移动通信接续和移动性管理VIP

1、5.6 接续和移动性管理,概述,呼叫建立过程,越区切换与漫游,安全措施,接续和移动性管理,计费,位置更新,5.6.1 概述接续和移动性管理,出发点 为了建立一个呼叫连接需要解决的问题 用户所在的位置 用户识别 用户所需提供的业务 操作过程 呼叫接续过程 移动性管理过程（越区漫游时）,建立或释放 控制信道和 业务信道,设备和用户 的识别,无线链路、 地面链路的 交换和连接,建立点到点的 通信链路,各种位置寄存器中移动台位置信息的 登记、修改或删除,越区转接,正在通话,5.6.2 位置更新,目的 使移动台总与网络保持联系，以便移动台在网络覆盖范围内的任何地方都能接入到网络内 内容 移动用户的登记以

2、及相关数据库 移动用户位置更新 移动用户的周期位置更新,5.6.2 移动用户的登记及相关数据库,SIM（Subscriber Identity Module）卡 功能 存有用于用户身份认证所需的信息 执行一些与安全保密有关的信息 存储与网络和用户有关的管理数据 结构 由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件组成完整的单片计算机 内容 用户管理的有关信息： 国际移动用户识别号（IMSI）、鉴权密钥（Ki）、用户接入 等级控制以及用户注册的业务种类和相关网络信息等 登记过程,IMSI,附着,鉴权登记 网络识别,5.6.2 移动用户的登记过程,MSC,用户的 临时位置信息,用户基本信息 当前位置

3、信息,MSC/VLR,IMSI,VLR,HLR,ON,play,OFF,ON,OFF,play,位置更新请求,附着,入网,注： IMSI国际移动用户识别码,play,MSC/VLR,分离处理请求,离网,分离,5.6.2 移动用户位置更新,移动用户从一个网络服务区到达另外一个网络服务区时， 系统所进行的位置更新操作。 位置更新请求过程 位置更新过程,VLR,涉及了两个VLR,位置更新所涉及的网络单元,BCCH,5.6.2 位置更新请求过程,通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所在小区的广播信道（BCCH）载频上,网络,位置识别信息,两次 是否相同,不 发 送,位置请求信息,ON,5.6.2

4、位置更新过程,网络端接收到请求信息后便将移动台注册到一个新的VLR区域 用户的归属寄存器HLR与新的VLR交换数据得到移动用户的新位置信息 HLR通知移动台所属的旧的VLR删除用户有关信息,图640 位置更新过程,5.6.2 移动用户的周期位置更新,解决问题 网络在特定时间未能收到来自移动台的任何信息 方法 系统采取强制登记措施，要求MS每隔一定时间登记一次 定时器控制 移动台每隔一定时间便向网络发送一次位置更新请求消息 如果在特定时间内网络接收不到某用户的周期位置更新消息，则对该其做去“附着”处理,5.6.3 呼叫建立过程,移动台的被呼过程,移动台的主呼过程,5.6.3 移动台的被呼过程,以

5、固定网PSTN呼叫移动用户为例 固定网的用户拨打移动用户的电话号码MSISDN PSTN交换机分析MSISDN号码 GMSC分析MSISDN号码 HLR分析由GMSC发来的信息 HLR查询当前为被呼移动用户服务的MSC/VLR 由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到呼叫的路由信息 MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给HLR GMSC接收包含MSRN的路由信息,5.6.3 固网用户拨打MSISDN,MSISDN移动用户的国际ISDN号码 号码结构 CC为国家代码，我国为86 国内有效ISDN号码：11位 NDC数字蜂窝移动业务接入号 13S(S9、8、7、6、5移动通信公司） 联通公司目前的接

