第09讲 GSM接续和移动性管理(1)
接续和移动性管理
接续和移动性管理
一、概述
在移动网中,为了建立一个呼叫连接需要解决三个问题:
①用户所在的位置;
②用户识别;
③用户所需提供的业务
二、位置更新
位置更新目的是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。
GSM系统的位置更新包括三个方面的内容:第一,移动台的位置登记;第二,当移动台从一个位置区域进入一个新的位置区域时,移动系统所进行的是通常意义下的位置更新;第三,在一定的特定时间内,网络与移动台没有发生联系时,移动台自动地、周期性地(以网络在广播信道发给移动台的特定时间为周期)与网络取得联系,核对数据。
1、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。
2、移动用户位置更新涉及了两个VLR的位置更新过程
(1)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
(2)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
(3)HLR通知移动台所属的旧的VLR删除用户有关信息。
4 GSM的接续和移动性管理(一)
移动用户至固定用户的出局呼叫
当A的MS正确地收到自己的分配信息后 根据信道的描述, 把自己调整到该DCCH 的 正确地收到自己的分配信息后, 根据信道的描述 把自己调整到该 正确地收到自己的分配信息后 从而和BS之间建立起一条信令传输链路 通过BS, MS向MSC发送“业务请求” 之间建立起一条信令传输链路。 发送“ 上, 从而和 之间建立起一条信令传输链路。 通过 向 发送 业务请求” 信息。 启动鉴权过程, 进行鉴权。 信息。 MSC启动鉴权过程 网络开始对 启动鉴权过程 网络开始对MS进行鉴权。 若鉴权通过 MS向MSC传 进行鉴权 若鉴权通过, 向 传 送业务数据(若需要进行数据加密 此操作之前, 还需经历加密过程), 送业务数据 若需要进行数据加密, 此操作之前 还需经历加密过程 进入呼叫建立 若需要进行数据加密 的起始阶段。 要求BS给 分配一个无线业务信道(TCH)。 若BS中没有无线 的起始阶段。 MSC要求 给MS分配一个无线业务信道 要求 分配一个无线业务信道 。 中没有无线 资源可用, 则此次呼叫将进入排队状态。 找到一个空闲TCH, 则向 则向MS发指配命 资源可用 则此次呼叫将进入排队状态。若BS找到一个空闲 找到一个空闲 发指配命 以建立业务信道链接。连接完成后, 返回分配完成信息。 令, 以建立业务信道链接。连接完成后 向MSC返回分配完成信息。 MSC收到此信 返回分配完成信息 收到此信 息后, 向固定网络发送IAM信息 将呼叫接续到固定网络。 在用户B端的设备接通 息后 向固定网络发送 信息, 将呼叫接续到固定网络。 在用户 端的设备接通 信息 固定网络通知MSC, MSC给MS发回铃信息。此时 MS进入呼叫成功状态并产 发回铃信息。 后, 固定网络通知 给 发回铃信息 此时, 进入呼叫成功状态并产 生回铃音。在用户 摘机后 固定网通过MSC发给 摘机后, 发给MS连接命令。MS作出应答并转 连接命令。 生回铃音。在用户B摘机后 固定网通过 发给 连接命令 作出应答并转 入通话。 至此, 就完成了MS主呼固定用户的进程。 主呼固定用户的进程。 入通话。 至此 就完成了 主呼固定用户的进程
6 GSM的接续和移动性管理(三)
11
PLMN内部不同MSC之间的切换
MSC之间的切换 之间的切换(PLMN内部 内部) 之间的切换 内部
VLR(MSCB) BSC2 MSC B MSC A BSC1 MS
分分切切分分 发发切切测测 切切切切 切切切切 证无
执执切切
切切切切
测测测测
无无无无无
IAM (ISUP) ACM (ISUP)
切切切切
切切切切 切切切切
切切切切 发发发发无分
ANS (ISUP)
清清切切 清清切切
MSC间切换流程图
PLMN之间的切换 之间的切换
PLMN之间的切换指的是不同的公用陆地移动 之间的切换指的是不同的公用陆地移动 之间的不同信道的切换。 网(PLMN)之间的不同信道的切换。从技术角度考 之间的不同信道的切换 这种切换虽然复杂度最高, 却是可行的; 虑, 这种切换虽然复杂度最高 却是可行的 但从 运营部门的管理角度考虑, 运营部门的管理角度考虑 当这种切换涉及到在不 同国家之间进行时, 同国家之间进行时 就会不可避免地受到限制
GSM的接续和移动性管理(三) 的接续和移动性管理( 的接续和移动性管理
主要内容
切换功能 漫游功能
切换功能
切换ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本概念
一个正在通信的移动台因某种原因而被迫从当前使用的无线 信道上转换到另一个无线信道上的过程, 称为切换 (Handover或Handoff)。 最常见的切换是越区切换 它指的 或 。 最常见的切换是越区切换, 是当一个正在通信的移动台由一个小区移动到另一个小区时, 是当一个正在通信的移动台由一个小区移动到另一个小区时 为了保证通信上的连续性, 为了保证通信上的连续性 而被系统要求从正在通信的小区 的某一个信道上转换到所进入小区的另一个信道上的过程。 的某一个信道上转换到所进入小区的另一个信道上的过程。 在大、中容量的移动通信系统中, 在大、中容量的移动通信系统中 高频率的越区切换已成为 不可避免的事实。 因而, 必须采用好的切换技术, 不可避免的事实。 因而 必须采用好的切换技术 以保证通 信的连续性, 否则, 很容易产生“掉话”现象。 信的连续性 否则 很容易产生“掉话”现象。
接续移动性管理
移动通信技术
5
移动通信技术
五.什么意外情况要进行周期性登记?
