技术领域
[0001] 本
发明是一种采用GSM/3G手机感知技术的实时考勤方法，属于无线电通信信息安全技术领域。利用GSM(Global System of Mobile communication，全球移动通信系统)和3G(第三代移动通信)网络协议栈，无线电通信技术以及具有BTS(Base Transceiver Station，基站收发台)功能的感知基站搭建开发平台，提取员工的移动终端(手机)IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码)。通过IMSI号获得该用户手机号码MSISDN(Mobile Subscriber International ISDN/PSTN Number)，将该信息存入公司员工信息
数据库，对数据库中的员工的IMSI号码进行实时监控。通过实时感知员工的手机IMSI号码是否与感知基站进行实时信息交互，获得员工的在线/离岗信息，并在操作界面中显示员工的在线/离岗信息，以便相关工作人员及时获得员工出勤状态。同时，可以通过
修改公司员工信息数据库删除离职人员信息或者增加新入职员工信息。
背景技术
[0002] 随着科学技术快速发展，
移动通信网络正在蓬勃的发展，用户逐步增长。同
时移动网络正在向着下代网络架构在逐步演进，通过引入新技术，新业务，全而推进网络护化。目前，第二代移动通信仍然占据主导地位，GSM是占据我国移动通信市场绝大部分份额的移动通信技术，目前约占我国移动通信用户总数的97％。随着移动用户数的增加和人们物质生活
水平的提高，以提供话音业务为主的传统GSM技术已逐渐难以满足需求，第三代移动通信登上历史舞台，且比例不断增加。移动通信技术已经深入人们的生活，对全球经济和社会发展产生深刻的影响。因此需要对移动通信网络进行不断的优化、升级，提供更优质的服务,实时掌握手机用户接入网络的状况有利于设置合适的基站参数，合理分配基站资源，同时可以追踪用户的行为，屏蔽非法用户。同时3G网络也逐步推广开来。因此利用GSM/3G网络，通过实时感知员工信息数据库中员工移动终端的存在性，可以实现对员工的实时考勤。
[0003] 为了实现员工在线/离岗信息的实时考勤系统，许多科研人员对此进行了研究。当前的考勤技术主要基于无线感知技术，结合
图像采集等技术实现对考勤数据的实时采集和记录。
[0004] 目前已经有一些研究人员研究出一些考勤系统的实现方法，
专利申请号为201010147939的发明提出了一种
人脸识别学生考勤装置及方法，属于
图像识别技术领域，该装置包括手持终端、前端处理机、数据库
服务器和摄像机，手持终端分别与摄像机和数据库服务器连接，摄像机与前端处理机连接，前端处理机与数据库服务器连接。本发明根据教室大小不同，应用不同的摄像机移动控制策略，真正实现了不需要被考察者主动配合，不影响正常上下课秩序，进而提高了效率，避免替答现象的发生。专利申请号为201110227960的发明提出了一种考勤系统，该发明包括用于提供时间的时钟单元及用于存储用户考勤信息的存储单元，考勤系统设置在一个终端上面，同时在时钟单元的旁边设置有图像识别单元。存储单元上设置有用户信息显示区，用户显示区能够将考勤时间和用户全部对应。有效避免了代考勤的现象。能够清晰的了解员工的信息，而且，考勤系统还设置统计模
块。方便企业月底的统计，能够准确快捷的将迟到早退的人员找出来。以上两种发明虽然可以有效地避免代考勤的现象，但是第一种发明对设备要求较高，实现
费用高昂；第二种发明在人员密集的上下班时间，不能迅速、及时的处理人员考勤信息，会造成排队等待考勤的现象，造成对工作时间的浪费。
[0005] 专利申请号为201010601827的发明提出了一种图像考勤信息采集系统及基于该系统的人事管理系统。它解决现有信息采集系统的实时性和准确性的问题。该发明基于现有的有线网络系统、无线网络系统或两种网络系统的混合网络实现，考勤终端采用带有图像采集终端的计算机、掌上电脑、手机或考勤终端机实现，在该终端内嵌入图像采集
软件模块，本发明的考勤信息采集系统是基于互联网络实现的可以远程
数据采集的系统，它将多个图像信息考勤终端通过网络连接到考勤服务器(群组形式)实现图像考勤数据的实时采集和记录。该发明虽然可以及时的反应考勤信息，但是要求所用的计算机、掌上电脑、手机或考勤终端机必须具有上网功能，且连接至网络，对设备要求增高。
[0006] 专利申请号为201410009538.9的发明提出了一种移动终端离线身份信息感知的方法。该发明提出了一种在GSM网络下感知移动终端离线身份信息的方法，采用本发明的技术，可以实时感知附着在具有BTS功能的感知基站的移动终端离线信息。此过程不会被用户察觉，也不需要消耗额外的信道，不影响用户的正常通信。此外，本发明实现了在脱离运营商的情况下，实时获取移动终端的存在性。但是该发明仅适用于GSM网络中的移动终端在线/离线信息的感知，而且该发明至少需要六分钟才能更新用户的离线身份信息，不具备很好的实时性。
[0007] 论文“基于人脸识别考勤系统的设计与实现”一文中提出一套用于精确提取人脸区域的方法流程。通过Adaboost
算法对
视频流中的人脸进行实时检测，然后对包含人脸的
视频帧进行图像预处理和肤色建模来精确
定位人脸，最后使用Camshift算法对定位的人脸进行
