Layer3信令分析及流程详解.docx

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Layer3信令分析及流程详解

Layer3信令分析及流程详解汇编

Layer3信令是看网络运行情况的信息层，从第三层可以看到网络的各种动作：

如：

呼叫流程、拥塞、用户忙、位置更新等，并且可以对路测中的各种问题如掉话、切换失败等网络事件的原因进行准确的分析。

系统信息一般有8个类型，分别是1、2、3、4、5、6、7、8，Type1～4只出现在待机状态下，Type5～6只出现在通话状态下，明白这点，对以后的分析至关重要。

其中2中含有：

2、2bis、2ter，5中含有5、5bis、5ter，所以总共有12种系统信息，系统信息1仅用于跳频，所以称为选择项。

其中1、2、3、4、2bis、2ter、7、8都在BCCH上发送，由IDLE模式下的移动台接收。

5、5bis、5ter、6在SACCH上发送，由ACTIVE模式下的移动台接收。

一般来说所有系统信息在连续的8个51复帧中发送完，如下图示：

上图中的TC表示复帧序列号，可以看出，当TC=4、5时，发送的内容是可选的，其它是固定的。

TC=0固定发送跳频信息，当出现上图示的1（3）时，表示跳频时发类型1，不跳频时发类型3

当类型4中发送的关于小区重选信息不够完整时，由类型7、8补充。

且在TC=7、3时发送（上图示）

对于类型5、6在下行的SACCH上发送，并没有复帧规范，除非切换完成后要立即发送类型5、6。

1．SystemInformationType1

说明：

系统信息类型1（频率信息）

此类型仅用于跳频时，发送内容为：

第一、小区信道描述。

用于通知手机，小区采用的频带与可以供跳频用的频点。

对于GSM900与GSM1800采用的格式是不同的。

对于GSM900：

有一个BITMAP0（比特位图）用于描述两方面信息，分别为：

CA-NO，取值分别为：

0、1、2，代表，GSM900、GSM1800、GSM1900。

CA-ARFCN，采用的有效射频频点，当为GSM900，将有一个相应于124个频点的124位图，当某个频点被采用时，相应的比特位被置为1，否则将被置为0.

对于GSM1800情况有点不同。

由于频点太多，不用位图，而用别的编码方式FORMAD-IND=？

来描述编码方式，后面跟一串编码比特来表示。

第二、RACH控制参数，描述的两个数据为；ACC、EC，ACC称为接入控制等级，分为0-9与11-15，0-9表示普通级，所有移动台被定义为0-9，11-15为优先级，10表示EC，如果此位取0，表示所有移动台允许进行紧急呼叫，取1时，只有11-15优先级的移动台可以进行紧急呼叫。

CB——小区禁止标志，用一个比特表示。

RE——用一个比特表示是否可以进行呼叫重建，断开后的重新占用。

MAXRET——移动台接入系统时的允许最大重发次数，取值：

1、2、4、7

TX——移动台接入系统时允许重发的时隙间隔数：

取值，3-12（每步1），14、16、25、32、50（个TDMA帧的时间）。

总结：

所有参数如下

⑴、CellChannelDescription：

GSM900：

CA-NO、CA-ARFCN

GSM1800andGSM1900：

FORMAT-ID+编码数据

⑵、RACHControlParameters：

ACC、EC、RE、CB、MAXRET、TX

2．SystemInformationType2

说明：

系统信息类型2

待机模式下小区的测量频点，在通话模式下有另外定义的测量频点，也就是说一个小区可以在待机时做测量频点，而通话时不做测量频点，允许小区重选而不允许切换，反之也可以只允许切换不允许小区重选也可以，不过通常情况下待机和通话时的测量频点是一致的。