6、入网号为130，131)。 HLR识别号：H0 H1 H2 H3 我国的H0 H1 H2 H3分配分为H0=0和H00两种情况 H0=0时，H1、H2由全国统一分配，H3 由各省自行分配。一个HLR可以包含一个或多个H3数值 H0 0时，S、H0、H1、H2由全国统一分配。一个HLR可包含一个或若干个SH0H1H2数值 SN（移动用户号）：ABCD。由各HLR自行分配,MSISDN的号码结构,5.6.3 MSISDN号码的分析,PSTN交换机分析MSISDN号码 PSTN分析NDC，将接续转接到相应移动网的关口移动交换中心（GMSC ） GMSC分析MSISDN号码 GMSC分析MSISDN号

7、码得到被呼用户所在的归属寄存器HLR的地址 HLR查询 GMSC发送一个携带MSISDN的消息 给HLR，以得到用户呼叫的路由信息,HLR根据GMSC发来的消息，在其数据库中找到用户的位置信息，即被呼用户是在哪一个VLR区登记的 HLR的内容 MSISDN 国际移动用户识别IMSI ：移动用户的唯一识别号码（15位数字组成） 此处不使用MSISDN号码的原因 不同国家的MSISDN号码长度不同，不同部分易混淆 不同MSISDN号码可以识别不同业务 VLR的地址 用户的数据,5.6.3 HLR分析由GMSC发来的信息,图642 IMSI的号码结构,5.6.3 路由信息的查找及传送,HLR查询为正

8、在服务于被呼用户的MSC/VLR 目的 在VLR中得到被呼用户的状态信息以及呼叫建立的路由信息 由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到呼叫的路由信息 正在服务于被呼用户的MSC/VLR产生一个移动台漫游号码MSRN。 MSRN结构 结构1： 13S 00 M1M2M3 ABC。（M1M2M3为MSC/VLR号码， S为9、7、6、5或1和0） 结构2： 1354 S M0M1M2 ABC。（S M0M1M2为MSC/VLR号码） 方式 MSRN通过给出正在为被呼用户服务的MSC/VLR号码来应答HLR所请求的路由信息 MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给HLR 在此传送过程HLR对路由信息不

9、做任何处理，而是直接将其传送给GMSC。,5.6.3 连接被叫用户,GMSC和MSC/VLR的连接 GMSC接收包含MSRN的路由信息，并分析MSRN，得到被叫的路由信息 向服务于被呼用户的MSC/VLR发送携有MSRN的呼叫建立请求消息 服务于被呼用户的MSC/VLR接到此消息，通过检查VLR识别出被叫号码，找到被叫用户 MSC/VLR定位被叫用户 寻呼过程,5.6.3 MSC/VLR定位被叫用户,划分位置区LA (Location Area) 将MSC/VLR的业务区域划分成若干较小的区域，并由MSC/VLR管理，以减小搜索被叫用户的工作量 VLR的内容 IMSI LAC（位置区代码） M

10、SRN 用户数据 识别码的规定,LA划分示意图,5.6.3 寻呼过程,当网络知道了被叫用户所在的位置区后，便在此位置区内启动一个寻呼过程 将寻呼消息经基站通过寻呼信道PCH发送出去 位置区内某小区PCH上空闲的移动用户接到寻呼信息，识别出IMSI码，便发出寻呼响应消息给网络。 网络接到寻呼响应后，为用户分配一业务信道，建立始呼和被呼的连接，完成一次呼叫建立,5.6.3 呼叫建立过程图示,图644 呼叫建立的简单步骤,5.6.3 移动台的始呼过程,移动用户通过随机接入信道（RACH）向系统发送接入请求消息 MSC/VLR分配给用户一专用信道，查看主呼用户的类别并标记此主叫用户示忙 若系统允许该主

