GSM-アーキテクチャ
GSMネットワークは多くの機能ユニットで構成されています。この章では、これらの機能とインターフェースについて説明します。GSMネットワークは大きく分けられます-
移動局（MS）
基地局サブシステム（BSS）
ネットワークスイッチングサブシステム（NSS）
運用支援サブシステム（OSS）
GSM-移動局
MSは、無線トランシーバー、ディスプレイおよびデジタルシグナルプロセッサーなどの物理機器、およびSIMカードで構成されます。これは、GSMネットワークのユーザーにエアインターフェイスを提供します。そのため、他のサービスも提供されます。
音声テレサービス
データベアラサービス
機能の補足サービス
MSはSMSメッセージの受信機も提供し、ユーザーが音声とデータの使用を切り替えることができるようにします。さらに、モバイルはボイスメッセージングシステムへのアクセスを容易にします。MSは、GSMネットワークで利用可能なさまざまなデータサービスへのアクセスも提供します。これらのデータサービスには以下が含まれます-
X.25パケット交換は、PADへの同期または非同期のダイヤルアップ接続を介して、通常9.6Kbpsの速度で行われます。
X.25またはIPベースのデータ転送方法を最大115Kbpsの速度で使用する汎用パケット無線サービス（GPRS）。
最大64Kbpsの速度で高速の回路スイッチデータ。
GMSサービスについて詳しくは、 GSM - User Services。
SIMとは何ですか？
SIMはパーソナルモビリティを提供するため、ユーザーは、端末の場所と特定の端末の使用の両方に関係なく、サブスクライブされたすべてのサービスにアクセスできます。SIMカードを別のGSM携帯電話に挿入して、その電話で電話を受けたり、その電話から電話をかけたり、他の加入サービスを受けたりする必要があります。
GSM-基地局サブシステム（BSS）
BSSは2つの部分で構成されています-
基地局（BTS）
基地局コントローラー（BSC）
BTSとBSCは、指定されたAbisインターフェースを介して通信し、異なるサプライヤーによって製造されたコンポーネント間の操作を可能にします。BSSの無線コンポーネントは、4〜7個または9個のセルで構成されます。BSSには1つ以上の基地局があります。BSSは、BTSとBSCの間でAbisインターフェイスを使用します。次に、別の高速回線（T1またはE1）がBSSからモバイルMSCに接続されます。
基地局（BTS）
BTSは、セルを定義し、MSとの無線リンクプロトコルを処理する無線トランシーバーを収容します。大都市圏では、多数のBTSが展開される可能性があります。
BTSは、ネットワークの各セルで使用されるトランシーバーとアンテナに対応します。BTSは通常、セルの中央に配置されます。その送信電力は、セルのサイズを定義します。各BTSには、セル内のユーザーの密度に応じて、1〜16個のトランシーバーがあります。各BTSは単一のセルとして機能します。以下の機能も含まれています-
RF信号のエンコード、暗号化、多重化、変調、およびアンテナへの供給
トランスコーディングとレート適応
時間と周波数の同期
フルレートまたはハーフレートのサービスによる音声
受信信号のデコード、復号化、およびイコライズ
ランダムアクセス検出
タイミングが進む
アップリンクチャネル測定
基地局コントローラー（BSC）
BSCは、1つ以上のBTSの無線リソースを管理します。無線チャネルのセットアップ、周波数ホッピング、およびハンドオーバーを処理します。BSCは、モバイルとMSCの間の接続です。BSCは、無線リンクで使用される13 Kbpsの音声チャネルを、公衆交換電話網（PSDN）またはISDNで使用される標準の64Kbpsチャネルに変換します。
MSの周波数とタイムスロットを割り当てて解放します。BSCはセル間ハンドオーバーも処理します。それはその地域のBSSとMSの送電を制御します。BSCの機能は、BTSとMSCの間に必要なタイムスロットを割り当てることです。無線リソースを処理するスイッチングデバイスです。
追加機能には以下が含まれます-
周波数ホッピングの制御
MSCからの回線数を減らすためにトラフィック集中を実行する
BSSの運用および保守センターへのインターフェイスを提供する
BTS間の周波数の再割り当て
時間と周波数の同期
パワー管理
MSから受信した信号の時間遅延測定
GSM-ネットワークスイッチングサブシステム（NSS）
主要部分がモバイルスイッチングセンター（MSC）であるネットワークスイッチングシステム（NSS）は、モバイルと他の固定またはモバイルネットワークユーザーとの間の通話の切り替え、および認証などのモバイルサービスの管理を実行します。
スイッチングシステムには、次の機能要素が含まれています。
ホームロケーションレジスタ（HLR）