（相邻小区的BCCH、扩展频带、其它频带、多频带）

一、邻近小区描述：

对于GSM900，有如下三个数据

BA-NO：

BCCH使用频带描述，当BA-NO=0时，表示GSM900。

BA-IND：

BA表变化标志，当操作者修改BA表时，BA-IND从1变0，或从0变1。

让MS决定是否要更新BA表。

BA-ARFCN：

移动台要测量信号强度的有效射频频点，采用124位图表示，当存在某为邻区频点时，相应124位图中的比特位被置为1，不存在的频点的相应位置被置为0。

对于GSM1800/1900，有如下两个数据；

FORMAT-ID：

相邻小区不同频率表示格式的描述，实际上是用一种编码来表示。

EXTRA-IND：

如果类型2、5不能描述完整的频率信息，则其余的部分将在2BIS或2TER（ACTVIE模式时是在5BIS/5TER）。

此数据也称为频率扩展描述数据。

取0表示类型2、5能描述完整的频率信息，取1表示不能。

NCCPERM：

描述相邻小区所属网络的NCC，有一个8比特位图。

二、RACH控控制参数。

参考信息类型1中描述。

系统信息类型2BIS、系统信息类型2TER：

一、多频带操作的描述信息。

用于通知移动台如何进行使用不同频带的小区的测汇量报。

一种可能的设置是：

不论如何只汇报最强的6个，另一种可能的设置是起码各个频带中最强的小区是要汇报的。

总结；所有参数为

1、NeighborCellsDescription：

GSM900：

BA-NO、BA-IND、BAARFCN。

GSM1800/1900：

FORMAT-ID、EXTIND、BA-IND

2、NCCPermitted：

NCCPERM

3、RACHControlParameters

TYPE2BIS

1、NeighborCellsDescription（Extension）使用GSM1800/1900时

2、RACHControlParameters

TYPE2TER

1、AdditionalMultibandInformation：

MULTIBANDREPORTING

2、NeighborCellsDescription（OtherBands）

3、RACHControlParameters

SystemInformationType2ter

说明：

待机模式下小区的测量频点，（异频段，移动网有两个频段，GSM900和DCS1800），

3．SystemInformationType3

说明：

系统信息类型3（用于C2）

Time:

09:

58:

30.28

Lat:

notvalidLon:

notvalid

Framenumber:

1014196

ReadfromARFCN

Channelnumber:

（GSM1800）717

CellIdentity:

1089（hex）——4个16进制位，共16比特。

Locationareaidentification——LAI=MCC+MNC+LAC

Mobilecountrycode（MCC）:

240

Mobilenetworkcode（MNC）:

01

Locationareacode（LAC）:

0bc4（hex）

Controlchanneldescription

Attach/detachallowed（ATT）:

Yes——通知移动台系统使用IMSI的附着（ATT=1）

BS-AG-BLKS-RES:

1——AGBLK=1

CCCH-CONF:

1basicphysicalchannel,notcombinedwithSDCCH’s

BS-PA-MFRMS:

9multiframesperiod——寻呼信道复帧数，决定移动台每隔多长时间去收听服务小区的寻呼信道

T3212timeoutvalue:

10——周期性登记周期为1小时

Celloptions

Powercontrolindicator（PWRC）:

Notset——功率控制设置

DTXindicator:

MSshallusediscontinuoustransmission

RADIO-LINK-TIMEOUT:

20——无线链路超时值RLINKUP=20单位为SACCH周期（480ms）

Cellselectionparameters

CELL-RESELECTHYSTERESIS:

6dBRXLEV——小区重选滞后值

MS-TXPWR-MAX-CCH:

5——移动台使用的最大功率级，C1算法是的CCHPWR

RXLEV-ACCESS-MIN:

14——ACCMIN

RACHcontrolparameters

Maxretransmissions:

4——MAXRET=4

Tx-integer:

50——TX=50，表示移动台接入时的间隙时隙数

Cellbaraccess:

Notbarred——CB=NO小区禁止标志

Callreestablishment（RE）:

Notallowed——RE=NO是否可以进行呼叫重建

Emergencycall（EC）allowed:

AllMS——EC=0是否允许紧急呼叫

Notbarredclass（es）（ACC）:

0123456789101112131415接入控制等级

关于类型3中解出的PWRC：

PWRC=1表示设置此功能，PWRC=0表示不设置此功能。

详述：

当使用跳频与动态功率控制时，将出现如下一个问题：

*BCCH是不参与动态功率控制的，即是说BCCH载波的功率是不变的，整个载波，8个TS都不变，但BCCH载波是参与跳频的。

*ACTVE模式下的TCH是在多个载波中发送的，其中包含BCCH载波与TCH载波，测量值也是对两种载波的测量结果，BCCH载波是不参与动态功率控制的（即以最大功率发送），而TCH载波是参与的（且功率是向下调的），之后取平均值，这样的结果用来代替BCCH的强度将不准确。

