通信管理.ppt

移动通信 网络在能够建立一个呼叫之前 必须弄清三个问题 用户的位置用户识别用户需求关于用户信息 移动通信 移动通信与传统固网的区别为了给用户提供所请求的服务 用户必须被定位和识别 用户登记 更新用户信息 提供服务 GSM用户 GSM数据库 1 SIM卡包含的信息用于安全处理的信息用户识别临时网络信息访问网络的权利适用网络 用户识别模块 SIM GSM数据库 2 本地位置寄存器 HLR 永久的数据用户访问的拜访位置寄存器 VLR 的经常性更新拜访位置寄存器 VLR 临时数据只有在用户拜访此覆盖区域时存在在HLR中更新总是与移动服务交换中心 MSC 一起存在 VLR HLR MSC 数据库更新 登记和数据库 用户使用网络服务前必须先登记网络在不同数据库的帮助下跟踪用户 HLR以永久的方式储存用户的基本数据 在HLR中 唯一变化的数据是用户的当前位置 VLR地址 然而在VLR中 用户数据被暂时储存 当用户移动至另一VLR区时 用户数据将从旧的VLR中删除 并存储到新的VLR中 位置更新 移动台收集由无线网络广播的信息移动台在SIM卡中存储所处的位置区域移动台继续收集网络的广播信息如果广播的位置信息与存储在SIM卡中的位置信息不同 则开始一个位置更新进程 位置更新过程 GSM网络中固话始发的通话的建立 1 被拨打的号码称为移动用户国际ISDN码 MSISDN MSISDN CC NDC SNCC 国家代码NDC 国内目的地代码SN 用户号码358505527268358 国家代码 芬兰 50 国内目的地代码 Radiolinja 5527268 用户号码 GSM网络中固话始发的通话的建立 2 PSTN将呼叫路由至GSM网络与PSTN相连的MSC叫做网关移动业务交换中心 GMSC GMSC分析接收到的MSISDN唯一知道此刻一个GSM用户在何处位置的数据库是HLRGMSC从HLR得到将呼叫路由至何处的路由信息这个过程成为HLR请求 HLR VLR GMSC GSMNetwork MSISDN GSM网络中固话始发的通话的建立 3 HLR在他的数据库中查找 HLR数据库中包含的内容 MSISDN 358505527268IMSI 244052200002345VLRaddress xyzSubscriberdata Services IMSI MCC MNC MSINIMSI InternationalMobileSubscriberIdentityMCC MobileCountrycode 3digits MNC MobileNetworkCode 2digits MSIN MobileSubscriberIdentityNumber 10digits 244052200002345244 MCCofFinland05 MNCofRadiolinja2200002345 MSIN GSM网络中固话始发的通话的建立 4 HLR VLR GMSC GSMNetwork MSC MSISDN VLR ElementsinvolvedincallsetupinsidetheGSMnetwork GSM网络中固话始发的通话的建立 5 HLR在他的数据库中取出用户的VLR的地址 HLR向目标MSC VLR发送一个路由请求信息目标MSC VLR给这个呼叫分配一个临时的移动台漫游号MSRN MSRN CC NDC SNMSRN的组成结构和MSISDN是一样的 MSISDN中的SN对应于HLR数据库中的一个用户数据 而MSRN中的SN对应于VLR数据库中的用户数据MSRN也包含有充分的信息能使GMSC将呼叫路由至目标MSC RequestMessage GSM网络中固话始发的通话的建立 6 目标MSC在将MSRN发送给HLRHLR再将此MSRN发送给始发呼叫的MSC始发呼叫的MSC分析这个MSRN 电话号码 结构式的MSRN使得呼叫能被路由到目标MSC 无论目标的位置在哪里 35850456456 MSC MSC 网络交换子系统概述 1 网元 MSC VLR HLR功能呼叫建立移动性管理信令处理 来自BSS的 其他网络的 其他NSS网元的 用户数据处理为移动呼叫定位终接者的位置 位置区域 MSC VLR区域被细分为较小的区域叫做位置区域 LA 