Upload
others
View
20
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Κινητές Επικοινωνίες Ενότητα 4: Κυψελωτά Δίκτυα 2ης Γενιάς (2G): Η
περίπτωση του GSM
Σαββαΐδης Στυλιανός
Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα
Άδειες Χρήσης
• Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.
• Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.
2
Χρηματοδότηση • Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια
του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.
• Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού.
• Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
3
Σκοποί ενότητας
Κυψελωτά Δίκτυα 2ης Γενιάς (2G): Η περίπτωση του GSM
4
Περιεχόμενα ενότητας-1/3
5
• Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου
• Βασικοί Τηλεπικ. Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα
• Ο Κινητός Σταθμός (Mobile Station-MS)
• Ο Σταθμός Βάσης (Base Transceiver Station, BTS)
• Το Κέντρο Ελέγχου των Σταθμών Βάσης (Base Station Controller, BSC)
• To Κέντρο Μεταγωγής (Mobile Switching Center, MSC)
• Η Βάση Δεδομένων Επίσκεψης (Visitor Location Register, VLR)
• Η Κεντρική Βάση Δεδομένων (Home Location Register, HLR)
• Η Βάση Δεδομένων Γνησιότητας (Authentication Center, AUC)
• Η Βάση Δεδομένων Συσκευών (Equipment Identity Register, EIR)
Περιεχόμενα ενότητας-2/3
6
• GSM Πρωτόκολλα
• GSM - TDMA/FDMA
• GSM Λογικά Κανάλια
• Παράδειγμα Πολυπλεξίας Λογικών Καναλιών σε ένα Φυσικό Κανάλι
• Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F
• Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F και TCH-H
• TDMA offset
• Διαχείριση Ασύρματων Πόρων (Radio Resources, RR): Αναζήτηση/Σύνδεση Κινητού Χρήστη
• Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal)
Περιεχόμενα ενότητας-3/3
7
• Διαδικασία Διαγραφής/ Απενεργοποίησης Χρήστη (IMSI detach)
• Διαδικασία Εγγραφής/Ενεργοποίησης Χρήστη (Location Update, Type IMSI attach) (π.χ. όταν ενεργοποιείται το κινητό)
• Περιοδική Ενημέρωση Θέσης (Location updating, type periodic registration)
• Διαδικασία Κλήσης από Κινητό Χρήστη
• Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό Χρήστη
• Σενάριο: Διεθνής Κλήση προς Κινητό Χρήστη
• Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν στο ίδιο BSC (Intra BSC Handover)
• Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό BSC (Inter BSC Handover)
• Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC (Inter MSC Handover)
Κυψελωτά Δίκτυα 2ης Γενιάς (2G): H Περίπτωση του GSM.
Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου
9
Δίκτυο Σταθερής
Τηλεφωνίας
BSC
BSC
MSC MSC
GMSC
OMC, EIR,
AUC
VLR
HLR
NSS
/ OSS
RSS
VLR
Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου
Βασικοί Τηλεπικ. Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα
10 Βασικοί Τηλεπικοινωνιακοί Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα
NSS
MS MS
BTS
BSC
GMSC
IWF
OMC
BTS
BSC
MSC MSC
Abis
Um
EIR
HLR
VLR VLR
A
BSS
PDN
ISDN, PSTN
RSS
radio cell
radio cell
MS
AUCOSS
signaling
O
Ο Κινητός Σταθμός (Mobile
Station-MS) •To MS αποτελείται από το hw & sw της τερματικής συσκευής (π.χ.
κινητό τηλέφωνο) που ένα τμήμα του είναι ανεξάρτητο από το χρήστη
(user independent) και ένα τμήμα του ταυτίζεται με το προφίλ ενός
συγκεκριμένου συνδρομητή (user specific).
•Το τελευταίο τμήμα αφορά την λεγόμενη κάρτα SIM (Subscriber Identity
Module), η οποία περιέχει τα προσωπικά στοιχεία του χρήστη. Τα πιο
σημαντικά από τα στοιχεία του MS είναι:
– η ταυτότητα του συνδρομητή (IMSI, International Mobile Subscriber Identity),
– η ταυτότητα της τερματικής συσκευής (ΙΜΕΙ, International Mobile Equipment Identity) και
– το κλειδί ελέγχου γνησιότητας Kc (authentication key).
11
Ο Σταθμός Βάσης (Base Transceiver Station, BTS)
•To BTS εκτελεί τις λειτουργίες της ασύρματης διασύνδεσης και περιλαμβάνει το αντίστοιχο hw & sw δηλ. κεραίες, ενισχυτές ισχύος, επεξεργασία σήματος.
