移动通信原理及基本呼叫流程介绍2.2.ppt.ppt

移动通信原理及基本呼叫流程介绍 运维核心网室2010年3月 2 课程内容 3 概述 概述 gsm系统结构与接口 gsm移动区域与编号计划 gsm通信流程简介 移动通信概述多址技术蜂窝技术gsm主要参数 4 移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信 移动体之间的通信只能依靠无线电传输 无线通信指利用电磁波的辐射和传播 经过空间传送信息的通信方式 电磁波是它的载体 概述 移动通信概述 已有109个国家239个运营者运营着超过4400万用户的gsm网络 1988年 十八个欧洲国家达成gsm谅解备忘录 mou 1989年 gsm标准生效 gsm系统正式在欧洲问世 网路开通运行 移动通信跨入第二代 1991年 1992年 系统命名为 globalsystemformobile 全球通 组织机构 specialmobilegroup 1993年 phaseii规范 1994年 全世界范围运行 1995年 dcs1800商业运行 1996年 引入微蜂窝的技术 gsm900 1800双网运行 1997年 gsm发展简史 5 概述 移动通信概述 6 gprs的特点 gprs向用户提供从9 6kbps到多于150kbps的接入速率 gprs支持多用户共享一个信道的机制 每个时隙允许最多8个用户共享 提高了无线信道的利用率 在技术上提供了按数据量计费的可能 gprs支持一个用户占用多个信道 提供较高的接入速率 gprs是移动网和ip网的结合 可提供固定ip网支持的所有业务 gprs generalpacketradioservice 通用分组无线服务 它是gsm移动电话用户可用的一种移动数据业务 是gsm网络过渡3g 第三代移动通讯 的第一步 概述 移动通信概述 7 edge令网络容量及数据传送比gprs更快 足有283kbps 网络商只需在软硬件上作出少许相应改动 便可继续沿用现有gsm系统 去支持移动多媒体服务 完全符合低成本高效益的理念 能够与日后wcdma制式共存 由gsm网络核心演变而来的wcdma 数据传送可达到每秒2mbit 室内 及384kbps 移动空间 的速率 采用5mhz 区别于窄带200khz 的宽频网络 wcdma widebandcodedivisionmultipleaccess edge enhanceddataratesforgsmevolution 概述 移动通信概述 8 第三代移动通信 所谓3g 其实它的全称为3rdgeneration 中文含义就是指第三代数字通信 3g名称 国际电联 itu 的imt 2000 国际移动电话2000 标准欧洲的umts universalmobiletelecommunicationsystem 标准 1995年问世的第一代数字手机只能进行语音通话 1996到1997年出现的第二代数字手机便增加了接收数据的功能 如接受电子邮件或网页 第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升 它能够处理图像 音乐 视频流等多种媒体形式 提供包括网页浏览 电话会议 电子商务等多种信息服务 概述 移动通信概述 9 能实现全球漫游 用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游 且可以在不同的速率 不同的运动状态下获得有服务质量的保证 能提供多种业务 提供话音 可变速率的数据 活动视频 特别是多媒体业务 能适应多种环境 可以综合现有的公众电话交换网 pstn 综合业务数字网 无绳系统 地面移动通信系统 卫星通信系统 提供无缝隙的覆盖 足够的系统容量 强大的多种用户管理能力 高保密性能和服务质量 3g实现的目标 概述 移动通信概述 为实现目标 对3g无线传输技术提出了以下要求 高速传输以支持多媒体业务 室内环境至少2mbit s 室内外步行环境至少384kbit s 室外车辆运动中至少144kbit s 卫星移动环境至少9 6kbit s 传输速率能够按需分配 上下行链路能适应不对称需求 10 目前3g的标准主要有 cdma2000w cdmatd scdma itu 确定3g通信的三大主流无线接口标准分别是w cdma 宽频分码多重存取 cdma2000 多载波分复用扩频调制 和tds cdma 时分同步码分多址接入 其中w cdma标准主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动 该系统在现有的gsm网络上进行使用 对于系统提供商而言可以较轻易地过渡 该标准的主要支持者有欧洲 日本 韩国 cdma2000系统主要是由美国高通北美公司为主导提出的 主要支持者包括日本 韩国和北美等地区 td scdma标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术 rtt 的基础上与国际合作 完成了td scdma标准 成为cdmatdd标准的一员的 这是中国移动通信界的一次创举 也是中国对第三代移动通信发展的贡献 在与欧洲 美国各自提出的3g标准的竞争中 中国提出的td scdma已正式成为全球3g标准之一 这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列 