跟踪。接着，本系统针对定位得到的人脸图片的光照变化提出了一种新的处理方法。最后，实现了基于人脸识别的
原型考勤系统，它实现了员工考勤信息的自动录入、管理等功能。通过对这个原型系统的改进来满足不同的应用需求。“基于指纹识别的员工考勤系统设计与实现”、“嵌入式
门禁考勤系统的设计与实现”等论文都提出了类似的考勤系统的设计方法，但是这些设计方法都需要额外的
硬件设备对信息进行采集，不具备很好的经济效益，也不具备很好的实时性。
发明内容
[0008] 技术问题：本发明的主要目的在于提出了一种在GSM/3G网络下基于手机感知技术的实时考勤方法，属于无线通信安全领域。采用本发明的技术，可以实现对公司员工信息数据库中员工在线/离岗信息的实时感知。此过程只需要查看被感知的移动终端知否与感知基站发生信令交互即可，不需要消耗额外的信道，也不会影响用户的正常通信，实现了在脱离运营商的情况下，实时获取移动终端的存在性信息。此外，本发明所提出的方法不需要提供额外的硬件完成信息采集的过程，只需要被感知的用户携带与自身身份信息绑定的手机移动终端即可完成，具有很强的实用性。
[0009] 技术方案：目前现有的发明都需要额外的信息采集硬件或者信息交互网络才能实现实时考勤系统，本发明提出了一种采用GSM/3G手机感知技术的实时考勤方法。此方法是在Linux
操作系统下，结合GSM/3G协议栈解析程序，搭建开发环境，在移动终端成功接入感知基站系统后，通过提取的IMSI号获得用户手机号码后，将该信息存入公司员工信息数据库，对数据库中的员工的IMSI号码进行实时监控。通过实时感知员工的手机IMSI号码是否与感知基站进行实时信息交互，获得员工的在线/离岗信息。
[0010] 本发明主要包含七个部分：协议解析模块，用户身份模拟控
制模块，信息交互
控制模块，实时管理模块，GSM感知基站模块，3G感知基站模块和用户身份模拟硬件模块，实现了实时感知员工在线/离岗信息并显示该信息的功能。所述的协议解析模块作为3G/GSM网络无线
接口基站功能的软件处理部分，控制附着在3G感知基站模块的3G手机用户切换至GSM感知基站模块，同时为GSM感知基站模块提供各项系统参数，解析GSM协议栈，在用户完成
位置更新过程中获取员工手机IMSI号，并将IMSI传递给用户身份模拟控制模块；所述的用户身份模拟控制模块主要用于提取3G感知基站模块和GSM感知基站模块感知到的用户手机IMSI号，并模拟用户身份信息，完成网络鉴权操作，并将鉴权响应值传送到用户身份模拟硬件模块，发起主叫流程，并通过USB接口读取来电显示信息，获取用户手机号码，并将号码传送至实时管理模块存储；所述的信息交互控制模块主要用于构建模拟用户手机SIM文件系统，通过与用户身份模拟控制模块间数据交互，实现对用户手机SIM卡的模拟；所述的实时管理模块用户身份模拟控制模块感知的用户身份信息，并实时感知员工的手机与感知基站实时信息交互的状态，获得员工的在线/离岗信息；其中GSM感知基站模块，3G感知基站模块和用户身份模拟硬件模块采用已有的设备。
[0011] 协议解析模块，GSM感知基站模块和3G感知基站模块构成了具有BTS功能的GSM/3G网络的感知基站系统，能够实现附着在该基站的手机用户的无线通信。所述的协议解析模块主要包括开源软件无线电模块，GSM协议栈解析模块和3G/GSM网络切换控制模块。开源软件无线电模块定义了
无线电波的发射和接收方式，与GSM射频收发
电路共同搭建起无线电通信系统，软件定义无线电传输的
波形，软件解调接收到的波形。GSM协议栈解析模块是根据GSM标准实现的协议软件，为GSM网络的接入口。利用广播信道广播新的系统消息，引导用户手机触发小区重选过程，在用户手机接入的过程中，解析用户手机位置更新
请求信令信息，从中提取用户手机的IMSI号等身份信息，并传递给模拟用户手机系统进行用户手机模拟。3G/GSM网络切换控制模块依据GSM/3G网络切换机制，实现3G移动终端切换至GSM网络，进而经由GSM协议栈解析模块解析信令消息，完成对3G移动终端的身份信息获取。
[0012] 所述的GSM感知基站模块和3G感知基站模块通过USB(Universal Serial Bus，通用
串行总线)接口与计算机连接。3G感知基站实现了3G射频收发电路和3G/GSM网络切换电路功能。当3G移动终端移动至3G感知基站
覆盖范围内，该终端附着在3G感知基站上，由3G/GSM网络切换控制模块控制3G/GSM网络切换电路完成3G网络到GSM网络的切换，至此，
3G移动终端附着在GSM感知基站上。GSM感知基站模块实现了GSM网络无线接口基站的射频收发、A/D转换和调制解调的功能。接收
信号时，射频前端收发电路接收空中GSM信号，并转换至中频，经过数字模拟转换电路转换为
数字信号，通过FPGA(Field－Programmable Gate Array，
现场可编程门阵列)芯片进行解调处理，并通过USB2.0数据传输接口传输到PC系统。发送信号时，基站控制电路通过USB2.0数据传输接口接收PC系统发来的数据，从FPGA读出调制后的数据进行
数模转换、滤波、混频、放大，经过天线发射出去。
