GSM信令流程總結(jié)

1、GSM言令流程（菜鳥多看看，不要到處跑）GSM 系統(tǒng)使用類似 OSI 協(xié)議模型的簡化協(xié)議， 包括物理層 （L1） 、 數(shù)據(jù)鏈路層 （L2） 和應(yīng)用 層 （L3） 。L1 是協(xié)議模型最底層，提供物理媒介傳輸比特流所需的全部功能。L2 保證正確傳遞消息及識別單個呼叫。 在 GSM 系統(tǒng)中， 無線接口 （ Um 上的 L1 和 L2 分別是 TDMA 幀和 LAPDn協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，Abis 接口和 A 接口使用的 L1 均為 E1 傳輸方式，L2 分別為 LAPD 和 MTP 協(xié)議。在 Um 接口，MS 每次呼叫時都有一個 L1 和 L2 層的建立過程，在此基礎(chǔ)上再 與網(wǎng)絡(luò)側(cè)建立 L3 上的通信。

2、在網(wǎng)絡(luò)側(cè)（A 和 Abis 接口），其 L1 和 L2（SCCP 除外）始終處 于連接狀態(tài)。L3 層的通信消息按階段和功能的不同，分為無線資源管理（ RR、移動性管 理（MM 和呼叫控制（CC 三部分。1、建立 RR 連接RR 的功能包括物理信道管理和邏輯信道的數(shù)據(jù)鏈路層連接等。在任何情況下，MS 向系統(tǒng)發(fā)出的第一條消息都是 CHkREQ（信道請求），要求系統(tǒng)提 供一條通信信道，所提供的信道類型則由網(wǎng)絡(luò)決定。CHkREQ 有兩個參數(shù)：建立原因和隨機(jī)參考值（RAND。建立原因是指 MS 發(fā)起這次請求的原因，本例的原因是 MS 發(fā)起呼叫，其 它原因有緊急呼叫、呼叫重建和尋呼響應(yīng)等。RAND 是由

3、MS 確定的一個隨機(jī)值，使網(wǎng)絡(luò)能區(qū)別不同 MS 所發(fā)起的請求。RAN 有 5 位，最多可同時區(qū)分 32 個 MS 但不保證兩個同時發(fā) 起呼叫的 MS 的 RANDS定不同。 要進(jìn)一步區(qū)別同時發(fā)起請求的 MS 還要根據(jù) Um 接口上 的應(yīng)答消息。CH REC 消息在 BSS 內(nèi)部進(jìn)行處理。BSC 攵到這一請求后，根據(jù)對現(xiàn)有系統(tǒng)中無線資源 的判斷，分配一條信道供 MS 使用。該信道是否能正常使用，還需 BTS 作應(yīng)答證實(shí)，Abis 接口上的一對應(yīng)答消息 CHACT 信道激活）和 CHACK 信道激活證實(shí)）完成這一功能。CHACT 指明激活信道工作所需的全部屬性， 包括信道類型、 工作模式、物理特性

4、和時間提前量 等。網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)備好合適的信道后，就通知 MS 由 IMMAS（立即指配）消息完成這一功能。在 IM MASS，除包含 CHAC 中的信道相關(guān)信息外，還包括隨機(jī)參考值 RA 縮減幀號 T、時 間提前量 TA等。RA 值等于 BSS 系統(tǒng)收到的某個 MS 發(fā)送的隨機(jī)值。T 是根據(jù)收到 CH- REQ 時的 TD MA 幀號計算出的一個取值范圍較小的幀號。RA 和 T 值都與請求信道的 MS 直接相關(guān)，用于減少 MS 之間的請求沖突。TA 是根據(jù) BTS 收到 RACHW 道上的 CH- REQ 言息進(jìn)行均 衡時，計算出來的時間提前量。MS 根據(jù) TA 確定下一次發(fā)送消息的時間提前量。IM

5、MASS勺目的是在Um接口建立MS與系統(tǒng)間的無線連接， 即RR連接。 MS收到IM MASS后，如果 RA 值和 T 值都符合要求，就會在系統(tǒng)所指配的新信道上發(fā)送SABM 幀，其中包含一個完整的 L3 消息（M L3 INF），這條消息在不同的接口有不同的作用。在 Um 接口，SABM幀是 LAPDn 層上請求建立一個多幀應(yīng)答操作方式連接的消息。系統(tǒng)收到 SABM 幀后， 回送一個UA 幀，作為對 SABM 幀的應(yīng)答，表明在 MS 與系統(tǒng)之間已建立了一條 LAPDr 通路； 另外，此UA 幀的消息域包含同樣一條 L3 消息，MS 收到該消息后，與自己發(fā)送的 SABM 幀 中相應(yīng)的內(nèi)容比較，只有

