نظام فرعي لتبديل الشبكة

مركز تحويل الهاتف المحمول (MSC) هو عقدة تقديم الخدمة الرئيسية لـ GSM/CDMA، وهو مسؤول عن توجيه المكالمات الصوتية والرسائل النصية القصيرة بالإضافة إلى الخدمات الأخرى (مثل المكالمات الجماعية والفاكس والبيانات المحولة بالدائرة).

يقوم مركز تبديل الرسائل (MSC) بإنشاء وتحرير الاتصال من طرف إلى طرف ، ويتعامل مع متطلبات التنقل والتسليم أثناء المكالمة، ويتولى مسؤولية الشحن ومراقبة حسابات الدفع المسبق في الوقت الفعلي.

في نظام الهاتف المحمول GSM، وعلى عكس الخدمات التناظرية السابقة، يتم إرسال معلومات الفاكس والبيانات مشفرة رقميًا مباشرة إلى مركز تبديل الرسائل (MSC). ويتم إعادة ترميزها إلى إشارة "تناظرية" فقط في مركز تبديل الرسائل (MSC) (مع أن هذا يعني في الواقع على الأرجح أن الصوت يتم ترميزه رقميًا كإشارة تعديل رمز النبض (PCM) في خانة زمنية 64 كيلوبت/ثانية، والمعروفة باسم DS0 في أمريكا).

هناك أسماء مختلفة لمراكز الخدمات الطبية في سياقات مختلفة، مما يعكس دورها المعقد في الشبكة، ومع ذلك، يمكن أن تشير جميع هذه المصطلحات إلى نفس مركز الخدمات الطبية، ولكن القيام بأشياء مختلفة في أوقات مختلفة.

مركز تبديل الرسائل المتنقل للبوابة ( G-MSC) هو مركز تبديل الرسائل المتنقل الذي يحدد موقع مركز تبديل الرسائل المتنقل للزائر (V-MSC) الذي يتواجد فيه المشترك الذي يتم الاتصال به. كما أنه يتصل بشبكة الهاتف العامة (PSTN). يتم توجيه جميع المكالمات بين الهواتف المحمولة والمكالمات من شبكة الهاتف العامة إلى الهواتف المحمولة عبر مركز تبديل الرسائل المتنقل للبوابة. هذا المصطلح صالح فقط في سياق مكالمة واحدة، حيث يمكن لأي مركز تبديل رسائل متنقل أن يوفر وظيفتي البوابة ومركز تبديل الرسائل المتنقل للزائر. مع ذلك، يقوم بعض المصنّعين بتصميم مراكز تبديل رسائل متنقلة مخصصة ذات سعة عالية لا تحتوي على أي أنظمة فرعية لمحطات القاعدة (BSS) متصلة بها. ستكون هذه المراكز بمثابة مركز تبديل الرسائل المتنقل للبوابة للعديد من المكالمات التي تعالجها.

مركز تبديل الرسائل الذي تمت زيارته (V-MSC) هو مركز تبديل الرسائل الذي يتواجد فيه العميل حاليًا. ويحتوي سجل موقع الزائر (VLR) المرتبط بهذا المركز على بيانات المشترك.

مركز تبديل الهاتف المحمول الأساسي هو مركز تبديل الهاتف المحمول الذي تم بدء عملية التسليم منه. أما مركز تبديل الهاتف المحمول المستهدف فهو مركز تبديل الهاتف المحمول الذي يجب أن تتم عملية التسليم إليه. ويُعد خادم مركز تبديل الهاتف المحمول جزءًا من مفهوم مركز تبديل الهاتف المحمول المُعاد تصميمه بدءًا من الإصدار الرابع من معايير 3GPP .

يُعد خادم مركز تحويل الهاتف المحمول نوعًا من المحولات البرمجية (لذا يُشار إليه أحيانًا باسم محول الهاتف المحمول البرمجي، MSS)، وهو يوفر إدارة تنقل المكالمات عبر الدوائر، وخدمات GSM للهواتف المحمولة التي تتجول ضمن نطاق خدمته. تُمكّن هذه الوظيفة من فصل التحكم بين مستوى الإشارة ومستوى المستخدم (حامل الإشارة في عنصر الشبكة المسمى بوابة الوسائط/MG)، مما يضمن وضعًا أفضل لعناصر الشبكة داخل الشبكة.

