MF001003 GSM BSS信令流程ISSUE10.docx

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MF001003GSMBSS信令流程ISSUE10

课程MF001003

GSMBSS信令流程

ISSUE1.0

课程说明1

课程介绍1

课程目标1

相关资料

《BSS信令分析手册》V4.0

第1章位置更新

1.1概述

在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，即HLR、VLR和MS。

当这个信息发生变化时，需要保持三者的一致，由位置更新流程实现。

位置更新流程是位置管理中的主要流程，总是由MS发起。

位置更新流程是一个通用流程，在如下三类位置更新流程中要使用到：

正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。

正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息，LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。

在网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为MM连接建立请求的响应。

为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新attemptcounter计数器。

在MS开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。

MS中要保持一个"forbiddenlocationareasforroaming"表和一个of"forbiddenlocationareasforregionalprovisionofservice"表。

MS关机或SIM卡拔出时，将这两个表删除。

当MS收到位置更新拒绝消息，其原因值为"Roamingnotallowedinthislocationarea"或"LocationAreanotallowed"时，从BCCH上收到的LAI信息触发位置更新请求的LAI要加到相应的表项中。

这两个表的容量至少要有10个表项，当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。

成功的进行位置更新后，MS在SIM卡中置UPDATED状态位，并存储新的位置区信息。

1.2位置更新流程

正常位置更新、周期性位置更新和IMSI附着位置更新流程基本相同（不同之处在下面各小节中详细描述），流程如下图：

图1-1位置更新流程

（1）MS在空中接口的接入信道上向BTS发送ChannelRequest（该消息内含接入原因值为位置更新）；

（2）BTS向BSC发送ChannelRequired消息；

（3）BSC收到ChannelRequired后，分配信令信道，向BTS发送ChannelActivation；

（4）BTS收到ChannelActivation后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送ChannelActivationAcknowledge；

（5）BSC通过BTS向MS发送ImmediateAssignmentCommand；

（6）MS发SABM帧接入；

（7）BTS回UA帧进行确认；

（8）BTS向BSC发EstablishmentIndication，该消息中包含了LocationUpdateRequest消息内容；

（9）BSC建立A接口SCCP链接，向MSC发送LocationUpdateRequest；

（10）MSC向BSC回链接确认消息；

（11）MSC向MS回位置更新接受消息，表明位置更新成功；

（12）在网络侧拒绝本次位置更新时，网络侧下发给消息给MS；

（13）若MSC侧选择“位置更新时分配TMSI”为否，则在位置更新的过程中，MS没有“TMSIReallocationComplete”消息的上报。

（14）从此处开始网络侧启动信道释放流程，详细解释见释放流程部分。

1.1.1周期性位置更新

周期性位置更新用于通知网络侧MS没有关机，采用正常位置更新流程实现，位置更新类型在LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中给出；

MS中的T3212定时器用于周期性位置更新。

如果该定时器没有启动，则MS在每次进入MMIDLE状态中的NORMALSERVICE或ATTEMPTingTOUPDATE子状态时，启动该定时器。

MS在离开MMIDLE子状态时，保持T3212定时器值。

在下列情况下，该定时器停止计时（MS重置T3212定时器为初始值以便下一次位置更新）：

●收到LOCATIONUPDATINGACCEPT或LOCATIONUPDATINGREJECT消息时；

●收到AUTHENTICATIONREJECT消息时；

●第一条MM消息收到时，或在MM连接建立加密模式完成时（最近业务状态为LIMITEDSERVICE除外）；

●MS已响应寻呼，并正确地收到除RR消息外的层3消息；

●T3212定时器超时；

●MS去活（如.关机或无SIM卡拔出）；

当T3212定时器超时，则启动位置更新流程。

如果MS在业务状态NOCELLAVAILABLE,LIMITEDSERVICE,PLMNSEARCH或PLMNSEARCH-NORMALSERVICE，T3212定时器超时，则MS在离开业务态时再启动位置更新流程。

