GSM - kernenetværket ( kernenetværk , engelsk GSM-kernenetværk , også NSS fra netværks- og koblingsundersystem - netværk og koblingsundersystem ) er en nøglekomponent i GSM -cellulære netværk , en centraliseret del af netværket, der leverer og koordinerer grundlæggende GSM-tjenester, som f.eks. som taleopkald, SMS og opkaldsdata (CSD).
Backbone-netværket vedligeholdes og udvikles af mobiloperatøren og er beregnet til kommunikation af mobile terminaler med hinanden i forskellige telekommunikationsnetværk. GSM-netværkets arkitektur ligner fastnet telefonnet, men der er yderligere funktioner, der er nødvendige for at sikre abonnenternes mobilitet, både inden for deres eget netværk og ved roaming . Disse funktioner dækker forskellige aspekter af mobilitet og er beskrevet mere detaljeret i deres respektive artikler.
For at levere pakketjenester er der en udvidelse af kernenetværket kendt som GPRS Core Network. Dette gør det muligt for mobiltelefoner at få adgang til tjenester såsom WAP , MMS , videotransmission, internetadgang .
Alle moderne mobiltelefoner har både pakke- og kredsløbskoblet understøttelse, da de fleste operatører understøtter GPRS ud over standard GSM-tjenester.
HLR ( Home Location Register ) er en database, der indeholder oplysninger om abonnenten på GSM-operatørens netværk.
HLR indeholder data om en given mobiloperatørs SIM-kort . Hvert SIM-kort er forbundet med en unik identifikator kaldet IMSI , som er nøglefeltet for hver indtastning i HLR.
Et andet vigtigt stykke data forbundet med et SIM-kort er telefonnumre ( MSISDN ). Hoved-MSISDN bruges til at give abonnenten den grundlæggende pakke af tjenester, det er også muligt at tilknytte flere andre MSISDN'er til SIM-kortet til fax og datakommunikation. Hvert MSISDN er også et nøglefelt i HLR-databasen.
Store operatører kan have flere HLR installeret, som hver kun lagrer data for en del af operatørens abonnenter, da kapaciteten af hver HLR på grund af hardware- og softwarebegrænsninger er begrænset.
Eksempler på andre data gemt i HLR for hver abonnent:
Da HLR er en slags hoveddatabase for netværket, er den forbundet med et stort antal netværkselementer i netværket. Især forbinder HLR til følgende elementer:
Hovedfunktionen af HLR er at kontrollere mobilabonnenters bevægelse ved at:
Authentication Center ( AuC , eng. Authentication Center ) er designet til at godkende hvert SIM-kort, der forsøger at tilslutte sig GSM-netværket (normalt når telefonen tændes). Når først autentificeringen er vellykket, kan HLR administrere de tjenester, som abonnenten abonnerer på. Der genereres også en krypteringsnøgle, som periodisk bruges til at kryptere den trådløse forbindelse (tale, SMS) mellem mobiltelefonen og basestationen.
Hvis godkendelse mislykkes, vil der ikke blive leveret tjenester til dette SIM-kort på dette netværk. Det er muligt yderligere at identificere en mobiltelefon ved dens serienummer ( IMEI ) ved hjælp af EIR ( Equipment Identification Register ), men dette afhænger allerede af godkendelsesindstillingerne i AuC.
Korrekt implementering af sikkerhed er et nøglepunkt i en operatørs strategi for at forhindre kloning af SIM-kort.
Autentificeringscentret er ikke direkte involveret i godkendelsesprocessen, men genererer i stedet data kaldet tripletter, som MSC bruger under denne procedure. Processens sikkerhed sikres af den værdi, der er tilgængelig både i AUC og i SIM-kortet og kaldes Ki . Ki skrives til SIM-kortet under fremstillingen og duplikeres i AuC. Ki-værdien overføres aldrig mellem AuC og SIM, men derimod, baseret på Ki og IMSI, genereres en challenge-response-binding til identifikationsprocessen og en sikkerhedsnøgle til brug i radiokanalen.
