《现代交换原理与技术》课件第5章移动交换.pptx

1、移动交换技术移动交换技术2024-9-115.1.1 移动通信的基本概念和主要移动通信的基本概念和主要特点特点移动通信是指在通信过程中，通信者至少有一方处于移动状态下的通信方式。2024-9-12该通信方式主要有以下等特点：1无线电波传播复杂无线电波传播复杂2移动台在强干扰下工作移动台在强干扰下工作3对移动台要求对移动台要求高高4通信系统通信系统复杂复杂5通信容量有限通信容量有限2024-9-131无线电波传播复杂无线电波传播复杂移动通信是指在自然空间下，通过移动通信是指在自然空间下，通过无线电磁波进无线电磁波进行信息的发射和传输行信息的发射和传输，通常由于自然或人为因素，通常由于自然或人为因

2、素使得电波传播环境恶劣，导致接收到的信号是由使得电波传播环境恶劣，导致接收到的信号是由多条不同路径的信号叠加形成的。多条不同路径的信号叠加形成的。2024-9-142024-9-15 2移动在强干扰下工作移动在强干扰下工作移动通信是在复杂的干扰环境中工作的，移动台移动通信是在复杂的干扰环境中工作的，移动台在工作时除了受到外部干扰之外，还包括互调干在工作时除了受到外部干扰之外，还包括互调干扰、邻道干扰和同频干扰。其中，同频干扰是移扰、邻道干扰和同频干扰。其中，同频干扰是移动通信所特有的。动通信所特有的。2024-9-163对移动台要求高对移动台要求高要求移动终端具有很强的适应能力，包括：使用要求

3、移动终端具有很强的适应能力，包括：使用性能可靠、携带方便、小型、低功耗，及耐高、性能可靠、携带方便、小型、低功耗，及耐高、低温；同时在使用上，要求方便简洁、易于操作，低温；同时在使用上，要求方便简洁、易于操作，可针对于不同用户群体提供特殊使用功能和定制可针对于不同用户群体提供特殊使用功能和定制业务。业务。2024-9-174通信系统复杂通信系统复杂与传统固网不同，移动通信系统要涉及到对无线与传统固网不同，移动通信系统要涉及到对无线信道进行频率和功率的控制；对用户终端提供网信道进行频率和功率的控制；对用户终端提供网络搜索、位置登记、行踪纪录以及终端安全与网络搜索、位置登记、行踪纪录以及终端安全与

4、网络安全鉴权；支持在不同地区和络安全鉴权；支持在不同地区和不同运营者不同运营者之间之间的越区切换、自动漫游等功能。的越区切换、自动漫游等功能。2024-9-185通信容量有限通信容量有限在各个国家，移动通信可利用的频谱资源都非常在各个国家，移动通信可利用的频谱资源都非常紧张，而移动通信业务量的需求却与日俱增的。紧张，而移动通信业务量的需求却与日俱增的。根据香农公式我们知道：在频率资源、信噪比一根据香农公式我们知道：在频率资源、信噪比一定的前提下，通信容量是有限的。所以当前必须定的前提下，通信容量是有限的。所以当前必须科学规划并合理分配已有的频谱资源，同时如何科学规划并合理分配已有的频谱资源，同

5、时如何增加系统容量是移动通信发展的重要方向之一。增加系统容量是移动通信发展的重要方向之一。2024-9-195.1.2 移动通信的发展历程及分类移动通信的发展历程及分类1第一代模拟移动通信系统第一代模拟移动通信系统1G1978年底，贝尔实验室研制成功模拟蜂窝网第一年底，贝尔实验室研制成功模拟蜂窝网第一代移动通信系统代移动通信系统AMPS（先进移动电话系统），（先进移动电话系统），俗称俗称“本地通本地通”，于，于1983年正式投入商用。我国年正式投入商用。我国主要采用的是英国的主要采用的是英国的TACS(全接入通信系统全接入通信系统)。这。这些系统只能传输语音业务，属于模拟移动通信系些系统只能传

6、输语音业务，属于模拟移动通信系统。统。1984年由摩托罗拉生产的全球第一款移动电年由摩托罗拉生产的全球第一款移动电话，名为话，名为DynaTAC。2024-9-1102第二代数字移动通信系统第二代数字移动通信系统2G在在20世纪世纪90年代出现了两种典型的，以数字语音年代出现了两种典型的，以数字语音传输技术为核心的传输技术为核心的2G移动通信系统：一种是基于移动通信系统：一种是基于TDMA所发展、源于欧洲的所发展、源于欧洲的GSM（Global Systems for Mobile communications）系统，）系统，另一种是基于另一种是基于CDMA所发展的，是美国最简单的所发展的，是

