手机GSM--SIM卡体系结构
GSM蜂窝移动移动通信系统的网络结构
GSM网络结构GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成,如图所示：基站子系统（BSS）在移动台（MS）和移动网子系统（NSS）之间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。
NSS是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续处理、移动性管理、用户设备及保密性等功能,并提供GSM系统与其他网络之间的连接。
MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分，操作支持子系统（OSS）则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。
网络子系统分为六个功能单元，即移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、设备识别寄存器（EIR）、操作与维护中心（OMC）。
（1）移动交换中心（MSC）MSC是网络核心，它具有交换功能，能使移动用户之间，移动用户与固定用户之间互相连接。
它提供了与其它的MSC互连接口，和与固定网（如PSTN，ISDN等）的接口。
MSC从三种数据库――归属位置寄存器（HLR），拜访位置寄存器（VLR），鉴权中心（AUC）――取得处理用户呼叫请求所需的全部数据，MSC也跟据最新数据更新数据库。
（2）归属位置寄存器（HLR）归属位置寄存器是系统的中央数据库，它存储着归属用户的所有数据，包括用户的接入验证、漫游能力、补充业务等。
另外，HLR还为MSC提供关于移动台实际漫游所在的MSC区域的信息（动态数据），这样使任何入局呼叫立即按选择的路径送到被呼用户。
（3）拜访位置寄存器（VLR）VLR存储进入其覆盖区的移动用户的全部有关信息，它是动态用户数据库，它需要与有关的HLR进行大量数据交换。
如果用户进入另一个VLR区，那么在VLR中存储的数据就会被删除。
（4）鉴权中心（AUC）AUC存储保护移动用户通信不受侵犯的必要信息。
由于空中接口易受到窃听，因此在GSM系统规范中要求有保护移动用户不受侵犯的措施，如用户的鉴权，传输信息加密等，而鉴权信息和密钥就存储在AUC 中。
GSM系统原理培训讲义
GSM系统原理培训讲义一、引言GSM系统（全球移动通信系统）是一种第二代（2G）数字移动通信技术，是目前全球应用最广泛的移动通信标准之一、本讲义将介绍GSM系统的原理，包括GSM系统的结构、信道构成、调制解调方式、频率规划等内容。
二、GSM系统结构GSM系统由移动台（Mobile Station, MS）、基站子系统（Base Station Subsystem, BSS）、网络子系统（Network Subsystem, NSS）和运营支撑子系统（Operation and Support Subsystem, OSS）四个部分组成。
1. 移动台: 移动台是指手机或其他GSM用户终端设备。
它包括移动设备（Mobile Equipment, ME）和用户身份模块（Subscriber Identity Module, SIM）两部分。
2. 基站子系统: 基站子系统包括基站控制器（Base Station Controller, BSC）和基站收发信机（Base Transceiver Station, BTS）。
BSC负责协调BTS的工作，BTS负责与移动台进行无线信号的交互。
4.运营支撑子系统:运营支撑子系统包括计费系统、运维系统和故障管理系统等，用于运营商对GSM网络进行管理和支撑。
三、GSM系统信道构成1. 广播信道（Broadcast Control Channel, BCCH）: 广播信道用于向所有移动台广播系统信息，如网络、邻区信息等。
4. 分配信道（Dedicated Control Channel, DCCH）: 分配信道用于传输当前通话的控制消息，如通话设定、手over等。
5. 数据信道（Traffic Channel, TCH）: 数据信道用于传输语音或数据信息。
四、GSM系统调制解调方式1.幅度调制:移动台的发送信号经过幅度调制后传输给基站，基站解调接收到的信号进行解调。
幅度调制的主要作用是将用户信息转换成基带信号，并将其与载波相乘，形成调制信号。
《GSM系统的结构》课件
GSM系统具有全球通用性、 覆盖范围广和通信质量高 等特点，为用户提供了便 利和高效的通信服务。
未来GSM系统将注重提高通 信速度、增加容量和提升网 络安全等方面的发展。
总结
1 GSM系统的重要性及 2 GSM系统的发展历程 3 GSM系统的主要特点
应用价值
及未来趋势
及优势
GSM系统在现代通信中起 到至关重要的作用，促进 了全球通信的发展。
GSM系统经历了多年的发 展，未来将继续发展新的 无线技术和应用领域。
物理层负责无线信号的传输；数 据链路层负责数据的传输和错误 检测等。
GSM系统的安全机制
1
GSM系统的安全机制简介
GSM系统采用加密算法和身份验证等安全机制，确保通信内容不被窃听和篡改。
2
GSM系统的加密算法
GSM使用A5家族的加密算法，包括A5/系统的身份验证方式
移动设备通过与基站建立连接，实现与其他设备的通信，包括语音通话和短信交互。
GSM系统的通信协议
GSM系统的通信协议简介
GSM系统的通信协议是一组规定 了通信格式和协议的标准，确保 不同设备之间的互通。
通信协议的分层结构
各层协议的功能及作用
通信协议分为物理层、数据链路 层、网络层和应用层等不同层级， 每层负责不同的功能。
