《GSM核心網(wǎng)培訓(xùn)》課件

GSM核心網(wǎng)培訓(xùn)本課程旨在深入介紹GSM核心網(wǎng)的架構(gòu)、功能和工作原理。課程內(nèi)容涵蓋GSM核心網(wǎng)各個組件，例如MSC、HLR、AUC和VLR，并探討它們之間的交互和協(xié)作。GSM網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為兩部分：基站子系統(tǒng)(BSS)和核心網(wǎng)(CN)。BSS主要負(fù)責(zé)無線信號的傳輸和處理，CN負(fù)責(zé)用戶管理、呼叫控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。核心網(wǎng)通過信令系統(tǒng)與基站子系統(tǒng)交互，完成用戶移動、呼叫接續(xù)等功能。核心網(wǎng)的組成及功能用戶管理負(fù)責(zé)用戶身份認(rèn)證、號碼管理、位置更新等功能，確保用戶在網(wǎng)絡(luò)中的正常通信。呼叫控制處理用戶呼叫建立、接續(xù)、釋放過程，實現(xiàn)不同用戶間的通信。數(shù)據(jù)傳輸支持用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如短信、彩信、互聯(lián)網(wǎng)接入等。安全保障提供鑒權(quán)、加密、安全管理等功能，確保網(wǎng)絡(luò)安全和用戶隱私。核心網(wǎng)中的實體節(jié)點移動交換中心(MSC)MSC是GSM核心網(wǎng)的核心節(jié)點，負(fù)責(zé)呼叫控制、路由、尋呼、用戶管理等。負(fù)責(zé)連接基站和其它核心網(wǎng)節(jié)點，完成呼叫建立、連接控制、呼叫釋放等功能。訪問注冊中心(VLR)VLR負(fù)責(zé)存儲漫游用戶的信息，當(dāng)用戶漫游到其它網(wǎng)絡(luò)時，VLR會提供用戶的相關(guān)信息。負(fù)責(zé)存儲用戶位置信息、漫游用戶信息和相關(guān)服務(wù)信息，為MSC提供相關(guān)服務(wù)。移動用戶數(shù)據(jù)庫(HLR)HLR是GSM核心網(wǎng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲所有用戶的永久信息，包括手機(jī)號碼、IMSI、用戶配置等。HLR負(fù)責(zé)存儲用戶的永久信息，包括手機(jī)號碼、IMSI、用戶配置、用戶服務(wù)信息等。鑒權(quán)中心(AuC)AuC負(fù)責(zé)用戶身份驗證、密鑰管理、安全控制等，確保網(wǎng)絡(luò)安全。負(fù)責(zé)用戶身份驗證，加密密鑰管理，安全控制等。移動交換中心(MSC)呼叫控制MSC負(fù)責(zé)GSM網(wǎng)絡(luò)中的呼叫建立、連接和釋放，以及呼叫路由和控制。移動性管理MSC處理移動用戶的位置更新和漫游，確保用戶在移動過程中能夠正常通話。信令處理MSC接收和發(fā)送各種信令，例如呼叫建立、釋放、位置更新和鑒權(quán)等。訪問注冊中心(VLR)功能概述VLR存儲當(dāng)前漫游用戶的信息，包括用戶身份、位置信息、當(dāng)前活動狀態(tài)等。數(shù)據(jù)存儲當(dāng)用戶漫游到新的位置時，VLR會從HLR獲取用戶的相關(guān)信息，并存儲到本地數(shù)據(jù)庫。信令處理VLR處理來自用戶設(shè)備和基站的信令，并根據(jù)信令類型執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如鑒權(quán)、位置更新、呼叫路由等。移動用戶數(shù)據(jù)庫(HLR)1用戶數(shù)據(jù)存儲中心HLR保存每個用戶的完整信息，包括電話號碼、IMSI、位置信息等2重要信息庫它為移動用戶提供身份驗證，位置更新和漫游服務(wù)3數(shù)據(jù)管理HLR管理用戶訂閱的服務(wù)，例如通話記錄、短信、數(shù)據(jù)使用情況等鑒權(quán)中心(AuC)11.安全驗證AuC負(fù)責(zé)驗證用戶身份和設(shè)備的合法性，確保網(wǎng)絡(luò)安全。22.