交换所内部培训课件-技术原理类-电路域核心网.ppt

电路域核心网技术原理 含2G 3G 中国移动通信集团设计院有限公司 交换所冯征2009年 课程目录 电话交换网的基本概念 1 2 3 移动核心网电路域 2G网与TD网 电话交换网的基本概念 电话交换网的引入 1 2 3 电话交换呼叫接续过程 模拟系统与数字系统 4 移动数字系统 5 电话业务和数据承载业务 6 交换局间数字传输 7 交换机的号码分析及路由选择 交换机的基本结构 8 9 交换机之间的路由选择 电话交换网的引入 电话产生之初 所有终端 个个相连 终端上需具备相应的 开关控制 选择被叫终端 每个终端需要与 N 1 个终端各配置一对传输线 总的线对数 N N 1 2 没有计费点 无法运营 终端实现极为复杂 引入电话交换机构成电话交换网 所有终端通过 交换机 构成的交换网络相连 一点接入 终端 拨打被叫号码 交换机 根据被叫号码为用户接续 控制主被叫用户之间呼叫电路的建立和释放 基于话音的补充业务 如 呼叫转移 计费 电话交换呼叫接续过程 固定电话 摘机 拨号音 被叫号码 寻址被叫 选择电路 振铃 找到被叫 回铃 摘机 被叫应答 话路建立 计费 挂机 话路释放 停止计费 催挂音 挂机 呼叫建立阶段 通话阶段 呼叫释放阶段 主叫话机 被叫话机 被叫交换机 主叫交换机 用户信令 用户信令 局间信令 固定电话 电话交换呼叫接续过程 移动电话 始呼接入 被叫号码 起呼消息 被叫号码 分配话音信道 寻址被叫 选择电路 振铃 找到被叫 回铃 摘机 被叫应答 话路建立 计费 主叫话机 被叫话机 被叫交换机 主叫交换机 用户信令BSSAP RANAP 用户信令 局间信令 移动电话 GERAN UTRAN 分配话音信道 提醒 移动数字系统 主叫话机 主叫MSC BTS GSM 2G 数字传输电路 空中无线信道 数字传输电路 全程传送的均为数字信号 信令 话机 MSC BSSAP 用户信令 MSC MSC MISUP 局间信令 话音 话机完成A D 在BSC转换为G 711编码 TD SCDMA 3G BSC 被叫MSC FR HR EFR 数字传输电路 FR HR EFR G 711 G 711 主叫话机 主叫MSCServer NodeB ATM传输电路 光 空中无线信道 全程传送的均为数字信号 信令 话机 MSCServer RANAP 用户信令 MSC MSC BICC 局间信令 话音 话机完成A D 话机与MGW采用相同的语音编码 不需RNC进行编码转换 RNC 被叫MSCServer AMR 数字传输电路 AMR AMR AMR IP网 主叫MGW 被叫MGW BICC信令 H 248信令SIGTRAN信令 H 248信令SIGTRAN信令 也可以采用软交换架构 电话业务和数据承载业务 电话和传真业务 普通拨号上网业务 主叫 主叫交换机 1对模拟双绞线 数字传输电路 检测出是话音呼叫 启动 话音业务 流程 对话音流完成 模拟 数字 转换 即 将 模拟信号 转换为PCM64kb s码流 传真业务请求 检测到 传真业务请求 切换至 透明承载业务 流程 对媒体流不再进行 模拟 数字 转换 透明传送 数字信号 主叫交换机 1对模拟双绞线 数字传输电路 拨打接入码如 163 Internet 拨号服务器 拨号服务器 返回Modem音 启用 透明承载业务 流程 对媒体流不进行A D转换 初期 采用模拟用户线接口 以后普遍采用局间中继接口或30B D接口 最大带宽64kb s 电话业务和数据承载业务 ADSL拨号上网业务 主叫交换机 ADSLModem 将话音和数据混合传送 Internet 拨号服务器 ADSLModem 分离出话音传送给交换机 分离出数据业务 话音和数据业务互相不影响 移动拨号上网业务 主叫交换机 拨打接入码如 172 Internet CMNet 拨号服务器 返回Modem音 调用IWF模块 启动 透明承载业务 流程 BTS BSC 关口局 传统的CSD业务 受限于空中接口带宽 16kb s 现在用户基本已经选择PS域提供的服务 交换局间数字传输 TDM交换机 TDM交换机 TDM数字传输系统 1帧 交换机之间固定以 帧 的方式传送信息 1帧 32个时隙 TS 1个时隙 TS 8bit TDM TimeDivisionMultiplex 时分复用 1条话音通道 每8KHz产生8个bit的信息 1个时隙 TS 为1条通道 1次传送8个bit 以TS1为例 每8KHz需要传送1次 因此 可以计算出1帧 32 8 256bit 需要在125 s 8KHz 的时间内传送完 即 256 0 000125 2048Kb s E1 每个TS 8 0 000125 64Kb s 交换局间数字传输 TDM数字传输系统 1帧 PCM30 32 固定用于 帧同步 收端识别这8个bit后 则能够断定后续即为TS0 15条独立话路 15条独立话路 在局间采用 随路信令 时 固定用于传送信令 用于控制本PCM的TS0 TS15 TS17 TS31共30条话路 每16帧构成一个 复帧 共 4 4 16 每4个bit控制1条话路 带宽 4Kb s 在局间采用 共路信令 时 可用于 话路 或 信令 随路信令 每条PCM必须有一条信令链路 TS16 TS16只能用于控制本PCM中的话路 共路信令 