•Η επικοινωνία του με το MS γίνεται μέσω του Um interface (TDMA/FDD) ενώ με το υπόλοιπο δίκτυο μέσω τoυ Interface Abis δηλ. με την σύνδεσή του με ένα και μοναδικό κόμβο που ονομάζεται BSC (Base Station Controller).
•Oι λειτουργίες του BTS εντοπίζονται κυρίως στο φυσικό στρώμα και από αυτή την άποψη δεν διαθέτει την «νοημοσύνη» να διαχειριστεί κάποιες από τις υψηλότερου επιπέδου λειτουργίες του δικτύου. Αυτός είναι ο λόγος που πολλά BTS ελέγχονται από ένα τηλεπικοινωνιακό κόμβο που ονομάζεται BSC (Base Station Controller).
12
Το Κέντρο Ελέγχου των Σταθμών Βάσης (Base Station Controller, BSC)
•Το BSC είναι ένα μικρό ψηφιακό τηλεφωνικό κέντρο, το οποίο ελέγχει τα BTSs και αποτελεί σημείο διασύνδεσής τους με το εσωτερικό του δικτύου.
•To BSC καθορίζει τις συχνότητες επικοινωνίας (RR, Radio Resource Management), την διαπομπή (handover) μεταξύ διαφορετικών κελιών/BTS, την ειδοποίηση των MS για εισερχόμενες κλήσεις (paging) καθώς και την μετατροπή της κωδικοποίησης των ασύρματων καναλιών σε συμβατή μορφή προς την PCM κωδικοποίηση, η οποία χρησιμοποιείται στο εσωτερικό του δικτύου.
•To BSC ελέγχεται από ένα «ανώτερο» στην ιεραρχία του δικτύου τηλεπικοινωνιακό κόμβο, το οποίο ονομάζεται MSC (Mobile Services Switching Center). Η επικοινωνία γίνεται μέσω του A interface.
13
To Κέντρο Μεταγωγής (Mobile Switching Center, MSC)
14
•To MSC ελέγχει έναν αριθμό από BSC και σε τελική ανάλυση έναν αριθμό από κελιά που συγκροτούν την Περιοχή Εξυπηρέτησης MSC (MSC Service Area). Το MSC είναι ένα πλήρες ISDN τηλεφωνικό κέντρο και διαχειρίζεται τις συνδρομητικές υπηρεσίες:
–με την δρομολόγηση σημάτων και δεδομένων προς/από τους χρήστες (CM, Call Management/SMS, Short Message Service/SS, Supplementary Service).
–την χρέωση για τις προσφερόμενες υπηρεσίες.
–τον έλεγχο της κινητικότητας και του εντοπισμού των χρηστών (Mobility Management).
•Όταν το MSC λειτουργεί σαν κόμβος εξόδου/εισόδου προς/από άλλα δίκτυα ονομάζεται Gateway MSC (GMSC).
Η Βάση Δεδομένων Επίσκεψης (Visitor Location Register, VLR)
15
•Τα στοιχεία των συνδρομητών που βρίσκονται στην Περιοχή Εξυπηρέτησης του MSC καταχωρούνται σε μία βάση δεδομένων που ονομάζεται VLR (Visitor Location Register). Σε κάθε MSC αντιστοιχεί μια VLR και γι’ αυτό αν και είναι μια ανεξάρτητη οντότητα οι κατασκευαστές την ενσωματώνουν με τη μορφή sw στο MSC.
•Η VLR είναι μια δυναμική βάση δεδομένων η οποία:
–διαγράφει υπό την καθοδήγηση της HLR τα στοιχεία των συνδρομητών όταν αυτοί φεύγουν από την περιοχή εξυπηρέτησης του MSC.
–ανακτά από την HLR τα στοιχεία των νεοεισερχόμενων συνδρομητών στην περιοχή εξυπηρέτησης του MSC και
–ενημερώνει την HLR για τις αλλαγές των δυναμικών, στοιχείων όπως για παράδειγμα όταν αλλάζει η περιοχή θέσης.
Η Κεντρική Βάση Δεδομένων (Home Location Register, HLR)
•Τα στοιχεία όλων των συνδρομητών του δικτύου βρίσκονται σε μια κεντρική βάση δεδομένων που ονομάζεται HLR (Home Location Register).
•Στην HLR περιέχονται στατικά στοιχεία όπως ο αριθμός κλήσης ΜSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) του χρήστη, οι συμπληρωματικές υπηρεσίες του (π.χ. προώθηση κλήσης κλπ), η ταυτότητα του (IMSI) κλπ.