概述 移动通信概述 11 多址技术 把有限的频谱资源提供给更多的用户使用 常用的使信号多路化的方法基本上有三种 它们分别采用频率 时间或代码分隔的多址连接方式 即人们通常所称的频分多址fdma 时分多址tdma和码分多址cdma三种接入方式 gsm系统采用了fdma tdma方式 概述 多址技术 12 fdma是以不同的频率信道实现通信的 频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道 发射和接收载频 每个信道可以传输一路话音或控制信息 模拟蜂窝系统是fdma结构的一个典型例子 但gsm系统也采用了fdma 频分多址fdma 概述 多址技术 13 tdma是以不同的时隙实现通信 时分多址是指在一个宽带的无线载波上 将某一信道按时间加以分割 各信号按一定顺序占用某一时间间隙 时隙 即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送 时分多址tdma 概述 多址技术 14 cdma是以不同的代码序列实现通信的 码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式 它不像fdma tdma那样把用户的信息从频率和时间上进行分离 它可在一个信道上同时传输多个用户的信息 其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码 编码后的信息混合后不会丢失原来的信息 概述 多址技术 码分多址cdma 15 移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的 基站bts的覆盖范围有大有小 我们把基站bts的覆盖范围称之为蜂窝 即小区cell 采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围 但它的频率利用率较低 也就是说基站提供给用户的通信通道比较少 我们也称之为大区制 采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围 同时它采用频率复用技术来提高频率利用率 有限的频率得到多次使用 所以系统的容量比较大 这种方式称之为小区制或微小区制 大区制与小区制 概述 蜂窝技术 16 频率复用指处在不同地理位置 不同的小区 上的用户可以同时使用相同频率的信道 频率复用系统可以极大地提高频谱效率 但如果系统设计得不好 将产生严重的干扰 按无委会规定 我国目前可用频道号为124个频点 1 95给移动 890 909m 96 124 909 915m 给联通 频分复用基础 概述 蜂窝技术 17 概述 蜂窝技术 18 gsm系统介绍 概述 gsm系统介绍 gsm移动区域与编号计划 gsm通信流程简介 gsm系统结构与功能gsm系统的业务gsm接口gsm各接口协议gsm无线接口相关gsm移动网络组网结构 19 oss 操作支持子系统bss 基站子系统nss 网络子系统nmc 网络管理中心dpps 数据后处理系统semc 安全性管理中心omc 操作维护中心pcs 用户识别卡个人化中心msc 移动业务交换中心vlr 来访用户位置寄存器hlr 归属用户位置寄存器auc 鉴权中心eir 移动设备识别寄存器bsc 基站控制器bts 基站收发信台pdn 公用数据网pstn 公用电话网isdn 综合业务数字网ms 移动台 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 20 一个gsm系统可由三个子系统组成 即操作支持子系统 oss 基站子系统 bss 和网路子系统 nss 三部分 基站子系统bss是gsm系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分 通过无线接口直接与移动台相连 负责无线发送接收和无线资源的管理 它与nss相连 实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接 传送系统信息和用户信息等 与操作支持子系统oss之间实现互通 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 21 网路子系统nss是整个系统的核心 它对gsm移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交换 连接与管理的功能 主要负责完成呼叫处理 通信管理 移动管理 部分无线资源管理 安全性管理 用户数据和设备管理 计费记录处理 公共信道 信令处理和本地运行维护等 操作支持子系统oss完成移动设备管理 系统的操作与维护 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 22 移动台由sim卡与物理设备组成 二者是分离的 移动台的功能 sim卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息 也含有鉴权和加密实现的信息 固化数据 imsi ki 安全算法 a3 a8 临时网络数据 tmsi lai kc 被禁止的plmn pin 个人识别号 业务相关数据 物理设备可以是手持机 车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 