一个PCM线群只需要在任意两个PCM中各任意指定1个时隙作为信令链路 TS1 TS31 任意PCM中的任意一条信令链路均可用于控制此PCM线群中的任一PCM中的任意话路 每条话路 TS 为1个CIC 电路识别码 交换局间数字传输 TDM交换机 TDM交换机 TDM数字传输系统 交换机之间固定以 帧 的方式传送信息 假设 某个时刻仅有TS1 TS13两路被占用 其它28 或29 个时隙仍传送 空信息 STP TDM交换机 未用作信令链路的时隙仍传送 空信息 每一个时隙 TS 均可指定为一条独立的64Kb s七号信令链路 交换局间数字传输 交换机 TDM交换机 TDM IP 媒体 IP网 针对每一路话音进行 IP打包 交换机 媒体流从TDM承载至IP承载的转换方法 设定20ms 打包周期 从收到第一个bit开始连续收集20ms的信息 20ms 125 s 160帧 8bit 160 1280bit 64Kb s 20ms 1280bit 1280bit 160Byte G 711 TDM G 711 IP 1280bit 244bit G 711 AMR 12 2K 31Byte 170 8bit G 711 AMR 12 2K 静音压缩 0 7 22Byte 交换机的重要功能 号码分析及路由选择 交换机 交换机 固定网 交换机 66118518 66128716 66208518 86208518 每个终端 话机 具备一个电话号码 E 164号码 中国为 86 不等位长 010 02X 0 3 9 XX 同一 长途区号 内等位长 部分本地网为 8位 部分本地网为 7位 每个端局 直接接入用户的交换机 具备 局号 1个 万号组 为1个局 6620 8620 66116612 每个交换机具备1个信令点编码 010101H 010102H 010103H 拨打被叫号码 66128716 分析到被叫号码的 局号 6612 确定被叫位于 6612 局 然后选择出局局向 通过信令链路交互信令OPC 010101HDPC 010103H 分析被叫号码 局号 6612 为本局 后4位 确定被叫用户线 向被叫振铃 交换机的重要功能 号码分析及路由选择 MSC 移动网 MSC13910108515 每个终端 SIM卡 具备一个电话号码 MSISDN E 164号码 中国为 86 NDC N1N2N3 中国移动为 139 8 7 6 5 4 非9 157 188 SN H0H1H2H3ABCD H0H1H2H3 按省 本地网分配 1 与固定网不同 由于用户的漫游特性 主叫MSC仅根据被叫的MSISDN无法确定被叫用户所在局 因此 在移动网内需要引入移动用户的位置管理 2 1 固定网的 鉴权 授权 终端通过电话线接入网络 网络针对交换机各用户接口开放业务权限 2G TD无线网 2G TD无线网 2 2 移动网的 鉴权 授权 终端用户在各MSC间漫游 MSC无法保存所有用户数据 且空中接口不安全 因此 在移动网内需要考虑此问题 11位 固定位长 交换机的重要功能 号码分析及路由选择 MSC VLR 1 移动网 位置更新 MSC VLR 2 MSISDNMSISDN每个终端 SIM卡 具备一个IMSI E 212号码 中国为 460 MNC中国移动为 00 02 07 MSIN H1H2H3XXABCDX 与MSIDSN有一定的对应关系 2G TD无线网 2G TD无线网 HLR IMSI 460000100185161 IMSI 460000100185152 12位 固定位长 终端 第一次开机 或 漫游至此MSC VLR 发起 位置更新 发送IMSI MSC VLR根据IMSI寻址到用户归属的HLR 发送IMSI HLR生成 鉴权组 并发送给MSC VLR MSC VLR对终端进行鉴权 MSC VLR通知HLR用户鉴权通过 HLR通知并确认前一个MSC VLR删除此用户的数据 HLR将用户的 签约信息 发送给MSC VLR 保存此用户的 签约信息 负责此用户此后的呼叫处理 并向HLR返回确认消息 记录 此用户 MSISDN 登记在MSC VLR 2 交换机的重要功能 号码分析及路由选择 MSC VLR 1 移动网 呼叫接续 MSC VLR 2 MSISDNMSISDNMSRN 移动用户漫游号码 E 164号码 中国为 86 13XXM0M1M2M3 13900M1M2M3 1374M0M1M2M3 1344M0M1M2M3 ABC 用户收端局寻呼被叫 2G TD无线网 2G TD无线网 HLR IMSI 460000100185161 IMSI 460000100185152 MSRNMSC VLR根据MSISDN寻址到用户归属的HLR 发送MSISDN 请求MSC VLR 2为用户分配MSRN 携带被叫MSISDN 返回MSRN 此MSISDN的记录为 登记在MSC VLR 1 返回MSRN 为被叫分配MSRN 拨打被叫号码根据MSRN号码选路 分析其中的 国家号码 被叫MSC国内号码 建立呼叫 发送MSRN 根据MSRN中的 ABC 呼叫被叫 IMSI TMSI 电话交换网 智能网 软交换架构 电话交换网由电话交换机组成电话交换机完成 媒体 话音 承载 呼叫控制 电话业务 基本业务 补充业务 三大功能智能网在电话交换网的基础上 增加了SSP SCP SMP 及SMAP 