GSM信令分析和案例详解

信令分析和案例详解•导言•Layer3信令分析•切换案例导言Layer3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，Type1～4只出现在待机状态下，Type5～6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TC表示复帧序列号，可以看出，当TC=4、5时，发送的内容是可选的，其它是固定的。TC=0固定发送跳频信息，当出现上图示的1（3）时，表示跳频时发类型1，不跳频时发类型3当类型4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TC=7、3时发送（下图示）对于类型5、6在下行的SACCH上发送，并没有复帧规范，除非切换完成后要立即发送类型5、6。呼叫信令TEMS图从图可见，由ChannelRequest起，MS向系统发起呼叫请求，至ConnectAcknowledge连接确认为止，是一个完整的呼叫流程通话建立（MS作主叫）信令过程说明RR层连接建立RACH—UL：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。AGCH—DL：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CCCH—UL：CMSERVICE_REQUEST请求业务如电路交换连接、短信业务等SDCCH—DL：AUTH_REQUEST鉴权请求SDCCH—UL：AUTH_RESPONSE鉴权响应SDCCH—DL：CIPHERING_REQUEST加密命令SDCCH—UL：CIPHERING_COMPLETE加密完成呼叫详细流程CC层连接的建立SDCCH—UL：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SDCCH—DL：CALL_PROCEEDING系统接受请求后开始处理呼叫SDCCH—DL：ALERTING振铃音SDCCH—DL：ASSIGNMENT_COMMAND分配TCHSDCCH—UL：ASSIGNMENT_COMPLETE分配确认SDCCH—DL：CONNECT用户摘机或连接消息SDCCH—UL：CONNECT_ACKNOWLEDGE连接确认，表示MS接受连接释放流程信令TEMS图从图可见，这是一个主叫先挂机的释放过程，由Disconnect（断连）开始，网络开始拆链，至ChannelRelease完成信道的释放呼叫清除（主叫先挂机）信令过程说明清除CC层和MM层连接TCH—UL：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TCH—DL：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TCH—UL：RELEASECOMPLETEMS释放MM并发送本信息，网络接收道后释放MM层连接释放RR层连接TCH—DL：CHANNELRELEASE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）信令过程说明清除CC层和MM层连接TCH—DL：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TCH—UL：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TCH—DL：RELEASECOMPLETE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TCH—DL：CHANNELRELEASE释放专用信道，专用信道释放后MS进入IDEL状态位置更新流程信令TEMS图从图可见，这是一个主叫先挂机的释放过程，由ChannelRequest（信道请求）开始，MS向网络申请，至信道DownlinkLocationUpdatingAccept完成位置更新正常位置更新的信令位置更新信令过程说明RR层连接建立RACH—UL：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。AGCH—DL：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SDCCH—UL：LOCATIONUPDATING_REQ位置更新请求，当MS的LAI等变化时进行SDCCH—DL：AUTH_REQUEST鉴权请求SDCCH—UL：AUTH_RESPONSE鉴权响应SDCCH—DL：CIPHERING_REQUEST加密命令（当系统收到的TMSI与上次不同时进行）SDCCH—UL：CIPHERING_COMPLETE加密完成（同上）SDCCH—DL：LOCATIONUPDATING_ACC位置更新接受释放RR层DCCH—DL：CHANNELRELEASE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TEMS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MeasureReport，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（handovercommand)，亦即记入切换尝试次数中（NCELLREL、NECELLREL)。记住：1、所有的切换都是在偷帧情况下进行的，即都是利用FACCH进行的。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），BTS是不用给MS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（在信道分配原则中介绍，CHAP）。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（Assignmentcommand)。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）。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、EstablishIndication(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、AssignmentComplete(指配完成）。这条消息由移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（receiverready)。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(HandoverPerform）。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（ReleaseRequest).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。同BSC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（BSC主要是通过BCCH与BSIC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(handovercommand)。5、6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（handoveraccess)。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（handoverdetect)。目标小区通知BSC它已检测到切换接入消息。*:这表示如果BA表里没有BCCH、BSIC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BCCH同BSIC的危险性！9、物理信息(physicalinformation)。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（EstablishIndication)，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（handovercomplete)。MS向BTS发送切换完成消息，表示正常恢复业务。14、RR帧（receiveready)。BTS发“接收准备”消息给MS，表示它也准备好接收。15、切换完成（handovercomplete)。在发出RR消息后，BTS接着告诉BSC切换完成。16、切换执行（handoverperform)。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。MSCBSCBTS1MS2ChannelActivation3ChannelAc