GSM无线网络优化及详细信道解释.ppt
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1、1,GSM 技术交流,GSM 无线网络优化,2,移动主叫(MO)过程,BSS,VMSC,VLR,VPLMN,IAM(ISUP),SIFOCComplete call,Um,A,B,IAM:Initial address messageISUP:ISDN user partSIFOC:Send information for outgoing call,参见GSM 03.18,3,MO 信令流程,MS,VMSC,VLR,BSS,CM service req,CM service req,Process access req,Authenticate,Authenticate,Authentica
2、te,Authenticate resp,Authenticate resp,Authenticate ack,Set cipher mode,Start ciphering,Cipher mode cmd,Process access req ack,Cipher mode comp,Cipher mode comp,setup,SIFOC,Complete call,Allocate channel,Assignment cmd,Assignment comp,Allocation complete,Call proceeding,IAM,ACM,ANM,Alert,Connect,Con
3、nect ack,参见GSM 03.18,4,移动被叫(MT)过程,BSS,VMSC,VLR,VPLMN,IAM(ISUP),SIFICPage/ackComplete call,Um,A,B,参见GSM 03.18,GMSC,HLR,IAM(ISUP),Send routeing info/ack,Provide roaming number/ack,5,MT获取路由信息,GMSC,VMSC,VLR,HLR,SRI,IAM,PRN,PRN ack,SRI ack,IAM,SRI:Send Routeing InformationPRN:Provide Roaming NumberIAM:In
4、itial Address Message,参见GSM 03.18,6,江苏,上海,北京,MSRN路由接续的机理,TMSC,MSC/VLR,TMSC,GMSC,IAM,HLR,MSC/VLR,TMSC,MSC/VLR,021,021,6495,SRI,PRN,6495xxxx,6485xxxx,MSRN,MSISDN,MSRN,64957700,64957701,6495ABCD,0123,HLR号,7,IAM,SIFIC,Page MS,Page,Page,Chan req,Imm ass,Page resp,MS conn,estab,Process,Access req,Set ciph
5、er,mode,Process,Access req ack,Start ciphering,Cipher mode cmd,Cipher mode cmp,Cipher mode cmp,Complete call,Setup,Call conf,Allocate chan,Ass cmd,Ass cmp,Allocation cmp,Allerting,ACM,Connect,ANM,Connect ack,Complete call,ack,移动被叫流程,参见GSM 03.18,8,位置更新过程,VLR,HLR,VLR,BSS,VMSC,Um,A,B,new,old,Loc upt,ca
6、ncellation,Id inquiring,Location Update 的起因:1)SIM卡第一次使用2)位置区发生变化3)周期位置更新4)IMSI attach/dettache,D,D,G,参见GSM 03.20,9,位置更新流程(1),在同一MSC中的位置更新,MS,VMSC,VLR,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Loc area upd,Authenticate,Authenticate,Authenticate,Authenticate resp,Authenticate resp,Authenticate ack,Set cipher mode,S
7、tart ciphering,Cipher mode cmd,Loc upd acc,Cipher mode comp,Cipher mode comp,Loc upd acc,TMSI ack,TMSI reallocation cmp,参见GSM 03.20,10,位置更新流程(2),在同一VLR但不同MSC中的位置更新,MS,VMSC,VLR,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Loc area upd,Authenticate,Authenticate,Authenticate,Authenticate resp,Authenticate resp,Authenti
8、cate ack,Set cipher mode,Start ciphering,Cipher mode cmd,Loc upd acc,Cipher mode comp,Cipher mode comp,Loc upd acc,TMSI ack,TMSI reallocation cmp,HLR,Loc upd req,Loc upd ack,参见GSM 03.20,11,位置更新流程(3),在新的VLR中的位置更新,原VLR可及,MS,VMSC,VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Loc area upd,Auth.,Auth.,Auth.,Auth.resp
9、,Auth.resp,Auth.ack,Set ciph.mode,Start ciphering,Ciph.mode cmd,Loc upd acc,Ciph.mode cmp,Ciph.mode cmp,Loc upd acc,TMSI ack,TMSI reallocation cmp,HLR,Loc upd req,Loc upd ack,VLRo,Id req,Id resp,Cancellation.,Cancellation ack,参见GSM 03.20,12,位置更新流程(4),在新的VLR中的位置更新,原VLR不可及,MS,VMSC,VLRn,BSS,Loc upd req
10、,Loc upd req,Loc area upd,Auth.,Auth.,Auth.,Auth.resp,Auth.resp,Auth.ack,Set ciph.mode,Start ciphering,Ciph.mode cmd,Loc upd acc,Ciph.mode cmp,Ciph.mode cmp,Loc upd acc,TMSI ack,TMSI reallocation cmp,HLR,Loc upd req,Loc upd ack,VLRo,Cancellation.,Cancellation ack,Id req.,Id req.,Id req.,Id resp,Id r
11、esp,Id resp,参见GSM 03.20,13,位置更新流程(5),在新的VLR中的位置更新,原VLR可及,但信息丢失,MS,VMSC,VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Loc area upd,Auth.,Auth.,Auth.,Auth.resp,Auth.resp,Auth.ack,Set ciph.mode,Start ciphering,Ciph.mode cmd,Loc upd acc,Ciph.mode cmp,Ciph.mode cmp,Loc upd acc,TMSI ack,TMSI reallocation cmp,HLR,Loc u
