GSM -kärnnätet ( core network , engelska GSM core network , även NSS från nätverk och switchande delsystem - nätverk och switchande delsystem ) är en nyckelkomponent i GSM cellulära nätverk , en centraliserad del av nätverket som tillhandahåller och koordinerar grundläggande GSM-tjänster, t.ex. som röstsamtal, SMS och uppringd data (CSD).
Stamnätet underhålls och utvecklas av mobiloperatören och är avsett för kommunikation av mobila terminaler med varandra i olika telekommunikationsnät. GSM-nätets arkitektur liknar fasta telefonnät, men det finns ytterligare funktioner som är nödvändiga för att säkerställa abonnenternas rörlighet, både inom det egna nätet och vid roaming . Dessa funktioner täcker olika aspekter av rörlighet och beskrivs mer i detalj i deras respektive artiklar.
För att tillhandahålla pakettjänster finns det en förlängning av kärnnätet som kallas GPRS Core Network. Detta gör att mobiltelefoner kan komma åt tjänster som WAP , MMS , videoöverföring, Internetåtkomst .
Alla moderna mobiltelefoner har både paket- och kretskopplat stöd, eftersom de flesta operatörer stöder GPRS utöver vanliga GSM-tjänster.
HLR ( Home Location Register ) är en databas som innehåller information om abonnenten på GSM-operatörens nät.
HLR innehåller data om SIM-korten hos en given mobiloperatör. Varje SIM är associerat med en unik identifierare som kallas IMSI , som är nyckelfältet för varje post i HLR.
En annan viktig del av data associerad med ett SIM-kort är telefonnummer ( MSISDN ). Huvud-MSISDN används för att förse abonnenten med baspaketet av tjänster, det är också möjligt att mappa flera andra MSISDN till SIM-kortet för fax och datakommunikation. Varje MSISDN är också ett nyckelfält i HLR-databasen.
Stora operatörer kan ha flera HLR installerade, som var och en lagrar data för endast en del av operatörens abonnenter, eftersom kapaciteten för varje HLR är begränsad på grund av hårdvaru- och mjukvarubegränsningar.
Exempel på annan data lagrad i HLR för varje abonnent:
Eftersom HLR är en slags huvuddatabas för nätverket, är den associerad med ett stort antal nätverkselement i nätverket. I synnerhet ansluter HLR till följande element:
Huvudfunktionen för HLR är att kontrollera mobilabonnenters rörelse genom att:
Authentication Center ( AuC , eng. Authentication Center ) är utformat för att autentisera varje SIM-kort som försöker ansluta till GSM-nätverket (vanligtvis när telefonen slås på). När autentiseringen väl är framgångsrik kan HLR hantera de tjänster som abonnenten abonnerar på. En krypteringsnyckel genereras också, som periodvis används för att kryptera den trådlösa anslutningen (röst, SMS) mellan mobiltelefonen och basstationen.
Om autentiseringen misslyckas kommer tjänster inte att tillhandahållas för detta SIM-kort på detta nätverk. Det är möjligt att dessutom identifiera en mobiltelefon med dess serienummer ( IMEI ) med hjälp av EIR ( Equipment Identification Register ), men detta beror redan på autentiseringsinställningarna i AuC.
Korrekt implementering av säkerhet är en nyckelpunkt i en operatörs strategi för att förhindra kloning av SIM-kort.
Autentiseringscentret är inte direkt involverat i autentiseringsprocessen, utan genererar istället data som kallas tripletter som MSC använder under denna procedur. Processens säkerhet säkerställs av det värde som finns tillgängligt både i AUC och i SIM-kortet och kallas Ki . Ki skrivs till SIM-kortet under tillverkningen och dupliceras i AuC. Ki-värdet skickas aldrig mellan AuC och SIM, utan istället, baserat på Ki och IMSI, genereras en utmaning-svar-bindning för identifieringsprocessen och en säkerhetsnyckel för användning i radiokanalen.
Autentiseringscentret är associerat med MSC, som begär en ny uppsättning trippel för IMSI efter att tidigare data har använts. Detta förhindrar att samma knappar och svar används två gånger för en viss telefon.
För varje IMSI lagrar autentiseringscentret följande data:
När MSC ber AuC om en ny uppsättning tripletter för en viss IMSI, genererar autentiseringscentret först ett slumpmässigt nummer som kallas RAND. Med hjälp av Ki och RAND beräknas följande värden:
Dessa tre nummer (RAND, SRES, Kc) bildar en triplett och skickas tillbaka till MSC. När motsvarande IMSI begär åtkomst till GSM-nätet, skickar MSC en RAND (del av en triplett) till SIM-kortet. SIM-kortet ersätter den mottagna RAND och Ki (som skrivs till den under produktionen) i A3-algoritmen (eller dess egen) och beräknar SRES, som den skickar tillbaka till MSC. Om denna SRES matchar triplettens SRES (och den bör matcha om det är ett giltigt SIM-kort) så ges mobiltelefonen rätten att ansluta sig till nätverket och få tillgång till GSM-tjänster.
Efter framgångsrik autentisering skickar MSC:n krypteringsnyckeln Kc till basstationsstyrenheten (BSC ) så att alla anslutningar kan krypteras och dekrypteras. Det är uppenbart att mobiltelefonen kan generera Kc på egen hand genom att använda RAND som erhålls under autentiseringsprocessen, skriven Ki och A8-algoritmen.
