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东方通信:GSM空中接口过程分析


东方通信

GSM 网络结构和网络部件

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V 1.0

一、

GSM 网络结构和网络部件

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本部分内容综述 GSM 网络结构和网络。该部分主要是对 基本 GSM 网络内容的复习。为下一步的空中接口部分打好基 础。

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一、GSM 网络结构 1,网络概述 GSM 系统由一系列功能单元组成。给出一个简单的网络结构图。 图中的各个组成部件表示系统的每一功能单元。在实际的网络构成 中,每一功能单元的出现比率不是图中所示的一次,可多次出现。 各种网络部件的接口都采用标准接口,这样可以在一个网络中使 用不同厂家的设备,比如可将 Motorola 的基站系统 BSS 与 Ericsson 的网络交换系统配合使用。 一般整个系统可分成几个部分: (1) ,移 动 台 MS(Mobile Station) 如手机、传真机等用户实际所使用的设备。 (2) ,基站系统 BSS(Base Station System) 为移动台 MS 和陆地交换设备提供无线连接的部分。 (3) ,网络交换系统( Network Switching System) 由 MSC 及一些相关的数据库组成, 完成电话交换及提供 GSM 系统 与 PSTN 的连接功能等。 (4) ,操作与维护系统( Operation and Maintenance System) 使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。

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GSM 系统网络构成

操作与维护系统

网络交换系统

NMC

VLR

HLR AUC

OMC MSC

EIR

PSTN

EC

IWF

XCDR

ME

BSC

SIM BTS 移动台 基站系统

接口 / 连接
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二、网络部件 1,移动台 MS 移动台是用户设备,它可以是车载型、便携型和手持型三种。它 的物 理设 备和 移动 用户是 完全 独立 的。包 括两 部分 :移动 设备 ME(Mobile Equipment) 和用 户识 别模 块 SIM(Subscriber Identify Module,一般也叫做 SIM 卡即智能卡)。 (1) , ME 移动设备 ME 是用户所使用的硬件设备,用来接入到系统,每部 移动设备都有一个唯一的对应于它的永久性识别号, 该识别号称为国 际 移 动 设 备 识 别 号 IMEI(International Mobile Equipment Identity)。 对于不同类型的移动台,其最大输出功率也不同。 移动台必须有一个特定的标志供网络识别, 该标志称为级别标志 (Classmark),移动台在发送初始化消息时发送此标志。 级别标志 Classmark 中包含以下信息: a,版本级别 指示该移动台是一期(Phase 1)或二期(Phase 2)的移动台。 b,最大发射功率 该移动台的最大发射功率,在切换及功率控制时会用到,用移动 台功率级别号表示。 c,加密算法 指示移动台使用的是哪种加密算法。 目前在一期 GSM 中只有一种 算法(A5) ,但二 期 (Phase 2)GSM 规范规定了多种算法(A5/0-A5/7)。 d,频率范围 指示该移动台收发信号所能使用的频段。 不是所有的移动台都支 持扩展频段。 e,短消息功能 指示该移动台是否可以接收短消息。

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移动设备 M.E
级别标志(classmark)包含信息: ? 发射功率等级

功率级 1 2 3 4 5

功率输出 20 瓦特(已不用) 8 瓦特 5 瓦特 2 瓦特 0.8 瓦特

? 支持 Phase1,Phase2 或 Phase2+规范 ? 加密 ? 频率 ? 短消息服务

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(2) , SIM 卡 SIM 卡插入到移动设备中,用来识别移动用户的身份,存有一些 该用户能获得什么服务信息及一些其他的信息。SIM 卡中存有移动用 户身 份 识 别 号 , 称 为 国 际 移 动 用 户 识 别 号 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。 如果移动设备内没有插 SIM 卡, 只 能用来做紧急呼叫。将移动设备识别号与移动用户身份识别号分开 后, 系统就可以根据移动用户来计费, 而不是根据移动设备来计费了 。 SIM 卡中包含的信息有: ? 国际移动用户身份识别号 IMSI IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 用来识别移 动用户,仅在初始化时才在空中发送。 ? 临时移动用户身份识别号 TMSI TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)用来临时性的识 别移动用户,该号码会周期性的改变,防止有人从空中截获该号码后 盗话。 ? 位置区识别号 LAI(Location Area Identity) 指示移动用户当前所在的位置区。 ? 用户身份鉴权密键 Ki (Subscriber Authentication Key) 在用户身份鉴权时使用。 ? MSISDN MSISDN(Mobile Station International Service Digital Network)是移动台的电话号码,含有国家码 ,国内码 ,及移动用户号 码。 SIM 卡中的信息在 SIM 卡发行之后大多是不可读的(如 Ki)或不可 改的,(如 IMSI)。另外有一些信息,如 LAI,会不停的改变,以反映 移动台当前所在的位置。 SIM 卡以及系统高度的固有安全性,能有效的防止盗话。SIM 卡 是很难复制的, 而且还可以给 SIM 卡加一个类似信用卡密码的个人密 码,即 PIN 码(Personal Identity Number Password),防止有人盗 用。 SIM 卡还存有一些其它信息,如计费信息,对这些信息用户可以 直接通过手机按键功能查看。 SIM 卡另外还执行鉴权算法。

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SIM 卡

SIM 卡 (实际大小)

