GSM primer includes:
GSM introduction network architecture network interfaces RF interface / slot & burst GSM frames power classes & control Channels Audio codec / vocoders Handover

GSMネットワークアーキテクチャは2Gセルラーまたはモバイル通信システムで必要なサービスを提供するのにシンプルで効果的なアーキテクチャを提供するものでした。

全体的な GSM ネットワーク アーキテクチャには 4 つの主要な要素があり、これらはさらに分割されることがよくあります。 基地局コントローラ、MSC、AuC、HLR、VLRなどの要素は、全体的なシステムを形成するためにまとめられます。

2G GSMネットワークアーキテクチャは、今では取って代わられましたが、移動通信電話ネットワークのセットアップに必要な基本機能の一部とすべてのエンティティが一緒に動作する方法について優れた紹介をしてくれています。

GSM ネットワーク アーキテクチャ要素

GSM システムが完全なシステムとして一緒に動作するために、全体のネットワークアーキテクチャは、それぞれがいくつかの要素を持つ一連のデータネットワーク ID をまとめます。

GSMネットワーク・アーキテクチャはGSM仕様で定義されており、4つの主要分野に分類することができる。

• ネットワークおよびスイッチング・サブシステム（NSS）
• 基地局サブシステム（BSS）
• 移動局（MS）
• 運用および支援サブシステム（OSS）

GSMネットワークの異なる要素は一緒に動作し、ユーザーはシステム内の異なるエンティティを認識することはない。

GSMネットワークは仕様と標準によって定義されているので、異なる要素の供給者に関係なく、システムが一緒に信頼性を持って動作することができるようになります。

2G GSM 移動通信システムの全体的なシステム アーキテクチャの基本図には、以下に示す 4 つの主要要素が含まれています。

この図では、異なるネットワーク領域を確認できます。

全体的なネットワーク アーキテクチャは非常に成功し、データを伝送するために 2G に進化し、さらに進化して 3G を確立できるよう開発されました。 これは、基本的に、モバイル ネットワーク全体の主要な制御とインタフェースを提供するさまざまなエンティティを持つデータ ネットワークです。 コア・ネットワーク内の主な要素には、

• Mobile Services Switching Centre (MSC)が含まれます。 GSMネットワーク・アーキテクチャ全体のコア・ネットワーク領域内の主要要素は、モバイル・スイッチング・サービス・センター（MSC）である。 MSCはPSTNまたはISDN内の通常のスイッチング・ノードのように動作するが、モバイル・ユーザーの要件をサポートできるようにするための追加機能も提供する。 これには、登録、認証、コールロケーション、MSC間ハンドオーバー、およびモバイル加入者へのコールルーティングが含まれます。 また、モバイル通信の通話がモバイルネットワークから固定電話に接続された電話にルーティングできるように、PSTNへのインターフェースも提供します。 他のMSCとのインターフェースは、異なるネットワーク上の携帯電話への通話を可能にするために提供されます。
• Home Location Register (HLR)。 このデータベースには、各加入者に関するすべての管理情報が、最後に知られた場所とともに含まれている。 このようにして、GSM ネットワークは、MS に関連する基地局へ通話をルーティングすることができます。 ユーザーが携帯電話の電源を入れると、携帯電話はネットワークに登録され、そこからどの基地局と通信しているかを判断できるため、着信コールを適切にルーティングすることができます。 電話がアクティブでないときでも（ただし、スイッチはオン）、ネットワーク（HLR）が最新の位置を確実に認識できるように、定期的に再登録を行います。 HLR はネットワークごとに 1 つありますが、運用上の理由から、さまざまなサブセ ンターに分散されている場合があります。 これは、個々の加入者向けの選択されたサービスを提供するための、HLR からの選択された情報を含んでいます。 VLRは別個のエンティティとして実装できますが、別個のエンティティではなく、MSCの不可欠な部分として実現されるのが一般的です。 このようにして、アクセスはより速く、より便利になります。
• Equipment Identity Register (EIR)。 EIRは、ある移動機器がネットワークに入ることを許可されるかどうかを決定する機関である。 各移動機器は、国際移動機器識別番号と呼ばれる番号を持っています。 この番号は、前述のように機器に搭載されており、登録時にネットワーク側で確認される。 EIRの情報に応じて、携帯電話は、ネットワークへのアクセスを許可される、アクセスを禁止される、または問題が発生した場合に監視される、という3つの状態のうちの1つに割り当てられる可能性があります。
• 認証センター（Authentication Centre：AuC）。 AuCは、ユーザーのSIMカードにも含まれる秘密鍵を含む保護されたデータベースである。 これは認証と無線チャネルでの暗号化に使用されます。
• Gateway Mobile Switching Centre (GMSC)：ゲートウェイモバイルスイッチングセンター。 GMSC は、MS の場所をまったく知らない状態で、ME 終端呼が最初にルーティングされるポイントです。 したがって、GMSC は、MSISDN（移動端末 ISDN 番号、MS の「ディレクトリ番号」）に基づいて HLR から MSRN（移動端末ローミング番号）を取得し、訪問先の MSC に呼を正しくルーティングする役割を担います。 ゲートウェイ動作はMSCへのリンクを必要としないため、GMSCという用語の「MSC」部 分は誤解を招きかねません。
• SMSゲートウェイ（SMS-G）。 SMS-GまたはSMSゲートウェイは、GSM標準に定義された2つのショートメッセージサービスゲートウェイを総称する用語である。 この2つのゲートウェイは、異なる方向に向けられたメッセージを扱う。 SMS-GMSC（Short Message Service Gateway Mobile Switching Centre）は、MEに送信されるショート・メッセージのためのものです。 SMS-IWMSC（Short Message Service Inter-Working Mobile Switching Centre）は、そのネットワーク上の携帯電話で発信されるショート・メッセージに使用されます。 SMS-GMSC の役割は GMSC と同様ですが、SMS-IWMSC はショートメッセージ・サービス・センターへの固定アクセス・ポイントを提供します。