GSM系统通过SIM卡中的密钥和设备识别码进行身份验证，确保通信安全。
GSM系统的未来发展
GSM系统的无线技术发 展趋势
GSM系统将继续发展新的无 线技术，如5G和物联网，以 满足不断增长的通信需求。
GSM系统未来的应用领 域
未来GSM系统将应用于更多 领域，如智能交通、智能家 居和工业控制等。
GSM系统的未来发展方 向
GSM系统的网络结构
1.3.2 GSM系统的网络结构图1-3为GSM网络结构。
GSM标准定义的GSM网络由4部分组成：移动台（Mobile Station，MS）、基站系统（Base Station System，BSS）、网络交换系统（Network Switching System，NSS）和操作维护系统（Operations and Maintenance System，OMS）。
1．移动台（MS）移动台（Mobile Station，MS）是用户端终止无线信道的设备，通过无线空中接口Um 给用户提供接入网络业务的能力。
移动台有两部分组成：移动设备（Mobile Equipment，ME）和用户识别模块（Subscriber Identity Module，SIM）。
ME用于完成语音、数据和控制信号在空中的接收和发送；SIM用于识别唯一的移动台使用者。
SIM是一张符合GSM规范的"智能卡"，内部包含了与用户有关的、被存储在用户这一方的信息，移动电话上只有装上了SIM卡才能使用。
2．基站系统（BSS）基站系统（BSS）提供移动台与移动交换中心（MSC）之间的链路。
BSS由以下3部分组成。
基站控制器（Base Station Controller，BSC）：BSC可以控制单个或多个BTS，对所控制的BTS下的MS执行切换控制；传递BTS和MSC间的话务和信令，连接地面链路和空中接口信道。
基站收发信台（Base Transceiver Station，BTS）：BTS包含有射频部件，这些射频部件为特定小区提供空中接口，可支持一个或多个小区；提供和移动台（MS）的空中接口链路，能够对移动台和基站进行功率控制。
变码器（Transcoder，XCDR）：将来自移动交换中心MSC的语音或数据输出（64 kbps PCM）转换成GSM规程所规定的格式（16 kbps），以便更有效地通过空中接口在BSS和移动台之间进行传输（即将64 kbps压缩成16 kbps）；反之，可以解压缩。
GSM 手机结构框图
GSM 手机简介一、GSM结构框图二、GSM通信过程1、手机在开机后是如何运作的？当手机刚开机后，它就在下行（基站发给手机方向）的124个信道上搜索信号。
根据接收到信号的强弱把124个信道排列成一张表，并检查它是不是广播信道（BCCH）。
一旦手机发现了最强的广播信道(BCCH),它就会根据广播信道复帧中FCCH和SCH信号调整内部的频率和时序，使自已在频率上和时间上与BCCH同步，然后检查这个BCCH信号是否来自该手机SIM卡运营商的公用陆地移动网（PLMN）.这是手机通过比较事先存储在SIM卡上的网络号、国家号与BCCH信道发出的相应信息是否一致来实现的。
其具体步骤为：（1）开机后，手机搜索并接收BCCH信道载波，找到最强的一个，通过读取广播控制信道（BCCH）中的频率校正信道（FCCH），协调自已的频率合成器与载波完成同步。
（2）手机在此频率上读取同步信道（FCCH）中的信息，接收并解出基站收发信台BTS的BSIC，并同步到超高速TDMA帧号上，此时手机就与系统在时间上同步了。
（3）在呼叫前手杨必须知道大量的系统信息，例如：附近小区的频率、基站识别码、现在小区使用的频率、小区是否禁止使用、移动网国家代号及网络号等等。
手机可以通过接收BCCH信道的信息知道这些情况。
（4）登记接入。
手机在随机接入信道（RACH）上发送登记接入请求信息。
然后，系统通过准许接入信道（AGCH）为手机分配一个独立控制信道（SDCCH）.（5）手机在独立控制信道（SDCCH）上完成登录，也就是位置更新。
在慢速随机控制信道（SACCH）上发送控制功率大小和时间提前量的信令。
至此，手机才作好应答呼叫或发起呼叫的准备，手机处于空闲等候状态，监听广播信道（BCCH）和公共控制信道（CCCH）.2、手机是如何通话的？（1）手机用户作为被叫系统通过寻呼信道（PCH）呼叫手机用户，手机在RACH上发出寻呼响应进行应答。
然后系统通过AGCH为手机分配一个SDCCH。
GSM的系统结构
GSM的系统结构GSM系统是目前世界上覆盖范围最广的一张通信网络，同时GSM也是全球范围内应用最广的一个数字移动通信标准。
那么什么是GSM呢？GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。
90年代中期投入了商用，全球有一百多个国家使用。
GSM标准的设备在全球蜂窝移动通信设备市场上占据80%以上。
一、GSM主要组成1.移动交换子系统MSS完成信息交换、用户信息管理、呼叫接续、号码管理等功能。
2.基站子系统BSSBSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，完成信道的分配、用户的接入和寻呼、信息的传送等功能。
3.移动台MSMS是GSM系统的移动用户设备，它由两部分组成，移动终端和客户识别卡（SIM卡）。
移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。
SIM卡就是“人”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。
SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网。
