電子it知識(shí)gsm數(shù)字移動(dòng)通信原理

總綱第一章GSM簡(jiǎn)介第二章GSM的基本原理第三章GSM的關(guān)鍵技術(shù)和業(yè)務(wù)第一章GSM簡(jiǎn)介GSM網(wǎng)的發(fā)展GSM優(yōu)于模擬網(wǎng)的四個(gè)優(yōu)點(diǎn)GSM網(wǎng)的兩個(gè)開(kāi)放接口移動(dòng)通信概念

移動(dòng)通信就是通信雙方至少有一方在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中進(jìn)行信息交換，它包括移動(dòng)用戶之間的通信、固定用戶與移動(dòng)用戶的通信，概括來(lái)說(shuō)就是“動(dòng)中通”。按此定義，陸地移動(dòng)通信、移動(dòng)衛(wèi)星通信、艦船通信，航空通信等都屬于移動(dòng)通信的范圍蜂窩狀移動(dòng)電話發(fā)展的概況第一代模擬移動(dòng)通信：以FDMA技術(shù)為基礎(chǔ)

TACS英國(guó)（totalacesscommunicationsystem)

工作頻段900M,FDD(頻分雙工）

AMPS美國(guó)(advancemobilephonesystem)1978800M,FDD

NMT北歐(nordicmobiletelephone)1981450MFDD第一代模擬網(wǎng)特點(diǎn)

FDD雙工方式調(diào)制方式為調(diào)頻頻譜利用率低體制過(guò)多，不易于國(guó)際漫游話音不保密不安全，容易被盜號(hào)業(yè)務(wù)種類(lèi)單一頻譜利用率低無(wú)法漫游中國(guó)第一代使用的是TACS1987大規(guī)模使用在1989年新蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的

要求

主要的要求：每個(gè)國(guó)家應(yīng)該擁有若干網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者，這將在費(fèi)用和提供的業(yè)務(wù)上引入競(jìng)爭(zhēng)。系統(tǒng)必須是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)--在不同的系統(tǒng)部件之間包含良好定義的接口。GSM網(wǎng)的構(gòu)建不會(huì)引起已經(jīng)存在的公用交換電話網(wǎng)(PSTN)任何大的變動(dòng)

其它要求：泛歐良好的語(yǔ)音質(zhì)量無(wú)線頻率的有效使用大容量與ISDN兼容與其它數(shù)據(jù)通信規(guī)范兼容對(duì)用戶和傳輸?shù)男畔⒈３至己玫陌踩訥SM優(yōu)點(diǎn)GSM能有效地使用無(wú)線頻率，并且由于采用數(shù)字無(wú)線通道，系統(tǒng)能容許更多的區(qū)間干擾。平均話音質(zhì)量比現(xiàn)有的模擬系統(tǒng)更高。全網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。語(yǔ)音加密和用戶信息安全性得到保證。由于與ISDN的兼容性，較之模擬系統(tǒng)可提供新的業(yè)務(wù)。在涉及到的所有國(guó)家范圍內(nèi)，國(guó)際漫游在技術(shù)上成為可能。巨大市場(chǎng)加劇了競(jìng)爭(zhēng)，并且降低了投資和使用價(jià)格。GSM的發(fā)展1985年提出了移動(dòng)通信的全數(shù)字化，并對(duì)泛歐數(shù)字蜂窩狀移動(dòng)通信提出了具體要求。根據(jù)目標(biāo)提出了兩項(xiàng)主要設(shè)計(jì)原則：一、話音和信令都采用數(shù)字信號(hào)傳輸，數(shù)字話音的傳輸速率降低到16kb/s或更低；二、不再采用現(xiàn)有模擬系統(tǒng)使用的12.5~25kHz標(biāo)準(zhǔn)寬帶。采用時(shí)分多址接入方式。GSM的發(fā)展1986年歐洲國(guó)家的有關(guān)廠家向GSM提出了八個(gè)系統(tǒng)的建議，并在法國(guó)巴黎進(jìn)行移動(dòng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了論證比較1987年就泛歐數(shù)字蜂窩狀移動(dòng)通信采用時(shí)分多址（TDMA）規(guī)則脈沖激勵(lì)—長(zhǎng)期線性預(yù)測(cè)編碼（RPE-LTP）的高斯基帶濾波最小移頻鍵控調(diào)制方式(GMSK)取得一致意見(jiàn)，并提出了如下主要參數(shù)：

