L3层信令详解

一、Paging Request Type

Paging Request Type一共有三种，规范定义了：

type1, 2个IMSI（或TMSI/P-TMSI）；

type2, 3个TMSI/P-TMSI（或2个TMSI/P-TMSI+1个IMSI）；

type3, 4个TMSI/P-TMSI的寻呼发送方式。

寻呼请求类型1（Paging Request Type 1）：网络给两个移动台发寻呼,包括寻呼模式、移动台1和2需要的信道、移动识别1、移动识别2等。

寻呼请求类型2（Paging Request Type 2）：网络给三个移动台发寻呼,包括寻呼模式、移动台1和2需要的信道、移动识别1、移动识别2、移动识别3等。

寻呼请求类型3（Paging Request Type 3）：网络给四个移动台发寻呼,包括寻呼模式、移动台1和2需要的信道、移动识别1、移动识别2、移动识别3、移动识别4等。

根据实际接收的数据解析出来，Paging Request Type 1有7个，Paging Request Type 2有12个，Paging Request Type 3有3个。

Paging Request Type 1

Paging Request Type 2

Paging Request Type 3

Paging Request Type 1消息格式：

Paging Request Type 2 消息格式

Paging Request Type 3 消息格式

分析：

1、L2 Pseudo Length

PCH的有用信息是23个字节为一组，在4个burst上传输。L2 Pseudo Length是除Reset Octets （空闲比特）和Pseudo Length之外的字节个数。具体计算方法，以0x49为例：0x49的二进制表示：01001001，右移2位得00010010，该二进制转换位十进制为18，即L2 Pseudo Length是18。而Paging Request Type 3的L2 Pseudo Length 固定是19。

2、RR management Protocol Discriminator 和Skip Indicator

RR management Protocol Discriminator 和Skip Indicator用8bit表示，RR management Protocol Discriminator是低4bit，Skip Indicator是高4bit。

RR management Protocol Discriminator：

0011：呼叫控制，呼叫相关的SS消息，0101：非GPRS服务的移动管理信息

0110：无线资源管理消息1000：GPRS服务的移动管理消息

1010：话路管理消息

3、Message Type

00100001表示Paging Request Type 1，00100010表示Paging Request Type 2，00100100表示Paging Request Type 3.

4、Paging Mode 和Channel Needed

该8bit的最低2位表示Paging Mode，其中00表示普通寻呼，01表示扩展寻呼，10表示寻呼重组，11未用，保留。8-7位，6-5位分别表示用户2和用户1的Channel Needed，寻呼过程中需要哪种通道，00表示任何通道，01表示SDCCH，10表示TCH/F，11表示TCH/H 或TCH/F。

5、Mobile Identity

该8bit的低三位表示Type of identity，001表示IMSI，010表示IMEI，011表示软件版本号IMEISV，100表示TMSI/P-TMSI.000表示no identity。

7、如果有寻呼，接下来的字节表示TMSI或IMSI/P-TMSI，4个十六进制数表示一组。十六进制2b表示该字节未用。

二、系统消息类型

1、System Information Type 1：系统消息类型1,网络到所有移动台,在BCCH上发送，指示

System Information Type 1的消息格式

分析：

（1）、小区信道描述：

00011001代表System Information Type 1。小区信道描述用于描述小区采用的频带和频点。例如，19 02 00 00 80 00 - 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00，19表示系统消息类型是System Information Type 1，02的8-7位是00，表示小区采用的频带是GSM900(01代表GSM1800，10代表GSM1900), 然后再根据BIT MAP 0（比特位图），当某个频点被采用时，其相应为置1，否则置0. 由图可知，频点122和104被小区采用。对于GSM1800，由于频点太多，不采用位图，而用别的编码方式，FORMA T-ID 的值来描述编码方式，后面跟一串编码比特来表示。

（2）、RACH控制参数

RACH控制参数的消息格式如下：

Max retrans（Max. of retransmiss）——移动台接入系统时的允许最大重发次数，00,01,10,11分别表示取值：1，2，4，7。

Tx-integer（slots to spread TX）——移动台接入系统时允许重发的时隙间隔数，0000~1111分别表示取值，3~12，14，16，20，25，32，50个TDMA帧的时间，如取12时，MS将等待250毫秒再加上1-11个TDMA帧的时间（12以下的一个随机数），之后再接入。