[0013] 用户身份模拟硬件模块与信息交互控制模块组成用户手机模拟系统，主要用于实现对用户身份信息的模拟。由GSM感知基站感知到的用户手机IMSI号，利用信息交互控制模块实时的模拟用户手机SIM卡信息，用户身份模拟硬件模块向模拟SIM卡发送APDU报文命令，读取被模拟SIM卡的文件信息完成模拟SIM卡的初始化工作。接着用户身份模拟硬件模块以用户身份与网络进行交互，完成网络鉴权等操作后附着在网络上等待主叫。用户身份模拟控制模块通过USB接口发送AT指令发起主叫，被叫终端GSM模块被用做被叫用户，感知手机号码并加以保存。
[0014] 所述的用户身份模拟硬件模块主要包括被叫终端GSM模块，电源模块，身份模拟GSM模块和接口转换模块。利用SIM卡模拟程序实时的模拟用户手机SIM卡，经身份模拟模块与网络间的通信，实现对用户手机的模拟。以被模拟的用户身份发起主叫，寻呼被叫终端GSM模块，感知被模拟用户手机号码并加以保存。身份模拟GSM模块内部集成了射频芯片、
基带处理芯片、
存储器、功放器件等，是一种移动终端模块，通过USB接口与计算机连接。当移动终端通过小区重选附着到感知基站，基站与手机之间进行通信，根据感知基站感知到的IMSI号，利用身份模拟GSM模块实时模拟用户手机SIM卡，读取SIM卡的文件信息，完成初始化。完成SIM卡初始化之后，利用SIM卡模拟程序模拟用户手机SIM卡，身份模拟GSM模块以用户身份进行网络间通信，完成网络鉴权后附着在网络上等待主叫，实现对用户手机的模拟。被叫终端GSM模块是带有SIM卡附着在网路上等待被叫的设备，该模块通过USB接口连接到计算机上，接收用户身份模拟控制模块发送来的AT指令，当该GSM作为被叫用户时，利用来电显示功能获取被模拟用户的手机号码。
[0015] 所述的信息交互控制模块主要包括串行通信控制模块和驱动模块。利用感知基站捕获到的用户手机IMSI号，构建模拟用户手机SIM文件系统，通过与用户身份模拟控制模块间的数据交互，实现对用户手机SIM卡的模拟，使之具有用户手机的身份附着在网络上等待通信。所述的串行通信控制模块用于接收APDU报文命令之后发送SIM卡响应该报文命令的回送数据。驱动模块主要用于解析APDU的报文命令，并根据不同的命令做出响应的处理。所述的驱动模块主要用于APDU报文命令的解析工作，根据身份模拟设备发送的数据，解析出其中的APDU报文命令，然后根据不同的命令做相应的处理。
[0016] 用户身份模拟控制模块主要由主控制模块、IMSI号感知模块、鉴权控制模块和MSISDN号码感知模块四部分组成。主要用于提取3G感知基站和GSM感知基站感知到的用户手机IMSI号，启动SIM卡模拟线程和用户身份模拟硬件模块，模拟用户身份信息，并将用户身份模拟硬件模块发送过来的鉴权随机数RAND发给鉴权控制模块进行处理以完成网络鉴权操作。当身份模拟GSM模块以用户的身份附着在网络上时，主控制模块通过USB口发送AT指令控制该设备进行主叫，以及当被叫终端被叫时，利用来电显示提取用户手机号码并加以保存。监控到用户手机号码后，通过用户手机释放模块及时地把用户数手机从感知基站上释放，使之回到正常基站下进行通信。所述的主控制模块通过USB口向身份模拟模块里的GSM模拟模块和被叫终端模块里的GSM模块发送AT指令，控制其进行主叫和设置来电显示功能。所述的IMSI号感知模块主要用于提取用户手机IMSI号，并发送给SIM卡模拟模块进行用户手机SIM卡实时的模拟。所述的鉴权控制模块接收到网络鉴权随机数RAND后，启动鉴权线程，寻呼用户手机，用户手机响应寻呼，建立RR层连接后，利用感知基站与用户手机间的鉴权获取鉴权值SRES，并回送。所述的MSISDN号码感知模块用于控制身份模拟GSM模块进行主叫，从被叫终端提取用户手机号码并加以监控，在监控到用户手机号码之后，启动释放线程，通知感知基站寻呼手机，利用用户手机响应寻呼请求时申请的SDCCH信道发送TMSI重分配指令，触发用户手机进行位置更新过程，然后在此过程中释放用户手机，使它回到正常基站上。
[0017] 实时管理模块实现了对员工在线/离岗信息实时处理和显示。主要由用户身份信息数据库模块，计时器控制模块，用户在线/离岗处理模块和用户在线/离岗显示模块组成。所述的用户身份信息数据库模块存储了公司员工的身份信息，包括姓名、部门、手机号码、IMSI号码以及在线/离岗信息等内容。所述的计时器控制模块主要用于设置感知员工在线/离岗信息的时间段，避免在员工下班时间段显示冗余信息。所述的用户在线/离岗处理模块主要用于查看在所设置的感知时间段内被感知的用户是否与感知基站之间产生信息交互，判断用户在线/离岗信息。若用户与基站之间进行信息交互，则说明该用户在线，否则，说明该用户应经脱离感知基站覆盖范围，用户在线/离岗处理模块传递信息至用户身份信息数据库模块并将用户在线/离岗信息设为离岗；同时，将用户的在线/离岗信息传递至用户在线/离岗显示模块，显示用户的姓名和对应的在线/离岗信息。
[0018] 有益效果：本发明是一种在GSM/3G网络下基于手机感知技术的实时考勤方法。采用本发明的技术，可以实现对公司员工信息数据库中员工在线/离岗信息的实时感知。此过程不需要消耗额外的信道，也不会影响用户的正常通信，只需要查看被感知的移动终端知否与感知基站发生信令交互，实现了在脱离运营商的情况下，实时获取移动终端的存在性信息，从而实时获取员工在线/离岗信息。
