電工學習網

 找回密碼
 立即注冊

接續和移動性管理

2015-3-27 07:59| 編輯:電工學習網| 查看: 3285| 評論: 0

摘要:   一、概 述  在移動網中,為了建立一個呼叫連接需要解決三個問題:  ①用戶所在的位置;  ②用戶識別;  ③用戶所需提供的業務  二、位置更新  位置更新目的是使移動臺總與網絡保持聯系,以便 ...
  一、概 述
  在移動網中,為了建立一個呼叫連接需要解決三個問題:
  ①用戶所在的位置;
  ②用戶識別;
  ③用戶所需提供的業務
  二、位置更新
  位置更新目的是使移動臺總與網絡保持聯系,以便移動臺在網絡覆蓋范圍內的任何地方都能接入到網絡內。
  GSM系統的位置更新包括三個方面的內容:第一,移動臺的位置登記;第二,當移動臺從一個位置區域進入一個新的位置區域時,移動系統所進行的是通常意義下的位置更新;第三,在一定的特定時間內,網絡與移動臺沒有發生聯系時,移動臺自動地、周期性地(以網絡在廣播信道發給移動臺的特定時間為周期)與網絡取得聯系,核對數據。
  1、位置更新請求過程
  通常移動用戶處于開機空閑狀態時,被鎖定在所在小區的廣播信道(BCCH)載頻上。
  2、移動用戶位置更新涉及了兩個VLR的位置更新過程
  (1)網絡端接收到請求信息后便將移動臺注冊到一個新的VLR區域
  (2)用戶的歸屬寄存器HLR與新的VLR交換數據得到移動用戶的新位置信息
  (3)HLR通知移動臺所屬的舊的VLR刪除用戶有關信息
圖1 位置更新過程
  3、移動用戶的周期位置更新
  解決問題:網絡在特定時間未能收到來自移動臺的任何信息。
  方法:系統采取強制登記措施,要求移動臺每隔一定時間便向網絡發送一次位置更新請求消息。如果在特定時間內網絡接收不到某用戶的周期位置更新消息,則對該其做去“附著”處理
  三、呼叫建立過程
  1、移動臺的被呼過程
  以固定網PSTN呼叫移動用戶為例,移動臺的被呼過程如下:
  ①固定網的用戶撥打移動用戶的電話號碼MSISDN
  ②PSTN交換機分析MSISDN號碼
  ③GMSC分析MSISDN號碼
  ④HLR分析由GMSC發來的信息
  ⑤HLR查詢當前為被呼移動用戶服務的MSC/VLR
  ⑥由正在服務于被呼用戶的MSC/VLR得到呼叫的路由信息
  ⑦MSC/VLR將呼叫的路由信息傳送給HLR
  ⑧GMSC接收包含MSRN的路由信息
  2、呼叫時移動用戶所用的號碼:國際移動用戶識別碼(IMSI),移動用戶 ISDN 號碼 (MSISDN),移動用戶漫游號碼 (MSRN),臨時移動用戶識別碼(TMSI)。
  (1)MSISDN——移動用戶的國際ISDN號碼
  號碼結構為 :
圖2 MSISDN的號碼結構
  CC為國家代碼,我國為86
  NDC數字蜂窩移動業務接入號
  13S(S=9、8、7、6、5移動通信公司)
  SN(移動用戶號):ABCD。由各HLR自行分配
  (2)IMSI——國際移動用戶識別碼:它是移動用戶的唯一識別號碼,為15位數字的號碼,其結構如圖3 。
圖3 IMSI的號碼結構
  ① MCC(移動國家號碼):由3位數字組成,唯一地識別移動用戶所屬的國家。
  ② MNC(移動網號):識別移動用戶所歸屬的移動網。
  ③ MSIN(移動用戶識別碼)由10位數字組成
  (3)MSRN——漫游號碼
  正在服務于被呼用戶的MSC/VLR產生一個移動臺漫游號碼MSRN。
  結構1: 13S 00 M1M2M3 ABC。(M1M2M3為MSC/VLR號碼,
  S為9、7、6、5或1和0)
  結構2: 1354 S M0M1M2 ABC。(S M0M1M2為MSC/VLR號碼)
  3、尋呼過程
  (1)劃分位置區LA (Location Area)
  將MSC/VLR的業務區域劃分成若干較小的區域,并由MSC/VLR管理,以減小搜索被叫用戶的工作量,當網絡知道了被叫用戶所在的位置區后,便在此位置區內啟動一個尋呼過程。
  (2)將尋呼消息經基站通過尋呼信道PCH發送出去
