支持移动用户漫游的七号信令程序.doc

一、移动通信系统的结构
1. 移动通信系统的结构
数字蜂窝移动通信网由移动交换子系统（MSS）、基站子系统（BSS）、操作维护中心（OMC）、移动用户设备、中继线路及其传输设备组成。  
    移动交换子系统（MSS）由移动关口局（GMSC）、移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、用户鉴权中心（AUC）和设备识别寄存器（EIR）、短消息业务中心（SMSC）、移动业务汇接中心（TMSC）及信令转接点（STP）等组成。
   基站子系统（BSS）由基站控制器（BSC）和基站收/发信台（BTS）组成。
2. 基站子系统BSS
基站子系统BSS可分为两部分。通过无线接口与移动台相连的基站收发信台（BTS）以及与移动交换中心相连的基站控制器（BSC），BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。
   基站收发台(BTS)包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构(如全向、扇形、星状和链状)所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。
    BSC是基站系统（BSS）的控制部分，在BSS中起交换作用。
BSC一端可与多个BTS相连，另一端与MSC和操作维护中心OMC相连，BSC面向无线网络，主要负责完成无线网络管理、无线资源管理及无线基站的监视管理，控制移动台和BTS无线连接的建立、接续和拆除等管理，控制完成移动台的定位、切换和寻呼，提供语音编码、码型变换和速率适配等功能，并能完成对基站子系统的操作维护功能。
3. 移动业务交换中心MSC
移动业务交换中心MSC是对位于其所覆盖区内的移动台进行控制、交换的功能实体，也是移动通信系统与公用电话网PSTN，综合业务数字网ISDN，分组交换网PSPDN及其它移动通信网的接口。
   MSC除了完成固定网中交换中心所完成的呼叫控制等功能外，还要完成无线资源的管理，移动性管理等功能。
   为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还应能完成入口(GMSC)的功能，即查询移动台位置信息的功能。
   MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。
4. 来访位置寄存器VLR
  VLR是一个数据库，用来存储所有当前在其管理区域活动的移动台有关数据：IMSI、MSISDN、TMSI、MS登记所在的位置区、补充业务参数、始发CAMEL签约信息O-CSI、终结CAMEL签约信息T-CSI等。
  VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存贮必要的数据，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，在另一个VLR登记，原VLR将取消该移动用户的数据记录。
   VLR通常与MSC合设在同一个物理实体中。
5. 归属位置寄存器HLR
    HLR是管理部门用于移动用户管理的数据库。每个移动用户都应在某个归属位置寄存器注册登记。HLR中主要存储两类信息：
   用户的用户数据，包括移动用户识别号码IMSI、MSISDN、基本电信业务签约信息、业务限制（例如限制漫游）和始发CAMEL签约信息O-CSI、终结CAMEL签约信息T-CSI等数据；
    用户目前所处位置（当前所在的MSC、VLR地址）的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。  
6. 鉴权中心AUC
AUC属于HLR的一个功能单元部分，专门用于GSM系统的安全性管理。
    鉴权中心产生移动用户的鉴权三参数组（随机数RAND、符号响应SRES、加密键Kc），用来鉴权用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的安全。
    通常，HLR、AUC合设于一个物理实体中。
7. 短消息中心（SC）
短消息中心提供短消息业务功能。
   短消息业务（SHORT MESSAGE SERVICE：SMS）提供在GSM网络中移动用户和移动用户之间发送讯息长度较短的信息。
   点对点短消息业务包括移动台MS发起的短消息业务MO/PP及移动台终止的短消息业务MT/PP。点对点短消息的传递与发送由短消息中心SC进行中继。
   短消息中心的作用像邮局一样，接收来自各方面的邮件，然后把它们进行分拣，再发给各个用户。短消息中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。
8. GPRS服务支持节点SGSN
SGSN在移动通信系统的分组交换域中提供移动性管理、安全性、接入控制、分组的路由寻址和转发等功能，为用户提供GPRS服务，与电路交互域中MSC／VLR的位置和功能类似。
9. 网关GPRS支持节点GGSN
GGSN是GPRS网络与外部分组数据网络(PacketDataNetwork，PDN)(如Internet等)之间的网关，移动用户与外部分组数据网络之间交换的数据进入和离开移动通信网PLMN时都要经过GGSN。 GGSN完成不同网络之间分组数据格式、信令协议和地址信息的转换功能；同时，GGSN还存储GPRS网络用户的IP地址信息，完成路由计算和更新功能。一个SGSN可以连接到一个或多个GGSN。
10. 移动通信系统的接口
?        Um接口：是用户终端设备MS与基站之间的空中无线接口。 