تتيح تقنية MSS وبوابة الوسائط (MGW) إمكانية الربط بين المكالمات المحولة عبر الدوائر باستخدام بروتوكول الإنترنت (IP) وتقنية ATM AAL2 بالإضافة إلى تقنية TDM . للمزيد من المعلومات، يُرجى مراجعة المواصفة الفنية 3GPP TS 23.205.

مصطلح "تبديل الدوائر " (CS) المستخدم هنا مشتق من أنظمة الاتصالات التقليدية. مع ذلك، تستخدم أجهزة MSS وMGW الحديثة في الغالب تقنيات الإنترنت العامة ، وتشكل شبكات اتصالات من الجيل التالي . يمكن تشغيل برامج MSS على أجهزة كمبيوتر عادية أو أجهزة افتراضية في بيئة سحابية .

تتصل وحدة التحكم في الرسائل (MSC) بالعناصر التالية:

• سجل موقع المنزل ( HLR) للحصول على بيانات حول شريحة SIM ورقم ISDN لخدمات الهاتف المحمول (MSISDN؛ أي رقم الهاتف).
• الأنظمة الفرعية لمحطة القاعدة (BSS) التي تتعامل مع الاتصالات اللاسلكية مع الهواتف المحمولة من الجيل الثاني (2G) والجيل الثاني والنصف (2.5G) .
• شبكة الوصول الراديوي الأرضية UMTS ( UTRAN) التي تتعامل مع الاتصالات اللاسلكية مع الهواتف المحمولة من الجيل الثالث .
• يوفر سجل موقع الزائر ( VLR) معلومات المشترك عندما يكون المشترك خارج شبكته المنزلية.
• مراكز خدمات طبية أخرى لإجراءات مثل التسليم .

تشمل مهام لجنة الأمن البحري ما يلي:

• توصيل المكالمات للمشتركين فور وصولها بناءً على المعلومات الواردة من سجل موقع المركبة (VLR).
• ربط المكالمات الصادرة بمشتركي الهاتف المحمول الآخرين أو بشبكة الهاتف العامة (PSTN).
• إيصال الرسائل النصية القصيرة من المشتركين إلى مركز خدمة الرسائل القصيرة (SMSC) والعكس صحيح.
• ترتيب عمليات التسليم من مركز خدمات الأعمال إلى مركز خدمات الأعمال.
• تنفيذ عمليات التسليم من مركز النقل البحري هذا إلى مركز آخر.
• تقديم خدمات إضافية داعمة مثل المكالمات الجماعية أو تعليق المكالمات.
• جارٍ إنشاء معلومات الفوترة.

يتصل سجل موقع المستخدم (HLR) بالعناصر التالية:

• مركز خدمة الاتصالات العالمي (G-MSC) لمعالجة المكالمات الواردة
• سجل مواقع الزوار (VLR) لمعالجة طلبات الهواتف المحمولة للاتصال بالشبكة
• مركز خدمة الرسائل القصيرة (SMSC) لمعالجة الرسائل القصيرة الواردة
• نظام البريد الصوتي لإيصال الإشعارات إلى الهاتف المحمول بوجود رسالة في انتظارك
• وحدة التحقق من الهوية والتشفير وتبادل البيانات (الثلاثيات)

تتمثل الوظيفة الرئيسية لسجل موقع المستخدم (HLR) في إدارة عملية نقل شرائح SIM والهواتف بشكل متكرر. وتُطبَّق الإجراءات التالية للتعامل مع هذه المشكلة:

• تتم إدارة تنقل المشتركين من خلال تحديث مواقعهم في مناطق إدارية تُسمى "مناطق الموقع"، والتي يتم تحديدها بواسطة رمز منطقة الموقع (LAC). ويتم تتبع عملية انتقال المستخدم من منطقة موقع إلى أخرى بواسطة سجل موقع المستخدم (HLR) من خلال إجراء تحديث منطقة الموقع.
• إرسال بيانات المشترك إلى VLR أو SGSN عندما يتجول المشترك هناك لأول مرة.
• وسيط بين مركز خدمة الرسائل القصيرة (G-MSC) أو مركز خدمة الرسائل القصيرة (SMSC) وسجل موقع الزائر الحالي للمشترك للسماح بتسليم المكالمات أو الرسائل النصية الواردة .
• قم بإزالة بيانات المشترك من سجل مواقع الزوار السابق عندما يبتعد المشترك عنه أثناء التجوال.
• مسؤول عن جميع الاستعلامات المتعلقة بـ SRI (أي بالنسبة لاستدعاء SRI، يجب أن يعطي HLR رد sack SRI أو رد SRI).

مركز المصادقة (AuC) هو وظيفة تُستخدم للتحقق من كل شريحة SIM تحاول الاتصال بشبكة GSM الأساسية (عادةً عند تشغيل الهاتف). بمجرد نجاح المصادقة، يُسمح لسجل موقع المستخدم (HLR) بإدارة شريحة SIM والخدمات المذكورة أعلاه. كما يتم إنشاء مفتاح تشفير يُستخدم لاحقًا لتشفير جميع الاتصالات اللاسلكية (الصوت، الرسائل النصية القصيرة، إلخ) بين الهاتف المحمول وشبكة GSM الأساسية.

في حال فشل المصادقة، لن يكون بالإمكان تقديم أي خدمات باستخدام شريحة SIM ومشغل شبكة الجوال المُستخدمين. يُجرى فحص إضافي للتحقق من هوية الهاتف المحمول، مُوضح في قسم EIR أدناه، على الرقم التسلسلي، إلا أن هذا الفحص غير ذي صلة بمعالجة AuC.

يُعدّ التنفيذ السليم للأمن داخل وحول مركز التحكم جزءًا أساسيًا من استراتيجية المشغل لتجنب +919563036845.

لا تشارك وحدة التحكم في المصادقة (AuC) مباشرةً في عملية المصادقة، بل تُولّد بيانات تُعرف باسم "الثلاثيات" _{ليستخدمها} مركز تبديل الرسائل (MSC) أثناء العملية. يعتمد أمان العملية على سر مشترك بين وحدة التحكم في المصادقة وشريحة SIM يُسمى Ki . يُدمج Ki بشكل آمن في شريحة SIM أثناء التصنيع، ويُنسخ أيضًا بشكل آمن على وحدة التحكم في المصادقة. لا يُنقل Ki أبدًا بين وحدة التحكم في المصادقة وشريحة SIM، بل يُدمج مع رقم هوية _{المشترك الدولي} (IMSI) لإنتاج نموذج تحدٍّ/استجابة لأغراض التعريف، ومفتاح تشفير يُسمى _Kc يُستخدم في الاتصالات اللاسلكية.

تتصل وحدة التحكم بالوصول (AuC) بالعناصر التالية:

• يطلب مركز تبديل الرسائل (MSC) مجموعة جديدة من بيانات الثلاثية لرقم تعريف المشترك الدولي (IMSI) بعد استخدام البيانات السابقة. يضمن هذا عدم استخدام نفس المفاتيح واستجابات التحدي مرتين لنفس الهاتف المحمول.

يخزن مركز التحكم (AuC) البيانات التالية لكل رقم تعريف مشترك دولي (IMSI):

• الكي​_​
• معرف الخوارزمية (تسمى الخوارزميات القياسية A3 أو A8، ولكن يمكن للمشغل اختيار خوارزمية خاصة).