密鑰生成AuC生成并管理用于加密和鑒權(quán)的密鑰，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)和通信安全。33.密鑰分發(fā)AuC負(fù)責(zé)將密鑰分發(fā)給移動交換中心(MSC)和用戶設(shè)備(UE)。44.鑒權(quán)流程AuC參與用戶接入網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)流程，驗證用戶身份和設(shè)備的合法性。網(wǎng)關(guān)移動交換中心(GMSC)GMSC的功能GMSC主要負(fù)責(zé)處理來自非GSM網(wǎng)絡(luò)的呼叫，例如固定電話或其他移動網(wǎng)絡(luò)。GMSC將呼叫路由到目標(biāo)GSM網(wǎng)絡(luò)，并在GSM網(wǎng)絡(luò)和非GSM網(wǎng)絡(luò)之間建立連接。短信中心(SMSC)核心功能負(fù)責(zé)存儲、轉(zhuǎn)發(fā)和接收短信，并支持短信的多種服務(wù)，例如群發(fā)和個性化短信。短信路由根據(jù)短信的目的地和接收者的手機(jī)號碼，將短信路由到相應(yīng)的移動交換中心(MSC)或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持節(jié)點(GPRS網(wǎng)關(guān))。短信存儲存儲已接收的短信，直到它們被成功傳遞到目標(biāo)用戶，或超過有效期。短信管理提供短信服務(wù)管理功能，例如短信模板管理、短信發(fā)送策略配置和短信內(nèi)容過濾等。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持節(jié)點(GPRS網(wǎng)關(guān))GPRS網(wǎng)關(guān)GPRS網(wǎng)關(guān)是GSM網(wǎng)絡(luò)中支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵節(jié)點。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)處理移動用戶與互聯(lián)網(wǎng)之間的連接。數(shù)據(jù)包GPRS網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的接收、轉(zhuǎn)發(fā)和處理。GSM核心網(wǎng)信令系統(tǒng)1信令類型GSM核心網(wǎng)使用各種信令，包括連接建立信令、位置更新信令等。2信令協(xié)議信令協(xié)議用于不同網(wǎng)絡(luò)元素之間通信，確保數(shù)據(jù)交換的完整性和可靠性。3信令流程信令流程定義了網(wǎng)絡(luò)元素之間發(fā)送和接收信令的順序。移動業(yè)務(wù)信令流程1呼叫建立移動臺發(fā)起呼叫2呼叫處理MSC處理呼叫請求3呼叫連接建立移動臺與目標(biāo)用戶連接4呼叫釋放呼叫結(jié)束，釋放資源移動業(yè)務(wù)信令流程是移動通信網(wǎng)絡(luò)中的一項重要環(huán)節(jié)，它定義了移動臺、基站和核心網(wǎng)之間傳遞的信息和交互方式。這些信令流程確保了移動電話的正常運(yùn)行，并為移動通信網(wǎng)絡(luò)提供可靠的連接。呼叫接通流程1用戶發(fā)起呼叫用戶撥打電話號碼2MSC接收到請求MSC解析電話號碼，查找用戶3呼叫路由到目標(biāo)用戶MSC發(fā)送呼叫信號到目標(biāo)用戶的手機(jī)4用戶接聽電話目標(biāo)用戶接聽電話，呼叫成功呼叫接通流程從用戶發(fā)起呼叫開始，經(jīng)過MSC的處理，最終將呼叫路由到目標(biāo)用戶，用戶接聽電話后，呼叫成功。呼叫釋放流程用戶掛機(jī)用戶按下掛機(jī)鍵，手機(jī)發(fā)送釋放呼叫信令。MSC接收信令MSC接收到釋放呼叫信令，通知基站停止發(fā)送語音數(shù)據(jù)。信令傳遞MSC向目標(biāo)MSC發(fā)送釋放呼叫信令，告知對方用戶呼叫結(jié)束。釋放連接目標(biāo)MSC收到釋放呼叫信令，釋放連接，結(jié)束呼叫。