Post on 06-Mar-2018
GSM spezifische AblGSM spezifische Ablääufeufe
Kanalstrukturen auf der Funkschnittstelle
Signalisierungsabläufe
POEL © 2007 GSM spezifische Abläufe 2
GSM GSM -- NetzstrukturNetzstruktur
PSTN
ISDN
PSDN
BSC
TCE
OSS
VLR
MSC
VLR
MSC
HLRAC EIR
BTS
GSMPLMN
MSOperation
AdministrationMaintenance
Core NetworkCN
RadioAccessNetwork
GERAN
POEL © 2007 GSM spezifische Abläufe 3
Physikalisch KanalstrukturPhysikalisch KanalstrukturG
esam
tban
dU
plin
k od
er D
ownl
ink
GSM
900
: 35
MH
zG
SM 1
800:
75
MH
zGSM 900 & GSM 1800
Teilfrequenzband 1
GSM 900: Teilfrequenzband 174GSM 1800: Teilfrequenzband 374
Zeitrahmen 4,615 ms
Zeitschlitz 0 1 2 3 4 5 6 7
Traffic Channels(Nutzkanäle)
CommonSignallingChannel
Teifr
eque
nzba
nd-
Ban
dbre
ite je
200
kH
z
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BurstsBursts
3TB
3 8,25TB Guard
142Fixed Bitpattern
3TB
3 8,25TB GuardEncrypted Bits Encrypted BitsExtended
Trainingssequence39 64 39
3 8,25TB Guard
3TB Fixed Bitpattern Fixed BitpatternTrainings-
sequence58 26 58
Encrypted Bits TBExt. TB Guard IntervallSync. Sequence68,25336418
Frequency Correction Burst
Synchronization Burst
Dummy Burst
Access Burst
Encrypted Bits573 261 1 57 3 8,25
Encrypted BitsTrainings-sequence
TB TB Guard
Normal Burst
stealing flag
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GSM SteuerkanGSM Steuerkanäälele• Broadcast Control Channels (BCCH)
- Broadcast Control Channel, (BCCH)- Frequency Correction Channel (FCCH)- Synchronisation Channel (SCH)
• Common Control Channels (CCCH)- Paging Channel (PCH) - Random Access Channel (RACH)- Access Grant Channel (AGCH)
• Dedicated Control Channels (DCCH)- Stand-Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)- Slow Associated Dedicated Control Channel (SACCH)- Fast Associated Dedicated Control Channel (FACCH)
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Strukturen von MehrfachrahmenStrukturen von Mehrfachrahmen
T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T
SACCH
idle
FCCH SCH BCCH CCCH
RACH
BCCH BCCH BCCH CCCH CCCH CCCH FCCH SCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH
CCCH CCCH SCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH SCH CCCH CCCH CCCH CCCH
CCCH CCCH CCCH CCCH
SCH CCCH CCCH CCCH CCCH
CCCH CCCH CCCH CCCH SCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCHSCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH CCCH idle
FCCH FCCH
FCCH
RACH RACH RACH RACH RACH RACH RACH RACH RACH RACH RACHR0 R50
R0
R50
uplink
downlink
downlink
Mögliche Struktur eines 51er Mehrfachrahmens
26er Mehrfachrahmens für full rate speech
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Hierarchie der RahmenstrukturenHierarchie der Rahmenstrukturen2042 2043 2044 2045 2046 20471 2 3 4 50
0 1 2 3 47 48 49 500 1 24 25
0 1 2 3 22 23 24 25
0 1 2 3
0 1 2 3
0 1 2 34 5 6 7 4 5 6 7
47 48 49 50
1 Hyperrahmen 0 2048 Superrahmen 0 2 715 648 TDMA-Rahmen = 3h, 28min, 53s, 750ms
1 Superrahmen = 1326 TDMA-Rahmen = 6,12sec
Traffic ChannelsSignalling Channels
26er Mehrfachrahmen = 120ms 51er Mehrfachrahmen = 235,38ms
TDMA-Rahmen = 4,6154ms TDMA-Rahmen = 4,6154ms
Burst = 0,5769msBCCH, FCCH, SCHPCH, RACH, AGCHSDCCH
TCHSACCH, FACCH
Burst = 0,5769ms
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International Mobile Subscriber International Mobile Subscriber Identity IMSIIdentity IMSI
Die IMSI entspricht der MSISDN, sie ist die international eindeutige Kennung eines Teilnehmers im Mobilnetz. Sie besteht aus:
• Code des Heimatlandes, 3stellig (engl.: mobile country code, MCC), den
• Code des Netzwerkes, 2stellig (engl.: mobile network code, MNC) und die
•Nummer des Teilnehmers in seinem Netzwerk, 10stellig (engl.: mobile subscriber identificationnumber, MSIN).
