GSM信令流程分析.docx

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GSM信令流程分析

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一、常见业务流程

1.移动主叫流程

移动主叫流程图

1.1信道请求

MS通过动态地在RACH信道（随机接入信道）上发送一个随机接入脉冲向一个BTS申请一条信道。

在信道请求消息中包括了建立的原因，这个原因可能是“寻呼响应”、“紧急呼叫”、“移动主叫”、“短消息业务”或“其他”，比如“位置更新”。

此外，这条消息还包括随机参数，移动台（MS）随机的选5个比特作为随机参数。

这些参数的作用是：

当两个移动台同时接入网络时，网络能运用这些参数来区分这些移动台。

Randomreference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

下面是一个ChannelRequest信令的举例

1.2信道请求

BTS向BSC发一条信道请求消息。

通过这条消息，BTS进一步向BSC传递由移动台发起的信道请求。

实际上，信道请求消息中除了包含申请信道消息中的一些消息外，还包括通过BTS加入的一些消息。

申请参数直接从信道请求消息中来，初始时间提前量TA（接入延迟）由BTS加入到这条消息中去。

1.3信道激活

收到从BTS发来的申请信道消息后，BSC开始按照一定的条件为此次呼叫寻找和分配SDCCH信道，同时BSC向BTS发送一条信道激活消息。

其中最重要的是：

分配给哪个BTS以及此SDCCH的信道组合。

此消息中包含的参数有：

DTX控制、信道的ID（识别）、信道描述和移动分配、移动台和基站的最大功率电平、BSC计算的有关此次接入的初始时间提前量等。

1.4信道激活证实

这是对信道激活消息的应答。

当BTS收到这条消息后，它开始在SACCH信道发送和接受消息。

1.5立即指配命令

BSC告诉BTS关于被使用的SDCCH信道。

1.6立即指配

基站分系统通过AGCH信道告知移动台有关使用的SDCCH信道的情况。

实际上，这条消息是一条从网络向移动台发送的从AGCH信道转到先前定义的SDCCH信道工作的指令。

在这条消息中，包括的参数有：

寻呼模式、SDCCH信道描述、随路SACCH、跳频，如果应用了跳频，则还应包括请求参考（与建立原因相同）、初始时间提前量和频率分配。

1.7CM业务请求

移动台向网络发送CM业务请求，目的是为连接管理子层实体申请一项服务，比如，电路交换连接建立、补充业务激活或短消息传送。

1.8CM业务请求（建立指示）

BTS通过返回建立指示消息确认立即指配命令。

建立指示消息有两种用途。

首先，建立指示消息从BTS的角度出发，指出移动台目前正在SDCCH信道上。

这样，BTS向BSC发一消息，指示现在移动台的CM业务请求正在所描述的这种SDCCH信道上传送。

另外，BTS将识别这一连结并把接收到的第3层的消息加入到这条消息中。

1.9CM业务请求

这条CM业务请求消息被送往移动交换中心。

1.10UA

当在LAPDm协议中建立第2层级别链路时，UA是正常情况下第2层级别的确认。

1.11鉴权请求

作为CC（连接证实）消息，移动交换中心发送一条鉴权请求消息给BSC。

这条消息包括随机数RAND。

1.12鉴权请求

BSC通过BTS把消息传送给MS。