عندما يطلب مركز تبديل الرسائل (MSC) من مركز التحكم (AuC) مجموعة جديدة من الثلاثيات لرقم تعريف مشترك دولي محدد (IMSI)، يقوم مركز التحكم أولاً بإنشاء رقم عشوائي يُعرف باسم _RAND . ثم يتم دمج هذا الرقم RAND مع Ki لإنتاج رقمين كما يلي:

• يتم إدخال K i _و RAND في خوارزمية A3 ويتم حساب الاستجابة الموقعة (SRES) .
• يتم إدخال K i _و RAND في خوارزمية A8 ويتم حساب مفتاح الجلسة المسمى K _{c .}

تُشكّل الأرقام ( RAND ، SRES، K_{_c} ) ثلاثية تُرسل إلى مركز تبديل الرسائل (MSC). عندما يطلب مُعرّف هوية مشترك دولي مُحدد (IMSI) الوصول إلى شبكة GSM الأساسية، يُرسل مركز تبديل الرسائل الجزء RAND من الثلاثية إلى شريحة SIM. تُدخل شريحة SIM هذا الرقم و K_{_i} (المُخزّن عليها) في خوارزمية A3 حسب الحاجة، ويتم حساب SRES وإرساله إلى مركز تبديل الرسائل. إذا تطابق SRES هذا مع SRES الموجود في الثلاثية (وهو ما يحدث في حال كانت شريحة SIM صالحة)، يُسمح للهاتف بالاتصال واستخدام خدمات GSM.

بعد إتمام عملية المصادقة بنجاح، يرسل مركز تبديل الرسائل (MSC) مفتاح التشفير K_{_c} إلى وحدة تحكم المحطة الأساسية (BSC) لتشفير جميع الاتصالات وفك تشفيرها. وبالطبع، يمكن للهاتف المحمول توليد مفتاح التشفير K_{_c} بنفسه عن طريق إدخال نفس قيمة RAND المُستخدمة أثناء المصادقة ومفتاح التشفير _Ki في خوارزمية A8.

عادةً ما يتم وضع وحدة التحكم في الوصول (AuC) في نفس موقع سجل موقع المستخدم (HLR)، مع أن ذلك ليس ضروريًا. ورغم أن الإجراء آمن للاستخدام اليومي في معظم الحالات، إلا أنه ليس محصنًا ضد الاختراق بأي حال من الأحوال. لذلك، تم تصميم مجموعة جديدة من أساليب الأمان لهواتف الجيل الثالث (3G).

عمليًا، تُطبَّق خوارزميتا A3 وA8 معًا عادةً (وتُعرفان باسم A3/A8، انظر COMP128 ). تُطبَّق خوارزمية A3/A8 في بطاقات SIM وفي مراكز مصادقة شبكات GSM. تُستخدم هذه الخوارزمية لمصادقة المستخدم وتوليد مفتاح لتشفير حركة الصوت والبيانات، كما هو مُحدد في 3GPP TS 43.020 (03.20 قبل الإصدار 4). يُعتبر تطوير خوارزميتي A3 وA8 من اختصاص مُشغِّلي شبكات GSM، على الرغم من توافر نماذج تطبيقية. لتشفير اتصالات نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (GSM)، تُستخدم خوارزمية A5. ^{[ 1 ]}

سجل مواقع الزوار (VLR) هو قاعدة بيانات لمحطات الهاتف المحمول (MS ) التي تجولت ضمن نطاق اختصاص مركز تحويل الهاتف المحمول (MSC) الذي تخدمه. تخدم كل محطة إرسال واستقبال أساسية رئيسية في الشبكة سجل مواقع زوار واحد فقط ( قد تخدم عدة مراكز تحويل هاتف محمول محطة إرسال واستقبال أساسية واحدة في حالة وجود مركز تحويل هاتف محمول ضمن مجموعة)، وبالتالي لا يمكن للمشترك التواجد في أكثر من سجل مواقع زوار واحد في الوقت نفسه.

