GSM信令规程总结归纳 下载本文

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GSM信令流程(菜鸟多看看,不要到处跑)

GSM系统使用类似OSI协议模型的简化协议,包括物理层(L1)、数据链路层(L2)和应用层(L3)。L1是协议模型最底层,提供物理媒介传输比特流所需的全部功能。L2保证正确传递消息及识别单个呼叫。在GSM系统中,无线接口(Um)上的L1和L2分别是TDMA帧和LAPDm协议。在网络侧,Abis接口和A接口使用的L1均为E1传输方式,L2分别为LAPD和MTP协议。在Um接口,MS每次呼叫时都有一个L1和L2层的建立过程,在此基础上再与网络侧建立L3上的通信。在网络侧(A和Abis接口),其L1和L2(SCCP除外)始终处于连接状态。L3层的通信消息按阶段和功能的不同,分为无线资源管理(RR)、移动性管理(MM)和呼叫控制(CC)三部分。 1、建立RR连接 RR的功能包括物理信道管理和逻辑信道的数据链路层连接等。 在任何情况下,MS向系统发出的第一条消息都是CH-REQ(信道请求),要求系统提供一条通信信道,所提供的信道类型则由网络决定。CH-REQ有两个参数:建立原因和随机参考值(RAND)。建立原因是指MS发起这次请求的原因,本例的原因是MS发起呼叫,其它原因有紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等。RAND是由MS确定的一个随机值,使网络能区别不同MS所发起的请求。RAND有5位,最多可同时区分32个MS,但不保证两个同时发起呼叫的MS的RAND值一定不同。要进一步区别同时发起请求的MS,还要根据Um接口上的应答消息。

CH-REQ消息在BSS内部进行处理。BSC收到这一请求后,根据对现有系统中无线资源的判断,分配一条信道供MS使用。该信道是否能正常使用,还需BTS作应答证实,Abis接口上的一对应答消息CHACT(信道激活)和CHACK(信道激活证实)完成这一功能。CHACT指明激活信道工作所需的全部属性,包括信道类型、工作模式、物理特性和时间提前量等。

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网络准备好合适的信道后,就通知MS,由IMMASS(立即指配)消息完成这一功能。在IM-MASS中,除包含CHACT中的信道相关信息外,还包括随机参考值RA、缩减帧号T、时间提前量TA等。RA值等于BSS系统收到的某个MS发送的随机值。T是根据收到CH-REQ时的TD-MA帧号计算出的一个取值范围较小的帧号。RA和T值都与请求信道的MS直接相关,用于减少MS之间的请求冲突。TA是根据BTS收到RACH信道上的CH-REQ信息进行均衡时,计算出来的时间提前量。MS根据TA确定下一次发送消息的时间提前量。 IMMASS的目的是在Um接口建立MS与系统间的无线连接,即RR连接。MS收到IM-MASS后,如果RA值和T值都符合要求,就会在系统所指配的新信道上发送SABM帧,其中包含一个完整的L3消息(MP-L3-INF),这条消息在不同的接口有不同的作用。在Um接口,SABM帧是LAPDm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息。系统收到SABM帧后,回送一个UA帧,作为对SABM帧的应答,表明在MS与系统之间已建立了一条LAPDm通路;另外,此UA帧的消息域包含同样一条L3消息,MS收到该消息后,与自己发送的SABM帧中相应的内容比较,只有当完全一样时,才认为被系统接受。L3消息中包含MS的IMSI,IMSI对每个MS是唯一的,这可保证在该信道上只有一个MS可接入系统。在Abis接口,这条消息是ESTIND(建立指示),用来通知已建立LAPDm连接,作为对IMMASS消息的应答。 在SABM帧中,透明传输到MSC的L3消息是A接口的第1条L3消息。尽管A接口的MTP连接在通话前已经建立,但对每个呼叫,在L2还要建立一个SCCP的连接。L3消息包含在A接口上SCCP的请求建链消息(CR)中传递。如请求被允许,A接口的第1条下行消息将包含在SCCP层的连接证实(CC)帧中。对SCCP层来说,CR与CC的交换是源参考地址与目的参考地址的交换。在同样的信令点码下,不同的呼叫具有不同的源地址和目的地址。 A接口上第1条消息传递完后,MS与系统之间就建立了RR连接,RR实体通知MM子层已进入专用模式。在专用模式下,MM子层和CC子层负责发送所有L2层上的消息。除了错误指示和释放本地链路以外,均由RR子层直接处理。

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2、建立MM连接

正常情况下,要建立MM连接必须先有RR连接。RR建立后的第一个步骤是鉴权(AUTH),即鉴定移动用户的身份。在AU-THREQ(鉴权请求)中有两个参数:CIPKEYNo(加密键号)和AUTRAND(鉴权随机值)QCIPKEYNo与每个MS的密匙Kc相对应,由网络计算出来送到MS,目的是毋须调用AUTH过程,就可直接由MS的IMSI和CM-SERV-REQ中的CIPKEYNo参数得到Kc。ATURAND供MS计算鉴权响应值SRES。MS的SIM中存有4个与鉴权和加密相关的数据:鉴权算法A3、加密序列算法A8、加密算法A5和移动用户个人鉴权键Ki。其关系如下:Kc=A8(RAND,Ki),SRES=A3(RAND,Ki),加密数据流=A5(userdata,Kc)。SRES是MS对AUTHREQ的响应值,在AUTHRES中传递。网络中存储了与每个IMSI相对应的Ki值,网络根据计算出的SRES值和MS回送的SRES值,可对MS的身份进行鉴定。Kc用于鉴权后的加密过程,加密算法A5由网络指定,但MS必须支持该算法。在加密命令CIP-M-COM中,指出了每个MS支持的A5算法类型,还指定了MS的回送消息中是否包括IMEISV参数。 对MS的身份识别及无线信道传输加密过程完成后,建立呼叫所需的MM连接已经建立,可以向更高层(CC子层)提供呼叫信息的传递功能。 3、建立CC连接 MS向网络发SETU(建立)消息,请求建立呼叫,消息内容包括:(1)此次呼叫请求的具体业务种类及MS能提供的承载能力,包括信息传输要求、发送方式、编码标准及可使用的无线信道类型;(2)被叫用户号码,包括被叫号码类型和编码方案。

网络收到SETUP消息,若接受请求,就回送CALLPROC(呼叫处理),表明正在处理呼叫,主叫MS处于等待状态。网络开始寻找被叫用户,若被叫也是GSM系统用户,其接入网络的方式与主叫类似。不同点有:(1)被叫MS收到网络发出的PAGINC(寻呼)消息后,才会提出信道请求;(2)被叫MS在与网络建立CC连接时,先由网络发下行的SETUP消息,MS回送CALLCONF(呼叫证实)消息。在CALL,PROC或CALL,CONF