23 pin码puk码介绍 pin码 pin1 就是sim卡的个人识别密码 如果未经使用者修改 运营商设置的原始密码是1234或0000 如果启用了开机pin码 那么每次开机后就要输入4位数pin码 pin码是可以修改的 用来保护自己的sim卡不被他人使用 需要注意的是 如果输入三次pin码错误 手机便会自动锁卡 并提示输入puk码解锁 因此 如果擅自修改了pin码 一定要牢记 puk码 puk1 由8位数字组成 这是用户无法更改的 当手机pin码被锁 并提示输入puk码时 千万不要轻举妄动 因为puk码只有10次输入机会 10次都输错的话 sim卡将会被永久锁死 也就是报废 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 24 bsc的功能 具有对一个或多个bts进行控制的功能 它主要负责无线网络相关的管理和控制 是个很强的业务控制点 接口管理bts bsc之间的信道管理无线参数及无线资源管理无线链路的测量话务量统计切换支持呼叫控制操作与维护 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 25 bts的功能 bts主要分为基带单元 载频单元和控制单元三部分 完全由基站控制器 bsc 控制 主要负责无线传输 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 实现bts与移动台 ms 空中接口的功能 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 msc的功能 msc是整个网络的核心 是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体 协调与控制整个gsm网络中bss oss的各个功能实体 也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口 支持一系列业务 电信业务 承载业务和补充业务 支持位置登记 越区切换和自动漫游等其它网络功能 它可完成网络接口 公共信道信令系统和计费等功能 还可完成bss msc之间的切换和辅助性的无线资源管理 移动性管理等 26 vlr的功能 是一个数据库 是存储msc为了处理所管辖区域中ms 统称拜访客户 的来话 去话呼叫所需检索的信息 例如客户的号码 所处位置区域的识别 向客户提供的服务等参数 为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件 访问用户位置寄存器 vlr 是服务于其控制区域内移动用户的 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 hlr的功能 归属用户位置寄存器 hlr 是gsm系统的中央数据库 存储该hlr控制的所有存在的移动用户的相关信息 所有移动用户的重要数据都存储在hlr中 包括用户识别号码访问能力 用户类别和补充业务等数据 hlr也存储移动用户所在msc区域的有关动态数据 位置信息 27 auc的功能 鉴权中心 auc 存储着鉴权信息和加密密钥 防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃 auc属于hlr的一个功能单元部分 专用于gsm系统的安全性管理 用于产生鉴权 加密的三参数 随机号码rand 符合响应sres 密钥kc 的功能实体 gsm系统介绍 gsm系统结构与功能 eir的功能 移动设备识别寄存器 eir 也是一个数据库 存储有关移动台设备参数国际移动设备识别码 imei 主要完成对移动设备的识别 监视 闭锁等功能 以防止非法移动台的使用 通过核查三种表格 白名单 灰名单 黑名单 使得网络具有防止无权用户接入 监视故障设备的运行和保障网络运行安全的功能 28 gsm系统提供的业务可分为三大类 承载业务 bearservices 电信业务 teleservices 附加业务 supplementaryservices 其中承载业务和电信业务也叫作基本电信业务 basictelecommunicationservices gsm系统介绍 gsm系统的业务 29 gsm电信业务teleservices电信业务使用通信终端之间从高 低层网到通信控制层的功能基本语音 数据电信业务 telephony电话业务允许plmn网与pstn等他网之间的语音信息传送业务号 ts11emergencycall紧急呼叫业务用于建立移动台与紧急呼叫中心的连接业务号 ts12shortmessageservices短消息业务属于数据业务 允许移动台收发其他移动用户的短消息业务号 移动接受ts21 移动始发ts22automatictelefax传真业务属于数据业务业务号 ts62 gsm系统介绍 gsm系统的业务 30 gsm系统的主要接口指a接口 abis接口和um接口 a接口 um接口为开放式接口 gsm系统介绍 gsm接口 31 gsm系统介绍 gsm接口 a接口 a接口定义为网路子系统 nss 与基站子系统 bss 之间的通信接口 其物理链接通过采用标准的2 048mb spcm数字传输链路来实现 此接口传递的信息包括移动台管理 基站管理 移动性管理 接续管理等 32 