意外情况如: 当移动台向网络发送“IMSI分离”信息时, 由于无线信道中的信号衰落或受噪声干扰等 原因, 可能导致GSM系统不能正确译码, 这 就意味着系统仍认为该移动台处于附着状态。 再如, 当移动台开着机移动到系统覆盖区以 外的地方, 即盲区之内时, GSM系统会认为 该移动台仍处于附着状态。
动台位置信息;
⑤ VLRA向MSCA发出反馈信息, 通知位置信息已修改成功; ⑥ MSCA通过BTS4把有关位置更新响应的信息传送给移动台 ,信技术
三.什么是位置删除?
当移动台移动到一个新的位置区并且 在该位置区的VLR中进行登记后, 还要由其 HLR通知原位置区中的VLR删除该移动台的相 关信息, 这叫做位置删除。
4
移动通信技术
四.什么情况下要进行IMSI分离/附着?
移动台可处于激活(开机)和非激活(关 机)两种状态。 当移动台由激活转换为非激 活状态时, 应启动IMSI分离进程, 在相关的 HLR和VLR中设置标志。 这就使得网络拒绝 对该移动台的呼叫, 不再浪费无线信道发送 呼叫信息。 当移动台由非激活转换为激活 状态时, 应启动IMSI附着进程, 以取消相应 HLR和VLR中的标志, 恢复正常
2
移动通信技术
二.说明同MSC/VLR中不同位置区的位置更 新过程。
④ MSCA 分析出新的位置区也属本业务区内的位置区 , 即通知 VLRA 修改移 ① 移动台从cell旧移动到cell新中; ② 通过检测由BTS4持续发送的广播信息, 移动台发现新收到的LAI与目前 存储并使用的LAI不同; ③ 移动台通过 BTS4 和 BSCA 向 MSCA 发送“我在这里”位置更新请求信息 ;
《GSM基础知识》学生手册讲义
GSM基础知识目录第一章GSM系统概况 (4)第一节GSM系统简介 (4)一GSM系统组成 (4)二GSM的基本特点 (5)三GSM系统发展概况 (7)第二节GSM网络结构概述 (7)一GSM网络结构介绍 (7)二网元功能介绍 (7)三常用接口简介 (11)第二章GSM网络基本概念 (12)第一节编号计划 (12)一国际移动客户识别码(IMSI) (12)二移动台ISDN号码(MSISDN) (12)三移动客户漫游号码(MSRN) (13)四临时移动客户识别码(TMSI) (13)五位置区识别码(LAI) (13)六全球小区识别码(CGI) (13)七基站识别码(BSIC) (14)八国际移动台设备识别码(IMEI) (14)第二节移动性管理 (14)一位置区 (14)二位置更新 (16)三切换 (18)四漫游 (21)第三节安全性管理 (22)一鉴权 (22)二加密 (23)三IMEI CHECK (24)四TMSI (25)五PIN和PUK (25)第三章GSM业务介绍 (26)第一节GSM系统的业务分类和特征 (26)一业务分类 (26)二业务特征 (26)第二节基本业务呼叫流程 (28)一MOC和MTC (28)二SMS_MO和SMS_MT (28)第四章GSM无线网络概述 (31)第一节频率/时间分隔蜂窝系统 (31)一小区结构和载频复用 (31)二工作频带和载频间隔 (32)第二节多址连接技术和帧结构 (33)一频分多址(FDMA) (35)二时分多址(TDMA) (35)三帧的结构 (36)第三节数字信号与信号的调制 (37)一数字信号 (37)二信号的调制 (37)第四节信道和突发脉冲序列 (38)一信道 (38)二突发脉冲序列 (40)第一章GSM系统概况第一节GSM系统简介一GSM系统组成GSM网络是由三个子系统组成的,它们是:网络交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、网络管理子系统(NMS)。
GSM系统的接续和移动性管理
为解决上述问题,GSM系统采取了强制登记的措施。 例如要求MS每30分钟登记一次(时间的长短由运营者 设定),这就是周期性登记。
这样,若GSM系统没有接收到某MS的周期性登记信 息,它所处的VLR就以“隐分离”状态在该MS上做记 录,只有当再次接收到正确的周期性登记信息后, 将它改写成“附着”状态。
中包含BSC分配给MS的SDCCH信道描述,TA、初始化最大传输功率及接入随 机参考值。 ➢ 当MS正确地收到自己的初始分配后,根据信道的描述,把自己调整到该信道上, 建立一条传输信令的链路,发送第一个专用信道上的初始消息,其中含有用户 的识别码(IMSI等)、本次接入的原因、登记和鉴权等内容 ➢ 当BSC没有空闲信道可分配时,BSC要向MS发“立即分配拒绝”消息。