•Επίσης περιλαμβάνονται και στοιχεία δυναμικού περιεχομένου όπως για παράδειγμα το MSC/VLR και η περιοχή θέσης (Location Area) στην οποία βρίσκεται ο συνδρομητής. Τα δυναμικής φύσης στοιχεία ενημερώνονται κάθε φορά που αλλάζουν με την συνδρομή του MSC/VLR.
16
Η Βάση Δεδομένων Γνησιότητας (Authentication Center, AUC)
•Η βάση δεδομένων AUC (Authentication Center) είναι επιφορτισμένη με τον έλεγχο γνησιότητας των συνδρομητών και συνακόλουθα τον έλεγχο πρόσβασης τους στο δίκτυο.
•Παράλληλα, φροντίζει να προμηθεύει το σύστημα με κλειδιά κρυπτογράφησης (ciphering) με τα οποία κωδικοποιείται η πληροφορία όταν μεταδίδεται στον αέρα.
•Δεδομένου ότι οι υπηρεσίες κρυπτογράφησης και ελέγχου γνησιότητας/πρόσβασης ζητούνται από την HLR συνήθως η βάση δεδομένων AUC αποτελεί από φυσική άποψη μέρος της HLR.
17
Η Βάση Δεδομένων Συσκευών (Equipment Identity Register, EIR)
•Η βάση δεδομένων EIR (Equipment Identity Register) έχει καταχωρημένα όλα τα IMEI δηλ. την ταυτότητα όλων των συσκευών οι οποίες είναι καταχωρημένες στο δίκτυο.
•Δεδομένου ότι η SIM μπορεί να χρησιμοποιηθεί με οποιαδήποτε συσκευή (π.χ. ίσως με κάποια που έχει κλαπεί) λειτουργεί σαν μία βάση ελέγχου της ταυτότητα των συσκευών ανεξάρτητα από την SIM και τα συνδρομητικά στοιχεία. Ουσιαστικά η ΕΙR προσφέρει λίστες με νόμιμες (white listed) και παράνομες (black listed) συσκευές.
18
GSM Πρωτόκολλα
19
GSM Πρωτόκολλα
Layer 3
CM
MM
RR
MM
LAPDm
radio
LAPDm
radio
LAPD
PCM
RR’ BTSM
CM
LAPD
PCM
RR’
BTSM
16/64 kbit/s
Um Abis A
SS7
PCM
SS7
PCM
64 kbit/s /
2.048 Mbit/s
MS BTS BSC MSC
BSSAP BSSAP
Layer 2
Layer 1
GSM - TDMA/FDMA
20
1 2 3 4 5 6 7 8
higher GSM frame structures
935-960 MHz
124 downlink channels (200 kHz)
890-915 MHz
124 uplink channels (200 kHz)
time
GSM TDMA frame
GSM time-slot (normal burst)
4.615 ms
546.5 µs
577 µs
tail user data Training S guard
space S user data tail guard
space
3 bits 57 bits 26 bits 57 bits 1 1 3
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-1/4
21
•Κανάλια Δεδομένων (Traffic Channels, TCH) –Πλήρους Ρυθμού Μετάδοσης TCH (Full rate, TCH/F) – ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας 22.8 kbit/s.
–Μισού Ρυθμού Μετάδοσης TCH (Half rate, TCH/H) - ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας 11.4 kbit/s.
•Κανάλια Σηματοδοσίας –Κανάλια Ευρείας Μετάδοσης (Broadcast CHannels, BCH)
–Κοινά Κανάλια Ελέγχου (Common Control CHannels, CCCH)
–Αφιερωμένα Κανάλια Ελέγχου, (Dedicated Control CHannels, DCCH)
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-2/4
22
BROADCAST CHANNELS (BCH=FCCH, SCH, BCCH) –Κάθε φορά που το MS εισέρχεται σε ένα κελί «ακούει» τα BCHs.
–Τα BCHs λειτουργούν μόνο στην downlink κατεύθυνση.
•Frequency Correction CHannel (FCCH) –Μεταδίδονται μόνο 0.
–Η μετάδοση των 0 οδηγεί στην ανίχνευση του BCCH φέροντος.
–Το MS με αυτόν τον τρόπο συντονίζεται στην BCCH συχνότητα.
•Synchronization CHannel (SCH) –Το MS λαμβάνει πληροφορία για τον αριθμό του πλαισίου (frame) στο κελί και για την ταυτότητα του BTS (BSIC).
•Broadcast Control CHannel (BCCH) –Μεταδίδεται η ταυτότητα της περιοχής θέσης (Location Area Identity, LAI).
–Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ εκπομπής στο κελί.
–Μεταδίδεται πληροφορία για τις BCCH συχνότητες των γειτονικών κελιών έτσι ώστε να μπορούν να γίνονται μετρήσεις.
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-3/4
23
COMMON CONTROL CHANNELS (CCCH=PCH,RACH,AGCH)
•Paging CHannel (PCH) –Το MS «ακούει» το PCH για να διαπιστώσει εάν υπάρχουν εισερχόμενες κλήσεις και μηνύματα (SMS). –To μήνυμα (paging message) περιέχει το IMSI ή ένα προσωρινό IMSI (Temporary IMSI, TMSI). –To PCH μεταδίδεται μόνο στην downlink κατεύθυνση.
•Random Access CHannel (RACH) –Το RACH χρησιμοποιείται εάν το ΜS θέλει να ζητήσει ένα αφιερωμένο κανάλι ελέγχου (σηματοδοσίας). –Το RACH μεταδίδεται μόνο στο uplink.
•Access Grant CHannel (AGCH) –Με το AGCH το δίκτυον αποδίδει ένα αφιερωμένο κανάλι ελέγχου (σηματοδοσίας) –Το AGCH μεταδίδεται μόνο στην downlink κατεύθυνση.
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-4/4
24
DEDICATED CONTROL CHANNELS (DCCH)
•Stand alone Dedicated Control CHannel (SDCCH) –Η διαδικασία αποκατάστασης κλήσης (call setup) χρησιμοποιεί το SDCCH. –Μετάδοση SMS όταν το MS δεν είναι κατειλημμένο (idle mode). –Το SDCCH μεταδίδεται στο uplink και το downlink. –Όταν η διαδικασία αποκατάστασης κλήσης ολοκληρωθεί το MS καθοδηγείται για τη χρήση ενός συγκεκριμένου TCH.
•Slow Associated Control CHannel (SACCH) –Συνδέεται φυσικά με ένα SDCCH ή TCH (δηλ. χρησιμοποιούν το ίδιο φυσικό κανάλι). –Στην uplink κατεύθυνση, το MS στέλνει αποτελέσματα μετρήσεων από το τρέχων BTS καθώς και από γειτονικά BTSs. –Στην downlink κατεύθυνση, το MS λαμβάνει εντολές σχετικά με την ισχύ εκπομπής του (power control commands) καθώς και για το χρόνο εκπομπής (timing advance).
•Fast Associated Control CHannel (FACCH) –Το FACCH χρησιμοποιείται στην περίπτωση του Handover. –To FACCH λειτουργεί «κλέβοντας» χρόνο από το κανάλι ομιλίας.
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Λογικών Καναλιών σε ένα Φυσικό Κανάλι
25 9601188
A5
A1
A6
A2
A7
A3
D0
D0
D1
D1
D2
D2
D3
D3
D4
D4
D5
D5
D6
D6
D7
D7
A0
A4
I I I
III
*
0 1 2 7 0 1 2 7 0 1- - - - - - - - - - - TDMA
Frames
SDCCH + SACCH
(uplink)
*
D0
D0
D1
D1
D2
D2
D3
D3
D4
D4
D5
D5
D6
D6
D7
D7
A0
A4
A1
A5
A2
A6
A3
A7
I I
I
I
II
*
0 1 2 7 0 1 2 7 0 1- - - - - - - - - - - TDMA
Frames
SDCCH + SACCH
(downlink)
*
2
2
51+51=102 Πλαίσια
51+51=102 Πλαίσια
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F
26
9601189
0 1 2 7 0 1 2 7 0 1- - - - - - - - - - - -TDMA
Frames
T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T ITCH (TS1)
Downlink
2
T=TCH
A=SACCH
I=Idle
12 T+1 A+12 T+1 I=26 frames
Χαρτογράφηση των λογικών καναλιών για το BCCH - φορέα
27
Carr
ier
C0
Dow
nlin
kU
plin
k
01
23
45
67
01
23
45
67
Fra
me
0F
TD
0T
TT
TT
RT
A5
TT
TT
T
ST
D0
RT
A5
BT
D0
RT
A5
BT
D0
RT
A5
BT
D1
RT
A6
BT
D1
RT
A6
CT
D1
RT
A6
CT
D1
RT
A6
CT
D2
RT
A7
CT
D2
RT
A7
FT
D2
RT
A7
ST
D2
RT
A7
12
CI
D3
IA
IA
IR
II
IA
IA
I
CT
D3
RT
I
CT
D3
RT
I
CT
D3
RT
D0
CT
D4
RT
D0
CT
D4