11、呼用户接入网络，则MSC/VLR发证实接入请求消息 主叫用户发起呼叫 如果被呼叫用户是固定用户，则系统直接将被呼用户号码经固定网（PSTN）路由至目的地 如果被呼号是同网中的其他移动台，则MSC以类似从固定网发起呼叫处理方式，进行HLR的请求过程，转接被呼用户的移动交换机 一旦接通被呼用户的链路准备好，网络便向主呼用户发出呼叫建立证实，并给它分配专用业务信道TCH 主呼用户等候被呼用户响应证实信号，这时完成移动用户主呼的过程,5.6.3 始呼建立过程图示,图645 移动台发起呼叫过程,5.6.4 越区切换与漫游,越区切换的 定义,越区切换的 策略,越区切换的 种类,5.6.4 越区切换的定义,

12、切换（Handover）：将正处于通话状态的MS转移到 新的业务信道上（新的小区）的过程 目的 保证通信的连续性 操作 识别新的小区 分配给移动台在新小区的话音信道和控制信道 原因 信号强度或质量下降到门限以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区 由移动台发起 由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区 由上级实体发起,5.6.4 越区切换的策略,分散控制 移动台与基站均参与测量接受信号的强度（RSSI）和质量（BER） 移动台对不同基站RSSI进行测量，将测量结果报告给基站（两次/秒） 基站对移动台所占用的业务信道TCH进行测量，并报告

13、给基站控制器BSC 最后由基站控制器决定是否需要切换,5.6.4 越区切换的种类,同一BSC内不同小区间的切换 同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区间的切换 不同MSC/VLR控制的小区间的切换,5.6.4 同一BSC内不同小区间的切换,BSC需要建立与新基站之间的链路，并在新的小区基站分配一个业务信道TCH。 网络MSC对这种切换不做控制 。,同BSC内的BTS间的切换,5.6.4 同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区间的切换,网络参与切换过程 原BSC向MSC请求切换 建立MSC与新的BSC、新的BTS的链路 选择并保留新小区空闲TCH供MS切换后使用 命令MS切换到新频率的新的T

14、CH上 切换成功后MS需要了解周围小区的信息，若位置区域发生了变化，呼叫完成后必须进行位置更新,同MSC/VLR区不同BSC切换,5.6.4 不同MSC/VLR控制的小区间的切换,路由信息 当MS从正在为其服务的原MSC的区域移动到目标MSC的区域时，目标MSC要向原MSC提供一路由信息以建立两个移动交换机的连接 切换号码（HON，Handover Number） 路由信息由切换号码提供 HON=CC+NDC+SN CC为国家码 NDC为数字蜂窝移动业务接入号 SN为移动用户号,不同MSC/VLR交换机之间的切换,5.6.5 安全措施,对用户接入的网鉴 鉴权原理 安全算法及鉴权三参数的产生 无

15、线链路上对有权用户通信信息的加密 移动设备的识别 移动用户的安全保密,作用 保护网络，防止非法盗用 保护用户，拒绝假冒合法用户的“入侵” 原理 基于GSM系统定义的鉴权键Ki 当客户在网络上注册登记时，会被分配一个MSISDN、一个IMSI及一个与IMSI对应的移动用户鉴权键Ki Ki被分别存放在网络端的鉴权中心AC中和移动用户的SIM卡中 鉴权的过程就是在VLR中验证网络端和用户端的Ki是否相同 问题 用户将鉴权键Ki传输给网络时可能被人截获 解决方法 用鉴权算法A3产生加密的数据符号响应（SRES，Signed Response）,5.6.5 鉴权原理,6.6.5 移动用户的安全保密,用户

16、的 临时识别码 TMSI,用户的 个人身份号 PIN,6.6.5 用户的临时识别码TMSI,目的 防止非法个人和团体通过监听无线路径上的信令交换而窃得移动用户的真实IMSI或跟踪移动用户的位置。 分配者 MSC/VLR 更换周期 由网络运营者决定 使用过程 每当MS用IMSI向系统请求位置更新、呼叫建立或业务激活时，MSC/VLR对它进行鉴权。 允许入网后，MSC/VLR产生一个新TMSI，通过给IMSI分配TMSI的信令将其传送给MS，写入用户的SIM卡。 此后，MSC/VLR和MS之间的信令交换就使用TMSI，而用户的IMSI不在无线路径上传送。,6.6.5 用户的个人身份号PIN,位数

