GSM信令流程(超详细)

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MA0002Issue3.3GSM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；60 MA0002Issue3.3GSM通信流程ŸMSC做汇接呼叫的信令过程；ŸBSC内切换信令过程；ŸBSC间切换的信令过程；ŸMSC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。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。60 MA0002Issue3.3GSM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。ŸTCH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。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程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。A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。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。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令：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：60 MA0002Issue3.3GSM通信流程经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，按照规范，此时MS将发送一个setup消息，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息，MSC收到此消息后，首先通过S.I.F.O消息向VLR查询该用户的相关业务信息，VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续，如果可以继续，通过完成呼叫消息向MSC回送该用户数据，MSC收到该信息后，通过呼叫继续消息，经BSS通知MS呼叫在继续处理之中，然后，根据A接口电路情况，向BSC发送指配请求消息，在该消息中选定某条A接口电路，BSC收到该指令后，向BTS、MS指定无线资源，MS收到该指令后，占用成功回送分配完成消息，到此TCH指配阶段完成，本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。MSC收到MS上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSRN后，向主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAI消息。至此主叫信令流程基本结束。1.2被叫信令流程对移动用户来说，被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，通话阶段。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程Ÿ接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。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。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。ŸTCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。Ÿ通话阶段主要包括：计费命令等。被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程当一个端局MSC收到它局发送的IAI消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC会首先通过S.F.I.C消息向相应的VLR查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信息（LAI），MSC收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的BSC的信令点编码，向相应的BSC下发寻呼命令，BSC通知所控制的BTS在寻呼信道（PCH）下发寻呼消息。