Hálózati kapcsolási alrendszer - Network switching subsystem

Hálózati kapcsoló alrendszer ( NSS ) (vagy GSM törzshálózat ) az a komponense, a GSM rendszert, amely elvégzi kiszállási és mobilitás menedzsment funkciókat mobiltelefonok barangolási a bázisállomás-hálózattal . A mobiltelefon-üzemeltetők tulajdonában vannak és telepítik, és lehetővé teszi a mobil eszközök kommunikációját egymással és a telefonokkal a szélesebb körű nyilvános kapcsolt telefonhálózaton (PSTN). Az architektúra olyan speciális jellemzőket és funkciókat tartalmaz, amelyekre azért van szükség, mert a telefonok nem egy helyen vannak rögzítve.

Az NSS eredetileg egy áramkörrel kapcsolt törzshálózatból állt , amelyet a hagyományos GSM szolgáltatásokhoz , például hanghívásokhoz, SMS-ekhez és áramkörrel kapcsolt adathívásokhoz használtak. Ezt egy overlay architektúrával bővítették GPRS törzshálózatként ismert csomagkapcsolt adatátviteli szolgáltatások nyújtására . Ez lehetővé teszi a mobiltelefonok számára az olyan szolgáltatásokhoz való hozzáférést, mint a WAP , az MMS és az Internet .

Mobil kapcsolóközpont (MSC)

Leírás

A mobil kapcsolóközpont (MSC) a GSM / CDMA elsődleges szolgáltatás-szállítási csomópontja, amely a hanghívások és SMS-ek, valamint egyéb szolgáltatások (például konferencia-hívások, FAX és áramkör-kapcsolt adatok) továbbításáért felelős .

Az MSC létrehozza és felszabadítja a végpontok közötti kapcsolatot , kezeli a mobilitás és az átadás követelményeit a hívás során, és gondoskodik a számlázásról és a valós idejű előre fizetett számlákról.

A GSM mobiltelefon-rendszerben, a korábbi analóg szolgáltatásokkal ellentétben, a fax- és adatinformációkat digitálisan kódolva küldik közvetlenül az MSC-nek. Ezt csak az MSC-n kódolják át "analóg" jellé (bár valójában ez szinte biztosan azt jelenti, hogy a hang digitálisan pulzuskód modulációs (PCM) jelként van kódolva 64 kbit / s sávban, DS0 néven. Amerikában).

Különböző kontextusban különféle nevek vannak az MSC-k számára, ami tükrözi a hálózatban betöltött összetett szerepüket, bár ezek a kifejezések ugyanarra az MSC-re utalhatnak, de különböző dolgokat csinálnak különböző időpontokban.

Az átjáró MSC (G-MSC) az az MSC, amely meghatározza, hogy melyik "meglátogatott MSC" (V-MSC) tartózkodik a hívott előfizetőnél. Ezenkívül kapcsolódik a PSTN-hez is. Az összes mobil és mobil hívást, valamint a PSTN és mobil hívást egy G-MSC-n keresztül továbbítják. A kifejezés csak egy hívás esetén érvényes, mivel bármelyik MSC biztosíthatja mind az átjáró, mind a meglátogatott MSC funkciót. Egyes gyártók azonban dedikált nagy kapacitású MSC-ket terveznek, amelyekhez nincsenek csatlakoztatva bázisállomás alrendszerek (BSS). Ezek az MSC-k lesznek akkor az átjáró MSC-k sok általuk kezelt híváshoz.

A meglátogatott MSC (V-MSC) az az MSC, ahol az ügyfél jelenleg tartózkodik. Az ehhez az MSC-hez társított látogatói nyilvántartás (VLR) tartalmazza az előfizető adatait.

A horgony MSC az az MSC, ahonnan átadást kezdeményeztek. A cél MSC az az MSC, amely felé átadásra van szükség. A mobil központközpont szerver az újratervezett MSC koncepció része [[3GPP # Standard3GPP RelmarjoricA sallan ase 4]] kezdve.

Mobil központközpont szerver (MSC-Server, MSCS vagy MSS)

Fő cikk: Mobil váltóközpont szerver

A mobil kapcsoló központ szerver egy soft-switch variánsát (ezért is nevezik a mobil soft switch MSS) A mobil kapcsolási központ, amely a vonalkapcsolt hívás mobilitás menedzsment és a GSM szolgáltatás a mobiltelefonok barangolási belül terület, amelyet szolgál. A funkcionalitás lehetővé teszi a megosztott vezérlést (jelzés) és a felhasználói sík (hordozó a hálózati elemben, úgynevezett media gateway / MG) között, ami garantálja a hálózati elemek jobb elhelyezését a hálózaton belül.