Authentication Center er tilknyttet MSC'en, som anmoder om et nyt sæt tripler til IMSI'en, efter at de tidligere data er blevet brugt. Dette forhindrer, at de samme taster og svar bruges to gange til en bestemt telefon.
For hver IMSI gemmer godkendelsescentret følgende data:
Når MSC'en beder AuC'en om et nyt sæt tripletter til en bestemt IMSI, genererer Authentication Center først et tilfældigt tal kaldet RAND. Ved at bruge Ki og RAND beregnes følgende værdier:
Disse tre tal (RAND, SRES, Kc) danner en triplet og sendes tilbage til MSC. Når den tilsvarende IMSI anmoder om adgang til GSM-netværket, sender MSC en RAND (del af en triplet) til SIM-kortet. SIM-kortet erstatter den modtagne RAND og Ki (som skrives til den under produktionen) i A3-algoritmen (eller dens egen) og beregner SRES, som den sender tilbage til MSC. Hvis denne SRES matcher triplettens SRES (og den skal matche, hvis det er et gyldigt SIM-kort), så har mobiltelefonen ret til at tilslutte sig netværket og få adgang til GSM-tjenester.
Efter vellykket autentificering sender MSC'en krypteringsnøglen Kc til Base Station Controller (BSC ), så alle forbindelser kan krypteres og dekrypteres. Det er indlysende, at mobiltelefonen kan generere Kc på egen hånd ved hjælp af RAND opnået under autentificeringsprocessen, skrevet Ki og A8-algoritmen.
Autentificeringscentret er normalt placeret sammen med HLR, selvom dette ikke er påkrævet. Indtil videre er autentificeringsprocessen sikker nok til daglig brug, men dette garanterer ikke beskyttelse mod hacking. Derfor er der udviklet et nyt sæt sikkerhedsforanstaltninger til 3G-netværk.
VLR ( Visitors Location Register ) er en midlertidig database over abonnenter, der er i dækningsområdet for et specifikt mobilt omstillingscenter. Hver basestation i netværket er tildelt en specifik VLR, så en abonnent kan ikke være i flere VLR'er på samme tid.
Dataene, der er lagret i VLR'et, tages fra både HLR'en og selve mobilstationen. I praksis, for at øge ydeevnen, integrerer de fleste producenter VLR-basen i switchen (V-MSC) eller forbinder VLR til MSC via en dedikeret grænseflade. Selvom abonnenten er i hjemmenetværket, og han betjenes af MSC for den operatør, som den oprindelige kontrakt blev indgået med, bruges VLR stadig.
Dataene gemt i VLR inkluderer:
VLR er forbundet med følgende elementer:
VLR hovedfunktioner:
Mobile Switching Center ( MSC , eng. Mobile Switching Center ) er en specialiseret automatisk telefoncentral, der leverer kredsløbskoblet kommunikation, mobilitetsstyring og levering af GSM-tjenester til mobiltelefoner inden for sit serviceområde. Dette omfatter tale, data og fax samt SMS og viderestilling af opkald.
I GSM-kommunikationssystemer, i modsætning til tidligere analoge telefonnetværk, sendes fax og data til centralen med det samme i digitalt format, og kun i det mobile omstillingscenter omkodes de til et andet format (i de fleste tilfælde er dette digital omkodning til et PCM-signal for tidsvindue ved 64 kbps, kendt i Amerika som DS0 ).