当PWRC=1时，表示MS的测量中不包含BCCH载波的测量，而PWRC=0时表示MS的测量中包含BCCH载波的测量，ERICSSON的缺省值是PWRC=0。

并有一个特殊的计算公式来补偿BCCH载波的信号强度。

RLINKUP：

无线链路超时，一般取16，每步取4，这是一个公认的无线链路释放标准，下面详述当MS在SACCH周期（480ms）中能成功解码，则RLINKUP计数器加2，不成功时减1，减至0时无线链路必须释放。

系统信息类型3中的SI3RESTOCTETS（其它比特），主要用于C2算法。

2TI：

取0时表示BCCH中并不存在2TER信息类型，

取1时表示BCCH中存在2TER信息类型。

2TI（2TERINDICATION）

ECSC：

EARLYCLASSMARKSENDINGCODE先后发送级标的编码。

PI：

用于标志C2参数是否在系统信息中广播。

取0时“不”，取1时“是”。

CBQ——CELLBARREDQUALITY，小区禁止性质，取值为0、1，用于控制移动台的小区选择与重选。

与另一个参数配合以关掉系统信息类型7、8。

CRO——CELLRESELETOFFSET。

小区重选的正负补偿值，取值0-63，相应的值为0-126dB

TO——TEMPORARY-OFFSET，C2算法中的执罚期间执行的信号负补偿值

Rangeis0-7,where0-6correspondsto0-60dBin10dBsteps，andthevalue7meansinfinity.

PT——PENALTYTIME，C2算法中的执罚时间

ThisparameterdefinesthelengthoftimeforwhichTEMPORARY_OFFSETisactive.Rangeis0-31,

where0-30correspondsto20to620secondsin20secondincrementsand31isusedtoindicatethat

