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1、CDMA移动通信系统RF优化培训讲义第二讲 CDMA信令专题 一 培训教师 王叶青 2 内容 CDMA信令集合保密与识别保密和识别相关参数CDMA鉴权机制与鉴权相关的信令消息CDMA加密机制与加密相关的信令消息登记登记机制相关参数与登记相关的信令消息 3 CDMA信令集合 前向链路同步信道寻呼信道前向业务信道指令信息记录反向链路接入信道反向业务信道指令信息记录 4 同步信道 同步信道用于给移动台提供时间和帧同步 只有一条消息 即同步信道消息 同步信道分成每80ms一个超帧 每个超帧又分成3个以26 666ms为一帧的帧 同步信道消息结构 同步信道消息长度 MSG LENGTH 字段同步信道消息
2、的长度 以8比特组为单位 包含消息长度字段本身 同步信道消息体和CRC 最大值为148 5 同步信道 同步信道消息体格式 6 寻呼信道 寻呼信道用于在移动台未被指配到业务信道时基站向移动台发送控制信息 寻呼信道时隙结构寻呼信道被分成80ms的时隙 2048个时隙又组成一个最大时隙周期 163 8s 每个最大时隙周期开始于系统时间开始的帧 工作于分时隙模式的移动台采用最大时隙周期长度的约数作为时隙周期来监听寻呼信道 寻呼信道消息包结构每个80ms的时隙由4个寻呼信道组成 每帧20ms 一个20ms的帧被分成10ms长的半帧 任何一个寻呼信道半帧的第一个比特为SCI 同步包指示 比特寻呼信道消息结
3、构MSG LENGTH 8比特 最大值148 消息体 CRC 7 寻呼信道消息汇总 8 寻呼信道消息汇总 各消息的使用场合及消息各字段含义见后续相关内容 9 前向业务信道 在业务信道工作时 基站通过前向业务信道将信令消息发送给移动台 前向业务信道帧结构 前向业务信道消息结构长度字段 MSG LENGTH 8比特 最小值5 最大值148 消息体 16 2016比特 CRC 16比特 10 前向业务信道消息汇总 11 前向业务信道消息汇总 12 指令 基站在寻呼信道和前向业务信道上发送指令消息 具体消息类型参看下表 Y 表示允许发送 一个指令由8比特指令码和0到多个指令特定字段组成基站需将在指令消
4、息里的ORDER字段置为下表所示指令码 与将要发送的指令类型相一致如果对应指令的指令鉴定码为 00000000 并且没有其它附加字段 基站在指令消息里不应包含指令鉴定码和其它指令特定字段如果对应指令的指令鉴定码不为 00000000 并且没有其它附加字段 基站在指令消息里应包含指令鉴定码将其作为唯一的指令特定字段 13 用于寻呼和前向业务信道的指令 14 用于寻呼和前向业务信道的指令 15 信息记录 在IS 95中存在很多的 记录 用来描述各种特定的信息 基站与移动台之间传递特定的信息通常会以 记录 的形式 例如状态查询 信息提示等 具体每个记录的内容和属性 请参见 IS 95B标准 具体的记
5、录类型及其属性以及可以调用它的相关信令 请参见CDMA信令专题 四 16 接入信道 接入信道结构一个接入信道时隙的长度为 3 MAX CAP SZ 1 PAM SZ 个接入信道帧 对应与某一个寻呼信道的所有接入信道有着相同的时隙长度 而且所有这些时隙开始于相同的时间各基站之间接入信道时隙可能不同在每个接入信道上移动台传输一个开始于时隙起始处的96个零以及长度为1 PAM SZ的接入信道帧组成的前缀 移动台在前缀之后立即发送一个接入信道消息包 接入信道消息结构一个接入信道消息包由接入信道消息和填充比特组成 接入信道消息包的长度应为由下式给出的接入信道帧的整数倍 CAP SZ 8 消息体长度 30
