GSM信令协议简介

1、WGC3Tony Liu06/11/2009GSM 信令协议简介 Content 1. 基本概念 2. GSM信令协议架构 3. 信令协议简介 4. 实例1. 基本概念信令 通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递,它们按照既定的通讯协议工作,将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息,而在电信网中叫做信令(Signal)。 在通信系统中把协调不同实体所需要的信息称为信令信息，也称之为信令消息。通信协议 是指网络中应用进程之间相互通信所必须共同遵守的约定的集合。 包含以下三个基本要素： (1)语义(Semantics)：定义了用于协调

2、通信双方和差错处理的控制信 息，是对构成协议的协议元素含义的解释，即“讲什么”。 (2)语法(Syntax)：规定了通信所用的数据格式、编码与信号电平等；是 对所表达内容的数据结构形式的一种规定，即“怎么讲”。 (3)定时规则(Timing)：明确实现通信的顺序、速率适配及排序。2. GSM信令协议架构(1)Figure 1-1 interfaces in the GSM PLMN2. GSM信令协议架构(2)Figure 1-2 GSM protocol architecture for signaling3. 信令协议简介3.1 Physical Layer3.2 Data Link La

3、yer3.3 Network Layer3.4 信令成突发的过程 GSM 系统通过MSC 建立与公众电信网的接口，其内部各功能实体的互连也是由接口标志，并由相应的接口协议予以定义的。协议是各功能实体之间的“语言”，接口表示相邻实体之间的接触点，协议通过接口传递有关信息，例如各种通信与管理功能信息。 GSM 的接口协议是统一且明确的。GSM 系统各接口采用的分层协议结构是符合开发系统互连（OSI）参考模型的。 分层的目的目的是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议功能，优点是任何一个功能块的扩充或修改具有独立性、灵活性，有利于新业务、新技术的引入和未来发展。3.1 Physical L

4、ayer(1) 无线Um接口，提供无线链路的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道。 A 接口在BSS 与MSC之间主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。采用公共信道信令NO.7（CSS7）的消息转移部分（MTP）的第一级来实现，采用2Mbit/s的PCM数字链路作为传输链路，性能符合GB761187标准； Abis接口是GSM网络的基站系统中，BSC(Base Station Controller，基站控制器)和BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)之间的接口，用于BSC与BTS之间传输业务信息和信令信息。通常采用

5、2Mbit/sPCM链路，符合CCITTG.703和G.704要求。 3.2 Physical Layer(2) Um接口被定义为MS与BTS之间的通信接口，我们也可称它为空中接口，在所有GSM系统接口中，Um接口是最重要的。首先，它实现了各种制造商的移动台与不同运营者的网络间的兼容性，从而实现了移动台的漫游。其次，它的制定解决了蜂窝系统的频谱效率，采用了一些抗干扰技术和降低干扰的措施。很明显，Um接口实现了MS到GSM系统固定部分的物理连接，即无线链路，同时它负责传递了无线资源管理、移动性管理和接续管理等信息。 BTS 和MS 之间传递着大量的信息，根据传送的信息种类的不同，我们将信道定义为

6、不同的逻辑信道。这些逻辑信道根据一定的规则映射到不同的物理信道进行传输。逻辑信道可分为两类：业务信道（TCH）和控制信道（CCH） (1) 业务信道。 (2) 控制信道。 控制信道(CCH)用于传送信令和同步信号。 它主要有三种： 广播信道(BCH)、 公共控制信道(CCCH)和专用控制信道(DCCH)。 广播信道(BCH)。 公用控制信道(CCCH)。 专用控制信道(DCCH)。3.2 Data Link Layer数据链路数据链路(data link)： 要在一根线路上传送数据，除了要有一条物理线路外，还要有一些必要的规程来控制这些数据的传输。将实现这些规程的硬件和软件加到链路上，就构成了

