... Computer System & Data Communication QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Tổng quan Quản lý di đ ng (mobility management) Đ ng ký/cập nhật vị trí Khởi đ ng gọi Chấm dứt gọi Chịu lỗi (fault tolerance)... ciphering 11 data data QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Thủ tục đ ng ký vị trí Ciphering MS VLR sinh Frame Number (32bit) FN đ ợc gởi cho MS (A5, Kc, TDMA frame number) sinh chuỗi (sequence: 11 4 bit)... Computer System & Data Communication 18 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Quản lý gọi chọn đ ờng Các trường hợp đ c biệt VLR khả xác đ nh VLR cũ từ LAI cũ VLR cũ không nhận dạng đ ợc TMSI Nhắn tin báo
Trang 1MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network)
CHƯƠNG 4
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG MẠNG GSM
(MOBILITY MANAGEMENT)
College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication
Nguyễn Hoàng Việt
Trang 2 Tổng quan
Cập nhật vị trí GSM
Các cơ sở dữ liệu di động
Phục hồi lỗi
Giải thuật nhận dạng VLR
Điều khiển tràn VLR
NỘI DUNG
Trang 3QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Tổng quan
Quản lý di động (mobility management)
Đăng ký/cập nhật vị trí
Khởi động cuộc gọi
Chấm dứt cuộc gọi
Chịu lỗi (fault tolerance)
Dữ liệu vị trí lỗi
Không thể phục vụ GSM
Thủ tục phục hồi lỗi
Giải thuật để tăng tốc thủ tục phục hồi lỗi của HLR
Tràn dữ liệu (database overflow)
Đăng ký bị lỗi (fail registration)
Trang 4 LA là thành phần cơ bản trong việc quản lý vị trí (location management/location tracking)
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Quản lý vị trí (Location Management)
Trang 5Kiến trúc quản lý 2 cấp (two-tier)
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Quản lý vị trí (Location Management)
Trang 6 Là các thủ tương tự nhau, nhằm mục đích:
Xác định vị trí của người dùng
Chứng thực người dùng
Đăng ký:
Người dùng lần đầu truy cập vào PLMN
Cần gởi IMSI và nhận TMSI
Cập nhật:
Truy cập các lần tiếp theo vào PLMN (trong MSC/VLR cũ hoặc mới)
Hoặc sau khi MS shutdown
Nhận dạng dựa trên TMSI
PLMN sẽ xác định được LA, nơi MS đang hiện diện
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Đăng ký/Cập nhật vị trí (Registration/Update)
Trang 7 MS mở máy
Bằt nhịp (tune) và đồng bộ (synchronize)
LAI [CC,MNC,LAC]
Country Code (CC): 3 digits
Mobile Network Code: 2 digits
Location Area Code: max 5 digits
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Thủ tục Start-Up
Trang 8QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Ý tưởng chính của LR/LU
Trang 9QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Thủ tục đăng ký vị trí
Trang 10 Hai vấn đề cho security:
Authentication (chứng thực):
tránh truy cập gian lận của
một MS nhái
Encryption/Ciphering (mã
hoá): tránh nghe thông tin
trái phép
A3, A8 (one-way hash functions)
MS và HLR
đƣợc phổ biến rộng rãi
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Thủ tục đăng ký vị trí
Ki
Ki
SRES
RAND
SRES Equal
?
Kc
Kc
Kc
ciphering deciphering
deciphering ciphering Frame number
MS Home system
Authentication Encryption
Visited system
Chiphered information
data
data
reject no
yes accept
Security (Authentication & Encryption/Ciphering)
Trang 11 Home system (HLR) của MS sinh
Signed Result (SRES: 32 bit), và
Không trùng từ chối truy cập
Trùng chấp nhận truy cập
thực hiện quá trình mã hoá
gởi IMSI và nhận lại một số bộ
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Thủ tục đăng ký vị trí
Authentication
Ki
Ki
SRES
RAND
SRES Equal
?
Kc
Kc
Kc
Frame number
MS Home system
Authentication Encryption
Visited system
data
reject no
yes accept
Trang 12 VLR sinh ra Frame Number
(32bit)
FN được gởi cho MS
number) sinh ra 2 chuỗi
(sequence: 114 bit) dùng cho
uplink và downlink
Các chuỗi này được dùng đễ
XOR với dữ liệu cần truyền
trước khi được truyền đi
giữa MS và VLR
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Thủ tục đăng ký vị trí
Ki
Ki
SRES
RAND
SRES Equal
?
Kc
Kc
Kc
ciphering deciphering
deciphering ciphering Frame number
MS Home system
Authentication Encryption
Visited system
Chiphered information
data
data
reject no
yes accept
Ciphering
Trang 13QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí trong cùng VLR
Trang 14QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR
Trang 15QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR
TMSI: Temporary Mobile Subcriber Identify
4 byte
Cấp mới định kỳ; Mỗi lần LU/IMSI_attach
Thông qua TMSI_Reallocation_Command/
TMSI_Reallocation_Complete
Riêng biệt, chỉ trong một LA đã cho
Khi đi vào một LA mới:
Người dùng phải tự nhận dạng với cặp
TMSI+LAI
đặt chu kỳ từ 6 phút đến 24 giờ cho LU (giá trị được truyền trên BCCH)
IMSI_attach = 1 LU trong cùng một LA
IMSI_attach theo sau một IMSI_detach (tắt nguồn MS)
Trang 16QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR
Trang 17 Step 1:
Khi di chuyển đến cell mới, MS lắng nghe BCCH broadcast từ BSS
Khi phát hiện đi vào vùng mới, MS gởi TMSI và LAI của vùng cũ cho BSS/MSC/VLR mới
VLR cần thông tin từ VLR của vùng cũ
VLR mới gởi thông điệp đến VLR cũ (dựa vào TMSI và LAI của
cùng cũ)
VLR cũ trả về IMSI và SRES, Kc của MS cho VLR mới
VLR mới thực hiện chứng thực với MS
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR
Trang 18 Step 3:
VLR mới sinh ra TMSI mới và gởi cho MS TMSI mới, Kc thông qua MSC
MS thực hiện Ciphering cùng với MSC
VLR mới gởi thông điệp yêu cầu cập nhật vị trí cho HLR, (địa chỉ của HLR chứa trong IMSI của MS), cùng với MSRN
Nếu đƣợc chấp nhận, HLR cung cấp cho VLR mới thông tin về thuê bao
HLR gởi thông điệp huỷ bỏ vị trí của MS cho VLR cũ (IMSI)
VLR cũ huỷ bỏ mẩu tin của MS và gởi báo nhận về cho HLR
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR
Trang 19 VLR mới không có khả năng xác định VLR cũ từ LAI cũ
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Quản lý cuộc gọi và chọn đường
Các trường hợp đặc biệt
Nhắn tin báo hiệu (Paging):
Thông thường dựa trên TMSI
Khi không có sẵn thông tin hợp lệ về TMSI, thì dựa trên IMSI
Trang 20 Một cuộc gọi liên quan đến 2 thành phần:
Thành phần gọi (Caller)
Thành phẩn được gọi (Callee)
Mobile Originated Call (MOC):
Cuộc gọi được phát ra từ một MS
Cuộc gọi hướng tới một MS
QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM
Quản lý cuộc gọi và chọn đường
Ký hiệu