4.操作维护子系统GSM子系统还包括操作维护子系统（OMC），对整个GSM网络进行管理和监控。
通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。
二、GSM计量单位GSM是PP编制产品的一种计量单位，名字为“克重”。
用以表示PP编制产品的强度，数值越大，表明该产品的质量越好，是抗撕裂性、扛穿刺性及拉伸强度的一种综合记录。
GSM = g per square meter 每平方米的重量（克）三、GSM技术特点GSM使用上直观的特点：GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离。
GSM系统网络结构简介
GSM 系统网络结构简介GSM系统的出现GSM的全称是Global System for Mobile communications。
由于欧洲移动通信发展迅速，出现了不同制式的移动通信系统，互相之间不兼容，带来了不便。
为解决这一问题，欧洲各国共同制定了统一的GSM移动通信标准，GSM系统在欧洲的全面采用，使GSM移动用户可以在各国之间漫游GSM的诸多优点也使得它在全球范围内被采用。
使用标准开放式接口模拟系统的接口是不公开的，也就是说如果网络运营商采用了某厂家的交换机后，也必须使用该厂家的基站。
GSM系统不同于其他模拟系统的一个重要之处是它采用标准开放式接口和统一的协议，如：C7、X.25、G.703、LAPB、LABD等。
这样可以将不同厂家的设备配合起来使用，一方面增强生产厂家之间的竞争，降低设备价格，另一方面，网络运营商选用设备时有了更大的灵活性。
解决兼容性RADIOCOM 2000 注：此图摘自CP02GSM Network Components and ArchitectureGSM网络组成和结构概述对面图所示的是一个简化的GSM网络结构示意图，每种组件只出现了一次，实际中很多组件可能出现多次。
图中各种组件之间通信即采用GSM规定的标准接口。
GSM系统应该包含以下几个部分：移动台MS（The Mobile Station）移动用户实际看到和使用的部分，如移动电话、传真机等，它包括移动设备ME（Mobile Equipment）和SIM卡（Subscriber Identity Module）基站系统BSS（The Base Station System）提供移动台和陆地交换设备之间的无线接口，包括XCDR(Transcoder)，BSC(Base Station Controller)和BTS(Base Transceiver Station)网络交换系统（The Network Switching System）由移动业务交换中心MSC（Mobile Service Switching Centre）和相关的数据库实体等组成，提供话音或数据业务的交换以及信令的处理。
GSM与SIM
(2)信道编码 信道编码：是为了提高数字通信的可靠性而采取的编码。 它是在数字信号进行射频调制之前进行的。
• 典型蜂窝网络GSM的组成
移动台 （MS）
SIM 用户
ME
基站子系统 （BSS）
BTS
BSC
网络和交换子系统 （NSS）
VLR HLR
MSC
中继线
PSTN
本地交换机
Um无线接 口
PDN
AUC EIR
Abis接口
A接口
其它MSC
例如： (1) 系统中信道的管理和分配； (2) 呼叫的处理和控制； (3) 过区切换和漫游的控制； (4) 用户位置信息的登记和管理； (5) 用户号码和移动设备号码的登记和管理； (6) 服务类型的管理和控制； (7) 对用户实施鉴权； (8)为系统中连接别的移动交换中心及其它公用通 信网络，提供链路接口。
3．交换系统
交换系统由移动业务交换中心(MSC)、原地位置寄存器 (HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)、设备身 份寄存器(EIR)及操作和维护中心(OMC)等组成。
(1)移动交换中心(MSC) Fra bibliotek动交换中心是蜂窝移动通信网络的核心，其主要功能 是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。
(2) 8路时分复用； (3) 全双工通信方式； (4) 调制方式：GMSK速率270.83kbit/s，调制指数0.3； (5) 分集接收：跳频217跳/秒，交错信道编码，自适应均衡； (6) 每时隙信道比特率22.8kbit/s； (7) 数字话音传输速率不超过16kbit/s；
GSM系统组成(卡特设备)和编码计划
GSM系统组成（卡特设备）和编码计划1．1系统的组成和其它移动通信网络一样，GSM网络也大致由终端、无线接入设备和核心网络几部分组成，具体包括交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）和移动台（MS）四大组成部份。
蜂窝移动通信系统的组成GSM系统框图如图所示，其中BSS部分包括有基站控制器（BSC）、基站收发信机（BTS）和码型转换单元TC一般我们把TC设备放置在MSC侧（他的作用是在BSC和MSC(交换机)之间转换码型, 因为在BSS系统内16K编码方式,四个话路占用一个PCM时隙,在交换机内是用64K编码方式,占用一个PCM时隙,TC的作用就是在16K和64K之间起码型转换作用.）NSS部份包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）、移动设备识别寄存器（EIR）；OSS部分包括有操作与维护中心-无线部分（OMC-R）、操作与维护中心-移动部分（OMC-M）和操作与维护中心-交换部分（OMC-S）；移动台部分（MS），其中包括移动终端（MT）和客户识别卡（SIM）。