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Location Location AreaArea Identity LAIIdentity LAI
Die Location Area ldentity (LAI) besteht aus:• MCC, Mobile Country Code, der mit einer
Kombination aus 3 Ziffern das Land identifiziert
• MNC, Mobile Network Code, der aus 2 Ziffern besteht und zur Unterscheidung der PLMNsinnerhalb eines Landes dient
•LAC, Location Area Code, der die Location Area innerhalb des PLMN kennzeichnet (hierfür stehen 2 Byte zur Verfügung)
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Subscriber Identity Module SIMSubscriber Identity Module SIMpermanente Daten• IMSI (International Mobile Subscriber ldentity),• Ki (individuelle Teilnehmerschlüssel),• Algorithmen A3 und A8 (netzbetreiberindividuell)• PUK (Personal unblocking Key)
temporäre Daten•LAI (Local Area Identity)•TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
semipermanente Daten•PIN Code (Personal Identification Number) ergänzt.
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Authentication CenterAuthentication CenterIm Authentisierungszentrum werden die
sog. Triples erzeugt.Die Parametersätze bestehen aus :• RAND (random number): Zufallszahl• SRES (signed response): Referenzwert
für die Authentication• Kc (cipher key): Code zur Verwendung für
die FunkkanalverschlüsselungDiese werden vom VLR zur Authentizierung
der SIM-Karte verwendet
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Home Location Register HLRHome Location Register HLR
• International Mobile Subscriber Identity (IMSI),• internationale GSM Rufnummer des
Teilnehmers (MSISDN = Mobile Subscriber ISDN Number oder Rufnummer des Teilnehmers im öffentlichen Netz),
• Parameter zur Authentizierung und Verschlüsselung,
• zugelassene Zusatzdienste• temporäre Teilnehmerdaten (z.B. VLR-Adresse
des Teilnehmers)
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Visitor Location Register VLRVisitor Location Register VLR
• Im Besucherregister werden die Daten aller sich im Augenblick im Bereich des zugehörigen MSC aufhaltenden Mobilstationen gespeichert. Die permanenten Teilnehmer-Daten sind dieselben wie im HLR.
• Während das HLR den Anruf eines mobilen Teilnehmers aus dem Festnetz unterstützt, unterstützt das VLR den aktiven Gesprächsaufbau
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AuthentifizierungAuthentifizierungWird durchgeführt bei:• Einbuchen (IMSI Attach)• Location Update• Aktivgespräch• PassivgesprächDie Parametersätze eines Triples bestehen aus:• RAND (random number): Zufallszahl, wird zur
Generierung eines Triples verwendet,• Kc (cipher key): Code zur Verwendung für die
Funkkanalverschlüsselung• SRES (signed response): zur Überprüfung der
Zugangsberechtigung
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AuthentifizierungsablaufAuthentifizierungsablauf
Subscr. Data Request
Subscriber Data
Triple Request
3 Triples (RAND, SRES, Kc)
Service Request Service Request
Authentication RequestRAND
Authentication ResponseSRES
Cyphering Mode Command
Cyphering Mode Comp.lete
weitere Aktivitäten
TMSI-Zuweisung
ME errechnetSRES und Kc
aktueller Funk-kanalschlüsselwird aktiviert z.B. SETUP Message
MS/SIM VLR HLR AC
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Location ManagementLocation Management
• Ein- und Ausbuchen der MS (IMSI –Attach und IMSI-Detach)
• periodische Aktualisierung des Aufenthaltsortes(Periodic Registration)
