《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(dòng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)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(hù)和釋放呼叫，以及管理移動(dòng)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(guò)信令進(jìn)行信息傳遞，實(shí)現(xiàn)通信功能?？刂屏鞒绦帕钣糜诳刂坪艚薪?、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?zhǔn)確性和可靠性。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(hù)通話連接，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)間語(yǔ)音或數(shù)據(jù)通信。移動(dòng)管理跟蹤手機(jī)位置，管理手機(jī)漫游和切換，確保通信暢通。安全認(rèn)證驗(yàn)證用戶(hù)身份，確保網(wǎng)絡(luò)安全，防止惡意攻擊和非法訪問(wèn)。資源管理分配無(wú)線資源，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，提高用戶(hù)體驗(yàn)。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(fù)責(zé)控制和管理無(wú)線通信過(guò)程。它定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與用戶(hù)終端之間以及用戶(hù)終端之間進(jìn)行通信的規(guī)則和協(xié)議。GSM信令體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包含多個(gè)信令層級(jí)、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(fù)責(zé)信令信息的物理傳輸，包括無(wú)線電信號(hào)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(cuò)控制和鏈路管理等。3第三層:網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)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(diǎn)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(diǎn)之間可靠傳輸。5第五層:應(yīng)用層定義各種信令協(xié)議，負(fù)責(zé)具體的信令功能，例如呼叫控制、移動(dòng)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(wú)線資源。業(yè)務(wù)通道用于傳輸用戶(hù)數(shù)據(jù)，例如語(yǔ)音、短信、數(shù)據(jù)等。業(yè)務(wù)通道使用高速率的無(wú)線資源，以保證用戶(hù)體驗(yàn)。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(wú)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(fù)責(zé)在基站和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞控制信息，例如呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和移動(dòng)性管理等。這些信息對(duì)于確保無(wú)線通信的正常進(jìn)行至關(guān)重要。交換系統(tǒng)信令11.連接控制負(fù)責(zé)建立、維護(hù)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(cè)、注銷(xiāo)和定位，以及終端移動(dòng)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(hù)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理信令網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)無(wú)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(hào)強(qiáng)度、信道占用率和用戶(hù)連接情況。資源分配管理信令負(fù)責(zé)分配無(wú)線資源，包括頻率、時(shí)隙和功率，確保網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)作。移動(dòng)性管理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理信令管理用戶(hù)移動(dòng)性，例如切換小區(qū)、漫游和位置更新。安全管理信令負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)安全管理，包括用戶(hù)認(rèn)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(hù)包括通話過(guò)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(fù)責(zé)建立、維護(hù)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(hào)碼。終端移動(dòng)性管理信令移動(dòng)性管理信令作用終端移動(dòng)性管理信令負(fù)責(zé)終端的注冊(cè)、位置更新、呼叫轉(zhuǎn)移、漫游等功能。這些信令確保移動(dòng)用戶(hù)能夠在不同的基站之間切換，并能接收到來(lái)電和撥打電話。移動(dòng)性管理信令類(lèi)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(dòng)過(guò)程中協(xié)同工作，以確保通信的連續(xù)性。無(wú)線電資源管理信令信道分配分配空閑信道給移動(dòng)終端，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率。功率控制調(diào)節(jié)移動(dòng)終端發(fā)射功率，降低干擾，延長(zhǎng)電池續(xù)航。切換管理在不同基站間切換移動(dòng)終端，確保通話質(zhì)量，避免掉線。小區(qū)選擇根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，選擇最佳基站進(jìn)行連接。網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證信令身份驗(yàn)證確保用戶(hù)或設(shè)備的身份合法，防止未授權(quán)訪問(wèn)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(jī)密性和完整性。SIM卡認(rèn)證驗(yàn)證用戶(hù)手機(jī)的SIM卡，確保其合法性。密碼學(xué)信令安全認(rèn)證密碼學(xué)信令用于保護(hù)用戶(hù)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(guò)程的機(jī)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(diǎn)狀態(tài)、鏈路狀態(tài)和流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)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(wèn)控制、加密和身份驗(yàn)證，保障網(wǎng)絡(luò)安全和可靠性。故障處理信令用于檢測(cè)和處理網(wǎng)絡(luò)故障，例如鏈路中斷、節(jié)點(diǎn)故障和服務(wù)異常，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠運(yùn)行。