MF001003 GSM BSS信令流程ISSUE10.docx

1、MF001003 GSM BSS信令流程ISSUE10课程 MF001003GSM BSS信令流程ISSUE1.0目 录课程说明 1课程介绍 1课程目标 1相关资料 1第1章 位置更新 21.1 概述 21.2 位置更新流程 21.1.1 周期性位置更新 41.2.2 IMSI附着位置更新流程 51.2.3 正常位置更新流程 5第2章 鉴权 102.1 概述 102.2 鉴权流程 102.2.1 鉴权成功 112.2.2 鉴权拒绝 112.2.3 鉴权异常 12第3章 BSC释放流程 143.1 概述 143.2 正常释放流程 143.3 BSC本地释放流程 15第4章 移动主叫流程 174.

2、1 概述 174.2 正常流程 174.2.1 Mobile originating call establishment without OACSU (early assignment) 184.2.2 Mobile originating call establishment with OACSU (late assignment) 214.2.3 Mobile originating call establishment with OACSU (Very early assignment) 224.3 异常流程 234.3.1 随即接入、立即指配异常流程 234.3.2 MSC未下发As

3、signment request 而是直接下发Disconnect拆除呼叫 244.3.3 指配异常流程 244.3.4 掉话造成的异常流程 254.3.5 用户挂机造成的异常流程 254.3.6 MSC清除造成的异常流程 25第5章 移动被叫流程 275.1 概述 275.2 正常流程 285.3 异常流程 29第6章 切换流程 316.1 概述 316.2 正常流程 316.2.1 BSC内切换 316.2.2 BSC间切换流程 336.2.3 MSC间切换 346.3 异常流程 356.3.1 CIC电路异常造成切换失败 356.3.2 MS接入失败造成切换失败 35第7章 加密流程 3

4、67.1 概述 367.2 正常流程 367.3 异常流程 377.3.1 加密拒绝 377.3.2 MS不加密 38第8章 呼叫重建 398.1 概述 398.2 正常流程 398.3 异常流程 418.3.1 CM业务拒绝 411.1.2 重建不允许或重建失败 418.3.2 RR连接失败 41第9章 直接重试流程 429.1 概述 429.2 正常流程 429.2.1 BSC内的直接重试 429.2.2 BSC间直接重试流程 449.2.3 MSC间直接重试流程 459.3 异常流程 45第10章 短消息流程 4710.1 概述 4710.2 正常流程 4810.2.1 SDCCH上的短

5、消息主叫流程 4810.2.2 SDCCH上的短消息被叫流程 5010.2.3 SACCH上的短消息主叫流程 5210.3 SACCH上的短消息被叫流程 5310.4 异常流程 53第11章 小区广播消息流程 5411.1 概述 5411.2 正常流程 5411.2.1 CBC与BSC接口的消息流程 5411.2.2 BSC与BTS接口的消息和业务功能 57课程说明课程介绍本课程为GSM系统中各种流程的介绍，是学习GSM系统的基础，对照标准的流程，可以确认、判断系统故障的原因和解决办法。主要内容有：位置更新。详细介绍位置更新流程。 鉴权。详细介绍鉴权流程。 释放流程。详细介绍释放流程。 移动主

6、叫流程。详细介绍移动主叫流程。 移动被叫流程。 详细介绍移动被叫流程。 切换。详细介绍切换流程。 加密流程。详细详细加密流程。 呼叫重建。详细介绍呼叫重建流程。 直接重试。详细介绍直接重试流程。 短消息。详细介绍短消息流程。 小区广播。详细介绍小区广播流程。课程目标完成本课程的学习后，您应该能够： 掌握各种呼叫流程的基本顺序 掌握各流程的关键点相关资料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

7、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，LOCATION UPDATING REQUEST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attempt counter 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forbidden location areas for roaming表和一个of forbidden location

8、 areas for regional provision of service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Roaming not allowed in this location area或Location Area not allowed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

9、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Channel Request（该消息内含接入原因值为位置更新）；(2) BTS向BSC发送Channel Required消息；(3) BSC收到Channel Required后，分配信令信道，向BTS发送Channel Activation；(4) BTS收到Channel Activation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Channel Activation Acknowledge；(5) BSC通过

10、BTS向MS发送Immediate Assignment Command；(6) MS发SABM帧接入；(7) BTS回UA帧进行确认；(8) BTS向BSC发Establishment Indication，该消息中包含了Location Update Request消息内容；(9) BSC建立A接口SCCP链接，向MSC发送Location Update Request；(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

11、位置更新的过程中，MS没有“TMSI Reallocation Complete”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LOCATION UPDATING REQUEST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MM IDLE 状态中的NORMAL SERVICE或ATTEMPTing TO UPDATE子状态时，启动该定时器。MS在离开MM IDLE子状态时，保持T3212定时器值。在下列情况