これらのエンティティは、GSMネットワーク内で使用される主要なものであった。 これらは通常、同居していましたが、多くの場合、全体のコア・ネットワークは、ネットワークのある国中に分散していました。

GSMシステムは本質的に音声システムですが、すべての信号がデジタルで処理されるため、コア・ネットワークはデータ・ネットワークでした。

Base Station Subsystem (BSS)

2G GSM ネットワーク アーキテクチャの基地局サブシステム (BSS) セクションで、ネットワーク上の携帯電話との通信に基本的に関連している。 GSMネットワークで使用されるBTSは、携帯電話と直接通信するために送受信する無線送信機受信機とその関連アンテナで構成されています。 BTSは各セルを定義する要素である。 BTSは携帯電話と通信し、両者間のインターフェースはUmインターフェースとその関連プロトコルで知られています。

GSMネットワークの基地局サブシステム要素は、多数のユーザーが同時にシステムにアクセスできるように無線アクセス技術を利用した。 各チャネルは最大 8 人のユーザーをサポートし、基地局が複数のチャネルを持つことを可能にすることにより、多数の加入者を各基地局に収容することができました。

基地局は、ある地域を完全にカバーできるようにネットワーク プロバイダによって慎重に配置されています。 基地局がカバーするエリアはしばしばセルと呼ばれる。

隣接するセルへの信号の重複を防ぐことはできないので、あるセルで使用されているチャネルは次のセルでは使用されない。 このようにして、通話品質を低下させる干渉を低減しつつ、十分な周波数の再利用を維持します。

異なるBTSをBSSとリンクさせ、BSSをコアネットワークにリンクバックすることが重要です。 GSM ネットワークで使用されるデータレートは比較的低かったため、特に BSS をコア ネットワークに戻すために E1 または T1 回線がよく使用されました。

GSM ネットワークの使用量が増えるにつれ、より多くのデータが必要となり、また 3G など他の携帯電話技術が普及するにつれ、多くのリンクでキャリアグレードのイーサネットが使用されました。

Mobile station

Mobile station (MS), mobile equipment (ME) または最も広く知られているように、セルまたは携帯電話は、ユーザーが見て操作する GSM 移動通信ネットワークのセクションです。 近年、携帯電話端末の小型化、高機能化が進んでいる。

ハードウェア自体は、ディスプレイ、ケース、バッテリー、および信号を生成し、データ受信機を処理し、送信するために使用される電子機器などの携帯電話の主要な要素を含んでいます。 これは、製造時に携帯電話にインストールされ、変更することは「できません」。 登録時にネットワークからアクセスされ、機器が盗難品として報告されていないかどうかを確認します。

SIM または加入者識別モジュールには、ユーザーの識別情報をネットワークに提供するための情報が含まれています。 これは、国際移動体加入者識別番号（IMSI）として知られる番号を含むさまざまな情報を含んでいます。 これはSIMに含まれているため、SIMカードを携帯電話から別の携帯電話に移すことで、ユーザーが簡単に携帯電話を変更できることを意味する。 同じ番号を維持しながら携帯電話を簡単に変更できるため、人々は定期的にアップグレードを行い、それによってネットワークプロバイダにさらなる収入源を作り出し、GSMの全体的な財政的成功を高めることに貢献したのです。 GSMネットワーク全体を制御および監視するために使用され、BSSのトラフィック負荷を制御するためにも使用されます。 加入者人口の増加に伴い、BS の数が増加すると、保守作業の一部が BTS に移行し、システムの所有コストを節約できることに留意する必要があります。

2G GSM ネットワーク・アーキテクチャは、論理的な運用方法に従っています。 これは、非常に柔軟な運用を可能にするソフトウェア定義エンティティを使用する現在の携帯電話ネットワーク・アーキテクチャよりもはるかに単純です。 しかし、2G GSM アーキテクチャは、必要とされる音声および操作の基本機能と、それらがどのように組み合わされるかを示しています。 GSMシステムはすべてデジタルであったため、ネットワークはデータネットワークでした。

ワイヤレス&有線接続 トピック：
モバイル通信の基礎 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT コードレス電話 NFC- Near Field Communication ネットワークの基礎 クラウドとは何か Ethernet Serial data USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Return to Wireless & Wired Connectivity