整體網路層的管理。

要從BSC過渡到MSC，使用BSS移動應用部分或直接應用部分，並且中繼器應用SS7協議，以便可以使用MTP 1-3作為主要架構。

MSC協議

在MSC處，從BSC開始，資訊透過A介面對映到MTP第1層到第3層。在這裡，基站系統管理應用部分（BSS MAP）被認為是等效的無線資源集。中繼過程由堆疊在第3層協議之上的層完成，它們是BSS MAP/DTAP、MM和CM。這完成了中繼過程。為了在網路中查詢和連線使用者，MSC使用控制信令網路進行互動。MSC資料庫中包含位置暫存器，以幫助確定如何以及是否要與漫遊使用者建立連線。

每個GSM MS使用者都分配了一個HLR，該HLR依次包含使用者的地理位置和訂購的服務。VLR是一個單獨的暫存器，用於跟蹤使用者的地理位置。當用戶移出HLR覆蓋區域時，MS會通知VLR以查詢使用者的位置。VLR反過來，藉助控制網路，向MS新位置的HLR發出訊號。藉助使用者HLR中包含的位置資訊，可以將MT呼叫路由到使用者。

GSM - 使用者服務

GSM提供的不僅僅是語音電話。請聯絡您當地的GSM網路運營商以瞭解您可以享受的具體服務。

GSM提供三種基本型別的服務：

• 電話服務或電信服務

• 資料服務或承載服務

• 補充服務

電信服務

承載服務的功能由電信服務用於傳輸資料。這些服務以以下方式進一步傳輸：

語音呼叫

GSM支援的最基本的電信服務是電話。這包括13 kbps的全速率語音和緊急呼叫，其中透過撥打三位數字通知最近的緊急服務提供商。

視訊和傳真

另一組電信服務包括視訊訪問、電傳傳輸、傳真備用語音和傳真3組、自動傳真3組等。

簡訊

短訊息服務（SMS）是一種文字訊息服務，允許在您的GSM手機上傳送和接收文字訊息。除了簡單的文字訊息外，還可以傳輸其他文字資料，包括新聞、體育、金融、語言和基於位置的資料。

承載服務

資料服務或承載服務透過GSM手機使用。接收和傳送資料是導致廣泛的移動網際網路訪問和移動資料傳輸的基本構建塊。GSM目前的資料傳輸速率為9.6k。現在可以使用HSCSD（高速電路交換資料）和GPRS（通用分組無線服務）等將為GSM使用者提高資料傳輸速率的新開發。

補充服務

補充服務是在電信服務和承載服務之外提供的附加服務。這些服務包括主叫號碼顯示、來電轉接、呼叫等待、多方通話以及禁止撥出（國際）呼叫等。這裡簡要介紹了補充服務：

• 會議 - 它允許移動使用者建立多方通話，即三個或更多使用者之間的同時通話以建立電話會議。此服務僅適用於普通電話。

• 呼叫等待 - 此服務在通話過程中通知移動使用者有來電。使用者可以接聽、拒絕或忽略來電。

• 呼叫保持 - 此服務允許使用者將來電保持，並在一段時間後恢復。呼叫保持服務適用於普通電話。

• 來電轉接 - 來電轉接用於將呼叫從原始接收者轉移到另一個號碼。它通常由使用者自己設定。使用者可以利用它在不可用時將呼叫從移動臺轉移出去，從而確保呼叫不會丟失。

• 呼叫禁止 - 呼叫禁止可用於限制某些型別的撥出呼叫（例如ISD）或阻止來自不需要號碼的呼叫。呼叫禁止是一項靈活的服務，使使用者能夠有條件地禁止呼叫。

• 號碼識別 - 有以下與號碼識別相關的補充服務：

  • 主叫號碼顯示 - 此服務在螢幕上顯示主叫方的電話號碼。

  • 主叫號碼限制 - 不希望自己的號碼顯示給其他人的使用者訂閱此服務。

  • 被叫號碼顯示 - 提供此服務是為了讓主叫方獲得他們連線到的使用者的電話號碼。此服務在轉發等情況下很有用，因為連線的號碼不是撥打的號碼。

  • 被叫號碼限制 - 有時，被叫方不希望自己的號碼被顯示，因此他們會訂閱此服務。通常，這會覆蓋顯示服務。

  • 惡意呼叫識別 - 提供惡意呼叫識別服務是為了打擊淫穢或煩人的呼叫的傳播。受害者應訂閱此服務，然後他們可以使用簡單的命令在GSM網路中識別已知的惡意呼叫。

• 費用通知 (AoC) − 此服務旨在向用戶提供其使用服務的費用指示。此外，那些希望向沒有自己SIM卡的使用者提供租賃服務的運營商也可以以稍微不同的形式使用此服務。資料呼叫的AoC基於時間測量提供。