Az MSS és a médiaátjáró (MGW) lehetővé teszi az áramkörrel kapcsolt hívások keresztkapcsolását az IP, ATM AAL2, valamint a TDM használatával . További információ a 3GPP TS 23.205 címen érhető el.

Az itt használt áramkörkapcsolás (CS) kifejezés a hagyományos távközlési rendszerekből származik. A modern MSS és MGW eszközök azonban többnyire általános internetes technológiákat használnak, és új generációs távközlési hálózatokat alkotnak . MSS szoftverek futhatnak a generikus számítógépek vagy virtuális gépek a felhő környezetben.

Az MSC-hez kapcsolódó egyéb GSM maghálózati elemek

Az MSC a következő elemekhez csatlakozik:

Végrehajtott eljárások

Az MSC feladatai a következők:

Otthoni nyilvántartás (HLR)

Az otthoni nyilvántartás (HLR) egy központi adatbázis, amely tartalmazza az egyes mobiltelefon-előfizetők adatait, amelyek jogosultak a GSM törzshálózat használatára. Nyilvános szárazföldi mobilhálózatonként (PLMN) több logikai és fizikai HLR lehet , bár egy nemzetközi mobil előfizetői identitás (IMSI) / MSISDN pár társítható egyszerre csak egy logikai HLR-hez (amely több fizikai csomópontra is kiterjedhet). .

A HLR-k tárolják a mobiltelefon-üzemeltető által kiadott minden SIM-kártya adatait . Minden SIM-nek egyedi azonosítója van, az úgynevezett IMSI, amely az egyes HLR rekordok elsődleges kulcsa .

A SIM-hez társított másik fontos adat az MSISDN, amelyek a mobiltelefonok által használt hívások kezdeményezésére és fogadására szolgáló telefonszámok. Az elsődleges MSISDN az a szám, amelyet hanghívások és SMS kezdeményezésére és fogadására használnak, de lehetséges, hogy egy SIM-hez más másodlagos MSISDN-ek társuljanak fax- és adathívásokhoz. Minden MSISDN a HLR rekord egyedi kulcsa is. A HLR-adatokat addig tároljuk, amíg az előfizető a mobiltelefon-üzemeltetőnél marad.

Példák a HLR-ben tárolt egyéb adatokra az IMSI rekordokkal szemben:

A HLR egy olyan rendszer, amely közvetlenül fogad és feldolgoz MAP tranzakciókat és üzeneteket a GSM hálózat elemeitől, például a mobiltelefonok bejárása közben kapott helyfrissítési üzenetek.

A HLR-hez kapcsolódó egyéb GSM törzshálózati elemek

A HLR a következő elemekhez csatlakozik:

  • A G-MSC a bejövő hívások kezelésére
  • A VLR a mobiltelefonok hálózatra csatolására vonatkozó kérések kezelésére
  • Az SMSC a bejövő SMS-ek kezelésére
  • A hangposta rendszer, amely értesítéseket küld a mobiltelefonra arról, hogy egy üzenet vár
  • AuC hitelesítéshez, titkosításhoz és adatcseréhez (hármasok)

Végrehajtott eljárások

A HLR fő feladata annak kezelése, hogy a SIM-ek és a telefonok sokat mozogjanak. Ennek kezelésére a következő eljárásokat hajtják végre:

  • Kezelje az előfizetők mobilitását azáltal, hogy frissíti helyzetüket az adminisztratív területeken, az úgynevezett „helyterületeken”, amelyeket LAC azonosít. Az egyik LA-ból a másikba költöző felhasználó műveletét a HLR követi egy Helyi terület frissítési eljárással.
  • Küldje el az előfizetői adatokat egy VLR-re vagy SGSN-re, amikor az előfizető először ott barangol.
  • Bróker a G-MSC vagy az SMSC és az előfizető jelenlegi VLR-je között a bejövő hívások vagy szöveges üzenetek kézbesítésének lehetővé tétele érdekében .
  • Távolítsa el az előfizetői adatokat az előző VLR-ből, amikor az előfizető elkóborolt ​​tőle.
  • Felelős minden SRI-vel kapcsolatos lekérdezésért (azaz az SRI meghívásáért a HLR-nek zsákos SRI-t vagy SRI-választ kell adnia).