頻段：935~960MHz基站發(fā)，890~915MHz移動(dòng)臺(tái)發(fā)；頻帶寬度：25MHz；通信方式：全雙工；載頻間隔：200kHz；信道分配：TDMA每載頻8時(shí)隙，全速信道8個(gè)，半速信道16個(gè)；信道總速率：270.8kb/s；調(diào)制方式：GMSK，調(diào)制指數(shù)0.5；話音：RPE-LTP13kb/s；數(shù)據(jù)：9.6kb/s；分集接收：跳頻217跳/秒，交織信道編碼，自適應(yīng)均衡，判決反饋?zhàn)赃m應(yīng)均衡器；每個(gè)時(shí)隙信道比特：33.8kb/s。

GSM的開(kāi)放接口A

NMSNSSBSSO&MAirMSSIM卡和移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)臺(tái)MS(MobileStation)移動(dòng)設(shè)備ME(MobileEquipment)用戶識(shí)別模塊SIM(SubscriberIdentityModule)SIM卡中包含的信息有：國(guó)際移動(dòng)用戶身份識(shí)別號(hào)IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentity)臨時(shí)移動(dòng)用戶身份識(shí)別號(hào)TMSI(TemporaryMobileSubscriberIdentity)

位置區(qū)識(shí)別號(hào)LAI(LocationAreaIdentity) 用戶身份鑒權(quán)密鍵Ki(SubscriberAuthenticationKey) 移動(dòng)設(shè)備ME(MobileEquipment)

移動(dòng)設(shè)備是GSM網(wǎng)絡(luò)中唯一用戶實(shí)際看到和使用的部分。移動(dòng)設(shè)備主要有以下三種：

車(chē)載臺(tái)這種設(shè)備裝在汽車(chē)上，天線裝在車(chē)外。便攜式這是一種便攜式的移動(dòng)設(shè)備，天線不是直接裝在設(shè)備上的。手持式即日常所說(shuō)的手機(jī)，天線直接裝在手機(jī)上。

第二章GSM的基本原理單元目標(biāo)：解釋物理信道和邏輯信道的不同。描述空中接口的特性是如何影響移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間的語(yǔ)音傳輸?shù)模⒑?jiǎn)略地解釋對(duì)這些問(wèn)題的解決方法。描述GSM的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銰SM頻率分配GSM-900上行鏈路下行鏈路915MHz890MHz935MHz960MHzGSM-1800上行鏈路下行鏈路1785MHz1710MHz1805MHz1880MHz載波頻率范圍GSM900上行鏈路: 890-915Mhz下行鏈路: 935-960Mhz載波對(duì)(inMhz)890.0 935.0890.2 935.2890.4 935.4.... .... .... ....914.8 959.8915.0 960.0雙工頻率=45MhzGSM1800上行鏈路: 1710-1785Mhz下行鏈路: 1805-1880Mhz載波對(duì)(inMhz)1710.0 1805.01710.2 1805.21710.4 1805.4.... ........ ....1784.8 1879.81785.0 1880.0雙工頻率=95Mhz124對(duì)載波374對(duì)載波頻分多址--FDMAFDMA就是從若干信道頻率中為一個(gè)用戶指定一個(gè)信道時(shí)間功率頻率25kHz時(shí)分多址(TDMA)

技術(shù)原理BTSTimeSLot0TSL1TSL2TSL3TSL4TSL5TSL6TSL7碼分多址--CDMACDMA是很多用戶使用相同的寬帶無(wú)線信道，每個(gè)用戶使用一個(gè)特殊的識(shí)別數(shù)據(jù)信號(hào)（正交擴(kuò)展碼）。所以，識(shí)別據(jù)決定著可收容的用戶數(shù)。頻率功率時(shí)間1.23MHz調(diào)制技術(shù)數(shù)字信號(hào)幅移鍵控頻移鍵控010相位調(diào)制數(shù)字信號(hào)0101相移鍵控00009009003.69ms高斯最小頻移鍵控