7、美国最简单的CDMA（Code Division Multiple Access）系统。）系统。2024-9-1113第第3代移动通信系统代移动通信系统3G1985年，由国际电信联盟（年，由国际电信联盟（ITU）提出的，最初称）提出的，最初称为为FPLMTS（陆地移动系统），在（陆地移动系统），在1996年更名为年更名为IMT-2000，其中，其中2000有三种含义，如图有三种含义，如图5.2所示。所示。第第3代移动通信标准指支持高速数据传输的蜂窝代移动通信标准指支持高速数据传输的蜂窝移移动通信技术动通信技术，主要有，主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX四大主流无线

8、接口标准。四大主流无线接口标准。其中其中TD-SCDMA是中国首次提出的国际通信标准，是中国首次提出的国际通信标准，是中国移动通信发展史上的一座里程碑。是中国移动通信发展史上的一座里程碑。2024-9-1122024-9-1134第第4代移动通信系统代移动通信系统4G第第4代移动通信系统（代移动通信系统（4G）也称为）也称为IMT-Advanced技术技术,包含包含 TDD和和FDD两种制式，并能够传输高两种制式，并能够传输高清视频图像，它的图像传输质量与当前高清晰度清视频图像，它的图像传输质量与当前高清晰度电视相差无几。电视相差无几。4G系统能够支持下行速率为系统能够支持下行速率为100Mb

9、ps，比目前的，比目前的ADSL上网快上网快100倍，上传的倍，上传的速度也能达到速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。在对于无线服务的要求。在2013年年12月月4日，中国工日，中国工信部向国内三大运营商正式发放信部向国内三大运营商正式发放TD-LTE牌照；在牌照；在2014年年12月月22日宣布在条件成熟时研究发放日宣布在条件成熟时研究发放LTE FDD牌照。牌照。2024-9-1145.1.3 移动通信的系统组成移动通信的系统组成蜂窝式移动通信系统由移动业务交换中心蜂窝式移动通信系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（）、基站（BS）

10、、移动台（）、移动台（MS）以及本）以及本地电话网相连的中继线和传输线等组成地电话网相连的中继线和传输线等组成2024-9-1152024-9-116移动业务交换移动业务交换中心中心主要功能主要功能为完成为完成移动台和移动台之间、移动台和固定用户移动台和移动台之间、移动台和固定用户之间的数据信息交换转接和系统级的管理。基站之间的数据信息交换转接和系统级的管理。基站和移动台均由和移动台均由收发信机、馈线和天线收发信机、馈线和天线等组成。等组成。2024-9-117基站基站基站是无线电台的一种形式，有一定的无线电覆基站是无线电台的一种形式，有一定的无线电覆盖区，称为盖区，称为无线小区无线小区。无线

11、小区的覆盖范围大小。无线小区的覆盖范围大小由基站天线的由基站天线的发射功率和高度、倾角发射功率和高度、倾角等共同决定等共同决定的。移动用户通过基站和移动业务交换中心即可的。移动用户通过基站和移动业务交换中心即可实现与其他移动用户之间的通信；通过中继线与实现与其他移动用户之间的通信；通过中继线与市话局的接续，可以实现与固网之间的通信。市话局的接续，可以实现与固网之间的通信。2024-9-1185.2.1 GSM系统的结构和各部分的功能系统的结构和各部分的功能2024-9-1192024-9-1201移动台移动台MS移动台包括两部分：移动台包括两部分：GSM系统中的用户设备和系统中的用户设备和SI

12、M卡。卡。用户设备是用户所持有的硬件设备，用来接入到用户设备是用户所持有的硬件设备，用来接入到通信系统，每部设备都拥有一个全球唯一的对应通信系统，每部设备都拥有一个全球唯一的对应于它的永久性识别号于它的永久性识别号IMEI。2024-9-121SIM卡卡SIM卡是指插入到用户设备中的智能卡。卡是指插入到用户设备中的智能卡。SIM卡的卡的功能是用来标示移动用户的身份功能是用来标示移动用户的身份,还可存储该用户还可存储该用户的服务权限信息及一定大小的其他信息数据的服务权限信息及一定大小的其他信息数据。移动设备可以从设备销售商处购买移动设备可以从设备销售商处购买,但但SIM卡必须从相应网卡必须从相应

