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MOTGSM无线设备培训——呼叫处理信令流程——中国联通有限公司广州分公司·覃道满学习目标了解呼叫处理的信令流程23学习内容MS与MSC之间信令链路的建立过程鉴权加密过程MS主叫信令流程简述假设移动台处于开机且空闲的状态，若它要建立与另一用户的通信，在用户看来他只要输入被叫用户的号码，再播发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通，实际上，移动台和网络需经过许多步骤才能将呼叫建立起来。移动台首先须建立一个到MSC的主信令链路,并要根据需要进行鉴权加密程序及TMSI再分配程序，此后移动台进入呼叫建立过程，通话结束后再将呼叫释放。MS与MSC之间信令建立过程（1）MS与MSC之间信令链路的建立过程主要包括两个大的方面：小区的选择与重选和立即指配程序。1、小区的选择和重选。小区的选择是指当手机开机或从盲区进入覆盖区时，手机将寻找PLMN允许的所有频点，并选择合适的小区驻留。小区的重选是在当前服务小区不符合要求时进行的，选择最佳的服务小区工作。小区的选择和重选是为了保证MS选择一个最合适的小区并在该小区上能最可靠解译BCCH信道的下行链路数据，并在上行链路上具有较高的通信率（以便具有在该小区上实现各种通信业务的能力）。一旦MS选择了某个小区作为服务小区，就可以在该小区上与网络进行通信。当MS选择了某个小区后，它将调谐到该小区的BCCH信道上，来接收寻呼消息和BCCH信道广播的系统消息，并可通过该小区的RACH信道来发出接入请求。移动台是通过服务小区系统广播消息中“BCCH分配（BA）”表的信息来进行小区重选的。GSM网络有两个BA表，一个是在BCCH的系统消息中发送，它包含了在某个物理区域内所使用的BCCH载波，用于空闲模式下MS的小区选择和重选；另一个是在SACCH上系统消息中发送的，用于在专用模式下向MS指示哪个BCCH载波用于切换监测。值得注意的是，MS进入专用模式下时，是通过BA(BCCH)来获得其相邻小区BCCH频点的信息，直到收听到第一个BA(SACCH)消息才停止使用。处于空闲模式下的移动台若选择了某小区作为其服务小区，它就可以开始收听该小区的寻呼消息。MS与MSC之间信令建立过程（2）2、立即指配程序。立即指配的目的是在Um接口建立MS与系统间的无线连接，即RR连接。有以下几个过程：信道申请初始信道的分配初始化报文MS与MSC之间信令建立过程（3）信道申请初始化过程就是一个随机接入的过程。在任何情况下，如移动台需要同网络建立通信，都需要通过RACH信道向网络发送一个报文来向系统申请一条信令信道，网络将根据请求需要来决定所分配的信道类型。这个在RACH上发送的报文被称为信道申请。信道申请中的有用信令消息只有8bit，其中有3bit用来提供接入网络原因的最少指示，如紧急呼叫，位置更新，响应呼叫或是主叫请求等，在网络拥塞的情况下，系统可根据这一粗略的指示来分别对待不同接入目的的信道申请，并为他们选择分配最佳类型的信道。在这一指示中，由于信道容量的限制，显然不能将移动台想传送的所有信息全部发给网络，如申请信道的具体原因，用户身份及移动设备的特性。另外5bit是移动台随机选择的鉴别符，它不是用来向网络提供信息，其目的是使网络能区别不同MS所发起的申请，网络此后将向移动台发送的立即指配命令中会再将该鉴别符发还给移动台，移动台通过网络返回的鉴别符和本身所发送的鉴别符相比较来判断信息是否是网络发给自己的。在发送完初始的信道请求消息后，MS启动定时器T3120并守候在全下行CCCH信道（准备接收应答）和BCCH信道上。当定时器T3120逾时而且RACH重发次数未超过“最大重传次数”时，MS将重复发送信道请求信息，其中包括一个新的随机参考，并启动T3120为一个新值。当定时器3120逾时，并达到“最大重发次数”时。MS将启动T3126，此后将等待一段时间并允许网络放弃。