无线通讯入门3

无线通信入门3

标签（空格分隔）： 无线通信 GSM

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GSM编号计划

  对于GSM的编号计划而言, 首先, 唯一性是必须满足的, 要是你的手机号与别人的相同, 或者某个信令点的编码和另一个信令点的编码相同, 那肯定有错误, 对于手机归属地查询软件而言, 他是通过数据库来查询的, 数据库根据手机号码的第4~7位来判定手机的归属地, 这种编号方式很重要, 极大的方便了HLR的寻址.
  1. 移动台的国际ISDN号码(MSISDN)
  MSISDN其实就打电话的时候拨打手机号, 这个号码采取"E.164"编码计划, 号码结构如图:

  CC(Country Code) = 国家码, 在国际长途电话通信网中要使用的标识号, 中国为86
  NDC(National Destionation Code) = 国内目的码, 即网络接入号, 也就是平时手机拨号的前3位, 如187, 159, 185
  SN(Subcriber Number) = 用户号码, 采用等长8位编号计划
  MSISDN的前面部分CC+NDC+H0H1H2H3其实就是用户所属HLR的GT地址, 这样在入口移动交换中心(GMSC)查询HLR时可直接利用MSISDN进行信令连接与控制部分(SCCP)的寻址.
  如一个GSM联通手机号码为8613007370000, 86是国家码(CC); 130是NDC, 用于识别网络接入号; 07370000是用户号码的SN, 0737用于识别归属区.
  2. 国际移动用户识别码IMSI

  对于用户我们使用的是MSISDN号, 但是对于通信设备用户而言, 它们使用自己的一套编号计划, 叫做"E.212"编号计划.
  为了在无线路径和整个GSM移动通信网上正确的识别某个移动用户, 就必须为移动用户分配以个特定的识别码. 这个识别码称为国际移动用户识别码IMSI, 用于GSM移动通信网的所有信令中, 存储在SIM, HLR, VLR中.
  MSISDN与IMSI的关系有点类似于一个人的姓名和身份证号, 姓名可以改, 但是身份证号却不会变, 同样,可以去运营商出修改你的号码, 只要你的SIM卡没扔, 你的INSI号还是不会变.
IMSI号码结构为

  IMDSI = MCC + MNC + MSIN

  MCC(Mobile Conuntry Code) = 移动国家号码, 由3位数字组成, 唯一的识别移动所属的国家, 我国为460
  MNC(Mobile Network Code) = 移动网号, 由2位数字组成, 用于识别移动用户所归属的移动网. 中移动的GSM PLMN网为00, 中国联通的GSM PLMN网为01.
  MSIN(Mobile Station Identity Number) = 移动用户识别码, 采用等长10位数字构成, 用于唯一地识别国内GSM移动通信网中的移动用户.

  3. 移动台漫游号码MSRN

  MSRN的结构和MSISDN的完全一致, 所不同的地方是这号号码是由用户漫游地的MSC/VLR临时分配的, 不像MSISDN号在HLR中长久记录的. MSISDN的作用, 是指向其所在的HLR, 要实现通话, 光建立MSC和HLR的连接是不够的, 得建立一个MSC和另一个MSC的连接, 那么由谁来标识用户目前所在的MSC呢?由MSRN来进行标记.
  被叫用户所属的HLR知道该用户目前是处于哪一个MSC/VLR业务区, 为了提供给入口 MSC/VLR(GMSC)一个用于选路的临时号码, HLR请求被叫所在业务区的MSC/VLR为该被叫用户分配一个MSRN, 并将此号码送至HLR, HLR收到后再发送给GMSC, GMSC根据此号码选路, 将呼叫接至被叫用户目前正在访问的MSC/VLR交换局, 路由一旦建立此号码就可以立即释放. 这种查询, 呼叫选路功能(即请求一个MSRN功能)是No.7信令中移动应用部分(MAP)的一个程序, 在GMSC-HLR-MSC/VLR间的No.7信令网中进行传递

  4. 切换号码HONR
  HONR是用来建立切换所涉及的两个MSC之间的话路连接的, 它是由目的MSC收到切换源MSC的切换请求后分配给这次切换的, 它可看作是MSRN的一部分, 组成和MSRN相同.

  5. 临时移动用户识别码TMSI
  TMSI是为了对用户身份进行保密, 而在无线通道上代理IMSI使用的临时移动用户标识, 这样可以保护用户在空中的话务及信令通道的隐私, 它的IMSI不会暴露给别人. 它是由VLR分配给在其覆盖区内漫游的移动用户的标识码, 和用户的IMSI号相对应, 只在本地VLR内有效, TMSI可用作位置更新, 切换, 呼叫, 寻呼等操作时的用户识别码, 并可在每次鉴权成功之后被重新分配, 改号只在本MSC内有效.
  6. 国际移动台设备识别码IMEI
  在国内, 由于没有给移动台鉴权用的EIR, 这个识别码一般用的很少. 该识别码用于唯一的识别一个移动台设备, 而与使用该手机的SIM卡用户无关. 在用户不用SIM卡作紧急呼救时, IMEI可被用作标识号码, 这也是唯一的IMEi用于呼叫的情况.
  7. 位置识别码(LAI)
  LAI代表MSC业务区的不同位置区, 用于移动用户的位置更新, 其号码结构是:

LAI = MCC + MNC + LAC

  MCC = 移动用户国家码, 用于识别一个国家, 同IMSI的前3位数字.
  MNC = 移动网号, 用于识别国内的GSM网, 同IMSI的MNC.
  LAC = 位置区号码, 用于识别仪个GSM网中的位置区, LAC的最大长度为16bit, 在一个GSM PLMN中可以定义65536个不同的位置区.
  8. 全球小区识别码CGI
  CGI用来识别一个位置内的小区, 一个位置区有若干个BTS, 每个BTS一般有3个位置区. 它是在位置区识别码LAI后加上一个小区识别码.

