《GSM信令流程中》課件

GSM信令流程GSM網(wǎng)絡(luò)中，信令流程是移動設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間進行通信的基礎(chǔ)。信令流程由一系列消息組成，這些消息用于建立、維護和釋放呼叫，以及管理移動設(shè)備的身份和位置。GSM信令定義信息傳遞GSM系統(tǒng)中，不同設(shè)備之間通過信令進行信息傳遞，實現(xiàn)通信功能。控制流程信令用于控制呼叫建立、連接管理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)攘鞒?。協(xié)議規(guī)范GSM信令遵循特定的協(xié)議規(guī)范，確保信息傳輸?shù)臏蚀_性和可靠性。數(shù)字信息GSM信令以數(shù)字信息的格式傳輸，保證信息傳遞的效率和保密性。GSM信令作用呼叫連接建立和維護通話連接，實現(xiàn)用戶間語音或數(shù)據(jù)通信。移動管理跟蹤手機位置，管理手機漫游和切換，確保通信暢通。安全認證驗證用戶身份，確保網(wǎng)絡(luò)安全，防止惡意攻擊和非法訪問。資源管理分配無線資源，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶體驗。GSM信令體系概述GSM信令體系是GSM網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分，負責控制和管理無線通信過程。它定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與用戶終端之間以及用戶終端之間進行通信的規(guī)則和協(xié)議。GSM信令體系是一個復雜的系統(tǒng)，包含多個信令層級、信令通道和信令協(xié)議。GSM信令分層結(jié)構(gòu)1第一層:物理層負責信令信息的物理傳輸，包括無線電信號的調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼等。2第二層:數(shù)據(jù)鏈路層確保信令信息的可靠傳輸，包括流量控制、差錯控制和鏈路管理等。3第三層:網(wǎng)絡(luò)層負責信令信息的路由選擇和網(wǎng)絡(luò)管理，確保信令信息在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間傳遞。4第四層:傳輸層提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保信令信息在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間可靠傳輸。5第五層:應用層定義各種信令協(xié)議，負責具體的信令功能，例如呼叫控制、移動管理等。GSM信令傳輸通道控制通道用于傳輸控制信息，例如呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸控制等?？刂仆ǖ劳ǔＪ褂幂^低速率的無線資源。業(yè)務(wù)通道用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，例如語音、短信、數(shù)據(jù)等。業(yè)務(wù)通道使用高速率的無線資源，以保證用戶體驗。廣播通道用于從網(wǎng)絡(luò)向終端廣播信息，例如基站位置、系統(tǒng)參數(shù)等。廣播通道使用低速率的無線資源，確保終端接收信息?？罩薪涌谛帕羁刂菩畔鬟f空中接口信令負責在基站和移動臺之間傳遞控制信息，例如呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和移動性管理等。這些信息對于確保無線通信的正常進行至關(guān)重要。交換系統(tǒng)信令11.連接控制負責建立、維護和釋放交換系統(tǒng)之間的連接，例如呼叫建立、呼叫保持和呼叫轉(zhuǎn)移。22.呼叫處理控制呼叫的建立、路由和釋放，包括呼叫接續(xù)、呼叫轉(zhuǎn)移和呼叫等待等功能。33.終端管理管理終端的注冊、注銷和定位，以及終端移動性管理，如漫游和切換等。44.網(wǎng)絡(luò)管理用于網(wǎng)絡(luò)管理、維護和故障診斷，如監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)絡(luò)管理信令網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)管理信令用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，例如信號強度、信道占用率和用戶連接情況。資源分配管理信令負責分配無線資源，包括頻率、時隙和功率，確保網(wǎng)絡(luò)高效運作。移動性管理無線網(wǎng)絡(luò)管理信令管理用戶移動性，例如切換小區(qū)、漫游和位置更新。安全管理信令負責網(wǎng)絡(luò)安全管理，包括用戶認證、加密和網(wǎng)絡(luò)安全策略。話路設(shè)置信令11.話路建立話路設(shè)置信令用于建立通話路徑，連接呼叫方和被叫方。22.