GSM系统结构与接口安全

GSM各接口协议
MS CM MM L3 RR RR L2 L1 LAPDm SigL1 LAPDm SigL1 BTSM LAPD SigL1 RR BTSM LAPD SigL1 BSSMAP SCCP MTP BTS BSC MSC CM MM BSSMAP SCCP MTP
Um接 口
A b is 接 口
GSM系统与公众电信网的接口
公众电信网主要是指公众电话网（PSTN），
综合业务数字网（ISDN），分组交换公众数据 网（PSPDN）和电路交换公众数据网（ CSPDN）.GSM系统通过MSC与这些公众电信 网互连. GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7 号信令系统接口.其物理链接方式是通过MSC与 PSTN或ISDN交换机之间标准2.048Mbit/s 的 PCM 数字传输实现的.
A接 口
协议分层结构
信号层1（物理层） 这是无线接口的最低层、提供传送比特流所需的物理链路（例如 无线链路）、为高层提供各种不同功能的逻辑信道. 信号层2（L2） 主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路， L2协议基于ISDN的D信道链路接入协议（LAP-D），但作了更 动，因而在Um接口的L2协议称之为LAP-Dm. 信号层3（L3） 这是实际负责控制和管理的协议层.L3包括三个基本子层： 无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM）. 其中一个CM子层中含有多个呼叫控制（CC）单元，提供并行呼 叫处理.为支持补充业务和短消息业务，CM子层中还包括补充业 务管理（SS）单元和短消息业务管理（SMS）单元.
BSSAP：BSS应用部分 DTAP：直接转移应用部分 BSSMAP：BSS移动应用部分
SCCP：信令连接控制部分 MTP：消息传递部分
NSS内部及GSM与PSTN之间的协议
与非呼叫相关的信令采用移 动应用部分（MAP），用于 NSS内部接口（B、C、D、 E、F、G）之间的通信. 与呼叫相关的信令则采用电 话用户部分（TUP）和 ISDN用户部分（ISUP）， 分别用于MSC之间和MSC 与PSIN、ISDN之间的通信.
VLR的功能
服务于其控制区域内 移动用户
存储进入其控制区域内 已登记的移动用户相关 信息
HLR的功能
GSM系统的中央数据库
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，以及漫游移动用户所 在MSC区域的有关动态数 据
AUC的功能
属于 HLR的一个功能单 元 部 分 ， 专 用 于 GSM 系统的安全性管理
G接口
VLR B接口 MSC
MAP接口
B接口
B接口定义为访问用户位置寄存器（
VLR）与移动业务交换中心（MSC）之 间的内部接口. 用于移动业务交换中心（MSC）向访问 用户位置寄存器（VLR）询问有关移动 台（MS）当前位置信息或者通知访问用 户位置寄存器（VLR）有关移动台（MS ）的位置更新信息.
物理信道上的突发脉冲
频率
200kHz
BP 15/26ms 隙缝
时间
Um接口频率规划
GSM900无线频道特点：
上行（MS→BTS）：890-915MHZ 下行（BTS→MS）：935-960MHZ 双工间隔：45MHz 载频间隔：200KHz 我国目前实际占用高端10M频段 从上往下6M，电信4M
Um接口频率规划
DCS1800： 上行（MS→BTS）：1710-1785MHZ 下行（BTS→MS）：1805-1880MHZ 我国目前实际使用低45MHz 双工间隔：95MHz 载频间隔：200KHz 频点使用情况见示意图.
Um接口频率规划
GSM频道编号方法 GSM900频道编号：
上行频率F l(n)=(890+0.2n)MHz 下行频率Fu(n)=(935+0.2n)MHz
Um接口
Um 接口（空中接口）定义为移动台与基站 收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动 台与GSM系统的固定部分之间的互通.
其物理链接通过无线链路实现. 传递的信息包括无线资源管理，移动性管理 和接续管理等.
NSS内部接口
F接口 MSC C接口
EIR
HLR/AUC
B接口
E 接 口 VLR D接口
GSM系统结构与功能
网路子系统NSS是整个系统的核心，
它对GSM移动用户之间及移动用户与其它通信网用户之间通信起着交 换、连接与管理的功能。 主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管理、部分无线资源管理、 安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、信令 处理和本地运行维护等。
操作支持子系统OSS完成移动用户管理、移动设备管理、系统 的操作与维护。
D接口
D接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与访问用户位
置寄存器（VLR）之间的接口. 用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户 提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接 收呼叫. 实用化的GSM系统结构一般把VLR综合于移动业务交换中 心（MSC）中，而把归属用户位置寄存器（HLR）与鉴权 中心（AUC）综合在同一个物理实体内. D接口的物理链接是通过移动业务交换中心（MSC）与归 属用户位置寄存器（HLR）之间的标准2.048Mb/s 的PCM 数字传输链路实现的.
GSM系统结构与接口
课程内容
GSM系统结构
GSM系统主要接口 GSM系统Um接口详述
GSM系统结构与功能
NMC：网络管理中心 DPPS：数据后处理系统 SEMC：安全性管理中心 PCS：用户识别卡个人化中心
OSS 操作支持子系统 NMC DPPS PCS SEMC
NSS 网络子系统
BSC：基站控制器 BTS：基站收发信 台 BTS BSC BTS
移动设备识别寄存器（EIR）之间的接口. 用于交换相关的国际移动设备识别码管理信 息. F接口的物理链接方式是通过移动业务交换中 心（MSC）与移动设备识别寄存器（EIR） 之间的标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输链 路实现的.
