GSM空中接口过程分析

GSM网络陆地信令流程1,GSMBSS系统软件模块结构(1),RSS(无线子系统)部分LAYER1(层1)：•下载固件•是RSS部分和硬件的接口链路•收集故障信息并汇报给FCP•为CRM做立即分配提供数据库•将layer2下行链路的信息翻译成DRI/DPR消息•将上行DRI/DPR的消息翻译成layer2的消息•支持在一个消息上进行多寻呼、多个立即分配、多个立即分配拒绝•有能力获得非同步切换的时间值并送到DRI中去LAYER2(层2):LAYER2是处于layer1和RSSAbis(layer3)之间的链路°Layer2执行数据链路层(OSILayer2)的功能。在规范TSGSM04.05和TSGSM04.06中，对Layer2从layer3到layer1的功能进行了定义。这些功能是用来解释从层1和层3来的消息并对之作出反应。层3消息通过此转换成LAPDm帧并传送到Layer1去。LAYER2可直接处理最大为255Bytes的SMS消息;它也可证实SMS消息及执行SMS消息的分割/组合等等。ABIS：BSS软件模块结构ABIS接口可提供RSS和CP之间的接口和消息协议。所有在CP和RSS之间传送的消息都将通过RSS的ABIS接口，连到CP的RRSM和RCI上。主要的功能有：•初始化RSS的ABIS•检查下行消息的正确性•通过SWFM汇报、记录一些错误的状态•将下行消息翻译为RSS内部消息•将上行消息翻译为RSS-CP的接口消息•处理点对点的短消息HO进程：•控制手机的上行发射功率和TCU的下行发射功率•计算并控制手机的时间提前量•判断是否需切换•监控空闲信道的干扰•检查丢失的SACCH帧（2），呼叫进程（callprocessing）MTPL3/L2和SCCP预处理程序：MTPL3用来维护MSC_BSS之间的信令链路MTPL2用来负责对MTP的数据链路层的操作SCCP预处理程序用来判断消息的类型（是DTAPorBSSMAP），并随后发送内部消息BSS软件模块结构►7bMSCBTSRSL►7bMSCBTSRSLSSM(SCCPStateMachine)：SSM用来维持MSC接口的呼叫状态。SSM负责呼叫的初始化、维持、释放和在切换时主要控制。SSM同时负责BSS的呼叫跟踪。CLM(ConnectionlessManager)CLM用来处理BSSMAP的面向无连接的信令进程。这些进程包括:阻断(blocking)、复位电路(resetcic)、全局复位(globalreset)信令点不可达(sinallingpointinaccessible)。面向无连接的处理器是一些对BSS进行操作以及维持与特定呼叫直接相关的操作的进程的组合。SM(SwitchManager):SM的功能为：使由MSC分配给特定手机的固定链路和由CRM分配给手机的无线链路连接起来。RRSM(RadioResourceStateMachine)：RRSM用来维持空中接口的呼叫状态。RRSM负责呼叫初始化维持和释放无线信道。RCI(RadioChannelInterface)：MOTOROLA将CP进程分成两大块。所有在RSS和CP之间的消息都通过RCI。RCI执行在RSS和CP功能之间消息的路由。RCI给每一条上行消息配上一个SCCPreferencenumber，用来针对RSS维持一个精确的路由。RCI也负责处理来自于SCCP处理器的进程请求。BSS软件模块结构►7bMSCBTSRSLCRM(CellResourceManager)：CRM用来处理在一个BTS站中的无线资源的分配。当请求一个无线资源时，CRM判断哪些资源正在用、哪些正在loading、资源的受干扰情况以及请求无线资源的排队等等。CRM也负责intra_cell的切换、TCH/SDCCH的动态分配、分配SCCPreferencenumber等。

BSS软件模块结构MS主叫呼叫建立中陆地信令流程（1）,RSS接收到MS发的"channelrequest”消息后，向RRSM发送“channelrequired”消息°RRSM接收后，向CRM发”channelrequiredreceived"消息。CRM如果有资源可分配，发"channelassigned1消息给RRSM。RRSM接收到后，发'channelactivation'消息给RSS,RSS接收到后，发”channelactivationacknowledge消息给RRSM。接下来，RRSSM发"immediateassigncommand”给RSS，RSS将该消息发给MS（在AGCH上），并开始分配专用控制信道，建立MS和BSS之间的信令链路。