1.13鉴权响应

MS以带符号的响应SRES来响应鉴权请求。

鉴权响应通过BTS被送往BSC。

在MS鉴权过程中，使用两种算法A3和A8。

这些算法和32位数字密钥被存储在SIM卡中。

当网络申请移动台的鉴权，AUC/VLR发送32位十进制随机数字给MS。

MS接着计算带符号的响应（SRES）并把它回送给VLR。

VLR把接收到的SRES和从先前AUC的鉴权组内部接收到的SRES作比较。

如果这些SRES相同，鉴权成功，MS可以继续呼叫。

你可以注意到，KI的前8个数字被用来鉴权和SRES算法，剩下的24个数字被保留用作密钥算法。

1.14鉴权响应

为了完成鉴权过程，从MS来的SRES的值在消息内部被送回VLR。

1.15加密模式命令

MSC要求BSC从无线通路开始加密。

假如网络想要在无线接口开始加密，需要在A接口发送消息。

如果网络使用加密，那么MS在接收到此消息以后开始加密。

1.16加密命令

BSC把加密消息储存到它的存储器中然后向BTS发送一个加密命令来发起加密模式操作。

1.17加密模式命令

BSS告知MS加密的初始，开始接收被加密模式。

1.18加密模式完成

MS确认加密命令。

1.19加密模式完成

如果加密被使用，那么这是在空中接口中的第一条加密的消息。

BSS确认加密命令，通知MSC移动台已经开始加密并开始以加密模式发送消息。

1.20TMSI再分配命令

TMSI再分配的目的是提供身份的保密性。

TMSI的再分配通常至少在每次位置更新时执行。

MSC通过发送TMSI再分配命令消息给MS发起TMSI再分配过程。

TMSI再分配命令消息包括TMSI与由网络分配的LAI的组合；或者如果正在使用的TMSI将被删除，就包括一个LAI和IMSI。

通常，通过应用加密模式的RR连接，TMSI再分配命令被送往MS。

1.21TMSI再分配命令

TMSI再分配命令被送到MS。

1.22TMSI再分配完成

当MS接收到TMSI再分配命令消息后，把LAI储存在SIM卡中。

如果接收到的身份识别是MS的IMSI，它就把先前储存的TMSI删除。

如果接收到的身份是TMSI，MS把它存储在SIM中。

在这两种情况下，MS将发送一条TMSI再分配完成消息给网络。

1.23TMSI再分配完成

TMSI再分配完成消息送往MSC。

1.24建立

在鉴权，识别，加密后，MS处在SDCCH信道上，准备开始真正呼叫建立信令。

MS发送一建立消息给BSC，再被送到MSC。

1.25建立

BSC向MSC发送建立消息来告知MSC将要执行的呼叫。

1.26呼叫进程

MSC对建立消息的响应。

1.27呼叫进程

当MS的呼叫控制实体接收到呼叫进程消息后，就进入“移动主叫进程”状态。

1.28指配请求

这条消息开始了TCH（话音信道）的分配。

在A接口，MSC是主控者，它为A接口上的这次呼叫寻找一个可使用的电路。

这条消息根据GSM规范包括了一些可选项。

这些可选项是：

呼叫的优先权、下行的不连续传输（DTX）、无线信道的识别和可用的接口带宽。

1.29信道激活

在BSC内部的信道保存和分配之后，它通过发送这条消息给BTS来激活TCH信道。

消息内容主要包括：

信道号、激活的类型、信道模式（DTX/NODTX）、信道类型（话音/数据：

如果是话音，则包括GSM编码算法，如果是数据，则包括信道中消息是透明还是不透明的以及数据速率）、信道识别、接收到消息的加密消息、BTS和MS的功率等级和时间提前量。