[0019] 本发明实现的是一种脱离运营商的情况下，利用无线通讯技术，实时感知网络移动终端是否脱离感知基站，从而获取员工在线/离岗信息的方法。此方法是在Linux操作系统下结合3G/GSM协议栈解析程序无以及具有BTS功能的感知基站组建系统，该系统会向感知基站覆盖范围内的移动终端发送广播信息。在移动终端通过小区重选接入此感知基站的过程中获取用户手机IMSI号码，通过SIM卡模拟程序感知用户手机号码，将感知的用户IMSI号和对应的手机号码存入用户身份信息数据库模块，并对用户身份信息数据库模块中的所有员工手机进行实时感知，通过查看被感知的用户手机是否与感知基站之间进行实时信息交互，获取员工在线/离岗信息，并将该信息传递至显示模块。整个过程不需要增加额外的信道，不影响感知基站与手机用户之间正常交互，而且，整个过程不会被用户察觉，更不会产生额外的费用。除此以外，利用此方法实时感知员工在线/离岗信息可以脱离运营商独立完成，具有很强的实用性。
附图说明
[0021] 图2是本发明的整体原理结构图；
[0022] 图3是本发明的3G/GSM感知基站系统整体框图；
[0023] 图4是本发明的协议解析模块结构图；
[0024] 图5是本发明的3G/GSM感知基站结构图；
[0025] 图6是本发明的提取用户手机IMSI号
流程图；
[0026] 图7是本发明的感知3G/GSM感知基站覆盖范围内用户手机号码框图；
[0027] 图8是本发明鉴权处理模块流程图；
[0028] 图9是本发明的感知用户手机号码的流程图；
[0029] 图10是本发明的用户在线/离岗信息实施管理程序流程图；
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对本发明中的关键技术和具体实现方法进行详细说明。
[0031] 如图1所示，本发明的结构图，一种在GSM/3G网络中感知附着在感知基站下的用户手机号码，并对特定用户进行实时感知，从而获取被查看的用户是否脱离感知基站覆盖范围进而获取用户在线/离岗信息的方法，主要是由协议解析模块1，用户身份模拟控制模块2，信息交互控制模块3，实时管理模块4，GSM感知基站模块5，3G感知基站模块6和用户身份模拟硬件模块7七部分组成。所述的协议解析模块1，GSM感知基站模块5和3G感知基站模块6构成3G/GSM网络感知基站系统，实现附着在该基站的手机用户的3G/GSM无线通信，获得手机用户的IMSI号码；然后将IMSI传递给用户身份模拟控制模块2，信息交互控制模块3和用户身份模拟硬件模块7，进行用户身份模拟，完成网络鉴权，提取用户手机号码；最后将IMSI号以及对应的用户手机号码发送到实时管理模块4，实现对所感知用户在线/离岗信息的实时感知。本发明的应用场景包括：目标用户手机，GSM感知基站模块5，3G感知基站模块6(通过USB2.0接口与计算机连接)，计算机以及附着在正常GSM网络下的身份模拟GSM模块7-3(经电平转换后通过串口与计算机连接)和被叫终端GSM模块
7-1(通过USB2.0与计算机连接)。
[0032] 如图2所示的系统原理结构图可知，本发明主要包括七大部分：协议解析模块1，用户身份模拟控制模块2，信息交互控制模块3，实时管理模块4，GSM感知基站模块5,3G感知基站模块6和用户身份模拟硬件模块7。所述的协议解析模块1包括开源软件无线电模块1-1，GSM协议栈解析模块1-2和3G/GSM网络切换控制模块1-3。所述的用户身份模拟控制模块2包括主控制模块2-1，IMSI号感知模块2-2，鉴权控制模块2-3和MSISDN号码感知模块2-4。所述的信息交互控制模块3包括串行通信控制模块3-1和驱动模块3-2。所述的实时管理模块4包括用户身份信息数据库模块4-1，计时器控制模块4-2，用户在线/离岗处理模块4-3和用户在线/离岗显示模块4-4。所述的GSM感知基站模块5包括
调制解调器5-1，A/D转换电路5-2，GSM射频收发电路5-3和FPGA芯片5-4。所述的3G感知基站模块6包括3G射频收发电路6-1和3G/GSM网络切换电路6-2。用户身份模拟硬件模块7包括被叫终端GSM模块7-1，电源模块7-2，身份模拟GSM模块7-3和接口转换模块7-4。
[0033] 系统的工作流程如下：启动计算机，进入Linux操作系统，各系统模块上电，此时感知基站进入运行状态。整个系统工作流程主要包括IMSI号码感知，用户身份模拟，鉴权处理，MSISDN号码感知和用户在线/离岗信息感知几个流程。
[0034] 首先，感知用户IMSI号码。感知基站在BCCH广播信道上广播自己的系统消息。3G感知基站模块6和GSM感知基站模块5接收手机信号，3G手机用户在3G/GSM网络切换控制模块1-3控制下经由3G/GSM网络切换电路6-2切换至GSM感知基站模块5，GSM手机用户附着在GSM感知基站模块5上，通过调制解调器5-1以及高A/D转换电路5-2将
模拟信号转化为数字信号，送给FPGA芯片5-4处理之后，并通过USB2.0连接到计算机，将信号传递给协议解析模块1，运行开源软件无线电模块1-1配置GSM感知基站的各项系统参数，使其工作在900M频段。接着运行GSM协议栈解析模块1-2，此时，GSM感知基站进入正常运行状态，在BCCH广播信道上广播系统消息。在GSM感知基站覆盖范围内的手机用户接收到有该感知基站广播的系统消息之后，解析该广播消息中当前小区值LAI，将当前小区值LAI与SIM卡存储的LAI比较，发现不一致，发起小区重选。在RACH信道发送接入请求，并申请SDCCH信道发起位置更新。GSM感知基站接收并响应接入请求，为该用户分配信道。用户手机响应信道分配信令，并发起位置更新请求，该请求信息中包含用户手机的身份信息，包括IMSI号，GSM感知基站提取用户手机IMSI号并发送给用户手机位置更新响应信令，允许用户手机接入该感知基站。至此，已获得GSM感知基站覆盖范围内的接入该感知基站的手机用户的IMSI号。