gsm系统介绍 gsm接口 abis接口 abis接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器 bsc 和基站收发信台 bts 之间的通信接口 物理链接通过采用标准的2 048mb s或64kbit spcm数字传输链路来实现 bs接口作为abis接口的一种特例 用于bts 与bsc并置 与bsc之间的直接互连方式 此时bsc与bts之间的距离小于10米 33 gsm系统介绍 gsm接口 um接口 um接口 空中接口 定义为移动台与基站收发信台 bts 之间的通信接口 用于移动台与gsm系统的固定部分之间的互通 其物理链接通过无线链路实现 传递的信息包括无线资源管理 移动性管理和接续管理等 34 c gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 35 b接口定义为访问用户位置寄存器 vlr 与移动业务交换中心 msc 之间的内部接口 用于移动业务交换中心 msc 向访问用户位置寄存器 vlr 询问有关移动台 ms 当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器 vlr 有关移动台 ms 的位置更新信息 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 b接口 36 c接口定义为归属用户位置寄存器 hlr 与移动业务交换中心 msc 之间的接口 用于传递路由选择和管理信息 在建立一个至移动用户的呼叫时 入口移动业务交换中心 gmsc 应向被叫用户所属的归属用户位置寄存器 hlr 询问被叫移动台的漫游号码 c接口的物理链接方式是标准的2 048mb s的pcm数字传输链路 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 c接口 37 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 d接口 d接口定义为归属用户位置寄存器 hlr 与访问用户位置寄存器 vlr 之间的接口 用于交换有关移动台位置和用户管理的信息 为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫 实用化的gsm系统结构一般把vlr综合于移动业务交换中心 msc 中 而把归属用户位置寄存器 hlr 与鉴权中心 auc 综合在同一个物理实体内 d接口的物理链接是通过移动业务交换中心 msc 与归属用户位置寄存器 hlr 之间的标准2 048mb s的pcm数字传输链路实现的 38 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 e接口 e接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心 msc 之间的接口 此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换 e接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 msc 之间的标准2 048mbit spcm数字传输链路实现的 39 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 f接口 f接口定义为移动业务交换中心 msc 与移动设备识别寄存器 eir 之间的接口 用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息 f接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 msc 与移动设备识别寄存器 eir 之间的标准2 048mbit s的pcm数字传输链路实现的 40 gsm系统介绍 gsm接口nss内部接口 g接口 g接口定义为访问用户位置寄存器 vlr 之间的接口 此接口用于向分配临时移动用户识别码 tmsi 的访问用户位置寄存器 vlr 询问此移动用户的国际移动用户识别码 imsi 的信息 g接口的物理链接方式是标准2 048mbit s的pcm数字传输链路 41 gsm系统介绍 gsm接口 公众电信网主要是指公众电话网 pstn 综合业务数字网 isdn 分组交换公众数据网 pspdn 和电路交换公众数据网 cspdn gsm系统通过msc与这些公众电信网互连 gsm系统与pstn和isdn网的互连方式采用7号信令系统接口 其物理链接方式是通过msc与pstn或isdn交换机之间标准2 048mbit s的pcm数字传输实现的 gsm系统与公众电信网的接口 42 cm 通信管理btsm bts的管理部分mtp 信息传递部分mm 移动性管理um ms与bts间接口msc 移动业务交换中心rr 无线资源管理abis bts与bsc间接口bsc 基站控制器ms 移动台sccp 信令连结控制部分bts 基站收发信台l1 l3 信号层1 3a bsc与msc间接口bssmap 基站子系统lapdm isdn的dm数据链路协议移动应用部分 gsm系统介绍 gsm各接口协议 43 协议分层结构 信号层1 物理层 这是无线接口的最低层 提供传送比特流所需的物理链路 例如无线链路 