• Aktualisierung des Aufenthaltsortes im verbindungslosen Zustand (Location Update)- Wechsel innerhalb des Aufenthaltsbereiches
(Intra-VLR Location-Updating)- Wechsel in einen neuen VLR-Bereich (Inter-
VLR Location-Updating)
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Location UpdateLocation Update
BSC1
BSCx
Base Station Controller
Base Transceiver Stations(Zellenstruktur)
Festnetz-VerbindungenFunkschnittstelle
zur MS
TCETCE
zum Core NW
LAI xLAI y
nur eingeschaltet,keine Gesprächsverbindung
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IntraIntra--MSCMSC HandoverHandover
Handover Request
MS BSC1 MSC MSBSC2
Handover Request
Handover RequestAcknowledgementHandover Command
Handover Command
HandoverPhase 3
Handover CompleteHandover Complete
Clear Command
Clear Complete
EnpfangspegelSACCH
Phase 1
Phase 2
Phase 4
FACCH
FACCH
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Location Location UodateUodate vs. Handovervs. Handover
Location Update(LAI-Wechsel)
bei Unterschied erfolgt ein Update Requestder MS an das System
ME ist eingeschaltet, d.h. im Netz eingeloggt.Es besteht keine Nachrichtenverbindung
ME vergleicht die auf der SIM gespeicherte LAImit der auf dem „besten“ Kanal empfangenen
bietet eine andere Zelle bessere Empfangsbe-dingungen als die aktuelle und ist in der neuenZelle ein Speech Channel verfügbar, wird vom
BSC der Handover durchgeführt
Handover(Zellenwechsel)
ME ist eingeschaltet, d.h. im Netz eingeloggt.Es besteht eine Nachrichtenverbindung
ME misst die Empfangspegel der umliegenderBTSs und meldet diese an den BSC
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AktivverbindungAktivverbindungMS/SIM MSC/VLR
Authentication Request
Authentication Response
Cyphering Mode Com.
Cyphering Mode Compl.
Channel Request über CCCH
RAND
SRES
MS errechnetSRES und Kc
AktivierungFunkkanalschlüssel
SETUP
Immediate Assign
Connection ManagementService Request
DurchführungAuthentizierung
Call Proceeding
Assignment Comand
Assignment Complete
ALERTING
CONNECT
CONNECT ACKNOWLEDGE
DCCHAnforderung,u. Zuweisung
ZuweisungSpeech Channel
und ACCH
Verbindungs-durchschaltung
BTS/BSCTeilnehmer gibtB-MSISDN ein
und drücktVerbindungstaste
new TMSI
TMSI accepted
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Interrogation und PagingInterrogation und Paging
• InterrogationErmitteln der MSRN (mobile Station Roaming Number) mit Hilfe der VLR-Nr des B-Teiln. Die MSRN wird zum Aufbau einer Nutzkanalverbindung vom MSC des A-Tln zum MSC des B-Teiln. benötigt.
• PagingErmitteln der Zelle in welcher sich der B-Teiln. gerade aufhält, damit die Nutzkanalverbindung zum B-Teiln. Durchgeschaltet werden kann.
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InterrogationInterrogation
Send Routing Information
Routing Information (MSRN)
IAM
IAM
MSCB HLR GMSC VStA
MSRN befindet sich im HLR
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PassivverbindungPassivverbindungBS BTS/BSC/MSC VLR HLR
Interrogation
GMSC
IAM
TMSI & LAI Request
Page MS (TMSI, LAI)Paging Request (TMSI)
Paging ResponseAccess Request
Paging
Authentication
Cyphering
TMSI Reallocation
Access Requ. Ackn.Triple Request
TriplesTriple RequestComplete Call
SETUP
Call Confirm
Assign Command
Assign Complete
ALERT
CONNECT
CONNECT ACK
ACM
ANS
MSISDN
ACMVStA
VStA
ANS
VStA
Verbindungsdurchschaltung