Cme20surview

广东省和讯公司技术部,第一部分,CME20,系统的基本构成,移动通信是移动用户与固定用户之间，或移动用户,与移动用户之间的通信。在现代通信网中，它已成为发,展最快的通信方式之一，本文将主要介绍瑞典爱立信,公司,GSM,数字蜂窝移动通信系统的主要产品,CME 20,系统。讲述的内容包括,CME 20,系统的系统概论、,无线数字接入原理、,GSM,的识别码系统、呼叫的建立过,程、交换系统的鉴权及加密和设备的识别过程、蜂窝小,区的频率规划等内容。,一、,CME20,系统的构成,GSM,基本上可分为两部分：交换系统（,SS）,和,基站系统（,BSS）,（,一）、交换系统（,SS）,交换系统包括下列功能单元：,移动业务交换中心（,MSC）,拜访位置寄存器（,VLR）,归属位置寄存器（,HLR）,鉴权中心（,AUC）,设备识别寄存器（,EIR）,短信息服务中心（,SC）,操作维护中心（,OMC）,A,U,C,GMSC,V,LR,E,I,R,O,M,C,M,S,C,B,S,C,B,T,S,M,S,I,S,D,N,P,S,P,D,N,C,S,P,D,N,P,S,T,N,P,L,M,N,S,S,B,S,S,交,换,系,统,基,站,系,统,基,站,系,统,信,息,传,输,基,站,系,统,呼,叫,连,接,和,信,息,传,输,HLR,一个,MSC,控制多个基站控制器，它控制移动用户自、,至,PSTN、ISDN、PLMN、,公用数据网的呼叫。移动汇接,和网络入口功能都由,MSC,来实现。,HLR,寄存用户的鉴约信息，如补充业务、鉴权参数，,此外还有,MS,的位置信息和,IMSI，ISDN,码等。,VLR,是一个动态数据库，它包含了当前位于相应的,MSC,服务区的全部,MS,的有关信息（,IMSI,码和位置信息,LAI）。,VLR,还包括当前的,MSC,中该,MS,的更为详细的位置信息。,与其它网络的接口通过,GMSC，GMSC,称为入口移动交,换中心（,GATE WAY,网关或门道交换局）。,AUC,与,HLR,相连，是向,HLR,提供出于安全原因而,使用的鉴权参数和密钥。即三参数组。,EIR,与,MSC,相连，对接入系统的移动台的设备进,行识别。,下面讲述系统的鉴权、加密和设备的识别过程：,*鉴权、加密及设备识别,1、下列情况需先经过鉴权,1)移动台呼出及呼入。,2)移动台位置登记、位置更新。,3)移动台补充业务的登记、使用、删除。,2、鉴权过程,CME20,鉴权过程：,1、用户购机入网时，电信部门将,IMSI,号和用户鉴权键,Ki,一起分配给用户。,同时，该用户的,IMSI,和,Ki,存入,AUC。,2、,在,AUC,鉴权中心按下步骤产生一个用于鉴权和加密的三参数组。,1）产生一个不可预测的随机数,RAND。,2）,以,IMSI、Ki,和,RAND,为输入参数由两个不同的,算法电路,（,A8,和,A3）,计算出密钥,Kc,和符号响应,SRES。,3）,将,RAND、SRES、Kc,组成一个三参数组,送往,HLR,作为今后为该用户,鉴权时使用。,3、,HLR,自动存储110组每个用户的三参数组，并在,MSC/VLR,需要时传,给它。而在,MSC/VLR,中也为每个用户存储17组这样的三参数组。,这样做的目的是减少,MSC/VLR,与,HLR、AUC,之间信号传送的频次。,4、在呼叫处理过程中，,MSC,向需被鉴权的移动台发送一组参数中的,RAND,号码，移动台据此再加上要身,SIM,卡内存储的,IMSI,和,Ki,作为,A3,鉴权运算,电路的输入信号，算出鉴权的符号响应,SRES,并将其送回,MSC/VLR。,5、MSC,将原参数组中由,AUC,算出的,SRES,与移动台返回的,SRES,比较，若相,同，则认为合法，允许接入，否则为不合法，拒绝为其服务。