全尺寸 SIM 卡

迷你型 SIM 卡

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2,基站子系统(BSS) 基站子系统包括:射频设备和控制设备。提供移动台和 MSC 之间 的连接。主要包括:BTS、BSC、XCDR。 (1) , BTS(基站收发信台) BTS 是 GSM 网络中由于和移动台通信的部分。 包含了射频部分 (如 天线等) ,为各个小区提供空中接口。 (2) , BSC(基站控制器) BSC 直接与 MSC 相连。是 BSS 中的控制部分。BSC 可以控制一个 或多个 BTS,在 GSR3 的版本中,一般 max 为 40 。此外,BSC 也可 不通过 MSC 进行 INTERNAL 的切换。 (3) , XCDR(编解码器) XCDR 被用做编解来自与移动台的信号,使信号能够在陆地链路 中有效的传输。由于它经常放在 MSC 一边,所以,常称为 RXCDR。

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基站子系统

XCDR BSS

BSC

BTS

BTS

BTS

BTS

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3,网络交换子系统(NSS) 网络交换系统包含了 GSM 网络的主要交换功能。它同时也包括 用户数据和移动网管理所需的数据库。主要的功能是管理 GSM 网络 和其余通信网络之间的通信。 ? 移动交换机 MSC

在 GSM 系统中, MSC 能完成呼叫交换以及其他交换设备一样的 功能(计费,操作和维护,中继接口等) 。同时,MSC 作为网关交换 机 GMSC 提供 PSTN 和 BSS 之间的接口。 ? 归属位置寄存器 HLR

HLR 是为用户单元提供参数的参考数据库。每一个用户单元唯 一属于一个 HLR , 用户通过 IMSI 或者 MSISDN 接入到 HLR 中 。 HLR 主要包括用户单元的 IMSI、MSISDN 、当前在 VLR 中的信息、补充 业务信息、用户状态、鉴权键 Ki 、用户漫游识别号 MSRN 等。 ? 拜访位置寄存器 VLR

VLR 包含当前本区域所有用户单元的参数的数据库。它包含有 从 HLR 拷贝来的有关这些用户单元的数据。如:用户状态、 MSRN 等;也包括 LAI、TMSI 等。 ? 鉴权中心 AUC

AUC 是一个进程系统,它执行鉴权功能。 AUC 通常和 HLR 结 合在一起,在鉴权是和用户单元中的 SIM 卡共同完成鉴权功能。 ? 网络互连功能 IWF

IWF 提供 GSM 系统和多种格式的公用和私用数据网络的接口。
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网络交换子系统

网络交换系统
VLR

HLR AUC EIR R

操作与维护系统
MSC

PSTN

EC

IWF

BSS

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它完成速率适配和协议转换功能。 ? 回音消除器 EC

由于系统的时延和二四线转换,系统不可避免有声学回声。 EC 的加入,可消除远端回声。

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网络交换子系统

网络交换系统
VLR

HLR AUC EIR R

操作与维护系统
MSC

PSTN

EC

IWF

BSS

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4,操作维护子系统(OMS) 操作和维护子系统可以对整个 GSM 网络进行远程控制。它包括 两部分: ? 网络管理中心 NMC

NMC 是全网管理的最高层,每一个网络只有一个。目前,我国 没有设此项。 ? 操作维护中心 OMC

OMC 具有软件和数据库的管理、统计数据的收集、事件/告警的 管理等功能。每一个网络可有多个 OMC。目前,OMC 有 OMC-R 和 OMC-S 两种。MOTOROLA 只有 OMC-R,用于对 BSS 系统的管理。

操作维护子系统
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网络

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GSM 网络信令链路及简要的信令流程

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二、GSM 网络中的信令链路及简要的 信号流程

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一、GSM 网络中的信令链路 GSM 网络中,陆地链路除传送话音和数据信息外,还传送大量 的信令信息。 信令在陆地链路上传输, 采用几种标准的信令接口方式 : ? ? ? ? 2MBPS 中继 C7(或为 NO.7.)信令协议 X.25 分组交换协议 LAPD(Link access procedure “D”)协议

我们可以通过对应的 OSI(open system interface)来看,这 些标准信令方式在 OSI 分层结构中处在的位置。

OSI

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OSI 分层结构

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4-7 用户 应用部分

X.25 应用部分

C7 应用部分

3 网络层 2 链路层 1 物理层

X.25

MTP(C7)

ABIS

LAPB

LAPD

2 Mbit/s 中继

1,2MBPS 中继(30 路 PCM) 对面图中加粗部分是指使用 2MBPS 中继的连接。2MBPS 中继用在
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PSTN 与 MSC 之间、MSC 之间、MSC 与 BSC 之间以及 BSC 与 BTS 之 间 , 传送话务和信令。这些链路也用在 MSC 和 IWF 之间。 每条 2.048 MBPS 链路可提供 30 条 64kbit/s 通路用于传输话音、 数据或信令信息。 信令信息可能是指 C7,LAPD 或 X.25 格式的信息。 这些 2MBPS 中继一般用作 GSM 系统中所有陆地接口的物理载体。 2MBPS 中继帧结构:

TS0

TS 1-15

TS16

TS 17-31

TS# 0 1-15 16 17-31

作用 帧同步/差错检测/信令/告警 话务 C7 信令(也可用其它时隙来传 C7 信令) 话务

注:TS=Timeslot

时隙

2MBPS 中继
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NMC VLR XC BSS MSC OMC EIR MSC VLR HLR AUC

