非常全非常详细的GSM信令流程(还有大量图解)45438.docx
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1、MA0002Issue 3.3GSM通信流程课程说明课程介绍GSM通信信流程包括括两方面的的内容:呼呼叫基本流流程,信令令基本流程程。其中,呼呼叫流程主主要包含:移动主叫叫流程,移移动被叫流流程,汇接接呼叫流程程。信令基基本流程主主要包含:鉴权流程程,位置登登记流程,呼呼叫重建流流程,BSSC内部切切换流程,BSC间切换流程,MSC间切换流程,移动始发短消息流程,移动终结短消息流程,定向重试流程。这些流程从从系统的角角度描述了了移动用户户经常发生生的行为,描描述了GSSM的几个个组成部分分在呼叫流流程、信令令流程中的的相互关系系,对移动动性特征做做重点说明明。课程目标本课程的重重点是介绍绍GS
2、M系统统的协同工工作过程,涉涉及内容包包含:呼叫叫、位置更更新、切换换、短消息息。对流程程的介绍突突出了移动动特征,具具体的信令令细节本课课程不做描描述,可以以参考ETTSI的GSM规范范获得更加加详细的内内容。通过学习本本课程,可可以基本掌掌握: 移动用户做做位置登记记的信令过过程; 移动用户做做主叫的信信令过程; 移动用户做做被叫的信信令过程; MSC做汇汇接呼叫的的信令过程程; BSC内切切换信令过过程; BSC间切切换的信令令过程; MSC间切切换的信令令过程; 呼叫重建的的信令过程程; 定向重试的的信令过程程。对这些信令令流程学习习之后,对对GSM系统统的原理会会有更加深深刻的了解解
3、,对每个个功能实体体(MS,BTS,BSC,MSC,VLR,HLR)的的功能有更更加深刻的的体会。相关资料ETSI关关于GSMM的规范,主主要是:GGSM04408,GSM00808,GSM00902。第一节 呼叫过程程的信令分分析对一次发生生在移动用用户间的呼呼叫来说,信信令流程可可以分为三三个相对独独立的部分分: 主叫移动用用户部分 被叫移动用用户部分 拆线部分1.1 主叫信令令流程移动用户做做主叫时的的信令过程程从MS向BTS请求求信道开始始,到主叫叫用户TCCH指配完完成为止。一一般来说,主主叫经过几几个大的阶阶段:接入入阶段,鉴鉴权加密阶阶段,TCCH指配阶阶段,取被被叫用户路路由信
4、息阶阶段。 接入阶段主主要包括:信道请求求,信道激激活,信道道激活响应应,立即指指配,业务务请求等几几个步骤。经经过这个阶阶段,手机机和BTSS(BSC)建建立了暂时时固定的关关系。 鉴权加密阶阶段主要包包括:鉴权权请求,鉴鉴权响应,加加密模式命命令,加密密模式完成成,呼叫建建立等几个个步骤。经经过这个阶阶段,主叫叫用户的身身份已经得得到了确认认,网络认认为主叫用用户是一个个合法用户户,允许继继续处理该该呼叫。 TCH 指指配阶段 主要包括括:指配命命令,指配配完成。经经过这个阶阶段,主叫叫用户的话话音信道已已经确定,如如果在后面面被叫接续续的过程中中不能接通通,主叫用用户可以通通过话音信信道
5、听到MMSC的语语音提示。 取被叫用户户路由信息息阶段主要要包括:向向HLR请求求路由信息息;HLRR向VLR请求求漫游号码码;VLRR回送被叫叫用户的漫漫游号码;HLR向MSC回送送被叫用户户的路由信信息(MSSRN)。MSCC收到路由由信息后,对对被叫用户户的路由信信息进行分分析,可以以得到被叫叫用户的局局向。然后后进行话路路接续。主叫过程的的信令流程程如后面的的图所示。A 注意:应该注意的的是:从VLR到HLR/AUC取取鉴权集的的过程不是是必须的。VLR到HHLR/AAUC取鉴鉴权集时,HLR每次送5组,本次使用一组,另外4组保存在VLR中供后续的鉴权过程使用。只有当VLR中的鉴权集使
6、用完毕,VLR才发起向HLR/AUC取鉴权集的过程。另外,如果果MSC通过过对被叫用用户的MSSRN的分分析得知被被叫用户是是本局用户户,那么就就不会向其其它MSCC发送初始始地址消息息(IAII/IAMM),而是是根据被叫叫用户的位位置区直接接通知本局局BSC对被被叫用户发发起寻呼。如如果被叫用用户非本局局用户,则则通过信令令路由分析析,通过适适当的链路路向目的MMSC发IAI消息息,以建立立话路。主叫接入阶阶段、鉴权权阶段主要要信令:当用户输入入被叫号码码完毕按下下发射按纽纽后,手机机(以下以以MS代替)将将进行一系系列动作,首先MS将在随机接入信道(RACH)向BSS发送信道请求消息,以