功能实体主要用于基于话音业务的增殖业务 业务的控制和交换相分离增殖业务 SCP完成 业务控制功能SSP完成 业务交换功能 媒体 话音 承载 呼叫控制SMP 及SMAP 完成 业务创建和加载软交换架构电话交换机的演进 控制 和 承载 相分离SoftSwitch MSCServer 完成 呼叫控制 电话业务 基本业务 补充业务 MGW完成 媒体 话音 承载 交换机的基本结构 固定交换机 端局 核心处理子系统 用户接口 信令子系统 交换矩阵 局间中继接口 MDF DDF ODF 1 实现业务逻辑 电话 SSP 2 高层信令消息处理 ISUP INAP3 号码分析 控制完成路由接续 1 局间信令 七号信令 2 底层信令消息处理 MTP1 MTP3 SCCP等 服务电路 外围设备 1 DTMF接收2 录音通知 1 计费2 网管 模拟 AT 现已基本不用数字 DT PCM E1 STM1 1 固定电话端局特有2 连接固定电话终端3 用户线信令 摘 挂机 DP 直流拨号脉冲 BP 双音频信号 Z接口 模拟用户电话线 交换机的基本结构 固定交换机 端局 呼叫处理过程 核心处理子系统 用户接口 信令子系统 交换矩阵 局间中继接口 2 查明主叫类别 业务使用权限 市话 长途 话机类型 DP BP 为呼叫分配存储块 CCB 5b 构建MTP1 MTP3层消息 DPC OPC 根据SLS选择链路SLC 服务电路 外围设备 3a 对于BP 准备DTMF接收器 6c 向主叫送回铃音 5a 预占CIC 1 主叫摘机检测 3b 送拨号音 4 分析被叫号码 选择出局局向 5a 构建ISUP IAM消息 预占电路CIC 6a 收到返回信令消息 MTP3层处理 6b 收到ACM消息 指示服务电路放音 6c 向主叫送回铃音 7a 收到返回信令消息 MTP3层处理 7b 收到ANM消息 预占CIC连通 开始计费 监视呼叫 7b 预占CIC连通 7c 主被叫通话 8 呼叫释放 产生话单 5b 发送IAM 5c 通过信令链路发送信令消息 6a 7a 通过信令链路收到信令消息 去话 出局 交换机的基本结构 固定交换机 端局 呼叫处理过程 核心处理子系统 用户接口 信令子系统 交换矩阵 局间中继接口 服务电路 外围设备 来话 入局 2 分析被叫号码 选择被叫用户 查明被叫类别 为呼叫分配存储块 CCB 4b 构建MTP1 MTP3层消息 DPC OPC 根据SLS选择链路SLC 1c 预占CIC 3 向被叫振铃 5 被叫摘机 1b 收到ISUP IAM消息 预占电路CIC 1a 收到返回信令消息 MTP3层处理 4a 发ACM消息 6b 构建MTP1 MTP3层消息 DPC OPC 根据SLS选择链路SLC 6a 发ANM消息 预占CIC连通 开始计费 监视呼叫 6b 预占CIC连通 6c 主被叫通话 7 呼叫释放 产生话单 1a 通过信令链路收到信令消息 4c 6b 通过信令链路发送信令消息 交换机的基本结构 移动交换机 MSC VLR 核心处理子系统 A接口 信令子系统 交换矩阵 局间 BSC MSC VLRGMSC TMSCHLRSTP 增加MAP BSSAP功能 服务电路 外围设备 VLR子系统 中继接口 交换机的基本结构 汇接局 长途局 核心处理子系统 信令子系统 交换矩阵 局间 服务电路 外围设备 回声抑制 中继接口 信令转接点 STP SCCPGT模块 信令子系统 交换矩阵 局间 服务电路 外围设备 中继接口 增加MTP3转接功能 交换机的基本结构 TDM交换机 软交换架构 核心处理子系统 用户接口 信令子系统 交换矩阵 局间中继接口 服务电路 外围设备 TDM交换机 核心处理子系统 IP承载网 软交换机SoftSwitch 用户接口 AMG TMG 局间中继接口 SG 信令子系统 资源模块 MRF 信令 H 248 SIGTRAN透传No 7信令 根据选择的SIGTRAN协议 TDM交换机的信令子系统功能将由SS和SG分布实现 媒体流 RTP RTCP 软交换将TDM交换机的各逻辑功能模块改造为 SS 多种MG 的分布式系统 软交换网各网元之间通过IP网通信 负责计费 交换机的基本结构 移动软交换 MSC VLR 核心处理子系统 A接口 系统总线 局间中继 BSC MSCGMSCTMSCSTP 服务电路 VLR子系统 系统总线 协议处理板 处理SCTP等 IP接口 中继接口 承载MAP 计费 网管 MSC SMGW MSCServer 呼叫处理板 处理H 248 SCTP等 信令IP接口 MSC S 媒体IP接口 MGW 网管 SG MGW 服务电路 编码转换 H 248SIGTRAN VOIP需增加 VOIP需增加BICC 交换机之间的路由选择 本地呼叫 端局aSPa 汇接局bSPb STPa 1 收到被叫号码 O PQRABCD2 分析被叫号码的局号 O PQR 后 判定被叫用户位于端局d 汇接局cSPc 端局dSPd 第一路由 数据配置 第一路由为主用路由 第二 三路由为备用路由 且按比例负荷分担 3 选定第一路由 然后预占其中一条电路CIC 方式一 端局a主选 奇 方式二 端局a主选 高 STPb 第二路由 第三路由 数据配置 方式一 首选直联 方式二 首选准直联 链路组1SPa SPd 链路组2SPa STPa 链路组3SPa STPb 4 首选直联 根据SLS CIC的低4位 