GSM信令基础及呼叫流程课件.ppt

1、黄滔黄滔 20062006年年8 8月月1 By HuangtaonGSM网络网络nGMCC网络介绍网络介绍nGSM信令基础信令基础n呼叫接续流程呼叫接续流程n局数据简介局数据简介2 By HuangtaoNO.7信令系统的分层结构信令系统的分层结构3 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构 MTP4 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构MTP5 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构TUP、ISUPn电话用户部分电话用户部分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、释放支

2、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。等。nISDN用户部分用户部分ISUP 在在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持ISDN基本业基本业务及补充业务务及补充业务 ISUP具有具有TUP的所有功能，因此可以代替的所有功能，因此可以代替TUP6 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构SCCP7 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构-TCAP8 By HuangtaoNO.7信令系统的功能级结构信令系统的功能级结构-INAP、CAP9 By Huang

3、tao移动应用部分移动应用部分MAP(Mobile Application Part)MAP是为了完成是为了完成GSM网内和网间互联而特有的一个功能单元，网内和网间互联而特有的一个功能单元，MAP在在OSI参考模型里和参考模型里和TCAP同时处于应用层位置，同时处于应用层位置，MAP作为一个作为一个TC用户而用户而存在的。存在的。10 By HuangtaoMAP功能功能n MAP主要传送的十一类主要传送的十一类MAP消息：消息：11 By HuangtaoGSM的网络结构的网络结构MSC/VLRSGSNBSSEIRGGSNHLRSMS-GMSCSMS-IWMSCgsmSCFMSC/VLRJC

4、/DLSGSNGGSNPDNOther PLMNGnGpGiE/GAFGrGdGcGfGbEGnGs12 By Huangtao移动网使用的信令移动网使用的信令13 By HuangtaonGSM网络网络nGMCC网络介绍网络介绍nGSM信令基础信令基础n呼叫接续流程呼叫接续流程n局数据简介局数据简介14 By HuangtaoWCDMA R99网络结构网络结构GGSNMSC/VLRAIu-CSGbGiPSTN/ISDNNode BRNC UMTS UTRANIubIu-psBTSBSCGSM/GPRS BSSAbisGaGMLCSMCSCPHLR/AuC/EIRDNSWAPGatewayRA

5、DIUSIntranet/InternetFirewallC/DMISUP/MTUPECAPLgGr/GfGdCAPLgGnGsLcLhInter PLMNGpGGSNBGSGSNCG15 By Huangtao手机状态手机状态手机状态有三种手机状态有三种nIdie:the MS is ON but a call is not in progress 登记、漫游、国际漫游、位置更新、寻呼登记、漫游、国际漫游、位置更新、寻呼nActive:the MS is ON and a call is in rogress 切换切换nDetached:the MS is OFF16 By Huangtao

6、用户登记和漫游用户登记和漫游n用户关机后一段时间，用户关机后一段时间，VLR便删除此便删除此用户的登记信息。当用户重新开机时，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，锁定在信号首先扫描所有的控制信道，锁定在信号最强的控制信道上最强的控制信道上n手机开机时，用户必须登记，既通知网手机开机时，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如果开机时登记的位置和SIM卡中的卡中的位置不一致时，手机还要做位置更新位置不一致时，手机还要做位置更新n手机开机并处于空闲状态时，手机始终手机开机并处于空闲状态时，手机始终扫描控制信道

7、，如果新的控制信道属于扫描控制信道，如果新的控制信道属于另一个另一个LA，手机要立即通知新网络完，手机要立即通知新网络完成位置更新成位置更新17 By HuangtaoGSM NETWORK IDENTITIESn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。地识别移动电话的鉴约号码。CCITT建议结构为：建议结构为：MSISDNCCNDCSN CC国家码即在国际长途电话通信网国家码即在国际长途电话通信网中的号码（中国中的号码（中国+86）NDC国内目的地码国内目的地码 SN用户号码用户号码n国际移动用户识