在T3126逾时后仍未收到网络应答时，则放弃请求尝试，并进行小区重选。MS与MSC之间信令建立过程（4）初始信道的分配BTS对移动台的信道申请正确解码后，它将把信道申请的报文通过ABIS接口发送给BSC，该报文包含重要的附加信息和由BTS对传输时延的估计。BSC收到此消息后，则根据对现有系统中无线资源的判断，为该次请求选择一条相应的空闲信道提供MS使用。但所分配的信道及相关的地面资源是否可用，还需要BTS作应答证实，这个程序的完成通过BSC向BTS发送一条信道激活的报文来查询相应的地面资源是否可用，该报文指明激活信道所需的全部属性，包括信道类型，工作模式，物理特性和时间提前量等。BTS在准备好相应的资源后，将返回一条信道激活证实的报文来答复BSC。收到BTS的激活证实后，BSC将在MS接受信道请求的同一CCCH时隙以无证实方式发送一条立即指配货立即指配扩展的消息来向移动用户分配专用信令信道。BTS在下行CCCH信道的任何块都进行侦听。所分配的信道类型（TCH或SDCCH，信道模式设置为信令）由运营者决定。在发送立即指配命令的同时，网络启动定时器T3101。MS与MSC之间信令建立过程（5）初始化报文MS收到立即指配命令后，通过对该消息的解码，如果认为随机鉴别符和缩减帧号值都符合要求，MS将会就本身的收发配置调整到指定信道上来，并按照BSC制定的TA值和初始化最大发射功率开始传输信令。MS在所分配的SDCCH/TCH信道上所做得的第一件事情就是发送一个SABM帧来建立异步平衡模式，目的是建立证实模式下的信令消息链路层连接。在GSM规范中SABM带有一条信令报文即“初始化报文”，在Um接口，SABM帧是LAPDm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息，该消息中包含着第三层业务申请消息。一旦BTS收到了SABM帧，它将向BSC发出一条“建立指示”的报文，在ABIS接口这条消息是用来通知LAPDm连接已建立，是对立即指配消息的应答。BSC收到建立指示消息后，就会向MSC发出第一条“三层业务请求”消息，具体地说该消息为“位置更新请求”，“CM业务请求“，“寻呼应答”及“IMSI分离”。该消息中携带有SCCPCR,申请CM业务的原因，密钥序列号，LAC,CI,该MS的一些物理消息以及该MS识别号等。尽管A接口的MTP连接在通话前已经建立，但对每个呼叫，在第二层上还要建立一个SCCP的连接。该建立请求消息将在A接口上SCCP的请求建链消息中传递。如申请被允许，A接口的第一条下行消息将包含在SCCP层的连接证实帧中。若无法建立SCCP的连接，MSC则发出“SCCP拒绝”消息。至此介入过程结束，MS与MSC之间的信令链路已经建立，MSC这时已能够控制RR管理的传输特性，且BSS处于监视传输质量的随时准备切换的运行状态。鉴权加密过程（1）GSM系统一个显著的优点就是它在安全性方面比模拟系统有了显著的改进，它主要是在以下部分加强了保护：在接入网络方面通过AUC鉴权中心对客户鉴权来保密的方法；在无线路径上采取了对通信信息保密的方法；对移动设备采用了设备识别；客户身份识别码IMSI用临时识别码TMSI保护；SIM卡用PIN码保护。整个过程可分为:鉴权过程。加密程序TMSI再分配程序识别程序位置更新鉴权加密过程（2）1、鉴权过程鉴权程序的目的有两个：一个是检查有MS提供的识别是否真实；二是提供MS一个新的密钥。MSC与BSS的RR层建立起来之后，网络就可以决定是否触发鉴权程序，即来鉴定移动用户的身份。判断是否进行鉴权过程的关键在于查看网络一端所存储的Kc值是否与在本次接入中移动台所存储的Kc值一致。若一致则可越过鉴权过程，直接利用MS存储的Kc值来处理加密过程，若不一致，则需通过鉴权程序来计算出新的Kc值。鉴权加密过程（3）2、加密程序加密模式设置程序用于网络加密模式。此程序仅用于从“非加密”转变成为“加密”，或者反向。也可以在不加密的情况下，向MS发送“加密模式命令”。加密模式设置程序总是由网络侧发起，且该程序仅适用于专用资源。