信令流程

为什么要学习BSS信令流程

信令同设备之间的语言，设备之间的正常通信都是建立在这种语言就是信令的正常交互基础上的正如不同的国家使用不同的语言，不同的语言又使用不同的语法一样。在通信网中，在不同的接口使用不同的协议，不同的协议又对应不同的信令，承载不同的消息字段(IE ,information element）一样。因此读懂了信令就读懂了设备之间的语言，就能清楚的明白系统是如何进行通讯的，特别当有故障出现但却没有任何警告提示消息的时候，信令分析就成为了排障最有效的方法之一。

信令非为几类

我们主要讲的信令分为位置更新，移动主被叫，切换和释放四大典型流程。结合不同接口的协议，从字节深入解读每条信令里的核心字段，就能快速的掌握每条信令的功能和作用，进而理解整个位置更新信令流程的意义所在，为通过分析信令定位，分析和解决网络问题解决稳定奠定扎实的理论基础，同时也能掌握如何有效的使用协议来帮助解读信令的方法。

位置更新

什么是位置更新？

在GSM系统中，当位置信息发生变化时，HLR，VLR和MS的位置信息需要保持一致，有位置更新流程实现。位置更新流程是移动性管理中的主要流程，总是由MS发起。

位置更新分为几类？为什么分为3类？

位置更新是一个通用流程，分为3类，正常位置更新，周期性位置更新，IMSI附着位置更新。因为目前在GSM系统中，根据不同的类型位置区变化的可能性只有这3种，他们都是为了告诉通信系统MS所在的位置区。更好的节约局部网络资源，所以我们让MS有这个流程，避免出现手机关机了，无信息通知MSC，导致MSC会处理MS的寻呼响应，导致负荷增大。

位置更新信令流程图：

MS BTS BSC

什么是Channel Request?

MS在空中接口的接入信道（RACH上）向BTS发送channel request(该消息内包含接入原因值为位置更新)。

Channel request包含什么？

Channel type：也就是说说明本条信令消息是在CCCH逻辑信道的RACH上传输的：（channel type；uplink-ccch-rach对应10001 Uplink CCCH（RACH））该CCCH对应的时隙号是0号时隙（timeslot：0）

协议0858-860的9.3.1 Channel Number定义如下：

Request reference和access delay：channel request主要包括参数request reference 接入原因和access delay时间延迟。Request reference包括RA（channel request中的8bit）和收到的接入脉冲的绝对帧号，access delay是接入脉冲的时间延迟。

查协议0408-590的9.1.8 Channel request，详见附录。

RA（Random Access Information）主要包括参数establish cause（建立原因）和Random reference（随机序列），信令消息为1个字节长度（即8bit），其中3-6bit用来提供接入网络原因，5-2bit可以携带鉴别符，最多只能同时区分32个MS，要进一步区分同时发起请求的MS，还需要根据UM接口上UA应答消息判断。

在random reference 字段，更具前面的3-6比特，根据这个字段，系统就能知道发起信道请求的原因值了。比如我们查到信令里的random-access：---0x0（0）---00000000，如果establish cause为000xxxxx或者0000xxxx的都是因为位置更新而发起的信道请求。X表示随机序列。

在图上我们看到t1,t3,t2,这个我们可以采用公式计算出绝对帧号FN=51((t3-t2)mod(26))+t3+51*26*t1.

如果有兴趣可以参考其他详细资料了解。

Channel required与channel request的区别？

Channel required：是BTS的BSC发送的。这是在abis接口。里面的消息所携带的内容跟Um接口的channel request消息所携带的内容是完全一样的。因为我们的BTS是没有处理能力的，所以我们要将信令发送给BSC。他们由于传输的接口不同，所以使用的创数协议也不同。

Channel activation是可以知道什么？

当BSC收到channel required消息后，分配信令信道，向BTS发送信道激活消息，将相应的地面资源激活，主要包括激活类型，信道模式，手机功率等级，时间提前量。

我们可以看到激活信道类型是01，即SDCCH/8+acch,子时隙号是1（TTT对应001）该信道所在的时隙是time-slot：tn1（1）.....*****001即1号时隙。时隙号都是0-7. Activation-type：intra-cell-immediate-assignment（0）---00000011，00000000，前8比特位是activation type里的element identifier字段，对应协议定义的。后8个的第一位是对应activation type里的8位字节的R位，0表示initial activation（初次激活0，1表示reactivation（再次激活）。这里明显是初次激活，后3位对应A3,A2,A1,当为000时，表示跟立即支配流程相关（related to immediate assignment procedure）.

Channel-mode：我们可以观察到是否打开了上下行DTX。因为本次信道激活使用来传送信令

的，所以也可以看到本条信令使用的是SDCCH信道。如果“speech or date indicator”是signaling,那字段“speech-coding-algorithm/daterate+transparency indicator”是00000000（no resources required）如果是“speech”，字段会给出语音版本

。如果是“date”，得到无限接口速率ms-power，可以看到手机功率等级5（900M手机）33dbm，信道激活初期，MS是以最大发射功率，因为还没有完全占用SDCCH从而实现完全功控。

Timeing-advance：时间提前量为0.