Hitelesítési központ (AuC)

Leírás

A hitelesítési központ (AuC) egy olyan funkció, amely hitelesíti az egyes SIM-kártyákat, amelyek megpróbálnak csatlakozni a gsm törzshálózathoz (általában akkor, ha a telefon be van kapcsolva). A sikeres hitelesítés után a HLR kezelheti a fent leírt SIM-kártyát és szolgáltatásokat. Létrehoznak egy titkosítási kulcsot is, amelyet később a mobiltelefon és a GSM törzshálózat közötti összes vezeték nélküli kommunikáció (hang, SMS stb.) Titkosításához használnak.

Ha a hitelesítés sikertelen, akkor a SIM-kártya és a mobiltelefon-üzemeltető megkísérelt kombinációja nem érhető el. A mobiltelefon sorozatszámán, amelyet az alábbi EIR szakaszban ismertetnek, elvégeznek egy további azonosítási ellenőrzési formát, de ez nem releváns az AuC feldolgozása szempontjából.

A biztonság megfelelő megvalósítása az AuC-n és annak környékén kulcsfontosságú része az operátornak a SIM-klónozás elkerülése érdekében .

Az AuC nem vesz részt közvetlenül a hitelesítési folyamatban, ehelyett hármas néven ismert adatokat állít elő az MSC számára az eljárás során. A folyamat biztonsága az AuC és a K i közötti SIM közös megosztott titkától függ . A K i biztonságosan be van égetve a SIM-be a gyártás során, és biztonságosan replikálódik az AuC-re is. Ez K i soha nem továbbítják az AUC és SIM, de együtt a IMSI, hogy készítsen egy kérdés / válasz azonosítási célokra és a titkosító kulcsot úgynevezett K c felhasználásra éteren kommunikációt.

Az AuC-hez csatlakoztatott egyéb GSM törzshálózati elemek

Az AuC a következő elemekhez csatlakozik:

  • Az az MSC, amely az IMSI-hez új triplettadat-kérést kér az előző adatok felhasználása után. Ez biztosítja, hogy ugyanazokat a kulcsokat és kihívás válaszokat ne használják kétszer egy adott mobilhoz.

Végrehajtott eljárások

Az AuC a következő adatokat tárolja minden IMSI esetében:

  • a K i
  • Algoritmus id. (a szokásos algoritmusokat A3-nak vagy A8-nak hívják, de az operátor választhat sajátat).

Amikor az MSC új hármaskészletet kér az AuC-től egy adott IMSI számára, akkor az AuC először RAND néven generál egy véletlenszerű számot . Ez RAND ezután egyesítjük a K i előállításához két szám a következő:

  • A K i és a RAND az A3 algoritmusba kerül, és kiszámítják az aláírt választ (SRES).
  • A K i és a RAND az A8 algoritmusba kerül, és kiszámítják a K c nevű munkamenetkulcsot .

A számok ( RAND , SRES, K c ) alkotják az MSC-nek visszaküldött tripletet. Amikor egy adott IMSI hozzáférést kér a GSM maghálózathoz, az MSC elküldi a triplet RAND részét a SIM-nek. A SIM majd táplálja ezt a számot, és a K i (amely égett rá a SIM) a A3 algoritmus megfelelő és SRES számítjuk, és visszaküldik a MSC. Ha ez az SRES megegyezik a triplett SRES-jével (amire akkor kellene, ha érvényes SIM-kártya lenne), akkor a mobil csatlakozhat és folytathatja a GSM-szolgáltatásokat.

A sikeres hitelesítés után az MSC elküldi a titkosítási kulcs K c a bázisállomás-vezérlő (BSC), hogy minden kommunikáció titkosított és dekódolva. Természetesen a mobiltelefon is létrehozhatja a K c maga etetésével azonos RAND mellékelt hitelesítés során, és a K i az A8 algoritmus.

Az AuC rendszerint a HLR-rel van elhelyezve, bár erre nincs szükség. Noha az eljárás biztonságos a mindennapi használat során, korántsem hackbiztos. Ezért egy új biztonsági módszerkészletet terveztek a 3G telefonok számára.

A gyakorlatban az A3 és A8 algoritmusokat általában együtt hajtják végre (A3 / A8 néven, lásd COMP128 ). A3 / A8 algoritmus valósul meg az előfizetői azonosító modul (SIM) kártyákban és a GSM hálózati hitelesítési központokban. Az ügyfél hitelesítésére és egy kulcs előállítására szolgál a hang- és adatforgalom titkosításához, a 3GPP TS 43.020 (03.20 a Rel-4 előtt) meghatározása szerint. Az A3 és A8 algoritmusok fejlesztését az egyes GSM-hálózat üzemeltetőinek kell tekinteni, bár példákra is van lehetőség. A globális mobil kommunikációs rendszer (GSM) titkosításához az A5 algoritmust használják.