选择信令链路SLC DPC SPd 4 首选准直联 根据SLS CIC的低4位 选择信令链路组2 3 选定信令链路组后 再根据SLS选择本链路组内的SLC DPC SPd 话路 端局a预占的话路信令链路 与SPa选择的SLC有可能不一样 号码分析 选择话路路由 预占电路 选择信令链路 交换机之间的路由选择 长途呼叫 端局aSPa 长途局bSPb STPa 收到被叫号码 0XYZ O PQRABCD STPz 长途局cSPc 端局zSPz 长途局xSPx 长途局ySPy 1 分析到 0XYZ 判断为长途呼叫2 通过查询本机路由表 发现主用路由为 路由1 端局a 长途局b 路由2 端局a 长途局c 路由1和路由2负荷分担3 发送被叫号码 0XYZ O PQRABCD 假定 选择路由2 DPC SPc 4 分析到 0XYZ 5 通过查询本机路由表 发现主用路由为 路由1 长途局c 长途局x 路由2 长途局c 长途局y 路由1和路由2负荷分担6 发送被叫号码 0XYZ O PQRABCD 假定 选择路由2 DPC SPy 7 分析到 O PQR 8 通过查询本机路由表 发现主用路由为 长途局y 端局z9 发送被叫号码 O PQRABCD DPC SPz 交换机之间的路由选择 移动软交换局间 长途 简单流程 MSCServer IP网 MGW MSCServer MGW 收到被叫号码 判定为长途呼叫 则向CMN发送BICC消息 CMN CMN BICC IAM 携带被叫号码 分析被叫号码 向被叫归属的CMN发送BICC消息 BICC IAM 携带被叫号码 分析被叫号码 向被叫所在的MSCServer发送BICC消息 BICC IAM 携带被叫号码 1 寻呼被叫2 指示MGW分配IP端口 MGW返回IP端口 媒体 逐段返回BICC APM 向MGW告知对端IP端口 媒体 建立NbIP连接 CMN节点需要分析被叫号码进行路由选择 绝不是简单的BICC信令转接 课程目录 电话交换网的基本概念 2 1 3 移动交换网电路域 2G网与TD网 移动交换网电路域 GSM移动通信网网络组织结构 1 2 3 GSM移动通信网功能实体 GSM移动通信网接口与信令 4 移动网中 鉴权 加密 基本原理 5 移动网业务信令流程 GSM移动通信网网络组织结构 GSM移动通信网功能实体 MS 移动台 是移动网的用户终端设备BTS 2G基站 负责射频信号的发送和接收以及无线信号至MSC的接入 一般一个基站控制一个或数个蜂窝小区 CELL BSC 2G基站控制器 负责2G基站管理及与核心网接口等功能 NodeB 3G基站 负责射频信号的发送和接收以及无线信号至MSC的接入 一般一个基站控制一个或数个蜂窝小区 CELL RNC 3G基站控制器 负责3G基站管理及与核心网接口等功能 MSC 移动交换中心 完成呼叫接续 越区切换控制 无线信道管理等功能 并产生和存储计费信息 同时也是GSM网与其它通信网络互通的接口设备 这种接口功能被称为GMSC功能 GMSC功能可综合在MSC中 也可由一个单独的物理实体来实现 VLR 拜访位置寄存器 存储当前活动在所辖区域内移动用户的有关数据 这些数据都是呼叫处理的必备数据 取自于漫游入用户的HLR 在呼叫建立时 根据MSC的请求 依据IMSI MSISDN或TMSI向MSC提供用户信息 GSM移动通信网功能实体 HLR 归属位置寄存器 存储和管理归属移动用户信息 这些信息包括用户信息和位置信息两类 用户信息一般为静态数据 主要有用户的有关号码及用户类别 签约的电信业务 承载业务等 位置信息为动态数据 主要有用户所在的MSC VLR地址和分配给用户的补充业务等 位置信息用于网络正确地选择路由 AUC 鉴权中心 为了防止非法用户接入GSM系统而设置的功能节点 存储移动用合法性检验的专用数据和算法 AUC可根据要求为每个用户提供鉴权参数组 通过HLR发送至VLR VLR根据需要向移动用户发起鉴权要求 通过检查系统提供的和用户响应的参数是否一致来鉴别用户身份的合法性 EIR 设备识别寄存器 管理所有移动台设备的国际移动设备识别码 IMEI 并根据网络需要检查每个移动台是否为合法设备 为了防止非法使用偷窃的 有故障的或未经许可的移动设备 GSM移动通信网接口与信令 Um接口 移动台与2G基站间接口 又称空中接口 GSM网采用900 1800MHz频段 FDMA TDMA多址接入方式 射频调制方式为GMSK Uu接口 移动台与3G基站间接口 又称空中接口 TD网采用CDMA多址接入方式 A接口 MSC与2GBSS间的接口 2G基站子系统BSS由BSC和BTS组成 BTS与BSC间的接口为A Bis接口 BSS与MSC间的A接口由BSC来提供 主要传递呼叫处理 移动性管理 无线资源管理等信息 此接口基于2Mbit S数字接口 信令规程为BSSAP协议 Iu CS接口 MSC与3GUTRAN间的接口 3G基站子系统UTRAN由RNC和NodeB组成 NodeB与RNC间的接口为Iub接口 RNC与MSC间的Iu CS接口由RNC来提供 主要传递呼叫处理 移动性管理 无线资源管理等信息 此接口基于2Mbit S数字接口 信令规程为RANAP协议 B接口 MSC与VLR间的接口 MSC通过该接口向VLR传送漫游用户位置信息 并在呼叫建立时VLR查询漫游用户的有关数据 