話路維護包括通話過程中的信令交換，以保證通話質(zhì)量和穩(wěn)定性。33.話路釋放通話結(jié)束后，釋放話路資源，以便用于其他呼叫。呼叫處理信令呼叫建立呼叫處理信令負責建立、維護和釋放電話呼叫。呼叫連接呼叫處理信令確保電話呼叫在不同網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備之間順利連接。呼叫狀態(tài)呼叫處理信令提供呼叫狀態(tài)信息，例如通話中、待接、掛斷等。呼叫轉(zhuǎn)移呼叫處理信令支持呼叫轉(zhuǎn)移功能，將呼叫轉(zhuǎn)移到其他號碼。終端移動性管理信令移動性管理信令作用終端移動性管理信令負責終端的注冊、位置更新、呼叫轉(zhuǎn)移、漫游等功能。這些信令確保移動用戶能夠在不同的基站之間切換，并能接收到來電和撥打電話。移動性管理信令類型包括位置更新信令、呼叫轉(zhuǎn)移信令、漫游信令等。這些信令在終端移動過程中協(xié)同工作，以確保通信的連續(xù)性。無線電資源管理信令信道分配分配空閑信道給移動終端，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率。功率控制調(diào)節(jié)移動終端發(fā)射功率，降低干擾，延長電池續(xù)航。切換管理在不同基站間切換移動終端，確保通話質(zhì)量，避免掉線。小區(qū)選擇根據(jù)信號強度和網(wǎng)絡(luò)負載，選擇最佳基站進行連接。網(wǎng)絡(luò)認證信令身份驗證確保用戶或設(shè)備的身份合法，防止未授權(quán)訪問網(wǎng)絡(luò)。密鑰協(xié)商建立安全的通信鏈路，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性和完整性。SIM卡認證驗證用戶手機的SIM卡，確保其合法性。密碼學信令安全認證密碼學信令用于保護用戶身份和網(wǎng)絡(luò)資源安全.數(shù)據(jù)加密信令信息使用加密算法，確保通信過程的機密性和完整性.密鑰管理生成、分配和管理密鑰，保證密鑰安全和有效使用.防攻擊抵御各種攻擊，例如身份偽造、數(shù)據(jù)篡改和拒絕服務(wù).網(wǎng)絡(luò)管理信令網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)管理信令用于收集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，包括節(jié)點狀態(tài)、鏈路狀態(tài)和流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以便進行實時監(jiān)控和分析。資源管理信令可用于分配和管理網(wǎng)絡(luò)資源，例如頻段、功率和帶寬，確保網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用和優(yōu)化分配。安全管理網(wǎng)絡(luò)管理信令支持安全策略的配置和管理，例如訪問控制、加密和身份驗證，保障網(wǎng)絡(luò)安全和可靠性。故障處理信令用于檢測和處理網(wǎng)絡(luò)故障，例如鏈路中斷、節(jié)點故障和服務(wù)異常，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠運行。用戶信息管理信令用戶信息存儲用戶信息存儲于HLR（歸屬位置寄存器）中，包含用戶號碼、用戶地址、服務(wù)信息等。這些信息通過網(wǎng)絡(luò)中的各種信令進行傳輸和更新。用戶信息更新當用戶注冊或更新服務(wù)時，相關(guān)信息會被更新到HLR中。例如，用戶更換SIM卡后，新卡的IMSI會被更新到HLR中。差錯處理信令信令質(zhì)量確保信令的可靠性和完整性。錯誤檢測發(fā)現(xiàn)和識別信令傳輸過程中的錯誤。錯誤處理采取措施糾正錯誤，保障信令的正確性。信令的傳輸模式1異步傳輸模式數(shù)據(jù)包按順序傳輸2同步傳輸模式數(shù)據(jù)流連續(xù)傳輸3半同步傳輸模式混合異步和同步模式GSM信令采用多種傳輸模式，以適應不同的應用場景。異步傳輸模式適用于數(shù)據(jù)量較小的信令，例如控制信令。同步傳輸模式適用于數(shù)據(jù)量較大的信令，例如語音信令。半同步傳輸模式則介于兩者之間，適用于數(shù)據(jù)量中等大小的信令。信令的傳輸機制GSM信令的傳輸機制是指信令在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式和過程，它決定了信令的傳輸效率、可靠性和安全性。1信令通道信令在專用通道上傳輸，例如控制通道和數(shù)據(jù)通道。2信令協(xié)議使用標準協(xié)議來確保信令的正確解釋和處理。3信令消息信令信息通過消息的形式傳遞，包括控制信息和數(shù)據(jù)信息。4信令處理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收和處理信令消息，執(zhí)行相關(guān)操作。GSM網(wǎng)絡(luò)中，信令通過專用通道和協(xié)議傳輸，并以消息形式傳遞，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行處理，確保信令的正確傳遞和執(zhí)行。