13、网络运营商处获取。如果终端设备内未入插络运营商处获取。如果终端设备内未入插SIM卡卡,就只能使就只能使用其进行紧急呼叫。用其进行紧急呼叫。2024-9-1222基站子系统基站子系统BSSBSS是与是与MS进行通信的系统设备，受进行通信的系统设备，受MSC直接控直接控制。由基站收发信台（制。由基站收发信台（BTS）和基站控制器（）和基站控制器（BSC）共同构成。共同构成。BSC具有对一到多个具有对一到多个BTS集中控制的功能，任何集中控制的功能，任何BTS接收到的操作信息都来自接收到的操作信息都来自BSC。其主要功能是。其主要功能是对无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和对无线信道管理、实施呼

14、叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区域内移动台的进行越区切换拆除，并为本控制区域内移动台的进行越区切换控制等。控制等。2024-9-123 BTS是用来提供基站与移动台之间的空中接口，是用来提供基站与移动台之间的空中接口，受受BSC完全控制，主要负责无线信号传输，完成完全控制，主要负责无线信号传输，完成无线部分和有线部分的衔接转换、无线分集、无无线部分和有线部分的衔接转换、无线分集、无线信道加密解密和跳频功能等。线信道加密解密和跳频功能等。2024-9-1243网络交换子系统网络交换子系统NSSNSS主要功能包括：主要功能包括：GSM系统的交换功能，用于系统的交换功能，用于用户数据与移动性管

15、理、安全性管理所需的数据用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能等。主要包括以下几个库功能等。主要包括以下几个部分部分：（1）移动业务交换中心）移动业务交换中心MSC（2）访问用户位置寄存器）访问用户位置寄存器VLR（3）归属用户位置寄存器）归属用户位置寄存器HLR（4）鉴权中心）鉴权中心AUC（5）移动设备识别寄存器）移动设备识别寄存器EIR（6）操作维护中心）操作维护中心OMC2024-9-125（1）移动业务交换中心）移动业务交换中心MSC它它是是 GSM系统中的核心部分，控制所管辖区域内系统中的核心部分，控制所管辖区域内所有所有BSC的的业务业务，提供交换功能及和系统内其它，提

16、供交换功能及和系统内其它功能的连接和实现话路交换。功能的连接和实现话路交换。2024-9-126（2）访问用户位置寄存器）访问用户位置寄存器VLR它是用来存储用户当前位置信息的动态数据库。它是用来存储用户当前位置信息的动态数据库。例如用户的号码、向用户提供的服务和所处位置例如用户的号码、向用户提供的服务和所处位置区的识别等参数。当用户漫游到新的区的识别等参数。当用户漫游到新的MSC控制区控制区时，必须向该地区的时，必须向该地区的VLR进行申请登记。一旦该进行申请登记。一旦该用户离开这个用户离开这个VLR的所控制范围，则在另一个的所控制范围，则在另一个VLR重新登记，原重新登记，原VLR将注销该

17、移动用户的临时将注销该移动用户的临时数据记录。数据记录。2024-9-127通常情况下，通常情况下，VLR和和MSC都合并在同一设备实体都合并在同一设备实体中，因为在每一次呼叫时，这两者之间总有大量中，因为在每一次呼叫时，这两者之间总有大量的信令进行流通。如果分放在两个不同实体设备的信令进行流通。如果分放在两个不同实体设备中，会使它们之间的信令链路承受高负荷。中，会使它们之间的信令链路承受高负荷。2024-9-128（3）归属用户位置寄存器）归属用户位置寄存器HLRHLR相当于相当于GSM系统的中央数据库，每个移动用系统的中央数据库，每个移动用户都必须先在户都必须先在HLR注册登记，它主要存储

18、两类信注册登记，它主要存储两类信息：一是有关用户自身的参数，包括移动用户识息：一是有关用户自身的参数，包括移动用户识别号码别号码IMSI号、接入优先级、号、接入优先级、Ki号、用户类别和号、用户类别和补充业务等数据；二是有关用户当前所处位置的补充业务等数据；二是有关用户当前所处位置的信息，当用户漫游到信息，当用户漫游到HLR所属服务的区域之外，所属服务的区域之外，那么那么HLR需要登记由该区域传来的位置信息。这需要登记由该区域传来的位置信息。这样当呼叫到任何一个不知道当前所属哪一个区域样当呼叫到任何一个不知道当前所属哪一个区域的移动用户时，均可以由这个移动用户的的移动用户时，均可以由这个移动用