7、数据链路。主要功能主要功能 通过数据链路协议，在不太可靠的物理链路实现可靠的数据传输(物理链路：噪声干扰，失真，不可靠)具体功能具体功能为网络层提供数据传输服务3.2 Data Link LayerInterface and Protocol Um接口接口LapDm协议协议(Link Acess Procedure on Dm channels)Dm信道链路接入协议。LAPDm 将L3 信息转换成帧，并处理L1 来的应答帧。Abis接口接口LapD 协议协议 其帧格式符合固定网ISDN 标准，将高层信息组装成LAPD 帧经D 通道传输，信令消息使用64kbit/s 速率传输。A接口接口MTP协

8、议协议分为MTP2和MTP3两部分，MTP2集中了MTP中全部的链链路层协议路层协议，MTP3则包含了网络层的部分协议3.2 Data Link LayerFrame（1） LapD及MTP2都使用的是HDLC的帧定义方式； flag：01111110 为了保证帧开始和结尾的唯一性，如果内容中出现5个连续的1时，需要在发端自动插入一个0，同时在收端自动删除这个0，恢复信息的原貌，引入flag的好处：帧的长度可变；不必指示实际长度。上一帧的结束标志同时也是下一帧的开始标志。 LapDm，利用无线接口的同步方式同步方式传送定义帧的方式的信息。LapDm中不使用flag，而是使用物理层上已有的块的概

9、念。长度等于一个物理层的块的大小，23个字长，如果信息长度小于这个最大值，对空闲字节填上缺省值“00101011” 如果信息的长度大于帧长度限制时，就要把信息分组，分成几帧，收端再重组。分组时，每帧加一个bit（加头信息），1表示还有后续帧，0表示最后一帧。3.2 Data Link Layer误码检测及纠错（1）错误检测目的 其一，最大似然的对帧中的错误进行捕捉，以便要求网络使用重发机制覆盖这个错误； 其二，监视链路的质量，当误码率超过门限时，产生报警。检测方法 HDLC每帧包括16bit的冗余，称为帧校验序列（FCS），用于误码检测。 无线路径无线路径上由于物理层已经提供了具有检验功能的传

10、输编码方案，所以不需要额外的误码检测方式。3.2 Data Link Layer误码检测及纠错（2）覆盖误帧方法 帧证实和重复功能。 三种协议都使用了类似HDLC的反向纠错机制，有下列两种模式同时存在： （1）非证实模式（Unacknowledged mode），无论收端收到与否，每帧只发一次；因为在系统中并不是所有的信令都要求同样的级别，且侧重面各不相同，例如MS向BSS报告的测试结果消息时，以非证实方式传输更加简捷便利。 （2）证实模式（Acknowledged mode） ，以重复方式纠正错误帧。LapDm及LapD，证实是通过接收端发送发端下一帧的帧号来实现的。 LapD和LapDm中

11、引入窗口的概念，窗口的大小决定了有待证实的保持数量，需要足够大，避免发端不必要的等待证实延时。窗口的尺寸决定有待证实的保持数量，这个尺寸要足够大，以避免发端出现不必要的等待证实延时。其中LapD的窗口是可变的，在LapDm中固定为1，就是简单的发送等待协议。LapD跟MTP中的循环次数为128，而LapDm是8,为了减少帧号所占字节数。MTP2中，收端把上一次的正确的帧号回传到发端。3.2 Data Link Layer误码检测及纠错（3）同步同步 当证实模式建立时，首先要建立两端的计数同步，结束时还需要有一个释放过程，释放所占资源。 例如：在LapD和LapDm消息中使用SABM和UA消息对

12、建立两端同步，使用DISC和UA消息对，释放已建立的证实模式；非证实模式可以随时发送。Set Asynchronous Balanced Mode 3.2 Data Link Layer复用 一个链路层可以处理同一信道的多个独立的消息流，为了使收端区别这些混在一起的消息，必须加入一个地址段，这种设计源于ISDN的LapD协议中点到多点的通信应用。虽然无线路径是点到点的应用，但是仍然保持这个机制。无线接口上同时存在两种消息流，即信令跟短消息。在一条链路上使用标志SAPI（业务接入点标志）加以区别.GSM中定义SAPI是指不同的应用协议。Um接口，LapDmLapDm中定义的SAPI0SAPI0对

