GSM信令基础及呼叫流程

广州移动GSM培训黄滔2006年8月ByHuangtao第2页GSM网络GMCC网络介绍GSM信令基础呼叫接续流程局数据简介课程内容ByHuangtao第3页NO.7信令系统的分层结构ByHuangtao第4页NO.7信令系统的功能级结构－MTPByHuangtao第5页NO.7信令系统的功能级结构－MTPByHuangtao第6页NO.7信令系统的功能级结构－TUP、ISUP电话用户部分TUP支持电话业务，控制电话网的接续和运行，如呼叫的建立、监视、释放等。ISDN用户部分ISUP在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持ISDN基本业务及补充业务ISUP具有TUP的所有功能，因此可以代替TUPByHuangtao第7页NO.7信令系统的功能级结构－SCCPByHuangtao第8页NO.7信令系统的功能级结构-TCAPByHuangtao第9页NO.7信令系统的功能级结构-INAP、CAPByHuangtao第10页移动应用部分－MAP(MobileApplicationPart)MAP是为了完成GSM网内和网间互联而特有的一个功能单元，MAP在OSI参考模型里和TCAP同时处于应用层位置，MAP作为一个TC用户而存在的。ByHuangtao第11页MAP功能MAP主要传送的十一类MAP消息：ByHuangtao第12页GSM的网络结构MSC/VLRSGSNBSSEIRGGSNHLRSMS-GMSCSMS-IWMSCgsmSCFMSC/VLRJC/DLSGSNGGSNPDNOtherPLMNGnGpGiE/GAFGrGdGcGfGbEGnGsByHuangtao第13页移动网使用的信令ByHuangtao第14页GSM网络GMCC网络介绍GSM信令基础呼叫接续流程局数据简介课程内容ByHuangtao第15页WCDMAR99网络结构GGSNMSC/VLRAIu-CSGbGiPSTN/ISDNNodeBRNCUMTSUTRANIubIu-psBTSBSCGSM/GPRSBSSAbisGaGMLCSMCSCPHLR/AuC/EIRDNSWAPGatewayRADIUSIntranet/InternetFirewallC/DMISUP/MTUPECAPLgGr/GfGdCAPLgGnGsLcLhInterPLMNGpGGSNBGSGSNCGByHuangtao第16页手机状态手机状态有三种Idie:theMSisONbutacallisnotinprogress登记、漫游、国际漫游、位置更新、寻呼Active:theMSisONandacallisinrogress切换Detached:theMSisOFFByHuangtao第17页用户登记和漫游用户关机后一段时间，VLR便删除此用户的登记信息。当用户重新开机时，首先扫描所有的控制信道，锁定在信号最强的控制信道上手机开机时，用户必须登记，既通知网络将其在交换机中的状态置为IDLE，如果开机时登记的位置和SIM卡中的位置不一致时，手机还要做位置更新手机开机并处于空闲状态时，手机始终扫描控制信道，如果新的控制信道属于另一个LA，手机要立即通知新网络完成位置更新ByHuangtao第18页GSMNETWORKIDENTITIES移动台的国际身份号码ISDN（MSISDN）是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：MSISDN＝CC＋NDC＋SNCC＝国家码即在国际长途电话通信网中的号码（中国+86）NDC＝国内目的地码SN＝用户号码国际移动用户识别码（IMSI）是唯一地识别GSMPLMN网中某一用户的信息。IMSI＝MCC＋MNC＋MSINMCC＝移动网的国家号码（与CC不同，中国为460）MNC＝移动网号MSIN＝移动台识别号，最长为15位。使用十进制ByHuangtao第19页临时移动用户识别码（TMSI）用于保护IMSI码，该号只在本MSC区域有效，其结构可由各电信部门选择，长度不超过4个字节。一个CCCC的寻呼容量为2个IMSI或4个TMSI。国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识别移动台终端设备的号码，称作系列号。IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SPTAC＝型号论证码FAC＝最终装配码，用于识别制造厂家。SNR＝序号SP＝备用ByHuangtao第20页移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。MSRN＝CC＋NSC＋SNCC＝国家号NDC＝国内目的地号码(用于识别PLMN）SN＝用户号，用于识别MSC/VLR的地址。位置区识别码（LA）LAI代表MSC业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。LAI＝MCC＋MNC＋LACMCC＝移动国家号，识别一个国家MNC＝移动网号，识别国内的GSM网LAC＝位置区号码，识别一个GSM网中的位置ByHuangtao第21页小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI基站识别码（BSIC）BSIC＝NCC＋BCCNCC＝国家色码，用于识别GSM移动网BCC＝基站色码，用于识别基站小区数据中的NCCPERM=X，用于指定移动台允许接入的网络。BCC可以在OMT2中读出。ByHuangtao第22页在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSRNHLRVLRByHuangtao第23页GSM鉴权参数鉴权三元组(TripletVector)GSM用于用户鉴权的三个主要参数组成的向量，包括RAND（RandomChallenge随机数）：由随机数发生器产生，长16B，主要作为计算三元组中其他两个参数的基础。