7、便申请一个专用信道(SDCCH),BSC为其分配相应的信道成功后,在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息通知MS为其分配的专用信道,随后MS将在为其分配的SDCCH上发送一个层三消息-CM业务请求消息,在该消息中CM业务类型为移动发起呼叫,该消息被BSS透明的传送至MSC,MSC收到CM业务请求消息后,通过处理接入请求消息通知VLR处理此次MS的接入业务请求,(同时,由于在BSC和MSC之间用到了SCCP有连接服务,为建立SCCP连接,MSC还将向BSC回连接确认消息),收到业务接入请求后,VLR将首先查看在数据库中该MS是否有鉴权三参组,如果有,将直接向MSC下发鉴权命令,否则,向相应
8、的HLR/AUC请求鉴权参数,从HLR/AUC得到三参组,然后再向MSC下发鉴权命令。MSC收到VLR发送的鉴权命令后,通过BSS向MS下发鉴权请求,在该命令中含有鉴权参数,MS收到鉴权请求后,利用SIM卡中的IMSI和鉴权算法,得出鉴权结果,通过鉴权响应消息送达MSC,MSC将鉴权结果回送VLR,由VLR 核对MS上报的鉴权结果和从HLR取得的鉴权参数中的结果,如果二者不一致,拒绝此次接入请求,此次呼叫失败;如果二者一致则鉴权通过,鉴权通过后,VLR将首先向MSC下发加密命令,然后通知MSC该MS此次接入请求已获通过,MSC通过BSS通知MS业务请求获得通过,然后MSC向MS下发加密命令,该
9、命令内含加密模式,MS收到此命令并完成加密后,回送加密完成消息,到此MS完成了 整个接入阶段的工作。TCH指配配阶段、取取被叫漫游游号码阶段段主要信令令:经过接入阶阶段和鉴权权加密过程程后,主叫叫用户的合合法身份已已经得到确确认,已经经接入了网网络,为继继续进行呼呼叫,需要要更为详细细的信息,按按照规范,此时MS将发送一个set up消息,在此消息中,携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息,MSC收到此消息后,首先通过S.I.F.O消息 向VLR查询该用户的相关业务信息,VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息,决定此次呼叫是否可以继续,如果可以继续,通过完成呼叫消息向MSC回送
10、该用户数据,MSC收到该信息后,通过呼叫继续消息,经BSS通知MS呼叫在继续处理之中,然后,根据A接口电路情况,向BSC发送指配请求消息,在该消息中选定某条A接口电路,BSC收到该指令后,向BTS、MS指定无线资源,MS收到该指令后,占用成功回送分配完成消息,到此TCH指配阶段完成,本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。MSC收到到MS上报的的指配完成成消息后,进进行被叫分分析,根据据被叫号码码,寻址到到HLR,发发送路由信信息请求消消息,HLLR收到该该消息后,根根据被叫IIMSI查查询得到被被叫所在的的VLR,向向被叫所在在的VLRR请求漫游游号码,被被叫所在的的VLR在受受到请求漫漫游
11、号码消消息后,为为对应的MMS分配MSRRN,然后后在请求漫漫游号码响响应消息中中回送给HHLR,HLR得到到该MSRRN后,向向主叫所在在MSC发送送路由信息息响应消息息,MSCC从该消息中中得到被叫叫的MSRRN,根据据MSRNN进行局间间中继选路路,并向被被叫所在的的MSC发送送IAI消息息。至此主主叫信令流流程基本结结束。1.2 被叫信令令流程对移动用户户来说,被被叫的过程程从MSCC向BSC发起起对被叫用用户的寻呼呼开始,到到主叫和被被叫通话为为止。一般般来说,被被叫流程经经过几个大大的阶段:接入阶段段,鉴权加加密阶段,TCH指配阶段,通话阶段。 接入阶段主主要包括:手机收到到BTS