G接口
G接口定义为访问用户位置寄存器（VLR）
之间的接口. 此接口用于向分配临时移动用户识别码（ TMSI）的访问用户位置寄存器（VLR）询 问此移动用户的国际移动用户识别码（IMSI ）的信息. G接口的物理链接方式是标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输链路
存储鉴权信息和加密密 钥，防止无权用户接入 系统和防止无线接口中 数据被窃
EIR的功能
存储移动设备的国际移动设备识 别码 (IMEI) ，通过核查三种表格 （白名单、灰名单、黑名单）使 得网络具有防止无权用户接入、 监视故障设备的运行和保障网络 运行安全的功能
GSM系统主要接口
BTS BSC
Um接口
其他MSC MSC/VLR
A接口
PSTN ISDN
A-bis接口
MS
BTS
MAP接口
BTS HLR/AUC/EIR MS
Abis接口为内部接口
SMC
OMC
A接口、Um接口为开放式接口
A接口
A接口定义为网路子系统（NSS）与基 站子系统（BSS）之间的通信接口. 其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现. 此接口传递的信息包括移动台管理、基 站管理、移动性管理、接续管理等.
E接口
E接口定义为控制相邻区域的不同移动业
务交换中心（MSC）之间的接口. 此接口用于切换过程中交换有关切换信息 以启动和完成切换. E接口的物理链接方式是通过移动业务交 换中心（MSC）之间的标准2.048Mbit/s PCM 数字传输链路实现的.
F接口
F接口定义为移动业务交换中心（MSC）与
移动台的功能
移动台由SIM卡与物理设备组成，二者是分离的 物理设备可以是手持机，车载机或是由移动终端直接与终端设备 相连而构成.
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
GSM无线接口（Um接口）
Um接口频率规划
GSM无线信道特点 GSM系统频点分配
Um接口物理信道
物理信道帧结构 突发脉冲种类与功能 突发脉冲应用实例
Um接口逻辑信道
逻辑信道的作用 逻辑信道的分类 逻辑信道的功能 逻辑信道的组合 逻辑信道应用实例
GSM无线接口
几个基本概念： 突发脉冲序列：占有一个限定的持续时间和占有限定的无线频 谱，它们在时间和频率窗上输出 时隙（Time Slot）是隙缝的时间间隔，它的持续时间被用于作 为时间单元BP，意为突发脉冲序列周期（Burst Period）. 使用一个给定的信道就意味着在特定的时刻和特定的频率中传 送突发脉冲序列 200KHz带宽称为频隙（Frequency Slot），相当于GSM规范 书中的无线频道（Radio Frequency Channel），也称射频信 道 TDMA帧（Frame）通常被表示为接连发生的 i 个时隙.GSM系 统目前采用全速率业务信道，i 取为8
CM：通信管理 BTSM：BTS的管理部分 MM：移动性管理 Um：MS与BTS间接口 RR：无线资源管理 Abis：BTS与BSC间接口 器 MS：移动台 SCCP：信令连结控制部分 L1-L3：信号层1-3 A：BSC与MSC间接口 LAPDm：ISDN的Dm数据链路协议移动应用部分
MTP：信息传递部分 MSC：移动业务交换中心 BSC：基站控制 BTS：基站收发信台 BSSMAP：基站子系统
信号层3的互通
BSSAP
DTAP
BSSMAP
RR在基站子系统中终止，RR
来自百度文库
BSSAP
DTAP
BSSMAP
消息在BSS中进行处理和转 译，映射成BSS移动应用部 分（BSSMAP）的消息在A接 口中传递
分配功能
分配功能
SCCP MTP
A接 口
SCCP MTP
移动性管理（MM）和接续管 理（CM）都至MSC终止， MM和CM消息在A接口中是采 用直接转移应用部分（DTAP ）传递，基站子系统（BSS） 则透明传递MM和CM消息
OMC 操作维护中心
MS
移动台
MSC/VLR
HLR/AUC EIR PSTN ISDN PDN
PDN：公用数据网 PSTN：公用电话网 ISDN：综合业务数字网
BSS 基站子系统
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 EIR：移动设备识别寄存器
C接口
C接口定义为归属用户位置寄存器（HLR）与
移动业务交换中心（MSC）之间的接口. 用于传递路由选择和管理信息. 在建立一个至移动用户的呼叫时，入口移动 业务交换中心（GMSC）应向被叫用户所属 的归属用户位置寄存器（HLR）询问被叫移 动台的漫游号码. C接口的物理链接方式是标准的2.048MB/S的 PCM数字传输链路.
业务相关数据：PIN(个人识别号)
BSC的功能
接口管理 BTS的管理 无线参数及无线资源管理 无线链路的测量 话务量统计
切换 支持呼叫控制 操作与维护
BTS的功能
BTS受控于BSC
实现BTS与移动台(MS)空 中接口的功能
MSC的功能
接口管理
支持电信业务，承载 业务和补充业务 支持位置登记、越区 切换和自动漫游等其 它网络功能
GSM系统结构与功能
GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统 (OSS)，基 站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分：
基站子系统BSS是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基
本组成部分，
通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资源的管 理； 它与NSS相连，实现移动用户间或移动用户与固定网路用户之间的通 信连接，传送系统信息和用户信息等； 与操作支持子系统OSS之间实现互通。
Abis接口
Abis 接口定义为基站子系统的两个功能实 体基站控制器（BSC）和基站收发信台（ BTS）之间的通信接口.
物理链接通过采用标准的2.048Mb/s 或 64kbit/s PCM 数字传输链路来实现. BS接口作为Abis 接口的一种特例，用于 BTS（与BSC并置）与BSC之间的直接互 连方式，此时BSC与BTS之间的距离小于 10米.