（2）信令链路建好后山、发”CMserviceRequest”消息给RSS（在SDCCH上），RSS将该消息发给RRSM。RRSM一边发消息给RSS，要求对MS的接入功率进行控制；一边发”CMserviceRequest"消息通过SSM和MTP给MSC（CR消息），请求接入服务。MSC接受后，发CC消息通过MTP给SSM，表示连接证实。（3），接下来，开始进行鉴权。MSC将鉴权请求通过MTP、SSM、RRSM、RSS给MS。MS响应后，将鉴权响应通过这些软件模块发给MSC。（4），鉴权成功后，开始进行加密°MSC将加密命令通过MTP、SSM、RRSM、RSS给MS。MS加密后，将加密完成消息通过这些软件模块发给MSC。（5），接下来，MS发”set_up消息通过RSS、RRSM、SSM、MTP给MSC。在VLR将"completecall”消息发给MSC后，MSC发”callproceeding"消息通过RSS、RRSM、SSM、MTP给MS响应”set_up”消息。MS主叫陆地信令流程RSS<A,OiannelRi?quired>CRM*1Ch?inndArtrVEllionr<chunng|requiredr知*hgL心邮LgnM>一A,ChannelActivsti曲AiknL'wIcdju：^.■^,ImmedialeAssignOonriand><A,E引abilihhImlicmhE-('MServiceRi?quest>—<r\.MS(.njir-u]>「5^arweeRequast^-<A.Ddl^jJnd.AutResp^^A.EiwryptCrred.Ciph^ri…<A,CipdicringMuckCmptn_<A,DataItcq,Setup--A:A,DfltiR^q,OUPrtio<L<「I-Uphei:Sum,<[)TI.[JTARSetup：-RRSWRClSSMMTP<in1i〔illa忡3infcnnalfcni宛viceFl白qu做tn<CR,Comp回日Layer3Ininrmarticu-?■vTITl.RS/MmFLip#mplt>-;T)Tl.DTAP.£|山|1二..cDTl「ITAPmlPnn：：・W<jitiiuqpr%iiI’m%M^shiLeOriginated<\mncLlioiiEzs1ibli?ihm.eii1分配信道陆地信令流程（1）,MSC将分配请求'assignmentrequest”消息通过MTP发给SSM。SSM随后发”Audit”消息给SM,要求SM对自己进行功能检测，完成后回”Auditresponse"给SSM。（2），SSM发”initiateassignment1初始化分配消息给RRSM。RRSM接收到该消息后，发”assignmentresourcerequest”给CRM，要求CRM给分配TCH。CRM同意分配后，发'assignmentchannelassigned1消息给RRSM。（3），RRSM发”Physicalcontextrequest1消息给RSS，要求RSS对物理通道进行检查和分配；RSS分配后，回证实消息”physicalcontextcomfirm”给RRSM。（4），随后，RRSM将激活该业务信道。发"channelactivation"消息给RSS，RSS激活业务信道后，回"channelactivationacknowledge"消息给RRSM。（5），2、3、4作完后，将继续进行分配"assignment"消息的传送。RRSM发”assignmentcommand"命令给RSS，并送给MS。RSS随后发"establishindication"建立指示给RRSM。MS分配完成后，发"assignmentcomplete"消息通过RSS给RRSM。分配信道陆地信令流程:盅.FhnirflJCprvkH^.A.t'h:iiiikIArliv别Nm><A.IUiaRequest.七<AxEflttblldiiHUcaiii>n>^A.DataIndicaijori.■=口％Lira*SACX<AlRcltiiwConfirmSSM<HTTI|AssifnnncriUA、RcIehh:Ruc|limIPtl四正;L~lQeIUMInL-onfirmHKCi心二RE-'{'h;m:iLlKuh<jiu(i^ni-ii：nl<;iw!L£TiiYiLrltlpinn^l3溢唔i】Lidn^A.