12、的寻寻呼命令后后,信道请请求,信道道激活,信信道激活响响应,立即即指配,寻寻呼响应。经经过这个阶阶段,手机机和BTSS(BSC)建建立了暂时时固定的关关系。 鉴权加密阶阶段主要包包括:鉴权权请求,鉴鉴权响应,加加密模式命命令,加密密模式完成成,呼叫建建立。经过过这个阶段段,被叫用用户的身份份已经得到到了确认,网网络认为被被叫用户是是一个合法法用户。 TCH指配配阶段 主要包括括:指配命命令,指配配完成。经经过这个阶阶段,被叫叫用户的话话音信道已已经确定,被被叫振铃,主主叫听回铃铃音。如果果这时被叫叫用户摘机机,主被叫叫用户进入入通话状态态。 通话阶段段主要包括括:计费命命令等。被叫接入阶阶段、
13、鉴权权阶段主要要信令流程程当一个端局局MSC收到到它局发送送的IAII消息后,为为了确定被被叫用户是是否能够接接受此次呼呼叫,MSSC会首先先通过S.F.I.C消息向相相应的VLLR查询有有关该被叫叫用户的用用户信息,如果VLRR通过查询询用户信息息,发现该该用户可以以接受此次次呼叫(未关机且且允许接受受呼叫),会向MSSC发送寻寻呼命令消消息,在该该消息中,含含有用户的的位置信息息(LAII),MSC收到到此信息后后,查询数数据,得到到控制此位位置区的BBSC的信信令点编码码,向相应应的BSCC下发寻呼呼命令, BSC通知知所控制的的BTS在寻寻呼信道(PCH)下发寻呼消息。手机一直在侦听该
14、信道,当收到寻呼自身的消息后,在随机接入信道(RACH)上报寻呼响应消息,(由于在A接口用到了SCCP的有连接服务,所以寻呼响应同时被视为SCCP的连接建立请求消息,MSC的SCCP层对应的应该回一个连接证实消息),同时MSC向VLR发送处理接入请求消息,VLR首先启动鉴权流程,查看该用户的鉴权参数组,如果VLR中没有该用户的鉴权三参组,VLR会发起向HLR取鉴权参数的过程(详细过程可以参见主叫用户的接入过程中的鉴权过程),否则VLR会直接向MSC发送启动鉴权消息,在启动鉴权消息中含有该用户的一个鉴权三参组(RAND,KC,SERS),MSC收到该消息后,会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权
15、命令,MS收到鉴权请求后,根据SIM卡中的KI,计算出对应的SERS,之后,将SERS在鉴权响应消息中上报MSC,MSC回送至VLR,VLR收到鉴权响应消息后,核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致,如果一致,向MSC发送接入请求接受消息,通知MSC该用户的此次接入请求被接受。并通过完成呼叫消息向MSC回送被叫的用户信息;如果不一致,此次呼叫将被拒绝。被叫TCHH指配阶段段、通话阶阶段主要信信令流程:MSC收到到完成呼叫叫消息后,向向BSS侧发发送SETTUP消息息,提示将将建立呼叫叫,MS收到该该消息后,回回送呼叫证证实消息,之之后,MSSC选择相相应的A接口电路,向向
16、对应的BBSC发送送指配请求求消息 ,BSC根据据资源情况况分配相应应的无线资资源,并通通知MS,MS占用成成功后回送送指配完成成消息,同同时被叫MMS开始震震铃,向其其所在MSSC回震铃铃消息,该该MSC向主主叫所在MMSC回地地址全消息息,主叫所所在MSCC向MS发送被被叫震铃消消息,此时时主机用户户可以听到到回铃音;被叫用户户如果决定定接受此次次呼叫,按按应答按纽纽,此动作作被手机翻翻译成为CCONNEECT消息息,向MSSC发送,MSSC收到该该消息后,向向主叫MSSC发送应应答消息(ANC),主叫MSC收到此消息后,向主叫MS发送连接建立请求消息,主叫MS相应的向主叫所在MSC回连接
17、证实消息,此消息经被叫MSC传送至被叫MS,于是,本此呼叫开始通话,双方进行通话。1.3 拆线部部分拆线部分相相对而言是是个很独立立的过程,不不管是主叫叫先发起还还是被叫先先发起,流流程基本是是类似的:拆线、释释放、释放放完成、清清除、清除除完成,不不同之处仅仅在于交换换局之间的的TUP消息息略有不同同。主叫先拆线线:在拆线阶段段,手机用用户的挂机机动作被手手机转换为为拆线消息息(Dissconnnect),经BTS、BSC向MSC传送送,MSCC收到拆线线请求之后后,有两个个动作:向向BSC下发发释放命令令(Relleasee);同时时MSC需要要向被叫所所在的MSSC发送前前向拆线TTUP