1.2 无线基站子系统图：无线基站子系统的组成1.3.交换网路子系统1．4. 移动台1.5.操作维护子系统图：操作维护子系统的组成1.6.1 GPRS系统组成GSM编码技术简介由于GSM系统是一种数字通信系统，话音或其它信号都要进行数字话处理，因而第一步要把话音模拟信号转换为数字信号（即1和0的组合）。
如我们熟悉的我国固定电话系统采用的PCM-A律编码，它是采用A律波形编码，分为3步：采样：在某个短时间间隔内测量模拟信号的值。
采用速率8kHz/s. 量化：对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬间值，即为样值指配256（28）个不同电平值的一个。
编码：每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。
使用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbit/s，8个话音信道就是512kbit/s.考虑实际可使用的带宽，GSM规范中规定载频间隔是200kHz。
61GSM数字移动通信系统
网络子系统NSS
1) 移动交换中心(MSC)
网络子系统由一系列功能实体构成，主要起交换、移动 性管理和安全性管理等功能。 移动交换中心(MSC)是蜂窝通信网络的核心，它是用于对 覆盖区域中的移动台进行控制和话音交换的功能实体， 同时也为本系统连接别的MSC和其它公用通信网络(如公 用交换电信网PSTN、综合业务数字网ISDN和公用数据网 PDN)提供链路接口。
频道间隔为200 kHz，每个频道采用时分多址接入 方式，共分为8个时隙，时隙宽度为0.577 ms。8 个时隙构成一个TDMA帧，帧长为4.615 ms。
移动台在特定的频率上和特定的时隙内，以突发方 式向基站传输信息，基站在相应的频率上和相应的 时隙内以时分复用的方式向各个移动台传输信息。
（一）、GSM无线接口传输特性
2、网络子系统内部接口
4）E接口 相邻区域的移动交换中心之间的接口，用于MS从一个 MSC控制区到另一个MSC控制区时交换有关信息，以完 成越区切换。 5）F接口 MSC与EIR之间的接口，用于交换相关的管理信息。 6）G接口 VLR之间的接口，在采用临时移动用户识别码（TMSI） 时，此接口用于向分配TMSI的VLR询问此移动用户的国 际移动用户识别码的信息。
GSM系统结构与接口
一、GSM系统结构 二、GSM系统的各类接口 三、GSM系统的控制与管理
一、GSM系统结构
GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分为网 络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)和移动 台(MS)； 除此之外，GSM网中还配有短信息业务中心 (SC)，既可实现点对点的短信息业务，也 可实现广播式的公共信息业务以及语音留 言业务，从而提高网络接通率。
cell 4 cell 5 cell 6 7
GSM与SIM卡
二、双频GSM工作频段 双频GSM工作频段 GSM
双频GSM使用 使用GSM900与DCS1800两个频段。 两个频段。 双频 使用 与 两个频段 带宽的子频带， GSM900频段包括两个 频段包括两个 带宽的子频带 频段包括两个25MHz带宽的子频带，即890~ 915MHz以及 以及935~960MHz，DCS1800频段包括两个 频段包括两个 以及 ， 频段包括两个75MHz 带宽的子频带， 以及1805~1880MHz。如 带宽的子频带，即1710~1785MHz以及 以及 。 图6.2所示。 所示。 所示 GSM900所使用的两个 所使用的两个25MHz子频带中，890~915MHz 子频带中， 所使用的两个 子频带中 频段用于用户到基站的上行传输 反向链路）， 上行传输（ ），935~960 频段用于用户到基站的上行传输（反向链路）， MHz频段用于基站到用户的下行传输（前向链路）。 频段用于基站到用户的下行传输 频段用于基站到用户的下行传输（前向链路）。 DCS1800频段的两个子带也是一个用于上行，一个用于下 频段的两个子带也是一个用于上行， 频段的两个子带也是一个用于上行 行。
基站收发机包括无线传输所需的各种硬件和软件， 基站收发机包括无线传输所需的各种硬件和软件，如发 硬件和软件 射机、接收机、天线等。 射机、接收机、天线等。 3．交换系统 交换系统由移动业务交换中心 交换系统由移动业务交换中心(MSC)、原地位置寄存器 由移动业务交换中心 、 (HLR)、 访问位置寄存器 、 访问位置寄存器(VLR)、 鉴权中心 、 鉴权中心(AUC)、 设备身 、 份寄存器(EIR)及操作和维护中心 及操作和维护中心(OMC)等组成。 等组成。 份寄存器 及操作和维护中心 等组成 (1)移动交换中心 移动交换中心(MSC) 移动交换中心 移动交换中心是蜂窝移动通信网络的核心 移动交换中心是蜂窝移动通信网络的核心，其主要功能 是蜂窝移动通信网络的核心， 是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。 控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。 是对位于本 控制区域内的移动用户进行通信控制和管理
GSM网络结构图
GSM数字移动通信系统主要由移动交换系统NSS、基站子系统BSS、操作维护子系统OMS和移动台MS构成。
下面具体描述各部分的功能。