13、应信令应用，对应信令应用，SAPI3SAPI3对应短消息业务对应短消息业务；Abis接口，LapDLapD中复用有两个方面，其一是不同功能之间的区别功能之间的区别；其二是不同设备之间的区别设备之间的区别。A接口，MTP2MTP2上没有链路级的复用上没有链路级的复用。3.2 Data Link Layer流量控制 因为资源经常是由几个信息流共享的，并控制其总和不超过最大的容限。所以有必要防止阻塞，防止系统中由于一处过载而引起整个系统的崩溃。 使用类似HDLC协议中的流量控制，仅仅是延时证实消息的传送，但这是很有限的，因为如果延时过长，发端就会不断的重发，造成更加得到阻塞。另一个附加的方法就是使用

14、两个指令实现”停发“控制，这个方法在LapDm及MTP2中使用。3.3 Network Layer 网络层的基本概念就是编址，网络层协议就是把标记附加在每个消息上，用于区别不同的信息流。这个标志可以通过编址的方式对应于某个源点，某个宿点，连接參考或路由参考。可以通过这个标志为消息选择路由，把消息送到下一个适当的路段，或者把它分配到适当的程序上。 GSM网络层是信令功能层，执行控制和管理协议，是收发信令信息的实体。信令层3 分成CC、MM 和RM 三个子层。3.3 Network Layer BSS（1） 无线接口无线接口（ Um 接口）上的链路标识，可以在MS上区别消息信令和短消息，但是为了判

15、断消息的源点及宿点，即需要判断属于哪个应用协议，因而需要一个网络编址加以补充，这就是协议鉴别器PD的功能。 按照PD与应用协议的关系，源点把PD插入消息，在MS到设备方向上，BSC利用PD判断收到的信息是终点消息（RR）还是要传向MSC的消息，MS和MSC根据收到的消息的PD标识把他们分配到正确的软件模块。 但是CC与SS的源点及宿点，都是MSMSC(HLR)，相同PD，使用事件区别，记为标识TI, Transaction Identifier ,由源点MS跟MSC插入，宿点宿点MS跟跟MSC可以根可以根据收到的的据收到的的PD和和TI把消息分配到正确的子集。把消息分配到正确的子集。RM(无线

16、资源管理)RM在公共信道上的信令过程有：寻呼、随机接入、分配专用控制信道、系统信息广播；RM 在专用控制信道上的信令过程有：信道分配和释放、加密操作、定期测量无线链路性能、切换处理。MM(移动性管理)MM 提供下述控制：TMSI 重新分配、用户鉴权、位置登记、IMSI 的附着分离、周期更新。 CC(呼叫控制管理)呼叫控制管理包括几个独立的协议实体，如CC、SMS（短消息业务）。CC 协议实体负责呼叫建立、呼叫释放等交换控制，其它控制程序提供补充业务及SMS。3.3 Network Layer BSS（2） Abis接口接口信令链路上的消息，从功能上分两类：一类用于BTS和BSC；另一类用于MS

17、与其它设备包括BSC。进一步看，我们还需要识别不同的MS，BSC可以通过对MS与无线信道之间的关系管理来区别每个MS，每个BTS又包括一个或几个TRX，同时每个TRX又都对应一个或几个信令链路，所以又定义一个标识TEI，终端设备标识，用于Abis接口上区别TRX上信令链路。MS 在每一个TRX与BSC链路上还需要区别一般管理消息与专用无线信息消息，对于专用无线消息，我们还要分配他们到TRX管理的不同信道。为了达到这个目的，需要在Abis接口上加上鉴别（MD）单元以及一些附加数据,以保证BSC能够理解这个消息要做什么。 无线链路无线链路管理的MD指示这个消息来自或传向MS，在Abis接口上还带有

18、两个连个參考数据，分别表示该MS所在的无线信道以及该无线信道上的某条链路。它体现了Abis接口支持多用户通信时，对指定MS的描述。因此在各接口上需要有专门的协议鉴别器（PD）和报文鉴别器（MD）来区分信令信息和哪个应用协议有关 。3.3 Network Layer BSS（3） A接口接口承载有BSC/MSC之间的消息，以及MS/MSC之间的消息类型，如CC或MM类消息。把BSC/MSC之间的消息集合称为BSSMAP（BSS管理应用部分），把MS/MSC之间的消息类型集合称之为DTAP（直接传送应用部分）。除此之外BSSMAP还要区别面向MS和面向BSC连接这两种消息。A接口上，引用虚电路概念