RT
D0
CT
D4
RT
D0
CT
D4
RT
D1
FT
D5
RT
D1
ST
D5
RT
D1
CT
D5
RT
D1
CT
D5
RT
D2
CT
D6
RT
D2
25
CA
D6
AI
AI
AR
AD
2A
IA
IA
CT
D6
RT
D2
CT
D6
RT
D3
CT
D7
RT
D3
CT
D7
RT
D3
FT
D7
RT
D3
ST
D7
RT
D4
CT
A0
RT
D4
CT
A0
RT
D4
CT
A0
RT
D4
CT
A0
RT
D5
CT
A1
RT
D5
CT
A1
RT
D5
38
CI
A1
IA
IA
IR
ID
5I
AI
AI
CT
A1
RT
D6
FT
A2
RT
D6
ST
A2
RT
D6
CT
A2
RT
D6
CT
A2
RT
D7
CT
A3
RT
D7
CT
A3
RT
D7
CT
A3
RT
D7
CT
A3
RT
A0
CT
IR
TA
0
CT
IR
TA
0
50
IT
IR
TA
0
Mapping of logical channels on the BCCH-carrier
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F και TCH-H
28
9601190
T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T I
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
A
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
A
0:
1:
26 frames = 120 ms
TDMA-frame
Multiframe for full-rate channel
Multiframe for half-rate channels (0.1)
TDMA offset
29
9600869
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1
Downlink
Uplink
offset
TDMA frame No.
TDMA frame No.
MS to BTS transmission
BTS to MS transmission
Διαχείριση Ασύρματων Πόρων (Radio Resources, RR):
Αναζήτηση/Σύνδεση Κινητού Χρήστη
30
MSC/VLR BSC
(1) (2) (3) (2)
(3)
(1)
BTS
1. Κανάλι Αναζήτησης (Paging Channel, PCH): Μήνυμα Αναζήτησης (Paging)
2. Κανάλι Τυχαίας Πρόσβασης (Random Access Channel, RACH): Αίτηση Ανάθεσης Αφιερωμένου Καναλιού Ελέγχου
3. Κανάλι Απόδοσης Πρόσβασης (Access Grand Channel, AGCH): Περιγραφή Αποδιδόμενου Αφιερωμένου Καναλιού Ελέγχου (Stand Alone Dedicated Control Channel, SDCCH)
Τοπολογία Αναζήτηση/Σύνδεση κινητού χρήστη
Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal)-1/2
31
1. Κανάλι Εκπομπής Ελέγχου (Broadcast Control CH, BCCH): Ανάγνωση Περιοχής Εντοπισμού (Location Area, LA)
2. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη (βλ. Σχήμα 3) 3. Ενημέρωση Θέσης (ταυτότητα χρήστη, παλιού LA κλπ) 4. Επικοινωνία με HLR (VLR) και Ανάκτηση Συνδρομητικών Δεδομένων π.χ.
Παράμετροι Ελέγχου Αυθεντικότητας
MSC/VLR BSC
(1) (2a)
(2c)
(2b)
(3)
(5a)
(6)
(7) (8a) (8b)
BTS
(5b)
Στην περίπτωση που ο χρήστης
είναι καταχωρημένος στην VLR
δεν υπάρχει επικοινωνία με την
HLR
(4)
Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal)-2/2
32
5. Έλεγχος Αυθεντικότητας: 5a Αποστολή Παραμέτρου Ελέγχου Αυθεντικότητας, 5b Επιστροφή & Σύγκριση αποτελέσματος υπολογισμού με το αποτέλεσμα της VLR
6. Τελική Ενημέρωση Θέσης VLR, HLR 7. Αποδοχή Ενημέρωσης 8. Αποδέσμευση καναλιού ελέγχου (SDCCH)
MSC/VLR BSC
(1) (2a)
(2c)
(2b)
(3)
(5a)
(6)
(7) (8a) (8b)
BTS
(5b)
Στην περίπτωση που ο χρήστης
είναι καταχωρημένος στην VLR
δεν υπάρχει επικοινωνία με την
HLR
(4)
Διαδικασία Διαγραφής/ Απενεργοποίησης Χρήστη (IMSI
detach)
33
1. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη (βλ. Σχήμα 3)
2. Αποστολή –μέσω του αποδιδόμενου SDCCH- μηνύματος
Απενεργοποίησης (IMSI detach) προς το MSC
3. Προώθηση μηνύματος Απενεργοποίησης (IMSI detach) προς VLR
και τοποθέτηση σήμανσης αποσύνδεσης(detached flag) στα
συνδρομητικά δεδομένα της VLR ή HLR.