SRES（SignedResponse符号响应）：对RAND和鉴权密钥Ki利用A3算法计算得出，长4B，用来判断鉴权是否通过，Kc（CipherKey密码密钥）：对RAND和Ki做A8算法计算得出，长8B，用于空间无线信道加密的密钥CKSN（CipheringKeySequenceNumber）CKSN（加密密钥序列号）被用来保证MS与VLR或MS与SGSN之间的GSM鉴权信息（Kc）的一致性，作为临时签约数据存储在VLR（或SGSN）上。ByHuangtao第24页GSM鉴权流程MAPDMAPBBSSAPAMSBSSMSCVLRHLR/AuC回发相关“接受”消息Um相关业务请求34、鉴权响应（呼叫建立/位置更新/补充业务/短消息）34如“业务接受”“位置更新接受”或“鉴权拒绝”消息MAP消息（请求）（CKSN，IMSI/TMSI）1、鉴权参数请求（IMSI）2、回送几组参数（IMSI，KC，S，R）3、鉴权启动（CKSN，R）4接受请求/拒绝请求（鉴权成功/鉴权失败）合法用户非法用户核对符号响应“SERS”ByHuangtao第25页MSINIDLEMODEByHuangtao第26页Attach网络IMSIAttach伴随着IMSIActtach而产生的位置更新ByHuangtao第27页网络内漫游在LA内改变小区在相同的MSC/VLR内的位置更新在新的MSC/VLR内的位置更新周期性位置更新ByHuangtao第28页从网络DetachIMSIDetachImplicitDetachMSPURGINGByHuangtao第29页MSINACTIVEMODEMS发起的呼叫MS接收的呼叫BSC内的切换MSC内BSC间的切换MSC间的切换ByHuangtao第30页MS发起的呼叫ByHuangtao第31页MS接收的呼叫ByHuangtao第32页切换和定位在移动台通话期间，移动台从一个小区移动至另一个小区的过程称为切换。MS经常在自己小区中测量信号强度和质量，并测量相临小区的BCCH的强度，RBS测量上行信道的信号强度和质量，测量结果报告BSC报告，基于这些报告，BSC决定是否要做切换和切换到哪个小区，这被称做定位ByHuangtao第33页BSC内的切换小区内的切换同一个BSC内不同小区之间的切换ByHuangtao第34页MSC内BSC间的切换ByHuangtao第35页MSC间的切换ByHuangtao第36页SHORTMESSAGESERVICEMS发起SMSMS落地SMSByHuangtao第37页附着流程HLR新SGSN旧SGSN1、附着请求2、身份验证2、身份验证3、鉴权3、鉴权4、更新位置5、清除位置6、插入用户数据7、附着接受ByHuangtao第38页分离流程（手机发起）手机发起的分离：SGSNGGSNMSC/VLR1、分离请求2、删除PDP上下文3、IMSI分离指示4、GPRS分离指示5、分离接受6、释放PS信令连接ByHuangtao第39页位置更新路由区更新：新SGSNHLR旧SGSNGGSN1、路由区更新请求2、SGSN上下文请求，响应3、鉴权流程3、鉴权流程4、更新PDP上下文请求4、更新PDP上下文响应5、更新位置6、清除位置CancelLocation7、插入用户数据，更新位置完成8、路由区更新接受9、路由区更新完成ByHuangtao第40页总体呼叫流程－UE呼叫UEHLRMSC/VLR1、服务请求MSC/VLR主叫被叫2、鉴权加密2、鉴权加密3、呼叫建立4、送路由信息请求5、提供漫游号码请求6、提供漫游号码响应7、送路由信息响应8、初始地址消息IAM9、寻呼10、鉴权加密通话11、呼叫建立ByHuangtao第41页UTRAN服务请求手机发起的服务请求：SGSNHLRGGSN1、RRC连接建立2、服务请求3、鉴权加密3、鉴权加密4、RAB指派请求5、RB建立6、RAB指派响应7、SGSN发起PDP上下文修改流程8、UE发送上行数据包ByHuangtao第42页移动台的呼入接续过程1、寻呼。MSC/VLR在数据库中查出用户的资料并向相关的BSC发送寻呼信息。该信息包含用户所在区域的LAI和用户的IMSI或者TMSI。2、寻呼命令。BSC向LA区内的所有BTS发出寻呼命令。该信息包含IMSI或TMSI。收发信单元识别码、信道类型和时隙号。3、寻呼请求。BTS在PCH上向移动台发送寻呼信息。该信息包含用户的IMSI或TMSI。4、信道请求。被寻呼的移动台在RACH上发送一个短的接入脉冲串至BTS。BTS接收该寻呼响应信号后记录该突发脉冲串的迟滞值。(TA动态PWR)5、信道请求。BTS向BSC发信道请求信息。该信息还包含移动台接入系统的迟滞值(TA.PWR)。6、信道激活。BSC选择一条空闲的SDCCH并指示BTS激活该信道。7、信道激活证实。BTS激活SDCCH后向BSC发信道激活证实信息。8、立即分配。BSC透过BTS经由AGCH向移动台发出允许接入系统信息。该信息包含频率、时隙号、SDCCH信道号和移动台将要使用的时间提前值TA等。ByHuangtao第43页9、寻呼响应。移动台通过SDCCH向BSC发寻呼响应信息。该信息包含移动台的IMSI或TMSI和移动台的等级标记，BSC加入CGI后把信息送往MSC/VLR。10、鉴权请求。MSC/VLR透过BSC、BTS向移动台发鉴权请求，其中包含随机数RAND，用移动台的鉴权运算。11、鉴权响应。移动台经鉴权计算后向MSC/VLR发回鉴权响应信息，MSC/VLR检查用户全法性，如用户全法，则开始启动加密程序。12、加密模式命令。MSC/VLR通过BSC、BTS向移动用户发加密模式命令。该命令在SDCCH上传送。13、加密模式完成。移动台进行加密运算后向BTS发出已加密的特定信号，BTS解密成功后透过BSC向MSC/VLR发加密模式完成信息。14、设置呼叫类型。MSC向移动台发送呼叫类型设置信息。该信息包含该次呼叫的类型。如传真、通话或数据通信等类型。15、呼叫类型证实。移动台设置好呼叫类型后