19、，每个连接的建立和释放都是彼此独立的，这就是CCS7信令系统中的SCCP（信令连接控制部分）。在SCCP上附加一个分配协议，完成BSSMAP与DTAP的区别。SCCP包含多条虚电路，支持同时建立多条连接。 BSSMAP和DTAP消息可以定义在同一个指定的无线连接上，但是其处理是完全不同的，必须区别对待。因此在SCCP上又加一个消息分配功能，也就是在应用消息上加一个头标志，用以指示这个消息是BSSMAP还是DTAP。对于DTAP消息，BSC是MS与MSC之间的传输节点，而对于BSSMAP，BSC是端点。 DTAP消息上还包括，一个指示其在无线接口商传输的链路类型的信息称之为DLCI（数据链路连接

20、标识），同时DLCI也用于Abis接口上的链路标识对应，主要功能就是区别短消息业务与其它业务。 MTP3包括几方面的任务，其中之一就是管理CCS7信令网，包含业务量管理，信道管理和路由管理，建立消息在CSS7信令网中的实际路径。MTP在A接口上仅支持相邻实体BSC/MSC之间的传送消息，他的网络功能在此并无多大用处，但是MTP3还有部分本地功能，在接口上它所扮演的角色是支持建立多条物理链路用于传送消息，这样不但可以提供大容量，还能够个提供一定的冗余度。当缪条链路出现故障时，仍可以保证信令畅通，也可以通过MTP3的管理功能在几条链路上实现负载分担。 SCCP也定义了多种功能，在A接口上仅使用了其

21、中一小部分。SCCP定义了几种业务类型，其中两种：基本无连接模式（模式0），和面向连接模式（模式2）.前者用于那些不直接与某个MS相关的那些消息，如复位，过载指示等。后者用于建立相互独立的连接，在A接口上区别不同的MS事件，这类SCCP连接仅仅在需要的时候才建立，他可以由BSC在位置更新或呼叫建立这类事件上触发，也可由MSC在MS切换到一个新小区时触发。事件结束后SCCP释放连接。3.3 Network Layer NSS（1） MS与MSC之间还有一类接口，这就是端局MSC与中继MSC之间的协议，当呼叫切换发生在两个分属不同MSC的小区时，呼叫的入口局是不变的，也就是呼叫的计费固定在入口局M

22、SC，称之为端局端局。 当在这个特殊情况下的切换发生时，新小区的端局是另一个，它是新覆盖小区内所有的MS的计费点，称之为中继局中继局。 该MS的所有上层消息还是要归到端局，中继局的作用仅仅是中间节点。从而多出了一个传输段，引进了MAP/E协议（移动应用部分），用于MSC之间的切换，主要任务就是建立MS与端局MSC之间信令消息的切换。 在GSM 移动通信网络里，网络侧的各设备之间的连接都具有单一的接口。比如MSC 和HLR、VLR 之间，以及MSC 与MSC 之间。网络侧各实体间均用CCS7 信令（即七号信令）支持相互间的信令交换。CCS7 信令方式的信令协议结构如下图所示。各协议相同的底层功能

23、层面是大家分享的，从最底层的物理传输层到第三层的MTP 都是相同的。MTP 以上的协议就与所涉及的功能实体相关了。在MSC 之间或者MSC 与其他外部设备之间，与呼叫有关的信令将使用ISUP，与呼叫无关的信令侧组合在MAP 上。在两个移动台进行呼叫的过程中，主叫MSC 和被叫MSC 的信令就是ISUP 中规定的基本信令。3.3 Network Layer NSS（2） NSS中不同设备之间的消息传输方式是比较规范的，因为它在各个接口上都是采用CCS7信令标准；但是由于漫游功能的引入，消息需要在不同国家，不同运营者的操作，编址和路由规划在这里显得格外重要。 在CCS7信令系统中有两层网络概念，一

