GSM信令分析和案例详解

1、信令分析和案例详解 导言导言 Layer 3信令分析信令分析 切换案例切换案例导言导言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。FG742.dsf981026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

2、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 。下图中的下图中的TC表示复帧序列号，可以看出，当表示复帧序列号，可以看出，当TC=4、5时，发送的内容是可时，发送的内容是可选的，其它是固定的。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）时，表示跳频时发类型1，不跳频时发类型不跳频时发类型3当类型当类型4中发送的关于小区重选信息不够

3、完整时，由类型中发送的关于小区重选信息不够完整时，由类型7、8补充。且在补充。且在TC=7、3时发送（下图示）时发送（下图示）对于类型对于类型5、6在下行的在下行的SACCH上发送，并没有复帧规范，除非切换完成后上发送，并没有复帧规范，除非切换完成后要立即发送类型要立即发送类型5、6。呼叫信令呼叫信令TEMS图图从图可见，由从图可见，由Channel Request起，起，MS向系统发起向系统发起呼叫请求，至呼叫请求，至Connect Acknowledge连接确认为止，连接确认为止，是一个完整的呼叫流程是一个完整的呼叫流程 通话建立（通话建立（MS作主叫）作主叫）信令过程说明RR层连接建立R

4、ACHUL：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_REQUEST 鉴权请求SDCCHUL：AUTH_RESPONSE鉴权响应SDCCHDL：CIPHERING_REQUEST加密命令SDCCHUL：CIPHERING_

5、COMPLETE加密完成呼叫详细流程呼叫详细流程CC层连接的建立SDCCHUL：SETUP 请求建立呼叫内容：呼叫请求的业务种类及MS发送方式、编码标准等SDCCHDL：CALL _PROCEEDING 系统接受请求后开始处理呼叫SDCCHDL：ALERTING 振铃音SDCCHDL：ASSIGNMENT_COMMAND 分配TCHSDCCHUL：ASSIGNMENT_COMPLETE 分配确认SDCCHDL：CONNECT 用户摘机或连接消息SDCCHUL：CONNECT_ACKNOWLEDGE连接确认，表示MS接受连接释放流程信令释放流程信令TEMS图图从图可见，这是一个主叫先挂从图可见，

6、这是一个主叫先挂机的释放过程，由机的释放过程，由Disconnect（断连）开始，（断连）开始，网络开始拆链，至网络开始拆链，至Channel Release完成信道的释放完成信道的释放 呼叫清除（主叫先挂机）呼叫清除（主叫先挂机）信令过程说明清除CC层和MM层连接TCHUL：DISCONNECT 断开连接消息，指明呼叫清除发起端及清除原因，网络受到后开始清除业务信道的连接TCHDL：RELEASE呼叫释放，通知MS网络正释放CC层连接，MS收到RELEASE消息后将停止CC连接定时同时开始释放MM连接TCHUL：RELEASE COMPLETEMS释放MM并发送本信息，网络接收道后释放MM层

7、连接释放RR层连接TCHDL：CHANNEL RELEASE释放专用信道，专用信道释放后MS进入IDEL状态呼叫清除（被叫先挂机）呼叫清除（被叫先挂机）信令过程说明清除CC层和MM层连接TCHDL：DISCONNECT断开连接消息，指明呼叫清除发起端及清除原因，MS受到后开始清除业务信道的连接TCHUL：RELEASE呼叫释放，通知MS正释放CC层连接，网络收到RELEASE消息后将停止CC连接定时同时开始释放MM连接TCHDL：RELEASE COMPLETE网络释放MM连接并发送本信息释放RR层连接释放RR层连接TCHDL：CHANNEL RELEASE释放专用信道，专用信道释放后MS进入

8、IDEL状态位置更新流程信令位置更新流程信令TEMS图图从图可见，这是一个主叫先挂从图可见，这是一个主叫先挂机的释放过程，由机的释放过程，由Channel Request（信道请求）开始，（信道请求）开始，MS向网络申请，至信道向网络申请，至信道Downlink Location Updating Accept完成位置更完成位置更新新正常位置更新的信令正常位置更新的信令位置更新位置更新信令过程说明RR层连接建立RACHUL：CHANNEL _REQUEST内容：建立原因和随机参考值（RAND）原因：寻呼响应、紧急呼叫、MS发起呼和呼叫重建叫等RAND：有5 位，用来区别不同MS所发起的请求。A