GSM移动通信网接口与信令 C接口 MSC与HLR间的接口 当建立呼叫时 MSC通过此接口从HLR获取选择路由的信息 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为MAP 基于2Mbit s或64kbit s数字接口 D接口 VLR与HLR间的接口 该接口用于其间传递移动台的用户数据 位置信息选路信息和用户管理信息 以使移动台在整个服务区中能建立和接收呼叫 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为MAP 基于2Mbit s或64kbit s数字接口 E接口 MSC之间的接口 该接口主要用于MSC间切换时交换有关的信息 当移动台在通信可程中由一个MSC业务区进入另一个MSC业务区时 两个MSC需要通过该接口交换信息 由另一个MSC接管该移动的通信控制 使移动台的通信不中断 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为MAP TUP或ISUP 基于2Mbit s数字接口 F接口 MSC与EIR间的接口 MSC通过F接口向EIR发起鉴权查询 以便核对移动设备是否合法 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为MAP 基于2Mbit s数字接口 GSM移动通信网接口与信令 G接口 VLR间的接口 当一个移动用户在新的VLR中登记时 用此接口在VLR之间传送相关信息 该接口还用于在分配TMSI的VLR中检索该用户的国际移动用户识别码IMSI 即当越局切换时 新的VLR向前一个VLR查询移动用户的IMSI 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为MAP 基于2Mbit s数字接口 MSC与PSTN ISDN的接口 该接口用于在MSC与其它网络间建立话务连接 该接口为No 7信令接口 采用的信令规程为TUP或ISUP 基于2Mbit s数字接口 移动网中 鉴权 加密 基本原理 三元组 鉴权认证 生成加密密钥 Ki 用户认证密钥 A3算法 用户鉴权算法 用于生成SRES A8算法 信息加密密钥算法 用于生成Kc A3和A8算法的实现 选用COMP128 COMP128是一个带密钥的散列函数 用户开户时 SIM卡 写入Ki A3和A8算法HLR AUC 为每个IMSI 用户 保存一套Ki A3和A8算法 与SIM中写入的相同 SIM卡和HLR AUC共享Ki A3和A8算法 A3和A8算法由运营商选定 中国移动选择COMP128 1COMP128 1已被黑客攻破中国移动已经要求HLR AUC支持COMP128 3 对于现有用户 仍使用COMP128 1 对于新用户 使用COMP128 3 移动网中 鉴权 加密 基本原理 三元组 HLR AUC 1 从MSC VLR收到 鉴权请求 含IMSI 2 找到IMSI对应的Ki COMP128 1 3 产生随机数 RAND SRES Kc Ki COMP128 3 连续生成5组鉴权参数 RAND 随机数 SRES 应答数 Kc 空中接口加密密钥 1个鉴权组 三元组 1组鉴权参数 MSC VLR 4 一次返回5组 鉴权三元组 5 保存5组 鉴权三元组 6 选择其中的1组用于本次鉴权 HLR AUC返回的 RANDSRESKc SIM 7 发送 RIL3 MM鉴权请求 含RAND COMP128 Ki SRES Kc 8 返回 RIL3 MM鉴权响应 含SRES MS返回的 SRES SRES SRES 鉴权OK 鉴权失败 MSC VLR中 鉴权认证 移动网中 鉴权 加密 基本原理 三元组 A5算法 空中接口加密算法A5是一个序列密码算法为了国际漫游 A5算法必须是统一的 由GSMMOU组织负责保密管理 此算法的设计没有公开 但最终还是泄露出去了A5算法的变种 A5 1 较强的版本 A5 2 较弱的版本 A5 3 基于Kasumi Kc 空中接口加密密钥 MSC VLR 鉴权过程中 HLR AUC传送至MSC VLR 鉴权三元组 中参数之一 MS 鉴权过程中 SIM通过RAND Ki经A8算法计算后保存 MS鉴权通过 SIM计算产生的Kc与MSC VLR保存的Kc一致 如上 Kc在MS和MSC VLR之间共享 但不会在空中无线信道中传送 加密 由网络侧决定是否启用对信息的加密 移动网中 鉴权 加密 基本原理 三元组 2种密钥 Ki Kc3个算法 A3 A8和A5 只有网络对用户 合法性 的鉴权没有用户对网络 合法性 的鉴权 移动网中 鉴权 加密 基本原理 五元组 三元组 与 五元组 鉴权的异同 应用场景 2G网采用 三元组 鉴权 3G网采用 五元组 鉴权鉴权对象 三元组 单向鉴权 只有网络对用户合法性的鉴权 五元组 双向鉴权 网络对用户合法性鉴权 用户对网络合法性鉴权网络对用户合法性的鉴权 基本原理相同 算法不同 三元组 RAND SRES 涉及 Ki A3 五元组 RAND XRES 涉及 K f2加密 三元组 Kc 涉及 Ki A8 A5 五元组 CK IK 完整性保护 涉及 K f3 f4 f8 f9 CK f8 的作用基本与 Kc A5 相同 IK f9 用于对 消息完整性 的保护 移动网中 鉴权 