位置更新
在LAI发生变化时启动,MS会主动申请进 行位置更新,如果此时正在通话,则在本 次通话结束后再启动位置更新流程。 相同VLR的位置更新; 不同VLR的位置更新
相同VLR的位置更新
MS进入新位置区,新旧位置区在同一MSC的覆盖 区域内,其VLR没有改变。
① 位置更新请求
③ 位置更新证实
移动通信技术
主要内容
MS开机入网 初始化 用户状态 周期性登记 位置更新 MS主叫 MS被叫 寻呼 释放 切换
MS开机入网流程(以GSM900M系统为例)
(1) MS首先扫描124个频道。 (2) MS由强到弱排列扫描到的频道。 (3) 在最强频道上收听FCCH信道信息。 (4) 若没有收听到FCCH信道信息,则换到次强频道。 (5) 收听FCCH信息,进行频率校准。 (6) 收听SCH信息,包含定时信息、帧号、BSIC码,进行帧同步和时间同步。 (7) 收听BCCH信息,如随机数、位置区、网络号、切换信息、功率控制信息。 (8) 若收到的网络号不是本网号(放弃该频道并返回到(2)) 。 (9) MS在RACH信道上向BTS上传报告,请求位置更新。 (10) BTS在AGCH信道上分配SDCCH给MS,若不成功便等待。 (11) MS在分配到的SDCCH上进行鉴权,鉴权成功后进行位置更新。 (12) 位置更新成功后,MS显示屏显示服务商网络名称,入网过程结束。
2.5 GSM移动通信网络管理
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2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统
(3)呼叫接续过程 ①移动台的被呼过程。这里以北京固定用户A呼叫上海 移动用户B为例来说明移动台的被呼过程如图2-26所示。 · 固定用户A通过本地交换机将移动用户B的电话号码。 (MSISDN)送到GSM网的入口交换机(GMSC) , GMSC分析此 号码后知悉是上海的某用户,立即把MSISDN发到上海GSM 网络的HLR,请求查询用户B现在哪里?
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2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统
(1)鉴权 鉴权的作用是保护网络,防止非法盗用。同时通过拒绝 假冒合法用户的“入侵”而保护GSM移动网络的用户。当移 动用户开机请求接入网络时,移动交换中心/访问位置寄存器 ( MSC/VLR)通过控制信道将鉴权与加密参数组的一个参数传 送给用户,用户SIM卡收到这个参数后,用此参数与SIM卡 存储的用户鉴权,经同样的加密算法得出一个响应参数,传 送给移动交换中心/访问位置寄存器(MSC/VLR)。 MSC/VLR 将收到的响应参数同鉴权与加密参数组中响应参数进行比较。 由于是同一参数,同样的加密算法,因此响应参数应相同。 若移动交换中心/访问位置寄存器( MSC/VLR)比较的结果就 允许接入,否则为非法用户,网络拒绝为此用户服务。
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2.1 GSM数字蜂窝移动通信系统
②移动台的始呼过程。若某移动台MS处于开机空闲状态, 当移动用户拨好想要通话用户的电话号码,并按下发送键后, 网络就开始运行相应的接续程序。
· 移动台通过BSS向移动交换中心(MSC)发送拨号号码接 入请求信息,MSC查询网络是否繁忙,如不忙,向MS回送 同意接入请求;否则不同意。 · MSC分析移动台送来的电话号码,并根据号码连通被呼 叫方所在的MSC或PSTN并将链路已连好的信息告知MS。同 时向被呼叫方发送振铃信号。 · MS等待被呼叫方取机应答,最终进入通话。
GSM规范及移动通信
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•上行信道 •下行信道
GSM规范及移动通信
大批量生产无线发射、接收设备时,通常情况下,为什么都 需要校准?