تُستقى البيانات المخزنة في سجل موقع الزائر (VLR) إما من سجل موقع المستخدم الرئيسي (HLR) أو من جهاز الهاتف المحمول (MS). عمليًا، ولأسباب تتعلق بالأداء، يدمج معظم الموردين سجل موقع الزائر (VLR) مباشرةً مع مركز تبديل خدمات الهاتف المحمول (V-MSC)، وفي حال عدم القيام بذلك، يرتبط سجل موقع الزائر (VLR) ارتباطًا وثيقًا بمركز تبديل خدمات الهاتف المحمول (MSC) عبر واجهة خاصة. عندما يكتشف مركز تبديل خدمات الهاتف المحمول (MSC) جهاز هاتف محمول جديدًا في شبكته، فإنه بالإضافة إلى إنشاء سجل جديد في سجل موقع الزائر (VLR)، يقوم أيضًا بتحديث سجل موقع المستخدم الرئيسي (HLR) الخاص بمشترك الهاتف المحمول، مُعلمًا إياه بالموقع الجديد لهذا الجهاز. في حال تلف بيانات سجل موقع الزائر (VLR)، فقد يؤدي ذلك إلى مشاكل خطيرة في خدمات الرسائل النصية والمكالمات.

تشمل البيانات المخزنة ما يلي:

• IMSI (رقم هوية المشترك).
• بيانات المصادقة.
• MSISDN (رقم هاتف المشترك).
• خدمات GSM التي يُسمح للمشترك بالوصول إليها.
• تم الاشتراك في نقطة الوصول (GPRS) .
• عنوان سجل موقع المشترك (HLR).
• عنوان SCP (للمشتركين مسبقي الدفع).

تتمثل الوظائف الأساسية لمركز تسجيل الزوار فيما يلي:

• لإبلاغ سجل موقع المشتركين (HLR) بوصول أحد المشتركين إلى المنطقة المحددة التي يغطيها سجل موقع الزوار (VLR).
• لتتبع مكان وجود المشترك داخل منطقة VLR (منطقة الموقع) عندما لا تكون هناك مكالمة جارية.
• للسماح أو منع الخدمات التي يمكن للمشترك استخدامها.
• لتخصيص أرقام التجوال أثناء معالجة المكالمات الواردة.
• لحذف سجل المشترك إذا أصبح غير نشط أثناء وجوده في منطقة VLR. يقوم VLR بحذف بيانات المشترك بعد فترة زمنية محددة من عدم النشاط، ويُبلغ HLR بذلك (على سبيل المثال، عند إيقاف تشغيل الهاتف وتركه مغلقًا، أو عند انتقال المشترك إلى منطقة بدون تغطية لفترة طويلة).
• لحذف سجل المشترك عندما ينتقل المشترك صراحةً إلى مشترك آخر، وفقًا لتعليمات سجل المشتركين (HLR).

يتولى مركز الفوترة مسؤولية معالجة تذاكر المرور الصادرة عن سجلات مواقع الزوار (VLRs) وسجلات مواقع المشتركين (HLRs)، وإصدار فاتورة لكل مشترك. كما يتولى مسؤولية إعداد بيانات الفوترة الخاصة بالمشتركين المتجولين.

يدعم مركز خدمة الرسائل متعددة الوسائط إرسال رسائل الوسائط المتعددة (مثل الصور والصوت والفيديو ومجموعاتها ) إلى (أو من) MMS-bluetooth.

يقوم نظام البريد الصوتي بتسجيل وتخزين الرسائل الصوتية.

وفقًا للقانون الأمريكي، الذي تم تطبيقه في العديد من الدول الأخرى، وخاصة في أوروبا، يجب أن توفر جميع معدات الاتصالات إمكانية مراقبة مكالمات مستخدمين محددين. يجب أن يتضمن أي من مكونات هذه المعدات آليةً ما لهذا الغرض. يُعرف مفهوم التنصت القانوني أيضًا، وفقًا للقانون الأمريكي ذي الصلة، باسم CALEA . بشكل عام، يُشبه تطبيق التنصت القانوني تطبيق المكالمات الجماعية. فبينما يتحدث كل من (أ) و(ب) مع بعضهما، يمكن لـ(ج) الانضمام إلى المكالمة والاستماع إليها بصمت.