GSM信令详解(完整版)PPT
GSM信令详解(完整版)
BSSAP A
MAP B MSC VLR
MAP D
HLR
AUC
业务请求（CM-SERV-REQ） CM-业务请求（CONN-REQ） CON-CONF(接续确认) CC
处理接入请求（PROC ACCES REQ） 鉴权参数请求 鉴权参数响应
AUT-INFO-REQ AUT-INFO-PROY
鉴权请求 鉴权响应
2、更新位置区 (CKSN，IMSI,LAIO,LAIn)
位置更新
MAP B MAP D VLR
BSSAP A MSC
HLR/AC 来访IMSI 3、鉴权参数请求(IMSI)
4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S，R)
鉴权成功后重新分配TMSI,存储 新位置区LAI和CKSN 7、更新位置
5、 6、鉴权响应
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
TCH 指配阶段
取被叫用户路由信息阶段 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。
位置更新
MS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
3、 4、鉴权响应（S）
3、 4、
4、SRES 5、启动加密(KC) 6、前传新TMSI 7、位置更新接受
鉴权成功后重新 分配TMSI，存储新位置 LAI和CKSN
8、 开 始 加 密 传 送 9、加密模式完成
GSM移动通信系统原理培训-有线接口信令协议(ppt 88页)_2139
ASSIGNMENT COMMAND
ASSIGNMENT COMPLETE T10
ASSIGNMENT COMPLETE
ASSIGNMENT RCEOQMUPELSETTE
CPIRnrhilRtraiaeocsCrnusfimniaettyeruaIPlesrdnToekecoyneIlptneBiftoyarnCmdoaTdtoeioBne2Used
Handover command
Data req.(HO command) Channel activation ack Handover access
Handover detection Physical information
SABM
UA
establish indication
Handover complete
Data Ind.(Disconnect) Data Req.(Release)
Data Ind.(Release Complete) Data Req.(Channel Release)
Deactivate SACCH
DISC UA
Release Indication
RF Channle release RF Channel release ack
GSM移动通信系统原理培训-有线接口信令协议 (ppt 88页)
Abis接口信令
2
主叫流程（一）
MS
BTS
Channel request
BSC Channel required
Channel activation
Channel activation ack
Immediate assignment SABM(cm_serv_req) UA(cm_serv_req)
《GSM系统简介》PPT课件_OK
二、GSM系统介绍
1. GSM 系统结构
MS
BTS
BTS
MS
HLR/AUC EIR
MSC/VLR
BSC
SC MSC/VLR
2. GSM系统组成
• 归属位置积存器（HLR）：是负责管理移动用户的数据库，储存 所有它管辖用户的的签约数据和MS的位置信息。
C区可由一个或若干个位置区组成。 • 服务区：在同一PLMN内，移动台可获得服务的区域，即 PLM
N、PSTN 或 ISDN用户无须知道移动台实际位置而可与之通信 的区域，指本PLMN能够提供服务的区域。
2)用户状态
移动台客户状态一般是处于MS(客户)开机(空闲状态)、MS 关机和MS忙三种状态之一。 (1) MS开机，网路对它作“附着”标记 (2) MS关机，从网路中“分离”。 (3) MS忙 无线网路分配给MS一个业务信道传送话音或数据，并在该 客户上标注客户”忙”。
3.GSM网络结构图
MS
MSC
EIR
Um ABis
BTS
BSC
E
F
A
B
MSC
VLRQBiblioteka CDGNMC
HLR
VLR
M
N
SME
AUC
各实体之间的接口及传递的信息
PSTN ISDN PSDN
10
4. GSM系统的接口