手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入信道（RACH）上报寻呼响应消息，（由于在A接口用到了SCCP的有连接服务，所以寻呼响应同时被视为SCCP的连接建立请求消息，MSC的SCCP层对应的应该回一个连接证实消息），同时MSC向VLR发送处理接入请求消息，VLR首先启动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果VLR中没有该用户的鉴权三参组，VLR会发起向HLR取鉴权参数的过程（详细过程可以参见主叫用户的接入过程中的鉴权过程），否则VLR会直接向MSC60 MA0002Issue3.3GSM通信流程发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含有该用户的一个鉴权三参组（RAND，KC，SERS），MSC收到该消息后，会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权命令，MS收到鉴权请求后，根据SIM卡中的KI，计算出对应的SERS，之后，将SERS在鉴权响应消息中上报MSC，MSC回送至VLR，VLR收到鉴权响应消息后，核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致，如果一致，向MSC发送接入请求接受消息，通知MSC该用户的此次接入请求被接受。并通过完成呼叫消息向MSC回送被叫的用户信息；如果不一致，此次呼叫将被拒绝。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程被叫TCH指配阶段、通话阶段主要信令流程：MSC收到完成呼叫消息后，向BSS侧发送SETUP消息，提示将建立呼叫，MS收到该消息后，回送呼叫证实消息，之后，MSC选择相应的A接口电路，向对应的BSC发送指配请求消息，BSC根据资源情况分配相应的无线资源，并通知MS，MS占用成功后回送指配完成消息，同时被叫MS开始震铃，向其所在MSC回震铃消息，该MSC向主叫所在MSC回地址全消息，主叫所在MSC向MS发送被叫震铃消息，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次呼叫，按应答按纽，此动作被手机翻译成为CONNECT消息，向MSC发送，MSC收到该消息后，向主叫MSC发送应答消息（ANC），主叫MSC收到此消息后，向主叫MS发送连接建立请求消息，主叫MS相应的向主叫所在MSC回连接证实消息，此消息经被叫MSC传送至被叫MS，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通话。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.3拆线部分拆线部分相对而言是个很独立的过程，不管是主叫先发起还是被叫先发起，流程基本是类似的：拆线、释放、释放完成、清除、清除完成，不同之处仅在于交换局之间的TUP消息略有不同。主叫先拆线：在拆线阶段，手机用户的挂机动作被手机转换为拆线消息（Disconnect）,经BTS、BSC向MSC传送，MSC收到拆线请求之后，有两个动作：向BSC下发释放命令（Release）；同时MSC需要向被叫所在的MSC发送前向拆线TUP消息请求。此后，主叫方和被叫方的拆线过程将分别进行：主叫所在MSC在收到拆线消息后，首先向MS发送DTAP消息RELEASE命令，MS去活本次呼叫占用的所有信道，并发送释放完成消息确认，网络侧则会在本端释放所占信道以便可以分配给其它呼叫连接使用；之后，MSC向BSS发送BSSMAP消息CLEARCOMMAND，指示应该释放无线资源，BSS收到CLEARCOMMAND消息后，开始清除无线接口，同时将分配给此次呼叫的地面资源均标示为空闲，向MSC发送CLEARCOMPLETE，MSC收到CLEARCOMPLETE消息后，释放地面资源。被叫所在MSC收到CLF消息后，向主叫所在MSC回释放保护消息，同时启动本局资源释放流程：MSC向MS发送DTAP消息REALSE命令，MS去活本次呼叫占用的所有信道，并发送释放完成消息确认，网络侧则会在本端释放所占信道以便可以分配给其它呼叫连接使用；之后，MSC向BSS发送BSSMAP消息CLEARCOMMAND，指示应该释放无线资源，BSS收到CLEARCOMMAND60 MA0002Issue3.3GSM通信流程消息后，开始清除无线接口，同时将分配给此次呼叫的地面资源均标示为空闲，向MSC发送CLEARCOMPLETE，MSC收到CLEARCOMPLETE消息后，释放地面资源。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程被叫先挂机：60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.4移动呼叫移动（主叫、被叫在同一个MSC内）1.5移动呼叫移动（主叫、被叫在不同的MSC内，拆线过程略）1.6移动呼叫固定用户60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.7固定用户呼叫移动用户（经GMSC到VMSC）1.8固定用户呼叫移动用户(PSTN直接与VMSC相连,VMSC兼做GMSC)60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.9呼叫过程的异常流程：VLR返回一个否定的“访问请求消息”1.10呼叫过程的异常流程：移动用户不允许呼出1.11呼叫过程的异常流程：移动用户话音信道分配失败60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.12呼叫过程的异常流程：对被叫移动用户选路失败1.13呼叫过程的异常流程：从被叫用户所在局收到TUP失败信号1.14呼叫过程的异常流程：被叫用户关机被叫用户MS－B已关机，则在VLR中设置了IMSI分离标志，那么HLR请求MSRN时，VLR因该MS已有分离标志而作MSRN分配失败。