加密 基本原理 五元组 三元组 与 五元组 鉴权的异同 鉴权流程 相同第一步 HLR AUC根据IMSI签约信息 计算 鉴权参数组 五元组 第二步 HLR将 鉴权参数组 五元组 返回给MSC VLR第三步 MSC VLR发送 RAND AUTN 给MS第四步 MS对网络鉴权 SQN XMAC 向MSC VLR返回RES第五步 MSC VLR对用户鉴权 XRES 五元组 鉴权 机制 AKA 认证与密钥协商 五元组 RAND XRES CK IK AUTN SQN AK AMF MAC 移动网中 鉴权 加密 基本原理 五元组 鉴权 K 用户认证密钥 f2 消息认证函数 用于生成XRES RES f3 密钥产生函数 用于生成CK 用户开户时 USIM卡 写入K f1 f2 f3 f4 f5 HLR AUC 为每个IMSI 用户 保存一套K f1 f5 与USIM中写入的相同USIM和HLR AUC共享K f1 f5 f1 f5 AUTN 网络认证令牌 80bit f4 密钥产生函数 用于生成IK SQN 序列号 48bit 用于生成MAC SQN和MAC 用于MS对网络的鉴权 SQN需具有新鲜性 AMF 认证管理域 用于生成MAC f1 消息认证函数 用于生成MAC XMAC f5 消息认证函数 用于生成AK 匿名密钥 用于对SQN加密 五元组 RAND XRES CK IK AUTNbit 80 32 128 128 128 80 HLR AUC侧 USIM侧 移动网中 鉴权 加密 基本原理 五元组 鉴权 移动网业务信令流程 位置更新 鉴权 MSC VLRSGSN MS MSC VLRSGSN 3 返回 鉴权参数组 1次发送5组 4 位置更新请求 STP STP HLR 5 删除PVLR中的用户数据 1 位置更新请求 A地用户漫游到B地 2 鉴权请求 7 插入用户数据 6 删除用户数据确认 8 插入用户数据确认 9 位置更新确认 B地 A地 移动网业务信令流程 移动终端用户 主叫话音 MSC VLR SSP MS 10 要求被叫MSC VLR提供MSRN 11 提供MSRN STP STP 被叫MSC VLR 12 返回MSRN 1 拨打被叫号码 A地用户漫游到B地 5 查询被叫移动用户路由 4 返回后续呼叫指示 3 根据O CSI触发至主叫SCP 13 根据MSRN 建立至被叫MSC VLR的中继 MISUP 需要占用长途信令14 若被叫为彩铃用户 则需建立至彩铃平台的中继 MISUP 需要占用长途信令15 对于智能网预付费业务 在通过过程中SSP按SCP指定的时间间隔向SCP返回计费信息 呼叫释放 SSP也需向SCP返回计费信息 B地 A地 HLR 主叫SCP 2 根据签约信息判断主叫是否具有智能网O CSI 有O CSI 需触发至SCP 无O CSI 查询被叫路由 被叫SCP 6 返回T CSI 7 根据T CSI触发至被叫SCP 8 返回后续呼叫指示 9 查询被叫移动用户路由 移动网业务信令流程 移动终端用户 主叫话音 MSC分析MAP SRI ack消息 Case1 MSRN MSC根据MSRN 建立至被叫MSC的中继连接Case2 MSRN SS Code 254 第一步 MSC将此呼叫设置 彩铃标志 第二步 MSC根据MSRN 向被叫MSC发送 MISUP IAM 消息第三步 被叫MSC返回 MISUP ACM 消息后 暂时挂起与被叫MSC的话路连接 同时向彩铃平台发送 MISUP IAM 消息 被叫号码为 业务码 17244 被叫MSISDN 接通彩铃平台后 向主叫播放 彩铃音 第四步 被叫MSC返回 MISUP ANM 消息 MSC挂起主叫与彩铃平台的话路 接通主被叫 释放与彩铃平台的话路Case3 前转号码 无条件前转 固定电话号码 MSC建立至GMSC的中继连接13800M1M2M3ABC MSC路由至相应局向MSISDN号码 重复前述流程 移动网业务信令流程 移动终端用户 被叫话音 MSC VLR SSP MS 1 要求被叫MSC VLR提供MSRN 2 提供MSRN STP STP A地用户漫游到B地 3 主叫MSC VLR根据MSRN 建立至MSC VLR的中继 MISUP 需要占用长途信令 B地 A地 HLR 移动网业务信令流程 移动终端用户 被叫话音 MSC VLR MS HLR MAP PRN IMSI MSISDN MSCIDMTP DPC VLR MAP PRN确认 MSRNMTP DPC HLR MISUP IAM MISUP ACM MISUP ANM 1 寻呼 接入MS 1 MSC向VLR发送 S F I C消息 2 VLR通过查询用户信息发现该用户可以接受此次呼叫 未关机且允许接受呼叫 3 VLR通过MSC在PCH 寻呼信道 发送发送 寻呼命令 Paging 消息 LAI TMSI 4 MS在RACH 随机接入信道 向MS上报寻呼响应消息 MS转换为 处理接入请求 发送给VLR 5 VLR启动 鉴权 加密 流程 成功后 向MSC返回 呼叫完成 2 TCH指配 EA VEA 1 MSC向MS发送 SETUP消息 2 MS向MSC返回证实消息 MSC选择相应的A接口电路 向对应的BSC发送指配请求消息 3 BSC根据资源情况分配相应的无线资源并通知MS 4 MS占用成功后回送指配完成消息 同时被叫MS开始震铃 