(GMSK)ttDigital

signal

results

in

usual

sinx/x

spectrumGaussian

filter

maintains

constant

envelopeDatabitsmustbefilteredGaussianFiltereddataGSM數(shù)字無(wú)線接口

無(wú)線接口是移動(dòng)臺(tái)和基站收發(fā)機(jī)之間接口的統(tǒng)稱(chēng)。使用了每個(gè)載頻占用一個(gè)TDMA幀的時(shí)分多址的概念。每幀包括8個(gè)時(shí)隙，從BTS到MS為下行，相反為上行。4.615msTDMATDMA第n幀TDMA第n+1幀TDMA第n+2幀F(xiàn)DMA200kHz

1

2

312312425MHzChannel890上行915MHzMSTxMHzFDMA200kHz

1

2

312312425MHzChannel935下行960MHzBTSTxMHz時(shí)隙577μs124信道×8時(shí)隙=922雙工信道軍事后勤問(wèn)題每輛車(chē)八個(gè)座位信道的定義1、物理信道：一個(gè)載頻上的TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為一個(gè)物理信道。它相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道,每個(gè)用戶通過(guò)一系列頻率的一個(gè)接入系統(tǒng),因此,GSM中每個(gè)載頻有8個(gè)物理信道,信道0～7(時(shí)隙0～7)。在一個(gè)TS中發(fā)出的信息稱(chēng)為一個(gè)突發(fā)脈沖序列，見(jiàn)圖。2、邏輯信道：公共信道，專(zhuān)用信道邏輯信道公共信道廣播信道公共控制信道專(zhuān)用控制信道業(yè)務(wù)信道FCCHSCHBCCHSDCCHSACCHFACCHPCHRACHAGCHTCH/FTCH/HTCH/EFR專(zhuān)用信道邏輯信道TDMA幀中的邏輯信道專(zhuān)用信道26幀-復(fù)幀SACCH空閑TDMA幀01234567公共信道51幀-復(fù)幀01234950TDMA幀012345670123122524空中接口中的

突發(fā)脈沖序列和時(shí)隙

......來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的突發(fā)脈沖序列BTS2Mbit/stoBSCTDMA時(shí)隙TDMA幀定義：FDMA信道上一個(gè)時(shí)隙中的信息格式稱(chēng)為突發(fā)脈沖序列。普通突發(fā)脈沖序列和

訪問(wèn)突發(fā)脈沖序列148Bits148Bits保護(hù)時(shí)間(8.25Bits)148Bits88Bits88Bits88Bits保護(hù)時(shí)間(68.25Bits)576.9microsecs(156.25bittimes)普通突發(fā)脈沖序列接入突發(fā)脈沖序列普通突發(fā)脈沖序列NBTB3加密比特5711訓(xùn)練比特26加密比特57TB3GP8.250.577ms156.25bitsGP：保護(hù)間隔8.25bit大約30μs，是一個(gè)空白空間。由于每個(gè)信道最多有8個(gè)用戶，我們必須保證它們使用各自時(shí)隙時(shí)不互相重疊。一個(gè)幀中的時(shí)隙布局為：有兩個(gè)58比特的用戶信息脈沖串，其中57比特傳送用戶信息，1比特是用來(lái)識(shí)別傳輸?shù)脑捯?，?”比特狀態(tài)表示話音信息，“1”表示被快速隨路信令借用。在時(shí)隙的中間有26個(gè)比特的訓(xùn)練，在時(shí)隙的開(kāi)始和結(jié)束均有3個(gè)比特的邏輯零的尾位。多路徑傳播符號(hào)間干擾RX靈敏度BTS多路徑傳播引起的衰落大約17cm衰落話音編碼SpeechCoderBitsOrdered260bits260bits50Veryimportantbits132Importantbits78OtherbitsLPC_LTP_RPE線性預(yù)測(cè)編碼－長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼－規(guī)則脈沖激勵(lì)

較PCM編碼的碼率為低20毫秒的語(yǔ)音編碼為260比特

即13K比特/秒第一次交織第二次交織語(yǔ)音處理流程

語(yǔ)音數(shù)字化和信源編碼信道編碼交織和加密TDMA突發(fā)脈沖序列格式GMSK調(diào)制22.8kbit/s13kbit/s33.8kbit/s22.8kbit/sAir接口跳頻F2F1F3F4時(shí)間