18、消息息请求。此此后,主叫叫方和被叫叫方的拆线线过程将分分别进行:主叫所在MMSC在收收到拆线消消息后,首首先向MSS发送DTAAP消息REAALSE命命令,MSS去活本次呼呼叫占用的的所有信道道,并发送送释放完成成消息确认认,网络侧侧则会在本本端释放所所占信道以以便可以分分配给其它它呼叫连接接使用;之之后,MSSC向BSS发送送BSSMMAP消息息CLEAAR COOMMANND,指示示应该释放放无线资源源,BSSS收到CLEEAR CCOMMAAND 消消息后,开开始清除无无线接口,同同时将分配配给此次呼呼叫的地面面资源均标标示为空闲闲,向MSSC发送CLEEAR CCOMPLLETE ,M
19、SC收到到CLEAAR COOMPLEETE 消消息后,释释放地面资资源。被叫所在MMSC收到到CLF消息息后,向主主叫所在MMSC会释释放保护消消息,同时时启动本局局资源释放放流程:MMSC向MS发送DTAAP消息REAALSE命命令,MSS去活本次次呼叫占用用的所有信信道,并发发送释放完完成消息确确认,网络络侧则会在在本端释放放所占信道道以便可以以分配给其其它呼叫连连接使用;之后,MSSC向BSS发送送BSSMMAP消息息CLEAAR COOMMANND,指示示应该释放放无线资源源,BSS收到到CLEAAR COOMMANND 消息息后,开始始清除无线线接口,同同时将分配配给此次呼呼叫的地
20、面面资源均标标示为空闲闲,向MSSC发送CLEEAR CCOMPLLETE ,MSC收到到CLEAAR COOMPLEETE 消消息后,释释放地面资资源。被叫先挂机机:1.4 移动呼叫叫移动(主主叫、被叫叫在同一个个MSC内)1.5 移动呼叫叫移动(主主叫、被叫叫在不同的的MSC内,拆拆线过程略略)1.6 移动呼叫叫固定用户户1.7 固定用户户呼叫移动动用户(经经GMSCC到VMSCC)1.8 固定用户户呼叫移动动用户(PPSTN直直接与VMMSC相连连,VMSSC兼做GMSSC)1.9 呼叫过程程的异常流流程:VLLR返回一一个否定的的“访问请求求消息”1.10 呼叫过过程的异常常流程:移移
21、动用户不不允许呼出出1.11 呼叫过过程的异常常流程:移移动用户话话音信道分分配失败1.12 呼叫过过程的异常常流程:对对被叫移动动用户选路路失败1.13 呼叫过过程的异常常流程:从从被叫用户户所在局收收到TUPP失败信号号1.14 呼叫过过程的异常常流程:被被叫用户关关机被叫用户MMSB已关机,则则在VLRR中设置了了IMSII分离标志志,那么HHLR请求求MSRNN时,VLRR因该MS已有分分离标志而而作MSRRN分配失失败。HLLR则返回回一个“MSRNN请求”否定的结果果.1.15 呼叫过过程的异常常流程:VVLR指示示被叫用户户不可能接接入如果VLRR收到的来来话用户不不可能接入入,
22、如该用用户呼叫被被禁止或VVLR收到到非期望值值时,则本本次呼叫释释放。1.16 呼叫过过程的异常常流程:无无寻呼响应应 1.17 呼叫过过程的异常常流程:被被叫用户忙忙1.18 呼叫过过程的异常常流程, 被叫侧无无线话务信信道指配失失败 1.19 呼叫过过程的异常常流程, MS-BB久叫不应应 如果被叫叫久叫不应应,则网络络对主叫和和被叫启动动清除过程程。1.20 呼叫过过程的异常常流程:释释放异常1.21 用户户早释移动用户无无拨号早释释。在呼叫接续续处理过程程中用户可可能早释,早早释发生时时,MS发出“断连”信号(diisccoonectt)发向网网络,网络络在呼叫处处理的不同同阶段接收
23、收到该“断连”消息即进进入释放处处理,释放放呼叫。释释放过程的的信号 流程参见见正常的释释放情况。小结本节课主要要描述了移移动用户的的呼叫过程程的信令流流程,包括括移动主叫叫,移动被被叫,汇接接呼叫。应应该能够掌掌握各种呼呼叫过程的的信令流程程,如移动动呼叫固定定用户,固固定用户呼呼叫移动用用户,TMMSC的汇汇接呼叫过过程的信令令流程。对对各种异常常流程应该该有一定认认识,特别别是资源的的释放过程程。第二节 鉴鉴权2.1 鉴权原理理和操作机机制鉴权是通过过比较MSS提供的鉴鉴权响应和和AUC提供供的鉴权三三参数组之之间是否一一致进行判判断的,通通过鉴权,可可以防止非非法用户(比比如盗用IIM
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