セルラーコンセプト-GSMアーキテクチャ

GSMネットワークは4つの主要なシステムに分かれています-

スイッチングシステム（SS）
基地局システム（BSS）
移動局（MS）
オペレーション＆メンテナンスセンター（OMC）

ネットワークおよびスイッチングシステム（NSS）とも呼ばれるスイッチングシステムは、呼処理および加入者関連機能の実行を担当します。スイッチングシステムには、次の機能ユニットが含まれています。

モバイルスイッチングセンター
ホームロケーションレジスタ
訪問者ロケーション登録
機器ID登録
認証センター

モバイルスイッチングセンター

モバイルスイッチングセンター（MSC）は、割り当てられたBSSによって制御される地理的領域にあるすべてのモバイルステーションのすべてのスイッチング機能を実行します。また、PSTN、他のMSC、および他のシステムエンティティとインターフェイスします。

MSCの機能

ロケーション登録、加入者と機器の認証、ハンドオーバーとプリペイドサービスを考慮した加入者のモバイル性に対応する通話処理。
通話中に必要な論理無線リンクチャネルの管理。
MSC-BSSシグナリングプロトコルの管理。
ロケーション登録を処理し、移動局とVLR間の相互作用を確保します。
BSS間およびMSC間ハンドオーバーを制御します。
HLRに問い合わせるためのゲートウェイMSCとして機能します。PSTN / ISDNネットワークに接続されているMSCは、GMSCと呼ばれます。これは、HLRに接続されているネットワーク内の唯一のMSCです。
充電などのスイッチの標準機能。

ホームロケーションレジスタ（HLR）

ホームロケーションレジスタには-が含まれています

International Mobile Sub Identity（IMSI）と呼ばれるモバイル加入者のID。
移動局のISDN電話番号。
サービスのサブスクリプション情報。
サービス制限。
コールルーティングのロケーション情報。

GSMネットワークごとに1つのHLRが推奨され、分散データベースの場合があります。HLRの永続データは、マンマシンインターフェイスによって変更されます。位置情報などの一時データは、HLRで動的に変化します。

ビジターロケーションレジスター（VLR）

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に接続された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に問い合わせる必要なしに、通話のセットアップに必要な情報を取得します。VLRには次のような情報が含まれています-

モバイルサブのアイデンティティ、
一時的なモバイルサブID、
携帯電話のISDN電話番号、
通話をローミングステーションにルーティングするための電話番号。
現在MSCサービスエリアにある携帯電話のHLRのデータの一部。

機器ID登録

Equipment Identity Registerは、International Mobile Equipment Identity（IMEI）と呼ばれる移動局機器のIDで構成されており、有効、疑わしい、禁止されている可能性があります。移動局がシステムにアクセスすると、サービスを提供する前に機器の検証手順が呼び出されます。

情報は3つのリストの形式で入手できます。

ホワイトリスト-端末はネットワークへの接続を許可されています。
グレーリスト-端末は、考えられる問題についてネットワークから監視されています。
ブラックリスト-盗難として報告された端子はタイプ承認されていません。ネットワークへの接続は許可されていません。EIRは、特定のIMEIが含まれているリストについてVLRに通知します。

認証センター

HLRに関連付けられています。モバイル加入者ごとに認証キー（Ki）と呼ばれるIDキーを保存します。このキーは、認証トリプレットを生成するために使用されます。

RAND（乱数）、
SRES（署名付き応答）-IMSIを認証するには、
Kc（暗号化キー）-MSとネットワーク間の無線パスを介した通信を暗号化します。

オペレーション＆メンテナンスセンター（OMC）

これは、ネットワークオペレータが次の機能を実行することにより、システムを監視および制御できる機能エンティティです。

ソフトウェアのインストール
トラフィック管理
パフォーマンスデータ分析
加入者と機器のトレース
構成管理
サブスクライバー管理
モバイル機器の管理
課金と請求の管理

基地局システム（BSS）

BSSはMSとNSSを接続します。以下で構成されています−

基地局とも呼ばれる基地局（BTS）。
基地局コントローラー（BSC）。

BTSとBSCは、標準化されたAbisインターフェイスを介して通信します。BTSはBSCによって制御され、1つのBSCがその制御下にある多くのBTSを持つことができます。

基地局（BTS）

BTSは無線トランシーバーを収容し、移動局との無線リンクプロトコルを処理します。各BTSは、アンテナ、信号プロセッサなどを含む無線送受信デバイスで構成されています。各BTSは、1〜16個のRFキャリアをサポートできます。BTSを区別するパラメータは、電力レベル、アンテナの高さ、アンテナのタイプ、およびキャリアの数です。

BTSの機能

時間と周波数の同期を担当します。
チャネルコーディング、暗号化、多重化、およびトランス方向の変調と受信のリバースのプロセスが実行されます。
BTS（Timing Advance）からの距離に応じて、携帯電話からの送信を事前に手配する必要があります。
携帯電話からのランダムアクセス要求を検出し、電力制御とハンドオーバーのために無線チャネルを測定および監視する必要があります。