  (3)位置區內某小區PCH上空閑的移動用戶接到尋呼信息,識別出IMSI碼,便發出尋呼響應消息給網絡。
  (4)網絡接到尋呼響應后,為用戶分配一業務信道,建立始呼和被呼的連接,完成一次呼叫。
  (5)當網絡確定了被叫用戶所在的位置區域后,便在此位置區內啟動一個尋呼過程。圖4示出了一個網絡進行尋呼過程的簡單步驟。
圖4 呼叫建立的簡單步驟
  移動臺的始呼過程
  ① 移動用戶通過隨機接入信道(RACH)向系統發送接入請求消息。
  ② MSC/VLR分配給用戶一專用信道,查看主呼用戶的類別并標記此主叫用戶示忙。
  ③ 若系統允許該主呼用戶接入網絡,則MSC/VLR發證實接入請求消息
  ④ 主叫用戶發起呼叫。
  ⑤ 如果被呼叫用戶是固定用戶,則系統直接將被呼用戶號碼經固定網(PSTN)路由至目的地。
  ⑥ 如果被呼號是同網中的其他移動臺,則MSC以類似從固定網發起呼叫處理方式,進行HLR的請求過程,轉接被呼用戶的移動交換機。
  ⑦ 一旦接通被呼用戶的鏈路準備好,網絡便向主呼用戶發出呼叫建立證實,并給它分配專用業務信道TCH。
  ⑧ 主呼用戶等候被呼用戶響應證實信號,這時完成移動用戶主呼的過程 。
  始呼建立過程圖5示出。
圖5 移動臺發起呼叫過程
  四、越區切換與漫游
  1、越區切換的定義
  切換(Handover):將正處于通話狀態的MS轉移到新的業務信道上(新的小區)的過程。
  目的: 保證通信的連續性
  通常有以下兩個原因引起切換:
  (1)信號強度或質量下降到門限以下,此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區,這是由移動臺發起的。
  (2)由于某小區業務信道容量全被占用或幾乎全被占用,這時移動臺被切換到業務信道容量較空閑的相鄰小區,這是由由上級實體發起。
  2、越區切換的策略
  移動臺與基站均參與測量接受信號的強度(RSSI)和質量(BER),移動臺對不同基站RSSI進行測量,將測量結果報告給基站(兩次/秒),基站對移動臺所占用的業務信道TCH進行測量,并報告給基站控制器BSC,最后由基站控制器決定是否需要切換。有三個反映信道鏈路的指標,見下表:
反映信道鏈路的指標 意義
WEI (word error indicator) 表明在MS側當前的突發脈沖是否得到正確解調
RSSI (received signal strength indicator) 反映信道間干擾和噪聲
QI (quality indicator) 在一個有效窗口內用載干比(S/I)加上信噪比來估計無線信號質量
缺點 克服方法
硬切換 GSM系統固有
乒乓效應 正確選擇滯后門限
掉話 滯后門限的設置不可過大
  3、越區切換的種類
  (1)同一BSC內不同小區間的切換
  BSC需要建立與新基站之間的鏈路,并在新的小區基站分配一個業務信道TCH。網絡MSC對這種切換不做控制 。
圖6 同BSC內的BTS間的切換
  (2)同一MSC/VLR內不同BSC控制的小區間的切換
  這是網絡參與切換過程,切換過程如圖7。
  (1)原BSC向MSC請求切換;
  (2)建立MSC與新的BSC、新的BTS的鏈路;
  (3)選擇并保留新小區空閑TCH供MS切換后使用;
  (4)命令MS切換到新頻率的新的TCH上;
  (5)切換成功后MS需要了解周圍小區的信息,若位置區域發生了變化,呼叫完成后必須進行位置更新 。
圖7 同MSC/VLR區不同BSC切換
  (3)不同MSC/VLR控制的小區間的切換
  當MS從正在為其服務的原MSC的區域移動到目標MSC的區域時,目標MSC要向原MSC提供一路由信息以建立兩個移動交換機的連接。這個路由信息是切換號碼。
  切換號碼(HON,Handover Number)結構如下
  HON=CC+NDC+SN
  CC為國家碼
  NDC為數字蜂窩移動業務接入號
  SN為移動用戶號
  不同MSC/VLR交換機之間的切換的具體過程如圖8 。
圖8 不同MSC/VLR交換機之間的切換
  五、安全措施
  GSM系統主要采取以下安全措施:對用戶接入網的鑒權;在無線鏈路上對有權用戶信息加密;設備的識別;移動用戶安全保密。
