移动通信原理traffic

1、 GSM移动通信原理1课程内容GSM移动性管理简介GSM系统话务建立GSM系统位置区更新GSM系统切换概念GSM系统保密性管理2课程目标1.了解移动通信的移动性管理概念2.了解GSM系统呼叫建立流程3.了解GSM系统的保密措施3通信网络建立呼叫需了解：4移动网与固定网建立呼叫的区别就是移动性的管理5举例说明（环球旅行）酒店入住6数据更新7酒店服务（业务）8如果旅行到下个景点，将进行同样的操作。（位置更新）9例子中涉及的数据库：10移动网中的数据库：11认识SIM卡SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡，它的构成是以下几个模块： - CPU - 程序存储器(ROM) - 工作存储器(RAM) - 数

2、据存储器(EPROM或E2PROM) - 串行通信单元 12SIM卡主要存储以下内容：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、 PLMN选择预编程 业务相关数据：PIN(个人识别号)13VLR和HLRVLR（Visitor Location Register)（临时）HLR（Home Location Register)（永久）如何与例子中的相对应？14位置区更新15GSM通信流程简介1 呼叫信令分析2 呼叫流程举例分析3 鉴权简介4 切换过程简介5

3、 位置更新16呼叫信令分析.1 主叫过程流程移动台作为起始呼叫者，在与网络端接触以前拨被叫号码，然后发送，网络端会向主叫用户作出应答表明呼叫的结果.17主叫过程流程1.1 接入阶段接入阶段，手机与BTS（BSC）之间建立了暂时固定的关系.其过程包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求.18.1 主叫过程流程1.2 鉴权加密阶段该阶段主要包括：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，主叫用户的身份已经确认，网络认为主叫用户是一个合法用户.191 主叫过程流程1.3 TCH指配阶段该阶段主要包括：指配命令，指配完成.经过这个阶段，主叫用户的话音信道

4、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.201 主叫过程流程1.4 取被叫用户路由信息阶段该阶段包括：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.MSC接到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，得到被叫用户的局向，然后进行话路接续.212 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

5、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（ADDRESS COMPLETE）消息（ACM）.222 被叫过程流程2.1 接入阶段接入阶段包括：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.232 被叫过程流程2.2 鉴权加密阶段该阶段主要包括：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.242 被叫过程流程2.3 TCH指配阶段 该阶段主要包括

6、：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.252 被叫过程流程2.4 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263 注意事项 1. 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，HLR每次送5组，一次使用一组，另外4组保存在VLR中供以后的鉴权使用.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.274.1.3 注意事

7、项 2. 在MSC通过对被叫用户MSRN号的分析得知被叫用户是本局用户，那么向另外MSC的初始地址消息就不会发送，而是根据被叫用户的位置区直接向BSC发起寻呼.如果被叫用户非本局用户，则通过IAI将话路接续到其他适当的MSC去.284 呼叫流程举例分析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. 294.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（1）移动台发MSISDN，完成信道请求，业务请求， 鉴权请求，信道指

8、配等步骤.304.2.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（2）MSC向HLR发请求，要MSRN.314.2.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（3）VLR提供MSRN并回送至MSC.324.2.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（4）MSC分析MSRN得知被叫是本局用户，向VLR发 一个S.F.I.C（为来话发送信息）.334.2.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（5）VLR 向MSC 发寻呼请求.344.2.1 移动呼移动 (主，被叫在 同一MSC)（6）MSC 向BSSb发出寻呼请求并找到MS.354.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （1）

9、移动台完成了信道请求，业务请求，鉴权请求，信道指配等步骤以后，发MSISDN.364.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （2）MSCa向HLR/AUC要MSRN，HLR/AUC向VLRb转发该消息.374.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （3）VLRb提供MSRN并回送至MSCa.384.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （4）MSCa与MSCb建立了连接.394.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （5）MSCb 向VLRb发一个S.F.I.C （为来话发送信息）.404.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （6）VLRb

10、向MSCb 发寻呼请求.414.2.2 移动呼移动(主，被叫不在 同一MSC) （7）MSCb 向BSSb发出寻呼请求并找到MSb.424.2.3 移动呼固定（1）移动台完成了信道请求，业务请求，鉴权请求，信道指 配等步骤以后，发被叫固定用户号码.434.2.3 移动呼固定（2）MSC向VLR请求建立连接的信息.444.2.3 移动呼固定（3）VLR回送MSC用户信息，呼叫进程.454.2.3 移动呼固定（4）MSC与被叫PSTN建立了连接，并找到被叫用户.464.2.3 移动呼固定（5）被叫PSTN 向MSC发回一个ACM消息.474.2.3 移动呼固定（6）被叫PSTN 向MSC发回一个A