XC

IWF

EC

EC

IWF

XC

MS
BSC PSTN BTS BSC BTS BTS BTS BTS

BTS

BTS

BTS BTS BTS

MS

MS

2,X.25 接口 使用了 X.25 协议的接口如图中加粗部分所示。
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OMC 通过 X.25 消息包与所有它控制和监视的网络实体通信。 X.25 连接一般就是 2MBPS 中继中的某一专用时隙。 OMC 到 BSS 的 X.25 连接可能是通过 MSC“钉连”(软件设置的固 定连接) ,也可能是采用完全独立的物理路由。 X.25 协议的帧结构: FLAG 标志 FRAME CHECK SEQUENCE 帧校验序列 INFORMATION 信息 (LAPB 帧) CONTROL 控制信息 ADDRESS 地址 FLAG 标志

最后发送的比特

最先发送的比特

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X.25 协议

NMC VLR XC BSS MSC OMC MSC VLR HLR AUC EIR

XC

IWF

EC

EC

IWF

XC

MS
BSC PSTN BTS BSC BTS BTS BTS BTS

BTS

BTS

BTS BTS BTS

MS

MS

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3,NO.7 协议系统 使用了 C7 的接口如对面图中加粗部分所示,这些接口用来传送 主要网络实体之间以及系统与 PSTN 之间的信令和控制信息。 不同 GSM 网络实体之间使用的七号信令应用部分也不尽相同: ? 在 MSC 与 PSTN 之间,MSC 要完成电话呼叫信令功能,故使用 TUP 电话用户部分(Telephone User Part) , MSC 与 ISDN 之间则使用 ISUP(ISDN 用户部分,ISDN User Part) ? MSC 与 BSS 之间使用 BSSMAP (基站系统管理应用部分 Base Station System Management Application Part)。 DTAP(直接传输应用部 分 Direct Transfer Application Part)用于在 MSC 和 MS 之间 发送消息。MAP(移动应用部分 Mobile Application Part)用于 MSC、VLR、EIR 和 HLR 之间。 缩略语: BSSAP Base Station System Application Part BSSMAP Base Station System Management Application Part DTAP Direct Transfer Application Part ISUP ISDN User Part MAP Mobile Application Part SCCP Signaling Connection Control Part TUP Telephone User Part TCAP Transaction Capability Application Part
OSI 分层结构 SS#7 分层结构 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 7 6 5 4 3 2 1 TUP ISUP TCA P SCCP MTP Level 3 MTP Level 2 MTP Level 1 2 Mbit/s 中继

MAP

BSSAP (DTAP+BSSMAP) 4

3 2 1

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NO.7.协议

NMC VLR XC BSS MSC OMC EIR MSC VLR HLR AUC

MAP

BSSAP
XC IWF EC EC IWF XC

MS

TUP BSSMAP
PSTN BTS BSC BTS BTS BTS

BSC

BTS

BTS

BTS

BTS

DTAP
BTS BTS

MS

MS

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4,LAPD 协议 由于 BSC 和远程 BTS 之间 2MBPS 中继上传送的信令和控制信息的 一些特殊特性,所以 BSC 与 BTS 之间需要一种不同的接口。GSM 规范 该接口采用 LAPD 协议,该协议的帧结构如下所示。 对于该接口(称为“A bis”)GSM 规范没有作严格规定,所以各 厂家对 A bis 接口解释、理解也各不相同,也就是说不同生产厂家的 BSC 与 BTS 不能在一起工作。另外不同厂家对 BSC 和 BTS 的功能划分 也不相同,就算对该接口作了严格规范,不同厂家的 BSC 与 BTS 还是 无法共同工作。

FLAG 标志

FRAME CHECK SEQUENCE 帧校验序列

INFORMATION 信息 (LAPD 帧)

CONTROL 控制信息

ADRESS 地址

FLAG 标志

最后发送的比特

最先发送的比特

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LAPD 协议

NMC VLR XC BSS MSC OMC MSC VLR HLR AUC EIR

XC

IWF

EC

EC

IWF

XC

MS
BSC PSTN BTS BSC BTS BTS BTS BTS

BTS

LAPD
BTS BTS BTS

BTS

MS

MS

LAPDm (Air interface)

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二、GSM 网络陆地信令流程 1,GSM BSS 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 RSS Abis (layer3) 之间的链路。 Layer2 执行数据链路层(OSI Layer2)的功能。在规范 TS GSM 04.05 和 TS GSM 04.06 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:
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BSS 软件模块结构

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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( call processing) MTP L3/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 DTAP or BSSMAP), 并随后发送内部消息
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BSS 软件模块结构

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SSM(SCCP State Machine): 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(Connectionless Manager) 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( reset cic) 、全 局 复 位( global reset) 信令点不可达(sinalling point inaccessible) 。 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(Switch Manager): 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(Radio Resource State Machine): 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(Radio Channel Interface): 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 SCCP reference number,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。
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BSS 软件模块结构

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CRM(Cell Resource Manager): 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 SCCP reference number 等。

BSS 软件模块结构

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2,MS 主叫呼叫建立中陆地信令流程 (1) , RSS 接收到 MS 发的 ”channel request ”消息后,向 RRSM 发送 “channel required”消 息 。 RRSM 接收后, 向 CRM 发”channel required received ”消息。CRM 如果有资源可分配,发”channel assigned ”消息 给 RRSM。RRSM 接收到后,发 ”channel activation ” 消息给 RSS,RSS 接收到后,发”channel activation acknowledge ”消息给 RRSM。接下 来,RRSSM 发”immediate assign command ”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, MS 发”CM service Request ”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”CM service Request ”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”complete call ”消息发给 MSC 后 ,MSC 发”call proceeding” 消息通过 RSS、RRSM、SSM、MTP 给 MS 响应”set_up ”消息。
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MS 主叫陆地信令流程