(1)
(2) (3)
BTS MSC/VLR BSC
(1)
Διαδικασία Εγγραφής/Ενεργοποίησης Χρήστη
(Location Update, Type IMSI attach) (π.χ. όταν ενεργοποιείται το κινητό)
34
1. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη 2. Αποστολή –μέσω του αποδιδόμενου SDCCH- μηνύματος Ενεργοποίησης
(IMSI attach) προς το MSC 3. Προώθηση μηνύματος Eνεργοποίησης (IMSI attach) προς VLR καi
αφαίρεση της σήμανσης αποσύνδεσης (detached flag) στα συνδρομητικά δεδομένα της VLR ή HLR.
4. Επιστροφή Επιβεβαίωσης Ενεργοποίησης από τη VLR 5. Επιστροφή Επιβεβαίωσης Ενεργοποίησης από το MSC στον χρήστη
(1)
(2)
(5)
BTS
MSC/VLR BSC
(3)
(4)
(1)
Σημείωση: εάν ο χρήστης αλλάξει LA ενώ είναι απενεργοποιημένος η διαδικασία ενεργοποίησης ταυτίζεται με την διαδικασία Eνημέρωσης Θέσης (Location Updating)
Περιοδική Ενημέρωση Θέσης (Location updating, type periodic
registration)
35
1. Κανάλι Εκπομπής Ελέγχου (Broadcast Control CH, BCCH): Περιοδικότητα Ενημέρωσης Θέσης
2. Έναρξη αντίστροφης χρονομέτρησης για την ενημέρωση θέσης στο MS και στο MSC
3. Λήξη χρόνου στο MS – έναρξη περιοδικής ενημέρωσης θέσης 4. Επιβεβαίωση- Έπανεναρξη Χρονομέτρησης
(1)
(2a)
BTS MSC/VLR BSC
(3a)
(2b)
(3b)
(4)
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό
Χρήστη-1/3
36
1a, b) Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη
2. Αίτηση Υπηρεσίας (π.χ. αποκατάσταση κλήσης)
3. Διαδικασία Ελέγχου Αυθεντικότητας
4. Έναρξη διαδικασίας Κρυπτογράφησης (Ciphering)
5. Έναρξη αποστολής μηνυμάτων σηματοδοσίας για τον ελεγχο της
κλήσης π.χ. Setup, Call Proceeding κλπ
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(1a)
(2)
BSC MSC
VLR (2) (1b)
(1a)
(1b)
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό
Χρήστη-2/3
37
6. Δέσμευση Καναλιών για την μεταφορά των δεδομένων.
a)Δέσμευση ενός PCM καναλιού μεταξύ BSC-MSC b)Δέσμευση
ενός ραδιο-καναλιού δεδομένων (Traffic Ch, TCH) από το BSC c)
Εντολή ενεργοποίησης του TCH απο το BSC στο BTS και τέλοςστο
MS.
7. Ειδοποίηση ότι ο καλούμενος χρήστης ειδοποιείται (Alerting)
8. Ο καλούμενος χρήστης απαντά και το MS ειδοποιείται με την
αποστολή μηνύματος σύνδεσης (connect) και απαντά με την
αποδοχή της σύνδεσης (connect acknowledgement) (1a)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(1a)
(2)
BSC MSC
VLR
(2)
(1b)
(1b)
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό
Χρήστη-3/3
38
9600165
MOBILE STATION NETWORK
RR connection
establishment (MO)
Service request
Authentication
Ciphering mode
setting
Call initiation
Assignment of
a traffic channel
Call accepted
User alerting
Channel Request
Immediate Assignment
Authentication Request
Authentication Response
Cipher Mode Command
Cipher Mode Complete
Setup
Call Proceeding
Assignment Command
Assignment Complete
Connect
Connect Acknowledge
Alerting
CM Service Request
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό
Χρήστη-1/3
39
1. Ανάλυση Καλούμενου Αριθμού
(Β number. MSISDN)
2. Δρομολόγηση Κλήσης στο
GMSC
3. Η ανάλυση του MSISDN
υποδεικνύει την διεύθυνση της
HLR η οποία πρέπει να ερωτηθεί
για την περαιτέρω δρομολόγηση
της κλήσης
4. Η HLR απο το το MSIDN βρίσκει
τον «εσωτερικό» αριθμό του
χρήστη (IMSI) και τη διεύθυνση
της VLR που τον εξυπηρετεί. Στη
συνέχεια ζητά από τη VLR έναν
προσωρινό αριθμό
δρομολόγησης(MS Roaming
Number, MSRN)
MSC/VLR
BTS BTS
PSTN
GMSC HLR
(1) (2)
(6a)
(3)
(5b)
(4) (6b)
(7)
(8) (8)
(9) (9)
Signaling Connection
Speech Path
Transit
Exchange
BSC
(5a)
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό
Χρήστη-2/3
40
5. Επιστροφή του MSRN στην HLR
και στο GMSC.