CELL BARR ACCESS（The cell is barred）——小区禁止标志，一个比特表示，0表示可用，1表示禁止。

RE(Call reestabl.i.cell) ——呼叫重建标志，用一个比特表示是否可以进行呼叫重建，断开后的重新占用。0表示允许，1表示不允许。

ACC（Acc ctrl cl）称为接入控制等级，分为0-9和11-15，0-9表示普通级，11-15为优先级，10表示EC（Emergency call），如果此为取0，表示所有移动台允许进行紧急呼叫，取1时，只有11-15优先级的移动台可以进行紧急呼叫。取值为0表示该等级的移动台允许接入，1表示禁止。

2、System Information Type 2

System Information Type 2：系统消息类型2,网络到所有移动台,在BCCH上发送，指示RACH的控制信息及邻小区的BCCH信息。一般来说，系统信息2、2BIS和2TER分别描述邻近小区频点分配表(BA表)的不同部分，手机通过读取和解码BA表可以在空闲模式下(IDLE方式)进行小区重选。该消息类型的L2 Pseudo Length 是22.

System Information Type 2的消息格式

分析：

00011010代表System Information Type 2。NCC permitted：如第N位为1，则NCC = N –1的BCCH载波允许被移动台监视。实际信令解析结果中，该字节为ff，即NCC = 0~7的BCCH载波都允许被监视。

3. System Information Type 3

System Information Type 3：系统消息类型3, 网络到所有移动台,在BCCH 上发送,指示RACH的控制信息、小区识别号、位置区识别号、控制信道信息及小区选择参数等。用00011011表示

System Information Type 3 的消息格式

分析：

1，CI（Cell Identity）：小区识别号，2个字节组成。

2，LAI（Location Area Identity）：位置区识别号，5个字节组成，用于移动用户的位置更新。LAI=MCC+MNC+LAC。MCC（Mobile Country Code）是移动国家码，我国为460（十六进制）。MNC（Mobile Network Code）是移动网络码，识别不同的GSM PLMN网，00表示中国移动GSM，01表示中国联通GSM。LAC（Local Area Code）是位置区号码，识别一个GSM PLMN网中的位置区，2个字节组成。

MCC和MNC的计算方法按下图，例如：信令解析结果中的64 f0 10；由下图可得MCC是460,MNC 是01f。这都是十六进制数，而我国MNC只用一个字节表示，即01，中国联通。

3，Conctrol Channel Description

Conctrol Channel Description的消息格式如下，3个字节表示。各个参数介绍，spare表示未用：

（1）A TT，Attach-detach allowed：A TT用于指示移动台在本小区内是否允许进行IMSI 附着和分离过程，由一个比特表示，0表示不允许移动台启动IMSI附着和分离过程，1表示移动台应该执行IMSI附着和分离过程。ATT在同一位置区内的不同小区设置应该相同。IMSI 附着（IMSI attach）是移动台通知网络进入工作状态（开机），或SIM卡再次插入移动台。IMSI分离（imsi detach）是移动台通知网络由工作状态进入非工作状态（关机），或SIM卡从移动台中取出。

（2）B S-AG-BLKS-RES：接入准许保留块数。每个小区的公共控制信道（CCCH）实际上由接入准许信道（AGCH）和寻呼信道（PCH）组成。对于不同的公共控制信道配置，每个BCCH复帧（含51个帧）中包含的CCCH信道消息块数是不同的。CCCH信道是准许接入信道和寻呼信道公用的，当同时有PCH消息和AGCH消息需发送时，系统优先发送PCH消息。为了防止PCH流量较大时，AGCH消息的阻塞，网络规定在CCCH 信道消息块数中有一部分是保留给准许接入信道专用的。

参数"接入准许保留块数（BS-AG-BLKS-RES）"用以表示每个BCCH复帧中CCCH 信道上为AGCH保留的消息块数。BS-AG-BLKS-RES的取值原则是：在保证AGCH信道不过载的情况下，应近可能减小该参数以缩短移动台响应寻呼的时间，提高系统的服务性能。如果该参数设置过小，同时寻呼量非常大，可能导致AGCH信道不够造成AGCH 过载，此时，用户会出现无法接入的情况，同时由于MSC TMSI寻呼失败，会触发IMSI 寻呼，二次寻呼等等，进一步加剧PCH和AGCH过载，造成寻呼风暴。