• 封閉使用者組 (CUGs) − 此服務適用於希望僅互相呼叫而不與其他人呼叫的使用者組。

• 非結構化補充服務資料 (USSD) − 這允許運營商定義個人服務。

GSM - 安全與加密

GSM是目前最安全的蜂窩通訊系統。GSM的安全方法已標準化。GSM透過保持呼叫的機密性和GSM使用者的匿名性來維護端到端的安全性。

為使用者的號碼分配臨時識別號碼以維護使用者的隱私。透過應用可以利用數字系統和信令啟用的加密演算法和跳頻來維護通訊的隱私。

本章概述了為GSM使用者實施的安全措施。

移動臺認證

GSM網路透過使用挑戰-響應機制來驗證使用者的身份。將一個128位隨機數 (RAND) 傳送到MS。MS根據使用個人使用者身份驗證金鑰 (Ki) 透過身份驗證演算法 (A3) 對RAND進行加密來計算32位簽名響應 (SRES)。在從使用者接收SRES後，GSM網路重複計算以驗證使用者的身份。

個人使用者身份驗證金鑰 (Ki) 永遠不會透過無線通道傳輸，因為它存在於使用者的SIM卡以及AUC、HLR和VLR資料庫中。如果接收到的SRES與計算值一致，則MS已成功進行身份驗證，並且可以繼續。如果值不匹配，則連線將終止，並且向MS指示身份驗證失敗。

簽名響應的計算在SIM卡內處理。它提供了增強的安全性，因為諸如IMSI或個人使用者身份驗證金鑰 (Ki) 等機密使用者資訊在身份驗證過程中永遠不會從SIM卡中釋放。

信令和資料機密性

SIM卡包含用於生成64位加密金鑰 (Kc) 的加密金鑰生成演算法 (A8)。此金鑰是透過將身份驗證過程中使用的相同隨機數 (RAND) 與個人使用者身份驗證金鑰 (Ki) 一起應用於加密金鑰生成演算法 (A8) 來計算的。

GSM透過提供一種更改加密金鑰的方法來提供額外的安全級別，從而使系統更能抵抗竊聽。可以根據需要定期更改加密金鑰。與身份驗證過程一樣，加密金鑰 (Kc) 的計算在SIM卡內部進行。因此，SIM卡永遠不會洩露諸如個人使用者身份驗證金鑰 (Ki) 等敏感資訊。

MS和網路之間的加密語音和資料通訊是透過使用加密演算法A5來完成的。加密通訊由來自GSM網路的加密模式請求命令啟動。收到此命令後，移動臺開始使用加密演算法 (A5) 和加密金鑰 (Kc) 對資料進行加密和解密。

使用者身份機密性

為了確保使用者身份機密性，使用臨時移動使用者識別碼 (TMSI)。完成身份驗證和加密過程後，將TMSI傳送到移動臺。收到後，移動臺將進行響應。TMSI在其發放的區域內有效。對於區域外的通訊，除了TMSI之外，還需要位置區域標識 (LAI)。

GSM - 計費

GSM服務提供商根據他們向客戶提供的服務進行計費。所有引數都足夠簡單，可以向客戶收取所提供服務的費用。

本章概述了用於向GSM使用者收費的常用計費技術和引數。

電話服務

這些服務可以按每次呼叫收費。呼叫發起者必須支付費用，而現在來電是免費的。可以根據不同的引數向客戶收費，例如：

• 國際電話或長途電話。

• 本地電話。

• 在高峰時段撥打的電話。

• 在夜間撥打的電話。

• 週末期間的折扣電話。

• 按分鐘或按秒收費。

• 服務提供商可以設計更多其他標準來向其客戶收費。

簡訊服務

大多數服務提供商根據傳送的簡訊數量向客戶收取簡訊服務費用。還有其他主要的簡訊服務，其中服務提供商收取的費用高於普通簡訊費用。這些服務是與電視網路或廣播網絡合作提供的，以向受眾徵收簡訊費用。

大多數情況下，費用由簡訊傳送方支付，但對於某些服務（如股票和股價、手機銀行設施和休閒預訂服務等），簡訊接收方需要支付服務費用。

GPRS服務

使用GPRS服務，您可以瀏覽網際網路、玩遊戲和下載電影。因此，服務提供商將根據您手機上上傳和下載的資料向您收費。這些費用將基於每千位元組下載/上傳的資料。

其他引數可能是為您提供的QoS。如果您想觀看電影，則低QoS可能會起作用，因為某些資料丟失是可以接受的，但如果您正在下載zip檔案，則單個位元組丟失將損壞您下載的整個檔案。

另一個引數可能是下載資料檔案或瀏覽網際網路的高峰和非高峰時間。

補充服務

大多數補充服務是基於每月租金或完全免費提供的。例如，呼叫等待、來電轉接、主叫號碼識別和呼叫保持可免費使用。

• 呼叫禁止是一項服務，服務提供商使用它來收回欠款等，否則此服務不會被任何使用者使用。

• 電話會議服務是一種簡單的電話呼叫形式，客戶需要為同時撥打的多個電話付費。沒有服務提供商為此服務收取額外費用。

• 封閉使用者組 (CUG) 非常流行，主要用於在使用者向特定定義的使用者組撥打電話時提供特殊折扣。

• 費用通知 (AoC) 可以根據使用者提出的查詢數量收費。

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