MS向MSC回震铃消息 3 MS应答 1 被叫用户决定接受此次呼叫 按应答按纽 2 MS向MSC发送 CONNECT消息 注 OACSU 在此步骤之后才执行 2 TCH指配 移动网业务信令流程 PPS用户的拨行手机充值 SCP MS SSP 3 提示输入充值卡密码 4 输入充值卡密码 STP STP VC 1 拨A地用户漫游到B地 2 触发业务流程 6 返回 Execute Result 充值卡有效期 充值卡金额 5 发送 Execute 消息 MSISDN 充值卡密码 查询 标志 查询 充值卡是否有效 12 放录音通知 B地 A地 有可能是通过LSTP 7 充值卡有效 将金额 有效期加入用户帐户中 8 发送 Execute 消息 修改 充值卡 状态 9 将 充值卡状态 改为 失效 10 Execute Result 充值卡状态修改成功 TC END 11 充值成功 移动网业务信令流程 漫游用户的拨行手机充值 SCP MS SSP 3 提示输入充值卡密码 4 输入充值卡密码 STP STP VC 1 拨A地用户漫游到B地 2 触发业务流程 6 返回充值信息 5 发送充值卡密码 7 放录音通知 B地 A地 有可能是通过LSTP 移动网业务信令流程 漫游用户的 短信业务 MSC VLR MS STP STP 3 返回短信证实 1 发送短信 A地用户漫游到B地 2 发送短信 B地 A地 短信中心 MSC VLR MS 1 查询路由信息 2 提供被叫MSCID STP STP HLR 5 返回短信证实 4 接收短信 A地用户漫游到B地 3 发送短消息 短信中心 MS 在SDCCH信道发送 接收短信 在通话过程中 在SACCH信道发送 接收短信 移动网业务信令流程 移动终端用户 切换 MSCa VLRa MS MAP PREPARE HADNOVER 目标小区ID BSS APDU MAP ALLOCATE HANDOVER NUMBER MAP PREPARE HADNOVER确认 切换号码 BSSAP HANDOVERREQ 目标小区ID BSS APDU MAP SEND HANDOVER REPORT MSCb VLRb BSSAP HANDOVERREQ PCM 信道类型 BSSAP HANDOVERREQ确认 新TCH 切换参考号码 MISUP IAM MISUP ACM HANDOVERDETECT 切换检测 HANDOVERCOMPLETE 切换完成 TCH连接到PCM MS进入目标小区 MAP SEND END SIGNAL BSS APDU 指示MSCb已经建立了至MS的无线路径在此前MSCb将向MSCa发送 MAP PROCESS ACCESS SIGNALLING BSSAP HANDOVERCMD MS转到新的信道 释放A接口电路 MAP SEND HANDOVER REPORT确认 MSCb随时向MSCa发送MAP FORWARD ACCESS SIGNALING 向MSCa报告在A接口收到的信令消息 MISUP REL MAP SEND END SIGNAL确认 表明MSCa要求清除与BSSb的连接 发生切换 MSCa始终为主控MSC 课程目录 3 2 1 移动交换网电路域 2G网与TD网 电话交换网的基本概念 2G网与TD网 2G TD核心网融合组网概述 1 2 3 电路域融合组网 HLR融合组网 2G TD融合的核心网网络架构 TD试验网一期工程方案 2G TD独立组网 MSCSERVER MGW MSC TDM IP承载网 2G网 TD网 2GBSC TDRNC 七号信令网 MSCSERVER MGW 2G软交换VPN TD软交换VPN IP承载网 CMNet TDGnVPN IP承载网 SGSN GGSN SGSN GGSN TDBG TD试验网二期工程方案 2G TD融合组网 MSCSERVER MGW MSC TDM IP承载网 2G网 TD网 2GBSC TDRNC 七号信令网 MSCSERVER MGW 2G软交换VPN TD软交换VPN IP承载网 CMNet TDGnVPN IP承载网 SGSN GGSN SGSN GGSN TDBG 2G TD融合组网 总体原则 采用3GPPR4标准的体系架构 实现TD 2G用户号码混用 支持2G用户 不换号 不换卡 不登记 方式使用2G业务和TD特色业务 充分利用现有2G用户资源 迅速发展TD用户 TD 2G共用核心网 支持TD 2G业务能力 降低网络综合运营成本 为用户提供高质量的TD 2G通信服务 升级改造现有2G核心网元 支持TD无线网接入 根据业务需求 协同无线网络规划 可分步实施 原则上升级网元不进行容量扩充 仅增加TD相关功能和接口实现TD 2G网络组织的融合TD与2G网络共用GMSC 七号信令网 软交换长途汇接网网络侧支持TD 2G业务采用差异化定价模式现网业务平台 业务支撑系统 网管 终端等全面支持融合组网 2G TD融合组网 为TD用户提供的业务 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 A接口中继 SG模块 BSSAP信令处理 BSC TDME1 STM 1 BSSAP Sigtran IP 业务处理 Iu接口中继及处理 RNC 目前 ATMSTM 1 RANAP信令处理 