24、个是基于MTP3协议建立的国家网；另一个就是把全部的国家网互联成一个统一的环球CSS7信令网，它的基础是SCCP。MTP编址记为SPC(信令点编码)，它仅仅用于国家网的范围，SCCP消息的编址可以分为两种情况，当两个端点在同一个国家网中不需要额外的编址，此时的SPC包含在SCCP中，当两个端点分属不同的国家的时候，就必须使用环球标识，它可以是CCS7无关的一个数字，如PSTN号码或IMSI。 当环球标识用于SCCP编码时，必须把它翻译成MTP的实际路径地址，也就是下图所示的GA,GB和B点的SPC值。SPC标识不同类型的实体，如HLR,VLR,MSC或EIR。 国家网中一般总保证几个节点属于国

25、际网也就是出入口点，当消息跨几个外部网时，源点SCCP实体首先要重环球标识中选择国家网中最合适的出入口节点；这个节点的SPC就是消息的MTP地址，出入口节点SCCP功能收到消息后，还要通过环球标识选择通往目标网的一个或几个国际节点，这些节点成为STP(信令转接点)，GSM中，每个消息都需要包含一个SCCP地址，是典型的数据包网络协议。SCCP:Signaling Connection Control Part of SS7 3.4 信令成突发的过程（1） 在信令帧结构的分析中，我们以呼叫控制层（CC层）产生的Set up 消息为例，说明了信令如何经过信令L3、L2（数据链路层）、L1（物理层）

26、的处理由信令消息变为数据链路层帧、再通过信道编码、交织、最终成为物理层突发的过程。 Set up 消息是MS 侧的CC 层产生的，对于消息的处理是由BS 侧的CC 层完成的。 主要是介绍这个消息如何从CC 层通过MM 层、RR 层、数据链路层，最后再进行编码交织成突发。先介绍CC 层产生的Set up 消息的内容。Set up 消息共有14 个字节，每个字节为8 个比特。 第一个字节的低四位为CC 层的协议鉴别语PD（protocol discriminator），协议鉴别语的作用是区分此消息是属于层3 的CC 层、MM 层还是RR 层。以便接收端将不同的消息交给不同的层去处理。第一字节的高四

27、位为处理识别码TI（Transaction identifier），它的作用是区别给定PD 和给定SAP 下的多个双向的消息流。 第二个字节是消息类型MD（Message type），接收端检测这一字节就知道此消息的类型，根据事先双方的约定，就可以知道紧接着消息内容的具体含义。消息的第35 个字节是承载能力信息元素，承载能力信息元素的信息是MS 告诉网络，本MS 所支持的基本服务，网络根据这些信息去判断能否向MS 提供这样的服务，进而进行后面的通话。 第3 个字节是承载能力信息元素的标识，接收端检测到这一字节，就知道紧跟着的信息是属于承载能力信息元素的. 第4 个字节是承载能力信息元素内容的长

28、度，这里取值为1，表示只有下面的一个字节属于承载能力信息元素。 第5 个字节就是承载能力信息元素的内容。第五字节的比特8 为1，表示这个字节是本信息元素的最后一个字节，如果紧接着还有，则此位就为0。因此，信息元素的最后一个字节的比特8 总是为1的。比特7、6 为01，表示MS 只支持全速率话音；比特5 为0，表示信息元素的字段定义符合GSM 规范；比特4 为0，表示传输模式为电路交换模式；比特3、2、1 为000 表示信息传输能力为话音。 第614 字节为被叫电话号码信息元素。第6 字节为被叫电话号码信息元素的标识。第7 字节为被叫电话号码信息元素的长度。第8 字节比特8 默认为1，比特7、6