Autentiseringscentret är vanligtvis samlokaliserat med HLR, även om detta inte krävs. Än så länge är autentiseringsprocessen tillräckligt säker för dagligt bruk, men detta garanterar inte skydd mot hackning. Därför har en ny uppsättning säkerhetsåtgärder tagits fram för 3G-nätverk.
VLR ( Visitors Location Register ) är en tillfällig databas över abonnenter som befinner sig i täckningsområdet för ett specifikt mobilväxel. Varje basstation i nätverket är tilldelad en specifik VLR, så en abonnent kan inte vara i flera VLR samtidigt.
Data som lagras i VLR:n tas från både HLR:n och själva mobilstationen. I praktiken, för att öka prestandan, integrerar de flesta tillverkare VLR-basen i switchen (V-MSC) eller ansluter VLR till MSC via ett dedikerat gränssnitt. Även om abonnenten är i hemnätet, och han betjänas av MSC hos den operatör med vilken det ursprungliga avtalet ingicks, används fortfarande VLR.
Data som lagras i VLR inkluderar:
VLR är associerat med följande element:
VLR huvudfunktioner:
Mobile Switching Center ( MSC , eng. Mobile Switching Center ) är en specialiserad automatisk telefonväxel som tillhandahåller kretskopplad kommunikation, mobilitetshantering och tillhandahållande av GSM-tjänster för mobiltelefoner inom sitt tjänsteområde. Detta inkluderar röst, data och fax samt SMS och vidarekoppling.
I GSM-kommunikationssystem, till skillnad från tidigare analoga telefonnät, skickas fax och data till växeln omedelbart i digitalt format, och endast i mobilväxeln kodas de om till ett annat format (i de flesta fall är detta digital omkodning till en PCM-signal för tidslucka på 64 kbps, känd i Amerika som DS0 ).
Det finns varianter av mobilväxlingscentraler, beroende på detaljerna för deras funktion i nätverket (dettare kan alla dessa termer hänvisa till samma MSC, som utför olika funktioner vid olika tidpunkter):
MSC är associerat med följande element:
MSC:s uppgifter inkluderar:
EIR ( Equipment Identity Register ) är ett system som behandlar IMEI -kontrollförfrågningar från mobila enheter (checkIMEI) i realtid som kommer från växlingsutrustning (MSC, SGSN , MME ). Svaret innehåller resultatet av kontrollen:
Omkopplingsutrustningen ska använda EIR-svaret för att avgöra om enheten ska registreras eller omregistreras i nätverket eller inte. Eftersom omkopplingsutrustningens reaktion på grålistade och okända utrustningssvar inte är tydligt beskriven i standarden, används de oftast inte.
Oftast använder EIR IMEI black list-funktionen, som innehåller IMEI för enheter som måste förbjudas från att arbeta på nätverket. I regel handlar det om stulna eller borttappade enheter. Operatörer använder sällan EIR för att låsa enheter på egen hand. Vanligtvis börjar blockeringen när det dyker upp en lag i landet som ålägger alla mobiloperatörer i landet att göra detta. Därför innehåller leveransen av växlingssystemets huvuddelsystem ofta redan EIR med grundläggande funktioner, som inkluderar ett vitlistat svar på alla CheckIMEIs och möjligheten att fylla IMEI-svartlistan, för vilken ett svartlistat svar kommer att returneras.
När den rättsliga ramen för blockering av registrering av enheter i mobilnät visas i landet, har tillsynsmyndigheten för kommunikationstjänster vanligtvis det centrala EIR-systemet ( CEIR ), som är integrerat med EIR för alla operatörer och överför till dem de aktuella listorna över identifierare som ska användas vid behandling av CheckIMEI-förfrågningar. Detta kan införa ett antal nya krav för EIR-system som inte finns i de grundläggande EIR:erna:
I vissa fall kan andra funktioner krävas. Till exempel införde Kazakstan obligatorisk registrering av enheter och deras bindning till abonnenter. Men när en abonnent med en ny enhet dyker upp i nätverket blockeras inte arbetet helt, och abonnenten ges möjlighet att registrera enheten. För att göra detta blockeras alla tjänster för honom, förutom följande funktioner: samtal till ett specifikt tjänstnummer, skicka SMS till ett specifikt tjänstnummer och all internettrafik omdirigeras till en specifik målsida. Detta uppnås tack vare att EIR kan skicka kommandon till ett antal operatörssystem (HLR, PCRF , SMSC , etc.).
De vanligaste leverantörerna av enskilda EIR-system (inte som en del av en heltäckande lösning) är BroadForward, Mahindra Comviva, Mavenir, Nokia, Svyazcom.
I större eller mindre utsträckning är andra tjänster och funktioner förknippade med driften av GSM-stamnätet.
SMS-center (SMSC, eng. Short Message Service Center - kortmeddelandeservicecenter) stöder sändning av textmeddelanden .
MMSC ( Multimedia Messaging System Center - systemcenter för multimediameddelanden) tillhandahåller sändning av multimediameddelanden (till exempel bilder, ljud, video eller kombinationer därav) till mottagare vars telefoner stöder MMS .
Dessutom, i enlighet med lokal lag, kan det vara nödvändigt att lyssna och avlyssna samtal på nätet på begäran av vissa statliga myndigheter. I detta fall måste nätverksutrustningen stödja de nödvändiga funktionerna.
| Mobilnätsstandarder _ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( radiotelefoner ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Mellan efter 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Mellanliggande efter 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
| 4G ( IMT-avancerat ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| se även |
| ||||||||