無線通信入門3

標簽（空格分隔）： 無線通信 GSM

GSM編號計劃

??對于GSM的編號計劃而言, 首先, 唯一性是必須滿足的, 要是你的手機號與別人的相同, 或者某個信令點的編碼和另一個信令點的編碼相同, 那肯定有錯誤, 對于手機歸屬地查詢軟件而言, 他是通過數據庫來查詢的, 數據庫根據手機號碼的第4~7位來判定手機的歸屬地, 這種編號方式很重要, 極大的方便了HLR的尋址.
??1. 移動臺的國際ISDN號碼(MSISDN)
??MSISDN其實就打電話的時候撥打手機號, 這個號碼采取"E.164"編碼計劃, 號碼結構如圖:

??CC(Country Code) = 國家碼, 在國際長途電話通信網中要使用的標識號, 中國為86
??NDC(National Destionation Code) = 國內目的碼, 即網絡接入號, 也就是平時手機撥號的前3位, 如187, 159, 185
??SN(Subcriber Number) = 用戶號碼, 采用等長8位編號計劃
??MSISDN的前面部分CC+NDC+H0H1H2H3其實就是用戶所屬HLR的GT地址, 這樣在入口移動交換中心(GMSC)查詢HLR時可直接利用MSISDN進行信令連接與控制部分(SCCP)的尋址.
??如一個GSM聯通手機號碼為8613007370000, 86是國家碼(CC); 130是NDC, 用于識別網絡接入號; 07370000是用戶號碼的SN, 0737用于識別歸屬區.
??2. 國際移動用戶識別碼IMSI

??對于用戶我們使用的是MSISDN號, 但是對于通信設備用戶而言, 它們使用自己的一套編號計劃, 叫做"E.212"編號計劃.
??為了在無線路徑和整個GSM移動通信網上正確的識別某個移動用戶, 就必須為移動用戶分配以個特定的識別碼. 這個識別碼稱為國際移動用戶識別碼IMSI, 用于GSM移動通信網的所有信令中, 存儲在SIM, HLR, VLR中.
??MSISDN與IMSI的關系有點類似于一個人的姓名和身份證號, 姓名可以改, 但是身份證號卻不會變, 同樣,可以去運營商出修改你的號碼, 只要你的SIM卡沒扔, 你的INSI號還是不會變.
IMSI號碼結構為

??IMDSI = MCC + MNC + MSIN

??MCC(Mobile Conuntry Code) = 移動國家號碼, 由3位數字組成, 唯一的識別移動所屬的國家, 我國為460
??MNC(Mobile Network Code) = 移動網號, 由2位數字組成, 用于識別移動用戶所歸屬的移動網. 中移動的GSM PLMN網為00, 中國聯通的GSM PLMN網為01.
??MSIN(Mobile Station Identity Number) = 移動用戶識別碼, 采用等長10位數字構成, 用于唯一地識別國內GSM移動通信網中的移動用戶.

??3. 移動臺漫游號碼MSRN

??MSRN的結構和MSISDN的完全一致, 所不同的地方是這號號碼是由用戶漫游地的MSC/VLR臨時分配的, 不像MSISDN號在HLR中長久記錄的. MSISDN的作用, 是指向其所在的HLR, 要實現通話, 光建立MSC和HLR的連接是不夠的, 得建立一個MSC和另一個MSC的連接, 那么由誰來標識用戶目前所在的MSC呢?由MSRN來進行標記.
??被叫用戶所屬的HLR知道該用戶目前是處于哪一個MSC/VLR業務區, 為了提供給入口 MSC/VLR(GMSC)一個用于選路的臨時號碼, HLR請求被叫所在業務區的MSC/VLR為該被叫用戶分配一個MSRN, 并將此號碼送至HLR, HLR收到后再發送給GMSC, GMSC根據此號碼選路, 將呼叫接至被叫用戶目前正在訪問的MSC/VLR交換局, 路由一旦建立此號碼就可以立即釋放. 這種查詢, 呼叫選路功能(即請求一個MSRN功能)是No.7信令中移動應用部分(MAP)的一個程序, 在GMSC-HLR-MSC/VLR間的No.7信令網中進行傳遞

??4. 切換號碼HONR
??HONR是用來建立切換所涉及的兩個MSC之間的話路連接的, 它是由目的MSC收到切換源MSC的切換請求后分配給這次切換的, 它可看作是MSRN的一部分, 組成和MSRN相同.