[0035] 其次，模拟用户身份信息。GSM感知基站解析出其中用户手机的IMSI号，并向用户手机发送位置更新接收消息，允许用户手机接入。用户身份模拟控制模块2通过IMSI号感知模块2-2提取用户手机的IMSI号。启动信息交互控制模块3，并通过设置USB口，激活电源模块7-2驱动身份模拟GSM模块7-3工作。身份模拟GSM模块7-3向信息交互控制模块3发送复位信号复位模拟SIM卡，随之发送APDU报文命令读取模拟SIM卡文件信息以便进行后续的网络接入操作。模拟SIM卡初始化完成后，身份模拟GSM模块7-3模拟用身份与GSM网络交互，接入当前感知基站。成功接入感知基站之后，身份模拟GSM模块7-3读取模拟SIM卡的文件信息，尝试接入网络。
[0036] 之后，完成鉴权处理。用户身份模拟硬件模块7向网络端发送位置更新请求，网络端发送AUTHENTICATION REQUEST消息启动鉴权，同时启动计时器T3206。AUTHENTICATION REQUEST的消息中包含鉴权随机数RAND，网络向用户身份模拟硬件模块7发送鉴权随机数RAND，要求模块执行鉴权以认证自己的身份。身份模拟GSM模块7-3将随机数发给用户身份模拟控制模块2的鉴权控制模块2-3。鉴权控制模块2-3保存随机数RAND，启动鉴权线程，通过GSM感知基站寻呼用户手机。在用户手机响应寻呼，完成信道建立以后，GSM感知基站以此随机数RAND作为鉴权消息向用户手机发送鉴权请求。用户手机响应鉴权请求，根据接受的RAND计算出鉴权响应值SRES发送给身份模拟GSM模块7-3，并由身份模拟GSM模块7-3向网络侧回送AUTHENTICATION RESPONSE消息。网络侧在接收到身份模拟GSM模块7-3回送的AUTHENTICATION RESPONSE消息之后停止T3260
定时器，并检查该消息的有效性。网络侧比较自己保存的SRES与AUTHENTICATION RESPONSE消息中的SRES是否一致，若一致，则鉴权通过，完成网络鉴权。网络鉴权执行完毕，身份模拟设备已经成功附着在网络中，等待进入后续子流程。
[0037] 接着，完成MSISDN号码感知。主控制模块2-1向用户身份模拟GSM模块7-3发送AT指令，使得身份模拟GSM模块7-3发起主叫流程。身份模拟GSM模块7-3在空中接口接入信道上向BTS发送Channel Required，请求信道分配，网络端分配信令信道并回发Immediate Assignment Command。信道分配成功后，网络端再次向身份模拟GSM模块7-3发送鉴权请求消息启动鉴权，将随机数发送至鉴权控制模块2-3完成鉴权。鉴权成功后，向网络端发送Assignment Complete消息，网络端向身份模拟GSM模块7-3发送Alerting，主叫过程建立。网络端获取被叫用户的IMSI，并向被叫终端GSM模块7-1发起寻呼，终端GSM模块7-1显示用户手机号码，并将号码传送至主控制模块2-1，之后，将用户从感知基站释放。自此，系统进入循环，读取下一个用户手机的IMSI号，进行用户手机的模拟，继而通过拨打被叫终端提取到手机号码。成功感知用户手机号码之后，将感知的手机号码以及对应的IMSI号码存入实时管理模块4中的用户身份信息数据库模块4-1。至此，关闭MSISDN号码获取线程，启动员工在线/离岗信息实时查询线程，查看用户身份信息数据库模块4-1中被感知的用户是否与GSM感知基站产生实时信息交互。
[0038] 最后，完成实时感知用户在线/离岗信息。用户身份信息数据库模块4-1查询是否有新增用户信息加入用户身份信息数据库模块4-1，若有新增用户，则继续感知该用户手机IMSI号以及对应的MSISDN号码并存入用户身份信息数据库模块4-1，若没有新增的用户信息，则关闭用户身份信息感知线程。启动员工在线/离岗信息实时查询线程，查看用户身份信息数据库模块4-1中被感知的用户是否与GSM感知基站产生实时信息交互。
[0039] 启动员工在线/离岗信息实时查询线程，GSM感知基站发送广播消息，用户解析该广播消息并发起位置更新请求，并启动位置更新等待定时器T3210。GSM感知基站提取用户手机IMSI号，但是不回送用户手机位置更新响应信令，当位置更新等待定时器T3210超时之后，重启位置更新等待定时器，此时用户重新切换至正常基站，且可以进行正常通话；当定时器T3211超时之后，该用户再次向GSM感知基站发起位置更新请求，计数器Attempt counter的值加1，重复上述过程，直至计数器Attempt counter的值达到上限值N(N＝4)，废止该位置更新请求，该用户重新接入正常的基站，再次通过小区重选过程尝试接入GSM感知基站。计时器控制模块4-2设置感知员工在线/离岗信息的时间段，避免在员工下班时间段显示冗余信息。用户在线/离岗处理模块4-3判断所感知的用户是否与GSM感知基站产生实时的信息交互，并转化为员工在线/离岗信息，传送至用户身份信息数据库模块4-1和用户在线/离岗显示模块4-4，修改身份信息数据库模块4-1信息并显示用户的姓名和对应的在线/离岗信息。