?        A－bis接口：基站收发信机BTS与基站控制器BSC之间的接口 
?        A接口：基站控制器BSC与移动交换中心MSC之间的信令接口。
?        B接口：MSC与来访位置寄存器VLR之间的接口。由于MSC与来访位置寄存器VLR通常设置在同一个物理设备中，该接口一般为内部接口。
?        C接口：MSC与归属位置寄存器HLR之间的接口
?        D接口：来访位置寄存器VLR与归属位置寄存器HLR之间的接口。
?        E接口：不同的移动交换中心MSC之间的接口。
?        G接口：不同的来访位置寄存器VLR之间的接口。
二、移动用户的编号
1. 移动用户的ISDN号码(MSISDN)
    MSISDN是主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动用户时所需拨的号码。
   移动用户的ISDN 号码由两部分组成：国家号码＋国内有效移动用户电话号码。我国的国家号码为86，国内有效电话号码为一个十一位数字的等长号码，其结构为：
N1N2N3＋H0H1H2H3＋ABCD
   N1N2N3为数字蜂窝移动业务接入号，目前中国移动GSM和TD-SCDMA移动通信网的业务接入号为134~139，147,150~152,157~159,187,188。中国联通GSM和WCDMA移动通信网的业务接入号为130~132，155,156,185,186。中国电信CDMA和CDMA2000移动通信网的业务接入号为133，153，180,189。其中134-9号段属于卫星通信序列。
     H0H1H2H3是HLR 识别码，H0H1H2全国统一分配，H3省内分配。
     ABCD为每个HLR中移动用户的号码
2. 国际移动用户识别码IMSI
国际移动用户识别码（IMSI）是在数字公用陆地蜂窝移动通信网中，唯一的识别一个移动用户的号码，为一个15位数字的号码，结构为：
     移动国家号MCC＋移动网号＋移动用户识别码MSIN
     国际移动用户识别码（IMSI）由移动用户国家号码MCC，移动用户所归属PLMN的网号MNC，移动用户识别号码MSIN三部分组成，总长度为15位。
    移动国家号码MCC，由3位数字组成，唯一地表示移动用户所属的国家，我国的移动用户国家号码为460。
    移动网号MNC，用来识别移动用户归属的移动网，中国移动900/1800MHz TDMA 数字公用蜂窝移动通信网号为00，中国联通900/1800MHz TDMA 数字公用蜂窝移动通信网号为01，中国联通CDMA移动通信网号为03。
     移动用户识别号码是一个十位数字的等长号码，可由各运营商自行确定编号原则,但移动用户识别号码的前四位与H0H1H2H3之间应有一定的对应关系。
3. 移动用户漫游号码MSRN
移动用户漫游号码MSRN是当呼叫一个移动用户时，为使网络进行路由再选择，VLR临时分配给移动用户的一个号码，结构为13SM0M1M2M3ABC。
    M0M1M2M3的数值与H0H1H2H3相同
    ABC为各移动局中临时分配给移动用户的号码。
    MSRN是在一次接续中临时分配给漫游用户的，供入口MSC选择路由用，一旦接续完毕即释放该号码，以便分配给其他的呼叫使用。该号码对用户是透明的。
4. 临时移动用户识别码TMSI
为了对IMSI保密，VLR可给来访移动用户分配一个唯一的TMSI号码，它仅在本地使用，为一个4字节的BCD编码。由各个VLR自行分配。
5. MSC/VLR 号码
用于在七号信令消息中识别MSC/VLR的号码
   规定为13S M0 M1M2M3，其中M0M1M2M3的数值与H0H1H2H3相同。
6. HLR号码
在№7信号消息中用来对HLR寻址的号码，
    HLR的号码规定为13SH0H1H2H30000。
7. 切换号码HON
当进行移动局间切换时，为选择路由，由目标MSC(即切换要转到的MSC)临时分配给移动用户的一个号码。
    切换号码HON 的结构与漫游号码MSRN 的结构类似。
三、NO.7信令系统的结构
1．№7信令系统的四级结构
消息传递部分MTP(Message Transfer Part)和用户部分UP(User Part)。
    MTP的基本功能是将用户发出的消息信令单元正确地发送到用户指定的目的地信令点的指定用户。
      信令数据链路级(第一级)
      信令链路级(第二级)
      信令网功能级(第三级)
     用户部分UP构成№7信令系统的第四级，UP的功能是处理信令消息。
     电话用户部分(Telephone User Part)处理电话网中的呼叫控制信令消息；
     综合业务数字网用户部分(ISDN User Part)处理ISDN中的呼叫控制信令消息。
2．与OSI模型对应的No.7信令系统结构
 1，信息传递部分（MTP）
2，电话用户部分（TUP）
3，信令连接控制部分（SCCP）
4，事物处理能力应用部分（TCAP）
5，综合业务数字网用户部分（ISUP）
6，数据用户部分（DUP）
四、与漫游有关的信令程序及分析
1.位置登记与更新
移动通信系统与固定电话系统的一个主要不同之处就是移动台MS的位置是在不断变化的，为了与系统保持联系，MS就需要不断地向系统报告自己当前的位置。
       GSM网络被划分为不同的位置区，位置区由位置区识别码LAI标识，每个小区的广播信道广播的系统消息中，都包含该小区所属的位置区识别码LAI，每个MS当前所在的位置区的LAI被保存在MS的SIM卡和该MS位于的VLR中。
2.查询被叫手机的位置的过程
 固网关口局发给GMSC的IAI消息中的被叫号码是被叫MS 的MSISDN号码，GMSC发给MSC-B的IAM消息中的被叫地址部分包含的是漫游号码