(hajuielAcin^EkknAcJ(dowLtdg/t>sigriiiu-ni蓦圳邱卸kl，心坦门ijieiComjlicit：<A_Rb'ChiiiKKIAckjiLwluiJ虾n<A.IUiaRequest.<■<A,Dal日Ind,Corn<ku'iMireSfiuri3c><DTIh膈ignnwm〔上i~rplm>~、MIP<rJc]iuii]ih;LickiiWL：u.lq&TLDTAPAk<CTLl>TAP<nrin><j\D;l1kRuqin-Kl,Ah<DT.DTAPAkrU<!>[].U1AH<k<nn><TTTI.DT.\R[力nnAck.>」.HsignimmPfowcli>Fe（6）,接下来，RRSM告诉CRM释放在用的SDCCH,CRM向RSS发送去激活消息和释放消息°RSS释放后，将释放证实直接发到RRSM,RRSM再将释放消息发给CRM。CRM发”RFchannelrelease1给RSS，RSS释放RF后，发”RFchannelreleaseacknowledge'消息给RRSM，RRSM将该消息再发给CRM。（7），在6处理过程中，RRSM会发'assignmentsuccessful'消息给SSM。SSM接收到后，发'connectrequest'消息给SM，SM回”switchresponse'消息给SSM，为后面建立连接打好基础。之后，SSM再发'assignmentcomplete'消息通过MTP给MSC。（8），MSC接收到分配完成消息，没有问题后，会发Alerting'消息给BSS各部分，通过之传送到MS。（9），当对方摘机后，MSC通过BSS向MS发'connect'消息，MS接收后，通过BSS向MSC回'connectACK'消息。开始通话。切换陆地信令流程（一）（对于源小区）（1）,RSS经过判断，了解该MS满足切换门限后，向RRSM/RCI发”handoverrecognized”消息。RRSM接收到该消息后，向SSM发”handoverrecognizedreceived"消息。随后，SSM通过MTP向MSC发"handoverrequired1消息，MSC接收到后，向BSS发"handovercommand”消息到SSM。（2），SSM向RRSM发送"initiatehandover"消息。RRSM经过一定的处理后，通过RSS向MS发送"handovercommand1。（3），当MS与目标小区建立好新的信道后，MSC通过MTP向SSM发送"clearcommand"消息。SSM接收到后，向RRSM发”releaseradiochannel"消息；RRSM经过处理后，向RSS发送'channelrelease"消息。同时，要求CRM去激活DCH；CRM完成后，发响应给RRSM。之后，CRM要求RSS释放控制信道;RSS释放后，发证实消息给RRSM。之后，完成RF信道的释放。（4），SSM在接收到从RRSM发来的"radiochannelreleased"消息后，发"clearcommand"命令给MSC。MSC接收并处理后，发"RLSD"给SSM要求释放SCCP层3，接受后SSM发"RLC”消息告诉MSC已经完成。

切换信令流程（一）SuccfssfuiExtefnal.SourceCeuRRSM/RCISSM<DT1.II*ide™<PlciiEiiv^tct<A.Relet剧RjcqucEl：■cA,RikdJi：Cnnfiriii<A.,RTCliinnElRdu《％HFci^nneiRRSM/RCISSM<DT1.II*ide™<PlciiEiiv^tct<A.Relet剧RjcqucEl：■cA,RikdJi：Cnnfiriii<A.,RTCliinnElRdu《％HFci^nnei映的白巳心腿Me：a瞻A.<reiBaseeanllrm_「&peivBd。IWC!>^uualhxzulLuirl*dd■^LhinndduidlociKLJ《diNwiwEirimrvuue<i1ChtfiHAl恂舶州<jwilrhr.:XD<hnsL>■qDTl.CLirCcmrl切换信令流程（二）（对于目的小区）（1）,MSC向目标小区的CRM发”Handoverrequest”（CR）消息。CRM接收后，向RRSM发”handoverchannelassigned1消息，表示有无线信道给切换手机，可以进行切换。（2），RRSM收到后，向RSS发送”channelactivation"来激活无线信道，RSS收到后，回"channelactivationacknowledge"消息给RRSM。