19、户的HLR获获取它当前所在的位置信息，从而建立连接。取它当前所在的位置信息，从而建立连接。2024-9-129（4）鉴权中心）鉴权中心AUCAUC是用于产生为确定移动用户的身份及对呼叫是用于产生为确定移动用户的身份及对呼叫保密所需鉴权、加密流程三参数的功能实体。一保密所需鉴权、加密流程三参数的功能实体。一般情况下，般情况下，AUC与与HLR合置在一起，在合置在一起，在AUC/HLR内部，内部，AUC数据作为部分数据表存在。数据作为部分数据表存在。2024-9-130（5）移动设备识别寄存器）移动设备识别寄存器EIREIR也是一个数据库，存储有关移动台参数，主要也是一个数据库，存储有关移动台参数

20、，主要完成对移动设备的识别、监视和闭锁等功能，以完成对移动设备的识别、监视和闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。通过检查防止非法移动台的使用。通过检查白名单白名单、黑名、黑名单和单和灰名单灰名单这三种表格，在表格中分别列出了准这三种表格，在表格中分别列出了准许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的许使用的、出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的移动设备的IMEI识别码，使得运营部门对于失窃识别码，使得运营部门对于失窃或者由于技术故障和误操作而危及到网络正常运或者由于技术故障和误操作而危及到网络正常运行的行的MS设备，都能采取及时的防范措施，以确保设备，都能采取及时的防范措施，以确保网络内

21、所使用的移动设备的唯一性和安全性。网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。2024-9-131（6）操作维护中心）操作维护中心OMCOMC对全网进行监控与操作如：报警、备用设备对全网进行监控与操作如：报警、备用设备激活、系统自检、话务量的统计与计费、系统的激活、系统自检、话务量的统计与计费、系统的故障诊断与处理等。故障诊断与处理等。2024-9-1325.2.2 GSM系统的接口系统的接口2024-9-133GSM系统的接口系统的接口1Um接口：接口：BTS和和MS之间的接口。之间的接口。2Abis接口：接口：BSC和和BTS之间的接口，之间的接口，Abis接口接口支持向客户提供的所有服务，并

22、支持对支持向客户提供的所有服务，并支持对BTS无线无线设备的控制和无线频率的分配。设备的控制和无线频率的分配。2024-9-134GSM系统的接口系统的接口3A接口：接口：BSC与与MSC之间的接口，主要之间的接口，主要传递呼叫处理、移动性管理等信息。传递呼叫处理、移动性管理等信息。4B接口：接口：MSC与与VLR之间的接口，用于之间的接口，用于MSC向向VLR询问有关移动台当前位置信息，询问有关移动台当前位置信息，或通知或通知VLR有关移动台的位置更新。有关移动台的位置更新。2024-9-1355C接口：接口：MSC与与HLR之间的接口，之间的接口，用于查询用户信息。用于查询用户信息。6D接

23、口：接口：HLR与与VLR之间的接口，之间的接口，主要交换位置信息和客户信息。主要交换位置信息和客户信息。GSM系统的接口系统的接口2024-9-1367E接口：接口：MSC与与MSC之间的接口，用于移动台之间的接口，用于移动台在呼叫期间从一个在呼叫期间从一个MSC区移动到另一个区移动到另一个MSC区，区，为保持通话连续而进行局间切换，以及两个为保持通话连续而进行局间切换，以及两个MSC间建立客户呼叫接续时传递有关消息。间建立客户呼叫接续时传递有关消息。8F接口：接口：MSC与与EIR之间的接口，用于之间的接口，用于MSC检检验移动台验移动台IMEI时使用。时使用。9G接口：接口：VLR和和V

24、LR之间的接口，当移动台以之间的接口，当移动台以TMSI启动位置更新时启动位置更新时VLR使用使用G接口向前一个接口向前一个VLR获取获取MS的的IMSI。GSM系统的接口系统的接口2024-9-1375.3 移动通信系统的编号、鉴权和加移动通信系统的编号、鉴权和加密密5.3.1 编号计划编号计划在在GSM系统中，为了便于识别，定义了如下的一系统中，为了便于识别，定义了如下的一些编号方式些编号方式:(1)移动台的国际移动台的国际ISDN号码号码MSISDN打电话时所拨被叫的手机号打电话时所拨被叫的手机号2024-9-1382024-9-139其中其中CC(Country Code)=国家码，即

25、在国际长途国家码，即在国际长途电话中要使用的标识号，中国为电话中要使用的标识号，中国为86。NDC（National Destination Code）=国内目国内目的地码，即网络接入号，也就是手机平时拨号的的地码，即网络接入号，也就是手机平时拨号的前前3位。中国移动位。中国移动GSM网的接入号为网的接入号为134139、150152、157159，中国联通，中国联通GSM网的接入号为网的接入号为130132、155156。2024-9-140 H0 H1 H2 H3：用户归属位置寄存器的识别号，：用户归属位置寄存器的识别号，确定用户归属，精确到地市。确定用户归属，精确到地市。SN（Subsc