6、 88 每条接入信道消息依次包含一个长度字段 MSG LENGTH 8比特 最大值为110 消息体和一个CRC 17 接入信道消息 18 反向业务信道消息 19 反向业务信道消息 20 反向链路指令 21 反向链路指令 22 关于信令版本级别的说明 协议级为5的移动台可以完成IS 95B标准的中所有使用 shall 字眼的功能 协议级为4的移动台可以完成IS 95B标准的绝大部分功能 除了PACA PowerUpFunction Mobile AssistedHardHandoff和analogTIA EIA 553 Acompatibility 协议级小于4的移动台还不支持BYPASSALE
7、RTANSERT基站所支持的协议级和可以支持的最低移动台协议级在 SyncChannelMessage 中有说明 移动台的协议级在 RegistrationMessage OriginationMessage PageResponseMessage 中均有说明 其他一些状态消息里也有说明 如果移动台的协议级比基站所能支持的最低的协议级还低 基站将不支持移动台 因此 协议级太低 也有可能是移动台接入失败的原因 关于不同协议级的基站和移动台的能力的详细说明请看TIA EIA 553 A 在做 信令采集 的时候 尽量选择协议级高的移动台 当然应当在基站支持范围内 最好与基站的协议级一致 这样获得的基
8、站的信令的字段才能充分 而不会被移动台做一些忽略处理 23 保密与识别参数 移动台识别码CDMA数字移动台识别由国际移动台识别号 IMSI 识别IMSI由15个数字符号组成 0 9 开始3位数字为移动台国家码 MCC 其余数字是国内移动台识别码 NMSI NMSI由移动台网号 MNC 和移动台识别号 MSIN 组成 IMSI S IMSI S1 IMSI S2 IMSI 11 12IMSI 11 12编码IMSI 11 12二进制编码如下 1 用D11代表第11位数 D12代表第12位数 如果值为0用10代替 2 计算10 D12 D11 113 将第二步所计算结果按BCD转换规则转换为10位
9、二进制数MCC编码MCC编码定义如下 1 用D1 D2 D3代表3位数国家码 如果值为0用10代替 2 计算100 D1 10 D2 D3 1113 将第二步所计算结果按BCD转换规则转换为7位二进制数 24 保密与识别参数 移动台识别码 续 IMSI S编码1 IMSI S开始3个数通过以下编码算法编成10比特 对应于IMSI S2p 用D1 D2 D3代表开始3个数 0值为10计算100 D1 10 D2 D3 111按BCD转换规则把此十进制数转换为10位二进制数2 接下来的3个数字编码成IMSI S1p的最高10位有效位比特 编码方式如1所述3 IMSI S的最后四位按下述方式映射成I
10、MSI S1p的最低14位有效比特 IMSI S的千位数字根据BCD转换规则映射成4个比特最后3位数字编码成IMSI S1p的最低10位有效位比特 编码方式如1所述 25 保密与识别参数 电子串号 ESN 序号码是一个32比特的二进制数 用以唯一识别一个蜂窝系统中的移动台 由厂家设定 ESN的比特分配如下 32比特序号中的8个最高有效比特 比特31 比特24 为FCC为厂商分配的厂家 MFR 码比特23 18为备用比特17 0由厂家进行唯一分配移动台等级标志 SCM 移动台的等级信息称为移动台等级标志 SCMp 必须储存在移动台内 此等级标志见下页表 当采用双模方式时 使用双模SCM的5个最低
11、有效比特 当使用CDMA方式操作时使用所有的比特 26 保密与识别参数 27 保密与识别参数 登记存储器移动台将有单独存储单元存储如下参数 移动台所登记的区域表ZONE LISTs p该存储单元将包括REG ZONE和对应的 SID NID 对 系统 网络登记表 SID NID LIST 按距离登记的变量BASE LAT REG 移动台上次登记的基站纬度BASE LONG REG 移动台上次登记的基站经度BASE DIST REG 登记距离在关机状态下以上数据的保留时间至少为48h 48h后若不能保证数据的完整性 则在开机后将被删除 28 保密与识别参数 接入过荷等级移动台必须储存一个4比特的
