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CME20系统原理第一部分CME20系统功能概述第二部分GSM信号处理第三部分系统信息类型及内容第四部分TRAFFICCASEAUCGMSCVLREIROMCMSCBSCBTSMSISDNPSPDNCSPDNPSTNPLMNSSBSS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第一部分CME20系统功能系统接口A接口：MSC与BSC间的接口Abis接口：BSC与BTS间的接口Um接口：BTS与MS间的接口C接口：MSC与HLR间的接口D接口：HLR与VLR间的接口E接口：MSC与MSC间的接口G接口：VLR与VLR间的接口各模块功能•MS(MobileStation)：移动台，实现移动终端功能。•BTS(BaseTransceiverStation)：基站收发信台，通过无线接口，实现移动通信系统与MS之间的无线通信。•BSC(BaseStationController)：基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能。•MSC(MobileserviceSwitchingcenter)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能•OMC(OperationandMaintenanceCenter)：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能。MSC主要功能：•控制呼叫建立、连接、释放，呼叫选路；•计费，提供补充业务，处理SMS业务；•与HLR进行通信，如在呼叫到MS时HLR要求MSC提供路由信息；•与VLR进行通信，如在呼叫建立期间要求VLR提供用户信息；•与其他MSC进行通信，如在两个MSC间进行小区切换；•控制与其连接的BSC；•直接接入Internet;•提供ISDNPrimaryRateAccess接入，如提供PABX业务；GMSC主要功能•在呼叫建立期间GMSC向HLR查询呼叫路由信息；•根据路由信息进行呼叫选路；•HLR(HomeLocationRegister)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：–用户数据，主要包括：•用户的身份IMSI(国际移动用户识别码)•用户ISDN号码(移动台国际综合业务数字网号码)•补充业务•鉴权信息(Ki)–用户的位置信息如MSC/VLR地址•VLR(VisitorLocationRegister)：拜访位置登记处。实际上是一个分布式HLR数据库，临时储存用户信息，主要包括：–MSRN(MobileStationRoamingNumber)移动台漫游号码–TMSI、IMSI–移动台登记的位置区（LAC）–与补充业务有关的数据–MS的状态•AUC(AuthenticateCenter):鉴权中心，产生三参数组（RAND/SRES/KC)，用于对用户身份的鉴别与用户信息加密。•EIR(mobilestationEquipmentIdentityRegister):移动台设备识别寄存器，用于储存及鉴别移动台的设备身份。移动设备MS组成示意图语音编码信道编码交织加密TDMA突发序列形成调制TxRx双工器解调均衡解密解交织语音解码信道解码VCO频率合成器定时与控制用户识别卡（SIM卡）SIM卡是含有微处理器的智能卡。在它的存储器中含有SIM卡本身序号、状态、鉴权键Ki、密钥、IMSI用户密码（PIN码及PUK码）等信息。基站子系统（BSS）的组成•基站控制器—BSC•基站收发信机—BTS•无线操作维护中心—OMC-R•码变换器—TRC（Transcoder）OMC-RTRCBSCBTSBTSMSMSUM接口Abis接口A接口GSTRHTRAUSTCETCETCCPRPRPRPDRP-BUSTORBSFROMMSCTS16RBS200的BSC构成框图GSTRHTRAUETCETCCPRPRPRPDRP-BUSTORBSFROMMSCBSC也是AXE-10的技术产品，与交换机的区别在于，增减了一些模块，如：TRAU（码型变换与速率匹配）TRH（收发信机处理器），与200基站的区别在于减去了控制链CLC,相应的STC也省去,DXU的控制与载波设备一样进行,也即是属于MO的范围。ETC（RBLT）中的DEV16也用于传送话音信息。RBS2000的BSC结构介绍BSC的功能作用•实现A接口物理层规定（PCM/E1）•实现A接口No.7号信令功能（SP）•实现Abis接口物理层规定（PCM/E1）•实现Abis接口数据链路层（LAPD）•实现A接口与Abis接口间信道交换功能•实现部分网络层的功能•实现无线资源管理（RR）•实现BSS管理应用部分的功能•实现功控、切换功能等无线网络功能BTS的一般结构基站接口设备信令处理信道编码与交织信道译码与解交织加密解密调制均衡解调发信机收信机天线跳频控制时钟AbisUmBTS的功能模块RBS200基站PC电源天线天线LIBLIBLIBLIB......PC24VTRSRBS外部告警BSC基站电源系统空调系统天馈线系统I/O终端LMTTRITGTGBTS的功能作用•实现Abis接口物理层规定（PCM/E1）•实现Abis接口数据链路层（LAPD）•实现BTS管理功能•实现部分无线资源管理（RR）•实现Um接口物理层规定（PCM/E1）•实现Um接口数据链路层（LAPDm）•实现跳频功能•实现信道加密、解密功能•实现信道编译码、交织与解交织功能•实现调制与解调功能号码规则1、移动台的国际身份号码ISDN（MSISDN）是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝国家码即在国际长途电话通信网中的号码(86)NDC＝国内目的地码SN＝用户号码如1392223456－139222便是NDC，前三位用于识别网号，后三位用于识别归属区，目前开通的135--138实际上是同一个网。