[0040] 如图3所示，由协议解析模块1，GSM感知基站模块5和3G感知基站模块6组建了本发明中的3G/GSM感知基站系统。GSM感知基站模块5和3G感知基站模块6通过USB2.0接入计算机与协议解析模块1间实现通信。主要包括开源软件无线电模块1-1，GSM协议栈解析模块1-2，3G/GSM网络切换控制模块1-3，调制解调器5-1，A/D转换电路5-2，GSM射频收发电路5-3，FPGA芯片5-4,3G射频收发电路6-1和3G/GSM网络切换电路6-2。用于搭建3G/GSM感知基站开发平台，并从交互的信令中获得感知基站覆盖范围内的手机用户身份信息，以便于提取用户手机的IMSI号码，完成进一步的开发。具体功能如下：
[0041] (1)协议解析模块1：如图4所示，主要包括开源软件无线电模块1-1，GSM协议栈解析模块1-2和3G/GSM网络切换控制模块1-3，构成了3G/GSM网络无线接口基站功能的软件处理部分。其中开源软件无线电模块1-1配置GSM感知基站的各项系统参数，当GSM感知基站模块5通过USB2.0连接到计算机之后，开源软件无线电模块1-1设置调制解调方式以及编解码的纠错，利用软件定义感知基站无线通信的收发方式，与GSM射频收发电路5-3共同搭建起无线电通信系统。所述的GSM协议栈解析模块1-2是依据GSM标准构造的协议栈，GSM协议栈可以分为三层，第一层物理层，用于时分复用，信道分配和信道编码；第二层数据链路层(LAPDm)，主要用于链路寻址，数据拆分和转发；第三层无线接口，为最高层，包括无线资源管理RR层，移动管理MM层，连接管理CM层，主要实现信号管理和链路管理，对业务进行控制，并有专用无限信道连接的建立、操作和释放(无线资源管理RR层)，位置更新、鉴权和TMSI的再分配(移动性管理MM层)；电路交换呼叫的建立、维持和结束(呼叫控制CC层)。GSM协议栈接收信号，经三层协议处理，解析出其中的无线信令信息，本发明主要利用无线接口层的位置更新信息，对信令信息进行相应的处理，发送给开源软件无线电模块1-1，用于实现无线通讯。所述的3G/GSM网络切换控制模块1-3用于控制3G感知基站模块6中的3G/GSM网络切换电路6-2，实现将通过3G射频收发电路6-1附着到3G感知基站的3G用户切换至GSM感知基站。
[0042] (2)GSM感知基站模块5和3G感知基站模块6：如图5所示，主要包括调制解调器5-1，A/D转换电路5-2，GSM射频收发电路5-3，FPGA芯片5-4,3G射频收发电路6-1和3G/GSM网络切换电路6-2。GSM感知基站模块5和3G感知基站模块6通过USB接口与计算机连接，3G感知基站实现了3G射频收发电路和3G/GSM网络切换电路功能。GSM感知基站模块实现了GSM网络无线接口基站的射频收发、A/D转换和调制解调的功能。当3G移动终端移动至3G感知基站覆盖范围内，该终端附着在3G感知基站上，由3G/GSM网络切换控制模块1-3控制3G/GSM网络切换电路6-2完成3G网络到GSM网络的切换，至此，3G移动终端附着在GSM感知基站上。GSM感知基站模块5中GSM射频收发电路5-3接收空中GSM信号，并将接收到的信号进行放大、混频、滤波处理，并将处理后的信号经A/D转换电路5-2将接收到的模拟信号转换为数字信号，经由调制解调器5-1及FPGA芯片5-4进行GMSK解调，解调后的信号通过USB
控制器送往计算机。同时FPGA读出调制后的数据并进行数模转换、滤波、混频、放大，经过天线射频前端发射出去。所述的GSM射频收发电路5-3主要作用是将基带信号调制到一个较高的载频上发射输出，或将接收到的
输入信号下变频到基带，实现GSM网络通信中手机信号的发送和接收。采用RFX900，
频率范围750-1050Mhz，发射功率200mW，本发明中该
子板配备了一个ISM波段
滤波器用于抑制902-928MHz频段之外的射频(RF)信号，使用该子板充当RF前端，用以接收工作频率是GSM900MHz的手机信号。所述的A/D转换电路5-2包括4个高速A/D转换器，每个A/D
采样率为64MS/s，12bit，85dB SFDR(无杂散动态范围)(A/D9862)；4个高速D/A转换器，每个D/A采样率为128MS/s，14bit，83dB SFDR(A/D9862)。所述的调制解调器5-1和FPGA芯片5-4主要完成数字上下变频，插值/
抽取滤波，协调适配各ADC、DAC和USB2.0接口间的数据交换，以及信号的调制解调。采用型号为Altera Cyclone EP1C12Q240C8的FPGAC处理芯片，以及外围电路，保证持续高性能的传输速率。所述的3G射频收发电路6-1主要用于感知空中3G信号。所述的3G/GSM网络切换电路6-2主要用于将附着在3G感知基站的3G用户切换至GSM感知基站。
[0043] 如图6所示，提取用户手机IMSI号流程图。
[0044] (1)GSM感知基站构建系统消息，并通过BCCH信道发送广播消息；