6. Δρομολόγηση της κλήσης με το
MSRN στο σωστό ΜSC.
7-9. To MSC στέλνει ένα μήνυμα
ειδοποίησης (paging) στα κελιά
της Περιοχής Εντοπισμού
(Location Area) στην οποία
βρίσκεται ο χρήστης
χρησιμοποιώντας το IMSI
(TMSI).
MSC/VLR
BTS BTS
PSTN
GMSC HLR
(1) (2)
(6a)
(3)
(5b)
(4) (6b)
(7)
(8) (8)
(9) (9)
Signaling Connection
Speech Path
Transit
Exchange
BSC
(5a)
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό
Χρήστη-3/3
41
9600168
Channel Request
Immediate Assignment
Authentication Request
Authentication Response
Cipher Mode Command
Cipher Mode Complete
MOBILE STATION NETWORK
RR connection
establishment (MT)
Service request
Authentication
Ciphering mode
setting
Paging Request
Paging Response
Setup
Call Confirmed
Connect
Connect Acknowledge
Call initiation
Alerting User alerting
information
Assignment Command
Assignment CompleteAssignment of
a traffic channel
Call accepted
Σενάριο: Διεθνής Κλήση προς
Κινητό Χρήστη
42
1. Το MSISDN καλείται από έναν «σταθερό» χρήστη
2-4. Η κλήση δρομολογείται στο GMSC της Σουηδίας
5. Η HLR στην Σουηδία ερωτάται για την διεύθυνση τoυ MSC/VLR στο
οποίο βρίσκεται ο χρήστης
6-8. Το MSRN της VLR στην Ισπανίας επιστρέφεται στην Σουηδία και
τελικά στο GMSC.
9-11. To Σουηδέζικο GMSC δρομολογεί την κλήση στο Ισπανικό MSC
βασιζόμενο στο MSRN
12-13. To Ισπανικό MSC τερματίζει την κλήση.
VLR MSC
BSC
HLR GMSC
Int . Transit
exchange
Local exchange
Int . Transit
exchange
(5)
(8) (9) (4)
(3) (10) (11)
(2) (1) (13)
(12)
(6)
(7)
Διαπομπή μεταξύ κελιών που
ανήκουν στο ίδιο BSC
(Intra BSC Handover)-1/2
43
1,2.Περίπου 2 φορές/sec το κινητό στέλνει
αναφορά με μετρήσεις για την στάθμη
του σήματος στο κέλι στο οποίο
βρίσκεται αλλά και στα γειτονικά kελιά.
Το BSC, βασιζόμενο σε αυτές τις
μετρήσεις αλλά και τις δικές του (στην
αντίθετη κατεύθυνση) αποφασίζει για
την διαπομπή (handover) σε άλλο κελί.
3. Το BSC δίνει εντολή στον νέο σταθμό
βάσης (BTS) να ενεργοποιήσει ένα
κανάλι Δεδομένων (Traffic Channel,
TCH)
4. Εφόσον επιβεβαιωθεί η ενεργοποίηση
του νέου TCH, το BSC στέλνει
πληροφορία στο MS –μέσω του
παλιού BTS- για το νέο κανάλι (π.χ.
Συχνότητα, Χρονοθυρίδα κλπ)
(1)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(4)
(2)
(7)
(3)
BSC
Διαπομπή μεταξύ κελιών που
ανήκουν στο ίδιο BSC
(Intra BSC Handover)-2/2
44
5. Το MS συντονίζεται στη νέα
συχνότητα και στέλνει ένα σύντομο
μήνυμα 8 bit (HO access burst) στο
κανάλι Σηματοδοσίας (Fast
Associated Control Channel,
FACCH)
6. Όταν το νέο BTS αντιληφθεί το MS
του επιστρέφει απαραίτητες
πληροφορίες για την επικοινωνία
τους και ειδοποιεί το BSC για την
Ανίχνευση του MS.