HLR则返回一个“MSRN请求”否定的结果.60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.15呼叫过程的异常流程：VLR指示被叫用户不可能接入如果VLR收到的来话用户不可能接入，如该用户呼叫被禁止或VLR收到非期望值时，则本次呼叫释放。1.16呼叫过程的异常流程：无寻呼响应1.17呼叫过程的异常流程：被叫用户忙60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.18呼叫过程的异常流程，被叫侧无线话务信道指配失败1.19呼叫过程的异常流程，MS-B久叫不应如果被叫久叫不应，则网络对主叫和被叫启动清除过程。1.20呼叫过程的异常流程：释放异常60 MA0002Issue3.3GSM通信流程1.21用户早释移动用户无拨号早释。在呼叫接续处理过程中用户可能早释，早释发生时，MS发出“断连”信号(discconect)发向网络，网络在呼叫处理的不同阶段接收到该“断连”消息即进入释放处理，释放呼叫。释放过程的信号流程参见正常的释放情况。小结本节课主要描述了移动用户的呼叫过程的信令流程，包括移动主叫，移动被叫，汇接呼叫。应该能够掌握各种呼叫过程的信令流程，如移动呼叫固定用户，固定用户呼叫移动用户，TMSC的汇接呼叫过程的信令流程。对各种异常流程应该有一定认识，特别是资源的释放过程。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程第二节鉴权2.1鉴权原理和操作机制鉴权是通过比较MS提供的鉴权响应和AUC提供的鉴权三参数组之间是否一致进行判断的，通过鉴权，可以防止非法用户（比如盗用IMSI和KI复制而成的卡）使用网络提供的服务。首先明确MS中SIM卡和AUC中存贮的信息：ŸSIM卡中：固化数据：IMSI，Ki，A3、A8安全算法。这些内容不会更改。临时的网络数据TMSI，LAI，Kc，被禁止的PLMN业务相关数据ŸAUC中：用于生成随机数(RAND)的随机数发生器鉴权键Ki各种安全算法，这些安全算法和SIM卡中的算法相一致。AUC的基本功能是产生三参数组(RAND、SRES、Kc)，其中：60 MA0002Issue3.3GSM通信流程ŸRAND由随机数发生器产生；ŸSRES由RAND和Ki由A3算法得出；ŸKc由RAND和Ki用A8算出。三参数组产生后存于HLR中。当需要鉴权时，由MS所在服务区的MSC/VLR从HLR中装载至少一套三参数组为此MS服务。具体到某次鉴权时，如果此时VLR中还有该MS的三参组（或者允许重复使用三参组），则HLR不参与鉴权过程，VLR直接向MS下发鉴权命令；如果VLR中已经没有该MS的三参组，则需首先向HLR取三参组。2.2鉴权执行控制过程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程2.3VLR鉴权时的异常情况小结本节课主要描述了鉴权的过程。鉴权是数字网络区别与模拟网络的重要特性之一。通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务，对不合法的用户拒绝服务。通过本课学习，主要了解鉴权的原理、鉴权中心的作用、系统判断非法用户的依据。第三节位置更新3.1位置更新类型Ÿ正常位置更新Ÿ周期位置更新ŸIMSI附着/分离Ÿ当HLR被置于故障指示时，VLR收到MS发出的业务操作60 MA0002Issue3.3GSM通信流程3.2成功操作3.2.1位置更新仅涉及VLRMS进入新位置区，新旧位置区在同一MSC覆盖区域内，即VLR并未改变60 MA0002Issue3.3GSM通信流程3.2.2位置更新涉及VLR和HLR包括下列情况：ŸMS处于新的VLR的位置区域，所以该位置区必须更新到HLRŸMS首次登记到网络Ÿ位置在VLR登记后相关网络数据已经丢失，此时MS必须使用IMSI标识自己。文中：LAIO=旧LAI号，LAIN=新LAI号3.2.3位置更新时使用前一个VLR分配的TMSI来标识当MS进入新的VLR(VLR2)位置区，请求位置更新时使用的是前一个VLR(PVLR)分配的TMSI来标识自己为得到该MS的鉴权三参组，VLR2需要知道该MS的归属HLR地址信息，VLR2可以从IMSI分析得到该信息，为了得到该MS的“IMSI”，VLR2需要同PVLR通信，故此时位置更新将涉及VLR2，PVLR和HLR60 MA0002Issue3.3GSM通信流程3.2.4IMSI分离(或关机)60 MA0002Issue3.3GSM通信流程3.2.5IMSI接入：IMSI重新进入活动状态，而位置自从IMSI分离后已改变，则如6.2.