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3,分配信道陆地信令流程 (1) , MSC 将分配请求”assignment request ”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”Audit response ”给 SSM。 (2) , SSM 发”initiate assignment ”初始化分配消息给 RRSM。RRSM 接收到该消息后, 发 ”assignment resource request ”给 CRM, 要求 CRM 给分配 TCH。CRM 同意分配后,发”assignment channel assigned ”消 息给 RRSM。 (3) , RRSM 发”Physical context request ”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 ”physical context comfirm ”给 RRSM。 (4) ,随后 ,RRSM 将激活该业务信道。发”channel activation ”消息 给 RSS,RSS 激活业务信道后, 回”channel activation acknowledge” 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 ”assignment command ” 命 令 给 RSS , 并 送 给 MS 。 RSS 随 后 发 ”establish indication ” 建 立 指 示 给 RRSM 。 MS 分 配 完 成 后 , 发”assignment complete ”消息通过 RSS 给 RRSM。

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分配信道陆地信令流程

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(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”RF channel release ”给 RSS,RSS 释 放 RF 后,发”RF channel release acknowledge ”消息给 RRSM,RRSM 将该消息再发给 CRM。 (7),在 6 处理过程中, RRSM 会发”assignment successful ”消息给 SSM。 SSM 接 收 到 后 , 发 ”connect request ” 消 息 给 SM , SM 回 ”switch response ” 消息给 SSM,为后面建立连接打好基础。之后, SSM 再 发”assignment complete ”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”connect ACK ”消息。

开始通话。

分配信道陆地信令流程

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4,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”handover recognized ”消息。RRSM 接收到该消息后,向 SSM 发 ”handover recognized received ” 消息。随后,SSM 通过 MTP 向 MSC 发”handover required ”消 息 , MSC 接收到后, 向 BSS 发”handover command ”消息到 SSM。 (2) , SSM 向 RRSM 发送”initiate handover ”消息。RRSM 经过一定的 处理后,通过 RSS 向 MS 发送”handover command ”。 (3) ,当 MS 与目标小区建立好新的信道后,MSC 通过 MTP 向 SSM 发 送”clear command ”消息。SSM 接收到后,向 RRSM 发”release radio channel ”消息;RRSM 经过处理后,向 RSS 发送 ”channel release ”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”radio channel released ”消息后 , 发”clear command ”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。

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切换信令流程(一)

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5,切换信令流程(二) (对于目的小区) (1) , MSC 向目标小区的 CRM 发”Handover request ”(CR)消息。CRM 接收后,向 RRSM 发”handover channel assigned ”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”channel activation ”来激活无线信 道 ,RSS 收到后,回 ”channel activation acknowledge ”消息给 RRSM。 同时 RRSM 发”handover allocation ”给 SSM。 (3) , SSM 接下来发 ”connection request ”消息给 SM,并接受从 SM 回的 ”Switch request ” 消息 。 SSM 接受 后 , 发 ”handover request acknowledge ”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 ”handover Detection ”消息通过 RRSM、SSM 和 MTP 到 MSC。 (5) ,当 MS 接入到该小区时, RSS 发”Establish Indication ”给 RRSM, 与 MS 信道建立完成后,发 ”handover complete ”消息给 RRSM。RRSM 收到 后 , 发 ”handover successful ” 消息 给 SSM 。 SSM 发 ”handover complete ”消息给 MSC。

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GSM 网络信令链路及简要的信令流程

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切换信令流程(二)

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GSM 空中接口

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三、GSM 空中接口

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GSM 空中接口

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GSM 空中接口

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GSM 空中接口

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一、空中接口分类 GSM 空中接口可分为物理信道和逻辑信道两种。物理信道是指 传输信息的媒介,在陆地接口中就是指电缆。逻辑信道由物理信道上 传输的信息组成。 1,物理信道 单个 GSM RF 载频可以支持 8 个移动用户同时通话。如对面 图所示,每个通话的信道占用载频的八分之一的时间,这种技术称为 时分复用。 时间被分成了多个时间段,每个时间段称为一个“时隙”,时隙 按顺序排列, 并编号为 0 到 7。 每这样的 8 个时隙序列称为一个 “TDMA 帧”。 每个移动电话通话都会占用一个时隙,直到通话结束或发生切 换。根据信道类型 TDMA 帧被组建成了多种结构。在后面将会讲到空 中接口的信息如何在帧与复帧中发送,以及相关的定时。 与移动台之间收发信号的定时对于系统正常工作非常关键。 移动 台和基站都必须在适当的时间发射和接收信号, 否则就会错过它应该 所在的 时 隙 ,一 个 时隙 里 所 传的 信 息也 称 为 一个 突 发脉 冲 序列 (Burst) 。 每个数据突发脉冲序列在 TDMA 帧中对应一个分配给它的时隙, 能提供一个 GSM 物理信道,而一个物理信道可以用于传送 MS 和 BTS 之间的多种逻辑信道。