信令的傳輸協(xié)議協(xié)議棧層級GSM信令協(xié)議遵循分層結(jié)構(gòu)，包含物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應用層。協(xié)議交互不同層級協(xié)議之間通過標準化的接口進行交互，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托省f(xié)議定義GSM標準定義了詳細的協(xié)議規(guī)范，包括數(shù)據(jù)格式、消息類型和傳輸機制。協(xié)議功能數(shù)據(jù)封裝和解封裝數(shù)據(jù)壓縮和加密錯誤檢測和糾正流量控制和擁塞管理信令的傳輸結(jié)構(gòu)11.信令消息GSM信令使用各種消息類型來執(zhí)行不同的功能，包括呼叫建立、連接管理和移動性管理等。22.信令協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)信令消息在傳輸之前被封裝成PDU，包含消息類型、消息內(nèi)容和其他控制信息。33.傳輸層協(xié)議PDU通過TCP或UDP等傳輸層協(xié)議進行傳輸，確保消息的可靠性和順序傳遞。44.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議PDU通過IP等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達目標節(jié)點。信令的傳輸效率信令傳輸效率指標信令吞吐量單位時間內(nèi)傳輸?shù)男帕顢?shù)量信令延遲信令從發(fā)送到接收的時間間隔信令出錯率信令傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的概率信令的處理流程接收信令信令到達網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，包括接收信令信息。解析信令網(wǎng)絡(luò)節(jié)點解析信令，識別信令類型和內(nèi)容。處理信令根據(jù)信令類型，執(zhí)行相應的操作，如呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。生成應答網(wǎng)絡(luò)節(jié)點生成應答信令，回復發(fā)送方。發(fā)送應答將應答信令發(fā)送回發(fā)送方。信令的性能指標信令性能指標是評估網(wǎng)絡(luò)運營效率的重要指標，通過這些指標可以了解網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，評估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應的優(yōu)化措施。99.9%可用性信令系統(tǒng)正常運行時間占總時間的百分比10ms延遲信令消息從發(fā)送到接收的平均時間1000吞吐量信令系統(tǒng)每秒處理的消息數(shù)量1%錯誤率信令傳輸過程中出現(xiàn)錯誤的比例信令的安全性加密算法GSM信令使用加密算法來保護通信內(nèi)容，例如A5/1算法。這些算法可以防止竊聽和信息篡改。身份驗證GSM信令使用身份驗證機制來確保通信雙方的真實性，例如SIM卡認證，防止偽造和冒充。安全協(xié)議GSM信令采用多種安全協(xié)議，例如SSL/TLS，確保通信過程的安全性，防止攻擊者干擾或竊取數(shù)據(jù)。信令的可靠性數(shù)據(jù)完整性確保信令在傳輸過程中不被篡改或損壞。安全傳輸防止信令被竊聽或攻擊，保護信令內(nèi)容的機密性。及時送達保證信令在規(guī)定的時間內(nèi)送達目的地，并按預期順序處理。故障恢復在發(fā)生故障時能夠快速恢復信令傳輸，避免中斷服務(wù)。信令的實時性實時性需求GSM網(wǎng)絡(luò)需要快速響應用戶請求，例如呼叫建立或數(shù)據(jù)傳輸，因此信令必須及時處理和傳輸。實時性保證了用戶體驗順暢，防止延遲和丟包，從而確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和效率。技術(shù)挑戰(zhàn)實現(xiàn)信令的實時性需要克服網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)傳輸效率等挑戰(zhàn)。例如，信令傳輸路徑優(yōu)化、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、實時調(diào)度算法等技術(shù)手段可提高信令處理效率。信令的擴展性支持新功能GSM信令系統(tǒng)必須能夠適應不斷發(fā)展的新功能和服務(wù)，例如語音、數(shù)據(jù)、視頻等。兼容新設(shè)備支持不同類型和版本的終端設(shè)備，以滿足用戶需求和技術(shù)進步。適應新網(wǎng)絡(luò)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大和演