7. Tο MS στέλνει ένα μήνυμα
ολοκλήρωσης της διαπομπής (HO
complete)
8. Το BSC ειδοποιεί το παλιό BTS να
αποδεσμεύσει τα κανάλια δεδομένων
και σηματοδοσίας του MS
(1)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(4)
(2)
(7)
(3)
BSC
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό BSC (Inter
BSC Handover)-1/3
45
1, 2. To BSC στέλνει στο MSC αίτηση διαπομπής σε ένα νέο κελί (HO
request).Το MSC γνωρίζει το BSC που ελέγχει το νέο κελί και του
διαβιβάζει την αίτηση.
3. Το νέο BSC διατάζει το νέο BTS να ενεργοποιήσει κανάλι δεδομένων
(TCH).
4-6. Όταν ενεργοποιηθεί το TCH το νέο BSC ειδοποιεί το MSC
διαβιβάζοντας την απαραίτητη πληροφορία (νέα συχνότητα,
χρονοθυρίδα). Το MSC διαβιβάζει την πληροφορία στο παλιό BSC-BTS
και τελικά στο MS.
(7)
(8)
(12)
(6)
(10)
(3)
MSC
(6)
(11)
(1)
(5)
(9)
(4)
(2)
BSC
BSC
(10)
(9)
(11)
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό BSC (Inter
BSC Handover)-2/3
46
7. To MS συντονίζεται στη νέα συχνότητα και στέλνει ένα μήνυμα
«αναγνώρισης» (HO access burst) στο FACCH κανάλι σηματoδοσίας του
νέου κελιού.
8. Όταν το νέο BTS αντιληφθεί το MS του επιστρέφει απαραίτητες
πληροφορίες για την επικοινωνία τους.
9. Το νέο BTS ειδοποιεί το BSC για την ανίχνευση του MS και αυτό
ειδοποιεί το MSC .
(7)
(8)
(12)
(6)
(10)
(3)
MSC
(6)
(11)
(1)
(5)
(9)
(4)
(2)
BSC
BSC
(10)
(9)
(11)
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό BSC (Inter
BSC Handover)-3/3
47
10-11. Όταν το MS λάβει την απαραίτητη πληροφορία για την Επικοινωνία
με το νέο BTS επιστρέφει ένα μήνυμα ολοκλήρωσης Της διαπομπής (HO
complete). Το μήνυμα διαβιβάζεται στο παλιό BSC μέσω του MSC
12.Το παλιό BSC απενεργοποιεί τα κανάλια δεδομένων και σηματοδοσίας
(7)
(8)
(12)
(6)
(10)
(3)
MSC
(6)
(11)
(1)
(5)
(9)
(4)
(2)
BSC
BSC
(10)
(9)
(11)
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC (Inter
MSC Handover)-1/2
48
1-3. To BSC διαβιβάζει αίτηση διαπομπής στο MSC. Το MSC
επικοινωνεί με το νέο MSC και το τελευταίο με το BSC που
ελέγχει το νέο κελί.
4. Το νέο BSC ενεργοποιεί ένα κανάλι δεδομένων στο νέο κελί.
5. To νέο MSC ειδοποιείται από το νέο BSC με πληροφορία για το
TCH.
6. Η πληροφορία διαβιβάζεται στο παλιό MSC προσθέτοντας έναν
αριθμό δρομολόγησης (MSRN).
(9a)
(8)
(10)
(4) BSC
BSC MSC
(8) (1)
(8)
MSC (5)
(3)
(10)
Transmission
Network
(7)
(2) (6) (10) (9b)
(11) (11)
(11)
(11)
(11) (11)
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC
(Inter MSC Handover)-2/2
49
7. Το παλιό MSC ενεργοποιεί ένα μονοπάτι δεδομένων προς το νέο MSC και
8. Ειδοποιεί το παλιό BSC-BTS και τελικά το MS για το νέο TCH. 9. a. Το MS συντονίζεται στη νέα συχνότητα στέλνοντας ένα μήνυμα
Αναγνώρισης (HO access burst) b. To νέο BTS του επιστρέφει πληροφορία για την ασύρματη επικοινωνία.
10-11. Η πληροφορία ανίχνευσης του MS διαβιβάζεται απο το νέο BTS στο νέο BSC-MSC και στη συνέχεια στο παλιό MSC ώστε να ενεργοποιηθεί η νέα σύνδεση και να απενεργοποιηθεί η παλιά.
(9a)
(8)
(10)
(4) BSC
BSC MSC
(8) (1)
(8)
MSC (5) (3)
(10)
Transmission
Network
(7)
(2) (6) (10) (9b)
(11) (11)
(11)
(11)
(11) (11)
Τέλος Ενότητας