那样通过位置更新过程来完成；如位置自从IMSI分离后未改变，则IMSI接入过程通过如下描述完成：(本过程仅在VLR中已设置了“IMSI分离”标志之后使用)60 MA0002Issue3.3GSM通信流程3.3异常情况3.3.1位置更新时,VLR不认识TMSI当MS以TMSI标识自己，但VLR不认识该TMSI，则VLR首先要求MS进行鉴权，此鉴权过程可参见“鉴权异常情况”，鉴权成功后，接着的位置更新如“位置更新的成功操作”那样来完成3.3.2位置更新不接受（以仅在VLR完成位置更新为例）小结本课介绍了位置更新的相关内容。学习本课后，应掌握位置更新的原因、分类，主要流程。明确位置更新和切换的区别。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程第四节切换4.1切换的起因：1）无线标准Ÿ信号质量Ÿ场强MS和/BTS接收电平ŸMS－BTS距离Ÿ改善干扰与功率控制（选择在确保正常通信质量的情况下切换的小区以尽量减少MS传输功率从而改善干扰）2）网络标准Ÿ话务负荷（防止小区拥塞，均化话务；但扰乱了小区规划并增加了对周围区域的干扰强度)，只在出现特殊事件，局部地区产生峰值时暂时使用，如举行运动会，交易会，发生了自然灾害时等。ŸO&M原因，应操作维护方面的需要60 MA0002Issue3.3GSM通信流程4.2切换启动方式1）BSC根据管理标准而检测到无线传输原因而执行切换判决ŸMS测量周围邻近小区下行信号电平和质量，以搜寻可供选择的BTS，并将结果报告正在服务的BTSŸ正在服务的BTS对MS上行信号电平，质量和距离进行测量ŸMS测量结果与BTS测量结果送往BSC进行处理，BSC根据传输质量标准作出切换判决2）MSC询问切换候选人由于MSC业务的原因，MSC希望确定是否能够切换到MS所指定的小区，则MSC发“切换候选者询问”消息到BSS，希望BSS识别在某一特定小区可以切换到另一些小区的切换候选者数目，消息中包含最大候选者的数目。4.3切换类型1）内部切换由BSS控制进行，MSC不参与介入切换控制过程；BSS仅在切换完成后发送“切换完成消息”到MSC。内部切换有几种类型：Ÿ小区内切换60 MA0002Issue3.3GSM通信流程同一个无线频道的话务信道之间同一个载波的不同时隙间的切换不同的无线频道之间不同载波之间的切换Ÿ同基站内小区间切换同一个基站的不同小区间的切换2）外部切换（MSC参与控制切换过程）Ÿ同MSC内MSC内的切换：又分为BSC内切换和不同BSC间的切换不同基站间切换Ÿ同PLMN不同MSC之间基站间切换不同MSC间的切换Ÿ不同PLMN的基站间切换，GSM未定义60 MA0002Issue3.3GSM通信流程4.4控制流程（以BSS启动“切换请求指示”为例）4.4.1同MSC基站间切换60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程4.4.2PLMN内不同MSC之间的基站间切换Ÿ局间切换GSM定义为两种切换所谓“局间切换”即指的是不同的MSC之间的切换。即此处的“局”指的是MSC——移动业务交换局基本切换－－最初的MSC（MSCA）的移动用户MS需要切换到另一个MSC（MSCB）的基站去，MSCA主控这个切换后续切换－－同一个接续在基本切换之后，已在MSCB的MS又需切换到另一个MSC（MSCB）或重新返回到MSCA，这类切换处理谓之“后续切换”Ÿ不论是基本切换”还是“后续切换”，“MSCA始终处于主控位置，基本切换原理如下：60 MA0002Issue3.3GSM通信流程4.4.3局间切换处理60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程小结本课介绍了切换的相关内容。学习本课后，应掌握切换的起因，切换的分类，对于各种切换所涉及到的实体、每个实体在切换中的作用有一定的认识。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程第五节短消息流程短消息相关的网络实体：ŸSMS-GMSC：GatewayMSCforShortMessageService短消息关口MSC，能够直接从短消息中心接收短消息，能够从HLR获取路由信息和短消息信息，并将短消息传递给VMSC。ŸSMS-IWMSC：InterworkingMSCforShortMessageService，在PLMN内部能够接收短消息并提交给短消息中心。详细信息可查阅规范：GSM03405.1移动始发短消息的基本流程对于手机来说，移动始发短消息和移动终结短消息是完全独立的两个过程，移动始发的短消息从手机接入系统开始，到收到短消息中心发来的发送成功为止。手机将短信发送给VMSC，VMSC根据短信中携带的短消息中心的标识号，将短信提交给IWMSC，由IWMSC提交短信中心。移动始发短消息可以分为以下几个过程：Ÿ接入和鉴权加密Ÿ发送短消息到短消息中心Ÿ短消息中心向手机报告发送结果。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程其中接入和鉴权加密的过程和移动用户主叫对应的过程一致。下图是移动始发短消息的流程图。