无线覆盖的区域结构
在 GSM 系统中，由于用户的移动性，位置信息是一个很关键的参数，其表示方法如图 1 － 3 所示：
图 1 － 3 GSM 各区之间的关系
GSM 网路的最小不可分割的区域是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线所覆盖的区域，或称小区或 cell 。
若干个小区组成一个位置区（ LAI ），位置区的划分是由网路运营者设置的。一个位置区可能和一个或多个 BSC 有关，但只属于一个 MSC 。位置区信息存储于系统的 MSC/VLR 中，系统使用位置区识别码 LAI 识别位置区。
一个 MSC 业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，可由一个或几个位置区组成。
PLMN （公用陆地移动通信网）业务区是由一个或多个 MSC 业务区组成。每个国家有一个或多个。我国各省邮电部门的数字 PLMN 构成邮电部全国 GSM 移动通信网络，以网络号“ 00 ” 表示；“中国联通公司”各省的数字 PLMN 构成“中国联通公司”全国 GSM 移动通信网络，网络号用“ 01 ” 表示。
GSM 业务区是由全球各个国家的 PLMN 网路所组成的。
业务流程
移动用户状态
移动用户一般处于 MS 开机（空闲状态）、 MS 关机和 MS 忙三种状态之一，因此网络需要对这三种状态作相应的处理。
MS 开机，网络对它作“附着”标记
即常讲的 IMSI 附着，又分以下三种情况：
若 MS 是第一次开机：在 SIM 卡中没有位置区识别码（ LAI ）， MS 向 MSC 发送“位置更新请求”消息，通知 GSM 系统这是一个此位置区的新用户。 MSC 根据该用户发送的 IMSI 号，向 HLR 发送“位置更新请求”， HLR 记录发请求的 MSC 号以及相应的 VLR 号，并向 MSC 回送“位置更新接受”消息。至此 MSC 认为 MS 已被激活，在 VLR 中对该用户对应的 IMSI 上作“附着”标记，再向 MS 发送“位置更新证实”消息， MS 的 SIM 卡记录此位置区识别码。
若 MS 不是第一次开机，而是关机后再开机的， MS 接受到的 LAI 与它 SIM 卡中原来存储的 LAI 不一致，则 MS 立即向 MSC 发送“位置更新请求”， VLR 要判断原有的 LAI 是否是自己服务区的位置：
如判断为肯定， MSC 只需要对该用户的 SIM 卡原来的 LAI 码改成新的 LAI 码即可。
若为否定， MSC 根据该用户的 IMSI 号中的信息，向 HLR 发送“位置更新请求”， HLR 在数据库中记录发请求的 MSC 号，再回送“位置更新接受”， MSC 再对用户的 IMSI 作“附着”标记，并向 MS 回送“位置更新证实”消息， MS 将 SIM 卡原来的 LAI 码改成新的 LAI 码。
MS 再开机时，所接收到的 LAI 与它 SIM 卡中原来存储的 LAI 相一致：此时 VLR 只对该用户作“附着”标记。
MS 关机，从网络中“分离”。
MS 切断电源后， MS 向 MSC 发送分离处理请求， MSC 接收后，通知 VLR 对该 MS 对应的 IMSI 上作“分离”标记，此时 HLR 并没有得到该用户已脱离网络的通知。当该用户被寻呼后， HLR 向拜访 MSC/VLR 要漫游号码（ MSRN ）时， VLR 通知 HLR 该用户已关机。
MS 忙
此时，给 MS 分配一个业务信道传送话音或数据，并在用户 ISDN 上标注用户“忙”。
周期性登记
当 MS 向网络发送“ IMSI 分离”消息时，有可能因为此时无线质量差或其他原因， GSM 系统无法正确译码，而仍认为 MS 处于附着状态。或者 MS 开着机，却移动到覆盖区以外的地方，即盲区， GSM 系统也不知道，仍认为 MS 处于附着状态。在这两种情况下，该用户若被寻呼，系统就会不断地发出寻呼消息，无效占用无线资源。