基地局コントローラー

BSCは、1つまたはグループの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、ハンドオーバー、およびRF電力レベルの制御を処理します。BSCは、BTSによってブロードキャストされる時間と周波数の同期基準信号を提供します。移動局とMSC間の接続を確立します。BSCは、インターフェイスを介してMSC、BTS、およびOMCに接続されます。

移動局

これは、ワイヤレス加入者が使用する端末機器を指します。それは-で構成されています

SIM-加入者IDモジュール
モバイル機器

SIMは取り外し可能で、適切なSIMを使用すると、さまざまなモバイル機器を使用してネットワークにアクセスできます。

機器IDは加入者にリンクされていません。機器は、IMEIとEIRで個別に検証されます。SIMには、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（RAM）、および読み取り専用メモリ（ROM）を備えた集積回路チップが含まれています。SIMは有効である必要があり、ネットワークへのアクセス中にMSの有効性を認証する必要があります。

SIMは、IMSI、セルロケーションIDなどの加入者関連情報も保存します。

移動局の機能

ラジオの送受信
無線チャネル管理
音声符号化/復号化
無線リンクエラー保護
データのフロー制御
無線リンクへのユーザーデータのレート適応
モビリティ管理

最大6つの周囲のBTSまでのパフォーマンス測定とBSSへのレポートにより、MSは、コールダイヤリングとステータス情報を表示するために使用される液晶ディスプレイ（LCD）に、受信した短い英数字メッセージを保存および表示できます。

ヨーロッパのGSMシステムで指定されている携帯電話ユニットには、20W、8W、5W、2W、0.8Wの5つのカテゴリがあります。これらは、43 dBm、39 dBm、37 dBm、33 dBm、および29dBmの電力レベルに対応します。20Wおよび8Wユニット（ピーク電力）は、車載またはポータブルステーション用です。MS電力は、公称値から20mW（13 dBm）まで2dBステップで調整可能です。これは、BTSからのリモートコントロールの下で自動的に行われます。

トランスコーダー

トランスコーダーは、MSC側をモバイル側にインターフェースするために挿入されるネットワークエンティティです。PSTN側の音声コーディングレートは64Kbpsであり、無線のGSMでは音声は13Kbpsとしてコーディングされます。エアインターフェイス上のデータレートを減らし、地上リンク（4：1）の負荷を減らすために、トランスコーダは適切な場所に、主にMSCとともに導入されます。

トランスコーダーは、13Kbpsの音声または3.6 / 6/12 Kbpsのデータマルチプレックスを取得し、そのうちの4つを使用して標準の64Kbpsデータに変換するデバイスです。まず、13Kbpsまたは3.6 / 6 / 12Kbpsのデータを16Kbpsのレベルに上げるには、追加の同期データを挿入して13 Kbpsの音声またはそれより低いレートのデータの違いを補います。次に、そのうちの4つはトランスポンダで結合され、BSS内に64Kbpsチャネルを提供します。次に、4つのトラフィックチャネルを1つの64Kpbs回線に多重化できます。したがって、TRAU出力データレートは64Kbpsです。

次に、CEPT1チャネルがA-bisインターフェイスに提供されている場合、最大30のそのような64Kpbsチャネルが2.048Mbpsに多重化されます。このチャネルは、最大120-（16x 120）のトラフィックおよび制御信号を伝送できます。PSTNへのデータレートは通常2Mbpsであるため、これは30 x 64 Kbpsチャネル、または120 Kbps x 16Kpbsチャネルを組み合わせた結果です。

その他のネットワーク要素

その他のネットワーク要素には、SMSサービスセンター、ボイスメールボックス、SMSフローなどのコンポーネントが含まれます。

SMSサービスセンター

これは、モバイル加入者にショートメッセージサービス（SMS）を提供するためのインターワーキング機能を備えたMSCとインターフェイスします。SMSは、ファックス機、インターネット上のPC、または別のMS宛てに送信できます。受信者MSの場所は、MSCによって照会され、配信されます。

ボイスメールボックス

モバイル加入者がビジー/サービスエリア外のために着信コールに応答する立場にない場合、コールは加入者によってすでにアクティブ化されているメールボックスに転送されます。このため、MSCとは別の接続が確立されています。サブスクライバーは後でSMSを介してアラートを受け取り、メッセージを取得できます。

SMSフロー

ユーザーがSMSを送信すると、MSCを介して要求が送信されます。
MSCはSMSをSMSCに転送し、そこで保存されます。
SMSCはHLRにクエリを実行して、宛先モバイルがどこにあるかを確認し、宛先モバイルが使用可能な場合はメッセージを宛先MSCに転送します。
モバイルが利用できない場合、メッセージは現在のSMSC自体に保存されます。ほとんどのインストールでは、モバイルがSMS配信に利用できない場合、SMSCは再試行しません。代わりに、宛先MSCは、モバイルが範囲内に戻ったときにSMSCに通知します。SMS処理は、USSDとは異なり、ストアアンドフォワード操作です。
SMSには、宛先のモバイルが利用可能になるのを待つ有効期間があります。その後、SMSCはメッセージを削除します。有効期間はユーザーが設定できます。通常の有効期間は1日です。