用戶(hù)信息管理信令用戶(hù)信息存儲(chǔ)用戶(hù)信息存儲(chǔ)于HLR（歸屬位置寄存器）中，包含用戶(hù)號(hào)碼、用戶(hù)地址、服務(wù)信息等。這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的各種信令進(jìn)行傳輸和更新。用戶(hù)信息更新當(dāng)用戶(hù)注冊(cè)或更新服務(wù)時(shí)，相關(guān)信息會(huì)被更新到HLR中。例如，用戶(hù)更換SIM卡后，新卡的IMSI會(huì)被更新到HLR中。差錯(cuò)處理信令信令質(zhì)量確保信令的可靠性和完整性。錯(cuò)誤檢測(cè)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別信令傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。錯(cuò)誤處理采取措施糾正錯(cuò)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(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(yǔ)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(jī)制GSM信令的傳輸機(jī)制是指信令在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式和過(guò)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(zhuān)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(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來(lái)確保信令的正確解釋和處理。3信令消息信令信息通過(guò)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(diǎn)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(guò)專(zhuān)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(diǎn)進(jìn)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(jí)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(yīng)用層。協(xié)議交互不同層級(jí)協(xié)議之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行交互，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?。協(xié)議定義GSM標(biāo)準(zhǔn)定義了詳細(xì)的協(xié)議規(guī)范，包括數(shù)據(jù)格式、消息類(lèi)型和傳輸機(jī)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(cuò)誤檢測(cè)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(lèi)型來(lái)執(zhí)行不同的功能，包括呼叫建立、連接管理和移動(dòng)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(lèi)型、消息內(nèi)容和其他控制信息。33.傳輸層協(xié)議PDU通過(guò)TCP或UDP等傳輸層協(xié)議進(jìn)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(guò)IP等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。信令的傳輸效率信令傳輸效率指標(biāo)信令吞吐量單位時(shí)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(shí)間間隔信令出錯(cuò)率信令傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率信令的處理流程接收信令信令到達(dá)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括接收信令信息。解析信令網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)解析信令，識(shí)別信令類(lèi)型和內(nèi)容。處理信令根據(jù)信令類(lèi)型，執(zhí)行相應(yīng)的操作，如呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取Ｉ蓱?yīng)答網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)生成應(yīng)答信令，回復(fù)發(fā)送方。發(fā)送應(yīng)答將應(yīng)答信令發(fā)送回發(fā)送方。信令的性能指標(biāo)信令性能指標(biāo)是評(píng)估網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率的重要指標(biāo)，通過(guò)這些指標(biāo)可以了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。99.9%可用性信令系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)間占總時(shí)間的百分比10ms延遲信令消息從發(fā)送到接收的平均時(shí)間1000吞吐量信令系統(tǒng)每秒處理的消息數(shù)量1%錯(cuò)誤率信令傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的比例信令的安全性加密算法GSM信令使用加密算法來(lái)保護(hù)通信內(nèi)容，例如A5/1算法。這些算法可以防止竊聽(tīng)和信息篡改。身份驗(yàn)證GSM信令使用身份驗(yàn)證機(jī)制來(lái)確保通信雙方的真實(shí)性，例如SIM卡認(rèn)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(guò)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(guò)程中不被篡改或損壞。安全傳輸防止信令被竊聽(tīng)或攻擊，保護(hù)信令內(nèi)容的機(jī)密性。及時(shí)送達(dá)保證信令在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)送達(dá)目的地，并按預(yù)期順序處理。故障恢復(fù)在發(fā)生故障時(shí)能夠快速恢復(fù)信令傳輸，避免中斷服務(wù)。信令的實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性需求GSM網(wǎng)絡(luò)需要快速響應(yīng)用戶(hù)請(qǐng)求，例如呼叫建立或數(shù)據(jù)傳輸，因此信令必須及時(shí)處理和傳輸。實(shí)時(shí)性保證了用戶(hù)體驗(yàn)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(shí)現(xiàn)信令的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)調(diào)度算法等技術(shù)手段可提高信令處理效率。信令的擴(kuò)展性支持新功能GSM信令系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)不斷發(fā)展的新功能和服務(wù)，例如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等。兼容新設(shè)備支持不同類(lèi)型和版本的終端設(shè)備，以滿(mǎn)足用戶(hù)需求和技術(shù)進(jìn)步。適應(yīng)新網(wǎng)絡(luò)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和演