Der er varianter af mobilomstillingscentre, afhængigt af de særlige forhold ved deres funktion i netværket (desuden kan alle disse udtryk referere til den samme MSC, som udfører forskellige funktioner på forskellige tidspunkter):
MSC er forbundet med følgende elementer:
MSC's opgaver omfatter:
EIR ( Equipment Identity Register ) er et system, der behandler anmodninger om IMEI -tjek af mobilenheder (checkIMEI) i realtid, der kommer fra omstillingsudstyr (MSC, SGSN , MME ). Svaret indeholder resultatet af kontrollen:
Koblingsudstyret skal bruge EIR-svaret til at bestemme, om enheden skal tillade eller ej at registrere eller omregistrere netværket. Da omskiftningsudstyrs reaktion på grålistede og ukendte udstyrssvar ikke er klart beskrevet i standarden, bruges de oftest ikke.
Oftest bruger EIR IMEI-sortlistefunktionaliteten, som indeholder IMEI for enheder, der skal forbydes fra at arbejde på netværket. Som regel er der tale om stjålne eller bortkomne enheder. Operatører bruger sjældent EIR til at låse enheder på egen hånd. Normalt begynder blokering, når der dukker en lov op i landet, som forpligter alle mobiloperatører i landet til at gøre dette. Derfor indeholder leveringen af switching-systemets hovedundersystemer ofte allerede EIR med grundlæggende funktioner, som inkluderer et hvidlistet svar på alle CheckIMEI'er og muligheden for at udfylde IMEI-sortlisten, for hvilken et sortlistet svar vil blive returneret.
Når lovgivningsrammen for blokering af registrering af enheder i mobilnetværk vises i landet, har tilsynsmyndigheden for kommunikationstjenester normalt det centrale EIR-system ( CEIR ), som er integreret med alle operatørers EIR og sender de aktuelle lister over identifikatorer, der skal bruges ved behandling af CheckIMEI-anmodninger. Dette kan introducere en række nye krav til EIR-systemer, som ikke er til stede i de grundlæggende EIR'er:
I nogle tilfælde kan andre funktioner være nødvendige. For eksempel indførte Kasakhstan obligatorisk registrering af enheder og deres binding til abonnenter. Men når en abonnent med en ny enhed dukker op på netværket, spærres arbejdet ikke helt, og abonnenten får mulighed for at registrere enheden. For at gøre dette er alle tjenester blokeret for ham, bortset fra følgende funktioner: opkald til et bestemt tjenestenummer, afsendelse af SMS til et bestemt tjenestenummer, og al internettrafik omdirigeres til en bestemt destinationsside. Dette opnås på grund af, at EIR kan sende kommandoer til en række operatørsystemer (HLR, PCRF , SMSC osv.).
De mest almindelige leverandører af individuelle EIR-systemer (ikke som en del af en samlet løsning) er BroadForward, Mahindra Comviva, Mavenir, Nokia, Svyazcom.
I større eller mindre omfang er andre tjenester og funktioner forbundet med driften af GSM-kernenettet.
SMS-center (SMSC, eng. Short Message Service Center - short message service center) understøtter afsendelse af tekstbeskeder .
MMSC ( Multimedia Messaging System Center - systemcenter for multimediebeskeder) giver mulighed for afsendelse af multimediebeskeder (f.eks. billeder, lyd, video eller kombinationer deraf) til modtagere, hvis telefoner understøtter MMS .
Derudover kan det i overensstemmelse med lokal lovgivning være nødvendigt at lytte og aflytte opkald på netværket efter anmodning fra visse offentlige myndigheder. I dette tilfælde skal netværksudstyret understøtte de nødvendige funktioner.
| Mobilnetværksstandarder _ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0G ( radiotelefoner ) |
| ||||||||
| 1G |
| ||||||||
| 2G |
| ||||||||
| Mellemliggende efter 2G (2,5G, 2,75G) |
| ||||||||
| 3G (IMT-2000) |
| ||||||||
| Mellemliggende efter 3G ( 3,5G , 3,75G , 3,9G ) |
| ||||||||
| 4G ( IMT-avanceret ) |
| ||||||||
| 5G |
| ||||||||
| se også |
| ||||||||