同时RRSM发”handoverallocation1给SSM。（3），SSM接下来发”connectionrequest"消息给SM，并接受从SM回的"Switchrequest”消息。SSM接受后，发"handoverrequestacknowledge"消息给MSC。以便让MSC通过源小区通知MS进行切换。（4），RSS开始探测是否有MS要接入到该小区来。并发"handoverDetection"消息通过RRSM、SSM和MTP到MSC。（5），当MS接入到该小区时，RSS发”EstablishIndication”给RRSM，与MS信道建立完成后，发"handovercomplete"消息给RRSM。RRSM收到后，发"handoversuccessful"消息给SSM。SSM发"handovercomplete"消息给MSC。切换信令流程（二）cA..(hinnelAannuiui^<A.QimuiulACDUdinHi■■-HunnecLiiinrequest'-swikhresponwi-<A.Ikn-J^vrDeIwl<A,DataEodlcatian,；HdndflVfiiiRrq虹濒而吐1奸也‘1以<IJ[1,hhndu'.uiCotnpldie>.<(R.Elaiudwti日弭和a<handii\LiLtiiiiiiiul.imigigln<A*.E^lahlksh[ndiemon><DT'LHaodovLiEci>切换信令流程（三）vM*Handoverp]Airtivatinn>handover>ccessful><blast>vA,DataRequest^ChannelRelease><channeldeallocatvDTl,HandoveI-Perfn门]修transferswitch心vA,DataHandover("ommantRRSMARCI-Source<deallocatednternal<handoverchannelEstablisilndication><A.DataInHandoverQication^mpl已te主叫挂机（四）CallClearingMSInitiatedCallClearingRSSCRMRRSM/RCISMSSMMTP<A-DataInd.DisconvDTI,D丁ARDiscoimect><DTI,DTARRelea：he>DTI，EHAfRelelseADataReq^<DT1,DTARRelea：eCompleto<ChannelDealloi<A,DeactivateSACCH><DT1,DTAEDisconnect><DTLBSSMAEClesCommand><DTkDT4RReleaComplete〉<A.DataInd.Release<DeallocateActiveDCH><A.Release[ndicatio|i><A-RFChannelRelefase>tA,RFChannelReleElseAcknowledge〉*<RFChannelReteaAckReceived><DeallocateSCCPIMS和MSC间释放链接。MS和BSC间释放无线信道。MSC和BSC间释放陆地链路。空中接口信令流程及过程分析一、GSM基本呼叫流程对面图中所示的是GSM手机和普通“固定”电话之间建立呼叫时所包含的基本元素和进程。在从手机到固定用户的方向上：BTS接收到来自手机的数据信息，并将之传送到BSC。BSC通过C7信令链路将信息传送给MSC，MSC立即通过PSTN建立到固定用户的呼叫。MSC将PSTN连接到GSM网络，并且给正处理该MS呼叫的BSS分配一个陆地链路。BSC随即给该MS分配一个空中接口信道，并建立与刚分配的陆地链路的连接，完成两个不同用户之间的连接。在从固定用户到手机的方向上：MSC接收到来自于PSTN（通过C7）的关于呼叫的初始化数据信息后，通过来自于HLR的参考信息建立好相关手机的位置信息。随后就了解了到底该MS处于哪个MSC控制的BSC下，由该MSC通过BSS建立与相关手机的呼叫。实际的呼叫进程当然比上述考虑到的流程要复杂的多，有许多不同的GSM呼叫流程和切换流程情况。在此，我们只介绍手机到固定用户、固定用户到手机的呼叫流程和intra_MSC切换的序列流程。它将对于你了解GSM系统以及PLMN和PSTN之间的关系有很大的帮助。