9、GCHDL：IMMEDIATE_ASSINGMENT在Um接口建立MS与系统间的无线连接（分配SDCCH）RR连接建立SDCCHUL：LOCATIONUPDATING_REQ位置更新请求，当MS的LAI等变化时进行SDCCHDL：AUTH_REQUEST 鉴权请求SDCCHUL：AUTH_RESPONSE鉴权响应SDCCHDL：CIPHERING_REQUEST加密命令（当系统收到的TMSI与上次不同时进行）SDCCHUL：CIPHERING_COMPLETE加密完成（同上）SDCCHDL：LOCATIONUPDATING_ACC位置更新接受释放RR层DCCHDL：CHANNEL RELEAS

10、E释放专用信道，专用信道释放后MS进入IDEL状态切换流程信令切换流程信令TEMS图图 切换分小区内切(INTRA)、 BSC内小区切换、不同BSC切换、不同MSC切换。 切换由BSC发起，所有的切换标准，亦即切换触发的条件设置都记录在BSC里。激活状态的MS，向上发Measure Report，经BTS发到BSC（BTS如果处理过测量报告，即上发的是测量结果）。BSC收到测量报告后，经过累积、均方值计算等，加之无线辅助功能、惩罚处理等，得出主邻区切换队列，这是定位的过程（LOCATING）。定位不代表就要切换，只有达到某些触发门限值后，才会触发，在话务统计中体现NECELHO、NICELHO

11、的各项计数器内容。 触发切换需要信道，BSC会试着向目标BTS要求信道资源，只有信道资源可激活分配情况下，BSC才向MS下发切换命令（handover command)，亦即记入切换尝试次数中（NCELLREL 、NECELLREL)。 记住：记住： 1 1、所有的切换都是在偷帧情况下进行的，即都是利用、所有的切换都是在偷帧情况下进行的，即都是利用FACCHFACCH进行的。进行的。 2 2、同步切换时（网络同步、同一基站不同小区的时钟源一致等情况），、同步切换时（网络同步、同一基站不同小区的时钟源一致等情况），BTSBTS 是不用给是不用给MSMS下发物理信息。相反，任何异步切换都要发物理信

12、息。下发物理信息。相反，任何异步切换都要发物理信息。小区内切换流程小区内切换流程1、测量报告。在建立了主信令信道后，移动台每480ms（SACCH周期）发送1次测量报告。2、预测量结果。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。3、信道激活。基站控制器向基站收发信台发送一条信道激活消息。收到测量报告后，BSC会进行计算与处理，如果符合切换触发条件，BSC开始搜索和分配TCH信道，用以在某种协议下完成这次通话，其中最重要的是：分配给目标小区哪个收发信机以及此BTS的信道组合（在信道分配原在信道分

13、配原则中介绍，则中介绍，CHAPCHAP）。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、基站控制器计算的有关此次接入的初始时间提前量。4、信道激活证实。对信道激活消息的应答。当基站收到这条消息后，它开始发送和接收TCH/SACCH信道，在这条消息中用到的参数是接收到的信道激活消息的功率电平。5、分配命令（Assignment command)。BSC向MS发出信道指配命令，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、能量级别、小区信道描述、信道模式（全速率/半速率）和移动分配。 6、SABM（异步平衡模式,FACCH

14、）。这是一条由MS发给BTS的第二层的消息， 包含一些第三层消息，包括业务请求，加密键序列，移动台级别和移动标识。7、Establish Indication(建立指示）。BSC根据发回的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，从BTS来的观点，在这个阶段它指示MS所在的新的TCH信道。因此，BTS向BSC发送MS所在某一TCH信道的描述消息。其次，BTS通过这条消息识别所连接的信令信道，同时在这个消息中添加收到的第3层消息。8、UA。UA通常是建立第二层LAPDm链路时的第二层确认，也是对SABM的回应。9、Assignment Complete(指配完成）。这条消息由移

15、动台发送给网络以指示移动台已成功建立主信令链路。10、RR（receiver ready)。BTS向MS发送RR帧，让MS准备好收发新信道的信息。11、切换执行切换执行 (Handover Perform (Handover Perform ）。切换执行消息传到MSC。当切换执行消息被网络接收，它释放旧信道。12、释放请求（Release Request). BSC通知BTS它已占用了新的TCH， 已不再需要旧的TCH。 BSC用释放请求过程来释放旧的TCH。14、RF信道释放。BSC要求BTS释放所有旧的无线资源，BTS发送证实消息给BSC，这些无线资源为: TCH/FACCH和SACCH。