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GSM 空中接口

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1.0

GSM 空中物理信道

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GSM 空中接口

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1.0

2,GSM 逻辑信道 GSM 空中接口有两种逻辑信道:业务信道(Traffic Channel) 和控制信道(Control Channel) 。 (1) ,业务信道 TCH(Traffic Channel) 业务信道用于传送话音和数据信息。共有以下几种业务信道: ? 全速率(Full rate) TCH/FS: 话音 ( 业务信息 13kbit/s , 全部信息 22.8kbit/s gross ) TCH/EFR: 话音 ( 业务信息 12.2kbit/s , 全部信息 22.8kbit/s gross ) TCH/F9.6: 9.6kbit/s – 数据 TCH/F4.8: 4.8kbit/s – 数据 TCH/F2.4: 2.4kbit/s – 数据 ? 半速率(Half rate) TCH/HS: 话音(业务信息 6.5kbit/s,全部信息 11.4kbit/s) TCH/H4.8 4.8kbit/s – 数据 TCH/H2.4 2.4kbit/s – 数据 缩略语: TCH Traffic Channel 业务信道 TCH/FS Full rate speech channel 全速率业务信道 TCH/HS Half rate speech channel 半速率业务信道 TCH/9.6 Data channel 9.6kb/s9.6kb/s 数据信道 TCH/4.8 Data channel 4.8kb/s4.8kb/s 数据信道 TCH/2.4 Data channel 2.4kb/s2.4kb/s 数据信道 话音信道有两种不同的编码方法:全速率 FR(Full Rate)增强 型全速率 EFR(Enhanced Full Rate) 。在相同空中接口带宽的条件 下,增强型全速率编码与全速率话音编码相比,能提供更好的话音质 量。EFR 采用了一种新的话音编码算法,能提供更好的话音质量,但 是只有 Phase 2+以上的移动台才支持 EFR。
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1.0

逻辑信道分类

TCH
Traffic Channels(业务信道)

NB

NB

Speech( 话音)

Data(数据)

TCH/FS

TCH/HS

TCH/9.6

TCH/2.4

TCH/EFR

TCH/4.8

TCH

SACCH

FACCH

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1.0

(2) ,控制信道 GSM 控制信道包括:广播控制信道 BCCH (Broadcast Control Channel);通用控制信道 CCCH (Common Control Channel);专用控制 信道 DCCH (Dedicated Common Control Channel). BCCH 类 广播控制信道仅是下行信道(从基站到移动台),包括: iBCCH 广播控制信道,用来发送网络相关的信息。该信道是连续发射 的,供周围小区中的移动台测量其信号强度。 iSCH(Synchronizing Channel)同步信道,用来发送帧同步信息。 iFCCH(Frequency Control Channel)频率控制信道,发射载波同 步信息。 CCCH 类 通用控制信道类是双向的,即包括上行和下行两个方向: iRACH(Random Access Channel)随机接入信道是上行信道用于移 动台接入系统。 iPCH ( Paging Channel ) 寻 呼 信 道 和 AGCH ( Access Granted Channel)接入允许信道都是下行的,AGCH 用于给 MS 分配资源,如 SDCCH。PCH 用于系统寻呼移动台。PCH 和 AGCH 从不同时使用。 iCBCH(Cell Broadcast Channel)小区广播信道,用于向小区内所 有的移动台广播信息,如话务信息等。 DCCH 类 专用控制信道在移动台呼叫建立或用户身份验证时,唯一的分 配给该移动台。DCCH 包括: iSDCCH(Standalone Dedicated Control Channel)独立专用控制 信道,用于移动台在呼叫建立或做用户身份验证时,向移动台发送或 接收数据。 i随路控制信道(Associated Control Channel) ,包括慢速随路控 制信道 SACCH(Slow Associated Control Channel)和快速随路控 制信道 FACCH(Fast Associated Control Channel) 。 SACCH 用于无 线链路功率测量及传送功率控制消息。FACCH 用于传送“事件”型消 息,如切换消息。FACCH 和 SACCH 都工作在上行和下行两个方向。

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1.0

控制信道

CCH Control Channel(控制信道)

NB

NB/A B DCCH
BCCH 仅为下行

NB/DB

SDCCH

ACCH BCCH
同步信道 FB

FACCH

SACCH

SB

SCH

FCCH

AB

CCCH NB
RACH -上行 CBCH -下行

NB

PCH/AGCH
-下行

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1.0

3,GSM 控制信道详解 a,广播控制信道 BCCH(Broadcast Control Channel) BTS 在所有时间都发送广播控制信道,用来载送 BCCH 的无线载 频称为 BCCH 载频, 当移动台开机但没有通话时, 会周期性的监视 BCCH 中的信息(至少每 30 秒) 广播控制信道 BCCH 中传送的信息有: i位置区识别号 LAI (Location Area Identity) i移动台应监视的相邻小区列表 i本小区使用的频率列表 i小区识别号 i功率控制指示 i是否允许不间断发射 DTX(Discontinuous Transmission) i接入控制(如紧急呼叫、呼叫阻断) i小区广播信道描述。 BCCH 总是在所有的时刻以恒定功率发射,使所有可能会用到它 的移动台能测量它的信号强度。当 BCCH 没有信息发送时就发送填充 比特,或称为虚拟突发脉冲序列。 ? 频率校正信道 FCCH(Frequency Control Channel) 该信道在 BCCH 时隙频繁发送,使移动台能同步到基站的频率。 FCCH 只会在 BCCH 载频的时隙 0 发射,相当于时隙 0 的标志,使 移动台能识别到时隙 0。 ? 同步信道 SCH(Synchronizing Channel) SCH 传送的信息使移动台能同步到 TDMA 帧结构,以及使移动台能 知道时隙的定时。另外还包括以下信息: ? 帧号 ? 基站身份识别码 BSIC(Base Site Identity Code) 移动台将会监视相邻小区中 BCCH 的信息,并存储信号最强的 6 个小区的信息。这些小区的 SCH 信息也被存了下来,以便移动台到了 一个新小区时,可以快速的与之同步。