??5. 臨時移動用戶識別碼TMSI
??TMSI是為了對用戶身份進行保密, 而在無線通道上代理IMSI使用的臨時移動用戶標識, 這樣可以保護用戶在空中的話務及信令通道的隱私, 它的IMSI不會暴露給別人. 它是由VLR分配給在其覆蓋區內漫游的移動用戶的標識碼, 和用戶的IMSI號相對應, 只在本地VLR內有效, TMSI可用作位置更新, 切換, 呼叫, 尋呼等操作時的用戶識別碼, 并可在每次鑒權成功之后被重新分配, 改號只在本MSC內有效.
??6. 國際移動臺設備識別碼IMEI
??在國內, 由于沒有給移動臺鑒權用的EIR, 這個識別碼一般用的很少. 該識別碼用于唯一的識別一個移動臺設備, 而與使用該手機的SIM卡用戶無關. 在用戶不用SIM卡作緊急呼救時, IMEI可被用作標識號碼, 這也是唯一的IMEi用于呼叫的情況.
??7. 位置識別碼(LAI)
??LAI代表MSC業務區的不同位置區, 用于移動用戶的位置更新, 其號碼結構是:

LAI = MCC + MNC + LAC

??MCC = 移動用戶國家碼, 用于識別一個國家, 同IMSI的前3位數字.
??MNC = 移動網號, 用于識別國內的GSM網, 同IMSI的MNC.
??LAC = 位置區號碼, 用于識別儀個GSM網中的位置區, LAC的最大長度為16bit, 在一個GSM PLMN中可以定義65536個不同的位置區.
??8. 全球小區識別碼CGI
??CGI用來識別一個位置內的小區, 一個位置區有若干個BTS, 每個BTS一般有3個位置區. 它是在位置區識別碼LAI后加上一個小區識別碼.

??基站識別碼BSIC
??基站識別碼不唯一, 它的位數很短, 數量也很少. 其主要目的是用于移動臺識別相鄰的, 采用相同載頻的, 不同的基站收發信機, 在網絡優化上, 同頻同BSIC是大忌, 容易導致切換失敗.

位置區域的管理

??1. 區域的劃分

??通常以個PLMN只覆蓋一個國家, MS必須通過SIM卡注冊當前的VLR, VLR從HLR里調取用戶的相關數據才能夠獲得服務, 注冊的過程先是要選擇PLMN, 然后進行小區選擇, 小區選擇的規則主要來自無線傳播條件.

??GSM作為一個個無線通信系統, 在很多方面的思路其實還是沿用固網的, GSM對用戶信息的存儲也采用了類似的方法, 它把用戶的資料以及當前所在的MSC/VLR信息存儲于MSC, 前者是靜態的信息, 而后者是動態的信息. 位置信息往往只用于建立移動被叫, 而用戶信息在整個呼叫過程中都需要.
??然而用戶的資料信息是相當多的, 什么MSISDN, IMSI等等, 而這些資料又只有MS當前所在區域的MSC需要, 如果每次護甲, MSC都要去HLR把這一堆數據搞回來, 那么信令負荷可不是一般的大. 這就跟DNS一樣, 如果各個ISp, 比如中國電信, 中國聯通他們要是沒有本地DNS緩存信息, 每次上個網還真得從根DNS一級級查數據, 一準得把根DNS累死, 鑒于此, MSC下面建立了一個VLR, 管理哪些處于當前MSC管轄下全部LA內的當前用戶資料, 可以把這個VLR理解為HLR的本地緩存, 沒當MS由一個MSC/VLR進入另一個MSC/VLR時, 它又從HLR里把數據下載到新的VLR里面, 然后要求原來的VLR把相關的信息刪掉.