Látogatói nyilvántartás (VLR)

Leírás

A Visitor Location Register (VLR) az MS-k ( mobil állomások ) adatbázisa , amelyek bejártak az általa kiszolgált mobil kapcsoló központ (MSC) joghatóságába. A hálózat minden fő bázis adó-vevő állomását pontosan egy VLR szolgálja (egy BTS- t sok MSC szolgálhat ki, ha a poolban lévő MSC), ezért egy előfizető egyszerre egynél több VLR-ben nem lehet jelen.

A VLR-ben tárolt adatokat vagy a Home Location Register (HLR) -től kapták , vagy az MS-től gyűjtötték. A gyakorlatban a legtöbb gyártó a teljesítmény okai miatt integrálja a VLR-t közvetlenül a V-MSC-be, és ahol ez nem történik meg, a VLR nagyon szorosan kapcsolódik az MSC-hez egy saját interfészen keresztül. Amikor egy MSC új MS-t észlel a hálózatában, amellett, hogy új rekordot hoz létre a VLR-ben, frissíti a mobil-előfizető HLR-jét is, tudomásul véve az adott MS új helyét. Ha a VLR-adatok megsérültek, az súlyos problémákat okozhat a szöveges üzenetek és a hívásszolgáltatások terén.

A tárolt adatok a következők:

  • IMSI (az előfizető azonosító száma).
  • Hitelesítési adatok.
  • MSISDN (az előfizető telefonszáma).
  • GSM-szolgáltatások, amelyekhez az előfizető hozzáférhet.
  • hozzáférési pont (GPRS) feliratkozott.
  • Az előfizető HLR címe.
  • SCP-cím (előre fizetett előfizetők számára).

Végrehajtott eljárások

A VLR elsődleges funkciói a következők:

  • Tájékoztatni a HLR-t arról, hogy az előfizető megérkezett a VLR által lefedett területre.
  • Annak nyomon követése, hogy az előfizető hol van a VLR területén (helyterület), ha nincs folyamatban lévő hívás.
  • Annak engedélyezése vagy tiltása, hogy az előfizető mely szolgáltatásokat veheti igénybe.
  • Roaming számok kiosztása a bejövő hívások feldolgozása során.
  • Az előfizetői rekord megtisztítása, ha az előfizető inaktívvá válik a VLR területén. A VLR törli az előfizető adatait egy meghatározott ideig tartó inaktivitás után, és tájékoztatja a HLR-t (pl. Amikor a telefont kikapcsolták és kikapcsolták, vagy amikor az előfizető hosszú ideig lefedettség nélküli területre költözött).
  • Az előfizetői rekord törlése, amikor az előfizető kifejezetten egy másikra költözik, a HLR utasítása szerint.

Berendezésazonosító nyilvántartás (EIR)

Az EIR egy olyan rendszer, amely valós idejű kéréseket kezel a mobil eszközök IMEI (checkIMEI) ellenőrzésére, amelyek a kapcsolóberendezésből származnak (MSC, SGSN , MME ). A válasz tartalmazza az ellenőrzés eredményét:

  • whitelisted - az eszköz regisztrálhat a hálózaton.
  • feketelistára - az eszköznek tilos regisztrálnia a hálózaton.
  • greylisted - az eszköz ideiglenesen regisztrálhat a hálózaton.
  • Az „ismeretlen berendezés” hiba szintén visszaküldhető.

A kapcsolóberendezésnek az EIR válasz alapján kell meghatároznia, hogy engedélyezi-e az eszköz regisztrációját vagy újraregisztrálását a hálózaton. Mivel a kapcsoló berendezés válasza a „szürke és az ismeretlen berendezés” válaszokra a szabványban nincs világosan leírva, ezeket leggyakrabban nem használják.

Leggyakrabban az EIR az IMEI feketelista funkciót használja, amely tartalmazza azoknak az eszközöknek az IMEI-kódját, amelyeket ki kell tiltani a hálózatból. Ezek általában ellopott vagy elveszett eszközök. A mobilszolgáltatók ritkán használják az EIR képességeit az eszközök önálló blokkolásához. A blokkolás általában akkor kezdődik, amikor az országban van törvény, amely erre kötelezi az ország összes mobilszolgáltatóját. Ezért a hálózati kapcsoló alrendszer (törzshálózat) alapkomponenseinek szállításakor gyakran már jelen van az EIR alapvető funkcionalitással, amely magában foglalja az összes CheckIMEI-ra adott „válaszlista” választ és az IMEI feketelista kitöltésének lehetőségét, amely egy „feketelistára tett” válasz.