• Abis接口：BSC与BTS之间的接口； • A接口：MSC与BSC之间的接口； • C接口：HLR与MSC之间的接口； • D接口：HLR与VLR之间的接口； • E接口：MSC之间的接口； • F接口：MSC与EIR之间的接口； • G接口：VLR之间的接口。
GSM信令概述
GSM信令概述一、GSM接口与协议接口是指两个相邻实体之间的连接点。
GSM网络中的实体有MS（手机）、BSS（基站）、BSC（基站控制中心）、MSC（交换中心）、HLR（用户数据库）等，相应也就存在着多个接口，例如MS和BSS之间称为Um接口，BSS和BSC 之间称为Abis接口，BSC和MSC之间称为A接口，等等。
GSM网络各实体之间的接口如图1－1所示：图1－1：GSM接口协议是指连接点上交换信息需要遵守的规则。
两个实体要通过接口传送特定的信息流，这种信息流必须按照一定的规约，也就是遵守某种协议，这样信息才能为双方所理解。
按开放系统互连模式OSI的概念，协议按其功能可分为七个层面：第一层为物理层，第二层为链路层，第三层为网络层……等等，每一层都有各自的协议规约。
不同的接口传送不同的信息流，但其中也可能有一些具有共同性，因此某些协议可以用在不同的接口上，同一个接口会用到多种协议。
通常每种协议用一个规程的名称或某种缩写来代表，图1－2显示了Um接口上存在的不同协议：图1－2：通过Um接口的各种协议其中SS用于移动台对HLR设置补充业务的参数；MM和CM用于移动台和MSC/VLR之间交换用户移动性管理信息和通信接续信息；RR用于移动台和BSC之间交换无线资源分配信息。
一种协议在传送过程中可以通过若干个接口，例如图1－2中MM和CM协议在移动台传到MSC/VLR过程中至少要通过Um接口、Abis接口和A接口。
因此，接口规程和协议规程是两种不同的规程。
GSM网络中应用了多种协议，例如TUP，MAP，BSSAP等，图1－3显示了GSM接口上的各种协议：图1－3：GSM协议MSC实体的右侧是到VLR、HLR、GMSC和PSTN等的接口，应用的协议有MTP、SCCP,、TCAP、MAP和ISDN/TUP等，有关这些协议的详细内容可参见7号信令方面的资料，在此不做说明。
·A接口协议MSC实体的左侧是到BSC的A接口，应用的协议是BSSAP，利用7号信令的MTP、SCCP作为信令传输载体。
GSM信令详解
第一章信令详解第一节空中信道的描述空中接口有两种逻辑信道类型：一类是业务信道，用来处理话音和数据业务；一类是信令信道，负责控制功能。
逻辑信道可以分为三种范畴:●广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，所以它们是单向的下行信道。
●公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，前一个是单向上行信道，后者是单向下行信道。
●专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH、TCH/F、TCH/H，这些是信令和业务信道（包括它们的随路信令信道）一次只能为唯一的MS服务，因而它们是双向信道。
其中业务信道仅是TCH信道，而其他的信道均为信令信道。
一、广播信道仅用在下行链路上，由BTS至MS。
它们用在每个小区的TS0上作为标频，在一些特殊的情况下，也可用在TS2，4或6上，这些信道包括BCCH、FCCH和SCH。
为了通信，MS需要于BTS保持同步，而同步的完成就要依赖FCCH和SCH逻辑信道。
1、频率校正信道FCCH：FCCH信道上不含任何信息，它的突发脉冲是由全0字符构成的，它的作用是使 MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。
2、同步信道SCH：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如祯号（需22比特）和BSIC号（需6比特）。
3、广播控制信道BCCH：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息。
而这些信息都将在BCCH信道上来广播。
信息基本上包括小区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI （LAC+MNC+MCC）、CCCH和CBCH信道的管理、控制和选择参数及小区的一些选项。
所有这些消息被称为系统消息（SI）在BCCH信道上广播，在BCCH上系统消息有八种类型TYPE 1、2、2bis 、2ter、3、4、5、7和8。
二、公共控制信道包括AGCH、PCH、CBCH和RACH，除了CBCH用在标频上的TS1 上，其余的都在TS0上，这些信道不是供一个MS专用的，而是面向这个小区内所有的移动台的。
GSM信令基础详解
GSM信令工作初步 GSM信令工作初步