如果CCCH-CONF = 001，BS-AG-BLKS-RES取值范围0~2，否则为0~7。

（3）C CCH-CONF：公共控制信道配置。CCCH=AGCH+PCH+RACH，对于下行来说，包含准许接入信道和寻呼信道。CCCH-CONF就是进行配置小区公共控制信道组合方式所需的参数。CCCH信道可以使用一个物理信道，也可以使用多个物理信道，并且可以和SDCCH信道共用一个物理信道。CCCH-CONF的配置必须和小区公共值信道的实际配置情况一致。

CCCH-CONF由3比特组成，其结构如下：

BS_CC_CHANS：表示几个基本物理信道供CCCH使用。

BS_CCCH_SDCCH_COMB：表示CCCH是否与SDCCH公用一个物理信道。

（4）B S-PA-MFRMS：寻呼信道复帧数，取值范围2~9，决定了移动台每隔多长时间必

注意:根据BS-AG-BLKS-RES和BS-PA-MFRMS之间的关系可以计算出在CCCH上的寻呼子信道的个数。当CCCH-CONF=001时，MAX（1，（3-BS-AG-BLKS-RES））* BS-PA-MFRMS；当CCCH-CONF≠001时，（9-BS-AG-BLKS-RES）* BS-PA-MFRMS。（5）T3212 time-out value：周期位置更新定时器，T3212由8比特组成，范围是：0-255，单位是6分钟。

GSM中发生位置更新的原因有两类：一是由于所在的位置区发生了变化，于是启动位置更新过程，还有就是由网络规定的使移动台周期地进行位置更新，这是让网络与移动台保持紧密联系的重要手段。周期位置更新参数就是确认周期长度的。位置更新的周期长度要视具体情况而定，不能太大，会降低服务性能，也不能太小，频繁的周期更新一方面会使网络的各个接口的信令流量大大增加，对无线资源的利用率降低，直接影响各实体的处理能力，另一方面会使移动台的功耗增大，缩短移动台的待机时间，所以关于本参数的设置要视具体的网络资源利用情况和各部分的处理能力而定，一般而言：在业务量和信令流量较大的地区，T3212的取值相应较大，相反，在业务量和信令流量较小的地区，T3212的取值可以设置的比较小。对于业务量严重超过系统容量的地区，可以取消周期位置更新，设置T3212为0。

4、Cell Options，小区选项信息单元

Cell Options的消息格式如下，一个字节表示。

PWRC：功率控制指示PWRC由1个比特组成，可以在BCCH上发送，也可以在SDCCH 上发送。BCCH载波的功率是不变的，当PWRC=0时，移动台的功率测量中包含BCCH，当PWRC=1，移动台的功率测量中不包含BCCH。

DTX：不连续发射DTX在Cell Options中由2个比特组成，其编码如下：00表示移动台可以使用DTX，01表示移动台必须使用DTX，10移动台不允许使用DTX，11保留。

RADIO-LINK-TIMEOUT：无线链路超时用来判断无线链路的恶化程度，确定移动台是否发生无线链路故障，是基于在下行SACCH上对消息成功解码的速率，监测无线链路故障的目的是保证通话有可以接受的语音/数据质量，当通过功率控制或者切换都无法改善时，移动台就启动呼叫重建或释放链路。

无线链路故障监测基于移动台的无线链路计数器S，S在通话初被赋予一个初值，若每次移动台无法译出一个正确的SACCH消息时，S减1；反之，移动台收到一个正确的SACCH 时，S加2，但S不可超过无线链路超时的初值。当S的之减至0时，移动台报告无线链路故障。

无线链路超时运算当接收到信道改变命令时需停止。当移动台切换到一个新的信道，一旦信令连接建立，就需要重新初始化，开始运算。重新初始化的无线链路超时值应该是原先信道的值，如果移动台在初始化以前在新的信道上接收到了一个无线链路超时值，则设为在SACCH上接收到的值。如果在初始化后，在新的信道上接收到了第一个SACCH上的无线链路超时值，则计数应该以新值重新初始化。