1.30信道激活证实

BTS返回目前TDMA帧号，然后通过Abis接口激活TCH。

1.31分配命令

BTS进一步把收到的消息发送给MS。

消息内容主要包括：

信道描述、功率级别、小区信道描述、信道模式（全速率/半速率）和移动分配。

1.32SABM（设置异步平衡模式）

这是一条第二层的消息，包含一些第三层消息，包括业务请求，加蜜键序列，移动台级别和移动标识。

1.33建立指示

建立指示消息有两个用途。

第一，此时应用建立指示消息，可以让BTS知道移动台目前正在FACCH信道上，这样，BTS可以向BSC发送消息，指示移动台现在正在使用的FACCH信道的情况。

第二，BTS识别此链路为主信令信道并且将收到的第三层消息加入建立指示消息中，这第三层消息来自于MS。

1.34UA无编号确认

UA通常是建立第二层LAPDm链路时的第二层确认。

1.35指配完成

这条消息由移动台发送给网络以指示移动台已成功建立TCH。

1.36指配完成

BSS向MSC证实获取TCH信道。

1.37信道释放

使正在使用的SDCCH停止活动。

这个消息是由BSC发向MS的。

另外，它也被称为“第三层的断链消息”。

在正常的呼叫建立情况下，呼叫原因为“正常”。

1.38去活SACCH（慢速随路控制信道）

BSC向下行发送这个消息，BSC禁止向MS传送系统消息。

事实上，此时已经没有在SACCH上接收/发送任何消息的必要了，因此它将被去活。

1.39释放指示

BTS通知BSC，MS没有更多专用的无线资源。

1.40RF信道释放

BSC通知BTS释放其余的无线资源。

1.41RF信道释放证实

所有的无线资源被释放;BTS发送证实消息给BSC，这些无线资源为:

TCH/FACCH和SACCH。

1.42振铃提醒

MSC发送提醒消息给BSS。

1.43振铃提醒

当在移动主叫过程中，MSC通知MS被叫用户已经被提醒。

如果MS收到提醒消息，就应当接通话音通路，此时主叫用户可以听到振铃声，表示被叫用户正在振铃。

1.44连接

MSC通过BSS发送一连接消息给MS。

此消息向MS表明已经通过网络建立连接。

1.45连接

MS一收到连接消息，它就把用户连接到无线通路上，并返回一连接证实消息，停止所有本地产生的振铃指示，进入“激活”状态。

1.46连接证实

MS用这条消息告诉MSC，目前MS正处于”激活”状态。

1.47连接证实

此消息被送往MSC。

1.48测量报告

在建立了主信令信道后，移动台每秒发送两次关于话音质量的测量报告。

1.49预处理测量结果

如果这些测量报告在BTS中已经过预处理，则测量结果被传到BSC；如果BTS中没有经过预处理过程，测量报告直接被传到BSC，而不需要BTS的参与。

1.50拆链

由MS发出拆链请求消息。

消息内容主要包括：

清除终端到终端的连接。

这条消息将停止了有关此次呼叫连接的收费。

1.51拆链

拆链消息发往MSC。

1.52释放

实际的释放将来自MSC，真正的呼叫才结束。

1.53释放

释放消息送往MS。

1.54释放完成

MS通知网络它将释放此次业务标识，也就表示释放过程正在进行中。

1.55释放完成

释放完成消息被发送到MSC。

1.56清除命令

这个消息由MSC发出，用来释放所有相关的资源，也就是与这次通话过程相关的BSSAP。

1.57信道释放

使正在使用的TCH停止活动。

这个消息是由BSC发向MS的。

另外，它也被称为“第三层的断链消息”。

在正常的呼叫建立情况下，呼叫原因为“正常”。

1.58去活SACCH（慢速随路控制信道）

BSC向下行发送这个消息，BSC禁止向MS发送系统消息。

事实上，此时已经没有在SACCH上接收/发送任何消息的必要了，因此它将被去活。

1.59DISC

MS在上行方向将发送第2层DISC帧，并通知BTS在TCH/FACCH信道上的业务。

1.60UA

BTS确认DISC帧，其结果：

MS重新开始监听BCCH信道，并且所有的无线接口将被释放。

1.61释放指示

BTS通知BSC，MS没有更多专用的无线资源。

1.62RF信道释放

BSC通知BTS释放其余无线资源。

1.63RF信道释放确认

所有的无线资源被释放;BTS发送证实消息给BSC，这些无线资源为:

TCH/FACCH和SACCH。

1.64清除完成

此消息是对清除命令的确认，此时BSC通知MSC所有与此次呼叫有关的无线资源被释放。

1.65SCCP释放

当所有无线资源被释放，与此次呼叫有关的BSSAP连接不再需要。

此消息通知BSC释放SCCP连接，并作为RLSD消息发送。

1.66SCCP释放确认

BSC通知MSC有关此次呼叫的专用SCCP连接被释放，并作为RLC消息发送。

2.移动被叫流程

移动被叫流程图

2.1寻呼

MSC发送寻呼消息，它能搜索到在寻呼范围内的被叫MS，在寻呼消息中包括四种消息：

消息类型、被叫用户的IMSI、被叫用户的TMSI、小区识别表。

出于安全原因，如果TMSI号码被注册使用，那它便有优先级，如果网络没有使用TMSI，那么只有IMSI，寻呼消息将以UDT（单元数据）消息格式发送给BSC。

2.2寻呼命令

由于在网络中，可能有至少三种不同的BCCH-TRX-无线时隙配置，这样逻辑信道PCH就能有至少三种不同的位置。

因此，BSC总是在计算寻呼组，计算结果是为了找到在那一个无线时隙上BTS可以向MS发送寻呼请求消息。

如果BSC同时收到MSC发来的TMSI或IMSI，那么它就采用TMSI来发送寻呼消息。

2.3寻呼请求

BSC在PCH信道上发送寻呼。

2.4信道要求

MS为了响应寻呼，在RACH信道（随机接入信道）上向BTS发送一个随机接入脉冲。

在信道要求消息中包括了建立的原因，这个原因可能是“寻呼响应”、“紧急呼叫”、“移动主叫”、“短消息业务”或“其他”，比如“位置更新”。

此外，这条消息还包括随机参考，移动台（MS）随机的选5个比特作为随机参数。

随机参考的作用是：

当两个移动台同时接入网络时，网络能运用这随机参考来区分这些移动台。

2.5信道请求

BTS向BSC发一条信道请求消息。

通过这条消息，BTS进一步向BSC传递由移动台发起的信道请求。

实际上，信道请求消息中除了包含信道要求消息中的一些消息外，还包括通过BTS加入的一些消息。

请求参考直接从信道要求消息中来，初始时间提前量（接入延迟）由BTS加入到这条消息中去。

2.6信道激活

在BSC内部的信道保存和分配之后，它通过发送这条消息给BTS来激活TCH信道。

消息内容主要包括：

信道号、激活的类型、信道模式（DTX/NODTX）、信道类型（话音/数据：

如果是话音，则包括GSM编码算法，如果是数据，则包括信道中消息是透明还是不透明的以及数据速率）、信道识别、接收到消息的加密消息、BTS和MS的功率等级和时间提前量。