8、别码（IMSI）是唯一地识别是唯一地识别GSM PLMN网中某网中某一用户的信息。一用户的信息。IMSIMCCMNCMSIN MCC移动网的国家号码（与移动网的国家号码（与CC不同，中国为不同，中国为460）MNC移动网号移动网号 MSIN移动台识别号移动台识别号，最长为，最长为15位。位。使用十进制使用十进制18 By Huangtao临时移动用户识别码（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（国际移动台设备识别码（IMEI）是唯一用来识

9、别移动台终端设备的号码，称作系列号。IMEITACFACSNRSP TAC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19 By Huangtaon移动台漫游号码（MSRN）用于一次呼叫的路由选择。用于一次呼叫的路由选择。MSRNCCNSCSN CC国家号国家号 NDC国内目的地号码国内目的地号码(用于识别用于识别PLMN）SN用户号，用于识别用户号，用于识别MSC/VLR的的地址。地址。n位置区识别码（LA）LAI代表代表MSC业务区的不同位置区，用业务区的不同位置区，用于移动用户的位置更新。于移动用户的位置更新。LAIMCCMNCLAC MCC移动国家号，识别一个国

10、家移动国家号，识别一个国家 MNC移动网号，识别国内的移动网号，识别国内的GSM网网 LAC位置区号码，识别一个位置区号码，识别一个GSM网网 中的位置中的位置20 By Huangtaon小区全球识别码（CGI）用于识别一个位置区内的小区。用于识别一个位置区内的小区。CGIMCCMNCLACCIn基站识别码（BSIC）BSICNCCBCC NCC国家色码，用于识别国家色码，用于识别GSM移动移动网网 BCC基站色码，用于识别基站基站色码，用于识别基站小区数据中的小区数据中的NCCPERM=X，用于指定移，用于指定移动台允许接入的网络。动台允许接入的网络。BCC可以在可以在OMT2中读出。中读

11、出。21 By Huangtao在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示 PSTNMSISDNGMSCMSISDNMSRNMSRNIMSIVLRMSCIMSIMSRNMSISDNIMSIMSRNHLRVLR22 By HuangtaoGSM鉴权参数鉴权参数n鉴权三元组鉴权三元组(Triplet Vector)nGSM用于用户鉴权的三个主要参数组成的向量，包括用于用户鉴权的三个主要参数组成的向量，包括RAND（Random Challenge 随机数）：由随机数发生器产生，随机数）：由随机数发生器产生，长长16B，主要作为计算三元组中其他两个参数的基础。，主要作为

12、计算三元组中其他两个参数的基础。SRES（Signed Response符号响应）：对符号响应）：对RAND和鉴权密钥和鉴权密钥Ki利用利用A3算法计算得出，长算法计算得出，长4B，用来判断鉴权是否通过，用来判断鉴权是否通过，Kc（Cipher Key 密码密钥）：对密码密钥）：对RAND和和Ki 做做A8算法计算得出，算法计算得出，长长8B，用于空间无线信道加密的密钥，用于空间无线信道加密的密钥nCKSN（Ciphering Key Sequence Number）CKSN（加密密钥序列号）被用来保证（加密密钥序列号）被用来保证MS与与VLR或或MS与与SGSN之之间的间的GSM鉴权信息（鉴

13、权信息（Kc）的一致性，作为临时签约数据存储在）的一致性，作为临时签约数据存储在VLR（或（或SGSN）上。）上。23 By HuangtaoGSM鉴权流程鉴权流程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

14、”24 By HuangtaoMS IN IDLE MODE25 By HuangtaoAttach网络网络nIMSI Attachn伴随着伴随着IMSI Acttach 而产生的而产生的位置更新位置更新26 By Huangtao网络内漫游网络内漫游n在在LA内改变小区内改变小区n在相同的在相同的MSC/VLR内内的位置更新的位置更新n在新的在新的MSC/VLR内的内的位置更新位置更新n周期性位置更新周期性位置更新27 By Huangtao从网络从网络DetachnIMSI DetachnImplicit DetachnMS PURGING28 By HuangtaoMS IN ACTIV