HLRは、サブスクリプションの保存と管理に使用されるデータベースです。HLRは、加入者のサービスプロファイル、位置情報、アクティビティステータスなど、加入者に関する永続的なデータを格納するため、最も重要なデータベースと見なされます。個人がSIMの形式でサブスクリプションを購入すると、このサブスクリプションに関するすべての情報がそのオペレーターのHLRに登録されます。
モバイルサービススイッチングセンター（MSC）
ネットワークサブシステムの中心的なコンポーネントはMSCです。MSCは、モバイルユーザーと他の固定またはモバイルネットワークユーザーとの間の通話の切り替え、および登録、認証、位置の更新、ハンドオーバー、ローミング加入者への通話ルーティングなどのモバイルサービスの管理を実行します。また、料金発券、ネットワークインターフェイス、共通チャネルシグナリングなどの機能も実行します。すべてのMSCは一意のIDで識別されます。
ビジターロケーションレジスター（VLR）
VLRは、訪問している加入者にサービスを提供するためにMSCが必要とする加入者に関する一時的な情報を含むデータベースです。VLRは常にMSCと統合されています。移動局が新しいMSCエリアにローミングすると、そのMSCに接続されているVLRは、HLRに移動局に関するデータを要求します。後で、移動局が電話をかけると、VLRは、毎回HLRに問い合わせることなく、通話のセットアップに必要な情報を取得します。
認証センター（AUC）
認証センターは、各加入者のSIMカードに保存されている秘密鍵のコピーを格納する保護されたデータベースであり、無線チャネルの認証と暗号化に使用されます。AUCは、今日の携帯電話の世界で見られるさまざまな種類の詐欺からネットワーク事業者を保護します。
機器IDレジスタ（EIR）
Equipment Identity Register（EIR）は、ネットワーク上のすべての有効なモバイル機器のリストを含むデータベースであり、そのInternational Mobile Equipment Identity（IMEI）が各MSを識別します。IMEIは、盗難が報告された場合、またはタイプが承認されていない場合、無効としてマークされます。
GSM-運用支援サブシステム（OSS）
運用保守センター（OMC）は、スイッチングシステム内のすべての機器とBSCに接続されています。OMCの実装は、運用支援システム（OSS）と呼ばれます。
ここにいくつかのOMC機能があります-
管理および商用運用（サブスクリプション、エンドターミナル、課金、および統計）。
セキュリティ管理。
ネットワーク構成、運用、およびパフォーマンス管理。
メンテナンスタスク。
運用および保守機能は、ITU-TシリーズM.30で標準化されているTelecommunication Management Network（TMN）の概念に基づいています。
次の図は、OMCシステムがすべてのGSM要素をどのようにカバーするかを示しています。
OSSは、ネットワークオペレータがシステムを監視および制御するための機能エンティティです。OSSの目的は、GSMネットワークに必要な集中型、地域型、およびローカルの運用および保守活動に対して、費用効果の高いサポートを顧客に提供することです。OSSの重要な機能は、ネットワークの概要を提供し、さまざまな運用および保守組織の保守活動をサポートすることです。
GSMアーキテクチャの簡単な図解を以下に示します-
GSMアーキテクチャの追加コンポーネントは、データベースとメッセージングシステム機能で構成されています-
ホームロケーションレジスタ（HLR）
ビジターロケーションレジスター（VLR）
機器IDレジスタ（EIR）
認証センター（AuC）
SMSサービングセンター（SMS SC）
ゲートウェイMSC（GMSC）
チャージバックセンター（CBC）
トランスコーダーおよび適応ユニット（TRAU）
次の図は、GSMネットワークと追加された要素を示しています-
MSとBSSは、Umインターフェイスを介して通信します。エアインターフェイスまたは無線リンクとも呼ばれます。BSSは、Aインターフェイスを介してネットワークサービススイッチング（NSS）センターと通信します。
GSMネットワークエリア
GSMネットワークでは、次の領域が定義されています-
Cell−セルは基本的なサービスエリアです。1つのBTSが1つのセルをカバーします。各セルには、セルを一意に識別する番号であるセルグローバルアイデンティティ（CGI）が与えられます。
Location Area−セルのグループがロケーションエリア（LA）を形成します。これは、加入者が着信コールを受信したときにページングされる領域です。各LAには、ロケーションエリアID（LAI）が割り当てられます。各LAは、1つ以上のBSCによって提供されます。
MSC/VLR Service Area − 1つのMSCがカバーするエリアは、MSC / VLRサービスエリアと呼ばれます。
PLMN− 1人のネットワーク事業者がカバーするエリアは、Public Land Mobile Network（PLMN）と呼ばれます。PLMNには、1つ以上のMSCを含めることができます。