  1、對用戶接入網的鑒權
  (1)鑒權原理
  鑒權作用:保護網絡,防止非法盜用;保護用戶,拒絕假冒合法用戶的“入侵”
  原理:基于GSM系統定義的鑒權鍵Ki,當客戶在網絡上注冊登記時,會被分配一個MSISDN、一個IMSI及一個與IMSI對應的移動用戶鑒權鍵Ki,Ki被分別存放在網絡端的鑒權中心AC中和移動用戶的SIM卡中,鑒權的過程就是在VLR中驗證網絡端和用戶端的Ki是否相同。
  問題: 用戶將鑒權鍵Ki傳輸給網絡時可能被人截獲
  解決方法:用鑒權算法A3產生加密的數據即符號響應(SRES)
圖9 安全算法所在GSM系統的位置
  (2)鑒權三參數的產生
  在進行鑒權和加密時,GSM系統要在其鑒權中心AC產生鑒權三參數,即隨機數RAND、符號響應SRES和密鑰Kc。
圖10 鑒權三參數產生過程
  鑒權的過程
  ①AC產生鑒權三參數后將其傳送給VLR;
  ②鑒權開始時VLR通過BSS將RAND送給移動臺的SIM卡。SIM卡中具有與網絡端相同的Ki和A3、A8算法,可產生與網絡端相同的SRES和Kc;
  ③MS將SIM卡產生的SRES發給VLR,在VLR中進行鑒權驗證;
  ④因為SRES是隨機的,所以在空中傳輸時是加密的。
圖11 鑒權過程
  2、無線鏈路上有權用戶通信信息的加密
  目的:在空中對用戶數據和信令的保密
  過程:
  ①加密開始時根據MSC/VLR發出的加密指令,BTS側和MS側均開始使用Kc。
  ②MS側,由Kc、TDMA幀號一起經A5算法,對用戶信息數據流加密,在無線路徑上傳輸。
  ③BTS側,把從無線信道上收到的加密信息流、TDMA幀號和Kc,再經過A5算法解密后,傳送給BSC和MSC。
  ④上述過程反之亦然
  3、移動設備的識別
  目的: 確保系統中使用的移動設備不是盜用或非法的設備
  過程:
  ①MSC/VLR向移動用戶請求IMEI(國際移動臺設備識別碼)并將IMEI發送給EIR(設備識別寄存器)。
  ②收到IMEI后,EIR使用所定義的三個清單:
  白名單:包括已分配給參加運營者的所有設備識別序列號碼。
  黑名單:包括所有被禁止使用的設備識別。
  灰名單:由運營者決定,例如包括有故障的及未經型號認證的移動設備。
  ③將設備鑒定結果送給MSC/VLR,以決定是否允許入網
  4、移動用戶的安全保密
  (1)用戶的臨時識別碼TMSI
  目的: 防止非法個人和團體通過監聽無線路徑上的信令交換而竊得移動用戶的真實IMSI或跟蹤移動用戶的位置。
  分配者:MSC/VLR
  更換周期: 由網絡運營者決定
  使用過程:
  每當MS用IMSI向系統請求位置更新、呼叫建立或業務激活時,MSC/VLR對它進行鑒權。允許入網后,MSC/VLR產生一個新TMSI,通過給IMSI分配TMSI的信令將其傳送給MS,寫入用戶的SIM卡。此后,MSC/VLR和MS之間的信令交換就使用TMSI,而用戶的IMSI不在無線路徑上傳送。
  (2)用戶的個人身份號PIN
  位數:4~8位
  目的:控制對SIM卡的使用
  使用過程:
  只有PIN碼認證通過,移動設備才能對SIM卡進行存取,讀出相關數據,并可以入網。每次呼叫結束或移動設備正常關機時,所有的臨時數據都會從移動設備傳送到SIM卡中,再打開移動設備時要重新進行PIN碼校驗。
  錯誤輸入處理:
  如果輸入不正確的PIN碼,用戶可以再連續輸入兩次;
  超過三次不正確,SIM卡被阻塞,須到網絡運營商處消阻;
  連續十次不正確輸入時,SIM卡回被永久阻塞,即作廢 。
發表評論

最新評論

|電工學習網 ( )

GMT+8, 2020-1-24 02:31

Powered by © 2011-2020 www.mpwhoa.live 版權所有 免責聲明 不良信息舉報

技術驅動未來! 電工學習網—專業電工基礎知識電工技術學習網站。

欄目導航: 工控家園 | 三菱plc | 西門子plc | 歐姆龍plc | plc視頻教程

返回頂部
cctv5十在线直播高清360