12、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LOCATION UPDATING ACCEPT 或LOCATION UPDATING REJECT消息时； 收到AUTHENTICATION REJECT 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LIMITED SERVICE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NO CELL AVAILABLE, LIMITED SERVI

13、CE, PLMN SEARCH或PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE，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SYSTEM INFORMATION TYPE 3消息的Control channel description IE携载。MS在NO CELL AVAILABLE, LIMITED SERVICE, PLMN SEARCH 和PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE等状态，T3212超时值不变。在T3212定时器计时时，如果超时值

14、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。1.2.2 IMSI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。SYSTEM INFORMATION TYPE 3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update sta

15、tus 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 LOCATION UPDATING REQUEST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 WAIT FOR RR CONNECTION (LOCATION UPDATE)状态。MS

16、向网络侧发送LOCATION UPDATING REQUEST消息发起位置更新流程，启动T3210定时器并进入LOCATION UPDATING INITIATED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LOCATION UPDATING REQUEST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

17、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, #12 or #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LOCATION UPDATING ACCEP

18、T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LOCATION UPDATING ACCEPT消息。此时，网络侧启动T3250定时器。MS受到LOCATION UPDATING ACCEPT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TMSI REALLOCATION COMPLETE。如果该消息中既不包含TMSI，也不包含IMSI，则MS

19、将延用原TMSI。如果LOCATION UPDATING ACCEPT 消息中包含的LAI or PLMN ID信息 在 forbidden lists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LOCATION UPDATING REJECT消息。MS在收到LOCATION UPDATING REJECT消息，T3210停止计时，存储被拒绝原因，启动T3240定时器，进入LOCATION UPDATING REJECTED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 (IMSI unknown

20、 in HLR),# 3 (Illegal MS), or# 6 (Illegal ME):如果被拒绝原因为#2、#3、#6，MS将置位置更新状态为ROAMING NOT ALLOWED，删除TMSI，存储LAI和密钥序列，在关机之前认为IMSI非法。# 11 (PLMN not allowed):# 12 (Location Area not allowed):# 13 (Roaming not allowed in this location area):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

21、状态置为ROAMING NOT ALLOWED存储LAI和PLMN ID与相关禁止列表中。即如位置更新拒绝原因为#11，则将PLMN ID存储于forbidden PLMN list中，如位置更新拒绝原因为#12，则将LAI ID存储于 forbidden location areas for regional provision of service列表中，如位置更新拒绝原因为#13，则将LAI存储于forbidden location areas for roaming列表中并且位置更新被拒绝原因为#13，MS在返回MM IDLE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

22、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WAIT FOR NETWORK COMMAND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MM IDLE状态。MS进入MM IDLE状态NORMAL SERVICE或ATTEMPTING TO UPDATE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

23、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IMMEDIATE ASSIGNMENT REJECT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

24、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MM IDLE子状态为NORMAL SERVICE。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

25、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NOT UPDATED，RR连接释放后进入MM IDLE子状态ATTEMPTING TO UPDATE. 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

26、) 协议错误如果网络侧收到LOCATION UPDATING REQUEST 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LOCATION UPDATING REJECT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LOCATION UPDATING REJECT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

27、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AUTHENTICATION REQUEST消息启动鉴权流程，同时启动定时器T3260。AUTHENTICATION REQUEST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A

28、UTHENTICATION REQUEST消息后，根据其中提供的参数计算AUTHENTICATION RESPONSE所需的信息和新的密钥Kc，在给网络侧发送AUTHENTICATION RESPONSE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AUTHENTICATION RESPONSE消息。网络侧在收到AUTHENTICATION RESPONSE后，停止T3260定时器，检查AUTHENTICATION RESPONSE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) AUTHENTICATI

29、ON REQUEST消息中包含了包含一个随机数（RAND）和CKSN号码，RAND共128bit。2) AUTHENTICATION RESPONSE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AUTHENTICATION RESPONSE消息中的SRES是否一致，若一致则鉴权权通过。如果AUTHENTICATION RESPONSE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AUTHENTICATION RESPONSE 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

30、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AUTHENTICATION REJECT消息。2) 如果MS采用IMSI身份指示方式，则网络侧将直接回送AUTHENTICATION REJECT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AUTHENTICATION REJECT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AUTHENTICATION REJECT消息后，MS将置漫游禁止标志，删除TMSI，LAI密钥信息等。如果MS

31、是在IMSI DETACH INITIATED状态下收到AUTHENTICATION REJECT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AUTHENTICATION REJECT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WAIT FOR NETWORK COMMAND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MM IDLE的NO IMSI子状态。2.2.3 鉴权异常1. RR连接失败如果在收到AUTHENTI