为了解决上述问题， GSM 系统采用了强制登记的措施。要求 MS 每过一定时间登记一次，这就是周期性登记。若 GSM 系统没有接收到 MS 的周期性登记信息，它所处的 VLR 就以“隐分离”状态在该 MS 上做记录，只有当再次接收到正确的周期性登记信息后，将它改写成“附着”状态。
位置更新
当移动台更换位置区时，移动台发现其存储器中的 LAI 与接收到的 LAI 发生了变化，便执行登记。这个过程就叫“位置更新”，位置更新是移动台主动发起的。位置更新有两种情况：
移动台的位置区发生了变化，但仍在同一 MSC 局内；
移动台从一个 MSC 局移到了另一个 MSC 局。
同一 MSC 局内的位置更新：
如果在同一 MSC 局内进行位置更新， HLR 并不参与位置更新过程。同一局内的位置更新如图 1 — 4 所示：
图 1 — 4 同一 MSC 局内的位置更新
在同一 MSC 局内的位置更新过程比较简单，分以下四步：
移动台漫游到新的位置区时，分析接收到的位置区号码和存储在 SIM 卡中的位置区号码不一致，就向当前的基站控制器（ BSC ）发一个位置更新请求。
BSC 接收到 MS 的位置更新请求，就向 MSC/VLR 发一个位置更新请求。
VLR 修改这个 MS 的数据，将位置区号码改成当前的位置区号码，然后向 BSC 发一个应答消息。
BSC 向 MS 发一个应答消息， MS 将自己 SIM 卡中存储的位置区号码改成当前的位置区号码。这样，一个同一 MSC 局内的位置更新过程就结束了。
越局位置更新：
当移动用户从一个 MSC 局漫游到另一个 MSC 局时，就要进行越局位置更新。这时 HLR 就要参与位置更新过程，如图 1 — 5 所示：
图 1 — 5 不同 MSC 之间的位置更新
不同 MSC 之间的位置更新比同一 MSC 内的位置更新稍复杂一些，在这里为了描述方便，称用户原来所在的 MSC 局为 MSC1 ，漫游到的 MSC 局为 MSC2 ，在图中基站控制器（ BSC ）已省略，但描述时仍将提到 BSC ，将 BSC 和 MSC 一样称为 BSC1 和 BSC2 ，具体步骤如下：
移动用户漫游到另一个 MSC 局时，移动台（ MS ）发现当前的位置区号码和 SIM 卡中存储的位置区号码不一致，就向 BSC2 发位置更新请求， BSC2 向 MSC2 发一个位置更新请求。
MSC/VLR2 接到位置更新请求，发现当前 MSC 中不存在该用户信息（从其他 MSC 漫游过来的用户），就向用户登记的 HLR 发一个位置更新请求。
HLR 向 MSC/VLR2 发一个位置更新证实，并将此用户的一些数据传送给 MSC/VLR2 。
MSC/VLR2 通过 BSC2 给 MS 发一个位置更新证实消息， MS 接到后，将 SIM 卡中位置区号码改成当前的位置区码。
HLR 负责向 MSC/VLR1 发消息，通知 VLR1 将该用户的数据删除。
位置更新过程如上所述（ 1 ）—（ 5 ）步，这里要特别提出的是：在每次位置更新之前，都将对这个用户进行鉴权。
切换
处于通话状态的移动用户从一个 BSS 移动到另一个 BSS 时，切换功能保持移动用户已经建立的链路不被中断。切换与否主要由 BSS 决定，当 BSS 检测到当前的无线链路通信质量下降时， BSS 将根据具体情况进行不同的切换。也可以由 MSS 根据话务信息要求开始切换。
切换包括 BSS 内部切换、 BSS 间的切换和 MSS 间的切换。其中 BSS 间的切换和 MSS 间的切换都需要由 MSC 来控制完成，而 BSS 内部切换由 BSC 控制完成。
由 MSC 控制完成的切换又可以划分为 MSC 内部切换、基本切换和后续切换。
MSC 内部切换
MSC 内部切换是指移动用户无线信道由当前 BSS 切换到同一 MSC 下的另一 BSS 的过程。
整个切换进程由一个 MSC 来控制完成， MSC 需要向新的 BSS 发起切换请求，使新 BSS 为 MS 接入作好准备；新 BSS 响应切换请求后， MSC 通过原先 BSS 通知 MS 进行切换；当 MS 在新 BSS 接入成功时， MSC 负责建立新的连接。