1、移动交换系统NSS移动交换系统由移动交换中心MSC、归属位置寄存器HLR、拜访位置寄存器VLR、设备识别寄存器EIR、鉴权中心AUC和短消息中心SMC等功能实体构成。
MSC是GSM系统网络的核心，呼叫建立、保持、和释放；链接BSC和PSTN、认证、呼叫转接、短信息、收费等。
HLR：是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息。
VLR：VLR存储了进入其覆盖区的所有用户的信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件。
AUC：是一个受到严格保护的数据库，存储用户的鉴权信息和加密参数。
EIR：存储与移动台设备有关的参数，可以对移动设备进行识别、监视和闭锁等，防止未经许可的移动设备使用网络。
2、基站子系统BSSBSS是NSS和MS之间的桥梁，主要完成无线信道管理和无线收发功能。
BSS主要包括基站控制器BSC和基站收发信台BTS两部分。
BSC：主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。
BTS：基站子系统的无线收发设备，由BSC控制，主要负责无线传输功能，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。
3、操作维护子系统OMSOMS是GSM系统的操作维护部分，GSM系统的所有功能单元都可以通过各自的网络连接到OMS，通过OMS可以实现GSM网络各功能单元的监视、状态报告和故障诊断等功能4、移动台MS能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。
GSM通信技术过程详解
GSM通信技术过程详解GSM（Global System for Mobile Communications全球移动通信系统）是目前全球使用最广泛的移动通信标准之一。
作为一种数字化移动通信技术，它已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
GSM通信技术实现了电话音频的数字化传输，同时也可支持数据、短消息（SMS）、彩信（MMS）等多种通信应用。
下面，我们将详细探讨GSM通信技术的过程。
一、GSM通信体系结构GSM通信体系结构由移动台、基站子系统、网络子系统和运营支持子系统组成。
其中，移动台是指基于GSM标准的终端，如手机；基站子系统由基站控制器（BSC）和基站收发器（BTS）组成；网络子系统包括交换机网络、控制网络、数据传输网络和位置登记网络；运营支持子系统提供业务支持和运营管理。
二、基站控制器和基站收发器基站控制器是基站子系统的核心控制器，它负责控制一定范围内的多个基站，进行通信的管理和控制，向移动台提供服务。
而基站收发器是指放置在基站塔上，用于接收/发射无线信号的设备。
三、无线传输和频率规划GSM通信技术采用了时分复用（TDM）和频分复用（FDM）的双重复用方式。
无线信号的传输利用了时隙复用技术，即每个时隙只能用于传输一个移动台的数据，并能在帧的不同时隙中传输多个移动台的数据，实现多址复用。
频率规划则是指将适当的频段分配给不同的移动通信服务提供商，避免频带重叠和干扰现象的发生。
GSM频段被划分为8个 125 kHz 的通道，并将这些通道分别分成24个时隙，每个时隙有 577 个 bit 的传输速度。
每个基站的工作频段由基站控制器控制，以确保由于频段的分配和使用而造成的干扰最小化。
四、移动台的工作过程1.注册（Location Area Update）当移动台申请入网时，它需要完成位置登记，也称地理定位，以便网络能够知道移动台当前所在的位置。
位置登记也是移动台与GSM网络进行有效通信的首要条件。
《GSM与SIM卡》课件
在全球范围内广泛使用的移动通信技术GSM和其中的关键组件SIM卡是什么？ 这个PPT课件将为你讲解。
GSM技术简介
1
GSM的意义
GSM是全球范围内最广泛使用的移动通信技术，它的推出使得国际漫游成为了可能。
2
GSM标准化的重要性
GSM的标准化体系是这一技术得以成功地在全球范围内推广和流行的重要保障。
移动支付的发展
随着移动支付的快速发展， SIM卡在电子钱包和移动支付 领域的地位和作用将进一步 增强。
结论和总结
1 结论
GSM是一种高度标准化的移动通信技术，而SIM卡是其重要的组成部分。
2 总结
我们对GSM技术和SIM卡的构成、应用领域、优劣势以及未来发展趋势有了更深入的了 解。
SIM卡的安全性
SIM卡是手机系统安全的重要 组成部分，在保护用户个人信 息和隐私方面扮演着重要角色。
GSM与SIM卡的应用领域
移动通信
现在的GSM技术已被广泛 应用于移动通信领域，如 3G和4G的建设。SIM卡被 广泛用于实现用户在全球 范围内的漫游。
支付系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
随着移动互联技术的发展， SIM卡在移动支付和电子 钱包中扮演着越来越重要 的角色。
智能家居
GSM技术的广泛应用还体 现在智能家居控制系统中， 这是未来的发展趋势。
GSM与SIM卡的优势和劣势
优点
高度标准化，普及范围广。 SIM卡具有安全性强的优势。
GSM技术可以实现国际漫游，使用方便。
缺点
成本较高，特别是在刚开始推广时。
相较于CDMA等其他技术，GSM在容量和语 音通信方面有所不足。
现在的GSM技术多少存在一些局限性，比如 3G和4G建设缓慢，遇到电磁干扰会产生通信 信号干扰等。
SIM卡体系结构
