GSM通信流程简介.ppt

课程说明相关知识背景位置更新流程鉴权流程移动主叫流程移动被叫流程拆线部分流程切换流程短消息流程呼叫重建和定向重试流程习题及其答案,GSM通信流程简介,22,课程说明,本课程从系统的角度描述了移动用户经常发生的通信行为流程，描述了GSM系统各部分在呼叫、信令控制过程中的相互关系。通过本课程的学习，基本掌握以下流程：鉴权流程、位置更新流程、移动主叫流程、移动被叫流程、拆线部分流程；切换流程、短消息流程、呼叫重建和定向重试流程 对这些流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。,23,GSM网络实体构成,相关知识背景GSM网络实体构成,OSS：操作支持子系统 BSS：基站子系统 NSS：网络子系统 MS：移动台 BSC：基站控制器 BTS：基站收发信台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 OMC：操作维护中心,GSM编号计划汇总,1、为了确定GSM移动用户：永久性编码：IMSI、MSISDN 临时性编码：TMSI、MSRN、HON2、为了识别NSS网络组件：MSC Number、VLR Number、HLR Number3、为了识别位置区：LAI4、为了识别BSS网络组件CGI、BSIC5、为了识别移动设备：IMEI6、为了识别移动用户的漫游区：RSZI,相关知识背景编号计划,相关知识背景编号计划,IMSI,分配情况：MCC：是国家码，中国使用460；MNC：是移动网络码，联通G网01，联通C网03，移动G网00；MSIN：是移动用户识别码，是10位十进制的数字，根据MSISDN号码设置。,号码结构如下：,说明：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。,相关知识背景编号计划,MSISDN,分配情况：CC：是国家码，中国使用86；MAC：是移动接入码，由信产部统一分配，联通G网130132，联通C网133，移动G网134139；H0H1H2H3：HLR识别码，由运营商统一分配；ABCD：移动用户号，由各HLR自行分配。,号码结构如下：,说明：移动用户作被叫时，主叫用户所需拨的号码；采取E.164编码方式；存储在HLR和VLR中。,其他编号方式说明,1、MSRN（E.164）：MSRN为呼叫移动用户时，为了使网络再次选择路由，根据HLR的请求，由VLR临时分配给移动用户的一个号码。该号码在接续完成后，即可释放给其它用户使用。编码格式为：在MSC-Number的后面增加几个字节。2、TMSI（E.164）：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。为一个4字节的BCD码；3、HON：HON是在进行移动交换局间切换时，为选择路由，由目标MSC临时分配给移动用户的一个号码，该号码为MSRN的一部分；4、LAI（E.212)：组成方式为：MCC+MNC+LAC。,相关知识背景编号计划,移动台（SIM卡）相关数据,相关知识背景-网络实体数据存储情况,移动台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 业务相关数据：PIN、PUK,MSC/VLR相关数据,它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。,HLR相关数据,相关知识背景-网络实体数据存储情况,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也存储部分漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据。,AUC相关数据,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: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(A3、A8)，这些安全算法和 SIM卡中的算法相一致。,MSC CP负荷分配情况,相关知识背景-MSC负荷分配情况,相关说明,位置更新流程,1、作用：让网络始终知道MS所处的位置或状态。2、什么时候进行位置更新：开/关机、进入新的位置区、周期性强制位置更新。3、典型流程：VLR下的位置更新 HLR下的位置更新 周期性位置更新 关机（IMSI分离）,VLR下的位置更新,位置更新流程,HLR下的位置更新,位置更新流程,关机（IMSI分离）,位置更新流程,相关说明,鉴权流程,1、作用：通过比较MS提供的鉴权响应和AUC提供的鉴权三参数组之间是否一致进行判断的，通过鉴权，可以防止非法用户（比如盗用IMSI和KI复制而成的卡）使用网络提供的服务。2、什么时候进行鉴权：原理上说，几乎所有的流称都需要进行鉴权。但是是否执行鉴权，取决于运营商。3、鉴权三参数组(RAND、SRES、Kc)的产生：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算出。,鉴权数据的产生,鉴权流程,鉴权执行的流程,鉴权流程,主叫接入阶段、鉴权阶段流程,移动主叫流程,1、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。2、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、取被叫漫游号码阶段流程,移动主叫流程,1、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。2、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。,被叫接入阶段、鉴权阶段流程,移动被叫流程,1、接入阶段主要包括：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，手机和BTS（BSC）建立了暂时 固定的关系。2、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得到了确认，网络认为被叫 用户是一个合法用户。,主叫先拆线,拆线部分,被叫先拆线,拆线部分,切换的类型,切换流程,1、内部切换（BSS控制进行）小区内切换：同一个无线频道的话务信道之间、不同的无线频道之间 同基站内小区间切换2、外部切换（MSC参与控制进行）同MSC内不同基站间切换 同PLMN不同MSC之间基站间切换 不同PLMN的基站间切换，GSM未定义,切换的起因,1、无线标准：信号质量；场强 MS和/BTS接收电平；MSBTS距离；改善干扰与功率控制。2、网络标准：话务负荷；O&M原因，应操作维护方面的需要。,同MSC内不同基站间切换,切换流程,同PLMN不同MSC之间基站间切换类型,切换流程,1、基本切换：最初的MSC（MSCA）的移动用户MS需要切换到另一个MSC（MSCB）的基站去2、后续切换：同一个接续在基本切换之后，已在MSCB的MS又需切换到另一个MSC（MSCB）或重新返回到MSCA。注意：不论是基本切换”还是“后续切换”，“MSCA始终处于主控位置，,同PLMN不同MSC之间基站间切换流程,切换流程,说明,短消息流程,1、对于手机来说，移动始发短消息和移动终结短消息是完全独立的两个过程。2、短消息相关的功能实体：SMS-GMSC：短消息关口MSC，能够直接从短消息中心接收短消息，能够 从HLR获取路由信息和短消息信息，并将短消息传递给VMSC。SMS-IWMSC：在PLMN内部能够接收短消息并提交给短消息中心。,移动始发短消息流程,短消息流程,1、接入和鉴权加密；2、发送短消息到短消息中心；3、短消息中心向手机报告发送结果。,移动终结短消息流程,短消息流程,呼叫重建流程,呼叫重建流程,移动用户通话过程中，在较短时间内与BTS失去联系，重新建立联系的过程。,定向重试流程,定向重试流程,为手机用户重新指配无线资源的流程。,