29、、5 为号码类型，010 表示位国内号码。比特4、3、2、1 为编号计划，0001 表示根据ISDN编号计划进行编号。第914 字节为电话号码的BCD 码形式，09 的数字以4 位BCD 码表示，目前的移动电话号码为11 位，因此第14 字节的高4 位用0 填充。3.4 信令成突发的过程（2） MS 侧CC 层产生的Set up 消息，这个消息在MS 侧的MM 层和RR 层是不作处理的，直接透明传送给L2 层数据链路层，GSM 空中接口的数据链路层采用的协议是LAPDm。以下介绍Setup 消息在到达数据链路层所做的处理，从而得到数据链路层帧的过程。 数据链路层帧的总长度为23 个字节，前三个

30、字节是数据链路层在层3 消息的基础上添加的帧头，接收端的数据链路层也只会处理这三个字节里的信息，而对后面的层3 消息，只是透明得传给接收端的层3。 第一个字节是地址字段，其中包括一个重要的参数SAPI 业务接入点（占三个比特），它有两种取值：000 和011，000表示本消息是呼叫控制信令、移动性管理信令或者无线资源管理信令。而011 表示本消息的内容是短消息。备用取0；LPD 为链路层协议鉴别符，取值为00；C/R 表示该帧是命令还是响应；EA 表示地址字段扩展比特，一般EA1 指地址字段只占一个字节 第二字节是控制字段，其中包括的参数有本消息的帧编号N(S)和下一个期望的从对端发来的帧编号

31、N(R)。通过这些编号，确保了通信双方信令消息有序传输 第三个字节是消息长度字段，L 表示帧结构中来自层3 消息的字节数。字节数用二进制表示，如10 表示为001010。数据链路层帧结构的长度是固定的，23 个字节。如果层3 消息的长度小于20 字节，在消息的尾部就要增加填充比特00101011，使整个帧结构的长度为23 字节。如果层3 消息的长度大于20，则需要将消息分块后再进行传输。消息长度字段的M 位若为0，表示该帧为层3消息单元的最后一段或者表示本帧包括完整的层3 消息；若M 位为1，表示层3 消息未传输完，后续帧中继续传输。EL 为字段扩展比特，一般EL 为1，表示消息长度字段只需要

32、一个字节。 数据链路层23 个字节的帧将送给层1，进行编码交织和成突发。4.实例-开机入网 当移动终端MS 开机或者从盲区进入覆盖区时，手机将寻找PLMN（公共陆地移动网络）允许的所有频点，搜寻最强的BCCH 载频，接收FCCH 信道信息，锁定到一个正确载频频率上。 紧接着，MS 开始解码SCH 信道上与同步有关的信息。这时，MS 也可以接收BCCH信道上有关小区信息的系统消息了。 MS 比较系统消息中所携带的本小区的LAI 和手机中所存储的LAI。如果两者相同，则触发IMSI 附着过程。否则，则触发正常位置更新。 IMSI 附着是一个由MM 层完成的特定程序。MM 层消息交互的建立是以RR

33、层连接建立为前提的。信令过程中，首先是MS 收到来自基站（BS）的系统消息，其中包含了基站广播的本小区的LAI 号，由于这个LAI 号同MS 中先前存储的LAI 号相同。即表示MS 上次关机时所处的位置区同现在开机时所处的位置区相同。从而MS 开始IMSI 附着的信令过程。首先，是MS 和BS 之间建立RR 连接的过程。（1）MS 在RACH 随机接入信道上发送CHANNEL REQUEST 消息；（2）BS 收到CHANNEL REQUEST 消息后，在下行的AGCH 接入许可信道上发送IMMEDIATE ASSIGNMENT 消息，其中包括BS 给MS 分配的专用控制信道的物理信息。（3）

34、收到IMMEDIATE ASSIGNMENT 信息，MS 的调整到分配的专用信道上，发送SABM帧，其中包含的层3 消息为LOCATION UPDATING REQUEST，这个消息中包含的参数有：位置更新的类型（可以是正常位置更新、IMSI 附着或者周期性位置更新，则这里位置更新类型就是IMSI 附着）；MS 所在位置域的LAI；MS 的IMSI。（4）BS 收到包含有LOCATION UPDATING REQUEST 内容的SABM 帧后，所做的操作： 向MS 回发SABM 的响应UA 帧，UA 帧的内容同SABM 中的内 容完成相同，MS 收到内容与SABM完全相同的UA帧后，则MS的数