[0045] (2)感知基站覆盖范围内的用户手机接收到广播消息之后，比较接收到的小区值和SIM卡内存储的小区值，若接收到的小区值与SIM卡内存储的小区值不一致，则发起小区重选过程，在RACH信道发送接入请求，申请分配SDCCH信道；
[0046] (3)感知基站在接收信道分配请求之后，响应接入请求，在AGCH允许接入信道上向用户手机发送SDCCH信道分配信息；
[0047] (4)手机用户接收到信道分配信息之后，进入分配的SDCCH信道，随后发送LOCATION UPDATING REQUEST消息，请求位置更新；
[0048] (5)感知基站在接收到位置更新请求之后，响应位置更新信息，回送IDENTITY REQUEST消息，索要用户手
机身份信息；
[0049] (6)用户手机接收IDENTITY REQUEST消息之后，响应身份信息请求消息，并回送身份信息；
[0050] (7)感知基站接收到用户手机的身份信息之后，回送LOCATION UPDATING ACCEPT消息；
[0051] (8)用户手机成功接入网络，进入待机状态，等待网络侧响应。
[0052] 如图7所示，由用户身份模拟控制模块2，信息交互控制模块3和用户身份模拟硬件模块7实现了感知接入3G/GSM感知基站的用户手机号码的功能。主要包括主控制模块2-1，IMSI号感知模块2-2，鉴权控制模块2-3，MSISDN号码感知模块2-4，串行通信控制模块3-1，驱动模块3-2，被叫终端GSM模块7-1，电源模块7-2，身份模拟GSM模块7-3和接口转换模块7-4。通过SIM卡模拟程序模拟用户手机，成功模拟用户身份之后，利用身份模拟GSM模块7-3与真实的基站之间进行通信，实现网络认证。依据该通信过程中的信令消息，感知用户手机号码，并存入数据库，等待进一步的研发。具体的实现过程如下：
[0053] (1)用户身份模拟控制模块2和信息交互控制模块3：主要包括主控制模块2-1，IMSI号感知模块2-2，鉴权控制模块2-3，MSISDN号码感知模块2-4，串行通信控制模块3-1和驱动模块3-2。IMSI号感知模块2-2提取3G感知基站和GSM感知基站感知到的用户手机IMSI号码，并构建SIM卡文件系统，并与用户身份模拟硬件模块7之间数据交互，向身份模拟GSM模块7-3提供手机用户相关信息，经由用户身份模拟硬件模块7与GSM网络之间实现通信，完成对手机用户身份模拟。IMSI号感知模块2-2在用户手机接入感知基站过程中提取用户手机IMSI号码，将提取的IMSI号码传递到主控制模块2-1，用于鉴权控制模块2-3实现鉴权处理，同时主控制模块2-1控制用户身份模拟硬件模块7与信息交互控制模块
3之间进行数据交互。驱动模块3-2在接收用户身份模拟硬件模块7传送的数据后，解析其中的APDU报文命令，并依据不同的命令做出相应的处理，串行通信控制模块3-1在接收APDU报文命令后，发送响应该报文命令的回送数据。MSISDN号码感知模块2-4感知手机用户的手机号码，并将感知的手机号码传递给实时管理模块4中的用户身份信息数据库模块
4-1，继续完成进一步的研发。
[0054] 所述的主控制模块2-1主要负责用户身份模拟控制模块2，信息交互控制模块3和用户身份模拟硬件模块7之间的数据交互以及用户身份模拟控制模块2的各模块之间
进程的管理。主控制模块2-1控制启动鉴权控制模块2-3存储随机数RAND，并启动鉴权进程。
[0055] 如图8所示，本发明鉴权控制模块2-3算法流程。具体处理过程如下身份模拟GSM模块7-3接收网络侧的鉴权请求，把鉴权随机数RAND经由信息交互控制模块3传送至鉴权控制模块2-3，鉴权控制模块2-3启动鉴权线程，并将此RAND发送GSM感知基站；GSM感知基站接收到鉴权随机数RAND后，发起寻呼庆秋，请求用户手机建立RR层连接；用户手机接收寻呼请求并响应寻呼请求，同时在RACH信道上发送接入请求，申请SDCCH信道；GSM感知基站为用户手机分配SDCCH信道，允许用户手机接入；用户手机进入SDCCH信道，并作寻呼响应；GSM感知基站基站给用户手机发送鉴权请求AuthenticationRequest(RAND)；用户手机响应鉴权请求，回送鉴权值SRES；GSM感知基站把鉴权值发送给鉴权控制模块2-3。鉴权控制模块2-3再发送给信息交互控制模块3。身份模拟GSM模块7-3发送APDU命令读取鉴权值SRES并回送给网络。至此网络鉴权结束。
[0056] 所述的IMSI号感知模块2-2的主要作用是在感知基站覆盖范围内的手机用户接入基站的过程中获取用户手机的IMSI号，存储IMSI号等待进一步的开发。所述的鉴权控制模块2-3主要作用是存储网络随机数RAND，并在主控制模块2-1的控制下启动鉴权进程，完成网络鉴权。此时，身份模拟设备已经成功附着在网络中，等待进入后续子流程。所述的MSISDN号码感知模块2-4的主要作用是在完成用户身份鉴权之后，在主控制模块2-1控制下控制身份模拟GSM模块7-3发起主叫信令，被叫终端GSM模块7-1作为被叫端，通过来电显示功能获得手机用户的手机号码，并将获得的手机号码存入用户身份信息数据库模块4-1，同时释放手机用户，使其回归到正常的网络基站，完成用户手机号码的感知。所述的串行通信控制模块3-1和驱动模块3-2用于激活身份模拟GSM模块7-3，向用户身份模拟GSM模块7-3发送AT指令，使得身份模拟GSM模块7-3发起主叫流程。