26、riber Number）=用户号码用户号码如一个如一个GSM移动手机号码为移动手机号码为86 13912345678，86是是国家码，国家码，139是是NDC，用于识别网络接入号；，用于识别网络接入号；1234用于识别归属区，用于识别归属区，5678是用户号码。是用户号码。2024-9-141（2）国际移动用户识别码）国际移动用户识别码国际国际移动用户识别码（移动用户识别码（IMSI：International Mobile Subscriber Identification Number）是一个手机号码的）是一个手机号码的唯一身份证明，唯一身份证明，15位。位。移动国家号移动国家号MCC移

27、动网号移动网号MNC移动用户识别码移动用户识别码MSIN 460 00 0912121001MCC(Mobile Country Code)=移动国家号码，由移动国家号码，由3位数位数字组成，唯一识别移动用户所属的国家，我国为字组成，唯一识别移动用户所属的国家，我国为460。MNC(Mobile Network Code)=移动网号，由移动网号，由2位数字组位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动的成，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动的GSM 网为网为00，中国联通的，中国联通的GSM 网为网为01。2024-9-142MSINMSIN(Mobile Station Ide

28、ntity Number)=移动移动用户识别码，采用等长用户识别码，采用等长10位数字构成，用于识别位数字构成，用于识别国内国内GSM移动通信网中的移动用户。移动通信网中的移动用户。2024-9-143（3）移动用户漫游号码）移动用户漫游号码MSRNMSRN由用户漫游地的由用户漫游地的MSC/VLR临时分配的，用临时分配的，用来标识用户目前所在的来标识用户目前所在的MSC。该号码在接续完成。该号码在接续完成后即可释放资源，以便给其他用户使用。后即可释放资源，以便给其他用户使用。2024-9-144（4）临时移动用户识别码）临时移动用户识别码TMSITMSI是为了对用户身份进行保密，所以在无线通

29、是为了对用户身份进行保密，所以在无线通道上代替道上代替IMSI使用的临时移动用户标识，这样可使用的临时移动用户标识，这样可以保护用户在空中的话务及信令通道的隐私，使以保护用户在空中的话务及信令通道的隐私，使其其IMSI不会暴露给别人。不会暴露给别人。2024-9-1455.3.2 鉴权与加密鉴权与加密一、用户鉴权一、用户鉴权用户鉴权也称为用户认证，其目的是以一种可靠用户鉴权也称为用户认证，其目的是以一种可靠的方法确认用户的合法身份。它不依赖于的方法确认用户的合法身份。它不依赖于IMSI、MSDN或或IMEI，这是，这是GSM区别于其他系统的一个区别于其他系统的一个特点。特点。2024-9-14

30、6用户鉴权用户鉴权用户鉴权由用户鉴权由VLR/AUC和用户配合完成，其鉴权原和用户配合完成，其鉴权原理如图理如图5.7所示。当用户发起呼叫或进行位置更新所示。当用户发起呼叫或进行位置更新时，时，VLR向该移动用户发送一个随机数向该移动用户发送一个随机数(Rand)；用户的用户的SIM卡以随机数和鉴权键为输入参数运行卡以随机数和鉴权键为输入参数运行鉴权算法鉴权算法A3，得到输出结果，称为响应（，得到输出结果，称为响应（SRES），），回送回送VLR。SRES就是一个数字签名，就是一个数字签名，VLR将此结将此结果和早已预先算好并暂存在存储器中的结果进行果和早已预先算好并暂存在存储器中的结果进行比

31、较，如果两者相符，就表示鉴权成功。比较，如果两者相符，就表示鉴权成功。2024-9-1472024-9-148如果如果VLR发现鉴权结果与预期结果不相符，且用发现鉴权结果与预期结果不相符，且用户是以户是以TMSI和网络相联系的，则可能是和网络相联系的，则可能是TMSI错错误，这时误，这时VLR将通知用户发送其将通知用户发送其TMSI。如果。如果TMSI与与IMSI的对应关系出错的，则以的对应关系出错的，则以IMSI为准为准再次进行鉴权。若鉴权再次失败，再次进行鉴权。若鉴权再次失败，VLR就要检查就要检查用户的移动台设备（用户的移动台设备（IMEI）是否合法。鉴权失败）是否合法。鉴权失败记录由记