• 在大批量生产无线发射、接收设备时,如GSM手机、cdma手机、
bluetooth时,在通常情况下,为什么都需要对这些产品进行校准?这 是由于生产这些无线发射、接收设备时,所用元器件的绝对精度通常 不足以满足设备频率、功率电平和其它参数的性能目标。因此,顺理 成章,降低系统性能偏差的方式之一就是使用更加昂贵的、精度更高 的、一致性更好的元器件。但是,在现实情况下,每个无线设备生产 厂商都刻意要给用户提供价廉物美的产品,因此在成本的压力下,设 计人员通常不会选用昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件作设 计,而是走到了相反的方向,这样校准就成为研发生产中不可或缺的 一环,它会极大地减少无线发射、接收设备对元器件的要求,降低材 料成本,最终降低整个无线发射、接收设备的成本。
• BTS(base Tranreciver Station) 基站收发信台:是一个无 • 线接囗设备,它完全由BSC控制主要负责无线传输,完成无
线
• 与有线的转换,无线分集,无线信道加密,跳频等功能.
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GSM规范及移动通信
上下信道图例1:
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GSM规范及移动通信
上下信道图例2:
• (3)、呼入:系统在收到对某个移动台的呼叫请求后,首先要找到移动
台所在的小区,然后由基站给移动台分配一个合适的信道,再通过这 个信道将振铃信息传递给移动台,移动台用户摘机后,呼入建立成功。
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GSM规范及移动通信
GSM通信的呼入/呼出过程其二
• GSM通信的呼出过程 : • (1)、开机:由移动台读取SIM卡中的用户数据,并将数据发送给最
通信网原理与技术-移动性管理
通过发送寻呼请求来寻找特定移 动设备的过程。寻呼请求可以基 于移动设备的注册信息、位置信 息或任何其他相关标识。
切换控制和路由优化
切换控制
当移动设备从一个通信区域移动到另一个通信区域时,负责 确保通信不中断的技术。这涉及到与新的基站建立连接,同 时保持与原基站的连接,直到移动设备完全转移到新区域。
03
移动通信网络中的移动性管理
移动通信网络的架构与组成
无线接入网络
提供无线通信服务,包括基站和无线设备。
核心网络
负责处理和管理移动设备的通信,包括移动交换 中心和业务控制节点。
传输网络
负责数据传输,包括光缆和卫星通信网络。
移动通信网络中的移动性管理策略
位置管理
01
跟踪和管理移动设备的位置信息,确保通信的连续性和服务质
多设备协同与无缝连接
移动互联网环境下,用户通常使用多个设备进行通信和数据传输, 需要实现多设备间的协同与无缝连接。
05
未来移动性管理的发展趋势
人工智能在移动性管理中的应用
01
人工智能技术可以用于预测和优化移动设备的移动轨迹和行为, 提高网络资源利用率和用户体验。
02
人工智能可以通过学习用户的行为模式和网络状态,自动调整
量。
切换管理
02
处理移动设备在移动过程中从一个基站切换到另一个基站的过
程。
访问控制和认证
03
确保只有授权的移动设备能够接入网络,并对设备进行身份验
证。
移动通信网络中的移动性管理协议
移动IP协议
支持移动设备在移动过程中保持IP地址不变, 实现无缝通信。
SIP协议
用于建立、修改和终止多媒体会话,支持语 音、视频和消息等通信方式。
第10讲 GSM接续和移动性管理(2)
位置区中的VLR删除该移动台的相关信息, 这叫做位置
删除。
16
位置登记概念