用户在这块区域中移动时不需要向网络发起一个普通的位置更新一个LA的最大可以是一个MSC区域 最小可以是一个小区 寻呼是在移动用户现在所处的LA中的所有小区内进行的LAI MCC MNC LACLAI LocationAreaIdentityMCC MobileCountryCodeMNC MobileNetworkCodeLAC LocationAreaCode LA1 基站子系统 网元 基站控制器 BSC 基站 BTS Transcoder TC 功能 无线通道控制 BTS和TC控制 保持与MSC的同步Air和A接口的信令处理 MS NSS之间连接的建立移动性管理 语音编解码CollectionofStatisticaldata 不同地区的话务量 夜生活区 工业区 CorrespondingTrafficTimes 小区 一个MSC包含若干个BSS 一个BSS本身可能覆盖相当大的地理区域并由许多小区组成 一个小区指由一个或多个频率资源覆盖的区域 每个小区由一个称为全球小区标识 CGI 的识别码识别 CGI由下列各部分组成 CGI MCC MNC LAC CI BSC与位置区 BSC区和位置区之间并没有关系 BSC除了承担无线网控制这一重要角色 它还作为集线器使用因此 BSC只与话务连接和无线资源有关而位置区的目的是方便寻呼处理 寻找用户 MSC BSC BTS之间的连接 PAGING 寻呼是由位置区向所有小区发出的一个信号 包含用户的识别码 位置区内所有的移动台都收到寻呼信号 但只有其中一个判断出识别码并作出应答 应答的结果是建立一个点到点连接 GSM网络中呼叫建立的简化步骤 移动用户始发呼叫 移动用户拨打了一个号码 MSC分析主叫用户的数据 然后根据分析的结果 做三件事情 授权或拒绝网络的使用激活被请求的业务呼叫路由选择如果呼叫的号码属于是同个网络的移动台的MSISDN号码 MSC启动HLR查询过程以得到MSRN 这个过程和PSTN始发呼叫的过程是一样的若被拨打的是固网号码 呼叫通过GMSC被路由至PSTN 移动用户始发的简便过程 位置更新的类型 开机又称 IMSIAttach LocationRegistration 每次在移动台开机的时候执行一般性的每次在移动台改变位置区域的时候执行周期性的ELSE 定时器时间到计时器的值是由网络运营商制定的 位置登记 开机 通知拜访位置寄存器 VLR 它已回到网络中并能接受呼叫了成功登记后 网络向移动台发送两个号码 它们被存储在移动台的SIM 用户识别模块 卡中TMSI 用于安全目的 避免用户的IMSI在空中接口之上被发送LAI 位置区识别码 位置更新请求 每次移动台通过控制信道接收数据 它读取LAI并和存放在SIM卡中的LAI进行比较 如果它们不同 就执行一个一般性的位置更新位置更新请求正常情况下由MS发起 位置更新请求消息 请求消息中包含了用户标识 即IMSI TMSI 和存储在SIM卡中的LAI 当目的地MSC VLR收到请求后 它读取当前为移动电话服务的MSC VLR的旧的LAI 两个MSC VLRs之间的信令连接就建立起来了 然后用户的IMSI从旧的MSC传送至新的MSC 根据这个IMSI 新的MSC从HLR请求得到用户数据 鉴权之后 更新VLR和HLR中的用户数据 周期性位置更新 一个计时器控制周期性的位置更新 并且VLR的运营商设定计时器的值 网络广播这个计时器的值 因此移动台知道周期性的位置更新计时器的值 因此 当设置的时间一到 移动台通过发送位置更新信号启动一个登记过程 VLR接收请求并确认移动台在同一位置区的登记 一般性的位置更新的过程 切换的概念 当用户从一个小区覆盖的区域移至另一个时 必须要建立与目标小区的新连接 与旧的小区的连接要释放 切换 话务量的原因当一个小区的移动用户接近最大容量 在小区比较边缘的用户被切换至容量较低的邻区 MSC做出的决定话音质量和强度的原因当一个移动用户在呼叫的过程中处于移动状态中 可能从一个小区移动到另一个小区 先前小区的频率可能不再可用 移动台被切换到新的小区 由BSC决定是否要执行切换 四种类型的切换 小区内 BSC内切换 小区间 BSC内切换 小区间 BSC间切换 MSC间切换 1 MSC间切换 2 原先的MSC被成为AnchorMSC 