32、录由VLR进行保存。进行保存。2024-9-149VLR中存储的随机数和符号响应对是由中存储的随机数和符号响应对是由AUC预先预先产生并传送到产生并传送到VLR中的。中的。AUC中存有各个用户的中存有各个用户的Ki和相同的算法和相同的算法A3。VLR可为每个访问用户暂存可为每个访问用户暂存最多最多10对随机数和符号响应对，每运行一次鉴权对随机数和符号响应对，每运行一次鉴权就使用一对数据；每当鉴权结束后该对数据就丢就使用一对数据；每当鉴权结束后该对数据就丢弃不再使用。当弃不再使用。当VLR只剩下少量鉴权数据时就向只剩下少量鉴权数据时就向AUC发出请求，发出请求，AUC将向它发送鉴权数据。用户将向

33、它发送鉴权数据。用户的的Ki只有只有SIM卡和卡和AUC中才有，其他网络部件，中才有，其他网络部件，包括包括HLR、VLR都无此参数，以保证用户安全。都无此参数，以保证用户安全。2024-9-150鉴权鉴权CDMA 移动网鉴权的基本原理与移动网鉴权的基本原理与GSM相同，同样相同，同样采用数字签名方式完成。但是采用数字签名方式完成。但是CDMA系统允许由系统允许由VLR代替进行鉴权，以减轻代替进行鉴权，以减轻AUC的负荷。相应的的负荷。相应的鉴权过程更为复杂，功能则更为完善。鉴权过程更为复杂，功能则更为完善。2024-9-151鉴权通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝服务

34、当用户要进行呼叫，位置更新等操作时，先需对其鉴权AUC不断地为每个用户提供一组参数（包括随即数RAND、符号响应SRES和密匙KC等三个参数）在SIM卡中进行的算法：Ki(IMSI)+RAND +A3 -SRES Ki(IMSI)+RAND +A8 -Kc2024-9-152HLR鉴权流程主叫用户发出IMSI号到VLRMSC/VLR判断该IMSI是否为新.如为新卡，则向 AUC申请五个三数组；如为旧卡，则调用VLR中的一个三数组.VLR发请求三数组消息到AUCAUC送回五个三数组VLR使用一个三数组进行鉴权，其余四组待用MSC/VLR通过BSS向MS发RAND.MS在SIM卡进行计算，得到SR

35、ES和KC值MS将SRES和KC送回MSC/VLR进行核对若两个SRES一致，则鉴权成功，向MS返回接受消息：TMIS、CKSN等MSMSC/VLR发IMSI到VLR请求鉴权信息返回鉴权信息鉴权计算发鉴权计算结果选择三元组发RAND鉴权结果AUCIMSI判断取信息鉴权鉴权结果2024-9-153二、数据加密二、数据加密数据加密（数据加密（encryption）用于信令和重要用户信）用于信令和重要用户信息的保密传送，用户信息是否需要加密可在呼叫息的保密传送，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时由信令指示。数字通信系统加密有很多成建立时由信令指示。数字通信系统加密有很多成熟的算法，熟的算法，GSM采

36、用可逆算法采用可逆算法A5进行加密，即发进行加密，即发送端用送端用A5算法加密，接收端也用算法加密，接收端也用A5算法进行解密。算法进行解密。为了提高加密性能，为了提高加密性能，GSM系统加密时对每个用户系统加密时对每个用户提供一个特定的密匙提供一个特定的密匙Kc。如图。如图5.8所示，在鉴权过所示，在鉴权过程中，当计算程中，当计算SRES时，同时利用时，同时利用A8算法计算出密算法计算出密匙匙Kc，并在，并在BTS和和MSC中均暂存中均暂存Kc。2024-9-1542024-9-155 5.4 移动交换的呼叫处理过程移动交换的呼叫处理过程移动移动网呼叫建立过程与固网具有相似性，其主要网呼叫建

37、立过程与固网具有相似性，其主要区别表现为：一是移动用户发起呼叫时必须先输区别表现为：一是移动用户发起呼叫时必须先输入号码，确定不需要修改后才发出；二是在号码入号码，确定不需要修改后才发出；二是在号码发出和呼叫接通之前，移动台与网络之间有些附发出和呼叫接通之前，移动台与网络之间有些附加信息需要传送。这些操作是机器自动完成的，加信息需要传送。这些操作是机器自动完成的，无需用户介入，但有一段时延存在。下面以无需用户介入，但有一段时延存在。下面以GSM为例，介绍移动呼叫的一般过程。为例，介绍移动呼叫的一般过程。移动用户呼叫固定用户过程移动用户呼叫固定用户过程2024-9-1562024-9-1572固