6、當(dāng)完全一樣時，才認(rèn)為被系統(tǒng)接受。L3 消息中包含 MS 的 IMSI，IMSI 對每個 MS 是唯一的，這可保證在該信道上只有一個 MS 可接入系統(tǒng)。在 Abis 接口， 這條消息是 ESTIN（建立指示），用來通知已建立 LAPDr 連接，作為對 IMMAS 消息的應(yīng)答。在 SABM 幀中，透明傳輸?shù)?MSC 的 L3 消息是 A 接口的第 1 條 L3 消息。盡管 A 接口的 MTP連接在通話前已經(jīng)建立，但對每個呼叫，在L2 還要建立一個 SCCP 的連接。L3 消息包含在 A 接口上 SCCP 勺請求建鏈消息（CR 中傳遞。如請求被允許，A 接口的第 1 條下行消 息將包含在 SCCPB

7、 的連接證實(shí)（CC 幀中。對 SCCP 層來說，CR 與 CC 的交換是源參考地 址與目的參考地址的交換。在同樣的信令點(diǎn)碼下，不同的呼叫具有不同的源地址和目的地 址。A 接口上第 1 條消息傳遞完后，MS 與系統(tǒng)之間就建立了 RR 連接，RR 實(shí)體通知 MMf 層 已進(jìn)入專用模式。在專用模式下，MM?層和 CC 子層負(fù)責(zé)發(fā)送所有 L2 層上的消息。除了錯誤指示和釋放本地鏈路以外，均由 RR 子層直接處理2、建立 MM 連接正常情況下，要建立 MM!接必須先有 RR 連接。RR 建立后的第一個步驟是鑒權(quán)（AUTH， 即鑒定移動用戶的身份。 在 AU-THREQ鑒權(quán)請求）中有兩個參數(shù)：CIP KE

8、Y No （加密鍵 號）和AUT RAND（鑒權(quán)隨機(jī)值）Q CIPKEY No 與每個 MS 的密匙 Kc 相對應(yīng)，由網(wǎng)絡(luò)計算出 來送到 MS目的是毋須調(diào)用 AUTH 過程，就可直接由 MS 的 IMSI 和 CM- SER- REQ 中的 CIP KEYNc 參數(shù)得到 Kc。ATU RAN 供 MS 計算鑒權(quán)響應(yīng)值 SRES MS 的 SIM 中存有 4 個與鑒權(quán)和 加密相關(guān)的數(shù)據(jù)：鑒權(quán)算法 A3加密序列算法 A8、 加密算法 A5和移動用戶個人鑒權(quán)鍵 Ki。 其關(guān)系如下： Kc=A8 （RANDKi）, SRES=A3 RAND Ki），加密數(shù)據(jù)流=A5 （user data，Kc）, S

9、RES 是 MS 對 AUTHREC的響應(yīng)值，在 AUTHRES 中傳遞。網(wǎng)絡(luò)中存儲了與每個 IMSI 相對應(yīng) 的 Ki 值，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)計算出的SRESfi和 MS 回送的 SRESfi，可對 MS 的身份進(jìn)行鑒定。Kc 用于鑒權(quán)后的加密過程，加密算法A5 由網(wǎng)絡(luò)指定，但 MS 必須支持該算法。在加密命令 CIP M-COM 中,指出了每個 MS 支持的 A5算法類型，還指定了 MS 的回送消息中是否包括 IMEISV 參數(shù)。對 MS 的身份識別及無線信道傳輸加密過程完成后，建立呼叫所需的 MM!接已經(jīng)建立， 可以向更高層（CC 子層）提供呼叫信息的傳遞功能。3、建立 CC 連接MS 向網(wǎng)絡(luò)發(fā)