,IMSI1,IMSI2,Ki,Ki,RAND,Kc,SRES,RAND,Kc,SRES,RAND,加密算法,8,鉴权算法,3,结果,结果,数据库,IMSI,和鉴权,产生随机数,HLR,三参数组的产生过程,AUC,HLR,MSC/VLR,MS,算法,A3,RAND,Ki,SERS,RAND,接入请求,SRES,AUC,SRES,MS,?,=,存储,HLR,中所有用户,的鉴权键,Ki,对所有用户产生一参,数,RAND/KC/SRES,临时存储所有用户的,三参数组,(,每用户1至,10个)依请求发给,VLR,存储所有拜访用户的,三数组(每用户1至7,个三参数组),存储所有有关的用,户信息,NO,YES,系统的鉴权过程,3、系统的加密过程,：,1、鉴权程序中产生的密钥,KC,随,RAND,和,SRES,一起送,往,MSC/VLR。,2、MSC/VLR,启动加密进程，发加密模式命令“,M”,（,一个数据模型）经基站发往移动台。,3、在移动台中对“,M”,进行加密运算（,A5,算法），,其输入参数为,KC、M,和,TDMA,当前帧号。加密后的,信息送基站解密。,若解密成功（“,M”,被还原出来），则从现在开始，,双方交换的信息（话音、数据、信令）均需经过加,密、解密步骤。,关键词：加密与,TDMA,帧号有关,AUC,HLR,MSC/VLR,BTS,MS,存储,HLR,中所有用,户鉴权键,Ki,对所有用户产生三,参数组,临时存储所有用户,的三参数组(每用户,1至10个并请求发给,VLR),存储所有拜访用户的,三数组(每用户1至7,个三参数组),存储所有与网路,有关的用户信息,监时存储,KC,用于,与,MS,通话中的,加密,鉴权程序,启动加密,A5,A5,A8,RAND Ki,Kc,Kc,M,M,Kc,TDMA,帧号,TDMA,帧号,加密后信息,解密后信息与,M,比较,是 否,加密完成,加密不成功,系统的加密过程,4、移动设备的识别,1、,MSC/VLR,向移动台要求,IMEI,号，移动台送该号至,MSC。,2、MSC/VLR,将,IMEI,送,EIR,检查。,3、,EIR,中定义有三个关于移动用户设备的消息。,白名单：记有全部合法移动设备号码。,黑名单：记有全部被禁止使用的移动设备的号码。,灰名单：记录有故障的移动设备号或末经型号认,证的移动设备号。,4、,EIR,收到,IMEI,后，在以上三个名单中查找，并将结果送,回,MSC，,以决定是否允许该移动设备使用网络。,EIR,MSC/VLR,MS,存储所有不,同,GSM,国家,分配了移动,设备识别码,存储所有被,列入灰/黑名,单的设备,存储本设备,识别,IMEI,接入/禁止信息,继续/停止,呼叫建立程序,检查,IMEI,发送,IMEI,IMEI,请求,呼叫建立,移动用户设备的识别过程,在用户的移动台包括两部分，一部分是用户识别卡,SIM），,它寄存用户的鉴约信息，没有,SIM,卡，,MS,不能接入,GSM,网络，但是当用于紧急业务时除外。另一,部分是用户设备（即话机，也可以使用另一个话机），,这样为防失窃，系统配置了,EIR，,用来检验设备的合法,性，可以禁止末经批准的话机设备使用。用户权与用户,设备是分开的，用户设备只是一台有权收发信机，用户,可以买卡租机，这也是一种新的业务。,三种名单：白名单-合法设备,黑名单-非法设备,灰名单-故障设备,（,二）、基站系统（,BSS）,基站系统由以下两个部分组成,1）基站控制器（,BSC）,BSC,控制一组基站，其任务是管理无线网络，即,管理无线小区及其无线信道，并提供基站至,MSC,之间的,接口。无线设备的操作和维护，移动台的业务过程。,主要表现在对,RBS,设备管理（,MO）,和小区资源的,管理（,CELL）。,2）,无线基站（,RBS）,RBS,用来提供移动台与系统的无线接口，主要由无,线收发信机构成。,（三）、操作支援系统（,OSS）,在,GSM,建议中称为,OMC，,用于整个,CME20,系统的集,中操作与维护。,二,、,CME20,系统的网络结构,1、,CME20,系统的网络构成,1）入口,MSC（GMSC）,提供,CME20、PLMN,网络与其它通信网间的链路。具,有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能。