TEMPORARY_OFFSETistobeignored.（无效）

总结：

类型3的所有参数

⑴、LocationAreaIdentification（LAI）

⑵、CellIdentity（CI）

⑶、ControlChannelDescription（ATT、CCCH-CONF：

SDCCH、AGBLK：

BS-GS-BLKS-RES、MFRMS：

BS-PA-MFRMS、T3212）

⑷、Celloptions（DTX、PWRC、RLINKT：

RADIO-LINK-TIMEOUT）

⑸、CellSelectionParameters（ACCNIM：

RXLEV-ACCESS-NIM、CCHPWR：

MS-TXPWR-MAX-CCH、CRH：

cell-reselect-hysteresis、ACS、NECI）

⑹、SI3RestOctets（2TI、ECSC、PI、CBQ、CRO：

cell-reselect-offset、TEMPORARY-OFFSET、PENALYT-TIME）

以上部分参数对应华为系统中小区系统消息数据如下：

4．SystemInformationType4

说明：

系统信息类型4：

（短信息）小区广播信息，在这里可以看到小区的CRH、CRO、ACCMIN、MAXRET、CB、CBQ、PT等一些参数的设置值，详见上图。

此类型主要用于小区CBCH：

即告知MS，小区是否使用小区广播功能，以及告知MS在哪个载波上发CBCH信息。

另外：

LAI、RACH控制参数与RESTOCTETS参数也存在于此类型中。

ACS——小区重选的附加参数指示，取值为0、1

ACS=0——PI值与任何存在的小区重选C2参数属于类型4中的RESTOCTETS部分。

ACS=1——PI值与任何存在的小区重选C2参数属于类型7、8

由上面可知：

是否使用类型7、8是由CBQ与ACS组合来控制的。

类型4中的CBCH信道描述：

这一内容主要描述SMS小区短信息广播时的信道合并与子信道结构

例如SDCCH/4+SACCH/4或CBCH等

TN——用于描述CBCH使用的时隙号。

TSC——训练比特代码，一般取值与BSIC中的BCC相同。

H——取0表示CBCH只占用单个射频信道，取1表示占用的是跳频信道。

是一个信道选择器

CHANNELSELETER

H=0---thechannelselectorfield中包含有效的射频信道号

H=1-----thechannelselectorfield中包含有移动台的分配索引补偿值MAIO，跳频序列号HSN。

当系统信息H=1（指示跳频时），必须有一个数据MAC来指示使用的跳频频率。

类型4主要参数

⑴、LocationAreaIdentification（LAI）

⑵、CellSelectionParameters（ACS）

⑶、RACHControlParameters

⑷、CBCHChannelDescription（Optional）：

CHANNELTYPE、TN、TSC、H、CHANNELSELECTOR

⑸、CBCHMobileAllocation（Conditional）：

MAC

⑹、SI4RestOctets：

PI、CBQ、CELL_RESELECT_OFFSET、TEMPORARY_OFFSET、

PENALTY_TIME。

5、SystemInformationType5

说明：

系统信息类型5（注意5、6都在SACCH上发送）

激活模式下服务小区测量频点：

只有服务小区有做该小区的测量频点，才会测量到该小区的信号，否则在邻区列表中不会看到该小区，也不会切换。

在我们平时路测当中，经常遇到强信号不切换，如果做了测量频点，可以很明了地看到有一个强的邻区信号，但是要是没有做测量频点的话就比较隐性。

处于ACTIVE模式下的移动台，有一个激活的SACCH信道。

上行时用于发送测量汇报，下行时用于网络发送输出功率控制值与TA值。

一定条件下移动台在SACCH上接收相邻小区的BCCH频率信息（ACTIVEBA表），之后移动台要测量与汇报这些载波的信号强度，以提供切换依据。

这里的BA表与类型2中的BA表是不同的（实际上便是IDLEBA与ACTIVEBA）。

ACTIVE模式下移动台测量较少的BCCH以便提高精确度，而在移动台开机，为减小与系统的连接时间，它必须测量较多的BCCH载波。

当然只有当移动台在关机前已保存有一份IDLEBA表，才能真正做到节省接入时间。

类型5中给出也是一份BAARFCN的表格，实际上与类型2相同，也是一份124比特位图，取0的比特位表示此频点不存在，取1时相应频点存在。

系统信息类型5BIS；

如果某个相邻小区是外部小区，则此小区的BCCH频率信息由5BIS来携带。

系统信息类型5TER：

如果外部小区是不同频带的小区（多频带操作中不同频带使用不同BSC，所以将出现此情况）

则此外部小区信息由此类信息类型来携带。

类型5的主要参数

⑴、NeighborCellsDescription

⑵、TYPE5BIS：

NeighborCellsDescription（Extension）

⑶、TYPE5TER：

AdditionalMultibandInformationSystemInformation

NeighborCellsDescription（Other

SystemInformationType5ter

激活模式下服务小区的测量频点，（异频段，移动网有两个频段，GSM900和DCS1800）

6、SystemInformationType6

说明：

系统信息类型6

通话状态下服务小区的一些信息，他跟Type1有点相象，还可以看到NCCPermitted;