4) IMSI分离/ 移动台的国际移动台识别码(IMSI)在系统的某个HLR和 VLR及该移动台的SIM卡中都有存储。移动台可处于激活(开 机)和非激活(关机)两种状态。 当移动台由激活转换为非激活 状态时, 应启动IMSI分离进程, 在相关的HLR和VLR中设置标 志。 这就使得网络拒绝对该移动台的呼叫, 不再浪费无线信道 发送呼叫信息。 当移动台由非激活转换为激活状态时, 应启动 IMSI附着进程, 以取消相应HLR和VLR中的标志, 恢复正常。
8
位置登记概念
VLR BSC A cell2 cell3 BSC B cell1 cell4 HLR MSCA
cell5
VLR MSCB BSCBiblioteka C图1位置更新示意图
9
位置登记概念
(1) 同MSC/VLR中不同位置区的位置更新。
图1中, 移动台由cell3移动到cell4中的情况, 就属于 同MSC/VLR(MSC/VLRA)中不同位置区的位置更新。该位 置更新的实质是: cell4中的BTS通过BSCA把位置信息传到 MSC/VLRA中。
其基本流程包括: ① 移动台从cell3移动到cell4中;
② 通过检测由BTS4持续发送的广播信息, 移动台发现 新收到的LAI与目前存储并使用的LAI不同;
10
位置登记概念
③ 移动台通过BTS4和BSCA向MSCA发送“我在这里”位置更新请求信
息; ④ MSCA分析出新的位置区也属本业务区内的位置区 , 即通知VLRA修
5
位置登记概念
1)
当一个移动用户首次入网时, 由于在其SIM卡中找不到 原来的位置区识别码(LAI), 它会立即申请接入网络, 向移 动交换中心(MSC)发送“位置更新请求”信息, 通知GSM 系统这是一个该位置区内的新用户。MSC根据该移动台发 送的IMSI中的H1H2H3信息, 向某个特定的位置寄存器发 送“位置更新请求”信息, 该位置寄存器就是该移动台的归 属位置寄存器(HLR)。 HLR把发送请求的MSC的号码(即 M1M2M3)记录下来, 并向该MSC回送“位置更新接受” 信息。至此, MSC认为此移动台已被激活, 便要求访问位置 寄存器(VLR)对该移动台作“附着”标记, 并向移动台发送 “位置更新证实”信息, 移动台会在其SIM卡中把信息中的 位置区识别码存储起来, 以备后用。
移动通信的移动性管理
位置登记的过程
在现有的移动通信系统中,将覆盖区域分为若干 个登记区RA(Registration Area)(在GSM 中,登记区称为位置区LA——Location Area)。 当一个移动终端(MT)进入一个新的RA,位置 登记过程分为三个步骤: ➢ 在管理新RA的新VLR中登记MT ➢ 修改HLR中登记服务该MT的新VLR的ID ➢ 在旧VLR和MSC中注销该MT
引起切换的基本原因
❖ 信号强度太弱; ❖ 信号质量太差; ❖ 信号干扰太大:这种切换发生主要原因是干
扰,即移动用户正在使用的信道受到突然的 干扰,于是被切换到同一个小区的另一个信 道来避开干扰。 ❖ 移动用户离基站太远; ❖ 存在一个更合适的小区:这是从整个系统角 度来考虑的,若能够为移动用户找到一个更 加合适的小区并切换过去,就能降低整个系 统的干扰情况。
移动通信技术
什么是移动性管理
在移动通信系统中,移动终端没有固定的连接点, 这个连接点是动态的,是随着用户的移动而不断改 变的。因此,移动通信是由动态(移动)的终端通过 动态的连接点而构成一个动态的通信链路。利用 “动态”性满足“移动服务”是实现移动性网络的 一项核心技术,这就是移动性管理.
移动性管理的内容
正在通话的客户从一个小区移向另一个小区;
MS在两个小区覆盖重叠区进行通话,可占用的 TCH这个小区业务特别忙,这时BSC通知MS测试 它邻近小区的信号强度、信道质量,决定将它切换 到另一个小区,即业务平衡切换;
由于外界干扰造成的通话质量下降而必须改变原 有的业务信道转换到一条新的空闲信道上去,以保 持通话.
移动通信的移动性管理
1.1 空闲状态--位置登记 1.2 通话状态--越区切换
切换概念
将一个正处于呼叫建立状态 或忙状态的MS转换到新的业务 信道上的过程称为切换.