MSC 在整个切换完成之前需要保持原先的连接，这样可以当 MS 切换失败时能够继续在原有连接上进行通信。只有在切换已完成时， MSC 才能释放原先的连接并在新连接上为 MS 提供通信。
基本切换
基本切换是指移动用户通信时从一 MSC 的 BSS 覆盖范围移动到另一 MSC 的 BSS 覆盖范围内，为保持通信而发生的切换过程。
基本切换的实现需要 MSC － A 与 MSC － B/VLR 相互配合， MSC － A 作为切换的移动用户控制方直至呼叫释放为止。
基本切换过程：
BSS － A 对 MS 无线信道质量不满意，并查看邻近位置信息，将合适邻近位置区码作为目的地信息通过切换要求信息要求 MSC － A 控制切换；
MSC － A 分析切换要求消息，发现目的地属于 MSC － B 覆盖范围，通过 MSC － B 请求 BSS － B 作 MS 接入准备即切换请求；
MSC － B 接收 MSC － A 的切换请求，向 VLR 要求切换号码作为 MSC － A 到 MSC － B 电路建立的寻址信息；
BSS － B 切换请求响应， MSC － B 向 MSC － A 发切换请求响应，消息中带切换号码通知 MSC － A ；
MSC － A 根据切换请求响应中的切换号码选择 MSC － A 与 MSC － B 间的 TUP 路由，向 MSC － B 发初始地址消息，被叫号码是切换号码；
MSC － B/VLR 收到初始地址消息确认切换号码，回送地址全消息到 MSC － A ；
MSC － A 收到地址全消息后，通过 BSS － A 指示 MS 进行切换；
MS 接入 BSS － B ， BSS － B 通过 MSC － B 通知 MSC － AMS 已成功接入 BSS － B ；
MS 与 BSS － B 间成功完成信道建立， MSC － B 通知 MSC － A 切换完成；
MSC － B 完成接续并通知 MSC － A 通信建立成功，切换成功（ TUP ）。
后续切换
后续切换意味着移动用户基本切换完成后，在继续通信过程中又发生 MSC 间的切换。后续切换根据切换的目的地不同，可以分为两种情形：
后续切换回主控 MSC
后续切换到第三方 MSC
鉴权处理
在数字移动通信系统中，用户接入网络系统（开机、起呼、寻呼等），需要对用户合法性进行检查，具体包括两部分：
用户终端的合法性：
通过网络中的 EIR 设备，检查用户使用的终端是否在“黑名单”中，如果是非法用户，则不能接入网络。当前网络中普遍未提供该功能；
用户身份的合法性：
密码参数 Ki ：同时存贮在用户 SIM 卡和鉴权中心 AUC 中；
算法：鉴权算法 A3 、加密算法 A8 等；
鉴权参数组：随机数 RAND （ 0--2**128-1 ）、应答信号（残留结果） SRES 、密钥 Kc;
移动用户呼叫移动用户
MS1 服务于 MSC1/VLR1 、 MS2 服务于 MSC2/VLR2 ， MS2 归属于 HLR/AUC 。
主叫用户 MS1 拨叫 MS2 电话号码，经过基站系统通知 MSC1 ；
MSC1 分析被叫用户 MS2 的电话号码，找到 MS2 所属的 HLR ，向 HLR 发送路由申请；
HLR 查询 MS2 的当前位置信息，获得 MS2 服务于 MSC2/VLR2 ， HLR 向 MSC2/VLR2 请求路由信息；
MSC2/VLR2 分配路由信息，即漫游号码 MSRN ；将 MSRN 提交给 HLR ；
HLR 将 MSRN 送给主叫 MSC1 ；
MSC1 根据 MSRN 与 MSC2 之间进行呼叫建立；
MSC2/VLR2 向被叫用户 MS2 发送寻呼消息；
MSC2/VLR2 收到 MS2 用户可以接入消息；
MSC2 与 MSC1 间呼叫建立；
MSC1 向主叫 MS1 发送信号接通信号， MS1 与 MS2 可以通话。
待续