GSM系統(tǒng)采用跳頻的目的無(wú)線傳輸受到瑞利衰落的影響，在信號(hào)的不同頻率上有不同的衰落，頻率相差愈大，其相關(guān)性越小，頻率相差1MHz時(shí)，幾乎是完全不相關(guān)。因此在跳頻時(shí)分散到不同頻率上的突發(fā)脈沖幀不會(huì)受到同一瑞利衰落的影響，從而改善了傳輸質(zhì)量。當(dāng)高速移動(dòng)的移動(dòng)終端，它受到同一頻率的兩個(gè)突發(fā)脈沖幀之間位置變化，也要承受衰落的影響，所以慢跳頻系統(tǒng)對(duì)快速移動(dòng)的終端系統(tǒng)增益的改善不大。天線接收機(jī)分集接收的信號(hào)RXRX信號(hào)處理無(wú)線Approx.6m(GSM-900)Approx.3m(GSM-1800)繞射衰落解決方法：自適應(yīng)功率控制BTS傳播延遲和AFA分配的時(shí)隙分配的時(shí)隙BTS傳播延遲的影響使用自適應(yīng)幀校準(zhǔn)的解決方法BTS基站不斷測(cè)量自己脈沖時(shí)隙與收到的MS時(shí)隙之間的時(shí)間偏量，基于這個(gè)測(cè)量，它可以向MS提供要求的時(shí)間提前量，并在SACCH上以每秒2次的頻度通知MS?？罩薪涌诘膯?wèn)題及其解決方案BTS配置全向BTSf1,f2,f33定向BTS2定向BTSf2f1,f2f5,f6f1f3,f4BSC-BTS連接BSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTS點(diǎn)到點(diǎn)連接多點(diǎn)鏈接多點(diǎn)環(huán)路碼型變換器和子復(fù)用器TC64kbps16(13+3)kbps13kbps16kbps(90信道)16kbpsTCSM(碼型變換器/子復(fù)用器)MSCBTSBSCSMUXTCTC第三章GSM的關(guān)鍵技術(shù)和業(yè)務(wù)單元目標(biāo)列出三個(gè)GSM子系統(tǒng)，解釋移動(dòng)性概念(切換、位置更新、尋呼)。解釋GSM網(wǎng)中移動(dòng)臺(tái)始發(fā)和移動(dòng)臺(tái)終接呼叫是如何被處理的。解釋安全的概念。列出和解釋由GSM網(wǎng)提供的至少四種運(yùn)行的業(yè)務(wù)。移動(dòng)用戶

用戶位置用戶識(shí)別用戶需求

關(guān)于用戶的信息一個(gè)“用戶”的“登記”

“更新用戶數(shù)據(jù)”大使館“

業(yè)務(wù)”的提供移動(dòng)電話開(kāi)機(jī)BTSGSM數(shù)據(jù)庫(kù)(1)SIM卡中的信息安全處理信息用戶識(shí)別號(hào)碼臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息訪問(wèn)權(quán)(nat,intl)允許的網(wǎng)絡(luò)禁止的網(wǎng)絡(luò)用戶識(shí)別模塊(SIM)GSM數(shù)據(jù)庫(kù)(2)歸屬位置寄存器(HLR)永久數(shù)據(jù)用戶當(dāng)前所在VLR的定期更新訪問(wèn)位置寄存器(VLR)臨時(shí)數(shù)據(jù)當(dāng)用戶在讀VLR的覆蓋區(qū)內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，直到用戶離開(kāi)。從HLR中更新總是做在一起的與一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)VLRMSCHLRGSM網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)VLRMSCGSM網(wǎng)SIMHLR

用戶開(kāi)機(jī)BSSMSCVLRHLR請(qǐng)求用戶信息INFOHLR更新結(jié)束MS位置更新請(qǐng)求發(fā)送用戶ID請(qǐng)求用戶ID發(fā)送用戶信息INFO鑒權(quán)鑒權(quán)應(yīng)答位置更新

移動(dòng)臺(tái)監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)廣播的信息。移動(dòng)臺(tái)在SIM卡中存儲(chǔ)當(dāng)前位置區(qū)識(shí)別碼。移動(dòng)臺(tái)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)廣播信息。如果網(wǎng)絡(luò)廣播的位置區(qū)識(shí)別碼與存儲(chǔ)在SIM卡中的不同，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始位置更新過(guò)程。VLRMSC(舊)位置更新所涉及的組件VLRMSC(新)HLRSIM位置更新移動(dòng)臺(tái)遷移位置更新類(lèi)型開(kāi)機(jī)也就是所謂的“IMSI的附著”和“位置登記”每次移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)時(shí)完成一般性的每次移動(dòng)臺(tái)改變位置區(qū)時(shí)完成周期性的自從網(wǎng)絡(luò)的上一次事務(wù)處理以來(lái)，一個(gè)預(yù)設(shè)的計(jì)時(shí)器到期后執(zhí)行計(jì)時(shí)器的值依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商VLRMSCLA2LA1PSTN始發(fā)的GSM網(wǎng)