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程5.2移动终结短消息的基本流程移动终结短消息的过程与移动用户被叫的过程类似，短消息中心将收到的短消息发送给SMS-GMSC，SMS-GMSC向HLR取得为发送短消息所必需的路由信息，然后将短信传送给短信接收者所在的MSC，由MSC将短消息发送给手机。整个过程包括取路由信息，寻呼，接入和寻呼响应，鉴权加密，短消息传送，最后向短消息中心报告接受结果，这个结果经SMS_GMSC分别送HLR和短消息中心，由短消息中心回送始发短消息用户。下图为移动终结短消息的流程图。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程5.3短消息案例现象描述：A地新建MSC，用户反映短消息收发有以下几种不成功情况：（所有手机均为A地本地手机，A地手机使用B地的短信中心）1、本MSC内两个手机互相收发短消息，发方显示发送失败，接收方无法收到短消息；2、本MSC内手机向其他MSC内手机发送短消息，发方显示发送失败，但接收方能正常收到短消息；3、其他MSC内手机向我MSC内手机发送短消息，发方显示发送成功，但接收方实际上收不到短消息。处理过程通过跟踪链路上的与短消息有关的消息，发现本MSC能够收到从短消息中心发过来的forwardshortmessage消息，但发出此消息的OPC并不是MTP目的信令点表中所配置的短消息中心的SPC，经过询问，该OPC是B地MSC1的SPC，由于我们MSC与该MSC没有任何关连，所以MTP目的信令点表中并未配置该DPC，将该DPC添加后，所有短消息收发均正常。原因分析：60 MA0002Issue3.3GSM通信流程其中：A地华为MSC2对B地短消息中心使用DPC+SSN方式寻址，DPC为B地短信的DPC，该消息发往HSTP，通过HSTP转到B地短信，而由于B地短信与HSTP没有直达链路，所有短信中心发出的消息都是通过B地MSC1进行转接，短信中心的寻址方式为DPC+GT（DPC为B地MSC1的DPC），从B地短信中心发出的forwardshortmessage消息经过B地MSC1进行翻译后，以DPC寻址方式继续发往目的MSC，但该消息的OPC已经变成了B地MSC1的信令点；由于A地华为MSC2的MTP目的信令点表中没有配置该DPC的数据，所以A地华为MSC2收到MTP层的该消息后，做失败处理，并不会进行进一步的SCCP层的分析处理，所以造成了以下几种失败情况：1、A地华为MSC2内的手机向其他MSC内手机发短消息，该消息可以正常发到B地短消息中心，所以被叫手机可以正常收到该短消息，但由于A地华为MSC2不能正常收到短消息中心发来的发送确认，所以手机显示发送失败；2、A地华为MSC2内手机向本MSC内手机发送短消息，该短消息能送到B地短消息中心，短消息送至我MSC后，我MSC无法正常接收，所以被叫手机无法接收短消息，而发送确认消息我MSC也无法正常接收，所以发送方手机显示发送失败，同时接收方无法收到该短信；3、其他MSC的手机向我MSC内手机发送短消息，发送方由于可以收到该短消息中心的发送确认，所以发送方显示发送成功，但我MSC无法正常接收短消息中心发过来的短消息，所以被叫手机无法收到短消息。从上面的案例中我们可以清楚的看出：短消息始发和短消息终结是两个完全独立的过程，所以A地手机用户始终要通过B地短消息中心发送短消息，但不一定只从B地短消息中心接收短消息。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程手机所显示的是否正确发送，实际上是根据SC所回复的deliver-report消息决定的，无法正确收到该消息，手机会显示发送失败。小结本节课描述了短消息的基本流程，短消息网络和GSM网络，PSTN网络的用户同时提供服务。学习本节内容，应基本掌握短消息的流程。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程第六节呼叫重建和定向重试流程6.1呼叫重建的基本流程呼叫重建指移动用户进入通话状态后，由于无线方面的原因，在较短时间（8秒钟）内与BTS失去联系，即BTS没有收到该手机的测量报告，手机就发起一个呼叫重建的过程，试图恢复以前的通话。呼叫重建功能是一项有效的降低呼损率的功能。当用户在穿越隧道或BTS突然瘫痪时，会在一段时间内与基站失去联系，在这种情况下，手机会再次捕捉信道，重新发起呼叫重建请求。如果MSC支持呼叫重建功能，就可以直接将此次新建立的信道与原有的呼叫连接起来，从而实现继续保持呼叫，有效降低呼损的目的。呼叫重建包括以下几个过程：接入过程，重新指配话音信道的过程。重新指配话音信道时指配命令与第一次指配话音信道时指配命令不同。呼叫重建的一个简单流程如下所示。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程6.2定向重试的基本流程定向重试指：在指配过程中，往往因为一些原因，如小区拥塞、没有无线资源可以分配，会发生指配失败的情况。而在手机当前服务小区资源紧张的同时，它的临近小区可能有充足的资源可以利用。为了提高呼叫接通率，降低呼损率，GSM系统提出了定向重试的方案。定向重试是指在手机指配过程中，在当前服务小区资源紧张的情况下，直接为手机分配临近小区的业务信道，借用切换流程，将手机切换到临近资源充足的小区，从而顺利完成指配流程的过程。