(通信企业管理)GSM数字移动通信原理
(通信企业管理)GSM数字移动通信原理课程MA000001 GSM数字移动通信原理ISSUE3.3目录课程说明1课程介绍1课程目标1相关资料1第1章GSM发展简史2第2章数字移动通信技术32.1 多址技术32.1.1 频分多址32.1.2 时分多址42.1.3 码分多址42.2 功率控制52.3 蜂窝技术52.3.1 频率复用的概念52.3.2 频率复用方案62.3.3 频率复用距离6第3章GSM系统结构与相关接口83.1 GSM系统结构83.1.1 系统的基本特点83.1.2 系统的结构与功能83.2 接口和协议143.2.1 主要接口143.2.2 网路子系统内部接口153.2.3 GSM系统与其它公用电信网的接口173.2.4 各接口协议173.3 GSM系统主要参数20第4章移动区域定义与识别号224.1 区域定义224.1.1 服务区224.1.2 公用陆地移动通信网(PLMN)234.1.3 MSC区234.1.4 位置区234.1.5 基站区234.1.6 小区234.2 移动识别号234.2.1 IMSI (International Mobile Subscriber Identity):234.2.2 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity):244.2.3 LMSI (Local Mobile Subscriber Identity):254.2.4 MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTN number):254.2.5 MSC-Number(MSC号码)/VLR-Number(VLR号码)264.2.6 Roaming-Number(漫游号码)与Handover-Number(切换号码)264.2.7 HLR-Number(HLR 号码)274.2.8 LAI(Location Area Identification--位置区)274.2.9 CGI(Cell Global Identification--全球小区识别)284.2.10 RSZI (Regional Subscription Zone Identity)284.2.11 BSIC(基站识别色码)284.2.12 IMEI(国际移动设备识别码)29第5章GSM系统的无线接口与系统消息305.1 无线接口305.1.1 语音编码305.1.2 信道编码315.1.3 交织315.1.4 调制技术335.1.5 跳频345.1.6 时序调整355.2 帧和信道355.2.1 基本术语简介355.2.2 信道类型和组合395.3 系统消息435.3.1 系统消息的作用435.3.2 系统消息包含种类及内容44第6章系统管理功能介绍476.1 GSM系统的安全性管理476.2 GSM系统移动性管理496.2.1 漫游管理496.2.2 切换管理49第7章GSM移动通信网527.1 网络结构527.1.1 移动业务本地网的网络结构527.1.2 省内数字公用陆地蜂窝移动通信网络结构547.1.3 全国数字公用陆地蜂窝移动通信网络结构557.2 移动信令网结构56总结58练习题59习题答案62插图目录图2-1 三种多址方式概念示意图3图2-2 D/R比6图2-3 N小区复用模式7图3-1 GSM系统结构9图3-2 移动台的功能结构10图3-3 一种典型的BSS组成方式11图3-4 GSM系统的主要接口15图3-5 网路子系统内部接口示意图16图3-6 系统主要接口的协议分层示意图18图3-7 A接口信令协议参考模型19图3-8 应用于GSM系统的7号信令协议层20图4-1 GSM区域定义22图4-2 IMSI的组成24图4-3 MSISDN的组成25图4-4 LAI的组成27图4-5 RSZI的组成28图4-6 BSIC的组成28图4-7 IMEI的组成29图5-1 语音在MS中的处理过程30图5-2 信道编码过程31图5-3 456比特交织32图5-4 三个语音帧32图5-5 突发脉冲的结构32图5-6 GSM系统调频示意图34图5-7 时间和频率中的隙缝37图5-8 帧、时隙和突法脉冲序列38图5-9 逻辑信道类型42图5-10 广播和公共控制信道的复帧43图5-11 业务信道的复帧43图6-1 加密过程48图6-2 相同BSC控制小区间的切换50图6-3 由相同MSC,不同BSC控制小区间的切换50图6-4 由不同MSC控制小区间的切换51图7-1 移动业务本地网由几个长途编号组成的示意图52图7-2 移动本地网组网图(MSC较少)53图7-3 移动本地网组网图(本地未建MSC)53图7-4 移动本地网组网图(大规模组网)54图7-5 省内数字公用蜂窝移动通信网的网络结构54图7-6 全国数字蜂窝PLMN的网络结构及其与PSTN连接的示意图55 图7-7 大区,省市信令网的转接点结构56图6-2 相同BSC控制小区间的切换63图6-3 由相同MSC,不同BSC控制小区间的切换63图6-4 由不同MSC控制小区间的切换64课程说明课程介绍本章主要介绍GSM有关的基础知识,诸如:GSM发展简史、数字移动通信技术、GSM系统结构及相关接口、TDMA帧结构、GSM的区域定义及GSM识别号、无线接口的逻辑信道及系统消息、GSM系统的移动性管理和安全性管理以及GSM移动网络结构和信令网等。