为高层提供各种不同功能的逻辑信道 信号层2 l2 主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路 l2协议基于isdn的d信道链路接入协议 lap d 但作了更动 因而在um接口的l2协议称之为lap dm 信号层3 l3 这是实际负责控制和管理的协议层 l3包括三个基本子层 无线资源管理 rr 移动性管理 mm 和接续管理 cm 其中一个cm子层中含有多个呼叫控制 cc 单元 提供并行呼叫处理 为支持补充业务和短消息业务 cm子层中还包括补充业务管理 ss 单元和短消息业务管理 sms 单元 rr在基站子系统中终止 rr消息在bss中进行处理和转译 映射成bss移动应用部分 bssmap 的消息在a接口中传递移动性管理 mm 和接续管理 cm 都至msc终止 mm和cm消息在a接口中是采用直接转移应用部分 dtap 传递 基站子系统 bss 则透明传递mm和cm消息 gsm系统介绍 gsm各接口协议 44 与非呼叫相关的信令采用移动应用部分 map 用于nss内部接口 b c d e f g 之间的通信 与呼叫相关的信令则采用电话用户部分 tup 和isdn用户部分 isup 分别用于msc之间和msc与pstn isdn之间的通信 nss内部及gsm与pstn之间的协议 gsm系统介绍 gsm各接口协议 45 gsm系统介绍 gsm无线接口相关 逻辑信道 为什么引入逻辑信道 um接口物理信道上传送的信息种类繁多 每一类信息均有一定的要求和规律 由一定的物理信道支撑 为了表述每一类信息的方便 定义了多种逻辑信道 逻辑信道分为两类 业务信道 trafficchannel 传业务信息 包括 话音和数据 控制信道 controlchannel 或称为信令信道 signallingchannel 传各种控制信息 46 话音业务信道全速率话音业务信道 tch f 半速率话音业务信道 tch h 增强型全速率话音业务信道 enhancedtch f gsm系统介绍 gsm无线接口相关 逻辑信道 gsm相邻两频道间隔为200khz 每个频道采用时分多址接入 tdma 方式 分为8个时隙 即8个信道 全速率 每信道占用带宽200khz 8 25khzgsm采用半速率话音编码后 每个频道可容纳16个半速率信道 频率校正信道 fcch 传送 移动台的频率校正信息 同步信道 sch 传送同步信息 基站识别码等 广播控制信道 bcch 传送 手机由此获得各种系统参数 寻呼信道 pch 下行 用于寻呼移动台 接入允许信道 agch 下行 用于 入网应答 分配一条sdcch或tch 随机接入信道 rach 上行 用于移动台提出入网申请 请求分配一条sdcch sdcch 用在分配tch之前呼叫建立过程中传送系统信令 例如登记和鉴权在此信道上进行 上行和下行信道 点对点方式传播 gsm系统介绍 gsm无线接口相关 逻辑信道概图 48 以ms开机为例 说明逻辑信道的应用 开机 fcch 接收频率校正信息 sch 接收bs同步信号 bcch 接收系统消息 rach 接入申请 agch 允许接入 并分配sdcch sdcch sacch 在sdcch上进行鉴权 在sacch上进行功率控制 空闲状态接收bcch 逻辑信道应用实例 gsm系统介绍 gsm无线接口相关 49 发送话音在ms中的处理过程 以一话音的发送为例 描述话音的无线传输 话音的接收仅仅是发送的反过程 um接口话音处理 gsm系统介绍 gsm无线接口相关 50 话音处理过程综述 首先 语音通过一个模 数转换器 实际上是经过8khz抽样 每个脉冲均匀量化为13bit 每20ms为一段 再经语音编码后降低传码率为 13bit s 经信道编码变为22 8kbit s 再经码字交织 加密和突发脉冲格式化后变为33 8kbit s的码流 经调制后发送出去 接收端的处理过程相反 gsm系统介绍 gsm无线接口相关 51 全国可划分为若干个移动业务本地网 原则上按长途区号为2位或3位的地区划分 每个移动本地网应设一个或多个hlr和若干个msc 每个msc与局所在地的长途局相连 与局所在地的市话汇接局相连 也可与本地市话局相连 移动业务本地网示意图设 有3个msc gsm系统介绍 移动网络组网结构 端局 汇接局 52 gsm移动区域与编号计划 概述 gsm系统介绍 gsm移动区域与编号计划 gsm通信流程简介 gsm区域定义编号计划 53 gsm移动区域与编号计划 gsm区域定义 54 服务区服务区是指移动台可获得服务的区域 即不同通信网 如plmn pstn或isdn 用户无需知道移动台的实际位置而可与之通信的区域 一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网 plmn 组成 可以是一个国家或是一个国家的一部分 也可以是若干个国家 plmn区plmn是由一个公用陆地移动通信网 plmn 提供通信业务的地理区域 一个plmn区可由一个或若干个移动业务交换中心 msc 组成 在该区内具有共同的编号制度 比如相同的国内地区号 和共同的路由计划 msc区msc是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域构成plmn网的一部分 一个msc区可以由一个或若干个位置区组成 gsm移动区域与编号计划 