呼叫建立(1)被撥打的號(hào)碼是移動(dòng)用戶國(guó)際ISDN號(hào)碼(MSISDN)MSISDN=CC+NDC+SNCC:國(guó)家代碼NDC:國(guó)內(nèi)目的地代碼SN:用戶號(hào)碼358505527268358=國(guó)家代碼(芬蘭)50=國(guó)內(nèi)目的地代碼(Radiolinja)5527268=用戶號(hào)碼PSTNMSISDNGSM網(wǎng)的呼叫建立(2)PSTN將呼叫路由至GSM網(wǎng)MSC被連至PSTN，就是所謂的網(wǎng)關(guān)

MSC(GMSC).GMSC分析接收到的MSISDN任何時(shí)候唯一知道GSM用戶處于何處的數(shù)據(jù)庫(kù)是HLRGMSC向HLR請(qǐng)求路由信息以便知道將呼叫路由至何處這個(gè)過(guò)程就是所謂的HLR查詢VLRGMSCGSM網(wǎng)絡(luò)

MSISDNPSTNHLRGSM網(wǎng)的呼叫建立(3)

HLR查看它的數(shù)據(jù)庫(kù)。HLR數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是:

MSISDN:358505527268 IMSI:244052200002345 VLR地址:xyz

用戶數(shù)據(jù):業(yè)務(wù)....

IMSI=MCC+MNC+MSIN IMSI:國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼

MCC:移動(dòng)臺(tái)國(guó)家代碼(3位)

MNC:移動(dòng)網(wǎng)代碼(2位)

MSIN:移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼(10位) 244052200002345 244:芬蘭的MCC 05:Radiolinja的MNC 2200002345:MSINGSM網(wǎng)呼叫建立(4)HLR從它的數(shù)據(jù)庫(kù)提取用戶的VLR地址。HLR發(fā)送一個(gè)路由信息請(qǐng)求消息至目標(biāo)MSC/VLR目標(biāo)MSC/VLR為這個(gè)呼叫分配一個(gè)移動(dòng)用戶漫游號(hào)(MSRN) MSRN=CC+NDC+SN MSRN的格式與MSISDN一樣。MSISDN中的SN項(xiàng)指向HLR中數(shù)據(jù)庫(kù)某個(gè)位置，在MSRN中，它指向VLR中數(shù)據(jù)庫(kù)某個(gè)位置。MSRN擁有足夠的信息使得GMSC將呼叫路由至目標(biāo)MSCVLRVLRMSCMSC路由信息請(qǐng)求消息HLRGSM網(wǎng)的呼叫建立(5)目標(biāo)MSC前轉(zhuǎn)MSRN至HLRHLR前轉(zhuǎn)這個(gè)號(hào)碼至始發(fā)MSC始發(fā)MSC分析MSRN.漫游號(hào)碼的格式類(lèi)型使得呼叫可被路由至目的地MSC,可能是世界上任一地方。VLRMSCMSCMSRNNo.toHLRVLRHLR35850456456GSM網(wǎng)的呼叫建立(6)GSM網(wǎng)內(nèi)呼叫建立所涉及的組件VLRGMSCGSM網(wǎng)

MSISDNPSTNHLRVLR網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)總結(jié)(第一部分1)組件:MSC,VLR,HLR功能呼叫控制移動(dòng)性管理信令(對(duì)BSS,其它網(wǎng)絡(luò),其它NSS組件)用戶數(shù)據(jù)處理為移動(dòng)終接呼叫定位用戶計(jì)費(fèi)AirAO

&

MVLRMSCVLRMSCHLRLocationAreasMSC/VLR區(qū)被分成稱(chēng)為位置區(qū)的小區(qū)域。用戶可以在這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)移動(dòng)，而不需要做出一般的位置更新。LA的最大尺寸可以是一個(gè)MSC區(qū)，最小尺寸也可以是一小區(qū)。尋呼是在用戶當(dāng)前所處的LA中的所有小區(qū)中進(jìn)行的。LAI=MCC+MNC+LAC LAI=位置區(qū)識(shí)別碼