2.7信道激活证实

这是对信道激活消息的应答。

当BTS收到这条消息后，它开始在SACCH信道发送和接受消息。

2.8立即指配命令

BSC告诉BTS关于被使用的SDCCH信道。

2.9立即指配

基站分系统通过AGCH信道告知移动台有关使用的SDCCH信道的情况。

实际上，这条消息是一条从网络向移动台发的从AGCH信道转到先前定义的SDCCH信道工作的指令。

在这条消息中，包括的参数有：

寻呼模式、SDCCH信道描述、随路SACCH、跳频，如果应用了跳频，则还应包括参数请求参考（与建立原因相同）、初始时间提前量和频率分配。

2.10寻呼响应

在信令信道上MS对寻呼进行响应。

2.11寻呼响应（建立指示）

BTS通过返回建立指示消息确认立即指配命令。

建立指示消息有两种用途。

首先，建立指示消息从BTS的角度出发，指出移动台目前正在SDCCH信道上。

这样，BTS向BSC发一消息，指示现在移动台的CM业务请求正在所描述的这种SDCCH信道上传送。

另外，BTS将识别这一连结并把接收到的第3层的消息加入到这条消息中。

2.12寻呼响应

BSC通过寻呼响应向MSC作连接初始化，也就是SCCP中的连接请求消息。

2.13UA

当在LAPDm协议中建立第2层级别链路时，UA是正常情况下第2层级别的确认。

2.14鉴权请求

作为CC（连接证实）消息，移动交换中心发送一条鉴权请求消息给BSC。

这条消息包括随机数RAND。

2.15鉴权请求

BSC通过BTS把消息传送给MS。

2.16鉴权响应

MS以带符号的响应SRES来响应鉴权请求。

鉴权响应通过BTS被送往BSC。

在MS鉴权过程中，使用两种算法A3和A8。

这些算法和32位数字密钥被存储在SIM卡中。

当网络申请移动台的鉴权，AUC/VLR发送32位十进制随机数字给MS。

MS接着计算带符号的响应（SRES）并把它回送给VLR。

VLR把接收到的SRES和从先前AUC的鉴权组内部接收到的SRES作比较。

如果这些SRES相同，鉴权成功，MS可以继续呼叫。

你可以注意到，KI的前8个数字被用来鉴权和SRES算法，剩下的24个数字被保留用作密钥算法。

2.17鉴权响应

为了完成鉴权过程，从MS来的SRES的值在消息内部被送回VLR。

2.18加密模式命令

MSC要求BSC从无线通路开始加密。

假如网络想要在无线接口开始加密，需要在A接口发送消息。

如果网络使用加密，那么MS在接收到此消息以后开始加密。

2.19加密命令

BSC把加密消息储存到它的存储器中然后向BTS发送一个加密命令来发起加密模式操作。

2.20加密模式命令

BSS告知MS加密的初始，开始接收被加密模式。

2.21加密模式完成

MS确认加密命令。

2.22加密模式完成

如果加密被使用，那么这是在空中接口中的第一条加密的消息。

BSS确认加密命令，通知MSC移动台已经开始加密并开始以加密模式发送消息。

2.23TMSI再分配命令

TMSI再分配的目的是提供身份的保密性。

TMSI的再分配通常至少在每次位置更新时执行。

MSC通过发送TMSI再分配命令消息给MS发起TMSI再分配过程。

TMSI再分配命令消息包括TMSI与由网络分配的LAI的组合；或者如果正在使用的TMSI将被删除，就包括一个LAI和IMSI。

通常，通过应用加密模式的RR连接，TMSI再分配命令被送往MS。

2.24TMSI再分配命令

TMSI再分配命令被送到MS。

2.25TMSI再分配完成

当MS接收到TMSI再分配命令消息后，把LAI储存在SIM卡中。

如果接收到的身份识别是MS的IMSI，它就把先前储存的TMSI删除。

如果接收到的身份是TMSI，MS把它存储在SIM中。

在这两种情况下，MS将发送一条TMSI再分配完成消息给网络。

2.26TMSI再分配完成

TMSI再分配完成消息送往MSC。

2.27建立

在通过鉴权、身份鉴定和加密后，MS处于SDCCH上（独立专用控制信道），而且已经准备好开始真正的呼叫建立信令。

MSC把这个消息发送给BSC以便发送到MS。

2.28建立

BSC通过BTS把建立命令发送到MS，是为了通知MS将要进行通话。

2.29呼叫证实

MS在完成了对所有兼容设备通话能力的测试后做出响应。

2.30呼叫证实

这个消息是发给MSC的。

它表示已经收到了所有建立通话连接所需要的消息，不需要任何更多的消息。

2.31指配请求

这条消息开始了TCH（话音信道）的分配。

在A接口，MSC是主控者，它为A接口上的这次呼叫寻找一个可使用的电路。

这条消息根据GSM规范包括了一些可选项。

这些可选项是：

呼叫的优先权、下行的不连续传输（DTX）、无线信道的识别和可用的干扰带。

2.32信道激活

在BSC内部的信道保存和分配之后，它通过发送这条消息给BTS来激活TCH信道。

消息内容主要包括：

信道号、激活的类型、信道模式（DTX/NODTX）、信道类型（话音/数据：

如果是话音，则包括GSM编码算法，如果是数据，则包括信道中消息是透明还是不透明的以及数据速率）、信道识别、接收到消息的加密消息、BTS和MS的功率等级和时间提前量。