Amikor az országban megjelenik az eszközök mobiltelefon-hálózatokban történő regisztrációjának blokkolására vonatkozó jogszabályi keret, a távközlési szabályozó hatóságnak általában van egy központi EIR ( CEIR ) rendszere, amely integrálva van az összes szolgáltató EIR-jével, és továbbítja számukra az azonosítók tényleges listáját, amelyeket meg kell adni. használható a CheckIMEI kérések feldolgozásakor. Ennek során számos új követelmény lehet az EIR-rendszerek vonatkozásában, amelyek nincsenek meg a régi EIR-ben:

  • A listák szinkronizálása a CEIR-rel. A CEIR rendszereket nem írja le szabvány, ezért a protokollok és a cseremódok országonként eltérőek lehetnek.
  • További listák támogatása - IMEI fehér lista, IMEI szürke lista, a kiosztott teljes kifogható mennyiségek listája stb.
  • Támogatás a listákban nemcsak az IMEI, hanem az összerendelések is - IMEI-IMSI, IMEI-MSISDN, IMEI- IMSI - MSISDN .
  • A listák testreszabott logikájának támogatása.
  • Az elem automatikus hozzáadása egy listához külön esetekben.
  • SMS- értesítések küldése az előfizetőknek külön esetekben.
  • Integráció a számlázási rendszerrel az IMSI-MSISDN csomagok fogadásához.
  • Az előfizetők profiljának felhalmozása (az eszközváltás előzményei).
  • Az összes CheckIMEI-kérelem feldolgozásának hosszú távú tárolása.

Egyéb esetekben szükség lehet más funkciókra. Például Kazahsztán bevezette az eszközök kötelező regisztrálását és azok előfizetőkhöz való kötését. De amikor egy előfizető új eszközzel jelenik meg a hálózatban, akkor a hálózati működés nem lesz teljesen blokkolva, és az előfizetőnek engedélyeznie kell az eszköz regisztrálását. Ehhez az összes szolgáltatást blokkolják, kivéve az alábbiakat: hívások egy adott szolgáltatási számra, SMS küldés egy meghatározott szolgáltatási számra, és az összes internetes forgalom átirányul egy adott céloldalra. Ezt úgy érik el, hogy az EIR parancsokat küldhet több MNO rendszernek (HLR, PCRF , SMSC stb.).

Az egyedi EIR rendszerek leggyakoribb szállítói (nem egy összetett megoldás részeként) a BroadForward, Mahindra Comviva, Mavenir, Nokia, Svyazcom társaságok.

Egyéb támogatási funkciók

Többé-kevésbé közvetlenül kapcsolódik a GSM törzshálózathoz sok más funkció.

Számlázási központ (BC)

A számlázó központ felelős a VLR-k és HLR-ek által generált útdíj-jegyek feldolgozásáért és az előfizetők számlájának elkészítéséért. Feladata a roaming előfizetők számlázási adatainak előállítása is.

Multimédia üzenetküldő szolgáltató központ (MMSC)

A multimédiás üzenetküldő szolgáltató központ támogatja a multimédia üzenetek (pl. Képek, hang , videó és ezek kombinációinak) MMS-bluetooth-ra (vagy onnan történő) küldését .

Hangposta rendszer (VMS)

A hangposta rendszer rögzíti és tárolja a hangpostát.

Törvényes lehallgatási funkciók

Fő cikk: Törvényes lehallgatás

Az Egyesült Államok törvényei szerint, amelyet sok más országba másoltak, különösen Európába, minden távközlési berendezésnek biztosítania kell a kiválasztott felhasználók hívásainak nyomon követésére szolgáló eszközöket. Bizonyos szintű támogatásnak kell lennie ennek a különböző elemek bármelyikébe beépítve. A törvényes lehallgatás fogalma szintén ismert, a vonatkozó amerikai törvények szerint, CALEA néven . Általában az elfogás törvényes megvalósítása hasonló a konferenciahívás megvalósításához. Amíg A és B beszélget egymással, C csatlakozhat a híváshoz és némán hallgathatja.

Lásd még

  • A GSM törzshálózat.
  • Bázisállomás alrendszer
  • COM 128
  • 4GLET

Hivatkozások

Külső linkek