MCC=移動(dòng)臺(tái)國(guó)家代碼

MNC=移動(dòng)網(wǎng)代碼

LAC=位置區(qū)代碼LAC四位十六機(jī)制接待臺(tái)餐廳酒吧游泳池LA1

VLRMSCLA5LA4LA3LA2基站子系統(tǒng)組件:基站控制器(BSC),基站收發(fā)信臺(tái)(BTS),碼型變換器(TC)功能:無(wú)線通道控制,BTS和TC控制,用MSC同步Air和A接口信令，MS-NSS連接確立

移動(dòng)性管理,語(yǔ)音代碼速率轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集BTSTCBSCBSCTCBTSBTS尋呼過(guò)程

BTSBTS尋呼BTS移動(dòng)臺(tái)應(yīng)答尋呼位置區(qū)尋呼尋呼切換由于通信原因引起的切換當(dāng)某小區(qū)的容量接近最大值時(shí)，小區(qū)邊緣的移動(dòng)臺(tái)可能被切換至通信負(fù)載較低的相鄰小區(qū)。由MSC啟動(dòng)這種切換過(guò)程由于信號(hào)質(zhì)量和強(qiáng)度引起的切換當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶在通話期間移動(dòng)時(shí)，他可能從一個(gè)小區(qū)遷移至另一個(gè)小區(qū)。先前小區(qū)的頻率資源不再能被使用。移動(dòng)臺(tái)被切換至新的小區(qū)?？刂飘?dāng)前小區(qū)的BSC作出決定，執(zhí)行切換。有四種類(lèi)型的切換。小區(qū)內(nèi)--BSC內(nèi)切換Air

ATCBTSBSC新信道舊信道

小區(qū)間--BSC內(nèi)切換AirATCBTSBTSBSC舊小區(qū)

/

BTS新小區(qū)

/

BTS小區(qū)間--BSC間切換AirABTS舊小區(qū)

/

BTS新小區(qū)

/

BTSBTSBSCTCBSCTCVLRMSCMSC間切換(1)AirABTS舊小區(qū)

/

BTS新小區(qū)

/

BTSBTSBSCTCBSCTCVLRMSCVLRMSC〔錨地局〕安全措施鑒權(quán)用戶的查證加密用戶語(yǔ)音在Air接口中的加密IMEI檢查通過(guò)檢查國(guó)際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼(IMEI)的合法性來(lái)證實(shí)用戶設(shè)備用戶保密在空中接口中，用戶IMSI廣播的避免鑒權(quán)每個(gè)用戶有一個(gè)鑒權(quán)密鑰,Ki,

存儲(chǔ)在鑒別中心(AC)和SIM卡中Ki不在空中接口中廣播它呼叫確立和位置更新之前，鑒權(quán)總是由VLR執(zhí)行AVLRMSCAir*

IMSI*

Ki*

IMSI*

KiACSIM卡安全算法需要檢查Ki，但不在空中發(fā)送用隨機(jī)數(shù)(RAND)和Ki作為輸入,使用單程算法A3,

產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)數(shù)(SRES)在AC和SIM中分別計(jì)算SRES,并在VLR中比較進(jìn)行鑒權(quán)需要一個(gè)加密密鑰Kc以便對(duì)用戶語(yǔ)音加密Kc

是用A8算法產(chǎn)生的實(shí)際的用戶語(yǔ)音加密是將Kc和TDMA幀號(hào)及數(shù)字化語(yǔ)音作為輸入使用加密算法A5完成的加、解密是在基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)和移動(dòng)設(shè)備(ME)之間執(zhí)行的安全算法的位置AAirVLRMSCBTSTCBSCME