35、据链路层进入证实传递模式 BS将LOCATIONUPDATING REQUEST 消息转发给MSC/VLR。因为MM 层的程序执行是由MSC/VLR 完成的。（5）MSC/VLR 收到LOCATION UPDATING REQUEST 消息，则要进行位置更新程序。则位置更新程序之前，要进行MM 层的一个公共程序，也就是鉴权程序，鉴权程序的目的是确认移动台通过空中接口传送的IMSI 是否为合法的签约IMSI，即鉴别用户SIM 卡的真实性，防止无权用户接入网络。在每次位置登记，呼叫（主呼与被呼）建立，或执行某些补充业务的登记、删除前均需要鉴权。鉴权的执行过程如下：MSC/VLR 向MS 发送鉴权请

36、求消息AUTHENTICATION REQUEST。在MSC/VLR 中存储了来自AUC 鉴权中心的用户三参数组（RAND、SRES、Kc）。SRES 是由随机数RAND 和密钥Ki 通过A3 算法得到的符号响应。MSC/VLR 通过鉴权请求消息将随机数RAND 发送给MS。MS 的SIM 卡中也存储有密钥Ki 和A3 算法的程序。因此MS 收到RAND 后，让随机数RAND 和密钥Ki 通过A3算法得到符号响应SRES，并且将SRES通过鉴权响应消息AUTHENTICATION RESPONSE发送给MSC/VLR。MSC/VLR 比较SRES 和SRES。若两者相同，则表示MS 是合法的用

37、户，鉴权成功；否则鉴权失败，向MS 发送LOCATION UPDATING REJECT 消息。为了保证空中接口数据的安全性，网络还可以在鉴权之后启动加密程序。在加密模式下，空中接口上的数据首先都要进行加密，接收端进行相应的解密，但这个过程并不是必须的。由网络运营商设备所决定。鉴权过程完成之后，MSC/VLR 对LOCATION UPDATING REQUEST 消息进行处理。MSC/VLR 在其维护的参数列表中寻找同LOCATION UPDATING REQUEST 消息中包含的IMSI 相同的那行记录，将其中“是否附着”这一项标识为“已附着”；并向MS 发送LOCATION UPDATIN

38、G ACCEPT 消息。（7）在LOCATION UPDATING ACCEPT 消息或者LOCATION UPDATING REJECT 消息发送完毕后，IMSI 附着过程完成，开始链路释放的过程。MSC/VLR 向BS 发送CLEAR 消息，BS 收到CLEAR 消息，则向MS 发送CHANNEL RELEASE 消息。MS 收到CHANNELRELEASE 消息，则向BS 发送数据链路层LAPDm 的DISC 帧。BS 收到DISC 帧后，将释放MSC 与BS 之间的链路；并向MS 回送对于DISC 帧响应的UA 帧。MS 收到UA 帧后，则进入空闲状态，释放RR 连接。至此，整个IMS

39、I 附着过程完成。4.实例-主叫流程 移动用户做主叫时的信令过程从MS 向BTS 请求信道开始，到主叫用户TCH 指配完成为止。一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH 指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。 接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。 鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。经过这个阶段，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。 取被叫用户路由信息阶段主要包括：向HLR

40、请求路由信息；HLR向VLR 请求漫游号码；VLR 回送被叫用户的漫游号码；HLR 向MSC 回送被叫用户的路由信息（MSRN）。MSC 收到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被叫用户的局向。然后进行话路接续。下图 是两个移动台建立通话并释放的整个信令过程。下面我们只介绍移动台主叫信令的流程。当用户输入被叫号码完毕按下发送按钮后，MS 将进行一系列动作，首先MS 将在随机接入信道（RACH）向BSS 发送信道请求消息CHANNEL REQUEST，以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IMMEDIATE

41、 ASSIGNMENT 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CM SERVICE REQUEST，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，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BS

42、S 向MS 下发鉴权请求AUTHENTICATION REQUEST，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AUTHENTICATION RESPONSE 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，鉴权通过后若需要加密，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。经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，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