处于ACTIVE模式下移动台必须知道是否LAI已变化，如果变化的话，在呼叫释放后它必须进行位置更新。

另外如果切换的另一个小区属于同一个位置区，且两个小区的RLINKUP与DTX不同的话则新的小区选择也必须汇报至MS。

7、系统信息类型7

如果类型4中并没有包含所有的C2参数，则余下的由此类型来携带，至于此类型的RESTOCTETS

部分与类型4的RESTOCTETS同。

8、系统信息类型8

如果类型4中并没有包含所有的C2参数，则余下的由此类型来携带，至于此类型的RESTOCTETS

部分与类型4的RESTOCTETS同。

总之：

类型7、8是类型4的补充。

系统信息类型6、7、8参数

⑴、LocationAreaIdentity

⑵、CellIdentity

⑶、Celloptions

⑷、NCCpermitted

系统信息的分配原则：

激活式下的小区操作，意即此小区必须被暂停，小区中不存在信道，意即BCCH不发射。

当小区从暂停（HALTED）到激活（ACTIVE），所有系统信息类型分配到BTS。

当小区激活，且用于支持BCCH与SACCH的载波设备置服务状态，则此BTS的系统信息将被更新。

为防止错码，所有小区都被有规律地分配系统信息。

9、SystemInformationType13

10、PagingRequsttype1

说明：

可以看到，在信令里面，Paging的信令出现次数特别多，原因是网络对MS寻呼是对一个位置区内进行寻呼的，只有当MS解开这条信息才会作出响应。

11、SynchChannelInformation

说明：

同步信息，在待机状态和通话状态都会出现，数字通信当中，同步是最基本也是最重要的，跟邻区也需要同步。

12、补充

手机在各种模式和阶段对逻辑信道和物理信道的使用情况。

收听系统信息在BCCH信道（IDLE时），在BSIC中获取NCC、BCC，发信道请求在RACH上进行，只发一个随机数5比特与3比特控制信息，BSC以此为标志发立即指配，发位置更新在SDCCH上进行，除了发LAI外还有IMSI，以进行鉴权，注：

LAI唯一属于一个MSC但可以多个BSC。

IMSI的分离申请也在SDCCH上进行。

每次关机或拆出SIM都要进行分离，但突然进入盲区不发此信息。

IMSI的附着申请也在SDCCH上进行，如果分离是在VLR中标志，则申请只发到VLR，如果是在HLR中标志，则申请将发至HLR。

周期性登记在MSC与MS间进行，通过BSC，占用SDCCH信道。

移动台收听寻呼是在CCCH子组中的PCH上进行的，在RACH上申请SDCCH，在AGCH上获取SDCCH信息，在SDCCH上进行鉴权、加密、TCH指配、业务能力证实。

在SACCH上获取控制信息，TA，收听系统信息类型5、6中的信息，FACCH上收听新小区的广播信息。

空闲模式：

没有分配到专用信道的移动台即是“空闲模式的移动台”。

当移动台一开机，便立即尝试接入PLMN网络，可以人工、自动来进行网络的选择，移动台将搜寻并选择一个已选择的PLMN网络中的小区，然后锁定到一个控制信道并接收由PLMN网络所提供的有效服务。

这和对小区的选择便称为Campingon。

当一个移动台一直处于空模式时，它将一直试图去Campingon一个最好的小区（依信号强度算法）。

空闲模式下的动作是由移动台来控制的，也可以通过在BCCH信道上接收到的参数来执行控制。

空闲模式下的控制参数都由小区中的BCCH来传送。

背景：

当一个移动台开机后且不进入任何呼叫操作，则它一直处于这样一个状态：

不断选择最好的小区去Camp。

读取信息并寄存LAI，以便系统知道如何建立呼叫路由。

总之：

空闲模式的核心是PLMN网络选择机制，小区选择与重选算法，

位置更新过程。

其唯一目的是确保移动台能登寻到一个通信成功机会最大的小区。

空闲模式下移动台工作分四个过程：

1、PLMNselection,选择网络

2、Cellselection,选择小区

3、Cellreselection,小区重选

4、Locationupdating.位置更新

选择PLMN：

当移动台开机或脱离一个盲区后，它便试图去选择并登录注册的PLMN。

如果没有注册的PLMN或者注册的PLMN不存在，它将试图去选另一个PLMN（手动或自动）相关数据是NCCPERM，读取SCH中的BSIC，解出NCC与BCC。

见下图

（1）呼叫

说明：

从上图可见，由ChannelRequest起，MS向系统发起呼叫请求，至ConnectAcknowledge连接确认为止，是一个完整的呼叫流程，详细解释如下图：

通话建立（MS作主叫）

信令过程

说明

RR层连接建立

RACH—UL：

CHANNEL_REQUEST

内容：

建立原因和随机参考值（RAND）

原因：

MS发起呼叫、紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等；

RAND：

有5位，用来区别不同MS所发起的请求。

AGCH—DL：

IMMEDIATE_ASSINGMENT

在Um接口（MS与BTS之间）建立MS与系统间的无线连接（分配SDCCH），RR连接建立

MM层连接的建立

CCCH—UL：

CMSERVICE_REQUEST

请求业务如电路交换连接、短信业务等

SDCCH—DL：

AUTH_R