17、48位 目的 控制对SIM卡的使用 使用过程 只有PIN码认证通过，移动设备才能对SIM卡进行存取，读出相关数据，并可以入网。 每次呼叫结束或移动设备正常关机时，所有的临时数据都会从移动设备传送到SIM卡中，再打开移动设备时要重新进行PIN码校验。 错误输入处理 如果输入不正确的PIN码，用户可以再连续输入两次； 超过三次不正确，SIM卡被阻塞，须到网络运营商处消阻； 连续十次不正确输入时，SIM卡回被永久阻塞，即作废 。,6.6.6 计 费,复杂性 移动用户的移动和漫游 原则 由网络运营商之间相互协商拟定 详见我国GSM技术体制,短信 short message service,简称SMS

18、是用户通过手机或其他电信终端直接发送或接收的文字或数字信息，用户每次能接收和发送短信的字符数，是160个英文或数字字符，或者70个中文字符。 1992年，世界上第一条短信在英国沃达丰的网络上通过电脑向手机发送成功，从而宣布手机短信诞生。 中国的移动通信网络早在1994年就具备了短信功能， 1992年，Acision公司将首套Short Message Service Centre(SMSC)短消息服务中心系统投向市场，而当初其设计目的则主要是为了调查和改善发展中手机市场的可靠性，随后挪威的本土电信Telenor公司成为了SMSC的第一家签约公司。,短信是伴随数字移动通信系统而产生的一种电信业务

19、，通过移动通信系统的信令信道和信令网，传送 手机短信文字或数字短信息，属于一种非实时的、非语音的数据通信业务。 特点 一是短信的信息长度，始终是不超过160个英文或数字字符，或70个汉字，这与短信基于通信系统的信令网传送内容的机制密切相关。现在技术提高了，但这个限制并没消失而是出现了EMS，这个可以把大于七十字的短信拆分发出去，如果对方支持此技术就可以再拼成一个短信 二是短信传递的方式存储转发，当用户无法接收时，短信不会丢失，暂时存放在短信中心，当用户重新登录进网的时候，短信会迅速递交到用户手机上,彩信 英文名是MMS，它是Multimedia Messaging Service的缩写 意为多

20、媒体信息服务，通常又称为彩信。 它最大的特色就是支持多媒体功能，能够传递功能全面的内容和信息，这些信息包括文字、图像、声音、数据等各种多媒体格式的信息。 彩信在技术上实际并不是一种短信，而是在GPRS网络的支持下，以WAP无线应用协议为载体传送图片、声音和文字等信息。 彩信业务可实现即时的手机端到端、手机终端到互联网或互联网到手机终端的多媒体信息传送。,6.7 通用分组无线业务GPRS,概述,GPRS的业务,GPRS的网络结构及其功能描述,GPRS的移动性管理和会话管理,GPRS的空中接口,通用分组无线业务,6.7.1 GPRS概述,GSM 低速：9.6kbit/s或14.4kbit/s 只能

21、为每个用户分配一个信道 高速电路数据（HSCSD） 提供与有线网64kbit/s相比的高速数据 不适于突发性强的数据传输 GPRS 按需动态占用资源：只在有数据传输时才分配无线资源 频谱利用率较高 数据传输速率最高可达到171.2kbit/s 适合各种突发性强的数据传输 按传输的数据量和计时两者结合的计费方式,6.8 增强型数据速率GSM演进技术（EDGE）,EDGE是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写，即增强型数据速率GSM演进技术。一般认为EDGE是2G通往3G的一个过渡技术方案 主要特点是：充分利用现有的GSM资源，特别是不需要大量改动或增加硬件，而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够