12、过荷等级指示 ACCOLCp 用于 识别通过移动台尝试的过荷等级控制接入 识别在总体业务重指示中的重指示过荷等级普通移动台分为ACCOLC0至ACCOLC9移动台的4比特接入级指示 ACCOLCp 将自动从IMSI最后一位数按照BCD转换规则转换为二进制数 当相应的数字移动台IMSI更新时 它的4比特字段ACCOLCp会自动复位为新的最后一位数的二进制数 用于测试的移动台指配为ACCOLC10 用于紧急情况的移动台指配为ACCOLC11 ACCOLC12 ACCOLC15为备用 29 保密与识别参数 归属系统 网路识别移动台必须存储一个15比特的系统识别指示 HOME SIDp 用以识别它的归
13、属系统 移动台还将提供给存储器至少一个归属 SIDp NIDp 对 移动台也将提供给存储器3个1比特参数MOB TERM HOMEp MOB TERM FOR SIDp MOB TERM FOR NIDp移动台版本识别码移动台提供存储器来存储在状态消息中发送的下列参数 协议版本号 MOB P REVp厂商码 MOB MFG CODE型号 MOB P MODELp硬件版本号 MOB FIRM REVp 30 保密与识别操作 本地控制选择必须为移动台提供一种手段使其能 允许 或 禁止 本地控制优选操作的选择优选系统必须提供一种手段 使其决定优选的系统是系统A或系统B 另外 还可向移动台提供一种手段
14、 使其仅能工作在系统A或系统B 优选CDMA或模拟操作可向移动台提供一种手段 使其决定优选的操作方式是CDMA模式或模拟模式 另外 也可向移动台提供一种手段 使其仅允许CDMA模式或模拟模式操作非连续发射移动台将把优先的时隙周期指数SLOT CYCLE INDEXp提供给存储器存储 31 先喝杯茶吧 十五分钟 32 鉴权 鉴权是一种移动台与基站之间的信息交换过程 证实移动台的识别 鉴权采用的是 公钥 密钥机制 移动台与基站各有一个密钥 SSD 共用加密数据 移动台的密钥保存在半永久存储器中 基站的密钥保存在HLR AC中 密钥只有移动台和HLR AC知道 是不可以在空中传递的 是严格对外保密的
15、 公钥是由移动台或者基站产生的一个随机数 可以在两者之间传递 是非保密的 移动台和对应基站的公钥是一样的 移动台和基站分别利用各自的公钥和密钥通过 鉴权特征程序 产生各自的 鉴权码 然后比较两者的鉴权码 如果鉴权码相同 表明鉴权通过 否则鉴权不通过 33 鉴权特征程序输入参数 34 鉴权特征程序输入参数 续 共享加密数据 SSD SSD是存储于移动台半永久存储器中的一个128比特数据 基站可以随时得到它 SSD分成两部分 每一部份支持不同的处理 规定 SSD A用于支持鉴权SSD B用于支持CDMA话音保密和CDMA与模拟系统的消息加密随机查询存储 RAND 保存于移动台的32比特值 当MS在
16、CDMA模式时 RAND取最后收到的接入参数参数消息中收到的RAND值呼叫历史参数 COUNTs p 保存于移动台的一个模64的数 当移动台在前向业务信道上收到参数更新指令时 移动台需要更新COUNTs p 35 更新共用加密数据 SSD 基站 移动台 1 基站发送SSD更新消息 其中RANDSSD字段包含与HLR AC计算出的SSD同样的值 2 双方设置SSD生成程序的输入参数 并运行SSD生成程序 3 移动台选择32比特的随机数 RANDBS 并通过基站查询指令消息发往基站 4 双方设置并运行鉴权特征程序 AUTHBS为18比特的输出结果 基站通过基站查询证实指令把此值发往移动台 若移动台收到基站查询证实指令前没有收到SSD更新消息 则以SSD更新拒绝指令消息响应5 移动台进行比较 成功 更新SSD A SSD B 向基站发送SSD更新证实指令消息失败 向基站发送SSD更新拒绝指令消息6 基站收到SSD更新证实指令后 基站将SSD A SSD B设置为从HLR AC中收到的值 1 2 3 4 5 6 36 鉴权机制 通常由基站发起鉴权要求 并产生一个随机数RAND作为公钥发给移动台