15、E MODEnMS发起的呼叫发起的呼叫nMS接收的呼叫接收的呼叫nBSC内的切换内的切换nMSC内内BSC间的切间的切换换nMSC间的切换间的切换29 By HuangtaoMS发起的呼叫发起的呼叫30 By HuangtaoMS接收的呼叫接收的呼叫31 By Huangtao切换和定位切换和定位n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。切换。nMS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，的强度，RBS测量上行信道的信号强度和质量

16、，测量结果报告测量上行信道的信号强度和质量，测量结果报告BSC报报告，基于这些报告，告，基于这些报告，BSC决定是否要做切换和切换到哪个小区，这被决定是否要做切换和切换到哪个小区，这被称做定位称做定位32 By HuangtaoBSC内的切换内的切换n小区内的切换小区内的切换n同一个同一个BSC内内不同小区之间的不同小区之间的切换切换33 By HuangtaoMSC内内BSC间的切换间的切换34 By HuangtaoMSC间的切换间的切换35 By HuangtaoSHORT MESSAGE SERVICE nMS发起发起SMSnMS落地落地SMS36 By Huangtao附着流程附着流

17、程 HLR新新SGSN旧旧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37 By Huangtao分离流程（手机发起）分离流程（手机发起）n手机发起的分离：手机发起的分离：SGSNGGSN MSC/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38 By Huangtao位置更新位置更新n路由区更新路由区更新：新新SGSN HLR旧旧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

18、应5、更新位置6、清除位置Cancel Location7、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39 By Huangtao总体呼叫流程总体呼叫流程UE呼叫呼叫UE HLR MSC/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40 By HuangtaoUTRAN服务请求服务请求n手机发起的服务请求：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、

19、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41 By Huangtao移动台的呼入接续过程移动台的呼入接续过程n1、寻呼。、寻呼。MSC/VLR在数据库中查出用户的资在数据库中查出用户的资 料并向相关的料并向相关的BSC发发送寻呼信息。该信息包含用户所在区域的送寻呼信息。该信息包含用户所在区域的LAI和用户的和用户的IMSI或者或者TMSI。n2、寻呼命令。、寻呼命令。BSC向向LA区内的所有区内的所有BTS发出寻呼命令。该信息包含发出寻呼命令。该信息包含IMSI或或TMSI。收发信单元识别码、信道类型和时隙号。收发信单元识别码、信道

20、类型和时隙号。n3、寻呼请求。、寻呼请求。BTS在在PCH上向移动台发送寻呼信息。该信息包含用上向移动台发送寻呼信息。该信息包含用户的户的IMSI或或TMSI。n4、信道请求。被寻呼的移动台在、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。接收该寻呼响应信号后记录该突发脉冲串的迟滞值。(TA 动态动态PWR)n5、信道请求。、信道请求。BTS向向BSC发信道请求信息。该信息还包含移动台接发信道请求信息。该信息还包含移动台接入系统的迟滞值入系统的迟滞值(TA.PWR)。n6、信道激活。、信道激活。

21、BSC选择一条空闲的选择一条空闲的SDCCH并指示并指示BTS激活该信道。激活该信道。n7、信道激活证实。、信道激活证实。BTS激活激活SDCCH后向后向BSC发信道激活证实信息。发信道激活证实信息。n8、立即分配。、立即分配。BSC透过透过BTS经由经由AGCH向移动台发出允许接入系统向移动台发出允许接入系统信息。该信息包含频率、时隙号、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信道号和移动台将要使用的时间提前值时间提前值TA等。等。42 By Huangtaon9、寻呼响应。移动台通过、寻呼响应。移动台通过SDCCH向向BSC发寻呼响应信息。该信息包发寻呼响应信息。该

22、信息包含移动台的含移动台的IMSI或或TMSI和移动台的等级标记，和移动台的等级标记，BSC加入加入CGI后把后把信息送往信息送往MSC/VLR。n10、鉴权请求。、鉴权请求。MSC/VLR透过透过BSC、BTS向移动台发鉴权请求，向移动台发鉴权请求，其中包含随机数其中包含随机数RAND，用移动台的鉴权运算。，用移动台的鉴权运算。n11、鉴权响应。移动台经鉴权计算后向、鉴权响应。移动台经鉴权计算后向MSC/VLR发回鉴权响应信息，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。检查用户全法性，如用户全法，则开始启动加密程序。n12、加密模式命令。、加密模式命令。