SIM卡体系结构第一节SIM卡系统描述 (1)第二节拓扑结构 (1)第三节物理接口 (2)3.1幅面 (2)3.2内部结构 (2)第四节电源 (3)第五节接口协议 (4)5.1 交流协议 (4)5.2 安全特性 (4)5.3 稳定性 (5)5.4 差错控制 (5)第六节系统配置 (5)6.1 命令集 (5)6.2 预激活SIM卡 (6)第七节数据流模型 (7)7.1 SIM卡数据的一般构成 (7)7.2 SIM卡的数据结构 (7)7.2 SIM 卡中存储的信息表 (7)第八节SIM卡设备 (9)第九节SIM卡硬件和软件 (9)第十节扩展体系结构 (9)第一节SIM卡系统描述SIM卡（Subscriber Identity Module）即用户身份模块，除某些特殊情况（例如紧急呼叫），在没有SIM卡时，GSM用户不能接入GSM服务。
该模块可以说是GSM用户功能实体，它包含了所有的用户数据，特别是鉴别用户过程和与用户有关的信息。
SIM卡应符合ISO7816标准，该标准确定了机电特性和微电路卡功能，常被称为“跳蚤”卡。
在Phase2+中GSM建议定义了一个控制底板，SIM卡能将其联于手机。
人们说SIM卡为“前激活”。
SIM 卡通过与网络发送的短消息相结合，提供了一些重要的能力，即确定了对每个运营者的特殊服务。
第二节总线拓朴结构无第三节物理接口3．1 幅面人们通过尺寸区别两种形式的SIM卡：大的ID-1型SIM卡和小的plug-in型SIM卡·ID-1型SIM卡，其尺寸与信用卡一样。
它符合规范IOS7810和7811，嵌入和取出这种卡比Plug-in 型SIM卡要快。
·Plug-in型SIM卡，其尺寸小。
这种卡是手机常用的形式。
它在手机中的嵌入和取出不如ID-1型SIM 卡那么简单。
“规范”中规定了基站可同时接受ID-1型和Plug-in型两种SIM卡。
对手机来说，ID-1型SIM卡在呼叫期是嵌入的，那么它只用到呼叫结束。
SIM卡结构与原理
SIM卡结构与原理SIM卡结构与原理SIM卡是（Subscriber Identity Module 客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。
原理它在一电脑芯片上存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。
刚入网时得到的SIM卡是镶嵌一张大卡上的，手机普遍使用标准卡（也逐渐出现了小卡），把小卡从大卡上取下来塞进手机的SIM卡插槽即可使用。
SIM 卡有大小之分，原卡（即刚到手时）的尺寸为54mm×85mm （银行卡标准尺寸），标准卡的尺寸为25mm×15mm ，小SIM卡（Micro SIM卡）是12x15mm。
SIM卡在GSM系统中的应用，使卡和手机分离，SIM卡唯一标识一个客户。
一张SIM卡可以插入任何一部GSM手机中使用，而使用手机所产生的通信费则自己记录在该SIM卡所唯一标识的客户帐上。
SIM卡容量有8K、16K、32K、64K，其中512k以上的大容量的SIM卡统称为STK卡。
内部结构SIM卡是一个装有微处理器的芯片卡，它的内部有5个模块，并且每个模块都对应一个功能：微处理器CPU（8位）、程序存储器ROM（3～8kbit）、工作存储器RAM（6～16kbit）数据存储器EEPROM（128～256kbit）和串行通信单元。
这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。
这5个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁，因为芯片间的连线可能成为非法存取和盗用SIM卡的重要线索。
SIM卡的供电分为5V（1998年前发行）、5V与3V兼容、3V、1.8V等，当然这些卡必须与相应的手机配合使用，即手机产生的SIM 卡供电电压与该SIM卡所需的电压相匹配。
SIM卡插入手机后，电源端口提供电源给SIM卡内各模块。
检测SIM卡存在与否的信号只在开机瞬时产生，当开机检测不到SIM卡存在时，将提示“插入SIM卡”；如果检测SIM卡已存在，但机卡之间的通信不能实现，会显示“检查SIM卡”；当SIM卡对开机检测信号没有响应时，手机也会提示“插入SIM卡”；当SIM卡在开机使用过程中掉出、由于松动接触不良或使用报废卡时，手机会提示“SIM卡错误”。
第二代移动通信系统-GSM系统
第二代移动通信系统-GSM系统第二代移动通信系统 GSM 系统在现代通信技术的发展历程中，第二代移动通信系统（2G）的出现是一个具有重要意义的里程碑。
其中，GSM 系统（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）更是 2G 时代的代表，为人们的通信方式带来了巨大的变革。
GSM 系统诞生于 20 世纪 80 年代末，它的出现主要是为了解决第一代移动通信系统（1G）存在的诸多问题，如频谱利用率低、通话质量不稳定、系统容量有限等。
GSM 系统采用了数字通信技术，相较于1G 的模拟通信，具有更好的抗干扰能力、更高的频谱效率和更丰富的业务功能。
GSM 系统的核心组成部分包括移动台（手机）、基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。
移动台是用户直接使用的设备，具备通话、短信、数据传输等功能。
基站子系统负责与移动台进行无线通信，包括基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）。
网络子系统则主要负责移动性管理、呼叫控制、用户数据管理等功能，由移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、拜访位置寄存器（VLR）等组成。
在通信原理方面，GSM 系统采用了时分多址（TDMA）技术。
