... 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
MẠNG KHÔNG DÂY & DI ĐỘNG (Mobile & Wireless Network) CHƢƠNG 4 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG MẠNG GSM (MOBILITY MANAGEMENT) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication Nguyễn Hoàng Việt 1 NỘI DUNG 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 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 2 QUẢN 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 Thủ tục phục hồi lỗi Không thể phục vụ GSM Giải thuật để tăng tốc thủ tục phục hồi lỗi của HLR Tràn dữ liệu (database overflow) Đăng ký bị lỗi (fail registration) Sơ đồ kiểm soát tràn VLR (VLR overflow control scheme) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 3 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Quản lý vị trí (Location Management) LA là thành phần cơ bản trong việc quản lý vị trí (location management/location tracking) Một MSC có thể quản lý một hoặc nhiều LA College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 4 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Quản lý vị trí (Location Management) Kiến trúc quản lý 2 cấp (two-tier) College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 5 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Đăng ký/Cập nhật vị trí (Registration/Update) Là các thủ tƣơng tự nhau, nhằm mục đích: Xác định vị trí của ngƣời dùng Chứng thực ngƣời dùng Khác nhau: Đăng ký: Cập nhật: Người dùng lần đầu truy cập vào PLMN Cần gởi IMSI và nhận TMSI Truy cập các lần tiếp theo vào PLMN (trong MSC/VLR cũ hoặc mới) Hoặc sau khi MS shutdown Nhận dạng dựa trên TMSI Người dùng đã đăng ký: PLMN sẽ xác định đƣợc LA, nơi MS đang hiện diện College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 6 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Thủ tục Start-Up MS mở máy Dò tìm sóng mang BCCH: Bằt nhịp (tune) và đồng bộ (synchronize) Lắng nghe BCCH Nhận LAI: LAI [CC,MNC,LAC] Country Code (CC): 3 digits Mobile Network Code: 2 digits Location Area Code: max 5 digits College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 7 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Ý tƣởng chính của LR/LU College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 8 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Thủ tục đăng ký vị trí College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 9 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Thủ tục đăng ký vị trí Security (Authentication & Encryption/Ciphering) 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 Chứng thực: gồm các giải thuật A3, A8 (one-way hash functions) và Khoá bí mật Ki (chứa trong AuC và SIM) chỉ đƣợc biết bởi MS và HLR Mã hoá: dùng giải thuật A5, đƣợc phổ biến rộng rãi MS Home system RAND Ki Ki A8 A3 reject A3 A8 no SRES SRES Equal ? Kc yes accept Authentication Encryption Visited system Kc Frame number A5 data data Kc A5 ciphering deciphering College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication deciphering Chiphered information ciphering 10 data data QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Thủ tục đăng ký vị trí Home system (HLR) của MS sinh ra số ngẫu nhiên 128 bit (RAND) Số này đƣợc gởi cho MS AuC (HLR) và SIM (MS) cùng dùng (A3+Ki+RAND) tạo ra Signed Result (SRES: 32 bit), và (A8+Ki+RAND) tạo ra Kc (64 bit) MS gởi SRES cho home system, so sánh với SRES của AuC: Authentication MS Ki Ki A8 A3 reject A3 A8 no SRES SRES Equal ? Kc yes accept Authentication Encryption Không trùng từ chối truy cập Trùng chấp nhận truy cập thực hiện quá trình mã hoá Để giảm báo hiệu, thực tế VLR gởi IMSI và nhận lại một số bộ (RAND, SRES, Kc) để dùng cho các lần truy cập tiếp theo Home system RAND Visited system Kc Frame number A5 data data Kc A5 ciphering deciphering College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication deciphering Chiphered information ciphering 11 data data QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Thủ tục đăng ký vị trí Ciphering MS VLR sinh ra Frame Number (32bit) FN đƣợc gởi cho MS (A5, Kc, TDMA frame number) sinh ra 2 chuỗi (sequence: 114 bit) dùng cho uplink và downlink Các chuỗi này đƣợc dùng đễ XOR với dữ liệu cần truyền trƣớc khi đƣợc truyền đi giữa MS và VLR Home system RAND Ki Ki A8 A3 reject A3 A8 no SRES SRES Equal ? Kc yes accept Authentication Encryption Visited system Kc Frame number A5 data data Kc A5 ciphering deciphering College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication deciphering Chiphered information ciphering 12 data data QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí trong cùng VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 13 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 14 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR TMSI TMSI: Temporary Mobile Subcriber Identify 4 byte Cấp mới định kỳ; Mỗi lần LU/IMSI_attach Có ý nghĩa chỉ trong một VLR đã cho Thông qua TMSI_Reallocation_Command/ TMSI_Reallocation_Complete Thao tác viên có thể đặt chu kỳ từ 6 phút đến 24 giờ cho LU (giá trị đƣợc truyền trên