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1.0

广播控制信道(BCCH)

CCH 控制信道

BCCH 广播控制信道 -仅为下行

BCCH

同步信道

SCH

FCCH

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1.0

b,通用控制信道 CCCH(Common Control Channel) 通用控制信道用于在 BTS 和移动台之间传送控制信息, 完成呼叫 建立和呼叫寻呼功能 通用控制信道包括: ? 随机接入信道 RACH(Random Access Channel) 移动台在发起呼叫或响应寻呼时须接入到系统,这时将使用到 RACH 信道。 ? 寻呼信道 PCH(Paging Channel) 用来寻呼 MS。 (可以通过 IMSI、TMSI 或 IMEI 来寻呼移动台) ? 接入允许信道 AGCH(Access Grant Control Channel) BTS 在 RACH 上收到 MS 的接入消息后,通过 AGCH 给 MS 分配专用 控制信道,MS 再转到专用信道上继续呼叫处理。MS 的呼叫处理可 能是呼叫建立、寻呼响应、位置更新或短消息业务。 ? 小区广播信道 CBCH(Cell Broadcast Channel) 该信道用来传送需要广播到小区中所有移动台的信息。CBCH 用专 用控制信道来发送信息,但被看作是通用信道,因为小区中所有 的移动台都能收到它发送的消息。 激活的移动台必须频繁的监视 BCCH 和 CCCH,CCCH 和 BCCH 在相 同载频上发送。
名词缩写 CCCH RACH PCH AGCH CBCH Common Control Channel Random Access Channel Paging Channel Access Granted Channel Cell Broadcast Channel 通用控制信道 随机接入信道 寻呼信道 接入允许信道 小区广播信道

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通用控制信道(CCCH)

CCH 控制信道

CCCH 公共控制信道 -双向

RACH -上行

CBCH -下行

PCH/AGCH -下行

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1.0

c,专用控制信道 DCCH(Dedicated Control Channel) DCCH 是 RF 载频中的一个时隙,该时隙用来传送 8 个独立专用控 制信道 SDCCH(Stand-alone Dedicated Control Channels) 。一个 SDCCH 可以供一个 MS 做呼叫建立、鉴权、位置更新和点到点的短消 息。 后面我们将会看到,在 BCCH/CCCH 时隙中也会有 SDCCH,但这种 配置只允许有 4 个 SDCCH。 随路控制信道 ACCH(Associated Control Channel) ACCH 可以和 SDCCH 或 TCH 用在一起,随 SDCCH 或 TCH 发送一些 相关信息。 ? 慢速随路控制信道 SACCH(Slow Associated Control Channel) 在下行方向传送功率控制和定时信息, 在上行方向传送 RSSI 和链 路质量报告。 ? 快速随路控制信道 FACCH(Fast Associated Control Channel) FACCH 在 TCH 上 发 送 。 FACCH 从 T C H “偷”一个突发脉冲序列 ( Burst), 插入自己的信息发送出去。FACCH 用于传送用户鉴权和切换信息。 不同的用户可以在不同的时隙共用同一个无线信道,多个控制信 道可以在不同时间共用一个无线信道的一个时隙,这样可以有效 的传送控制信息而不会降低网络容量,所以我们需要把业务信道 的时隙和控制信令的时隙很好的组织在一起。
名词缩写: SDCCH SACCH FACCH Standalone Dedicated Control Channel 独立专用控制信道 Slow Associated Control Channel 慢速随路控制信息 Fast Associated Control Channel 快速随路控制信道

专用控制信道 DCCH
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CCH 控制信道

DCCH 专用控制信道 -双向

SDCCH

ACCH

FACCH

SACCH

二、GSM 复帧结构
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1.0

1,信道组 前面讲到的各种逻辑信道总是组合在一起,成为信道组,共有四 种最常见的组合组: ? 全速率业务信道组----TCH8/FACCH+SACCH ? 广播信道组-----BCCH+CCCH ? 专用信道组-----SDCCH8+SACCH8 ? 组合信道组-----BCCH+CCCH+SDCCH4+SACCH4 半速率信道组(如果采用的话)和全速率信道组相似。 ? 半速率业务信道组----TCH16/FACCH+SACCH 信道组与时隙 以上所说的信道组通过一个选定的时隙在空中接口发送。 有的信 道组可以在任意时隙发送,但有的信道必须在特定时隙发送,以下这 张表中是信道组与时隙的对应关系. 信道组 业务(Traffic) 广播(Broadcast) 专用(Dedicated) 组合(Combined) 任意时隙 0,2,4,6,(必须先用 0)* 任意时隙 只能用 0 时隙

对面图示了信道组映射到 TDMA 帧中的结构。
* 如果广播信道组被分配到了时隙 2、4 或 6,那么 FCCH 和 SCH 将被填充突 发脉冲序列代替,因为这些信道只能在时隙 0 出现。

注:
每个小区只需要一个 BCCH/CCCH 时隙(不是 RF 载频)