12、pd req,Loc upd ack,VLRo,Cancellation.,Cancellation ack,Id req.,Id req.,Id req.,Id resp,Id resp,Id resp,unknown,Id req.,参见GSM 03.20,14,用户身份鉴权过程,参见GSM 03.20,Um,A3,A3,?=,Yes/no,Ki,RAND,RAND,SRES,Ki,(Authentication req.),(Authentication resp.),Ki:individual subscriber authentication key,15,安全相关信息获取,VMSC
13、VLR,Security Related Infomation Request,HLR/AuC,A3,Ki,RAND产生,参见GSM 03.20,Authentication Vector Response,SRES(1,2,n),RAND(1,2,n),16,鉴权过程(1),在新的VLR中做位置更新,采用TMSI,MS,MSC/VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,TMSIo,Auth.,Auth.,MSC/VLRo,参见GSM 03.20,(LAI,TMSI),(LAI,TMSI),IMSIRAND(1n)SRES(1n),17,鉴权过程(2),在新的VLR中做
14、位置更新,采用IMSI,MS,MSC/VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Auth.,Auth.,(LAI,IMSI),(LAI,IMSI),RAND(1n)SRES(1n),HLR/AuC,参见GSM 03.20,18,鉴权过程(3),在新的VLR中做位置更新,采用TMSI,TMSI在原VLR中未知,参见GSM 03.20,MS,MSC/VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,TMSIo,Auth.,Auth.,MSC/VLRo,(LAI,TMSI),(LAI,TMSI),unknow,RAND(1n)SRES(1n),HLR/AuC,
15、Id req.,Id req.,IMSI,IMSI,本流程属于异常情况,19,鉴权流程(4),参见GSM 03.20,在新的VLR中做位置更新,采用TMSI,原VLR不可及,MS,MSC/VLRn,BSS,Loc upd req,Loc upd req,Auth.,Auth.,(LAI,TMSI),(LAI,TMSI),RAND(1n)SRES(1n),HLR/AuC,Id req.,Id req.,IMSI,IMSI,本流程属于异常情况,20,鉴权过程的其它,参见GSM 03.20,1.如果用TMSI鉴权失败,是否需要再用IMSI鉴权?答案:是。但作为选项,运营商可以规定在TMSI鉴权失败后
16、拒绝后续操作。2.在故障情况下的处理*VLR中的每组三件套用过一次后可以删除,也可以不删除但标记为已用;*当VLR中的三件套都用过后,应该向HLR申请新的三件套;*一旦获得新的三件套,VLR将储存的用过的所有三件套删除;*若申请过程出现故障,则VLR可以重复使用已用过的三件套,但三件套允许重复的次数是受限的。,21,信息加密与解密,A5,A5,Count(=TDMA Frame Number=)Count,114 bits加密块,114 bits加密块,BLOCK1,BLOCK1,114 bit信息块,114 bit信息块,Kc,Kc,Kc:密钥,64 bits Count:22 bits B
17、LOCK1,BLOCK2:114 bits,Channel,参见GSM 03.20,22,Kc的产生,参见GSM 03.20,Um,A8,A8,Ki,RAND,RAND,Ki,(Authentication req.),Ki:individual subscriber authentication key,储存 Kc,储存 Kc,23,目录,1.GSM系统基本结构和原理2.GSM系统中的无线参数3.关于双频组网,24,一.GSM系统基本结构和原理,25,移动通信的发展,由大区向蜂窝的发展:,*容量大幅度提高,*功率大大降低,*连续覆盖面广,*技术难度提高,26,移动通信的发展,由模拟向数字的发
18、展:,第一代蜂窝系统:*AMPS(美国)*TACS(英国)*NMT(北欧)*NAMTS(日本),第二代蜂窝系统:*GSM/DCS1800(欧洲)*IS-95 CDMA(美国),第三代蜂窝系统:*WCDMA(欧洲)*cdma2000(美国)*TD-SCDMA(中国),27,GSM 规范,1982年欧洲电信标准化委员会(ETSI)开始研究GSM规范1990年ETSI推出GSM规范Phase I1991年ETSI制定DCS1800技术规范1994年ETSI推出GSM规范Phase II,将DCS1800归并1996年ETSI推出GSM规范Phase II+,28,GSM规范版本号(一),GSM规范的
19、版本编号方式:V:表示版本(Version)x:0:标准的设想1:标准的原始草案2:标准的最终草案3:GSM specification phase 14:GSM specification phase 25:GSM specification phase 2+6:Phase 2+Release 1997,29,GSM规范版本号(二),y:从0开始编号,每次增加表示文本中有技术性的修改、完善或更正等z:从0开始编号,每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改,30,常用缩写,ETSI:European Telecommunication Standard InstituteGSM:Global
20、System for MobileSMG:Special Mobile GroupTC:Technical Committee(E)TR:(ETSI)Technical Report(G)TS:(GSM)Technical Specification,31,GSM 规范系列(一),0112(除10以外)共11个系列01:01.02:General description of GSM system01.04:abbreviation01.48:Interworking between DECT and GSM01.61:GPRS加密算法的要求02:GSM service03:GSM netwo
21、rk function&architecture04:Um interface(L2&L3)05:radio charateristics,32,GSM 规范系列(二),06:transcoder and rate adapter 07:Mobile station08:A&Abis interface09:Interworking11:test specification12:Telecommunication Network Management,33,GSM业务(一),Telecommunication Service:电信业务Bearer service:承载业务Teleservice
22、:用户终端业务Basic Service:基本业务Supplementary service:补充业务,34,GSM业务(二),35,GSM系统结构,36,37,PLMN接口配置,38,39,各模块功能(一),MS(Mobile Station):移动台,实现移动终端功能BTS(Base Transceiver Station):基站收发信台,实现移动通信系统与MS之间的无线通信BSC(Base Station Controller):基站控制器,实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能MSC(Mobile service Switching center
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