位置更新流程1移動臺發(fā)起位置更新請求移動臺進(jìn)入新小區(qū)或小區(qū)發(fā)生切換時2MSC轉(zhuǎn)發(fā)位置更新請求MSC將請求轉(zhuǎn)發(fā)至HLR3HLR更新用戶位置信息更新移動臺當(dāng)前小區(qū)標(biāo)識、位置區(qū)域等信息4HLR發(fā)送位置更新應(yīng)答向MSC返回更新結(jié)果5MSC通知移動臺更新結(jié)果移動臺完成位置更新位置更新是GSM網(wǎng)絡(luò)中一項重要的信令流程，確保移動臺在移動過程中始終保持與網(wǎng)絡(luò)的連接。移動性管理位置更新移動性管理的關(guān)鍵功能之一是位置更新，手機(jī)會定期向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送位置信息。漫游當(dāng)用戶離開其歸屬網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域時，移動性管理負(fù)責(zé)將用戶連接到新的網(wǎng)絡(luò)。切換管理用戶在移動過程中可能會在不同的基站之間進(jìn)行切換，移動性管理確保通話質(zhì)量。用戶標(biāo)識移動性管理使用IMSI和MSISDN來標(biāo)識用戶，以確保數(shù)據(jù)和呼叫的正確路由。漫游過程1漫游觸發(fā)當(dāng)用戶離開其歸屬網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，進(jìn)入另一個運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)時，漫游過程便開始。例如，從中國移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)。2漫游認(rèn)證訪問網(wǎng)絡(luò)會向歸屬網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請求，驗證用戶身份和漫游權(quán)限。3漫游呼叫一旦驗證成功，用戶就可以在訪問網(wǎng)絡(luò)上撥打電話或接收呼叫。4計費和結(jié)算漫游期間產(chǎn)生的費用，通常由訪問網(wǎng)絡(luò)計費，并通過國際結(jié)算機(jī)制進(jìn)行費用結(jié)算。手機(jī)號碼管理號碼分配每個移動用戶都分配有一個唯一的手機(jī)號碼，方便用戶之間相互聯(lián)系。號碼維護(hù)運(yùn)營商需要管理用戶的號碼變更，例如更換號碼、停用號碼等操作。號碼回收當(dāng)用戶不再使用某個號碼時，運(yùn)營商會將號碼回收，以便再次分配給新用戶。號碼安全性運(yùn)營商會采取措施來保護(hù)用戶的手機(jī)號碼，防止號碼被盜用或泄露。號碼劃分和結(jié)構(gòu)國家代碼由3個數(shù)字組成，代表國家或地區(qū)，例如中國為86。網(wǎng)絡(luò)代碼由2或3個數(shù)字組成，代表運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，例如中國移動為139、138。移動用戶號碼由6到8個數(shù)字組成，標(biāo)識具體的移動用戶。號碼分配GSM核心網(wǎng)負(fù)責(zé)號碼分配和管理，確保號碼的唯一性。MSISDN與IMSI的關(guān)系MSISDN：移動用戶電話號碼MSISDN用于用戶之間的撥號和呼叫，是用戶唯一的標(biāo)識符，用于區(qū)分不同用戶。IMSI：國際移動用戶識別碼IMSI存儲在手機(jī)SIM卡中，是用戶在GSM網(wǎng)絡(luò)中的唯一標(biāo)識符，用于定位用戶、認(rèn)證用戶和提供服務(wù)。關(guān)系MSISDN與IMSI之間存在對應(yīng)關(guān)系，每個MSISDN對應(yīng)一個唯一的IMSI，反之亦然。鑒權(quán)和密鑰管理鑒權(quán)過程鑒權(quán)是GSM網(wǎng)絡(luò)安全的重要組成部分，用于驗證用戶的合法性，防止非法用戶訪問網(wǎng)絡(luò)。密鑰管理密鑰管理涉及密鑰的生成、分發(fā)、存儲和使用，確保密鑰的安全性和完整性。