16、 同同BSCBSC小区切换小区切换 与所有的切换一样,先是有测量报告上发，然后BSC根据切换设置标准，决定是否要触发切换。如果要触发切换，便向目标BTS（小区）发起信道激活请求（BSCBSC主要是通过主要是通过BCCHBCCH与与BSICBSIC来寻找匹配检查目标邻区，然后邻区属性是否为本网元小区或者外部小区的过程来寻找匹配检查目标邻区，然后邻区属性是否为本网元小区或者外部小区的过程）* *。目标BTS（小区）正确回复信道激活请求证实（这风险其中也包含可能出现资源不足、拥塞、或者目标小区已经死去、传输质量差发不了证实消息等）后，BSC才向MS发切换命(handover command)。5、6

17、 切换命令消息由BSC发向BTS，用以告知MS改变专用信道的配置和所需的时间调整。BTS将消息传到移动台。7、切换接入（handover access)。移动台按照BSC通知的目标小区的信道配置等信息，以随机模式向新的BTS发一个切换接入的消息。8、切换检测（handover detect)。目标小区通知BSC它已检测到切换接入消息。 *:这表示如果表示如果BABA表里没有表里没有BCCHBCCH、BSICBSIC对应，手机根本不会测试之，不管它的信号有多强，测量报告里对应，手机根本不会测试之，不管它的信号有多强，测量报告里都没有它。另一方面，也意味着同都没有它。另一方面，也意味着同BCCHB

18、CCH同同BSICBSIC的危险性！的危险性！9、物理信息(physical information)。消息包括与各物理层有关信息保证移动台的准确传输。在异步切换的情况下，此消息要由新小区下发到MS，以保证MS能够正确接入新小区。同步切换是没有发物理消息的。10、SABM（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， 加密键序列，移动台级别和移动标识。一直是MS发向BTS的。之后BTS再告诉BSC一个建立指示（Establish Indication)，告知现在这个切换后的MS的信道占用情况。之后，BTS回应MS一个UA响应。13、切换完成（handover c

19、omplete)。MS向BTS发送切换完成消息，表示正常恢复业务。14、RR帧（receive ready)。BTS发“接收准备”消息给MS，表示它也准备好接收。15、切换完成（handover complete)。在发出RR消息后，BTS接着告诉BSC切换完成。16、切换执行（切换执行（handover perform)handover perform)。切换执行消息传到MSC。当切换执行消息被网络接收后，它将释放旧信道。 之后，BSC主动向BTS发起释放请求，BTS回应。再接着是RF信道释放过程。到此，完成了一次同BSC小区切换。MSCBSCBTS1MS2Channel Activatio

20、n3Channel Activation Ack4Measurement Report(SACCH)1Prep_Measurement ResultSABM(FACCH)10Establish Indication11UA(FACCH)12Handover Complete(FACCH)13RF Channel Release19RF Channel Release Ack20Receiver Ready(FACCH)14HO PerformedBTS216Handover Command5Handover Command(FACCH)67HO Access(FACCH)Handover De

21、tect89Physical Info(FACCH)Hondover Complete15Release Request17Release Confirmation18同同MSCMSC不同不同BSCBSC切换切换 同一MSC下，不同BSC之间的切换，相比于同BSC切换，多了一个参加网络实体MSC。原BSC决定要切换时，先检查目标小区是否为本网元小区或者外部小区的（同样是通过邻区的BCCH与BSIC来寻找匹配的邻区，然后先检查内部小区表，再是外部小区表，不管邻区是同MSC外部小区，还是不同MSC外部小区，都在向MSC要求切换消息中上报此目标小区，因为因为MSCMSC是唯是唯一根据一根据LAILA

22、I查找小区属性的网络实体查找小区属性的网络实体）。决定是外部小区后，BSC向MSC发切换要求，开始外部切换流程：1、切换要求（handover required)。BSC TO MSC,携带目标小区表。2、切换请求（handover request)。MSC 经检查CGI中的LAI（BSCBSC内切换不包含任何的内切换不包含任何的CGICGI消息消息）后，确定是本MSC的小区，然后再确定属于哪个BSC，最后向目标BSC发切换请求，消息内包含目标小区、切换所需要PCM、信道类型。3、切换请求证实（handover request ack)。目标BSC向目标小区要求激活信道成功后，回送证实给MSC