CDMA系统的移动性管理
关机注册
移动台断开电源时要注册,但只有它在当前服务的系 统中已经注册过才进行断电源注册。通知系统它不再 处于激活状态。
周期性注册
移动台在有规律的间隔内进行登记注册。 周期性注册的好处不仅能保证系统及时掌握移动台的 状态,而且当移动台的关机注册没有成功时,系统还 会自动删除该移动台的注册。 注册周期具有一折衷值,能使寻呼信道和接入信道的 负荷比较平衡。
每次注册成功,基站和移动台都要更新其存储的区域表格。移动 台为区域表格的每一次注册都提供一个计时器,一旦发现区域表 格中注册的数目超过了允许保存的数目,可根据定时器的值把最 早的(即寿命最长的)注册删掉,保证剩下的注册数目不超过允许 的数目。允许移动台注册的最大数目由基站控制,移动台在其区 域表格中至少能进行7次注册。
参数变化注册
当移动台修改其存储的某些参数时,要进行注册。 如:首选的时隙周期指数、呼叫终止激活指示符
指令注册
当基站要求移动台进行登记注册时,基站发送请求指令, 移动台就会进行登记注册。
隐含注册
当移动台成功地发送出一启动信息或寻呼应答信息时, 基站能借此判断出移动台的位置,不涉及二者之间的任 何注册信息的交换,这叫做隐含注册。
鉴权的基本原理
鉴权基本原理是要在通信双方都产生一组鉴权认证参数,这组数 据必须满足下列特性:
通信双方、移动台与网络端均能独立产生这组鉴权认证数据; 必须具有被认证的移动台用户的特征信息; 具有很强的保密性能,不易被窃取,不易被复制; 具有更新的功能; 产生方法应具有通用性和可操作性,以保证认证双方和不同认 证场合产生规律的一致性。
信令加密 话音加密 数据加密
信令加密
为了加强鉴权过程和保护用户的敏感信息,一种有效的方法是对 所选业务信道中信令消息的某些字段进行加密。信令消息加密是 由每个呼叫在信道指配时通过加密消息中信令加密字段的值来设 定呼叫的初始加密模式。一般来讲,00为不加密,0l为加密消 息。IS—95既没有讨论也没有列出要加密的消息和字段,其原 因是加密算法的使用完全受控于美国国际交易和武器规则ITAR 的出口管理规则。
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移动用户至固定用户的出局呼叫
当A的MS正确地收到自己的分配信息后, 根据信道的描述, 把自己调整到该DCCH 上, 从而和BS之间建立起一条信令传输链路。 通过BS, MS向MSC发送“业务请求” 信息。 MSC启动鉴权过程, 网络开始对MS进行鉴权。 若鉴权通过, MS向MSC传 送业务数据(若需要进行数据加密, 此操作之前, 还需经历加密过程), 进入呼叫建立 的起始阶段。 MSC要求BS给MS分配一个无线业务信道(TCH)。 若BS中没有无线 资源可用, 则此次呼叫将进入排队状态。若BS找到一个空闲TCH, 则向MS发指配命 令, 以建立业务信道链接。连接完成后, 向MSC返回分配完成信息。 MSC收到此信 息后, 向固定网络发送IAM信息, 将呼叫接续到固定网络。 在用户B端的设备接通 后, 固定网络通知MSC, MSC给MS发回铃信息。此时, MS进入呼叫成功状态并产 生回铃音。在用户B摘机后, 固定网通过MSC发给MS连接命令。MS作出应答并转 入通话。 至此, 就完成了MS主呼固定用户的进程。
用 户A P STN / ISDN GMSC
HLR
VL R
MSISDN
MSISDN
IMSI
MSRN
MSRN 链路
LAI
应答
MSC
IMSI 呼叫
BTS
用 户B MS
IMSI 呼叫
固定用户至移动用户的入局呼叫流程图
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移动用户至固定用户的出局呼叫
这种情况属于移动用户被呼的情况。其基本过程为: GSM网用 户A拨打固定网用户B的号码, A的MS在随机接入信道(RACH) 上向BTS发送“信道请求”信息。BTS收到此信息后通知BSC, 并附上BTS对该MS到BTS传输时延的估算及本次接入的原因。 BSC根据接入原因及当前资料情况, 选择一条空闲的独立专用 控制信道(SDCCH), 并通知BTS激活它。 BTS完成指定信道的 激活后, BSC在允许接入信道(AGCH)上发送“立即分配”信 息(Immediate Assignment), 其中包含BSC分配给MS的SDCCH 描述, 初始化时间提前量、初始化最大传输功率以及有关参考 值。 每个在AGCH信道上等待分配的MS都可以通过比较参考 值来判断这个分配信息的归属, 以避免争抢引起混乱。
由网络端发起的释放
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பைடு நூலகம்放
P STN / ISDN RE L RL C
MSC
BSC
数据流
断连 (D TA P )
(D TA P )
释 放 完成 (D TA P )
清 除 命令 (BS SMAP )
清 除 完成 (BS SMAP )
SCCP-RL SD SCCP-RL C
MS
释放
信 道 释放 断连
UA (断 连 )
(层 2) (层 2)