因此定向重试可以认为是一种特殊的切换。定向重试在实际中用很强的实用性，它可以动态的调配小区间话务量，实现小区互助。特别是处理一些紧急突发性事件，更能体现它的优越性。例如某小区因为某种原因（如召开大型博览会）导致话务量突然上升，在现有小区规划不变的情况下，会导致呼损率急速上升。而通过定向重试可以将一部分话务量引导到此小区的临近小区，从而减低此小区的压力，大幅度降低呼损率。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程小结本节课描述了呼叫重建和定向重试的基本原理和信令流程。呼叫重建和定向重试能够降低移动网的掉话率，提高服务质量。学习本课程，应基本掌握呼叫重建和定向重试的意义以及基本的信令流程。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程习题以及答案1.简单给出移动用户呼叫固定用户的接通过程的流程图60 MA0002Issue3.3GSM通信流程2.请说明MSRN在移动用户呼叫过程中的作用。漫游号码（MSRN）在接续被叫的过程中使用。主叫侧MSC向被叫归属的HLR发起请求路由信息；被叫归属的HLR向被叫当前所在的VLR请求漫游号码；被叫当前所在的VLR分配给该用户一个漫游号码返回被叫归属的HLR；被叫归属的HLR向主叫MSC回送路由信息。主叫MSC根据路由信息将呼叫接续到被叫当前的MSC，被叫MSC根据主叫MSC发送的漫游号码到VLR中查找被叫，建立连接。然后释放漫游号码。3.说明切换和位置更新的区别。切换是在通话过程中由于通信质量原因由BSC根据切换判决算法而决定的行为，其目的是提高通信质量。位置更新是由于手机发现SIM卡中保存的位置区与当前系统的位置区不一致而发起的行为，其目的是更新手机在网络中的位置。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程4.给出周期性位置更新的信令流程；60 MA0002Issue3.3GSM通信流程5.简单给出BSC间切换的信令流程。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程60 MA0002Issue3.3GSM通信流程6.给出移动用户始发的短消息的信令流程；7.说明呼叫重建流程发起的原因和意义；60 MA0002Issue3.3GSM通信流程呼叫重建指移动用户进入通话状态后，由于无线方面的原因，在8秒钟内与BTS失去联系，即BTS没有收到该手机的测量报告，手机就发起一个呼叫重建的过程，试图恢复以前的通话。呼叫重建在无线覆盖不是很好的地方意义很大，可以减少掉话率，提高服务质量。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程8.说明定向重试流程发起的原因和意义。在指配过程中，往往因为一些原因，如小区拥塞、没有无线资源可以分配，会发生指配失败的情况。而在手机当前服务小区资源紧张的同时，它的临近小区可能有充足的资源可以利用。为了提高呼叫接通率，降低呼损率，GSM系统提出了定向重试的方案。定向重试在实际中用很强的实用性，它可以动态的调配小区间话务量，实现小区互助。特别是处理一些紧急突发性事件，更能体现它的优越性。例如某小区因为某种原因（如召开大型博览会）导致话务量突然上升，在现有小区规划不变的情况下，会导致呼损率急速上升。而通过定向重试可以将一部分话务量引导到此小区的临近小区，从而减低此小区的压力，大幅度降低呼损率。60 MA0002Issue3.3GSM通信流程附录一DTAP消息移动管理（MM）消息消息名传递方向功能鉴权拒绝AuthenticationrejectNetworktoMS向MS指明鉴权已经失败鉴权请求AuthenticationrequestNetworktoMS网络启动MS鉴权鉴权响应AuthenticationresponseMStoNetwork将计算出的鉴权响应SRES传送网络CM重建请求CMRe-establishmentrequestMStoNetwork若前一个连接失败，MS请求重建一个连接CM业务接受CMserviceacceptNetworktoMS网络向MS指明已经接受请求的业务CM业务拒绝CMservicerejectNetworktoMS网络向MS指明不能提供请求的业务CM业务请求CMservicerequestMStoNetworkMS请求连接管理（CM）子层实体的业务识别请求IdentityrequestNetworktoMS网络请求MS提供标识识别响应IdentityresponseMStoNetworkMS提供标识给网络IMSI分离指示IMSIdetachindicationMStoNetwork在网络中设置此MS处于非活动状态位置更新接受LocationupdatingacceptNetworktoMS网络通知MS位置更新或IMSI附着已经完成位置更新拒绝LocationupdationrejectNetworktoMS网络通知MS位置更新或IMSI附着失败位置更新请求LocationupdatingrequestMStoNetworkMS请求位置更新或IMSI附着MM状态MM-Status双向向另一方报告错误状况TMSI再分配TMSIreallocationcommandNetworktoMS网络再分配一个新的TMSI给MSTMSI再分配完成TMSIreallocationcompleteMStoNetworkMS通知网络一个新的TMSI再分配已经发生67 