简单来说，就是将一个频段的频谱资源按照时间划分成多个时隙，每个用户在不同的时隙上进行通信，从而实现多个用户共享同一频段的资源。
这种技术大大提高了频谱利用率，使得系统能够容纳更多的用户同时通信。
GSM 系统的一大优势是其良好的漫游能力。
无论用户身处何地，只要有 GSM 网络覆盖，就能够使用自己的手机进行通信。
这得益于其完善的用户数据管理和移动性管理机制。
当用户从一个网络区域移动到另一个网络区域时，系统能够自动完成用户数据的切换和更新，保证通信的连续性。
在业务功能方面，GSM 系统除了支持基本的语音通话和短信服务外，还逐渐发展出了一些增值业务，如彩信、WAP 上网等。
虽然这些业务在如今看来可能已经显得十分简陋，但在当时却为人们的生活和工作带来了极大的便利。
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手机GSM--SIM卡体系结构收藏USIM：存储支持鉴权密钥K（是整个UMTS安全体系的核心）。
接受参数有：随机数（RAND），鉴权标志参数（AUTN），并计算生成消息鉴权码（XMAC）、响应参数（RES）、完整性保护密钥（IK）、鉴权密钥（CK）。
GSM的SIM卡仅是一种单应用卡，它仅遵循GSM11.11规范(注1)，该规范中定义SIM卡上只能有一个应用，即GSM应用。
因此，它不能直接添加额外的应用，而我们平时在使用的移动炒股、移动银行等应用都是通过STK(SIM卡应用工具包)来实现的。
要不然，就是需要再在手机当中安装额外的应用卡片来实现其它应用，技术的复杂可想而知。
而3G的USIM 卡则不存在这种问题，它实现了平台和应用的分离。
为此，3GPP组织专门制定了UICC多应用平台规范。
USIM应用只是UICC平台上的第一个应用，象以上提到的非电信应用或电信的增值应用其实就可以完全建立在这个平台上，而且每个应用都可以遵循各自的行业规范，如EMV、PBOC、社保规范，无需再安装其它的卡片，这种好处是显而易见的。
为了实现USIM卡对多应用的支持，除了定义UICC平台外，USIM卡的相关规范中还定义了其它一些变化。
1. 传输协议和平台特性：除支持T=0外还要求支持T=1；平台可以支持4逻辑通道。
2. 应用和文件结构：引进了ADF的概念和DIR文件结构。
3. PIN管理模式：采用通用PIN、应用PIN、本地PIN的分级管理模式。
4. 命令：各命令参数、状态字的变化；引入短文间标识符(SFI)，增加MAMAGE CHANEL 命令以支持多逻辑通道。
这些变化使USIM卡更加符合智能卡ISO 7816规范，从而使多种应用添加在UICC平台上成为可能。
USIM卡并不是只能做单纯的认证功能，事实证明它正在逐步向移动商务平台、乃至最后的多应用平台过渡，在手机上实现电子钱包、电子信用卡、电子票据等其它应用已不再是难事。
这一特点使USIM卡成为了不同行业跨领域合作、相互渗透经营的媒介，如银行可以参与电信的经营，反之亦然。
除能够支持多应用之外，USIM卡还在安全性方面对算法进行了升级，并增加了卡对网络的认证功能，这种双向认证可以有效防止黑客对卡片的攻击。
同时，USIM卡的电话簿功能更为强大，最多可存入500个电话号码，并且针对每个电话，用户还可以选择是否录入其它信息，如电子邮件、别名、其它号码等。
关于无线网络GSM--SIM卡体系结构第一节SIM卡系统描述SIM卡（Subscriber Identity Module）即用户身份模块，除某些特殊情况（例如紧急呼叫），在没有SIM卡时，GSM用户不能接入GSM服务。
该模块可以说是GSM用户功能实体，它包含了所有的用户数据，特别是鉴别用户过程和与用户有关的信息。
SIM卡应符合ISO7816标准，该标准确定了机电特性和微电路卡功能，常被称为“跳蚤”卡。
在Phase2+中GSM建议定义了一个控制底板，SIM卡能将其联于手机。
人们说SIM卡为“前激活”。
SIM卡通过与网络发送的短消息相结合，提供了一些重要的能力，即确定了对每个运营者的特殊服务。
第二节总线拓朴结构无第三节物理接口3．1 幅面人们通过尺寸区别两种形式的SIM卡：大的ID-1型SIM卡和小的plug-in型SIM卡·ID-1型SIM卡，其尺寸与信用卡一样。
它符合规范IOS7810和7811，嵌入和取出这种卡比Plug-in型SIM卡要快。
·Plug-in型SIM卡，其尺寸小。
这种卡是手机常用的形式。
它在手机中的嵌入和取出不如ID-1型SIM卡那么简单。
“规范”中规定了基站可同时接受ID-1型和Plug-in型两种SIM卡。
对手机来说，ID-1型SIM卡在呼叫期是嵌入的，那么它只用到呼叫结束。
如果ID-1型SIM卡被取出，则Plug-in 型SIM卡可接入使用。
最后，在呼叫期间如果取出ID-1型SIM卡，呼叫则自动中断。
3．2 内部结构SIM卡是围绕着处理器组织的。
它包括了几种存储器【44】·ROM(Read Only Memory)，典型容量为16K字节，含有卡的开发系统，算法A3和A8（也可能A38）是专有使用；·EEPROM(Electricaly Erasable Programmable Read Only)，储存多少电话号码取决于卡的EEPROM的容量,典型容量为8K字节，它包含了全部GSM规范定义域和与专有使用有关的数据；·RAM(Random Access Memory)，其容量还可以减小，典型值是数百字节，它包含与专有使用有关的数据。
使用电可编程只读存储器EEPROM的SIM卡能保存手机关机时所存储的信息，并在必要时提取这些信息。
使用者只要保存好SIM卡，即使更换手机仍可按同样身份使用。
