交换培训教材-GSM基础知识.doc
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1、GSM基础知识 安徽移动网络部交换科胡尚可GSM基础知识安徽移动网络部交换科2006年12月目 录第一章 交换系统的基本原理2第一节 交换系统的功能单元3一、移动业务交换中心3二、归属用户位置寄存器4三、访问用户位置寄存器4四、鉴权中心4五、设备识别寄存器5六、各功能单元的接口5第二节 交换系统的编号计划7一、常用编号及其结构7二、设备地址标识号码12第二章 交换业务典型流程及关键指标13第一节 鉴权过程14第二节 位置登记16一、变化到已知MSC/VLR的位置更新17二、变化到未知MSC/VLR的位置更新18第三节 切换流程19一、由相同BSC控制的小区间的切换20二、由同一MSC,不同BS
2、C控制小区间的切换20三、由不同MSC控制的小区间的切换22第四节 GSM呼叫实例24一、移动主叫,例如至PSTN24二、移动被叫,例如呼叫来自PSTN25三、移动呼叫移动(移动用户在不同的MSC/VLR)26第四节 关键指标27一、VLR用户利用率27二、HLR鉴权用户利用率27三、HLR开户用户利用率27二、CP负荷27三、PAGING成功率27四、信令负荷28五、话务中继每线话务量28六、录音通知统计28七、网络接通率28八、切换成功率28第一章 交换系统的基本原理本章导读通过对本章的学习,您将了解到: 交换系统的组成和原理。交换子系统包括MSC(移动交换中心)、HLR(归属用户位置寄存
3、器)、VLR(访问用户位置寄存器)、AC(鉴权中心)、EIR(终端设备寄存器)。第一节 交换系统的功能单元一、移动业务交换中心MOBILESERVICE SWITCHING CENTERl MSC是整个网络的核心,完成最基本的网络功能,协调与控制整个GSM网络中BSS、OSS的各个功能实体。l 接口管理,实现各种相应的管理功能,提供与PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN的接口。l 支持一系列电信业务、承载业务和补充业务.l 支持查询、切换、位置更新网络功能.l 支持路由选择功能。l 计费数据的采集和传送.二、归属用户位置寄存器HOME LOCATION REGISTERl 是GSM系统的中
4、央数据库,存储该HLR控制的所有存在的移动用户的相关信息。l 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、用户类别和业务类别等半永久性数据,HLR也存储漫游移动用户所在的MSC区域的有关动态数据,从而为MSC提供建立呼叫的所需的路由信息等相关数据。l 用户每进入一个VLR,HLR将更新用户的VLR地址,以便被叫时寻访用户。三、访问用户位置寄存器VISITOR LOCATION REGISTERl 是服务于其控制区域内的移动用户。l 它存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息,为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。l VLR是一个动态数据库,需要实时与有关的HLR进
5、行大量的数据交换以保证数据的有效性。l 用户每到一个VLR服务区,VLR启动位置更新,从HLR或以前的VLR获取用户的呼叫资料。而一旦此用户离开后,将取消VLR中此用户的数据。l 用户漫游号码的分配.l 一般与MSC合设。四、鉴权中心AUTHENTICATION CENTERl AUC属于HLR的一个功能单元部分,专用于GSM系统的安全性管理。l 存储着鉴权信息,防止无权用户接入系统.l 存储着加密密钥和加密算法,防止无线接口中数据被窃.l 产生鉴权三元组:RAND(随机数)、SRES(符号响应)、Kc(密钥)A3(RAND,Ki) SRESA8(RAND,Ki) Kcl 一般与HLR合设。五
6、、设备识别寄存器EQUIPMENT IDENTIFICATION REGISTERl 存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI),以确定移动台的合法性,使网络具有防止无权用户接入等功能.l 有三种表格:白名单、灰名单、黑名单.分别列出了准许使用的、需监视的、失窃不准使用的移动设备识别码。六、各功能单元的接口(一)内部接口:1、A接口A接口定义为网络子系统(NSS)与基站子系统(BSS)间的通信接口,用于传递移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理信息等.2、B接口B接口定义为访问用户寄存器(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)向访问用户寄存器
7、(VLR)询问有关移动台(MS)当前位置信息或通知访问用户寄存器(VLR)有关移动台(MS)的位置更新信息等.3、C接口C接口定义为归属用户寄存器(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,移动业务交换中心(MSC)应向被叫用户所在的归属位置寄存器(HLR)询问被叫移动台的漫游号码。4、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.5、E接口E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换
8、中心(MSC)之间的接口.当移动台(MS)在一个呼叫进行过程中,从一个移动业务交换中心(MSC)控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心(MSC)的控制区时,为不中断通信需完成越区信道切换过程,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。6、F接口F接口定义为移动业务交换中心(MSC)与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.7、G接口G接口定义为访问用户位置寄存器(VLR)之间的接口。当采用临时移动用户识别码(TMSI)时,此接口用于向分配此TMSI的访问用户位置寄存器(VLR)询问有关此移动用户的国际移动用户识别码(IMSI)的信息。