11、NS应答消息.484.2.3 移动呼固定（7）MSC 向主叫MS发出提醒（ALTER）和连接 （CONNECT）消息.494.2.3 移动呼固定（8）MS连接证实（CONN-ACK）.504.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （1）主叫固定用户发起呼叫，发IAM.514.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （2）网关GMSC向HLR/AUC请求MSRN号， HLR到VLR请求MSRN.524.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （3）VLR回送GMSC MSRN.534.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （4）GMSC向VLR发一个S.F.I.C. （为来话发送信 息）.544.2

12、.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （5）VLR向GMSC发寻呼请求.554.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （6）GMSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台.564.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （7）被叫移动台通过BSS向GMSC发寻呼响应.574.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （8） GMSC连接证实（CON-CONF）.584.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （9） GMSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过 程.594.2.4 固定呼移动(被叫在GMSC) （10）GMSC向主叫PSTN发回地址全消息（ACM）和应 答消息（ANC）.604.2.5 固

13、定呼移动(被叫不在GMSC) （1）主叫固定用户发起呼叫，发IAM.614.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （2）网关GMSC向被叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，HLR到被叫所在的VLR请求MSRN.624.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （3）VLR回送GMSC漫游号 MSRN.634.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （4）GMSC与被叫所在的MSC建立连接.644.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （5）MSC向VLR发一个S.F.I.C.（为来话发送信息）.654.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （6）VLR向MSC发寻呼请求 .664.2.5

14、 固定呼移动(被叫不在GMSC) （7） MSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台.674.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （8） 被叫移动台通过BSS向MSC发寻呼响应.684.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （9） MSC连接证实（CON-CONF）.694.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （10）MSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程.704.2.5 固定呼移动(被叫不在GMSC) （11）MSC向主叫PSTN发回地址全消息（ACM）和应答消息（ANC）.714.3 鉴权简介鉴权是数字网络区别于模拟网络的重要特性之一.通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务

15、，对不合法的用户拒绝服务.724.3.1 鉴权原理鉴权是通过鉴权中心(AUC)完成的.AUC是为了防止非法用户接入GSM系统而设置的安全措施.它可以不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响应SRES 和密匙KC等三个参数）.MSC/VLR在每次呼叫过程中通过检查系统所提供的和用户响应的三参数是否一致来鉴定用户身份的合法性.734.3.1 鉴权原理 由于鉴权中心提供的三参数组总是与每个用户相关连的，因此通常AUC与HLR是合在同一个实体（HLR/AUC）中，或者AUC直接与HLR相连的.每个用户在VLR中至少有一个可用的新的三参数组，以保证在任何时候MSC/VLR可提供一个新的鉴

16、权参数. 当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权：744.3.1 鉴权原理 1. MSC、VLR传送RAND至MS 2. MS用RAND和KI算出SRES并返回MSC/VLR 3. MSC/VLR把收到的SRES与存储在其中的 SRES比较，决定其真实性 在SIM卡中进行的算法有： Ki(IMSI) + RAND + A3 - SRES Ki(IMSI) + RAND + A8 - Kc754.3.2 鉴权执行控制过程（1）主叫用户发出IMSI号到VLR.764.3.2 鉴权执行控制过程（2）MSC/VLR判断该IMSI是否为新.如为新卡，则向 AUC申请五个三数组；如为旧卡，则调用

17、VLR中的一个三数组.774.3.2 鉴权执行控制过程（3）VLR发请求三数组消息到AUC.784.3.2 鉴权执行控制过程（4）AUC送回五个三数组.794.3.2 鉴权执行控制过程（5）VLR只使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用.804.3.2 鉴权执行控制过程（6）MSC/VLR通过BSS向MS发RAND.814.3.2 鉴权执行控制过程（7）MS在SIM卡进行计算，得到SRES和KC值.824.3.2 鉴权执行控制过程（8）MS将SRES和KC送回MSC/VLR进行核对.834.3.2 鉴权执行控制过程（9）若两个SRES一致，则鉴权成功，向MS返回接受消息：TMIS、CKSN等.