如果T3212定时器超时时，系统消息指明不使用周期性位置更新，则不启动位置更新流程。

T3212定时器超时值在SYSTEMINFORMATIONTYPE3消息的ControlchanneldescriptionIE携载。

MS在NOCELLAVAILABLE,LIMITEDSERVICE,PLMNSEARCH和PLMNSEARCH-NORMALSERVICE等状态，T3212超时值不变。

在T3212定时器计时时，如果超时值进行更改（如：

服务小区的变更、T3212超时值的广播），则MS以当时T3212定时器值为初始值重启新的定时器；

当T3212处于非计时态时，MS以1～新的初始值之间的随机值为初始值重启新的定时器。

1.2.2IMSI附着位置更新流程

IMSI附着位置更新流程是IMSI分离流程的补充，表明MS在网络中处于活动态。

SYSTEMINFORMATIONTYPE3消息中有一个ATT标志，指明IMSI附着和IMSI分离流程是否使用。

如果网络侧指明需要使用IMSI附着和IMSI分离流程，则MS在IMSI激活时触发IMSI附着流程。

在网络覆盖区，或IMSI激活的MS从非覆盖区进入覆盖区，在updatestatus标志为UPDATED时，并且存储的位置区和当前服务小区BCCH上广播的位置区相同时，才触发IMSI附着流程；否则，MS触发正常位置更新流程，而不论ATT标志为何值。

IMSI附着位置流程采用正常位置更新流程实现。

但位置更新类型必须在LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中指明。

1.2.3正常位置更新流程

正常位置更新流程由MS发起时，所有正在计时的触发位置更新流程定时器停止计时，如：

T3211,T3212定时器。

由于此时MS无RR连接，MM子层向RR子层请求RR连接，并进入WAITFORRRCONNECTION（LOCATIONUPDATE）状态。

MS向网络侧发送LOCATIONUPDATINGREQUEST消息发起位置更新流程，启动T3210定时器并进入LOCATIONUPDATINGINITIATED状态，该消息中包含位置更新类型信息。

1.网络请求MS能力信息

网络侧可能会发起类标更新流程获取MS的进一步信息，如加密能力等。

2.身份请求

如果网络侧不能通过TMSI和LAI得到IMSI信息，网络侧可能会发起身份请求流程。

3.鉴权流程

收到LOCATIONUPDATINGREQUEST消息时，网络侧也可能发起鉴权流程。

4.加密设置流程

如果新的TMSI需分配，则网络侧可能会发起加密模式设置。

5.位置更新Attempt计数器

当位置更新失败时，为限制位置更新尝试次数，位置更新尝试计数器用于位置更新失败次数的计数，该计数器表示连续失败的位置更新次数。

每一次位置更新失败，该计数器增1；

下列情况该计数器清零：

●MS开机时；

●SIM卡插入时；

●位置更新成功时；

●位置更新带原因值#11,#12or#13完成时；

●业务状态从ATTEMPTING向UPDATE改变时；

●进入新的位置区时；

●T3212定时器超时时；

●位置更新由CM子层请求触发时；

当T3211定时器超时，判断是否重新发起进行位置流程时使用位置更新尝试计数器。

6.位置更新接受

如果网络侧接受位置更新，则向MS发送LOCATIONUPDATINGACCEPT消息。

在身份保密服务激活时，网络可进行TMSI重分配。

分配的TMSI和LAI信息包含在LOCATIONUPDATINGACCEPT消息。

此时，网络侧启动T3250定时器。

MS受到LOCATIONUPDATINGACCEPT消息后，存储LAI，T3210，定时器停止计时，位置更新尝试计数器清零，置SIM卡中的更新状态标志为UPDATED。

如果消息中包含IMSI，没有给MS分配TMSI，则MS要删除TMSI.I如果该消息中包含TMSI，则MS存储TMSI于SIM中，并向网络侧发送TMSIREALLOCATIONCOMPLETE。

如果该消息中既不包含TMSI，也不包含IMSI，则MS将延用原TMSI。

如果LOCATIONUPDATINGACCEPT消息中包含的LAIorPLMNID信息在"forbiddenlists"列表中，则删除该列表的这些表项。

7.位置更新拒绝

如果网络侧不接受位置更新，则网络侧将给MS回送LOCATIONUPDATINGREJECT消息。

MS在收到LOCATIONUPDATINGREJECT消息，T3210停止计时，存储被拒绝原因，启动T3240定时器，进入LOCATIONUPDATINGREJECTED状态，等待网络侧释放RR连接释放RR连接后，MS将根据不同的被拒绝原因进行不同的处理：

#2（IMSIunknowninHLR）,

#3（IllegalMS）,or

#6（IllegalME）:

如果被拒绝原因为#2、#3、#6，MS将置位置更新状态为ROAMINGNOTALLOWED，删除TMSI，存储LAI和密钥序列，在关机之前认为IMSI非法。

#11（PLMNnotallowed）:

#12（LocationAreanotallowed）:

#13（Roamingnotallowedinthislocationarea）:

如果位置更新被拒绝原因为#11、#12、#13，移动会删除SIM卡中LAI,TMSI和密钥序列,位置更新尝试计数器清零，位置更新状态置为ROAMINGNOTALLOWED存储LAI和PLMNID与相关禁止列表中。

即如位置更新拒绝原因为#11，则将PLMNID存储于"forbiddenPLMNlist"中，如位置更新拒绝原因为#12，则将LAIID存储于"forbiddenlocationareasforregionalprovisionofservice"列表中，如位置更新拒绝原因为#13，则将LAI存储于"forbiddenlocationareasforroaming"列表中并且位置更新被拒绝原因为#13，MS在返回MMIDLE后，将重新启动网络选择流程而非消息选择流程。

其它位置更新拒绝原因值视为异常。

8.位置更新后RR连接释放

位置更新完成后，MS（除MS有后续应用请求且收到网络侧的PROCEED指示）置T3240定时器进入等待WAITFORNETWORKCOMMAND状态，等待RR连接释放。

网络侧可能因为要发起新的MM连接而保持RR连接，也允许MS发起新的MM连接。

RR连接的释放由网络侧发起。

如果T3240定时器超时RR连接还没有释放，则MS异常退出RR连接。

此后，MS进入MMIDLE状态。

MS进入MMIDLE状态NORMALSERVICE或ATTEMPTINGTOUPDATE时，T3212定时器和T3211定时器启动。

9.MS侧异常

MS侧有如下几种不同的异常

（a）接入等级控制导致接入禁止

MS驻留在服务小区，启动正常小区重选流程；在接入允许后，则MS立刻启动位置更新流程。

（b）在随机接入时收到IMMEDIATEASSIGNMENTREJECT消息。

MS驻留在选择的服务小区内，启动正常小区选择流程；如果选择的小区发生改变是，则复位T3122定时器，T3122超时后启动位置更新流程.

（c）随机接入失败

启动T3213定时器，该定时器超时后，启动随机接入流程。

如果连续两次位置更新的随机接入失败，则位置更新流程终止。

（d）RR连接失败

位置更新流程终止

（e）T3210定时器超时

则位置更新终止、RR连接终止

（f）完成RR连接异常

位置更新流程终止

（g）#2、#3、#6、#11、#12、#13的位置更新拒绝

MS等待RR连接释放

在上述d）至g）和重复失败的c）情况下，MS处理如下：

T3210停止计时，如果T3210超时，则RR连接释放。

位置更新尝试计数器增1，后续操作视LAI和位置更新尝试计数器的值。

如果位置更新状态为UPDATED，存储的LAI与服务小区BCCH广播的LAI相同，且位置更新尝试计数器小于4。

MS保持位置更新状态为UPDATED,RR连接释放后MMIDLE子状态为NORMALSERVICE。

MS存储位置更新类型信息。

RR连接释放后启动T3211定时器，T3211定时器超时后重新启动响应类型的位置更新流程。

如果位置更新状态非UPDATED,或者存储的LAI不同于服务小区BCCH信道上收到的LAI，或者位置更新尝试计数器大于等于4，则MS删除SIM卡中存储的密钥序列、LAI、TMSI信息，置位置更新状态为NOTUPDATED，RR连接释放后进入MMIDLE子状态ATTEMPTINGTOUPDATE.RR连接释放后，如果位置更新尝试计数器小于4，MS启动T3211定时器，否则启动T3212。

10.网络侧异常

（a）RR连接失败

如果公共流程中捆绑的位置更新子流程过程中，RR连接失败，则按照其他一般流程的异常处理进行。

如果位置更新流程没有捆绑其他一般流程，则MS的位置更新流程终止。

（b）协议错误

如果网络侧收到LOCATIONUPDATINGREQUEST消息时发现协议错误，只要可能，网络侧将给MS回送携载如下原因值的LOCATIONUPDATINGREJECT消息：