GSM基本呼叫流程二、呼叫流程详解从手机到固定用户的呼叫流程（1）,手机用户按下'SEND”键发送“channelrequest”消息给BSS。接下来，BSS分配专用控制信道，建立MS和BSS之间的信令链路。（“SABM”-设置异步平衡模式）（2），BSS将“Requestforservice”消息送到MSC，MSC并将之送到VLR。如果该手机用户已经预先在该VLR注册，则VLR将执行鉴权进程；如果MS没有注册，该VLR将从HLR提取该MS的鉴权参数。图中是假设该MS预先在VLR注册的情况。（3），手机用户鉴权（可选）通过利用鉴权消息和加密算法产生。如果鉴权成功，“呼叫建立”流程将继续。如果加密被使用，此时，这些消息将做为“set_up”消息包含在敏感信息中被初始化。（4），呼叫信息（包括呼叫种类、被呼叫的数目等）伴随着“set_up”消息将被MS送到MSC。该消息随后被MSC送到VLR。（5），MSC可以初始化进行IMEI检查（是否MS是被盗手机？等等）注意：在消息流程中，该检查可能会推迟发生。手机到固定用户的呼叫流程MS8SSMSCVLRHLRPSTNEIR■:RACH>喧SOCCHaSubscriberASSIGNMENTCOMPLETE|INITlALANUFINALADEiFIE踞ADDRESSCOMPLETE(ACMjALEATINCIMSHEARSIRINGIONEIFROMLAND|PHONE<&DCCH>网I祢口）<SDGCH^甯CCH*<FAGCH><FACCH^<TCH>（6）,为响应“set_up”消息，VLR送“completecall”消息给MSC,MSC通过BSS通报“callproceeding”消息给MS。（7），MSC随后分配业务信道给BSS（通过"assignmentcommand"）并且BSS分配一个”air_interface”业务信道。MS通过“assignmentcomplete”消息响应BSS并发到MSC。（8），MSC送"initialandfinalmessafe（IFAM给PSTN。当被叫振铃时，PSTN回应“addresscompletemessgage（ACM）”给MSC，MSC再送"Alerting”信息给MS，此时MS处听到回铃音。（9），被叫用户摘机后（此时，PSTN回“Answer”消息给MSC）,MSC发“connect”消息给MS，并且停给MS的回铃音。然后，MSC连接GSM业务信道和PSTN，完成点对点的业务连接。（10），开始通话。手机到固定用户的呼叫流程MS8SSMSCVLRHLRPSTNEIRASSIGNMENTCOMPLETE|INITlALANUFINALADEiFIE踞ADDRESSCOMPLETE(ACMjALEATINCIMSHEARSIRINGIONEIFROMLAND|PHONE■:RACH>喧SOCCHa<&DCCH>网I祢口）<SDGCH^甯CCH*SubscriberCDNNEOTACKNCI^LEDGE四<FACCH^<TCH>从固定用户到手机的呼叫流程（1），PSTN将一个C7消息“initialandFinalAddressMessage（lFAM）”送给网关MSC（GMSC）。MS被叫通过MSISDN被识别。（2），仍用MSISDN标识，GMSC送“SendRoutingInfo”消息给HLR，希望从HLR得到有关的路由信息。接下来，通过HLR中的给出有关此MS的IMSI的标识，HLR送消息给该MS当前所在的LAI的VLR。该需求信息将定位GMSC所要送IFAM给的MSC。（3），通过VLR分配的MSRN的标识，VLR将“RoutinginformationAck”的消息送到GMSC。GMSC通过MSRN的标识，将IFAM送到该MS所在区域的MSC。（4），“visitor”MSC向VLR请求callset_up的信息。（5），VLR将MSC所要的“寻呼”消息给MSC。MSC随后通过相关的BSS送”pageingrequest”给MS（在PCH上发送）。（6），MS响应该寻呼，请求BSS分配一个专用控制信道（包含在Channelrequest消息中）和要求建立空中接口的信令链路。一旦建立，，将"pagingResponse1的消息通过该专用控制信道传送给BSS，并将之通过MSC传送给VLR。