Глава 22. Система окс№7 в gsm. Информационная безопасность окс№7 в ссоп
22.1. Архитектура протоколов передачи сигналов в gsm
На рис. 22.1 приведена упрощенная диаграмма протоколов и используемых интерфейсов передачи сигналов между мобильной станцией MS, базовой станцией BTS, контроллером базовой станции BSC и мобильной станцией MSC.
Рис. 22.1. Диаграмма протоколов передачи сигналов в GSM
Физический уровень выполняет функции временного уплотнения восьми слотов в кадр определенной полосы частот, выбор свободных каналов, кодирование (декодирование) речи, кодирование (декодирование) канала, модуляцию (демодуляцию). На диаграмме этот уровень обозначен TDMA/FDMA. На втором уровне используется протокол канального уровня LAPD (тот же самый, который используется на абонентском доступе ISDN). На участке MS-BTS этот протокол модифицирован LAPDm, так как функции обнаружения и исправления ошибок выполняются в GSM на физическом уровне при кодировании/декодировании канала. Уровень RR (Radio Resourse) используется для установления, обслуживания и освобождения радиоканала. Уровень управления мобильностью MM (Mobility Management) выполняет функции по обеспечению сетевой безопасности (регистрация, аутентификация, обновление информации о местонахождении пользователя). Уровень CM (Call Management) функционально разделен на три объекта - управление вызовами (СС), служба коротких сообщений (SMS) и дополнительные службы (SS). Для передачи SMS используются каналы управления, что и позволяет получать сообщения во время передачи речи. Процедуры СС используются для установления и разъединения соединений, а также для изменения его параметров. Дополнительные службы –SS (Supplementary Service), могут быть разные (переадресация, замкнутая группа абонентов, идентификация пользователя и др.). Различные функциональные элементы GSM (например, регистры HLR, VLR, центры коммутации MSC и т.п.) используют различные протоколы ОКС№7. На рис. 22.2 приведены протоколы ОКС№7 для участка сети, состоящего из коммутатора GSM MSC и коммутатора ТфОП/ISDN.
Рис. 22.2. Протоколы ОКС№7 участка MSC-коммутатор ТфОП/ISDN
Передача сигналов между MSC и подсистемой базовых станций осуществляется через систему ОКС№7 (уровни МТР, SCCP и прикладную подсистему базовых станций BSSAP, Base Station Subsystem Application Part). Подсистему BSSAP можно разделить на две подсистемы: прикладную подсистему управления базовыми станциями (BSSMAP) и прикладную подсистему прямой передачи (DTAP).
Для поддержки сотовых сетей стандарта GSM на прикладном уровне была установлена подсистема мобильных приложений MAP (Mobile Application Part) интеллектуальной сети. Подсистема MAP обеспечивает взаимодействие сетевых компонентов (таких как MSC, OMC, AUC, BSC, регистры HLR, VLR, EIR), а также взаимодействие с сетями фиксированной связи, что позволяет передавать информацию между различными элементами сети при помощи каналонезависимой сигнализации. Сигнализация MAP используется при изменении информации о местоположении абонентов, передаче соединения между сотами (хэндовер, handover), роуминге, аутентификации, маршрутизации входящих вызовов и пересылке сообщений SMS. Подсистема MAP использует также как и подсистема INAP интеллектуальной сети через TCAP, SCCP и MAP (см. рис. 20.3 в главе 20 стек протоколов ОКС№7 для интеллектуальной сети). Хэндовер позволяет продолжать разговор, когда мобильная станция пересекает границы соты и перемещается в соседнюю. Роуминг- это функция предоставления услуг сотовой связи одного оператора в системе другого оператора. Упрощенная схема организации роуминга может быть представлена в следующем виде. Абонент сотовой связи, оказавшись на территории другого оператора, допускающего реализацию роуминга, инициирует вызов обычным образом, как если бы он находился на территории оператора, к которому он приписан.
Подсистема SCCP выполняет те же дополнительные возможности при работе через подсистему MTP, что и в интеллектуальной сети.