  基站识别码BSIC
  基站识别码不唯一, 它的位数很短, 数量也很少. 其主要目的是用于移动台识别相邻的, 采用相同载频的, 不同的基站收发信机, 在网络优化上, 同频同BSIC是大忌, 容易导致切换失败.

位置区域的管理

  1. 区域的划分

  通常以个PLMN只覆盖一个国家, MS必须通过SIM卡注册当前的VLR, VLR从HLR里调取用户的相关数据才能够获得服务, 注册的过程先是要选择PLMN, 然后进行小区选择, 小区选择的规则主要来自无线传播条件.

  GSM作为一个个无线通信系统, 在很多方面的思路其实还是沿用固网的, GSM对用户信息的存储也采用了类似的方法, 它把用户的资料以及当前所在的MSC/VLR信息存储于MSC, 前者是静态的信息, 而后者是动态的信息. 位置信息往往只用于建立移动被叫, 而用户信息在整个呼叫过程中都需要.
  然而用户的资料信息是相当多的, 什么MSISDN, IMSI等等, 而这些资料又只有MS当前所在区域的MSC需要, 如果每次护甲, MSC都要去HLR把这一堆数据搞回来, 那么信令负荷可不是一般的大. 这就跟DNS一样, 如果各个ISp, 比如中国电信, 中国联通他们要是没有本地DNS缓存信息, 每次上个网还真得从根DNS一级级查数据, 一准得把根DNS累死, 鉴于此, MSC下面建立了一个VLR, 管理哪些处于当前MSC管辖下全部LA内的当前用户资料, 可以把这个VLR理解为HLR的本地缓存, 没当MS由一个MSC/VLR进入另一个MSC/VLR时, 它又从HLR里把数据下载到新的VLR里面, 然后要求原来的VLR把相关的信息删掉.

  2. 位置更新
  位置更新的主要目的就是为了做被叫. 在GSM系统中, 有3个地方需要知道讯息位置, 即HLR, VLR和MS, HLR是不需要知道MS具体所在的位置区的, HLR就是一建立NSS侧路由的功能, BSS侧的路径是不需要HLR关心的.
  位置更新的目的是为了能够知道手机目前所在区域, 从而能都对它寻呼. 但是光靠改变了位置区就上报新的位置信息这点事达不到这样的要求的. 比如手机进入了盲区, 信号都没有当然不会有位置更新, 这时候你还对它做寻呼当然是浪费系统的资源, GSM设置了一个叫做T3212的小区参数, 要求MS定时上报自己的位置信息, 若超过了是时间限制, 默认设置"无网络", 然后再MSC/VLR上做个标记, 在有呼叫过来就不进行寻呼. GSM的设计者想到的就是开关机的时候都通知网络医生, 这称为"IMSI Attach/Detach", 当MS切断电源关机的时候, MS向网络发送最后一条信息, 即分离处理请求(IMSI Detach), MSC接收到后, 即通知VLR对该MS队形的IMSI上作"分离"标记. 该用户脱离网络的消息并不发给HLR, 如果该客户被其他用户呼叫时, HLR回想该用当前所在的MSC/VLR要漫游号码MSRN用于建立连接, MSC?VLR此时会通知HLR该用户已脱离网络, 不需要进行寻呼, 当MS又重新开机时, 如果通过接受系统消息发现开始时的位置区表示LAI已经发生了改变, 那么就执行正常的位置更新, 如果位置区没有发现改变, 那么就只向网络发送一个"附着"信息, 告诉网络我又回来了, 可以对我进行寻呼了.

MSISDN与MSRN的索引功能

  国内的移动号码通常是13 X H0H1H2H3ABCD的格局, 大家可以发现, 中间4位数H0H1H2H3相同的必定是同一个城市的, 这也是所谓的号码归属地分析软件的工作机理. 这个H0H1H2H3做什么用呢?用于识别用户归属的HLR, 然后通过查询HLR就可以确定到达该移动用户的路由, 找到路由后就可以建立起呼叫连接. 由此可见, 整个呼叫建立也可分为两部分, 查询路由与建立连接. 查询路由也分为两段: 从GMSC到HLR是第一段路由, 从HLR到VMSC是第二段路由. 整个呼叫建立工作的示意图:

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  GMSC其实与MSC没有什么关系, 它是网关移动交换中心的意思, 其作用就是路由的转接, 并不涉及移动交换功能. 但是现在网络的现状, 通常是这个GMSC与MSC合并在一起了.
  GMSC经过对被叫号码里的H0H1H2H3进行分析, 可以得知该号码的归属位置寄存器HLR, 然后就要向HLR发送信息
  1. GMSC向HLR发送被叫到MSISDN.
  2. HLR分析MSISDN, 找到对应的INSI号和所在的MSC地址, 并向该终端MSC发送被叫的IMSI号, 要求VMSC提供一个MSRN号以供建立呼叫.
  3. VMSC找到一个空闲的MSRN, 配给该IMSI用户, 并向HLR提供该MSRN号.
  4. HLR向GMSC返回该MSRN号.
  5. GMSC根据MSRN号判断出VMSC的地址, 然后建立连接.

漫游费的由来

  移动网与固定通信网最大的区别, 移动通信由于不知道被叫所在的位置, 需要HLR查询, 需要VMSC向HLR回馈MSRN号, 这就是当年运营上对被叫收费的逻辑. 为什么不向主要收取呢? 之所以要进行路由查询, 是因为被叫位置的不确定性, 不是因为主叫位置的不确定性.

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