23、，消息包括了下一步层三消息“切换命令”的NEW TCH与切换参考号(不同BSC切换，都需要HO参考号）。同时，目标小区等待接收MS发来的切换接入消息（根据切换参考根据切换参考判别判别)。 4、切换命令（handover command)。MSC向原BSC发送切换命令，携带目标信道号,并无线接口上的Handover Command的信息（NEW TCH与切换参考号）。原BSC接收后，继续下发到BTS、MS，告知MS切换目标信道及切换号。5、切换接入（handover access)。与其他的切换一样，MS在上行随机发送切换接入突发。6、切换检测（handover detect)。目标小区接到MS

24、上行发来的切换接入后，继续上发告诉BSC，经由BSC传至MSC。7、切换完成（handover complete)。收到切换检测，根据网络同步模式，新BTS考虑是否要发物理信息。在经过MS与新小区、新小区与新BSC之间的二层消息（SABM-ESTABLISH INDICATE-UA）后，新小区与MS之间正式通信。MS经新BTS、新BSC向MSC回送切换完成消息。8、清除命令（Clear Command)。MSC收到“切换完成”消息后，要求旧BSC清除资源。9、清除完成（Clear Complete)。旧BSC向旧BTS要求释放、RF释放后，回复MSC资源清除完成。MSCMSC之间切换之间切换

25、BSC-A首先接收测量报告，进行处理后触发外部切换(这一步与同MSC不同BSC切换一样)，然后源MSC-A根据BSC-A发来的切换要求（handover required，包含全球目标小区表)，从邻局表中匹配检查目标小区所在MSC（如果目标小区的LAC没有相对应邻局，即此次切换没有发生）。1、切换要求（Handover Required)。BSC-A查明目标小区不属自己的内部小区后，向MSC-A发起切换要求，该请求消息内带有源小区和目标小区的CGI。2、准备切换（准备切换（Prepare Handover)Prepare Handover)。此消息为MAP消息， 源MSC-A收到源BSC-A的

26、“HO-Required”后，若发现目标小区的LAC不是本MSC的，则会查询其RC路由表（包含相邻MSC的LAC和路由地址），根据路由地址，向MSC-B发“切换准备”（PERFORM-HO）消息。消息内含目标小目标小区的区的CGICGI，源服务小区的源服务小区的CGICGI，是否需要分配切换号码的指示是否需要分配切换号码的指示等信息。 3、切换请求（Handover Request)。目标MSC-B根据源MSC-A提供的“执行切换”的消息，检查目标小区是否存在于内部小区表中、原服务小区是否存在于外部小区表中。只有两者都检查通过，MSC才认为此切换是符合规定的，才继续向目标小区所在的BSC-B建

27、立SCCP链路，发起“切换请求”(内含目标小区、PCM & Channel Type)。4、切换请求证实（Handover Request Ack)。目标BSC-B经向目标小区请求信道激活成功后，向目标MSC回复证实（内含NEW TCH与切换参考号。注意：切换参考号属注意：切换参考号属BSCBSC发，但是切换号码是发，但是切换号码是VLRVLR的事的事) )5、切换号分配（Allocation handover number)。要发起跨局切换，源MSC发来的“执行切换”命令中，指示是否需要申请切换号（不同于切换参考号，后者是作用于Um口）。目标MSC向它的VLR请求分配切换号。6、发送切换报告

28、（Send Handover report (HON)。目标VLR针对它的MSC的切换号分配请求，随机选择一切换号，在“发送切换报告”中回复（无切换号码资源分配时，失败！无切换号码资源分配时，失败！）。7、无线信道证实（无线信道证实（Radio Channel AckRadio Channel Ack (MAP) (MAP)。在目标BSC、目标VLR准备好资源后，目标MSC向源MSC-A（ANCHOR MSC）回送无线信道证实（包含包含NEW TCHNEW TCH与切换号码头与切换号码头HONHON），以响应第二步中源MSC-A提出的“执行切换”要求。8、初始地址消息初始地址消息(IAM)(I