2.33信道激活证实

BTS返回目前TDMA帧号，然后通过Abis接口激活TCH。

2.34指配命令

BTS进一步把收到的消息发送给MS。

消息内容主要包括：

信道描述、功率级别、小区信道描述、信道模式（全速率/半速率）和移动分配。

2.35SABM（设置异步平衡模式）

这是一条第二层的消息，包含一些第三层消息，包括业务请求，加蜜键序列，移动台级别和移动标识。

2.36建立指示

建立指示消息有两个用途。

第一，此时应用建立指示消息，可以让BTS知道移动台目前正在FACCH信道上，这样，BTS可以向BSC发送消息，指示移动台现在正在使用的FACCH信道的情况。

第二，BTS识别此链路为主信令信道并且将收到的第三层消息加入建立指示消息中，这第三层消息来自于MS。

2.37UA

UA通常是建立第二层LAPDm链路时的第二层确认。

2.38指配完成

这条消息由移动台发送给网络以指示移动台已成功建立TCH。

2.39指配完成

BSS向MSC证实获取TCH信道。

2.40信道释放

使正在使用的SDCCH停止活动。

这个消息是由BSC发向MS的。

另外，它也被称为“第三层的断链消息”。

在正常的呼叫建立情况下，呼叫原因为“正常”。

2.41去活SACCH（慢速随路控制信道）

BSC向下行发送这个消息，BSC禁止向MS传送系统消息。

事实上，此时已经没有在SACCH上接收/发送任何消息的必要了，因此它将被去活。

2.42释放指示

BTS通知BSC，MS没有更多专用的无线资源。

2.43RF信道释放

BSC通知BTS释放其余的无线资源。

2.44RF信道释放证实

所有的无线资源被释放;BTS发送证实消息给BSC，这些无线资源为:

TCH/FACCH和SACCH。

2.45提醒

MS发送提醒消息给BSS。

2.46提醒

被叫用户通知主叫用户被叫用户已经被提醒。

如果主叫用户收到提醒消息，就应当接通话音通路，此时主叫用户可以听到振铃声，表示被叫用户正在振铃。

2.47连接

MS用户接受通话。

2.48连接

连接消息是终端到终端的消息。

当它到达MSC后，开始此次呼叫的记费。

2.49连接证实

通过连接证实消息，MSC通知MS通话连接已经全部完成。

从而，在MS上可以打开话音编码，如果没有打开，那么逻辑信道就从FACCH（快速随路控制信道）变换到TCH。

2.50连接证实

这个消息被送到MS。

2.51测量报告

在建立了主信令信道后，移动台每秒发送两次关于话音质量的测量报告。

2.52预处理测量结果

如果这些测量报告在BTS中已经过预处理，则测量结果被传到BSC；如果BTS中没有经过预处理过程，测量报告直接被传到BSC，而不需要BTS的参与。

2.53拆链

由MS发出拆链请求消息。

消息内容主要包括：

清除终端到终端的连接。

这条消息将停止了有关此次呼叫连接的收费。

2.54拆链

拆链消息发往MSC。

2.55释放

实际的释放将来自MSC，真正的呼叫才结束。

2.56释放

释放消息送往MS。

2.57释放完成

MS通知网络它将释放此次业务标识，也就表示释放过程正在进行中。

2.58释放完成

释放完成消息被发送到MSC。

2.59清除命令

这个消息由MSC发出，用来释放所有相关的资源，也就是与这次通话过程相关的BSSAP。

2.60信道释放

使正在使用的TCH停止活动。

这个消息是由BSC发向MS的。

另外，它也被称为“第三层的断链消息”。

在正常的呼叫建立情况下，呼叫原因为“正常”。

2.61去活SACCH（慢速随路控制信道）

BSC向下行发送这个消息，BSC禁止向MS发送系统消息。

事实上，此时已经没有在SACCH上接收/发送任何消息的必要了，因此它将被去活。

2.62DISC

MS在上行方向将发送第2层DISC帧，并通知BTS在TCH/FACCH信道上的业务。

2.63UA

BTS确认DISC帧，其结果：

MS重新开始监听BCCH信道，并且所有的无线接口将被释放。

2.64释放指示

BTS通知BSC，MS没有更多专用的无线资源。

2.65RF信道释放

BSC通知BTS释放其余无线资源。

2.66RF信道释放确认

所有的无线资源被释放;BTS发送证实消息给BSC，这些无线资源为:

TCH/FACCH和SACCH。

2.67清除完成

此消息是对清除命令的确认，此时BSC通知MSC所有与此次呼叫有关的无线资源被释放。

2.68SCCP释放

当所有无线资源被释放，与此