#96必要的信息元素错误；

#99信息元素错误或不存在；

#100条件信息元素错误；

#111协议错误，未定义；

给MS回送LOCATIONUPDATINGREJECT响应后，网络侧将启动信道释放流程。

第2章

鉴权

2.1概述

鉴权是指GSM网络侧确定移动台在身份验证过程中在无线接口上传输的IMSI或TMSI合法性的过程。

鉴权的目的是为了防止非法用户接入GSM网络系统，同时也防止合法用户的私人信息被非法用户窃取。

网络侧在下列条件下可以启动鉴权流程：

●MS申请在VLR或HLR用户相关信息更改；

●业务接入时（包括MS主叫、移动态被叫、MS激活或去活及补充业务时）；

●MSC/VLR重启后的第一次网络接入；

●密钥序列Kc不匹配时；

鉴权过程具体有两方面作用：

●确定MS提供的身份是否可以接入网络；

●提供参数供MS计算新的密钥；

鉴权总是由网络侧发起和控制。

2.2鉴权流程

网络侧通过向MS发送AUTHENTICATIONREQUEST消息启动鉴权流程，同时启动定时器T3260。

AUTHENTICATIONREQUEST消息中包含计算鉴权响应的参数和分配给密钥的“密钥序列号码”（CKSN）。

MS收到AUTHENTICATIONREQUEST消息后，根据其中提供的参数计算AUTHENTICATIONRESPONSE所需的信息和新的密钥Kc，在给网络侧发送AUTHENTICATIONRESPONSE消息之前，将新的密钥Kc取代原密钥连同“密钥序列号码”（CKSN）存于SIM卡中，并给网络侧回送AUTHENTICATIONRESPONSE消息。

网络侧在收到AUTHENTICATIONRESPONSE后，停止T3260定时器，检查AUTHENTICATIONRESPONSE消息的有效性。

2.2.1鉴权成功

鉴权成功流程示意如图2-1：

图2-1鉴权成功流程

1）AUTHENTICATIONREQUEST消息中包含了包含一个随机数（RAND）和CKSN号码，RAND共128bit。

2）AUTHENTICATIONRESPONSE消息中包含了一个响应数SRES（由RAND和Ki经过A3算法计算获得）。

网络侧比较自己保存的SRES和AUTHENTICATIONRESPONSE消息中的SRES是否一致，若一致则鉴权权通过。

如果AUTHENTICATIONRESPONSE消息验证通过，则进入其他后续子流程（如：

加密流程）。

2.2.2鉴权拒绝

如果鉴权失败，即AUTHENTICATIONRESPONSE消息无效：

1）如果MS的采用TMSI身份指示方式，网络侧将启动身份识别过程。

如果MS的提供的IMSI身份指示信息与网络侧TMSI相关的IMSI信息不同，则网络侧将重启动鉴权过程。

如果MS的提供的IMSI信息正确，则网络侧将回送AUTHENTICATIONREJECT消息。

2）如果MS采用IMSI身份指示方式，则网络侧将直接回送AUTHENTICATIONREJECT消息。

鉴权拒绝流程示意图如图2-2：

图2-1鉴权拒绝流程

网络侧发送AUTHENTICATIONREJECT消息后，释放所有正在进行中的MM连接，并重启RR连接释放流程。

MS在收到AUTHENTICATIONREJECT消息后，MS将置漫游禁止标志，删除TMSI，LAI密钥信息等。

如果MS是在IMSIDETACHINITIATED状态下收到AUTHENTICATIONREJECT消息，则RR连接释放后，停止T3220定时器；如果可能，MS在正常释放流程后或T3220定时器超时后，启动本地释放流程。

如果不可能（如：

在关机IMSI分离时）MSRR子层会异常退出。

如果在其它状态下收到AUTHENTICATIONREJECT消息，MS异常退出所有MM连接和呼叫重建流程，停止所有T3210或T3230定时器，释放所有MM连接，置位并启动T3240定时器并进入WAITFORNETWORKCOMMAND状态，等待RR连接释放。

如果T3240超时后，RR连接还没有释放，MS则异常退出RR连接。

在上述两种情况下，网络侧触发的RR连接释放，或者MS异常退出RR连接，MS进入MMIDLE的NOIMSI子状态。

2.2.3鉴权异常

1.RR连接失败

如果在收到AUTHENTI

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