FJ8 04151 0001XLJCA
信令分析工作简介 Abis信令跟踪举例
Page:3
GSM信令基础知识
FJ8 04151 0001XLJCA
Page:4
Content目录 Content目录
GSM协议模型简介 GSM协议模型简介 GSM实体与接口简介 GSM实体与接口简介 GSM信道简介 GSM信道简介 第三层与信令的关系
FJ8 04151 0001XLJCA
Page:12
Content目录 Content目录
GSM协议模型简介 GSM协议模型简介 GSM实体与接口简介 GSM实体与接口简介 GSM信道简介 GSM信道简介 第三层与信令的关系
FJ8 04151 0001XLJCA
Page:13
BSS功能实体 BSS功能实体
FJ8 04151 0001XLJCA
Page:15
BTS功能 BTS功能
实现Abis接口物理层规定（PCM/E1） 接口物理层规定（ 实现 接口物理层规定 ） 实现Abis接口数据链路层（LAPD） 接口数据链路层（ 实现 接口数据链路层 ） 实现BTS管理功能 实现 管理功能 实现部分无线资源管理功能（ ） 实现部分无线资源管理功能（RR） 实现Um接口数据链路层（LAPDm） 接口数据链路层（ 实现 接口数据链路层 ） 实现Um接口物理层规定（TDMA） 接口物理层规定（ 实现 接口物理层规定 ） 实现跳频功能 实现信道加密、 实现信道加密、解密 实现信道编译码、 实现信道编译码、交织与反交织 实现调制与解调功能
0
1
2
1个超高帧＝2048个超帧 ……
2046 2047
0
《GSM系统的结构》课件
GSM系统具有全球通用性、 覆盖范围广和通信质量高 等特点，为用户提供了便 利和高效的通信服务。
未来GSM系统将注重提高通 信速度、增加容量和提升网 络安全等方面的发展。
总结
1 GSM系统的重要性及 2 GSM系统的发展历程 3 GSM系统的主要特点
应用价值
及未来趋势
及优势
GSM系统在现代通信中起 到至关重要的作用，促进 了全球通信的发展。
GSM系统经历了多年的发 展，未来将继续发展新的 无线技术和应用领域。
物理层负责无线信号的传输；数 据链路层负责数据的传输和错误 检测等。
GSM系统的安全机制
1
GSM系统的安全机制简介
GSM系统采用加密算法和身份验证等安全机制，确保通信内容不被窃听和篡改。
2
GSM系统的加密算法
GSM使用A5家族的加密算法，包括A5/系统的身份验证方式
移动设备通过与基站建立连接，实现与其他设备的通信，包括语音通话和短信交互。
GSM系统的通信协议
GSM系统的通信协议简介
GSM系统的通信协议是一组规定 了通信格式和协议的标准，确保 不同设备之间的互通。
通信协议的分层结构
各层协议的功能及作用
通信协议分为物理层、数据链路 层、网络层和应用层等不同层级， 每层负责不同的功能。
GSM系统通过SIM卡中的密钥和设备识别码进行身份验证，确保通信安全。
GSM系统的未来发展
GSM系统的无线技术发 展趋势
GSM系统将继续发展新的无 线技术，如5G和物联网，以 满足不断增长的通信需求。
GSM系统未来的应用领 域
未来GSM系统将应用于更多 领域，如智能交通、智能家 居和工业控制等。
GSM系统的未来发展方 向
GSM信令详解(完整版)
位置更新
MAP B MAP D VLR
BSSAP A MSC
HLR/AC 来访IMSI 3、鉴权参数请求(IMSI)
4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S，R)
鉴权成功后重新分配TMSI,存储 新位置区LAI和CKSN 7、更新位置
5、 6、鉴权响应
位置更新
MS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
3、 4、鉴权响应（S）
3、 4、
4、SRES 5、启动加密(KC) 6、前传新TMSI 7、位置更新接受
鉴权成功后重新 分配TMSI，存储新位置 LAI和CKSN
8、 开 始 加 密 传 送 9、加密模式完成
8、加密模式命令（KC） 9、
12/84 12/43
基本信令流程
移动始发短消息的流程图。
MS MSC 接入请求过程同主叫过程 sms_message_transfer map_send_info_for_mo_smc map_forward_sms VLR HLR SMS_IWMSC
短消息流程
SC
sms_message_transfer
BSSAP A
MAP B MSC VLR
MAP D
HLR
AUC
业务请求（CM-SERV-REQ） CM-业务请求（CONN-REQ） CON-CONF(接续确认) CC
处理接入请求（PROC ACCES REQ） 鉴权参数请求 鉴权参数响应
