Layer3信令分析及流程详解.docx

1、Layer3信令分析及流程详解Layer 3信令分析及流程详解汇编Layer 3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，Type 14只出现在待机状态下，Type 56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 、

2、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。1System Information

3、Type1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BIT MAP 0（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FO

4、RMAD-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、7TX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、

5、50（个TDMA帧的时间）。总结：所有参数如下、Cell Channel Description：GSM 900：CA-NO、CA-ARFCNGSM 1800 and GSM 1900：FORMAT-ID+编码数据、RACH Control Parameters：ACC、EC、RE、CB、MAXRET、TX2System Information Type2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

6、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。EXTR

7、A-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、Neighbor Cells Des

8、cription：GSM 900：BA-NO、BA-IND、BA ARFCN。GSM 1800 / 1900：FORMAT-ID、EXT IND、BA-IND2、NCC Permitted：NCCPERM3、RACH Control ParametersTYPE 2 BIS1、Neighbor Cells Description (Extension)使用GSM1800/1900时2、RACH Control ParametersTYPE 2 TER1、Additional Multiband Information：MULTIBAND REPORTING2、Neighbor Cells De

9、scription (Other Bands)3、RACH Control ParametersSystem Information Type2ter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），3System Information Type 3说明：系统信息类型 3（用于C2）Time: 09:58:30.28Lat: not valid Lon: not validFrame number: 1014196Read from ARFCNChannel number : (GSM 1800) 717Cell Identity: 1089 (he

10、x) 4个16进制位，共16比特。Location area identification LAI=MCC+MNC+LACMobile country code (MCC): 240Mobile network code (MNC): 01Location area code (LAC): 0bc4 (hex)Control channel descriptionAttach/detach allowed (ATT): Yes 通知移动台系统使用IMSI的附着（ATT=1）BS-AG-BLKS-RES: 1 AGBLK=1CCCH-CONF: 1 basic physical channel,

11、 not combined with SDCCHsBS-PA-MFRMS: 9 multiframes period 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T3212 timeout value: 10 周期性登记周期为1小时Cell optionsPower control indicator (PWRC): Not set 功率控制设置DTX indicator: MS shall use discontinuous transmissionRADIO-LINK-TIMEOUT: 20 无线链路超时值RLINKUP=20 单位为SACCH周期（480ms）Cell

12、selection parametersCELL-RESELECT HYSTERESIS: 6 dB RXLEV 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CCHPWRRXLEV-ACCESS-MIN: 14 ACCMINRACH control parametersMax retransmissions: 4 MAXRET=4Tx-integer: 50 TX=50，表示移动台接入时的间隙时隙数Cell bar access: Not barred CB=NO 小区禁止标志Call reestablishment (RE): Not allow

13、ed RE=NO 是否可以进行呼叫重建Emergency call (EC) allowed: All MS EC=0 是否允许紧急呼叫Not barred class(es) (ACC): 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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

14、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

15、1，减至0时无线链路必须释放。系统信息类型 3中的SI 3 REST OCTETS（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（2TER INDICATION）ECSC：EARLY CLASSMARK SENDING CODE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”。CBQCELL BARRED QUALITY，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。CROCELL RESELET OFF

16、SET。小区重选的正负补偿值，取值0-63，相应的值为0-126dBTOTEMPORARY-OFFSET，C2算法中的执罚期间执行的信号负补偿值Range is 0-7, where 0-6 corresponds to 0-60 dB in 10 dB steps，and the value 7 means infinity.PTPENALTY TIME，C2算法中的执罚时间This parameter defines the length of time for which TEMPORARY_OFFSET is active. Range is 0-31,where 0-30 corre

17、sponds to 20 to 620 seconds in 20 second increments and 31 is used to indicate thatTEMPORARY_OFFSET is to be ignored.（无效）总结：类型3的所有参数、Location Area Identification (LAI)、Cell Identity (CI)、Control Channel Description (ATT、CCCH-CONF：SDCCH、AGBLK：BS-GS-BLKS-RES、MFRMS：BS-PA-MFRMS、T3212）、Cell options（DTX、P

18、WRC、RLINKT：RADIO-LINK-TIMEOUT）、Cell Selection Parameters（ACCNIM：RXLEV-ACCESS-NIM、CCHPWR：MS-TXPWR-MAX-CCH、CRH：cell-reselect-hysteresis、 ACS、NECI）、SI 3 Rest Octets（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：4System Information Type 4说明：系统信息类型4：（短信息）

19、 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REST OCTETS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、1ACS=0PI值与任何存在的小区重选C2参数属于类型4中的REST OCTETS部分。ACS=1PI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

20、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CHANNEL SELETERH=0 -the channel selector field 中包含有效的射频信道号H=1- the channel selector field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、Locat

21、ion Area Identification (LAI)、Cell Selection Parameters（ACS）、RACH Control Parameters、CBCH Channel Description (Optional)：CHANNEL TYPE、TN、TSC、H、CHANNEL SELECTOR、CBCH Mobile Allocation (Conditional)：MAC、SI 4 Rest Octets：PI、CBQ、CELL_RESELECT_OFFSET、TEMPORARY_OFFSET、PENALTY_TIME。5、System Information Typ

22、e 5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（ACTIVE BA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

23、的BA表与类型2中的BA表是不同的（实际上便是IDLE BA与ACTIVE BA）。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IDLE BA表，才能真正做到节省接入时间。类型5中给出也是一份BA ARFCN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

24、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、Neighbor Cells Description、TYPE 5 BIS：Neighbor Cells Description (Extension)、TYPE 5 TER：Additional Multiband Information System InformationNeighbor Cells Description (OtherSystem Information Type 5ter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、System I

25、nformation Type 6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Type 1 有点相象，还可以看到NCC Permitted;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REST OCTETS部分与类型4的REST OCTETS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

26、，至于此类型 的REST OCTETS部分与类型4的REST OCTETS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、Location Area Identity、Cell Identity、Cell options、NCC permitted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、Syste

27、m Information Type 1310、Paging Requst type1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、Synch Channel Information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

28、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S

29、ACCH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Camping on。当一个移动台一直处于空模式时，它将一直试图去Camping on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

30、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、PLMN selection,选择网络2、Cell selection,选择小区3、Cell reselection,小区重选4、Location updating.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

31、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Channel Request起，MS向系统发起呼叫请求，至Connect Acknowledge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RACHUL：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。AGCHDL：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CCCHUL：CM SERVICE_REQUEST请求业务如电路交换连接、短信业务等SDCCHDL：AUTH_R