在网络侧，基站系统（BSS）同样可以监测无线链路的故障，方式是基于上行SACCH

的误码率或对接收信号电平、接收信号质量的测量来判断无线链路的故障。

Radio_Link_Timeout

Bits 对应的值

4 3 2 1

0 0 0 0 4

0 0 0 1 8

0 0 1 0 12

：

：

1 1 1 0 60

1 1 1 1 64

无线链路超时的大小会影响网络的断话率和无线资源的利用率，应按各小区的话务量及

覆盖大小具体设置。如果设置较小，很容易在启动越区切换前就引起无线链路故障，造成掉

化；如果设置过大，则在无线链路通话质量已无法忍受时，网络的无线链路还没有超时，造

成对网络资源的浪费，因此要合理设置。在业务量大的地区，该参数设置较小，以避免通话

质量差的移动台占用无线信道，提高资源利用率；在业务量稀少的地区，该参数应设置较大。

5、Cell Selection Parameters，小区选择参数单元

Cell Selection Parameters的消息格式如下，2个字节表示：

（1）CELL-RESELECT HYSTERESIS：小区重选滞后，由3比特组成。移动台如果在小区重选

后进入不同位置区的目标小区，则需要重新启动一次位置更新过程，在相邻小区交界处,由

于无线信道的衰落，会产生较频繁的小区重选。所引起的位置更新会使网络的信令流量大大

增加，降低接通率。本参数的作用是定义一个值，要求不同位置区的邻小区的信号电平必须

至少大于本小区信号电平且其差值达到这个值，才启动小区重选。

CELL-RESELECT HYSTERESIS (octet 2)

8 7 6 滞后电平值 RXLEV hysteresis for LA re-selection

0 0 0 0 dB

0 0 1 2 dB

0 1 0 4 dB

0 1 1 6 dB

1 0 0 8 dB

1 0 1 10 dB

1 1 0 1

2 dB

1 1 1 14 dB

（2）MS-TXPWR-MAX-CCH：控制信道最大功率电平。

控制信道最大功率电平由5比特组成，对应于规定的移动台输出功率等级，在每个小区

广播信道上的系统消息3、4中发送，如下：。

MS_TXPWR_MAX_CCH GSM900（dBm）GSM1800（dBm）

0 0 0 0 0 - 30

0 0 0 0 1 - 28

0 0 0 1 0 39 26

0 0 0 1 1 37 24

0 0 1 0 0 35 22

0 0 1 0 1 33 20

0 0 1 1 0 31 18

0 0 1 1 1 29 16

0 1 0 0 0 27 14

0 1 0 0 1 25 12

0 1 0 1 0 23 10

0 1 0 1 1 21 8

0 1 1 0 0 19 6

0 1 1 0 1 17 4

0 1 1 1 0 15 2

0 1 1 1 1 13 0

1 0 0 0 0 11 -

1 0 0 0 1 9 -

1 0 0 1 0 7 -

1 0 0 1 1 5 -

1 0 1 0 0 – 1 1 1 1 1 - -

功率控制是指在一定范围内，用无线方式改变移动台或基站传输功率的可能性，当接收端的接收质量很好时，可以适当降低发送功率，减轻对其他呼叫的干扰，移动台的传输功率在与BTS的通信过程中，是受网络控制的, 并以其规定的发射功率作为输出功率，若移动台的功率等级无法输出该功率值，则以能输出的最相近的发射功率输出。控制信道最大功率电平（MS_TXPWR_MAX_CCH）就用来决定移动台在发送RACH请求时的最大发射功率。（3）ACS：附加重选参数指示。根据GSM规范的定义，移动台的小区选择和重选依赖于参数C1和C2。其中，是否用C2作为小区重选参数是由网络营运者决定的。附加重选参数指示（ACS）用于通知移动台在小区重选过程中是否采用C2。

ACS由1比特组成，其意义如下：

在系统消息3中，ACS比特无意义，设备生产厂商应设置该比特为0；

在系统消息4中，当ACS为0时表示：若系统消息4的剩余字节（SI4RestOctets）存在，则移动台应从中取出有关小区重选的参数PI和与计算C2有关的参数；当ACS为1时表示：移动台应从系统消息7或8的剩余字节中提取有关小区重选参数PI和与计算C2有关的参数。

（4）NECI：新建原因指示,由1个比特组成，在每个小区广播信道上的系统消息3、4中周期性发送。0表示本小区不支持半速率业务的接入，1表示本小区支持半速率业务的接入。业务信道可分为全速率和半速率信道。NECI通知移动台本小区是否支持半速率信道。

（5）RXLEV-ACCESS-MIN：移动台允许接入的最小接收电平，由6比特组成。

RXLEVACCESSMIN POWER Level(dBm)

6 5 4 3 2 1

0 0 0 0 0 0 -110

0 0 0 0 0 1 -109