gsm区域定义 55 位置区位置区是指移动台可任意移动不需要进行位置更新的区域 位置区可由一个或若干个小区 或基站区 组成 为了呼叫移动台 可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号 基站覆盖区由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台 bts 包括的所有小区所覆盖的区域 它还不是一个蜂窝 小区采用基站识别码或全球小区识别进行标识的无线覆盖区域 小区cell是指由一个基站的一个扇型天线 bts 覆盖的区域 在基站采用全向天线结构时 小区即为基站覆盖区域 基站区或cell gsm移动区域与编号计划 gsm区域定义 56 为了确定gsm移动用户 1 永久性编码 imsimsisdn2 临时性编码 lmsitmsimsrnhon为了识别nss网络组件 mscnumbervlrnumberhlrnumber为了识别位置区 lai为了识别bss网络组件 cgibsic为了识别移动设备 imei 在gsm系统中 出于识别的目的 定义了如下的一些编号 gsm移动区域与编号计划 编号计划 57 mcc mobilecountrycode 移动国家码 三个数字 如中国为460 mnc mobilenetworkcode 移动网号 两个数字 如中国邮电的mnc为00 msin mobilesubscriberidentificationnumber 在某一plmn内ms唯一的识别码 编码格式为 h1h2h3sxxxxxx nmsi nationalmobilesubscriberidentification 在某一国家内ms唯一的识别码 编号计划 imsi internationalmobilesubscriberidentity gsm移动区域与编号计划 编号计划 58 编号计划 imsi imsi是gsm系统分配给移动用户 ms 的唯一的识别号 采取e 212编码方式 存储在sim卡 hlr和vlr中 在无线接口及map接口上传送 imsi分配原则 最多包含15个数字 0 9 mcc在世界范围内统一分配 而nmsi的分配则是各国运营者自己的事 如果在一个国家有不止一个gsmplmn 则每一个plmn都要分配唯一的mnc imsi分配时 要遵循在国外plmn最多分析mcc mnc就可寻址的原则 gsm移动区域与编号计划 编号计划 59 编号计划 tmsi temporarymobilesubscriberidentity tmsi是为了加强系统的保密性而在vlr内分配的临时用户识别 在某一vlr区域内与imsi唯一对应 tmsi分配原则 包含四个字节 可以由八个十六进制数组成 其结构可由各运营部门根据当地情况而定 tmsi的32比特不能全部为1 因为在sim卡中比特全为1的tmsi表示无效的tmsi 要避免在vlr重新启动后tmsi重复分配 可以采取tmsi的某一部分表示时间或在vlr重起后某一特定位改变的方法 gsm移动区域与编号计划 编号计划 60 编号计划 lmsi localmobilesubscriberidentity lmsi是为了加快vlr用户数据的查询速度而由vlr在位置更新时分配 然后与imsi一起发送往hlr保存 hlr不会对它做任何处理 但是会在任何包含imsi的消息中发送往vlr lmsi的长度是四个字节 没有具体的分配原则要求 gsm移动区域与编号计划 编号计划 61 cc countrycode 国家码 如中国为86 ndc nationaldestinationcode 国内接入号 如中国电信的ndc目前有139 138 137 136 135 sn subscribernumbermsisdn的一般格式为86 139 或8 0 h0h1h2h3abcd 编号计划 msisdn msisdn mobilesubscriberinternationalisdn pstnnumber gsm移动区域与编号计划 编号计划 62 msisdn是指主叫用户为呼叫gsmplmn中的一个移动用户所需拨的号码 作用同于固定网pstn号码 采取e 164编码方式 存储在hlr和vlr中 在map接口上传送 编号计划 msisdn gsm移动区域与编号计划 编号计划 63 编码格式为cc ndc lspcc ndc含义同msisdn的规定 lsp locallysignificantpart 由运营者自己决定e 164编码方式 目前在网上msc与vlr都是合一的 所以msc number与vlr number基本上都是一样的 编号计划 msc number vlr number gsm移动区域与编号计划 编号计划 64 在移动被叫或切换过程中由所在业务区的msc vlr临时分配 用于gmsc寻址vmsc或msca寻址mscb所用 在接续完成后立即释放 采取e 164编码方式 编码格式为 在msc number的后面增加几个字节 hon是用于两移动交换区 msc区 间进行切换时 为建立msc之间通话链路而临时使用的号码 编号计划 roaming number msrn handover number hon gsm移动区域与编号计划 编号计划 65 采取e 164编码方式 编码格式为 cc ndc h0h1h2h30000 既用户号为全零的msisdncc ndc含义同msisdn的规定 