BCCH) IMSI_attach = 1 LU trong cùng một LA IMSI_attach theo sau một IMSI_detach (tắt nguồn MS) Riêng biệt, chỉ trong một LA đã cho Khi đi vào một LA mới: Ngƣời dùng phải tự nhận dạng với cặp TMSI+LAI College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 15 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR 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 Step 2: 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 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 17 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đổi MSC/VLR Step 3: Step 4: 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 Step 5: 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 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 18 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Quản lý cuộc gọi và chọn đƣờng Các trường hợp đặc biệt VLR mới không có khả năng xác định VLR cũ từ LAI cũ VLR cũ không nhận dạng đƣợc TMSI Nhắn tin báo hiệu (Paging): Thông thƣờng dựa trên TMSI Khi không có sẵn thông tin hợp lệ về TMSI, thì dựa trên IMSI College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19 QUẢN LÝ DI ĐỘNG TRONG GSM Quản lý cuộc gọi và chọn đƣờng Ký hiệu Một cuộc gọi liên quan đến 2 thành phần: Mobile Originated Call (MOC): Thành phần gọi (Caller) Thành phẩn đƣợc gọi (Callee) Cuộc gọi đƣợc phát ra từ một MS Mobile Terminated Call (MTC): Cuộc gọi hƣớng tới một MS College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 20 [...]... deciphering Chiphered information ciphering 11 data data QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Thủ tục đ ng ký vị trí Ciphering MS VLR sinh ra Frame Number (32bit) FN đ ợc gởi cho MS (A5, Kc, TDMA frame number) sinh ra 2 chuỗi (sequence: 11 4 bit) dùng cho uplink và downlink Các chuỗi này đ ợc dùng đ XOR với dữ liệu cần truyền trƣớc khi đ ợc truyền đi giữa MS và VLR Home system RAND Ki Ki A8 A3 reject A3... System & Data Communication 15 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đ i MSC/VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 16 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đ i MSC/VLR Step 1: Khi di chuyển đ n 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... ciphering 12 data data QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí trong cùng VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 13 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đ i MSC/VLR College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 14 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đ i MSC/VLR... DI Đ NG TRONG GSM Quản lý cuộc gọi và chọn đ ờng Các trường hợp đ c biệt VLR mới không có khả năng xác đ nh VLR cũ từ LAI cũ VLR cũ không nhận dạng đ ợc TMSI Nhắn tin báo hiệu (Paging): Thông thƣờng dựa trên TMSI Khi không có sẵn thông tin hợp lệ về TMSI, thì dựa trên IMSI College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19 QUẢN LÝ DI Đ NG... vùng cũ VLR mới gởi thông điệp đ n 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 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 17 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Cập nhật vị trí - Thay đ i MSC/VLR Step 3: Step 4: VLR mới sinh ra TMSI mới và gởi cho MS TMSI mới,... 4 byte Cấp mới đ nh kỳ; Mỗi lần LU/IMSI_attach Có ý nghĩa chỉ trong một VLR đ cho Thông qua TMSI_Reallocation_Command/ TMSI_Reallocation_Complete Thao tác viên có thể đ t chu kỳ từ 6 phút đ n 24 giờ cho LU (giá trị đ ợc truyền trên BCCH) IMSI_attach = 1 LU trong cùng một LA IMSI_attach theo sau một IMSI_detach (tắt nguồn MS) Riêng biệt, chỉ trong một LA đ cho Khi đi vào một LA mới:...QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Thủ tục đ ng ký vị trí Home system (HLR) của MS sinh ra số ngẫu nhiên 12 8 bit (RAND) Số này đ ợc gởi cho MS AuC (HLR) và SIM (MS) cùng dùng (A3+Ki+RAND) tạo ra Signed Result (SRES: 32 bit), và (A8+Ki+RAND) tạo ra Kc (64 bit) MS gởi SRES cho home system, so sánh với SRES của AuC: ... thông điệp yêu cầu cập nhật vị trí cho HLR, (đ a chỉ của HLR chứa trong IMSI của MS), cùng với MSRN Nếu đ ợc chấp nhận, HLR cung cấp cho VLR mới thông tin về thuê bao Step 5: 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 College Of Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 18 QUẢN... Information & Communication Technology Department of Computer System & Data Communication 19 QUẢN LÝ DI Đ NG TRONG GSM Quản lý cuộc gọi và chọn đ ờng Ký hiệu Một cuộc gọi liên quan đ n 2 thành phần: Mobile Originated Call (MOC): Thành phần gọi (Caller) Thành phẩn đ ợc gọi (Callee) Cuộc gọi đ ợc phát ra từ một MS Mobile Terminated Call (MTC): Cuộc gọi hƣớng tới một MS College Of Information & Communication... của AuC: Authentication MS Ki Ki A8 A3 reject A3 A8 no SRES SRES Equal ? Kc yes accept Authentication Encryption Không trùng từ chối truy cập Trùng chấp nhận truy cập thực hiện quá trình mã hoá Đ giảm báo hiệu, thực tế VLR gởi IMSI và nhận lại một số bộ (RAND, SRES, Kc) đ dùng cho các lần truy cập tiếp theo Home system RAND Visited system Kc Frame number A5 data data Kc A5 ciphering deciphering