加密算法GSM網(wǎng)絡(luò)使用加密算法來保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。密鑰分發(fā)密鑰分發(fā)是將密鑰分配給不同網(wǎng)絡(luò)實體的過程，確保密鑰的安全和高效使用。加密算法A5/1用于語音通話的加密算法A5/3用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芩惴ˋ5/4用于無線接入層的加密算法密鑰生成與分發(fā)密鑰生成AuC生成密鑰用于加密用戶數(shù)據(jù)和鑒權(quán)用戶身份。密鑰存儲AuC將生成的密鑰安全地存儲在數(shù)據(jù)庫中。密鑰分發(fā)密鑰通過安全信令流程分發(fā)給MSC和HLR。密鑰更新密鑰定期更新以提高安全性。用戶隱私保護(hù)機(jī)制匿名化處理用戶身份信息不與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)，避免直接泄露。數(shù)據(jù)加密敏感信息采用加密算法，防止未授權(quán)訪問。訪問控制嚴(yán)格控制用戶數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，僅授權(quán)人員可訪問。數(shù)據(jù)銷毀制定數(shù)據(jù)銷毀策略，保障用戶數(shù)據(jù)在特定期限后被刪除?；贕SM核心網(wǎng)的增值業(yè)務(wù)短信業(yè)務(wù)短信業(yè)務(wù)是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的增值業(yè)務(wù)，用戶可以發(fā)送和接收短信。彩鈴業(yè)務(wù)彩鈴業(yè)務(wù)允許用戶自定義來電鈴聲，提升用戶體驗。移動支付業(yè)務(wù)移動支付業(yè)務(wù)利用手機(jī)進(jìn)行支付，方便快捷。短信業(yè)務(wù)短信發(fā)送流程短信服務(wù)利用GSM網(wǎng)絡(luò)的信令系統(tǒng)，將用戶發(fā)送的短信數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊MSC，再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)至接收方手機(jī)。短信類型常見的短信類型包括普通短信、彩信、營銷短信、通知短信等，滿足用戶多種通信需求。彩鈴業(yè)務(wù)個性化音樂用戶可以選擇自己喜歡的音樂作為來電鈴聲，彰顯個性。豐富選擇提供多種音樂類型，滿足不同用戶的口味，包括流行歌曲、經(jīng)典音樂、影視主題曲等。商業(yè)模式運(yùn)營商通過收取彩鈴服務(wù)費獲得收入，同時為音樂版權(quán)方提供收益。用戶體驗提升用戶的通話體驗，帶來更多樂趣，增強(qiáng)用戶粘性。移動支付業(yè)務(wù)移動支付平臺用戶可以通過手機(jī)進(jìn)行支付，無需現(xiàn)金或信用卡。便捷性用戶可以隨時隨地進(jìn)行支付，無需攜帶現(xiàn)金或信用卡。安全性移動支付平臺通常采用多重安全措施，以保護(hù)用戶資金安全。應(yīng)用場景移動支付已廣泛應(yīng)用于購物、餐飲、交通、娛樂等各個領(lǐng)域。GSM核心網(wǎng)的發(fā)展趨勢5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)GSM核心網(wǎng)正在向下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，以支持5G技術(shù)的高帶寬、低延遲和高連接密度需求。云化和虛擬化GSM核心網(wǎng)功能正在遷移到云平臺，實現(xiàn)資源池化和按需擴(kuò)展，提高靈活性和成本效益。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)GSM核心網(wǎng)正在擴(kuò)展其功能，以支持物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的