呼叫从源MSC路由至目标MSC 一个呼叫从一个MSC切换到另一个MSC需要一个路由号码源MSC向目标MSC请求一个切换号码 HON 目标MSC分配一个切换号码给源小区 格式同MSRN HON CC NDC SN 切换号的功能 锚定MSC VLR从BSS接收切换信息判断出目的地在另一个MSC的区域范围内通过信令网向目标MSC发送一个切换请求目标目标MSC通过产生一个HON并将其送至锚定MSC VLR作为应答锚定局执行一个数字分析以便获得必要的路由信息 这个信息允许服务的MSC VLR连接至目标MSC两个MSC完成连接 呼叫被传送至新的路由 MSC间切换的过程 3 计费 收费目标 不同的收费方式 影响呼叫价格的因素 基本服务的类型呼叫进行的时间呼叫持续的时间呼叫的目的地呼叫始发方网络的使用补充业务的使用无线资源的使用漫游 对谁收费 收费数据的收集 计费依据的许多因素处理呼叫的MSC进行收集信息作为收费依据收集的信息被存储在计费记录中 PSTN ChargingRecord 呼叫涉及的网元 收费数据的传送 收费数据存储在MSC中当收费记录达到了一定的数量 被传送到计费中心BillingCentre计费中心根据计费表中的信息为用户提供帐单 GSM记费 服务的运营者控制整个计费过程 在呼叫一建立就开始了同时在服务的MSC VLR中打开计费记录 总的来说 涉及呼叫的建立的第一个和最后一个MSC收集计费记录 切换期间计费记录并不会传送至新的MSC 取而代之的是第一个MSC在整个呼叫期间维持呼叫记录 GSM网络结构 NSS和OSS子系统中的其他网元 网络交换子系统 NSS 鉴权中心 AC 设备鉴定寄存器 EIR 都是被用在安全方面的基站子系统 BSS 码型转换器 TC 负责对我们的语音编解码对语音速率在16K和64K之间转换 TC的位置 网络管理子系统NMS NMS 2000 DatabaseandCommunicationsServers NMS 2000 GSMNetwork OMC FE OperationandMaintenanceCentre FrontEnd NMS的功能 1 故障管理从网元中收集告警报告定位故障位置 NMS的功能 2 配置管理无线网络资源的配置管理管理保持网元状态的最新数据 NMS的功能 3 性能管理从网元收集性能测量报告分析 调整 安全性有关 鉴权用户验证加密空中接口的用户数据加密IMEI检查根据国际移动设备识别码鉴定移动设备的合法性 IMEI 用户保密避免用户IMSI在空中接口被广播 鉴权 每个用户都有个标识密钥Ki 存储在鉴权中心 AC andSIM卡不在空中接口暴露的情况下比较Ki在呼叫建立和位置更新之前都要进行鉴权 安全算法 不在空中接口传送的情况下检查Ki使用单向算法 A3 以一个随机数 RAND 和Ki作为输入 产生数字应答SRESSRES在AC和SIM中计算 并在VLR中比较作为鉴权之用使用加密密钥 Kc来加密用户语音数据 Kc是用A8算法产生的用户语音加密过程 以数字化的语音和Kc作为输入使用A5算法得到加密在基站 BTS 和用户移动设备 ME 之间使用 安全算法的位置 A A i r V L R M S C B T S T C B S C M E S I M A 5 A C A 3 A 8 A 5 A 3 A 8 鉴权三要数 鉴权是在为用户服务的VLR中完成的VLR可以是在用户注册的网络之外的 例如漫游 每次鉴权都需要专门的信令将SRES传送到VLRAC产生一个SRES数 并将他和相应的随机数RAND和加密密钥Kc一起发送到服务于用户的VLRVLR使用三要数完成鉴权三要数中任一缺少 将向AC请求重发 鉴权三要数的产生 AC RandomNumber Generator RAND AuthenticationTriplet SRES RAND AuthenticationTriplet SRES Kc Kc 鉴权过程 语音加密 用户保密 IMSI是一个用户的机密的标识符在成功地进行一次位置更新后 一个移动用户被分配给一个临时移动用户识别符 TMSI 下次用户和GSM网络进行通信时 将使用TMSI作为身份标识符每次成功的鉴权后 TMSI将重新进行分配TMSI的格式是由网络运营商决定的 通常它是一个32位的二进制数字此外 S