??2. 位置更新
??位置更新的主要目的就是為了做被叫. 在GSM系統中, 有3個地方需要知道訊息位置, 即HLR, VLR和MS, HLR是不需要知道MS具體所在的位置區的, HLR就是一建立NSS側路由的功能, BSS側的路徑是不需要HLR關心的.
??位置更新的目的是為了能夠知道手機目前所在區域, 從而能都對它尋呼. 但是光靠改變了位置區就上報新的位置信息這點事達不到這樣的要求的. 比如手機進入了盲區, 信號都沒有當然不會有位置更新, 這時候你還對它做尋呼當然是浪費系統的資源, GSM設置了一個叫做T3212的小區參數, 要求MS定時上報自己的位置信息, 若超過了是時間限制, 默認設置"無網絡", 然后再MSC/VLR上做個標記, 在有呼叫過來就不進行尋呼. GSM的設計者想到的就是開關機的時候都通知網絡醫生, 這稱為"IMSI Attach/Detach", 當MS切斷電源關機的時候, MS向網絡發送最后一條信息, 即分離處理請求(IMSI Detach), MSC接收到后, 即通知VLR對該MS隊形的IMSI上作"分離"標記. 該用戶脫離網絡的消息并不發給HLR, 如果該客戶被其他用戶呼叫時, HLR回想該用當前所在的MSC/VLR要漫游號碼MSRN用于建立連接, MSC?VLR此時會通知HLR該用戶已脫離網絡, 不需要進行尋呼, 當MS又重新開機時, 如果通過接受系統消息發現開始時的位置區表示LAI已經發生了改變, 那么就執行正常的位置更新, 如果位置區沒有發現改變, 那么就只向網絡發送一個"附著"信息, 告訴網絡我又回來了, 可以對我進行尋呼了.

MSISDN與MSRN的索引功能

??國內的移動號碼通常是13 X H0H1H2H3ABCD的格局, 大家可以發現, 中間4位數H0H1H2H3相同的必定是同一個城市的, 這也是所謂的號碼歸屬地分析軟件的工作機理. 這個H0H1H2H3做什么用呢?用于識別用戶歸屬的HLR, 然后通過查詢HLR就可以確定到達該移動用戶的路由, 找到路由后就可以建立起呼叫連接. 由此可見, 整個呼叫建立也可分為兩部分, 查詢路由與建立連接. 查詢路由也分為兩段: 從GMSC到HLR是第一段路由, 從HLR到VMSC是第二段路由. 整個呼叫建立工作的示意圖:

![] (http://showmyimg.b0.upaiyun.com/QQ截圖20141212142920.png)

??GMSC其實與MSC沒有什么關系, 它是網關移動交換中心的意思, 其作用就是路由的轉接, 并不涉及移動交換功能. 但是現在網絡的現狀, 通常是這個GMSC與MSC合并在一起了.
??GMSC經過對被叫號碼里的H0H1H2H3進行分析, 可以得知該號碼的歸屬位置寄存器HLR, 然后就要向HLR發送信息
??1. GMSC向HLR發送被叫到MSISDN.
??2. HLR分析MSISDN, 找到對應的INSI號和所在的MSC地址, 并向該終端MSC發送被叫的IMSI號, 要求VMSC提供一個MSRN號以供建立呼叫.
??3. VMSC找到一個空閑的MSRN, 配給該IMSI用戶, 并向HLR提供該MSRN號.
??4. HLR向GMSC返回該MSRN號.
??5. GMSC根據MSRN號判斷出VMSC的地址, 然后建立連接.

漫游費的由來

??移動網與固定通信網最大的區別, 移動通信由于不知道被叫所在的位置, 需要HLR查詢, 需要VMSC向HLR回饋MSRN號, 這就是當年運營上對被叫收費的邏輯. 為什么不向主要收取呢? 之所以要進行路由查詢, 是因為被叫位置的不確定性, 不是因為主叫位置的不確定性.