当鉴权过程结束后，MSC将向BSC发一条“加密命令”，在该消息中包含着密钥Kc。BSC接着在主信令链路上向MS发送“加密模式命令”来指示是否采用加密，如果采用，则应采用何种专用资源。一旦MS在收到有效的“加密模式命令”消息，它将把SIM卡中存储的密钥传到移动设备中。加密之后，MS应启动加密模式的发送和接受，向系统返回“加密模式完成”消息。当网络接收到“加密模式完成”消息后，网络将启动在加密模式下的传送。鉴权加密过程（4）3、TMSI再分配程序该程序的作用是提供用户识别的保密性，既保护用户不被外来者识别或定位，MS每次改变位置区后都要执行TMSI再分配程序。若网络中由MS提供的TMSI未知，此时在TMSI再分配程序之前应首先启动识别程序。一般来说，在鉴权加密过程之后，系统要向MS发出“CM业务接受”消息或“TMSI再分配命令”的报文，同时启动定时器T3250,在该消息中包含新TMSI和LAI。当移动台在位置区内第一次注册时，就会将一个TMSI分配给移动台，当移动台离开这个位置区时将释放该TMSI号码。MS收到TMSI的再分配命令后，将把所收到的TMSI和LAI存储在存储器内，并向网络发送“TMSI再分配完成”的报文。鉴权加密过程（5）6、识别程序网络使用该程序的目的是请求MS提供特定的识别参数：如IMSI或IMEI。若在网络中由移动台提供的TMSI无法被系统所识别，则移动台需提供其IMSI。在TMSI再分配程序启动之前，网络应先启动识别程序来向移动台请求提供其IMSI或IMSI号。识别程序触发后，网络向移动台发起“识别请求”消息并启动T3270。当存在RR连接时，MS应随时响应识别请求消息。在收到该消息后，移动台发出“识别响应”消息来向网络提供其识别号码。在网络受到识别响应后将停止T3270。此程序完成之后，系统再根据其需要进行鉴权加密和TMSI再分配过程。鉴权加密过程（6）7、位置更新为了确认移动台的位置，每个GSMPLMN的覆盖区都被分为许多个位置区，一个位置区可以包含一个或多个小区。网络将存储每个移动台的位置区，并作为将来寻呼该移动台的位置信息。当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAI号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是位置更新。根据网络多位置更新的表示不同，位置更新可分为三种：正常位置更新，周期性位置更新和IMSI附着。而具体的区分使根据该位置更新程序是否属于同一个VLR，是否需要IMSI号参与。MS主叫信令流程(1)呼叫建立程序呼叫建立过程话音信道指配过程通话连接过程呼叫释放过程呼叫建立释放RR连接释放MS主叫信令流程(2)呼叫建立程序:在移动台建立一个到MSC的主信令链路，并根据需要进行鉴权加密程序及TMSI再分配程序之后，移动台进入呼叫建立过程。呼叫建立过程移动台向网络发出一个“建立（SETUP）”报文，该消息主要包括：本次呼叫请求的具体业务种类及MS能提供的承载能力，包括信息传输要求，发送方式，编码标准及可使用的无线信道类型；被叫用户号码及被叫号码类型和编码方案；其中对于补充业务还可以包含各种附加的信息。MSC收到SETUP消息后，能够根据它所提供的信息进行呼叫接续，首先MSC将根据该消息向其VLR发出“出局呼叫消息”，VLR在收到该消息后，根据它在MS位置更新过程中从HLR获得的用户数据消息，来分析被叫的号码和主叫用户本身的能力，以及网络本身的资源能力等等。通过核对来确认是否接纳这种请求，若某些项目不能通过，则向MS发出“释放完成”的消息，呼叫建立就失败，此后MS再降底层的信令连接释放掉，然后转入空闲状态；若可以通过，则VLR向MSC发回“完成呼叫能力查询”的报文。若MSC认为可以建立起于对端的通信时，则向MS发出“呼叫进程”消息，表示它已将“呼叫建立”的请求收到而且不需要在接收其它的消息了。MS主叫信令流程(3)话音信道指配过程信道指配程序的目的是当MS处于同一个小区时