从 TDMA 帧中看信道组
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1.0

2,帧与定时
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每个 TDMA 帧有 8 个时隙,使 8 个物理信道共用一个无线载频。 多个逻辑控制信道和业务信道可以共用一个物理信道。 要理解多个不同的逻辑信道如何共用一个物理信道,须先介绍 GSM 复帧结构。 (1) , 26 帧业务信道复帧 下面图示了时隙、TDMA 帧及 26 帧复帧与时间之间的关系。某 些时间是近似值, 因为 GSM 规范中是用分数来确切规定时间值的, 如: 一个时隙的确切时长是 15/26ms) 。 注: 在 26 帧业务信道复帧中,帧 12(第 13 帧)被用作慢速随路控 制信道 SACCH,用来在 MS 和 BTS 之间传送链路控制信息。小区给每 个业务信道分配的时隙都是这种格式,也就是说最开始是 12 个突发 脉冲序列(Burst)的业务信息,接下来是 1 个 Burst 的 SACCH,然 后是 12 个 Burst 的业务信息和一个空闲的 Burst。 一个 26 帧业务信道复帧持续的时长是 120ms(共有 25 个 TDMA 帧) 。 当采用半速率时,26 帧业务复帧中每个用来传业务的帧可以传 两路 MS 用户通话(空中接口中 MS 的数据速率是原来的一半) 。尽管 业务数据速率减半了,但 SACCH 信息没有少,所以要把原来空闲的帧 25 也用作 SACCH。

26 业务信道复帧
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1.0

(2) , 51 帧控制信道复帧
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用于控制信道的 51 帧复帧结构比用于业务信道的 26 帧复帧要 复杂得多。根据控制信道类型及网络提供者的要求,51 帧的控制信 道复帧有几种不同的形式。

51 控制信道复帧
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3,信道组详解
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(1) , 51 帧控制信道复帧----BCCH/CCCH 下面图示的是 BCCH/CCCH 51 帧复帧结构, 这种结构用在 BCCH 载 频(小区中 BCCH 所在的载频)每个 TDMA 帧的时隙 0 中,图中垂直方 向每一格表示一次时隙的重复(经过了一个 TDMA 帧) ,最底下一格是 最先一次发送的时隙,编号为 0。 图中可见,在上行方向(MS 到 BSS) ,所有的时隙 0 都分配给了 RACH,很显然,因为 RACH 是 BCCH/CCCH 信道组中唯一工作在上行方 向的控制信道。在下行方向(BSS 到 MS) ,从 51 帧结构的帧 0 开 始 , 帧 0 的时隙 0 用于发送频率突发脉冲序列(Frequency Burst,图中 用 “F” 表示) ,帧 1 的时隙 0 用于发 送同 步突 发 同步 脉冲 序列 (Synchronizing Burst 图中用“S”表示) ,接下来 4 帧,即帧 2 到 帧 5 的时隙 0 用作了 BCCH(图中用“B‘表示) ,发送 BCCH 数据。再 接下来 4 帧。帧 6 到帧 9 的时隙 0 用作了 CCCH(图中用“C”表 示 ) , 也就是 PCH(移动台寻呼信道)或 AGCH(接入允许信道) ,帧 10 和帧 11 的时隙 0 再次重复频率和同步突发脉冲序列(F 和 S) ,另外再加 4 个 CCCH 突发脉冲序列,如此反复,最后一帧的时隙 0(第 51 帧,即 帧 50)是空闲的。

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51 帧控制信道复帧----BCCH/CCCH

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(2) , 51 帧控制信道复帧--DCCH/8(SDCCH 和 SACCH) 下图是有 8 个 SDCCH 的 51 帧复帧结构, 要完成整个序列需要用 到 2 个 51 帧复帧,逻辑上可把它看作是 102 帧的复帧结构。这种结 构可以在任意时隙上发送。 图中阴影部分的 SACCH 是与 SDCCH 对应的,每个 SDCCH 就和业 务信道一样对应一个 SACCH。 如: D0 对应 A0 D1 对应 A1 D2 对应 A2 D3 对应 A3 D4 对应 A4 D5 对应 A5 D6 对应 A6 D7 对应 A7 注:下行和上行信道是错开的,以便使移动台有足够的时间处理接收 到的消息和作出响应。

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51 帧控制信道复帧--DCCH/8(SDCCH 和 SACCH)

第 71页

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1.0

(3) , 51 帧控制信道复帧--组合结构 如下面图所示,各种类型的控制信道都在一个时隙上,能有效使 用小区的 MS 数相应减少了,这种结构中只有 3 组 CCCH 和 4 组 SDCCH 相应,所以同时能进行的寻呼和呼叫建立也就少了。 这种类型的控制信道一般用于农村地区话务密度低的地方。

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GSM 空中接口

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1.0

51 帧控制信道复帧--组合结构

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

四、空中接口信令流程及过程分析

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空中接口信令流程及过程分析

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

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

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

二、呼叫流程详解 1,从手机到固定用户的呼叫流程 (1) ,手机用户按下 ”SEND ”键发送“channel request”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“Request for service”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。

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空中接口信令流程及过程分析

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手机到固定用户的呼叫流程

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空中接口信令流程及过程分析

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(6) ,为 响 应“set_up”消 息 , VLR 送“complete call”消息给 MSC,MSC 通过 BSS 通报“call proceeding”消息给 MS。 (7), MSC 随后分配业务信道给 BSS(通过”assignment command ”)并 且 BSS 分配一个 ”air_interface ” 业务信道。 MS 通过 “assignment complete”消息响应 BSS 并发到 MSC。 (8) , MSC 送”initial and final messafe(IFAM)给 PSTN。当被叫振 铃时,PSTN 回应“address complete messgage(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

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

2,从固定用户到手机的呼叫流程 ( 1 ), PSTN 将 一 个 C7 消 息 “ initial and Final Address Message(IFAM)”送给网关 MSC(GMSC)。 MS 被叫通过 MSISDN 被识别。 (2) ,仍 用 MSISDN 标识,GMSC 送“Send Routing Info”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“Routing information Ack” 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 call set_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”pageing request ”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 Channel request 消息中)和要求建立空中接口的信令链路。一旦建立, , 将”paging Response ”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。