MA0002Issue3.3GSM通信流程附录二DTAP消息呼叫控制（CC）消息提醒Alerting被叫MS到网络或网络到主叫MS通知对方已经提醒被叫用户呼叫证实Callconficmed被叫MS到网络被叫用户证实一个来话请求呼叫进行Callproceeding网络到主叫MS网络表明主叫用户所请求的呼叫建立信息已经接收到连接Connect被叫MS到网络或网络到主叫MS表明被叫用户已经接受呼叫连接证实Connectacknowledge网络到被叫MS或主叫MS到网络表明MS已经获得呼叫紧急建立EmergencysetupMS到网络MS启动紧急呼叫的建立进展Progress网络到MS表明一个呼叫的进展建立Setup双向启动呼叫建立修改Modify双向请求改变一个呼叫的负载能力修改完成Modifycomplete双向表明呼叫负载能力的改变已经完成修改拒绝Modifyreject双向表明呼叫负载能力的改变已经失败用户信息Userinformation双向MS发送到远端用户的信息或网络发送远端用户的信息断连Disconnect双向MS请求清除端对端连接或网络指明端对端连接被清除释放Release双向表明发送方准备释放业务标识符TI释放完成Releasecomplete双向表明发送方已经释放TI，且接收方将释放TI拥塞控制Congestioncontrol双向表明在发送用户信息消息时流量控制的建立和终止通知Notify双向指明关于一个呼叫的信息启动DTMFStartDTMFMS到网络网络请求将包含的数字转变成DTMF音调启动DTMF证实StartDTMFacknowledge网络到MS指明网络已经成功地将包含的数字转变成DTMF音调启动DTMF拒绝StartDTMFreject网络到MS表明网络不接受将包含的数字转变成DTMF音调的请求状态Status双向报告错误状况状态查询Statusenquiry双向请求同层的层3实体发送Status消息停止DTMFStopDTMFMS到网络停止发送DTMF音调到远端用户停止DTMF证实StopDTMFacknowledge网络到MS表明DTMF音调的发送已经停止67 MA0002Issue3.3GSM通信流程附录三BSSMAP消息无连接消息消息名传递方向功能阻塞BLOCKBSStoMSC向MSC指明特定的陆地资源阻塞阻塞证实BLOCKINGACKNOWLEDGEMSCtoBSS指明相关电路中的业务已经被移去介闭UNBLOCKBSStoMSC指明特定的陆地资源可恢复服务介闭证实UNBLOCKINGACKNOWLEDGEMSCtoBSS指明相关电路已经恢复服务切换已执行HANDOVERPERFORMEDBSStoMSC指明BSS已经执行了一个内部切换切换候选者询问HANDOVERCANDIDATEENQUIREMSCtoBSSMSC查询正在某个小区中工作的MS是否可以切换到其他小区切换候选者询问响应HANDOVERCANDIDATERESPONSEBSStoMSC指明候选MS的数目资源请求RESOURCEREQUESTMSCtoBSSBSS请求当前特定小区中的空闲资源资源指示RESOURCEINDICATIONBSStoMSC响应资源请求消息寻呼PAGINGMSCtoBSS通知BSS在正确的小区发送寻呼消息复位RESET双向指明发送方发生了故障复位证实RESETACKNOWLEDGE双向指明发送方已经发生了复位，等待恢复业务过载OVERLOAD双向表明发送方过载复位电路RESETCIRCUIT双向由于故障发送方特定的电路状态不明复位电路证实RESETCIRCUITACKNOWLEDGE双向表明发送方已清除了可能有关的呼总，等待恢复业务67 MA0002Issue3.3GSM通信流程附录四BSSMAP消息面向连接消息消息名传递方向功能指配请求ASSIGNMENTREQMSCtoBSS请求BSS指配无线资源，消息中包括资源的特性和地面信道指配完成ASSIGNMENTCOMPLETEBSStoMSC指出所请求的指配已经正确完成指配故障ASSFAILUREBSStoMSC指出在BSS指配过程中出现故障，指配程序已终止切换请求HORequestMSCtoBSS某MS要切换到该BSS所属的小区切换要求HORequiredBSStoMSC指出已有专用无线资源的某一MS，请求切换，原因在消息中给出切换请求证实HORequestAcknowledgeBSStoMSC指出BSS可以支持请求的切换，并指示MS应切换到的信道切换命令HOCommandMSCtoBSS包含MS应重新调谐的目标信道切换完成HOCompleteBSStoMSC指出正确的MS已经成功地接入目标小区切换故障HOFailureBSStoMSC指出在对资源分配过程中出现故障，已放弃切换寻呼PagingMSCtoBSS该消息包含足够的信息，以使寻呼在正确的时间和正确的小区发送清除请求ClearRequestBSStoMSC指出BSS希望释放相关的专用资源清除命令ClearCommandMSCtoBSS指出