+

SIMACA3A8A3A8A5A5鑒權(quán)三參數(shù)鑒權(quán)證實(shí)在服務(wù)用戶的VLR中完成VLR能處于用戶的歸屬網(wǎng)外面(在漫游的情況下)多次的信令傳送產(chǎn)生每次鑒權(quán)需要的SRES至VLRAC產(chǎn)生一定的SRES,并隨著相應(yīng)的RAND和加密密鑰Kc傳送至服務(wù)的VLRVLR使用三參數(shù)證實(shí)用戶當(dāng)VLR中的三參數(shù)低到一定數(shù)量時(shí)，從AC新的三參數(shù)被請(qǐng)求鑒權(quán)三參數(shù)的產(chǎn)生VLR隨機(jī)數(shù)發(fā)生器KiRAND鑒權(quán)三參數(shù)鑒權(quán)三參數(shù)ACA8A3SRESKcRANDSRESKc鑒權(quán)過(guò)程RANDSRESKc鑒權(quán)三參數(shù)BSCBTSA3A8KiKcRANDKcSRESMSSIMVLR比較語(yǔ)音加密語(yǔ)音/數(shù)據(jù)BTSA5A5TDMAKcA5A5TDMAKc加密的語(yǔ)音/數(shù)據(jù)語(yǔ)音/數(shù)據(jù)國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼(IMEI)用于唯一地識(shí)別一個(gè)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備,為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)字,其構(gòu)成為:

TAC(6個(gè)數(shù)字)+FAC(2個(gè)數(shù)字)+SNR(6個(gè)數(shù)字)+SP(1個(gè)數(shù)字)其中,型號(hào)批準(zhǔn)碼(TAC)由歐洲型號(hào)中心分配;工廠分配碼(FAC)表示生產(chǎn)廠家及其裝配地;序號(hào)碼(SNR)由廠家分配;備用(SP)。IMEI檢查可以檢查移動(dòng)設(shè)備的合法性以確保它的正常操作，同樣也可防止盜用電話設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR),它是作為HLR的一部分實(shí)現(xiàn)的,能夠存儲(chǔ)“blacklisted”IMEI號(hào)與網(wǎng)絡(luò)的事務(wù)處理之前，移動(dòng)設(shè)備傳送它的IMEIMSC可請(qǐng)求EIR以便核查收到的IMEI是不是“blacklisted”如果是，MSC就能停止呼叫建立運(yùn)營(yíng)者能夠設(shè)置MSC，以便在其它時(shí)間檢查移動(dòng)設(shè)備的IMEI，同樣也可在呼叫建立期間用戶保密每一次成功的鑒IMSI是用戶的一個(gè)保密的識(shí)別碼第一次成功地位置更新之后，移動(dòng)用戶被分配一個(gè)臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼

(TMSI)GSM網(wǎng)和MS之間的下一次事務(wù)處理被啟動(dòng)，用戶使用TMSI權(quán)證實(shí)后，TMSI被重新分配TMSI的格式依賴(lài)于運(yùn)營(yíng)者，它是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)另外還在SIM卡中提供個(gè)人識(shí)別碼(PIN)，一個(gè)移動(dòng)臺(tái)能夠使用網(wǎng)絡(luò)之前，必須正確地輸入它業(yè)務(wù)什么是業(yè)務(wù)?一個(gè)用戶使用GSM網(wǎng)設(shè)施的行為提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

基本業(yè)務(wù)按功能又可分為電信業(yè)務(wù)（Teleservices）又稱(chēng)用戶終端業(yè)務(wù)，和承載業(yè)務(wù)（BearerServices）。這兩種業(yè)務(wù)是獨(dú)立的通信業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)是指端到端的業(yè)務(wù)，它包括開(kāi)放互聯(lián)OSI1到7層的協(xié)議。承載業(yè)務(wù)是在兩個(gè)終端/網(wǎng)絡(luò)接口處提供的業(yè)務(wù)。它包括OSI1到3層的協(xié)議。業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)

電信業(yè)務(wù)是指為用戶通信提供的包括終端設(shè)備功能在內(nèi)完整能力的通信業(yè)務(wù)，通常要依照網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門(mén)批準(zhǔn)的規(guī)程。承載業(yè)務(wù)提供用戶接入點(diǎn)（也稱(chēng)“用戶/網(wǎng)絡(luò)接口”）間信號(hào)傳輸?shù)哪芰?。?shù)字蜂窩PLMN支持的基本業(yè)務(wù)如圖所示。終端設(shè)備數(shù)字蜂窩PLMN傳輸網(wǎng)終端網(wǎng)終端設(shè)備電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)

補(bǔ)充業(yè)務(wù)是對(duì)基本業(yè)務(wù)的改進(jìn)和補(bǔ)充，它不能單獨(dú)向用戶提供，而必須與基本業(yè)務(wù)一起提供