2008-3-24 14:49:01
GSM（交换网络维护与优化）
移动通信网主要分交换传输部分和无线部分，交换传输部分与PSTN很类似，而无线网络是特有的，无线比有线存在很多不确定因素，而移动通信比固定无线通信由于其移动通性和传播条件的恶劣就更复杂。无线网络的优劣常常成为决定y移动通信网络好坏的决定因素之一，也是网络优化的重点。
一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统（SS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（OMC）四大子系统设备组成。
GSM系统结构如图所示，SS 包括移动业务交换中心(MSC)、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（EIR）；BSS 包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
BSC与MSC之间的接口为 “A”接口；移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口为 “B”接口；移动交换中心与归属位置寄存器之间的接口为 “C”接口；归属位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口为 “D”接口；移动交换中心之间的接口为 “E”接口；移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口为 “F”接口；访问位置寄存器之间的接口为 “G”接口；BSS与MS之间的接口为 “U”接口；基站收发台与基站控制器之间的接口为 “Abis”接口。
交换网络子系统
交换网路子系统（SS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。SS由一系列功能实体所构成。
1. MSC移动交换中心
它是GSM网络系统的核心部分，是对位于它所覆盖区域的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信系统之间的接口。MSC提供交换功能，完成移动用户寻呼介接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，还可以完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等，并提供面向系统其他功能实体和面向固定网（PSTN、ISDN等）的接口功能。作为网络的核心，MSC与网络其他部件协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转换等功能。
MSC处理用户呼叫所需的数据和后面介绍的三个数据库有关，它们是HLR、VLR和AUC，MSC根据用户当前位置和状态信息更新数据库。
2．HLR归属位置寄存器
HLR是一个静态数据库，用来存储本地用户数据信息。一个HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要的静态数据都存储在HLR中，在GSM通信网中通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR（相当于该用户的原籍）中登记。登记内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，即使用户漫游好HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。
HLR存储两类数据：一是用户的参数，包括MSISDN、IMSI、用户类别、Ki，补充业务等参数。二是用户的位置信息，即该MS目前处于哪个MSC/VLR中的MSC/VLR地址。
3．VLR访问位置寄存器
VLR是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号（MSRN），并通知其HLR修改该用户的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户的位置信息。因此VLR可看作动态的数据库。
VLR用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息。VLR看成是分布的HLR，由于每次呼叫，它们之间有大量的信令传递，若分开，信令链路负荷大，所以在爱立信系统中，VLR和MSC配合置于一个物理实体中，将MSC与VLR之间的接口做成AXE的内部接口。
VLR中也寄存两类信息；一是本交换区用户参数，该参数是从HLR中获得的。二是本交换区MS的LAI
4．AUC鉴权中心
AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用GSM系统的安全性管理。它产生为确定移动客户的身份合对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND、符合响应SRES、密钥Kc）的功能实体，用户的鉴权合加密都需通过系统提供的用户三参数组参与来完成。
三参数组：RANDom number(RAND)、Signed RESponse(SRES)、Ciphering Key(Kc)。
AUC存储着鉴权信息与加密密钥，用来进行用户鉴权及对无线接口上的话音、数据、信令号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信安全。
每个用户在注册登记时，就被分配一个用户号码和用户识别码（IMSI）。IMSI通过SIM写卡机写入SIM卡中，同时在写卡机中产生一个对应此IMSI的唯一的用户密钥KI，它被分别存储在SIM卡和AUC中。
AUC中有个伪随机码发生器，用户产生一个不可预测的伪随机数(RAND)。RAND和KI经AUC的A8算法（也叫加密算法）产生一个KC，经A3算法（鉴权算法）产生一个响应数（SRES）。由RAND、SRES、KC一起组成该用户的一个三参数组，AUC中每次对每个用户产生7~10组三参数组，传送给HLR，存储在该用户的用户资料库中。
VLR一次响应HLR要5组三参数组，每鉴权一次用1组，当只剩下2组（该数值可在交换机中设置）时，再向HLR要5组，如此反复。
空中接口是移动通信中最重要的通道。保护在它上面所传送的用户信息和信令不被无权者获知，是PLMN网提供的一种重要功能，即用户安全功能。
所谓空中接口的安全是指：空中所传送的话音及数据不被窃听；网络不为无权者提供服务；使用接口的用户不能被识别或跟踪。
针对用户安全问题，GSM提供下列用户安全功能。
（1） 鉴权（AUTHENTICATION）
鉴权是为了保护合法用户，防止假冒合法用户的“入侵”。当用户请求接入时，MSC.VLR通过控制信道将RAND传送给用户，SIM卡收到后，用此RAND与SIM卡中的KI经同样的A3算法得到响应数SRES，传送MSC/VLR。MSC/VLR将收到的SRES与三参数组中的SRES进行比较，若相同就允许接入，若不通则拒绝此次呼叫。鉴权过程如图：
- 上一篇：3G手机邮箱