BSS释放相关专用资源清除完成ClearCompleteBSStoMSCBSS通知相关专用资源已释放切换执行HOperformedMSCtoBSS指出BSS已完成了一个内部切换，包括小区识别MSC调用跟踪MSCmvokeTraceBSStoMSC指示BSS开始跟踪记录级别更新ClassmarkUpdated双向更新相关MS的级别加密模式命令CipherModeCommandMSCtoBSS要求更清相关的MS加密参数加密模式完成CipherModeCommpleteBSStoMSC指出通过无线接口已达到成功的加密同步完全层3消息CompleteL3MessageBSStoMSC寻呼响应，位置更新请求，CM重建请求，CM业务请求，IMSI分离，BSS执行SACP连接建立时，MS发出的第一个层3消息（SABM帧上）排队批示QueveingIndicationBSStoMSC指出所需的TCH的指配会有延时SAPI“n”拒绝SAPI“n”RejectBSStoMSC指出SAPI中0的一个消息被拒绝了切换要求拒绝HORequridRejectMSCtoBSS指出BSS要求的切换没能执行切换检测到HODetecfedBSStoMSC指出正确的MS已成功地接入目标小区BSS调用跟踪BSSInvokeTrace双向发端批示收端开始跟踪记录级别请求ClassMarkRequestMSCtoBSS请求为对应的MS更新级别参数加密模式拒绝CipherModeRejectBSStoMSC指出BSS不能实现MSC请求的加密算法67 MA0002Issue3.3GSM通信流程附录五缩略语清单缩略语含义缩略语含义AUC鉴权中心MSC移动交换中心BSS基站子系统MSCA主叫MS所属的移动交换中心BSSA主叫MS所属的基站子系统MSCB被叫MS所属的移动交换中心BSSB被叫MS所属的基站子系统MSRN漫游号码CKSNN新分配的流水号PSTN公共交换电话网CKSNO先前的流水号PVLR先前的拜访位置寄存器EXC交换局RACH随机接入信道GMSC关口MSCRAND鉴权随机数HLR归属位置寄存器RAND/SRES/KC鉴权三元组HON切换号码SDCCH独立专用控制信道IMSI国际移动用户识别码SRES鉴权响应ISDN综合业务数字网TCH业务信道ISUPISDN用户TMSI临时移动用户识别码KC加密键TMSIN新分配的移动用户识别码LAIN新进入的位置区标识TUP电话用户部分LAIO先前的位置区标识VLR拜访位置寄存器MS移动台（移动用户）VLRA主叫MS所属的拜访位置寄存器MSA主叫移动台（移动用户）VLRB被叫MS所属的拜访位置寄存器MSB被叫移动台（移动用户）VMSC拜访移动交换中心67 MA0002Issue3.3GSM通信流程目录课程说明1课程介绍1课程目标1相关资料2第一节呼叫过程的信令分析31.1主叫信令流程31.2被叫信令流程71.3拆线部分111.4移动呼叫移动（主叫、被叫在同一个MSC内）141.5移动呼叫移动（主叫、被叫在不同的MSC内，拆线过程略）161.6移动呼叫固定用户181.7固定用户呼叫移动用户（经GMSC到VMSC）201.8固定用户呼叫移动用户(PSTN直接与VMSC相连,VMSC兼做GMSC)221.9呼叫过程的异常流程：VLR返回一个否定的“访问请求消息”241.10呼叫过程的异常流程：移动用户不允许呼出251.11呼叫过程的异常流程：移动用户话音信道分配失败261.12呼叫过程的异常流程：对被叫移动用户选路失败271.13呼叫过程的异常流程：从被叫用户所在局收到TUP失败信号281.14呼叫过程的异常流程：被叫用户关机291.15呼叫过程的异常流程：VLR指示被叫用户不可能接入321.16呼叫过程的异常流程：无寻呼响应331.17呼叫过程的异常流程：被叫用户忙361.18呼叫过程的异常流程，被叫侧无线话务信道指配失败391.19呼叫过程的异常流程，MS-B久叫不应411.20呼叫过程的异常流程：释放异常441.21用户早释45小结45第二节鉴权462.1鉴权原理和操作机制462.2鉴权执行控制过程492.3VLR鉴权时的异常情况5067 MA0002Issue3.3GSM通信流程第三节位置更新523.1位置更新类型523.2成功操作523.2.1位置更新仅涉及VLR523.2.2位置更新涉及VLR和HLR543.2.3位置更新时使用前一个VLR分配的TMSI来标识563.2.4IMSI分离(或关机)583.3异常情况603.3.1位置更新时,VLR不认识TMSI603.3.2位置更新不接受（以仅在VLR完成位置更新为例）60小结61第四节切换624.1切换的起因：624.2切换启动方式634.3切换类型634.4控制流程（以BSS启动“切换请求指示”为例）654.4.1同MSC基站间切换654.4.2PLMN内不同MSC之间的基站间切换67小结69第五节短消息流程705.1移动始发短消息的基本流程705.2移动终结短消息的基本流程715.3短消息案例73小结75第六节呼叫重建和定向重试流程766.1呼叫重建的基本流程766.2定向重试的基本流程78小结80习题以及答案81附录一DTAP消息86附录二DTAP消息88附录三BSSMAP消息90附录四BSSMAP消息91附录五缩略语清单9267 MA0002GSM通信流程