2、国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别GSMPLMN网中某一用户的信息。IMSI＝MCC＋MNC＋MSIN(460-00---)MCC＝移动网的国家号码（与CC不同）MNC＝移动网号MSIN＝移动台识别号，最长为15位。3、移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。MSRN＝CC＋NDC＋SNCC＝国家号NDC＝国内目的地号码(用于识别MSC/VLR）SN＝用户号，对应于用户的IMSI号码4、临时移动用户识别码（TMSI）用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过4个字节。5、国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SPTAC＝型号论证码FAC＝最终装配码，用于识别制造厂家。SNR＝序号SP＝备用6、位置区识别码（LA）LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新和MSC对MS的寻呼区域。LAI＝MCC＋MNC＋LACMCC＝移动国家号，识别一个国家MNC＝移动网号，识别国内的GSM网LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中的位置区7、小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI8、基站识别码（BSIC）(6bit）BSIC＝NCC＋BCCNCC＝国家色码，用于识别GSM移动网(3bit)BCC＝基站色码，用于识别基站(3bit):BCC=TSC训练序列码9、各种号码的应用在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示：PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSC/VLRMSRNHLRVLR下例是一个北京的固定电话用户拨打广州的一个移动用户的呼叫接续过程中各种识别码的应用过程。1、主叫拨号。北京市话用户A拨打广州GSM用户B的MSISDN号码，PSTN网络的交换机分析MSISDN号码，得知B用户为移动用户，它把呼叫转到GSM网络上距它最近的一个具有入口功能的移动业务交换中心GMSC。2、GMSC分析被叫号码。GMSC分析该号码为广州位置寄存器HLR的用户后将MSISDN号码送至广州HLR，要求查询有关该被叫用户目前所在的位置信息。3、HLR申请漫游号码MSRN。HLR把MSISDN号码转换成IMSI后查出用户目前处于哪个MSC并将该IMSI发至该MSC，向该MSC申请分配一个漫游号码。4、选定漫游号码MSRN。MSC收到IMSI后临时给被叫用户B分配一个漫游号码并将此号码送回HLR，再由HLR发给GMSC使用。5、连接呼叫至被叫所在的MSC。GMSC收到MSRN后，用此号码选择一条出中继路由至MSC。MSC将负责本次呼叫的建立和计费功能。6、令被叫所在位置区内的所有基站发寻呼信息。MSC发出寻呼命令到MS所在位置区内的所有无线基站，再由基站向被叫用户B发呼叫信号。7、基站寻呼被叫用户B。基站收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有MS的IMSI）通过无线控制信道发射。MS接收到寻呼后向基站发回响应信号。8、呼叫连接。MS响应信号经BTS、BSC送回MSC，经鉴权、设备识别后认为合法，则令BSC给该MS分配一条TCH，接通MSC至BSC的路由，并向主叫送回铃音，向被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费。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1~10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1~7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。IMSI1IMSI2KiKiRANDKcSRESRANDKcSRESRAND加密算法Ａ8鉴权算法Ａ3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AUCHLRMSC/VLRMS算法A3RANDKiSERSRAND接入请求SRESAUCSRESMS?=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NOYES系统的鉴权过程系统的加密过程：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。AUCHLRMSC/VLRBTSMS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临时存储KC用于与MS通话中的加密鉴权程序启动加密A5A5A8RANDKi