编号计划 hlr number gsm移动区域与编号计划 编号计划 66 在检测位置更新时 要使用位置区识别lai mcc mobilecountrycode 移动国家码 三个数字 如中国为460 mnc mobilenetworkcode 移动网号 两个数字 如中国邮电的mnc为00 lac locationareacode 是2个字节长的十六进制bcd码 0000与fffe不能使用 编号计划 lai locationareaidentification gsm移动区域与编号计划 编号计划 67 编号计划 cgi cellglobalidentification cgi是所有gsmplmn中小区的唯一标识 是在位置区识别lai的基础上再加上小区识别ci构成的 编码格式为lai cici cellidentity 是2个字节长的十六进制bcd码 可由运营部门自定 gsm移动区域与编号计划 编号计划 68 tac 型号批准码 由欧洲型号批准中心分配 fac 最后装配码 表示生产厂家或最后装配所在地 由厂家进行编码 snr 序号码 这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的tac和fac的 sp 备用 imei唯一地识别一个移动台设备 用于监控被窃或无效的移动设备 编号计划 imei internationalmobilestationequipmentidentification gsm移动区域与编号计划 编号计划 69 gsm通信流程简介 概述 gsm系统介绍 gsm移动区域与编号计划 gsm通信流程简介 呼叫信令分析鉴权流程加密流程位置更新智能网流程 70 gsm通信流程简介 从通信接续的观点来说 通信是电信用户之间为交换信息而建立的一种临时关系 这种关系的建立是根据用户的要求 通过一定的接续过程 最后由电信网为用户双方提供适当的传输线路 只要通信的一方是gsm用户 就会涉及到gsm的接续通信流程 71 gsm通信流程简介 7号信令流程图 72 以主叫过程流程为例 移动用户做主叫时的信令过程从ms向bts请求信道开始 到主叫用户tch指配完成为止 一般来说 主叫经过几个大的阶段 接入阶段 鉴权加密阶段 tch指配阶段 取被叫用户路由信息阶段 通话与拆线阶段 接入阶段主要包括 信道请求 信道激活 信道激活响应 立即指配 业务请求等几个步骤 经过这个阶段 手机和bts bsc 建立了暂时固定的关系 鉴权加密阶段主要包括 鉴权请求 鉴权响应 加密模式命令 加密模式完成 呼叫建立等几个步骤 经过这个阶段 主叫用户的身份已经得到了确认 网络认为主叫用户是一个合法用户 允许继续处理该呼叫 tch指配阶段主要包括 指配命令 指配完成 经过这个阶段 主叫用户的话音信道已经确定 如果在后面被叫接续的过程中不能接通 主叫用户可以通过话音信道听到msc的语音提示 取被叫用户路由信息阶段主要包括 向hlr请求路由信息 hlr向vlr请求漫游号码 vlr回送被叫用户的漫游号码 hlr向msc回送被叫用户的路由信息 msrn msc收到路由信息后 对被叫用户的路由信息进行分析 可以得到被叫用户的局向 然后进行话路接续 通话与拆线阶段 用户摘机进入通话阶段 而拆线阶段可能主叫发起 也可能被叫发起 流程基本类似 拆线 释放 释放完成 没有发起拆线的用户会听到忙音 释放完成 用户进入空闲状态 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 73 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 被叫过程流程移动台作被叫时 其msc通过与外界的接口收到初始化地址消息 iai 从这条消息的内容及msc已经存在vlr中的记录 msc可以取到如imsi 请求业务类别等完成接续所需要的全部数据 msc然后对移动台发起寻呼 移动台接受呼叫并返回呼叫核准消息 此时移动台振铃 msc在收到被叫移动台的呼叫校准消息后 会向主叫网方向发出地址完成消息 acm 74 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 被叫流程过程阶段 接入阶段包括 手机收到bts的寻呼命令后 信道请求 信道激活 信道激活响应 立即指配 寻呼响应 经过这个阶段 手机与bts bsc 之间建立了暂时固定的关系 鉴权加密阶段主要包括 鉴权请求 鉴权响应 加密模式命令 加密模式完成 呼叫建立 经过这个阶段 被叫用户的身份已经确认 网络认为被叫用户是一个合法用户 tch指配阶段主要包括 指配命令 指配完成 经过这个阶段 被叫用户的话音信道已经确定 主叫听回铃音 被叫振铃 如果被叫用户摘机 则进入通话状态 通话阶段与拆线阶段 用户摘机进入通话阶段 而拆线阶段可能主叫发起 也可能被叫发起 流程基本类似 拆线 释放 释放完成 没有发起拆线的用户会听到忙音 释放完成 用户进入空闲状态 75 主叫接入阶段 鉴权阶段流程图 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 76 主叫tch指配阶段 取被叫漫游号码阶段流程图 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 77 被叫接入阶段 鉴权阶段主要信令流程 