固定用户到手机的呼叫流程（一）MSHINIIALANDFlNALA口DRESS忡M)BSSMSCVLRHLRGMSCPSTN(MSISDN)SENDROUTINGINFORDUTINGINFDRMAlIDNACKINITIALANDFlNALADDRE$$dFAM)lMSRNJ(MSRN}(MSRN)m^NEHNFQFCiRg|JCALLSETUP<PCH>E』SI)(TMSI)(MSRN}J\l&TMSICHANNELREQUESTEMH、<AGCH><SDCCH><SDC=CH>JMSI)(Statusj,手机设置鉴权和加密模式°"completeCall”消息将从VLR送到MSC。并通过BSS将“Setup”消息送给MS。，MS送“callconfirmation”消息给MSC，指示MS接收到了此呼叫。之后，MSC送“AddressCompleteMessage(ACM)”消息给GMSC并传送到PSTN。固定用户开始听回铃音。，MSC随后分配一个业务信道给BSS(AssignmentCommand)，BSS立即分配一个air_interface业务信道。MS通过发“AssignmentComplete”消息给BSS，并立即发给MSC。MS开始振铃，并送MSC”alerting”的消息。，当手机用户摘机后，MS送消息“connect”给MSC。MSC接收后送“Answer(ANS)”给GMSC和PSTN。固定用户振铃停止。GMSC和MSC将GSM业务信道和PSTN电路连接上。开始通话。固定用户到手机的呼叫流程（二）手机初始化呼叫清除流程（1）,手机通过送“Disconnect”消息给MSC,开始初始化清除呼叫流程。MSC随后分配一个'Release”消息给PSTN，开始释放分配给该呼叫的固定网络链路。同时，MSC也送一个'Release”消息给手机指示可以清除该呼叫。（2），当手机接收到该消息，它将释放该呼叫并回应一个“releasecomplete”消息。同样，PSTN也要响应一个“releasecomplete”消息。（3），MSC将开始初始化释放空中接口无线资源和与该呼叫相关的仙口陆地链路。MSC将送“clearcommand”消息给BSS。BSS随后发”Channelrelease”消息给手机，开始释放该呼叫的无线资源。随后，BSS将发一个'clearcomplete1消息给MSC作为响应，指示已释放了该无线和陆地信道资源。（4），BSS将送“DISC”消息给手机，以完成对无线资源的释放；手机将回应一个“UnnumberedAcknowledgement（UA）”消息。（5），MSC这时将开始清除与该呼叫相关的信令链路OMSC将送一个“released”消息，BSS将响应一个“releasecomplete”消息。此时，该呼叫所占资源被完全释放，可被其他用户使用。手机初始化呼叫清除流程DISQONNEGTPSTNRELEASE□P^NRELEA$ECOMPLETEMSRFLEASECOMPLETEMOBILERELEASE<FACCH>—M3CSIGNALLINGRELEASED-~ACCH>|CLEAREWAND1CHA"RELEASE|DISC[11M]11：；LIAJACOMPLETE1|RELEASED|PELEAJECOMPLETEBSS之间的切换流程（1）,手机在通话过程中，将不断地产生当前传播信道和32个周围小区BCCH信道的测量报告。每480MS，手机将包含6个最好小区的测量报告汇报给BSS。（2），当源BSS从测量报告的分析中，发现该小区的接受信号强度（RSSI）很低或者有很差的信号质量；它将向MSC发“handoverrequired”切换请求。（3），MSC通过将用”TMSI”标识的“handoverrequest”消息发给目标BSS，来向目标BSS发出请求。（4），目标BSS通过分配一个切换参考号用于决定是否允许当前的手机接入到它分配的空中接口信道。如允许，发“handoverrequestAck”消息给MSC，该消息用“HOreferencenumber”标识。此时，目标BSS将分配一个业务信道。（5），MSC将通知源BSS在FACCH上发“handovercommand”消息要求该MS转移到新的信道上去。BSS之间的切换流程<FACCH^PEADDIGMEASUREMENTREPORTSNewBSSiairinterfajceIrafficch^nnbl…andsoI刍凯dto...HANDOVERREQUIRED|3|HANDOVERREQUEST|J.||HANDOVERREQAQKDOWEACOMMAND<FACCH^INFORMATIONINTEfiCHANGEHANDOVERCOMPLETE|CLEARGUMMAhOPERIODICMEASURtVlENIREPOAT$（6）,在MS和目标BSS之间，将用FACCH信道传送