为什么要信道激活确认回复BSC？

BST收到channel activation后，如果信道类型正确则在指定信道上开功率放大器，上行开始接收信息，并向BSC发送channel activation acknowledge，对之前通过channel activation激活的信道进行确认。当信道激活后得到确认，然后BSC通过确认信息使BTS 向MS发送立即支配命令（immediate assignment command），Um接口中消息是在AGCH上发送。

Immediate assignment command中包含了哪些参数？

Channel description（信道类型）：用来描述一个分配的信道以及相应的SACCH信道。Channel type，TDMA，offset，timeslot，绝对RF信道号。

从信令看，网络为本次流程分配的是1号时隙的3号子时隙。SDCCH（channel-type：01011

的前2位01）信道。训练序列为5（TSC：5-101），当hopping-channel里的h为0时，也就是没有跳频，所用的频点是7号频点。如果当h为1时，如果使用了跳频，就会有相应的MAIO和HSN。

Request reference（接入原因）

Time advance（时间提前量）

IA Rest Ocetets（frequency parameters，before time包括MA和MAIO参数。）部分包含空闲比特和可能或者是“分组上行指配”或者是“分组下行指配”或者是“分组指配的第二部分”。

SABM帧（set asynchronous balanced mode）

MS在main DCCH（为主信令信道，通常情况下是SDCCH，FACCH和SACCH上发SABM接入。SABM 是数据链路层LAPDm协议中的帧，建立异步平衡模式，是建立多帧正式模式时的第一个帧。异步平衡模式：是HDLC（高级数据链路控制）通信方式中使用的一种通信模式，指任何一个站都可以初始化传输（平衡的设置），异步是指两个没有公共时钟的站点之间的传输数据，平衡的是指在两个站之间对等的进行点到点的通信，消除数据链路两端的主次之分的不平衡性。

Um接口上同时存在的2种消息流，即信令和短消息。在一条链路上标记SAPI（业务接入点标记）加以区别，定义上层进入链路层的接入点，SAPI0对应信令应用，ASPI3对应短消息业务。在GSM中，SABM帧中带有一个信令消息，层3服务请求消息，用于对MS正确性的确认和向网络指示MS消息的服务，消息包括CM的业务请求，位置更新请求，IMSI分离及寻呼相应等，以上消息都包括MS的IMSI号，更详细的说明接入原因及MS类表CLASSMARK。

UA帧

BTS在main DCCH上会送UA帧进行确认。UA是数据链路层LAPDm协议中无序号证实帧，是对SABM的证实。当两个MS同时发送的信道请求的消息请求的消息内容完全一致时（高话务区域存在这样的可能），也就是前面的信道请求信令消息里携带的RA的两个参数建立原因和随机序列一样时，则这两个MS都有可能响应到同一专用信道上。因此BTS在收到SABM帧后，不进行任何修改，向MS回一个内容的SABM帧所带的消息完全一样的UA帧，由于SABM帧所带有MS的IMSI号，如果MS收到的UA 帧收到UA帧的消息与SABM帧发出的不一样，它就放弃这个信道，开始重新接入过程，只有核对正确的MS才可以留在该信道。

Establish Indication 建立指示

BTS向BSC发送建立指示消息，该消息指示了多帧模式下的无限链路连接的建立，主要包括的参数Link Identifier（链路标识）和L3 information（层3消息）。Link identifier 包括信令信道的类型，SAPI以及SAPIO下的消息优先级，L3 information是一条完成的层3消息。

链路标识：可以知道本条信令的信道类型为主信令信道（FACCH或SDCCH）而非SACCH，在前面的channel type也可以确认是SDCCH而不是FACCH。

L3消息：携带了旧的位置区号，旧的TMSI，类标，（CKSN）

加密锁的加密钥匙KC是有鉴权集中获得，而鉴权流程并不是必须的，所以如果对于某个事件，鉴权配置表配置该事件不用鉴权，但要求要加密。若此时VLR没有相应的加密上下文（鉴权集中对应的加密密钥部分），则系统自动要求启动鉴权流程，2G的KC指对用户传输的内容（如语音）等进行加密，无法对信令进行加密，而3G是可以对信令进行加密（使用IK，

完整性密钥）。

为了允许在一个RR连接上不鉴权而启动加密，引入了CKSN，（UMTS里用KSI，即key set identifier）CKSN（KSI）由网络管理。所以他们的作用是使网络可以通过它识别保存MS 中的CK和CKSN（KSI）而不用启动鉴权流程，这就可以在后来的连接建立过程中再使用KC 启动加密。

CKSN（加密序列号）是一个数值。

类标是用来上报移动台各种能力。

CR（CALL request）CMP L3 information呼叫请求

BSC建立A接口SCCP连接，向MSC发送位置更新请求，完全属于L3消息，该消息中包含了小区的CGI没在随机接入过程中，BSC收到BTS的建立知识消息后，将进行BSC的内部处理，也就是更新校区属性里的MCC，MNC，LAC,CI参数设置情况，将当前小区的CGI添加到位置更新请求消息发送给MSC。

这个信令中包含旧的位置区，新的位置区MS，老的TMSI号。

CC（call Confirm）呼叫确认

MSC向BSC回链接确认消息。

Location updating accept（位置更新成功）

MSC向MS回复位置更新接收消息，表明位置更新成功。

消息里面携带了新的位置区号，和新的TMSI号码。

Location updating reject（位置更新拒绝）

也是MSC下发。由于非法用户或者请求类型不存在，协议错误的等原因造成，一般情况下，如果MSC和BSC的配置数据CGI或者LAC不一致，也会导致位置更新拒绝。

TMSI reallocation complete TMSI分配完成

TMSI不重新分配的话，MS一致使用同一个TMSI号码通讯，安全性较低,所以我们在MSC侧都设置需要位置更新时分配TMSI。

Clear command

Clear complete

释放流程见释放介绍。