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

固定用户到手机的呼叫流程(一)

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

(7) ,手机设置鉴权和加密模式。 “complete Call”消息将从 VLR 送 到 MSC。并通过 BSS 将“Setup”消息送给 MS。 (8) , MS 送“call confirmation”消息给 MSC,指示 MS 接收到了此 呼叫。之后,MSC 送“Address Complete Message(ACM)”消息给 GMSC 并传送到 PSTN。固定用户开始听回铃音。 (9), MSC 随后分配一个业务信道给 BSS (Assignment Command),BSS 立即分配一个 air_interface 业务信道。 MS 通过发 “Assignment Complete ” 消息 给 BSS ,并 立 即 发 给 MSC 。 MS 开始 振 铃 , 并 送 MSC”alerting ”的消息。 (10) ,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。

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空中接口信令流程及过程分析

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固定用户到手机的呼叫流程(二)

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3,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“release complete”消息。同样, PSTN 也要响应一个 “release complete” 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 A 口陆地 链路 。 MSC 将送 “ clear command ”消息给 BSS 。 BSS 随后 发”Channel release ”消息给手机, 开始释放该呼叫的无线资源。 随后, BSS 将发一个 ”clear complete ”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“Unnumbered Acknowledgement(UA)”消息。 (5) , MSC 这时将开始清除与该呼叫相关的信令链路。MSC 将送一个 “released”消息,BSS 将响应一个“release complete”消息。

此时,该呼叫所占资源被完全释放,可被其他用户使用。

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空中接口信令流程及过程分析

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1.0

手机初始化呼叫清除流程

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空中接口信令流程及过程分析

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4,BSS 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“handover required”切换请求。 (3) , MSC 通过将用”TMSI ”标识的“handover request”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“handover request Ack”消息给 MSC,该消息用“HO reference number”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“handover command”消息要 求该 MS 转移到新的信道上去。

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BSS 之间的切换流程

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空中接口信令流程及过程分析

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(6) ,在 MS 和目标 BSS 之间,将用 FACCH 信道传送接入 burst。切 换被执行。 ( 7) ,一 旦 所有 必 要的 消 息 被传 送 完, 目 标 BSS 将发 ”Handover complete ”消息给 MSC。 (8) , MSC 再送一个”clear command ”消息给源 BSS,要求释放该 BSS 的无线信道。此时,信道将不会立即清除;直到目标 BSS 可以完全和 切换过去的 MS 建立通话。 (9) ,手机仍将处于通话状态,并将测量汇报上报给新的 BSS。

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空中接口信令流程及过程分析

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BSS 之间的切换流程

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空中接口信令流程及过程分析

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5,位置更新流程 (1) ,当手机探测到它已进入到一个新的位置区时,将做位置更新。 位置区的消息是在 BCCH 信道中以 LAI 方式传播的。 (2) ,一旦一个 SDCCH 被分配后,手机将在 SDCCH 上发“Location Updata Request”消息。消息被送到 MSC 后,MSC 将送新的 LAI 和当 前手机的 TMSI 号给 VLR。如果该手机信息没有预先在网络中被更新 的话,该信息还要送到 HLR。 (3) ,如果需要,还将进行鉴权和加密。 (4) , VLR 将为该手机分配一个新的 TMSI,该 TMSI 被送到 MSC 用做 接 下 来 的 ”Forward New TMSI ” 消 息 的 发 送 。 接 着 , VLR 将 初 始 化”Location Update Accept”消息,并将该消息通过 MSC 和 BSS,载 着新的 TMSI 和 LAI 发送到 MS 去。 (5) ,当手机的 SIM 将新的 TMSI 和 LAI 存下后,它将发送“TMSI Realocate ”消息给 MSC。MSC 将发”TMSI ACK”消息给 VLR,以确认位 置更新完成。 (6) , SD 释放。

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空中接口信令流程及过程分析

ESTS-G04

1.0

位置更新流程

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空中接口信令流程及过程分析

ESTS-G04

1.0

6,鉴权、加密流程 (1) ,手机在建立呼叫、位置更新和一些辅助服务时会进行鉴权。` 由和 HLR 做在一起的 AUC 提供鉴权参数(RAND/SRES/Kc) ,这些参数 称为“Triples”。Triples 被送到手机所登记 VLR,这些 triples 被 分为 6 个一组存在 VLR 中;以保证在鉴权时,可由 VLR 直接鉴权,而 不通过 HLR。 (2) , VLR 通过送“Authenticate”消息给 MSC 开始初始化鉴权。经 MSC 进行 再 “ 包装 ” 后送 到 MS 。该 消 息 为 包 含 随 机 数 RAND 的 “Authentication Request”。 (3) ,手机通过消息“Authentication Response”响应 MSC。在此 消息中包含 SRES。 (4) ,鉴权成功后,VLR 将通过向 MSC 发“Start Ciphering”消息 开始加密进程。该消息包含加密是否需要的信息指示。 (5) , MSC 送“Cipher Mode Command”消息给 BSS 开始加密过程。 在该消息中包含 BSS 所需要的加密信息。 BSS 将发给 M S C “Cipher Mode Complete”消息完成加密。

注:如果鉴权失败,将通知 HLR,并发 “Authentication Reject” 消息给 MS。

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鉴权、加密流程

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