38、定用户呼叫移动用户固定用户呼叫移动用户2024-9-158移动用户呼移动用户流程移动台完成了信道请求，业务请求，鉴权请求，信道指配等步骤以后，发MSISDN.MSCa向HLR/AUC要MSRN，HLR/AUC向VLRb转发该消息VLRb 提供MSRN并回送至MSCaMSCa与MSCb建立了连接MSCb向BSSb发出寻呼请求并找到MSb.BSSMSC/VLRa发MSISDN请求MSRN建立信令连接寻呼BSSMSC/VLRbHLRMSMS请求MSRN返回MSRN返回MSRN呼叫建立取路由建连通话主叫方被叫方2024-9-159PSTN用户呼移动用户流程主叫固定用户发起呼叫，发IAM网关GMSC向被

39、叫所在的HLR/AUC请求MSRN号，HLR到被叫所在的VLR请求MSRN.VLR回送GMSC漫游号 MSRNGMSC与被叫所在的MSC建立连接.MSC向BSS发寻呼请求，找到被叫移动台.被叫移动台通过BSS向MSC发寻呼响应.MSC连接证实（CON-CONF）MSC完成被叫MS的鉴权、加密、呼叫建立等过程.MSC向主叫PSTN呼叫响应发回地址全消息（ACM）和应答消息（ANC）.GMSC发IAM请求MSRN建立信令连接寻呼BSSMSC/VLRHLRMS请求MSRN返回MSRN返回MSRNPSTN寻呼证实连接证实鉴权加密响应呼叫响应呼叫取路由建连通话呼叫建立2024-9-1605.4.2 位置

40、登记与更新位置登记与更新1移动台的位置登记移动台的位置登记（1）每个移动用户的数据（包括移动台国际身份号、）每个移动用户的数据（包括移动台国际身份号、国际移动用户识别码、移动用户漫游码等）存放于国际移动用户识别码、移动用户漫游码等）存放于HLR中中。（2）MS通过基站向移动业务交换中心（通过基站向移动业务交换中心（MSC-A）发）发送位置更新送位置更新请求请求MS通过基站向移动业务交换中心（通过基站向移动业务交换中心（MSC-A）发送位置更新请求，）发送位置更新请求，MSC-A把含有其标示和移动台识别码的位置更新信息，通过把含有其标示和移动台识别码的位置更新信息，通过No.7信令网送给信令网送

41、给HLR，HLR再发回相应信息，其中包含全部相再发回相应信息，其中包含全部相关用户数据关用户数据。2024-9-161（3）在被访问的）在被访问的MSC-A覆盖区的覆盖区的VLR中，进行用中，进行用户数据登记。户数据登记。（4）把位置更新信息通过基站送给）把位置更新信息通过基站送给MS，通知原，通知原来的来的VLR删除于此移动用户有关的用户数据。删除于此移动用户有关的用户数据。2024-9-1622位置更新位置更新移动通信网中，用户在网络覆盖范围内可任意移移动通信网中，用户在网络覆盖范围内可任意移动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置

42、管理系统来跟踪用户的位置变化。一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。2024-9-163位置更新位置更新改变位置区及位置区的确认过程则称为位置更新分类常规位置更新IMSI附着IMSI分离强迫登记（周期性位置更新）隐式分离MS2024-9-164位置更新流程常规位置更新以TMSI为标识，发位置更新请求向原VLR取IMSI和鉴权数据鉴权发送位置更新请求存储VLR号码取消原VLR的位置信息插入用户数据位置更新完成MS新MSC/VLR请求（TMSI）（2）请求IMSI和鉴权参数（4）位置更新请求（8）位置更新响应（8）位置更新接受请求处理证实原MSC/VLRHLR（2）IMSI和鉴权参数（6）删

43、除位置消息和确认（7）插入用户数据和确认（5）存储VLR号码（3）鉴权2024-9-165B接受手机用户SMSCLSTPMSCA发送手机用户MSCHLR提交MO短消息MO短消息应答MO短消息应答取路由消息取路由消息返回路由消息返回路由消息下发MT消息下发MT消息下发MT消息MT短消息应答MT消息应答提交MO短消息省内移动用户发送短信流程图短消息业务流程2024-9-166A省SMSCB省H/LSTPA省H/LSTPA省MSCA省手机用户B省MSCB省手机用户B省HLR提交MO短消息MO短消息MO短消息应答MO短消息应答取路由消息取路由消息取路由消息返回路由消息返回路由消息返回路由消息下发MT消