23、MSC/VLR通过通过BSC、BTS向移动用户发加密向移动用户发加密模式命令。该命令在模式命令。该命令在SDCCH上传送。上传送。n13、加密模式完成。移动台进行加密运算后向、加密模式完成。移动台进行加密运算后向BTS发出已加密的特定发出已加密的特定信号，信号，BTS解密成功后透过解密成功后透过BSC向向MSC/VLR发加密模式完成信息。发加密模式完成信息。n14、设置呼叫类型。、设置呼叫类型。MSC向移动台发送呼叫类型设置信息。该信息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。包含该次呼叫的类型。如传真、通话或数据通信等类型。n15、呼叫类型证实。移

24、动台设置好呼叫类型后向、呼叫类型证实。移动台设置好呼叫类型后向MSC发出呼叫类型发出呼叫类型证实信息。证实信息。n16、分配请求。、分配请求。MSC要求要求BSC选择一条通往移动台的话音信道，同选择一条通往移动台的话音信道，同时时MSC在一条通往在一条通往BSC的的PCM上选择一个空闲时隙，并把时隙的电上选择一个空闲时隙，并把时隙的电路识别码路识别码CIC送往送往BSC。43 By Huangtaon17、信道激活。如果、信道激活。如果BSC发现某小区上有一条空闲的发现某小区上有一条空闲的TCH，它，它将向将向BTS发送信道激活命令。发送信道激活命令。n18、信道激活证实。、信道激活证实。BT

25、S激活激活TCH后向后向BSC发回信道激活证发回信道激活证实信息。实信息。n19、分配命令。、分配命令。BSC通过通过SDCCH向移动台发信道切换指令，向移动台发信道切换指令，命令移动台切换至所指定的命令移动台切换至所指定的TCH。n20、分配完成。移动台切换至所指定的、分配完成。移动台切换至所指定的TCH后向后向BSC发送信道发送信道 分配完成信息，分配完成信息，BSC接收后再送往接收后再送往MSC/VLR。n21、无线频率信道释放、无线频率信道释放/释放证实。释放证实。BSC释放释放SDCCH信道并信道并把它标记为空闲状态。把它标记为空闲状态。n22、振铃回应。当移动台开始振铃时移动台要向

26、、振铃回应。当移动台开始振铃时移动台要向MSC发送一个发送一个通知信息。通知信息。n23、连接。当移动台摘机应答时，移动台向、连接。当移动台摘机应答时，移动台向MSC发送一个连接发送一个连接信息，信息，MSC把移动台的电路接通，开始通话。把移动台的电路接通，开始通话。44 By HuangtaoMS LAPDm信令 BTS LAPD信令 BSC BSSAP信令 MSC1、寻呼2、寻呼命令3、寻呼请求PCH4、信道请求RACH(计算TA值,PWR)5、信道要求(TA值.PWR)6、信道激活7、信道激活证实(Freq TA TS D子组)9、寻呼响应SDCCH8、直接分配AGCH9、寻呼响应（CG

27、I、IMSI）9、寻呼响应10、AUC请求 (RAND)10、AUC请求 (RAND)10、AUC请求 (RAND)11、鉴权响应 (SRES)12、加密模式命令 (Kc)13、加密模式完成14、建立11、鉴权响应 (SRES)11、鉴权响应 (SRES)12、加密模式命令(Kc)12、加密模式命令 (Kc)13、加密模式完成13、加密模式完成14、建立 (SDCCH)14、建立MS承载业务类型LAI IMSI(TMSI)BSSAP信令45 By HuangtaoMS BTS BSC MSC15、呼叫证实(有能力承载)16、分配请求(CIC)18、信道激活证实17、信道激活(TCH)19、分配命令20、分配完成21、SDCCH释放命令21、SDCCH释放证实22、回铃23、连接证实摘机20、分配完成20、分配完成19、分配命令(SDCCH上分配TCH)15、呼叫证实15、呼叫证实46 By Huangtao47 By Huangtao