[0057] (2)用户身份模拟硬件模块7：主要包括被叫终端GSM模块7-1，电源模块7-2，身份模拟GSM模块7-3，和接口转换模块7-4。
[0058] 身份模拟GSM模块7-3发送APDU报文命令，获得用户手机IMSI号，模拟SIM卡提供的用户身份与网络进行通信。主控制模块2-1控制网络鉴权处理模块2-3执行鉴权后，完成位置更新，身份模拟GSM模块7-3以用户的身份附着在网络上等待AT命令，发起主叫。发起主叫后，网络端获取被叫用户的IMSI，并向该移动台发起寻呼。被叫终端GSM模块7-1在本发明中为被叫用户。主控制模块2-1通过USB接口读取来电显示信息，从中获取用户手机号码，将感知的手机号码存入实时管理模块4中的用户身份信息数据库模块4-1并将用户从GSM感知基站释放，系统接着处理下一个获得的IMSI号，继续感知用户手机号码。
[0059] 所述的身份模拟GSM模块7-3支持900M和1800M两个频段，它能够实现GSM协议规范规定的标准AT指令和华为自有的增强AT指令。该模块包含GSM
射频处理芯片，基带处理芯片，存储器，功放器件，可以完成GSM网络通信，通过USB2.0接入计算机，经由计算机发送AT指令控制其通信。所述的接口转换模块7-4采用74LS04和MAX232芯片，主要实现串口电平身份模拟GSM模块7-3上的SIM卡接口电平间转换，完成两者的信息交互。所述的电源模块7-2包含电源控制和变压芯片两部分，实现电平转换，得到5V的
电压用于驱动身份模拟GSM模块7-3和被叫终端GSM模块7-1工作。所述的被叫终端GSM模块7-1作为身份模拟GSM模块7-3发起主叫寻呼的被叫端，被叫终端GSM模块7-1接受呼叫之后，返回呼叫核准信息，通过来电显示功能，主控制模块2-1可以获取用户的手机号码。
[0060] 如图9所示，本发明中感知用户手机号码的流程图。身份模拟GSM模块7-3附着到网络之后，MSISDN号码感知模块2-4通过主控制模块2-1向身份模拟GSM模块7-3发送AT指令控制该模块发起主叫寻呼被叫终端GSM模块7-1。在呼叫过程中，网络向身份模拟GSM模块7-3发送网络鉴权消息，验证用户身份，身份模拟GSM模块7-3接受网络侧鉴权请求，提取网络鉴权值并将该值传送至主控制模块2-1。主控制模块2-1将鉴权随机数RAND传送至7鉴权控制模块2-3，启动鉴权进程，并将该RAND发送至GSM感知基站。GSM感知基站在接收鉴权随机数RAND之后，在寻呼信道向用户手机发送寻呼请求信息，请求用户手机建立RR层连接。用户手机响应寻呼请求，在RACH信道发送接入请求，申请SDCCH信道，GSM感知基站在接收信道请求消息之后，为用户手机分配SDCCH信道，允许用户手机接入。用户手机接入SDCCH信道，GSM感知基站向用户手机发送鉴权请求，用户手机响应鉴权，并回送鉴权值SRES，身份模拟GSM模块7-3将鉴权值回送至网络，完成鉴权。网络鉴权成功之后，身份模拟GSM模块7-3成功发起呼叫，寻呼被叫终端GSM模块7-1。被叫终端GSM模块7-1振铃，并显示来电手机号码，主控制模块2-1，通过USB接口读取来电信息，提取用户手机号码。感知用户手机号码之后，感知基站拒绝手机用户接入，使得用户手机发起小区重选过程中接入正常的GSM网络。
[0061] 如图10所示，用户在线/离岗信息实施管理程序流程图。用于用户在线/离岗信息实施管理程序流程的实时管理模块4主要包括用户身份信息数据库模块4-1，计时器控制模块4-2，用户在线/离岗处理模块4-3和用户在线/离岗显示模块4-4。
[0062] 用户手机在做小区选择或重选后，接入基站，被提取IMSI号并经由SIM卡模拟程序模拟用户身份信息，感知用户MSISDN号码，并将该用户的IMSI号和对应的MSISDN号码等相关信息存入用户身份信息数据库模块4-1。询问是否有新增用户信息需要加入用户身份信息数据库模块4-1，若有新增用户，则继续感知该用户手机IMSI号以及对应的MSISDN号码并存入用户身份信息数据库模块4-1，若没有新增的用户信息，则关闭该线程，启动员工在线/离岗信息实时查询线程，查看用户身份信息数据库模块4-1中被感知的用户是否与GSM感知基站产生实时信息交互。首先由计时器控制模块4-2设定查看用户在线/离岗信息时间段，之后用户在线/离岗处理模块4-3查看用户是否与GSM感知基站产生信息交互。GSM感知基站发送广播消息，用户解析该广播消息并发起位置更新请求，并启动位置更新等待定时器T3210。GSM感知基站提取用户手机IMSI号，但是不回送用户手机位置更新响应信令，当位置更新等待定时器T3210超时之后，重启位置更新等待定时器T3211，此时用户重新切换至正常基站，且可以进行正常通话；当定时器T3211超时之后，该用户再次向GSM感知基站发起位置更新请求，计数器Attempt counter的值加1，重复上述过程，直至计数器Attempt counter的值达到上限值N(N＝4)，废止该位置更新请求，该用户重新接入正常的基站，再次通过小区重选过程尝试接入GSM感知基站。若所感知的用户与GSM感知基站之间进行上述信令交互过程，则将用户身份信息数据库模块4-1中用户在线/离岗属性设为在线；否则，将用户身份信息数据库模块4-1中用户在线/离岗属性设为离岗。同时将该信息传送至用户在线/离岗显示模块4-4，显示用户的姓名和对应的在线/离岗信息。