44、息下发MT消息下发MT消息下发MT消息MT短消息应答MT消息应答MT消息应答MT消息应答省际间移动用户发送短信流程图短消息业务流程2024-9-167SMSC其他运营商互通网关互通网关A省MSC手机用户HLR互通短消息短信网关/行业网关互通/SP发送短信流程图互通短消息SP/集团单位SP/集团单位短消息SP/集团单位短消息互通短消息SP短消息取路由消息上行/MO短消息下行/MT短消息上行/MO短消息下行/MT短消息短消息业务流程2024-9-168为了为了确认移动台的位置，每个确认移动台的位置，每个GSM覆盖区都被分覆盖区都被分为许多个位置区，一个位置区可以包含一个或多为许多个位置区，一个位置

45、区可以包含一个或多个小区。位置区不宜过大或过小。位置区过大，个小区。位置区不宜过大或过小。位置区过大，找到被叫就比较费时，增加了寻呼时延；位置区找到被叫就比较费时，增加了寻呼时延；位置区太小，手机移动起来就会有频繁的位置区更新，太小，手机移动起来就会有频繁的位置区更新，增加了系统开销。太过频繁的位置更新很容易导增加了系统开销。太过频繁的位置更新很容易导致掉话。需要尽量合理划分位置区、缩短位置更致掉话。需要尽量合理划分位置区、缩短位置更新时间，减少位置更新的次数。应该避免有过多新时间，减少位置更新的次数。应该避免有过多人员流动的地方作为位置边界。人员流动的地方作为位置边界。2024-9-169划

46、分划分出位置区之后，就可以分片对手机进行寻呼，出位置区之后，就可以分片对手机进行寻呼，或者说按位置区对手机进行寻呼。手机主动向网或者说按位置区对手机进行寻呼。手机主动向网络报告自己所在的位置区，而网络会存储每个手络报告自己所在的位置区，而网络会存储每个手机所在的位置区，那么一旦需要寻找该手机，就机所在的位置区，那么一旦需要寻找该手机，就知道在什么范围内对该手机进行寻呼。知道在什么范围内对该手机进行寻呼。2024-9-170所以所以说当手机从一个位置区移动到另一个位置区说当手机从一个位置区移动到另一个位置区时，它必须进行登记，要不然网络就不知道它所时，它必须进行登记，要不然网络就不知道它所在的位

47、置，没法对它进行寻呼。在的位置，没法对它进行寻呼。当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中台出于某种需要或发现其存储器中LAI与接收到当与接收到当前小区的前小区的LAI号发生了变化，就必须通知网络来更号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是位置更新。位置更新。2024-9-171位置位置更新可分为三种：正常位置更新（即越位置更新可分为三种：正常位置更新（即越位置区

48、的位置更新）、周期性位置更新和区的位置更新）、周期性位置更新和IMSI附着附着（对应用户开机）。（对应用户开机）。正常位置更新：正常位置更新：MS来到一个新的位置区，发现小来到一个新的位置区，发现小区广播的区广播的LAI与自身不一致，从而触发位置更新。与自身不一致，从而触发位置更新。系统需要对系统需要对MS进行寻呼，那么就必须知道进行寻呼，那么就必须知道MS当当前的位置区，所以这个过程是必需的前的位置区，所以这个过程是必需的2024-9-1722024-9-1735.4.3 切换切换1越区切换的概念及引起切换的原因越区切换的概念及引起切换的原因越区切换是指将当前正在进行的移动台与基站之越区切换

49、是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程，该过程也称自动链路转移程，该过程也称自动链路转移ALT。越区切换的目的是实现蜂窝移动通信的越区切换的目的是实现蜂窝移动通信的“无缝隙无缝隙”覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。保证通信的连续性。2024-9-174切换 切换的依据是MS对周邻的BTS信号强度的测量报告和BTS对MS发射信号及通话质量.BSS统一评价后决定是否进行切换.切换的决定主要由BSS作出，当BSS对当前BSS与移动用户的无线连接质量

50、不满意，BSS根据现场情况发起不同的切换要求，也可由NSS根据话务信息要求MS开始切换流程BSC/MSC在MS通话阶段中MS小区的改变引起的系统相应操作，包括：小区内切换同基站内小区间切换同BSC内基站间切换同MSC内基站间切换同PLMN不同MSC之间切换2024-9-175切换流程旧BSC把切换目标小区标志和切换请求发至旧MSC旧MSC判断出小区属另一MSC管辖新MSC分配一个切换号（路由呼叫用），并向新BSC发送切换请求新BSC激活BTS的一个TCH新MSC收到BSC回送信息并与切换号一起转至旧MSC在MSC间建立连接（也许会通过PSTN网）旧MSC通过旧BSC向MS发送切换命令，其中包含