10、SETQ建立）消息，請求建立呼叫，消息內(nèi)容包括：（1）此次呼叫請求的 具體業(yè)務(wù)種類及 MS 能提供的承載能力，包括信息傳輸要求、發(fā)送方式、編碼標(biāo)準(zhǔn)及可使用 的無線信道類型； （2）被叫用戶號碼，包括被叫號碼類型和編碼方案。網(wǎng)絡(luò)收到 SETUP 肖息，若接受請求，就回送 CALL PROC 呼叫處理），表明正在處理呼 叫，主叫 MS 處于等待狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)開始尋找被叫用戶，若被叫也是GSM 系統(tǒng)用戶，其接入網(wǎng) 絡(luò)的方式與主叫類似。不同點(diǎn)有：（1）被叫 MS 收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的 PAGINC（尋呼）消息后， 才會提出信道請求；（2） 被叫 MS 在與網(wǎng)絡(luò)建立 CC連接時， 先由網(wǎng)絡(luò)發(fā)下行的 SETUP 肖

11、息， MS回送 CALLCONF呼叫證實(shí)）消息。在 CALL，PRO（或 CALL，CON 后，網(wǎng)絡(luò)與 MS 之間 CC 層的連接建立 。后續(xù)的 CC 層消息 ALERT（振鈴）、CON- NECT（連接）及其應(yīng)答消息，分別對應(yīng) MSK鈴和用戶搞機(jī)動作。網(wǎng)絡(luò)收到被叫的 ALERT 消息，再向主叫 MS 發(fā)送同樣的 ALERT 肖息，使 主叫知道當(dāng)前的通話接續(xù)狀態(tài)，即通常打電話時聽到的振鈴聲。收到振鈴聲后，主叫等待 被叫摘機(jī)，該動作在信令接續(xù)上反映為 CONNECT 連接）消息。完成對 CONNEC 消息的應(yīng) 答后，主被叫雙方進(jìn)入正常通話狀態(tài)，直到有一方關(guān)機(jī)，通話結(jié)束。傳遞信令使用的是 SDCC

12、 或 FACCH MS 通話必須在 TCH 信道上進(jìn)行。為此，網(wǎng)絡(luò)分配 給MS條 TCH 信道， 分配方式與 IMMASSfe 似， 不同點(diǎn)在于指配的發(fā)起是由 MSC 的 ASS- REQ （指配請求命令）開始的。BSCB據(jù) ASS-REQB信息，激活相應(yīng)的無線信道，根據(jù) ASS REQ 中指定業(yè)務(wù)的相應(yīng)信息，確定該無線信道的類型。由 CHACTt 定無線資源，包括信道頻率、時隙和跳頻等內(nèi)容 。4、連接話音通路GSM 系統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳遞采用電路模式，在主叫與被叫之間有一條物理通路。建立這 樣一條通路有兩個要求： （1）為傳遞通信的不同路由段分配一定的信道資源； （2）將各段 信道連接在一起。信

13、道資源包括 Um 接口的無線信道和 A 接口的 PCM 鏈路信道。無線信道由 CHAC 說明， A接口的地面信道由 ASS- REQ明。各個信道的連接是一個接路過程。 收到 ASS- REC 后, BSC 將 A 接口的地面信道和 Um接口的無線信道連接在一起。收到 CONNECT, MSC 將 A 接口的地面信道和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用的 信道連接在一起。在 MS 內(nèi)部也有類似的接路過程。主叫方收到 ALERT 消息后，接通內(nèi)部的 話音通路；被叫端的用戶（GSM 用戶）在發(fā)送 CON- NEC 時，接通 MS 內(nèi)的話音通路。5、呼叫斷續(xù)處理5.1、清除 CC 連接和 MM 連接當(dāng)一方用戶掛機(jī)時，開始清除

14、通信連接。從 L3 的 CC 子層開始清除，最終到 L1。以主叫 MS 先掛機(jī)為例。MS 發(fā)送 DISCO- NECT（斷開連接）消息，指明呼叫清除的發(fā) 起端及清除原因。網(wǎng)絡(luò)收到 DISCONNEC 后，停止所有的 CC 連接定時器，清除業(yè)務(wù)信道在 網(wǎng)絡(luò)中的連接，向 MS 發(fā)送 RELEASE 呼叫釋放），通知它網(wǎng)絡(luò)正在釋放 CC 層的連接。MS 攵 到消息后，停止所有 CC 連接定時器，釋放 MM1 接，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 RELCM,P 本身進(jìn)入“ NULL （空閑）狀態(tài)。這時，在 MS 側(cè)，L3 的連接已經(jīng)全部釋放完畢，但 MS 不能自己拆除 L2 層 的連接，要等待網(wǎng)絡(luò)的釋放命令。網(wǎng)絡(luò)收到 R