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移动通信网主要分交换传输部分和无线部分，交换传输部分与PSTN很类似，而无线网络是特有的，无线比有线存在很多不确定因素，而移动通信比固定无线通信由于其移动通性和传播条件的恶劣就更复杂。无线网络的优劣常常成为决定y移动通信网络好坏的决定因素之一，也是网络优化的重点。
一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统（SS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（OMC）四大子系统设备组成。
GSM系统结构如图所示，SS 包括移动业务交换中心(MSC)、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（EIR）；BSS 包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。
BSC与MSC之间的接口为 “A”接口；移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口为 “B”接口；移动交换中心与归属位置寄存器之间的接口为 “C”接口；归属位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口为 “D”接口；移动交换中心之间的接口为 “E”接口；移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口为 “F”接口；访问位置寄存器之间的接口为 “G”接口；BSS与MS之间的接口为 “U”接口；基站收发台与基站控制器之间的接口为 “Abis”接口。
交换网络子系统
交换网路子系统（SS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。SS由一系列功能实体所构成。
1. MSC移动交换中心
它是GSM网络系统的核心部分，是对位于它所覆盖区域的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信系统之间的接口。MSC提供交换功能，完成移动用户寻呼介接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，还可以完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等，并提供面向系统其他功能实体和面向固定网（PSTN、ISDN等）的接口功能。作为网络的核心，MSC与网络其他部件协同工作，完成移动用户位置登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转换等功能。
MSC处理用户呼叫所需的数据和后面介绍的三个数据库有关，它们是HLR、VLR和AUC，MSC根据用户当前位置和状态信息更新数据库。
2．HLR归属位置寄存器
HLR是一个静态数据库，用来存储本地用户数据信息。一个HLR能够控制若干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要的静态数据都存储在HLR中，在GSM通信网中通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR（相当于该用户的原籍）中登记。登记内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，即使用户漫游好HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。
HLR存储两类数据：一是用户的参数，包括MSISDN、IMSI、用户类别、Ki，补充业务等参数。二是用户的位置信息，即该MS目前处于哪个MSC/VLR中的MSC/VLR地址。
3．VLR访问位置寄存器
VLR是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号（MSRN），并通知其HLR修改该用户的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户的位置信息。因此VLR可看作动态的数据库。
VLR用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息。VLR看成是分布的HLR，由于每次呼叫，它们之间有大量的信令传递，若分开，信令链路负荷大，所以在爱立信系统中，VLR和MSC配合置于一个物理实体中，将MSC与VLR之间的接口做成AXE的内部接口。
VLR中也寄存两类信息；一是本交换区用户参数，该参数是从HLR中获得的。二是本交换区MS的LAI
4．AUC鉴权中心
AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用GSM系统的安全性管理。它产生为确定移动客户的身份合对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND、符合响应SRES、密钥Kc）的功能实体，用户的鉴权合加密都需通过系统提供的用户三参数组参与来完成。
三参数组：RANDom number(RAND)、Signed RESponse(SRES)、Ciphering Key(Kc)。
AUC存储着鉴权信息与加密密钥，用来进行用户鉴权及对无线接口上的话音、数据、信令号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信安全。
每个用户在注册登记时，就被分配一个用户号码和用户识别码（IMSI）。IMSI通过SIM写卡机写入SIM卡中，同时在写卡机中产生一个对应此IMSI的唯一的用户密钥KI，它被分别存储在SIM卡和AUC中。
AUC中有个伪随机码发生器，用户产生一个不可预测的伪随机数(RAND)。RAND和KI经AUC的A8算法（也叫加密算法）产生一个KC，经A3算法（鉴权算法）产生一个响应数（SRES）。由RAND、SRES、KC一起组成该用户的一个三参数组，AUC中每次对每个用户产生7~10组三参数组，传送给HLR，存储在该用户的用户资料库中。
VLR一次响应HLR要5组三参数组，每鉴权一次用1组，当只剩下2组（该数值可在交换机中设置）时，再向HLR要5组，如此反复。
空中接口是移动通信中最重要的通道。保护在它上面所传送的用户信息和信令不被无权者获知，是PLMN网提供的一种重要功能，即用户安全功能。
所谓空中接口的安全是指：空中所传送的话音及数据不被窃听；网络不为无权者提供服务；使用接口的用户不能被识别或跟踪。
针对用户安全问题，GSM提供下列用户安全功能。
（1） 鉴权（AUTHENTICATION）
鉴权是为了保护合法用户，防止假冒合法用户的“入侵”。当用户请求接入时，MSC.VLR通过控制信道将RAND传送给用户，SIM卡收到后，用此RAND与SIM卡中的KI经同样的A3算法得到响应数SRES，传送MSC/VLR。MSC/VLR将收到的SRES与三参数组中的SRES进行比较，若相同就允许接入，若不通则拒绝此次呼叫。鉴权过程如图：
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