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 78 被叫tch指配 通话阶段流程图 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 79 拆线流程图 主叫先拆线 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 80 拆线流程图 被叫先拆线 gsm通信流程简介 呼叫信令分析 gsm通信流程简介 鉴权流程 什么是鉴权鉴权是网络侧验证用户 移动台 身份合法性的过程 鉴权作用保护网络 防止非法用户接入网络系统 也防止合法用户的私人信息被非法窃取 具体 1 确定ms的身份是否可以接入网络 2 提供参数供ms计算新的密钥 什么情况下启动鉴权ms申请在vlr或hlr用户信息更改 业务接入时 包括ms主被叫呼叫建立 短消息 位置更新 激活 去活 登记 删除补充业务等等 网元设备重启后第一次接入网络时 密钥序列kc不匹配时 81 gsm通信流程简介 鉴权流程 鉴权相关知识鉴权三参数rand sres kc由hlr auc提供rand由随机数发生器产生 sres由rand和ki由a3算法得出 kc由rand和ki用a8算法得出 ms中sim卡和auc中存贮的信息sim卡 固化数据 imsi ki a3 a8安全算法 这些内容不会更改 临时的网络数据tmsi lai kc 被禁止的plmn业务相关数据auc 用于生成随机数 rand 的随机数发生器 鉴权键ki 各种安全算法 这些安全算法和sim卡中的算法相一致 82 gsm通信流程简介 鉴权流程 鉴权流程介绍 1 msc vlr通过控制信道将三参数组之一的伪随机数rand传送给ms 2 ms收到rand后 用此rand与sim卡存储的ki 经a3算法得出一个响应数sres 传送给msc vlr 3 msc vlr将收到的sres与三参数组中的sres进行比较 msc vlr比较的结果相同就允许ms接入 否则为非法用户 网络将拒绝该ms接入 是否鉴权 鉴权的频次由运营商网络决定鉴权总是由网络侧发起和控制 83 gsm通信流程简介 鉴权流程 鉴权流程图 84 注意 从vlr到hlr auc取鉴权集的过程不是必需的 vlr到hlr auc取鉴权集时 供以后的鉴权hlr每次送5组 一次使用一组 另外4组保存在vlr中使用 如果vlr中的鉴权集使用完毕 则vlr发起向hlr auc取鉴权集的过程 gsm通信流程简介 鉴权流程 2 3g鉴权流程对比wcdma和gsm在安全性的最大差别就是体现在鉴权上wcdma和gsm采用不同的鉴权算法和参数 gsm采用的是鉴权三元组鉴权参数是rand sres kc wcdma采用的是鉴权五元组鉴权参数是rand xres autn ck和ik 鉴权方向gsm是单向鉴权 只能由网络对移动台进行鉴权 wcdma是双向鉴权 wcdma增加了完整性保护功能 在空中接口上对ue和网络之间的信令进行完整性保护 保证ue和网络之间的信令一致性 以防信息被篡改 这是gsm所没有的功能 85 gsm通信流程简介 加密流程 加密作用 保护无线路径中的数据传递的安全性 即防止bts和ms之间交换信息时泄密 数据泄漏或被监听 加密流程 在鉴权过程中 当ms计算sres时 同时用a8算法也计算出密钥kc 根据msc vlr发送出的加密命令 bts侧和ms侧均开始使用kc 在ms侧 由kc tdma帧号和相关的数据一起经a5算法 对用户信息数据流进行加密 也叫扰码 在无线路径上传送 在bts侧 把从无线信道上收到加密信息数据流 tdma帧号和kc 再经过a5算法解密后 传送bsc和msc 所有的语音和数据均需加密 并且所有有关客户参数也均需加密 86 gsm通信流程简介 位置更新流程 87 概述在gsm系统中有三个地方需要知道位置信息 即hlr vlr 和ms 当ms所在的位置发生变化时 需要保持三者的一致 这个过程由位置更新流程实现 位置更新流程总是由ms发起 位置更新分类位置更新流程是一个通用的流程 主要分为三类 1 正常位置更新 触发条件 lac区域发生改变2 周期性位置更新 触发条件 ms上t3212定时器超时 3 imsi附着 分离 触发条件 开 关机 gsm通信流程简介 位置更新流程 88 位置更新流程图 gsm通信流程简介 智能网流程 89 智能网概述目的 灵活 方便 经济 有效地提供增值业务 在传统的移动交换网中引入的一种叠加网络 传统的交换机主要完成将主叫和被叫连接起来进行通话的业务功能 我们称之为通信网的基本业务 交换机也提供了诸如主叫号码显示 遇忙前转 centrix等业务功能 这种方式暴露了一些严重的局限性 核心思想 将网络的交换功能与业务控制功能相分离 提高业务的灵活性和网络的稳定性 gsm通信流程简介 智能网流程 90 结构介绍智能网一般由业务交换点 ssp 业务控制点 scp 业务数据点 sdp 信令转接点 stp 智能外设 ip 业务管理系统 sms 业务生成环境 sce 等几部分组成 业务交换点ssp serviceswitchingpoint 连接现有移动网与智能网的连接点 提供接入智能网功能集的功能 一般以msc为基础 再配以必要的软硬件以及no 7公共信道信令网接口业务控制点scp servicecontrolpoint 智能网的核心构件 它存储用户数据和业务逻辑 gsm通信流程简介 智