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GSM通信流程(介绍GSM系统的协同工作过程)

介绍GSM系统的协同工作过程,涉及内容包含:呼叫、位置更新、切换、短消息,对流程的介绍突出了移动特征: 1 移动用户做位置登记的信令过程; 2 移动用户做主叫的信令过程; 3 移动用户做被叫的信令过程; 4 MSC做汇接呼叫的信令过程; 5 BSC内切换信令过程; 6 BSC间切换的信令过程; 7 MSC间切换的信令过程; 8 呼叫重建的信令过程; 9 定向重试的信令过程。 对这些信令流程学习之后,对GSM系统的原理会有更加深刻的了解,对每个功能实体(MS,BTS,BSC,MSC,VLR,HLR)的功能有更加深刻的体会。
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MA0002
Issue 3.3
GSM 通信流程
课程说明
课程介绍
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。
这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为,描述了 GSM 的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系,对移动
性特征做重点说明。
课程目标
本课程的重点是介绍 GSM 系统的协同工作过程,涉及内容包含:呼叫、位置更新、切换、短消息。对流程的介绍突出了移动特征,
具体的信令细节本课程不做描述,可以参考 ETSI 的 GSM 规范获得更加详细的内容。
通过学习本课程,可以基本掌握:
Ÿ 移动用户做位置登记的信令过程;
Ÿ 移动用户做主叫的信令过程;
Ÿ 移动用户做被叫的信令过程;
Ÿ MSC 做汇接呼叫的信令过程;
Ÿ BSC 内切换信令过程;
Ÿ BSC 间切换的信令过程;
Ÿ MSC 间切换的信令过程;
Ÿ 呼叫重建的信令过程;
Ÿ 定向重试的信令过程。
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GSM 通信流程
对这些信令流程学习之后,对 GSM 系统的原理会有更加深刻的了解,对每个功能实体(MS,BTS,BSC,MSC,VLR,HLR)的功能有
更加深刻的体会。
相关资料
ETSI 关于 GSM 的规范,主要是:GSM0408,GSM0808,GSM0902。
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GSM 通信流程
第一节 呼叫过程的信令分析
对一次发生在移动用户间的呼叫来说,信令流程可以分为三个相对独立的部分:
Ÿ 主叫移动用户部分
Ÿ 被叫移动用户部分
Ÿ 拆线部分
1.1 主叫信令流程
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。
Ÿ 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。
Ÿ 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。
Ÿ 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。
Ÿ 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。
主叫过程的信令流程如后面的图所示。
注意:
应该注意的是:从 VLR 到 HLR/AUC 取鉴权集的过程不是必须的。
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GSM 通信流程
VLR 到 HLR/AUC 取鉴权集时,HLR 每次送 5 组,本次使用一组,另外 4 组保存在 VLR 中供后续的鉴权过程使用。只有当 VLR 中的鉴权集使用完毕,VLR 才
发起向 HLR/AUC 取鉴权集的过程。
另外,如果 MSC 通过对被叫用户的 MSRN 的分析得知被叫用户是本局用户,那么就不会向其它 MSC 发送初始地址消息(IAI/IAM),而
是根据被叫用户的位置区直接通知本局 BSC 对被叫用户发起寻呼。如果被叫用户非本局用户,则通过信令路由分析,通过适当的链路
向目的 MSC 发 IAI 消息,以建立话路。
主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令:
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GSM 通信流程
当用户输入被叫号码完毕按下发射按纽后,手机(以下以 MS 代替)将进行一系列动作,首先 MS 将在随机接入信道(RACH)向 BSS 发送信
道请求消息,以便申请一个专用信道(SDCCH),BSC 为其分配相应的信道成功后,在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息通知 MS 为其分配的专用
信道,随后 MS 将在为其分配的 SDCCH 上发送一个层三消息---CM 业务请求消息,在该消息中 CM 业务类型为移动发起呼叫,该消息被 BSS 透明的传送至
MSC,MSC 收到 CM 业务请求消息后,通过处理接入请求消息通知 VLR 处理此次 MS 的接入业务请求,(同时,由于在 BSC 和 MSC 之间用到了 SCCP 有
连接服务,为建立 SCCP 连接,MSC 还将向 BSC 回连接确认消息),收到业务接入请求后,VLR 将首先查看在数据库中该 MS 是否有鉴权三参组,如果有,
将直接向 MSC 下发鉴权命令,否则,向相应的 HLR/AUC 请求鉴权参数,从 HLR/AUC 得到三参组,然后再向 MSC 下发鉴权命令。MSC 收到 VLR 发送的鉴
权命令后,通过 BSS 向 MS 下发鉴权请求,在该命令中含有鉴权参数,MS 收到鉴权请求后,利用 SIM 卡中的 IMSI 和鉴权算法,得出鉴权结果,通过鉴权响
应消息送达 MSC,MSC 将鉴权结果回送 VLR,由 VLR 核对 MS 上报的鉴权结果和从 HLR 取得的鉴权参数中的结果,如果二者不一致,拒绝此次接入请求,
此次呼叫失败;如果二者一致则鉴权通过,鉴权通过后,VLR 将首先向 MSC 下发加密命令,然后通知 MSC 该 MS 此次接入请求已获通过,MSC 通过 BSS
通知 MS 业务请求获得通过,然后 MSC 向 MS 下发加密命令,该命令内含加密模式,MS 收到此命令并完成加密后,回送加密完成消息,到此 MS 完成了
整个接入阶段的工作。
TCH 指配阶段、取被叫漫游号码阶段主要信令:
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