,2）,MSC/VLR,业务区,MSC,所覆盖的服务区域，凡在该区的移动台均在该区,的拜访位置寄存器（,VLR）,登记。,3）位置区（,LA）,广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。由,MSC,定义，与,BSC,无关（一个,LA,可以属于多个,BSC，,但只能属于,一个,MSC/VLR）,4）小区（,CALL）,一个位置区划分为若干个小区，它是网络中一个基本,的无线覆盖的区域。,图,2,入,口,M,S,C,的,网,络,位,置,MSC/VLR,业务区,MSC/VLR,业务区,MSC/VLR,业务区,MSC/VLR,业务区,GMSC,G,S,M,服,务,区,P,L,M,N,服,务,区,M,S,C,V,L,R,服,务,区,位,置,区,小,区,图,3,CME20,的网络结构,GSM/PLMN,网络和其它,PSTN、ISDN,或,PLMN,网间的,链路，将位于国际或国内汇接交换机的级别上。,GSM/PLMN,网的全部入局呼叫将选路入口至一个或多,个入口,MSC。MSC,作为,GSM/PLMN,的入局汇接交换机，,它具有为移动终端的呼电询问呼叫路由的功能。它能使系,统为呼叫选路至它们的最终的目的地被叫移动台。,在,GSM/PLMN,网络中，全部至移动终端的呼叫，都要,选路至某一个具有入口功能的,MSC，,该,MSC,称为,GMSC。,GSM/PLMN,网络的区是由一个或几个,MSC/VLR,业务区,构成，能够提供,GSM/PLMN,网络与其它通信网络间的链路，,具有为呼叫查询、选接呼叫路由的功能的,MSC,称为入口,MSC，,简称,GMSC。MSC,服务区表示由该,MSC,所覆盖的服,务区域，凡在该区的移动台均在该区的拜访位置寄存器,（,VLR）,登记。因此，,MSC,总与,VLR,构成同一个节点，写,作,MSC/VLR。,每个,MSC/VLR,服务区又被分成若干个位置区，位置,区是,MSC/VLR,服务区的一个部分，在一个位置区内，移,动台可以自由地移动，不需做位置更新。一个位置区是,广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼区域。一个位,置区只能属于某一个,MSC/VLR。,利用位置区识别码,（,LAI），,系统能够区别不同的位置区。,一个位置区又划分为若干个小区。每个小区具有专用,的识别码（,CGI），,它表示网络中一个基本的无线覆盖,区域。利用基站识别码（,BSIC），,移动台本身能区分使用,同样载频的各个小区。,GSM,网络是一个可以全球范围内联网漫游的“全球通”,系统，所以,GSM,业务区的范围可以覆盖全球，它的业务区,由全球的全部成员国的,GSM/PLMN,业务区构成。一个国家,可以有一个或多个的,GSM/PLMN,网络，每个,GSM/PLMN,网络可由多个,MSC/VLR,业务区构成，每个,MSC/VLR,业务,区又被分成若个位置区，每个位置区又划分为若干个小区，,每个小区是一个特定的,BTS,覆盖的区域。,GSM,业务区：由全球所有的成员国的,GSM/PLMN,业务,区所构成的覆盖区域。移动台可以在整个覆盖区域内漫游。,GSM/PLMN,业务区：一个网络运营商所运营的,GSM/PLMN,网络的覆盖区域。一个国家范围内可以一个或多个,GSM/PLMN,网络。,MSC,业务区：表示网络中由一个,MSC,所覆盖的服务区域，,凡在该区的移动台均在该区的拜位置寄存器（,VLR）,登记。,所以，,MSC,总与,VLR,构成同一个节点，写作,MSC/VLR。,位置区（,LA）：,位置区是,MSC/VLR,业务区的一部分。,每一个,MSC/VLR,业务区分成几个位置区，在一个位置区,内，移动台可以自由地移动，不需做位置更新。所以，,一个位置区是广播寻呼消息以便找到某移动用户的寻呼,区域。一个位置区只能属于一个,MSC/VLR。,利用位置区,识别码（,LAI），,系统能够区别不同的位置区。,LA,区域的划分要充分