RANAP Sigtran IP 增加TD业务处理功能 HLR MAPV2版本 TDM承载 MAPV3版本 MGW MSCServer 软交换MSC VLR 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 MGW需增加Iu接口硬件ATM接口 各厂家均支持 规范较为成熟 一期工程采用ATM接口IP接口 部分厂家支持 但尚无中国移动标准 未进行测试TD二 三期工程将仍采用ATM接口部分厂家设备的Iu接口与A接口配置数量存在一定的互斥关系MSC S MGW需增加核心处理板件 补偿TD处理能力下降Iu接口信令处理 RANAP 比A接口 BSSAP 复杂MAP信令的MSU增长VLR存储的用户鉴权数据增加 签约数据增加不同厂家补偿的处理能力不同 硬件 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 MSC S需增加Iu接口信令协议 RANAPMGW SG需增加Iu接口协议栈信令面 RANAP SCCP MTP3B SCCF NNI SSCOP AAL5 ATM用户面 IuUP AAL2 ATM AMR2话音 64K承载 透传 业务封装在IuUP中 无线网与核心网间的接口软件功能 切换TD SCDMA系统内切换 跨RNC切换 跨MGW切换 跨MSC S切换TD SCDMA向GSM的切换 局内切换 局间切换目前 暂不要求GSM向TD SCDMA的切换对USIM卡完成五元组鉴权 暂不实施 发起鉴权的AC版本为V3 HLR对于USIM卡用户返回 鉴权五元组 TD SCDMA基本软件功能 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 ARD处理 限制2G用户通过TD无线网接入 可选 能够识别用户是通过2GBSC接入还是通过TDRNC接入处理HLR通过MAPISD消息提供的用户ARD字段ARD标识是否允许用户通过BSC RNC接入2G TD采用相同和不同PLMN号时 返回给UE的失败原因值不同用户差异化服务 可选 BSS接入用户 支持处理用户MSCategory 由HLR在MAPISD中提供 RNC接入用户 能够将用户CARP 由HLR在MAPISD中提供 映射到RAB的ARP话单中包含MSCategory和CARP TD SCDMA基本软件功能 可选 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 可视电话业务支持BS30承载业务支持用户的 可视电话 业务签约信息和触发话单中记录 可视电话 业务码在作为主叫局 被叫局时 支持各种场景的可视电话 回落 功能注1 要求关口局和汇接局 透传REL消息原因值 IAM消息中的BCmm承载信元注2 要求关口局 话单中记录 可视电话 业务码视频留言业务能够正确透传DTMF信号 BICC 带内 ISUP 带外 至视频留言平台通过IAM消息将 呼叫前转原因值 传送至视频留言平台主叫A局收到该ANM消息后 如果ANM消息中带有ConnectedNumber且其不是被叫号码B 则主叫局计费时应将主叫号码A 被叫号码B ConnectedNumber中带有的号码C都记录在话单中 TD SCDMA业务软件功能 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 多媒体彩铃业务基本要求向HLR发送的SRI中 如实填写BC域 表明主叫局支持多媒体彩铃业务 能根据SRI ACK返回的代表多媒体彩铃业务的SS CODE值决定触发多媒体彩铃业务支持通过H 245方式接收 传送DTMF信号处理功能跨接方案 类似于 彩铃桥接方案 目前采用向多媒体彩铃平台 MRBT 发送的IAM消息中 被叫号码 字段 多媒体彩铃业务码 如 17254 被叫MSISDN 被叫MSRN收到MRBT返回的ACM 被叫空闲 给主叫发送Alerting后 能够紧接着发送CONNECT消息 但不启动计费收到被叫返回的ANM 开始计费 不向主叫终端发CONNECT支持各种场景的可视电话 回落 功能非跨接方案 类似于 彩铃目标网方案 目前暂不采用目前 终端不支持 部分核心网厂家不支持 TD SCDMA业务软件功能 软交换MSC VLR支持TD 2G双接入的改造要求 视频会议业务能够正确透传DTMF信号 BICC 带内 ISUP 带外 至视频留言平台在作为连接VIG的关口局时 支持将REL消息原因值回传给VIG 在被叫不支持视频业务时 能配合VIG完成视频回落在作为被叫局时 支持各种场景的可视电话 回落 功能VideoShare业务能够正确透传DTMF信号 BICC 带外 ISUP 带内 至业务平台 TD SCDMA业务软件功能 电路域编号计划 信令点编码 MSCID升级网元仍使用原有的信令点编码 MSCID 遵循2G网的分配原则TD 2GMSCSERVER不需通过MSCID来区分TD还是2G无线网 均使用相同的MSCIDMSRN一期工程使用的MSRN号段 1574M0M1M2M3ABC二期工程升级网元分配的MSRN与2G相同 为13900M1M2M3ABC 或1374 1344M0M1M2M3ABC网络下发的PLMN标识一期工程下发的标识为07 二期工程下发的标识将与2G网统一为00位置区识别