9、(二)外部接口:GSM网络与其它公用电信网的接口其它公用电信网泛指公用电信网(PSTN),综合业务数字网(ISDN),公用分组交换数据网(PSPDN)和电路交换公用数据网(CSPDN)等。第二节 交换系统的编号计划一、常用编号及其结构GSM系统是复杂的通信系统,它包括众多的功能实体和繁杂的实体间、子系统间及网络间的接口。为了将一个呼叫接续至某个用户,系统需要调用相应的实体,因此要实现正确的寻址,编号计划就尤为重要。(一)常用编号:1、MCC mobile country code MCC移动国家码,由3位数组成,唯一地识别移动用户所属的国家。中国的MCC规定为460。2、CC country
10、code 国家码,即移动台登记注册的国家。中国的CC规定为863、MNC mobile network code MNC移动网号,最多由2位数组成,识别移动用户所归属的移动通信网。中国移动的网号为00和 024、NDC national destination code 网络接入号码,中国移动网为134(08) 135139 158 159.(二)编号计划1、移动用户号码Mobile subscriber ISDN number (MSISDN)MSISDN是指主叫用户为呼叫GSM PLMN中的一个移动用户所需拨的号码,采取E.164编号方式。存储在HLR和VLR中.CC是国家代码,有两位数。
11、NDC是网号,有三位数。SN是用户号,有位八数.例如8613905510004,则86是中国的代码,139是网号,0551 0004就是用户号。 2、国际移动用户识别码International mobile subscriber identity (IMSI)IMSI是GSM系统分配给移动用户的唯一的识别号。此号码在整个GSM系统中有效,用于用户身份的识别.采取E。212编码方式。在呼叫建立与位置更新时,需要用到IMSI,并同时存储在SIM卡、HLR/AC中。它的长度固定为15位。MCC是国家移动代码,MNC是移动网络识别号,MSIN是移动用户识别号。例如460007349940004,MC
12、C是460,MNC是00, 7349940004是H1H2H3。MSIN移动用户识别码,唯一的识别某一移动通信网中的移动用户。NMSI国家移动用户识别码,由MNC与MSIN组成。3、国际移动设备识别码International mobile equipment identity (IMEI)IMEI是移动终端的设备识别号,唯一标识一个移动台,EIR用此号码来判别手机是否有权使用。TAC-型号批准码,由欧洲型号批准中心分配FAC-最后装配码,表示生产厂家或最后装配所在地由厂家进行编码SNR-序号码,这个数字的独立序号码唯一地识别每个移动设备的TAC和FAC的4、位置区识别码Location ar
13、ea identity (LAI)LAI由MCC、MNC和LACOD组成。LOCAD是位置区的编号。在手机做被叫时,要利用其登记的位置区进行寻呼。当手机从一个位置区移动到另一个时,需要进行位置更新。5、小区全球识别码Cell Global Identification(CGI)CGI由MCC、MNC、LACOD和CI组成, 用来识别一个位置区内的小区。CI为小区识别码,识别一个位置区内的小区,最多为16bits。6、临时移动用户识别码(TMSI)考虑到移动用户的安全性,空中接口传递的IMSI用TMSI代替,因为它没有加密.VLR可给来访的每一用户分配一个临时的也是唯一的TMSI,在每次鉴权成功
14、后分配。只在某一VLR管辖区内有效,当用户离开此VLR服务区后,即释放此号码。在呼叫建立和位置更新时可使用TMSI.TMSI分配原则包含四个字节,可以由八个十六进制数组成,其结构可由各运营部门根据当地情况而定7、Mobile station roaming number (MSRN) 漫游号码 MSRN是指当移动台漫游后,为使GSM移动通信网能再进行路由选择,把来话呼叫转移到移动台当前所登记的MSC而由VLR临时分配给移动台的一个号码。MSRN并不是用户号码,在每次移动台有来话呼叫时,根据HLR的请求,临时由VLR分配一个MSRN并传给主叫方,用来进行呼叫接续。例如8613900551123,
15、其中8613900551是MSC的识别号,而123则是接续时随机分配的号码。此外,HON(HANDOVER NUMBER)在手机进行越局切换时,被用来建立两个MSC之间的联系.(三)不同编号计划的号码转换规则1、MSISDN(E。164)用户号码与IMSI(E.212)的号码转换规则: 1)对于13(59)0H1H2H3XXXX号段的IMSI的对应关系为:46000H1H2H3(59)XXXXXX2)对于13(5-9)(1-9)XXXXXXX号段的IMSI的对应关系如下:46000H1H2H3(X5)(19)(0 OR 1)XXXX1391H1H2H3ABCD1399H1H2H3ABCD对应4
16、6000H1H2H3 41X2 ABCD-46000H1H2H3 49X2 ABCD1381H1H2H3ABCD-138H1H2H3ABCD对应46000H1H2H3 31X2 ABCD-46000H1H2H3 39X2 ABCD1371H1H2H3ABCD-1379H1H2H3ABCD对应46000H1H2H3 21X2 ABCD46000H1H2H3 29X2 ABCD1361H1H2H3ABCD-1369H1H2H3ABCD对应46000H1H2H3 11X2 ABCD46000H1H2H3 19X2 ABCD1351H1H2H3ABCD-1359H1H2H3ABCD对应46000H1H
17、2H3 01X2 ABCD-46000H1H2H3 09X2 ABCD3) 对于134H0H1H2H3XXXX(H0=0-8)号段的IMSI的对应关系如下:460020H0H1H2H3XXXXX4) 对于158H0H1H2H3XXXX号段的IMSI的对应关系如下:460028H0H1H2H3XXXXX5) 对于159H0H1H2H3XXXX号段的IMSI的对应关系如下:460029H0H1H2H3XXXXX2、IMSI(E.212)与E。214转换规则 1)135139 E.212与E。214格式的转换规则为: 460 00 MSIN +86 139 MSIN2)134(08)、158、159
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