29、AM)。IAM是在信令系统第7层（SS7）所定义的，是综合服务数字网络（ISUP）呼叫设置的一部分。该消息被用来抓取电路，传输选址、呼叫处理或路径信息。初始地址消息包括地址和其他与路径和呼叫处理相关的信息。源源MSC-AMSC-A根据切换号码与根据切换号码与MSC-BMSC-B建立路由建立路由，向MSC-B发送“初始化地址消息”（IAM），告诉对方传输选址与切换所用电路信息，使MSC-B识别哪个话音信道是为移动台保留（路由可能经由多个信令中转点，当IAM到达每个SSPn时，SSPn的MTP层会再次分析路由，在SSPn的路由表中查找目标信令点编码DPC，发现不是自已的消息，就找出转发这个消息的路

30、由及具体的链路进行转发。9、地址全消息（地址全消息（ACMACM）。目的交换局(MSC-B)检验IAM消息，然后向源交换局（MSC-A）发回地址全消息（ACM），这一消息会沿着原来IAM发送的路由反向传回源交换局（MSC-A），沿路各SSP点也相应检查DPC后转发。ACM包含6类信令：（1、地址全、计费（ADC） （Address-complete, charge）；2、地址全、免费（ADN）（Address-complete, nocharge）；3、地址全、投币式（ADX）（Address-complete, coin box）；4、地址全、空闲、计费（AFC）（Address-compl

31、ete, charge subscriber free）；5、地址全、空闲、免费（AFN）（Address-complete, no charge, subscriber free）；6、地址全、空闲、投币式（AFX）（Address-complete, coin box, subscriber free）10、切换命令（Handover Command)。收到目标MSC发来的ACM消息后，源MSC-A理清了计费问题。接着，源MSC-A向原BSC-A发送切换命令。11、切换命令（HANDOVER CMD）。经原BSS-A向MS告知切换，新的信道信息。12、切换接入与检测（handover ac

32、cesshandover detect)。MS尝试在新小区的信道上接入。新小区收到切换接入突发后，上传告知新BSC-B、新MSC-B。之后新小区、新BSC与MS的物理信息物理信息收发、收发、SABMSABM、建立指示、建立指示、UAUA过程过程，与上述的切换一样，这里略去不讲。13、切换完成（Handover Complete)。MS在新BSS-B分配的信道上，经由新BSS-B告知新MSC-B切换已经成功。14、发送结束信号发送结束信号（Send End Signal)。新服务MSC-B向旧MSC-A发送MAP消息，告知切换已经成功。15、清除命令（Clear Command)。旧MSC-A向

33、旧BSC-A发送清除命令，告知切换已经结束，可以释放掉各方面的旧资源了（这里主要指A口的PCM资源）。16、清除完成（Clear Complete)。旧BSC-A与旧小区协商后，释放所有资源，然后向旧MSC回复。17、询问（ANS）。MSC之间电路释放询问，由新MSC-B向旧MSC-A发送。18、释放（TUP/ISUP）。旧MSC-A通知新MSC-B可以释放电路了。19、结束信号（END SIGNAL）。旧MSC回应新MSC上面发来的SEND END SIGNAL。致此，两个MSC的交接完毕（注意：GSM规范中的定义的真正意义上的局间切换真正意义上的局间切换，早在新局发给旧局“Send End

34、 Signal”收到后结束，这里仅是一些后续的资源释放流程。）20、释放切换报告（handover report)。新服务MSC通知自已的VLR清除切换报告(当然包括切换号码的释放啦），因为MS已经在自己的区域内正常进行业务了。切换小结切换小结1、BSC内切换没有“切换请求”消息，均由BSC内部分析处理，一旦发现有符合条件的目标小区，且BSC内时，直接下发“信道激活”消息。 BSC内切换在任何消息内都不带CGI，由BSC内部处理，只在切换结束，给MSC发送“HO-Performed” 通知，之前MSC不参与。2、当目标小区不是本BSC时，BSC则将源小区和目标小区的CGI号以及切换原因通过“HO-Required”上报给MSC，MSC查询到目标小区的LAC在本MSC内时，则发送“HO-Request”给目标小区所在BSC，由目标BSC激活目标小区信道，完成以后流程。从切换请求开始，MSC一直参与3、当MSC发现目标小区LAC不属于本MSC时，就会查询其“REMOTLAC表”（包含相邻MSC的LAC和路由地址），根据路由地址，向目标MSC-B发“切换准备”（Prepare-HO）消息。消息内含目标小区的CGI，是否需要分配切换号码的指示等。根据该消息，目标MSC-B向VLR-B索要