GSM系统架构学习

MobileAnalysertraceCMMMRRLAPDmSign.Layer1L3L2L1BTSMMSUmSCCPMTPBTSMRRBSSMAPAbisBTSBSCMSCABSCSign.Layer1Sign.Layer1Sign.Layer1RRLAPDLAPDmLAPDCMMMBSSMAPSCCPMTPGSM系统信令模型GSM的主要接口介绍：A接口：网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/sPCM数字传输链路传输话音和七号信令传递的信令包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等Um接口移动台与基站收发信台(BTS)之间的无线通信接口物理链路为无线链路采用LAPDm协议传递的信令包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等Abis接口基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信接口物理链路采用标准的2.048Mb/s数字传输链路采用LAPD协议GSM系统的三层结构：GSM系统使用类似OSI协议模型的简化协议，包括物理层（L1）、数据链路层（L2）和应用层（L3）。1.层一（物理层）：层一物理层是无线接口的最低部分，提供传送比特流所需的物理链路，为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和信令信道，每个逻辑信道有它自己的逻辑接入点。2.层二（数据链路层）：GSM的数据链路层在不同的接口上采用不同的协议，接受物理层的数据传送服务，向层三提供可靠的连接或非连接的服务。其主要的作用是通过对信息进行纠错编码保证数据流的可靠传输。在GSM系统中，Um口主要使用LAPDm协议；Abis口使用LAPD协议；A口使用MTP2和SCCP协议。在Um接口，MS每次呼叫时都有一个L1和L2层的建立过程，在此基础上再与网络侧建立L3上的通信。3.层三（应用层）：L3层的通信消息按阶段和功能的不同，分为无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和呼叫控制（CC）三部分。CMMMRRLAPDmSign.Layer1L3L2L1BTSMMSUmSCCPMTPBTSMRRBSSMAPAbisBTSBSCMSCABSCSign.Layer1Sign.Layer1Sign.Layer1RRLAPDLAPDmLAPDCMMMBSSMAPSCCPMTP1).无线资源管理（RR）：其作用是：在呼叫期间移动台与MSC之间连接的建立和释放，在越区或漫游期间的信道切换，实现动态地共享有限的无线资源。无线资源管理的具体内容包括呼叫建立的信道配置、加密和非连续模式管理、信道切换操作、功率控制和定时提前。这些功能主要由MS和BSC来完成。例如：呼叫前的MS发出的信道请求（CH-REQ），以及MSC发出的立即支配消息（IMMASS）、信道释放（CH-Release）、系统消息类型、ClassmarkChange等。（2）移动性管理（MM）要建立MM连接，必须先有RR连接。其主要支持用户的移动性即位置管理。如跟踪漫游MS的位置、对位置信息的登记、处理移动用户通信过程中连续的切换等。其功能是在MS和MSC之间建立、保持及释放一个移动性管理连接；由MS启动的位置更新，以及保密识别和用户鉴权。例如：位置更新消息（LocationUpdateAccept/Reject/Request)CM业务（connectmanagementService）鉴权过程（AUTH）加密过程（CIP）（3）连接管理（CM）其支持以交换信息为目的的通信。它由呼叫控制（CC）、补充业务（SS）、短消息业务（SMS）组成。CC具有移动主叫（或被叫）的呼叫建立（或拆除）电路交换连接必需的功能；例如：MS向网络发出的Setup（请求建立呼叫消息）；Alerting（振铃音）；Assignment-Command（分配TCH信道）；Connect（用户摘机或连接确认消息）等等。SS支持呼叫的管理，如呼叫转移、计费等SMS是GSM定义的一种业务，提供快速分组消息的传输二.GSM通信的基本流程GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，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。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。1.移动用户主叫过程TCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，主叫用户的话音信道已经确定，如果在后面被叫接续的过程中不能接通，主叫用户可以通过话音信道听到MSC的语音提示。取被叫用户路由信息阶段主要包括：向HLR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。信道请求(CHAN-REQ)AMSBSSMSCVLR鉴权响应CM业务接受加密模式命令加密模式完成（CIPMODCOM）加密模式命令（CIPMODCMD）CM-业务接受（CM-SERV-ACC）鉴权响应（AUTH－RES）AUmBSSAPAMAPBHLRMAPDBSSAPAAUCBBSSBMSUm启动加密（START-CIP）接受接入请求（ACPACCESREQ）收到响应，VLR核对鉴权响应，如相符，继续处理，否则，拒绝该用户业务请求业务请求（CM-SERV-REQ）鉴权请求鉴权请求（AUTH－REQ）CM-业务请求（CONN-REQ）CON-CONF(接续确认)CC处理接入请求（PROCACCESREQ）启动鉴权鉴权参数请求AUT-INFO-REQAUT-INFO-PROY立即分配(IMMED-ASSIGN)鉴权参数响应鉴权响应（AUTH－RES）加密模式完成主叫信令流程：BSSAPAMAPBMAPDAMSBSSMSCVLR建立呼叫（SETUP）指配请求（ASSIGN-REQ）指配完成指配完成（ASSIGN-COMP）指配请求（ASSIGN-REQ呼叫继续（CALLPROC）建立呼叫（SETUP）AUmHLR被叫所在VLR为去话发送信息（S.F.O.C）完成呼叫(回主叫用户数据COMCALL）路由信息回送（RoutingInfotmationResp)路由信息请求（SendRoutingInformation）提供漫游号码（ProvideMSRNReq）回送漫游号码（PROVMSRNResp）呼叫继续（CALLPROC）IAI(IAM)MSCMS-ABSS-AMSC-AAUCHLRBSS-BMSC-BVLR-AUmABDUmVLR-BABMS-B连接证实（Con-Confirm）启动鉴权接入请求接受（AcceptAccessReq)寻呼响应（PagingResponse）寻呼（Paging)处理接入请求（ProcAccesReq)寻呼命令（Paging）为来话发送信息（S.F.I.C）鉴权请求鉴权请求鉴权响应鉴权响应鉴权响应鉴权响应IAI(IAM)完成呼叫2.移动用户被叫流程被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，通话阶段。接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。(PS：此时的请求应该与主叫的流程相似，先是RACH，后是SDCCH)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。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。TCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。MS-ABSS-AMSC-AAUCHLRBSS-BMSC-BVLR-AUmABDUmVLR-BABMS-B被叫摘机提醒(ALERT)连接请求CONNACK连接证实地址全消息(ACM)应答消息(ANC)通话CONNACK连接证实CONN连接ALEAT提醒ASSCOM指配完成ASSREQ指配请求CALLCONF呼叫证实SETUP呼叫建立(回送用户信息)COMCALL完成呼叫3、拆线部分拆线部分相对而言是个很独立的过程，不管是主叫先发起还是被叫先发起，流程基本是类似的：拆线、释放、释放完成、清除、清除完成，不同之处仅在于交换局之间的TUP消息略有不同。以下是被叫用户先拆线过程：MS-ABSS-AUmMSaMSC-AABSS-AUmMS-BUmBSS-BAMSC-BBVLR-BDHLR-AUCDVLR-ABDISC拆线REL释放REL-COMP释放完成CLEAR-CMD清除命令REL释放REL-COMP释放完成CLEAR-CMD清除命令CLEAR-COMP清除完成挂机CBKDisconnectCLEAR-COMP清除完成RLGCLF三.MobileAnalyzerTrace