15、ELCMP 呼叫釋放完成）后，釋放 MM 連接，返回到“ NULL 狀態(tài)。CC 層和 MMg的連接釋放完畢后，網(wǎng)絡(luò)啟動 SCCP 連接的釋放，釋放及應(yīng)答消息分別為CLRCOM 清除）和 CLRCMP 清除完成）。5.2、釋放 RR 連接RR 連接釋放的目的是去活正在使用的專用信道， 專用信道釋放后，MS 返回到 IDLE （空 閑）狀態(tài)。RR 連接釋放的命令是 CHRE（信道釋放），包括釋放原因（正常釋放、超時、切換失敗等） 。MS 攵到 CHRE 后，啟動定時器，回送一條 LAPDn 層的 DISC 消息，準(zhǔn)備斷開 連接。當(dāng) DISC 消息被系統(tǒng)的 UA 消息證實(shí)或定時器超時后，MS 去活所

16、有信道，返回到空閑模式。RR 連接釋放后，停止系統(tǒng)在 TCH 言道的伴隨信道 SACCHt 發(fā)送 DESACCH 去活 SACCH 信道），并在 TCH 信道上發(fā)送 RFCHREL 無線信道釋放）及其應(yīng)答。與 RFCHRE 相對應(yīng)，L1 的連接也被清除 ，以減小或關(guān)閉系統(tǒng)在該信道的發(fā)射功率。6、其它6.1 、選擇 TCH 信道分配時間在一次通話過程中，MS 先后使用了 SDCC 和 TCH 兩種不同類型的信道，分別用于信令 和話音傳遞。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)對 SDCC!和 TCH 使用的分配原則，可以在不同時間點(diǎn)，給 MS 分配 TCH 信道，有三種方式：早分配、特早分配和晚分配。TCH 的指配可在 CC

17、 連接建立后馬上進(jìn)行，也可等收到 ALERT 消息后再指配。前者稱為 早分配，后者為晚分配。分配的早晚會影響系統(tǒng)占用SDCC 或 TCH 信道的時間。晚分配的SD- CCHW道占用時間長，可能導(dǎo)致 TCH 信道還有空閑時，由于 SDCCH&道資源的缺乏而 使呼叫失敗，但可提高 TCH 信道的成功使用率。在 ALERT 后，主被叫均處于接通狀態(tài)，一 旦被叫用戶搞機(jī)，TCH 信道就可被成功使用。在早分配中，若被叫用戶連接失敗，會導(dǎo)致 分配給主叫用戶使用的 TCH 信道實(shí)際上不能使用， 降低了使用率， 但提高了 SDCC 的容量。特早分配是在 IMMASS寸就直接分配一條 TCH 信道，但僅

18、作為信今信道使用，在 CC 連接建 立后，再利用信道模式修改命令，改為 TCH 信道。特早分配沒有為信今信道專門分配獨(dú)立 的物理信道，使可同時通話的用戶數(shù)最多，減少了呼叫建立的緩沖過程。當(dāng)系統(tǒng)可用于通 信的 N 個信道都被占用時，新的用戶就不能接入。實(shí)際上在通話前，MS 與網(wǎng)絡(luò)間還需要時間進(jìn)行初期的信令通信，在這段時間內(nèi)，原來通話的用戶有可能已結(jié)束通話，可以建立新 的呼叫。目前特早分配方式使用較少，早分配方式使用較多。6.2、識別 MS 身份TMSI 是網(wǎng)絡(luò)分配給每個移動用戶的臨時身份碼，只在一個位置區(qū)域內(nèi)有效。為了提高M(jìn)S 用戶的保密性，信令通信可首先使用 TMSI 代替 IMSI。如果網(wǎng)絡(luò)識別 TMSI 號碼，接續(xù)流 程可以繼續(xù)；若不能識別 TMSI （MS 從一個位置區(qū)進(jìn)入另一個位置區(qū)），就會要求 MS 重新上 報 IMSI號碼。若該號碼有效，通信繼續(xù)，同時網(wǎng)絡(luò)還會給該移動用戶分配一個新的 TMSI 號碼。這個接續(xù)過程緊跟在 A 接口的第一個 L3 消息之后。6.3、重新分配 TMSI無論當(dāng)前 MS 使用的 TSMS 是否能被系統(tǒng)識別，出于對用戶身份保密的考慮，在每次通 信時，網(wǎng)絡(luò)部可為 MS 重新分配一個 TMSI。TMSI 的重新分配過程一般是在加密完成之后， SETUPS 立之前。對應(yīng)于 TMSI 重新分配命令，MS 有一個回應(yīng)的 TMS