расширяет функции сетевого уровня подсистемы MTP - третьего уровня модели OSI;
обеспечивает работу служб передачи данных без установления соединения и служб с установлением соединений;
обеспечивает гибкие механизмы управления маршрутизацией;
обеспечивает управление подсистемой SCCP;
осуществляет расширение адресации.
Подсистема управления соединением сигнализации SCCP состоит из тех же функциональных блоков:
служба передачи сообщений с установлением и без установления соединения;
управление маршрутизацией SCCP (SCRC);
управление подсистемой SCCP (SCMG).
В подсистеме MAP задействован только режим без установления соединения подуровня управления соединением сигнализации SCCP. Согласно стандарту GSM, для маршрутизации так же, как и в интеллектуальной сети (глава 20) используется управление маршрутизацией SCCP (SCRC) по номерам подсистем SSN и по глобальным заголовкам GT. SSN в GSM присваиваются не отдельным услугам (как в интеллектуальной сети), а отдельным устройствам (коммутатору MSC, регистрам HLR, VLR, AUC, подсистеме BSS и др.). Номера подсистем могут использоваться в GSM из зарезервированного глобального стандартизированного международными организациями диапазона или из части национального незарезевированного диапазона. Номера глобальных подсистем SSN для маршрутизации на подуровне SCCP (SCCP Sybsystem Numbers), назначены Альянсом 3GPP и в MAP используются следующие:
регистр HLR – 00000110;
регистр VLR – 00000111;
MSC – 00001000;
регистр AUC;
регистр EIR – 00001001 и др.
Покажем для иллюстрации пример использования маршрутизации по глобальным адресам в GSM. Требуется передать сообщение об изменении местоположения абонента из VLR в стране А в регистр HLR страны Б. В сообщении содержится адрес пункта сигнализации DPC международного коммутационного центра страны А, который предоставляет свои таблицы маршрутизации. Также в сообщении содержится глобальный заголовок регистра собственных абонентов HLR (адрес по стандарту E.164). В передаваемом сообщении содержится глобальный адрес вызываемой стороны, по которому можно идентифицировать получателя SCCP-сообщения. Международный коммутационный центр страны А устанавливает адрес пункта сигнализации DPC международного коммутационного центра страны Б, в таблице маршрутизации которого имеются данные для перевода глобального заголовка получателя в код пункта сигнализации и номер подсети (DPC+SSN). Только на последнем участке маршрутизация проводится по SSN, а на предыдущих маршрутизаторах - по глобальным заголовкам.
Управление подсистемой SCCP, приведенное в главе 20 для интеллектуальной сети, аналогично и для GSM. Отличаются только используемые подсистемы. В таблице 22.1 приведено краткое описание некоторых протоколов ОКС№7, используемых в узлах GSM на различных интерфейсах.
Таблица 22.1. Интерфейсы и протоколы GSM-сети
Интер- фейс |
Узлы GSM |
Описание функции |
А |
BSS- MSC |
А- интерфейс между подсистемой BSS (MS, BTS, BSC) и MSC. Он отвечает за резервирование и выделение достаточных радиоресурсов мобильным станциям (MS) и управляет мобильными абонентами. Этот интерфейс использует BSSAP- протоколы (BSSMAP и DTAP) |
В |
MSC- VLR |
Это внутренний MAP- протокол, поскольку часто VLR встроен в MSC |
С |
GMSC- HLR |
Любой звонок извне GSM-сети (например, из ТфОП на MS), должен использовать этот протокол MAP C-интерфейса. Кроме того, MSC может передавать тарифную информацию после завершения соединения |
D |
HLR- VLR |
Используется для обмена информацией между HLR и VLR сообщениями MAP |
E |
MSC- MSC |
Используется для обмена данными MAP между MSC |
F |
MSC- EIR |
Используется для получения из регистра EIR сообщения MAP, указывающего на статус мобильного оборудования (украденное, потерянное и др.). Мобильное оборудование имеет международный идентификатор IMEI |
G |
VLR-VLR |
Используется для передачи сообщений MAP, например, при роуминге |
На рис. 22.3 приведены протоколы ОКС№7 для участка сети GSM, состоящего из двух мобильных центров коммутации MSC.
Рис. 22.3. Протоколы ОКС№7 для участка сети GSM, состоящего из двух мобильных центров коммутации MSC