在GSM实施第一阶段的规范中, 释放过程可以简化成 两条信息: 当释放由移动台发起时, 用户按“结束(END)” 键, 发送“拆除”信息, MSC收到后就发送“释放”信息; 当释放由网络端(如PSTN)发起时, MSC收到“释放”信息 就向移动台发出“拆线”信息。 在这一阶段, 用户从拆线 到释放这段时间内不再交换信令数据
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释放
P STN / ISDN
释放 释放 完成
MSC
BSC 数据流
(D TA P)
释放 (D TA P)
(D TA P)
清 除 命令 (BSSMAP )
清 除 完成 (BSSMAP )
SCCP-RL SD SCCP-RL C
MS 断连
释 放 完成
信 道 释放 断连
UA
(层 2) (层 2)
由MS发起的释放
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固定用户至移动用户的入局呼叫
3 bit
3 bit
P LMN
ISDN / P STN
HLR
用户A ISUP / TUP
MAP GMSC
VLR
BSSMA P
MSC
BSC
ISUP / TUP
LAP D DTAP
固定用户至移动用户的入局呼叫
固定用户至移动用户的入局呼叫框图
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LAP Dm 用户B
固定用户至移动用户的入局呼叫
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固定用户至移动用户的入局呼叫
HLR将此MSISDN号码转换为移动用户识别码(IMSI), 查询内部数据, 获知用户B目前所处的MSC业务区, 并向 该区的VLR发送此IMSI号码, 请求分配一个MSRN。 VLR分配并发送一个MSRN给HLR, 再由HLR传送给 GMSC。 GMSC有了MSRN, 就可以把入局呼叫接到B 用户所在的MSC处。 GMSC与MSC的连接可以是直达 链路, 也可以是由汇接局转接的间接链路。
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固定用户至移动用户的入局呼叫
MSC根据从VLR处查到的该用户的位置区识别码 (LAI), 将向该位置区内的所有BTS发送寻呼信息 (称为一起呼叫), 而这些BTS再通过无线寻呼信道 (PCH)向该位置区内的所有MS发送寻呼信息(也是 一起呼叫)。B用户的MS收到此信息并识别出其 IMSI码后(认为是在呼叫自己), 即发送应答响应。 至此, 就完成了固定用户呼叫MS的进程。
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移动用户至固定用户的出局呼叫
P LMN ISDN / P STN
用户B ISUP / TUP
VL R
MSC
BSSMA P
BSC
LAP D DTAP
移 动 用户 至 固 定用 户 的 出局 呼 叫
LAP Dm 用户A
移动用户至固定用户的出局呼叫框图
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移动用户至固定用户的出局呼叫
用户A
MS
BTS
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释放
在GSMⅡ阶段, 释放过程要用三条信息: 如释放由网络端 (如PSTN)发起时, MSC在ISUP上送出“释放”信息, 通知 PSTN用户通信终止, 端到端的连接到此结束。 但至此呼叫并 未完全释放, 因为MSC到移动台的本地链路仍然保持, 还需执 行一些辅助任务, 如向移动台发送收费指示等。当MSC认为 没有必要再保持与移动台之间的链路时, 才向移动台送“拆除” 信息, 移动台返回“释放完成”消息, 这时所有底层链路才释 放, 移动台回到空闲状态。
第九讲 GSM的接续和移动性管理(一)
主要内容
呼叫处理
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呼叫处理
固定用户至移动用户的入局呼叫
这种情况属于移动用户被呼的情况。其基本过程为: 固 定 网 络 用 户 A 拨 打 GSM 网 用 户 B 的 MSISDN 号 码 ( 如 139H1H2H3ABCD), A 所 处 的 本 地 交 换 机 根 据 此 号 码 (139)与GSM网的相应入口交换局(GMSC)建立链路, 并将 此 号 码 传 送 给 GMSC 。 GMSC 据 此 号 码 (H1H2H3ABCD) 分析出B的HLR, 即向该HLR发送此MSISDN号码, 并向其 索要B的漫游号码(MSRN)。
信 道 请求
BSC 信 道 请求
MSC / VLR
用户B P STN / ISDN
SD CCH 应答
立 即 分配 业 务 请求 信 息 要 求 分 配 TCH
TCH
分 配 完成
回铃
(用 户 B摘 机 )连 接 命 令 应答、通话
IA M 回铃
移动用户至固定用户的出局呼叫流程图
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释放
GSM系统使用的呼叫释放方法与其他通信网使用的 呼叫释放方法基本相同, 通信的双方都可以随时终止通信。