·SIM卡是带有微处理器的芯片卡，内有5个模块，每个模块对应一个功能：CPU（8位）、程序存储器ROM（6-16kbit）、工作存储器RAM（128-256kbit）、数据存储器EEPROM（2-8kbit）和串行通信单元，这5个模块集成在一块集成电路中。
SIM卡在与手机连接时，最少需要5个连接线：*电源（Vcc）*时钟（CLK）*数据I/Q口（Data）*复位（RST）*接地端（GND）·电源开关时，SIM卡电气性能为：当开启电源期间，按以下次序激活各触点：RST低电平状态；Vcc加电；I/O口处于接收状态；Vpp加电；提供稳定的时钟信号。
当关闭电源时，按如下次序工作：RST低电平状态；CLK低电平状态；Vpp去电；I/O口低电平状态；Vcc 掉电。
第四节电源l 供电电压VccSIM卡的供电电压应该如下表所示：标识最小最大单位Vcc4.55.5VIcc10mASIM卡所消耗的电压不能超过上表所示的电压范围。
当SIM卡处在IDLE状态时，所消耗的电流不能超过200 µA（条件：1 MHz 、25°C），l REST(RST)手机在操作SIM卡时候RST电压范围如下表：标识条件最小最大VOHIOHmax = +20 µAVcc-0,7Vcc (note)VOLIOLmax = -200 µA0V (note)0,6VtR tFCout = Cin = 30 pF400 µsNOTE: To allow for overshoot the voltage on RST shall remainbetween -0,3 V and Vcc+0,3 V during dynamic operation.一个卡有8个电接点，其中只有5个用于GSM phase2 阶段（对于ISO卡有6个用于phase1）。
SIM卡由手机供电，电压范围位4.5至5V。
在正常工作状态耗电约10mA，在守候状态下总耗电不会超过200mA（带1MHz时钟）。
为了减少耗电，新开发的卡用3V供电。
最终5V卡被淘汰。
时钟信号是由手机提供的；频率在1MHz至5MHz之间，典型值时3.579545MHz。
一个接点可以在终端和SIM卡之间交换数据，速率时时钟频率的1/372即典型值位9.6kb/s。
在phase2+中，速率将大大提高，在初始化期间可以选择。
插脚可以通过手机使SIM卡初始化。
在输入输出插角上，手机可以同时发送卡的结构。
手机和卡遵循一定的会话协议交流消息，不同的协议事实上对于卡来说是标准化了，多种特性和字符相混杂是比较少见和复杂的，方向是模块化。
第五节总线协议5．1交流协议手机和SIM卡交流数据遵循ISO7816-3规范的“T=0”协议，它定义了一批SIM卡。
这是一个简单的协议，它采用了带错误检测的字符异步发送，在出错时，借助于偶数位并立即重复。
会话总是发生在手机初始化时。
最后发出命令，SIM卡回复这些命令。
一条命令占开头5个字节，·指令级别CLA确定了应用类型（A0值在GSM中是十六进制）；·域INS给出指令；·域P1和P2，必要时用来确定指令参数；·域P3，给出长度、命令长度，或待回复长度。
数据域可能在命令中表示。
回复包含在尾部两个字节SW1和SW2(Status Word)中，它指示命令的成败。
如果命令不包括它们的话，也可能在数据域前面。
码SW1一般值在90和9F之间（十六进制，90意味着正结算），或60 和6F之间，后者指出应用中的问题。
在拒绝执行命令的情况下，码SW2一般确定原因（例如CHV未复原）。
最靠左的字节总是首先发送。
用“T＝0”交流协议时，在两个方向上用一个回复命令是不行的。
为了避免这个缺陷，定义了一个特别的命令EGT RESPONSE。
终端首先发出带接入数据的命令；卡通过SW1和SW2运行，SW1取值9F，SW2给出要发送的数据长度，然后终端发出命令GET RESPONSE，但无数据，从而使卡能发出其数据。
5．2安全特性SIM卡内有一定数量的安全字符。
作为“跳蚤”卡，它具有一个密钥集，用以保障不同介入者的个性安全（制造商、运营者……）。
SIM卡还有密钥和GSM专用的验证算法，它用了4至8个数字密码，称之为CHV1和CHV2。
CHV1码（Card Holder V erififccation1）用于用户身份。
它常常在GSM的Phase1中使用，以个人身份码PIN(Personal Identity Number)来表示。
一个有缺陷的码在服务预订期内由供应商负责。
这个码可由使用者修改，使用者可以决定使用或者不使用CHV1功能。
在CHV1免激活功能不用的情况下，这个码在每次插入SIM卡或每次加电时要为用户申请。
CHV2码（在Phase1中称为PIN2）指出了身份的附加部分，例如运营公司方面的信息。
如果网络运营者需要的话，他就可以使用CHV2码。
这个码具有CHV1码相同的特征，但不能免激活。
在CHV1和CHV2之间不存在任何等级关系。
使用CHV1只授予了关于这个码的功能，而不授予关于CHV2的功能，反之亦然。
当使用者引入了一定次数的错码时，CHV(CHV1或CHV2)被阻塞。
阻塞就是把SIM卡置于禁止手机有任何激活的状态。
只有通过CHV解阻塞密钥才可能解除CHV的阻塞。
CHV1和CHV2解阻塞密钥有8个数字，在Phase1中称为个人身份码解锁密钥PUK(PIN Unblocking Key)，在Phase2中称为解锁CHV。
如果有一个错码进入，将给用户一个指示。
在10次失败后，解阻塞密钥在回路内封锁，即使连续试验，手机也处于关机状态。
这样卡就完全无用了。
5.3 稳定性无5.4 差错控制在收到A TR（Answer to Reset）指令后，那些不遵循协议的信号，比如A TR强制信号或所传输的字节太少，手机都将会执行复位，除非在手机接收到至少连续三个错误的A TR指令后，手机才不会拒绝同SIM卡通信。