18、844.4 切换过程简介在MS通话阶段中MS小区的改变引起的系统相应操作叫切换.切换的依据是MS对周邻的BTS信号强度的测量报告和BTS对MS发射信号及通话质量.BSS统一评价后决定是否进行切换.切换的决定主要由BSS作出，当BSS对当前BSS与移动用户的无线连接质量不满意，BSS根据现场情况发起不同的切换要求，也可由NSS根据话务信息要求MS开始切换流程.854.4.1 切换类型 1. 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 2. 同基站内小区间切换 3. 同MSC内基站间切换 4. 同PLMN不同MSC之间切换 5. 不同PLMN的基站间切换，GSM不定义864.4.

19、2 同BSC控制的小区间切换 BSC预订新的BTS激活一个TCH.874.4.2 同BSC控制的小区间切换 BSC通过旧BTS发送一个包括频率及时隙及发射功率参数的信息至MS，此信息在FACCH上传送.884.4.2 同BSC控制的小区间切换 MS在规定新频率上发送一个切换接入 突发脉冲（通过FACCH发送）.894.4.2 同BSC控制的小区间切换新BTS收到此突发脉冲后，将时间提前 量信息通过FACCH回送MS.904.4.2 同BSC控制的小区间切换MS通过新BTS向BSC发送一切换成功信息.914.4.2 同BSC控制的小区间切换 BSC要求旧BTS释放TCH.924.4.3 同MSC

20、，不同BSC控制的小 区间切换 旧BSC把切换请求及切换目的小区标识一起发给MSC.934.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 MSC判断是哪个BSC控制的BTS，并向新BSC发送切换请求.944.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 新BSC预订目标BTS激活一个TCH.954.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 新BSC把包含有频率、时隙及发射功率的参数通过MSC，旧BSC和旧BTS传到MS.964.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 MS在新频率上通过FACCH发送接入突发脉冲.974.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 新BTS

21、收到此脉冲后，回送时间提前量信息至MS.984.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 MS发送切换成功信息通过新BSC传至MSC.994.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换 MSC命令旧BSC去释放TCH.1004.4.3 同MSC，不同BSC控制的小 区间切换BSC转发MSC命令至BTS并执行.1014.4.4 不同MSC控制的小区间切换 旧BSC把切换目标小区标志和切换请求发至旧MSC.1024.4.4 不同MSC控制的小区间切换 旧MSC判断出小区属另一MSC管辖.1034.4.4 不同MSC控制的小区间切换 新MSC分配一个切换号（路由呼叫用），并向新BSC发 送

22、切换请求.1044.4.4 不同MSC控制的小区间切换 新BSC激活BTS的一个TCH.1054.4.4 不同MSC控制的小区间切换 新MSC收到BSC回送信息并与切换号一起转至旧MSC.1064.4.4 不同MSC控制的小区间切换 一个连接在MSC间被建立（也许会通过PSTN网）1074.4.4 不同MSC控制的小区间切换 旧MSC通过旧BSC向MS发送切换命令，其中包含频率，时隙和发射功率1084.4.4 不同MSC控制的小区间切换 MS在新频率上发一接入突发脉冲（通过FACCH）.1094.4.4 不同MSC控制的小区间切换 新BTS收到后，回送时间提前量信息（通过FACCH）1104.

23、4.4 不同MSC控制的小区间切换 MS通过新BSC和新MSC向旧SCM发送切换成功信息，旧 TCH被释放，而控制权仍在旧MSC手中.1114.5 位置更新移动用户在移动性的情况下要求改变与小区和网络联系的特点称为漫游.而在漫游期间改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新.在相同位置区中的移动不需通知MSC，而在不同位置区间的小区间移动则需通知MSC位置更新的发生：当移动用户远离一个小区，向另一个小区移动时，该MS接收到原小区BCCH上的信号强度减弱，而决定转移到临近小区的新的无线频道上去.当新的BTS发出的BCCH载频信号强度优于原小区时，MS锁定这个载频，并继续接收广播消息及可能发给它的

24、寻呼消息，直到它移向另一小区，该过程的完成即为位置更新.1124.5 位置更新4.5.1 常规位置更新MSBSSMSCVLR(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(6)(7)(8)(9)(7)(10) （1）位置更新请求1134.5 位置更新4.5.1 常规位置更新MSBSSMSCVLR(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(6)(7)(8)(9)(7)(10) （2）位置更新区（CKSN、IMSI、LAIO、LAIN）1144.5 位置更新4.5.1 常规位置更新MSBSSMSCVLR(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(6)(7)(8)(9)(7)(10) （3）鉴权完成过程1154.5 位置更新4.5.1 常规位置更新MSBSSMSCVLR(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)(6)(7)(8)(9)(7)(10) （4）位置更新接受1164.5 位