AUT-INFO-REQ AUT-INFO-PROY
鉴权请求 鉴权响应
MSCa
MSCb
A Um
VLRb BSS2
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切换检测 HANDOVER DETECT
(包含New TCH号和切换参考号) 切换检测 HANDOVER DETECT
2020/4/7
Inspur group
9
100//8443
基本信令流程
切换
同MSC基站间切换
A
MSC
A
BSS1
BSS2
Um
Um
MS
HANDOVER REQUIRED(目标小区表)
BSS1和MS间无线传输信号测量
切换请求 切换确认
HANDOVER REQUEST (PCM&Channel type)
Inspur group
鉴权
3
44/8/443
基本信令流程
鉴权
是否执行鉴权，取决于运营公司要求。一般每次呼叫建立、位置更新、无呼叫接续建立 的补充业务激活、短消息交换（SMS）需执行鉴权，以保护运营商的利益。
Um MS
BSSAP
A
BSS
MSC
MAP
B VLR
MAP
D HLR/AC
相关业务请求 （呼叫建立/位置更新/补充业务（短消息）
6、SRES
10、 13、加密模式完成 14、 15、TMSI再分配完成
10、加密模式命令（KC）
10、启动加密(KC) 11、前传新TMSI 12、位置更新接受
13、
14、位置更新接受
TMSIn， LAIn
来访IMSI 3、鉴权参数请求(IMSI)
4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S，R)
鉴权成功后重新分配TMSI,存储 新位置区LAI和CKSN
4、SRES
5、启动加密(KC) 6、前传新TMSI 7、位置更新接受
鉴权成功后重新 分配TMSI，存储新位置 LAI和CKSN
9、加密模式完成 开
始
加
密 传
存储 TMSIn
送
LAIn
9、
10、位置更新接受(TMSIN,LAI)
11、TMSIn完成
13、清除（释放资源） 14、清除完成
12、TMSI再分配完成证实
浪潮通信信息系统有限公司
GSM网络信令流程
2020/4/7
1
22/8/443
目录
2020/4/7
一、 GSM基本信令流程 二、 GSM话音业务信令流程 三、 GSM呼叫异常信令分析
Inspur group
2
33/8/443
基本信令流程
MS中SIM卡和AUC中存贮的信息：
SIM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
4.清除完成
VLR
2020/4/7
Inspur group
6
77/8/443
基本信令流程
位置更新
MS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
BSSAP
MAP
Um
A
B
MS
BSS
MSC
VLR
1、位置更新请求（L3消息）
3、
3、
4、鉴权响应（S）
4、
8、
8、加密模式命令（KC）
2、更新位置区 (CKSN，IMSI/IMSIO,LAIO,LAIn) 3、鉴权启动（CKSN，R）
7、更新位置
(IMSI,VLR号,LMSI,LAIn)
8、插入用户数据 (IMSI用户数据) 插入用户数据证实
8、位置更新接受(HLR号)
VLRO
取消位置(IMSI)
取消位置证实(IMSI) (允许漫游)
MS存储 TMSIn LAIn
17、清除（释放资源） 18、清除完成
15、TMSI再分配完成证实
新接受”或“鉴权拒绝”
消息
Inspur group
核对符号响应“SERS” 4
55/8/443
基本信令流程
IMSI附着
BSSAP
Um
A
MS
BSS
MSC
MAP B
1.位置更新请求 （ IMSI attach）
L3信息
2.接入IMSI （attach IMSI）
4.位置更新接受（接入确认）
3.IMSI接入证实
(参数L3信息携带了无线接口上的HANDOVER COMMAND消息
HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE
它包含New TCH号切换参考号)
切换命令 HANDOVER COMMAND
(包含Target channel并携带了无线接口上 HANDOVER COMMAND 消息)
切换命令HANDOVER COMMAND 通过原BSS,让MS转到新的信道
3， 4 鉴权响应
3， 4，
MAP消息（业务请求） （CKSN，IMSI/TMSI）
3、鉴权启动 （CKSN，R）
1、鉴权参数请求 （IMSI）
2、回送几组参数 （IMSI，KC，S，R）
2020/4/7
回发相关“接受”消息
接受请求/拒绝请求
（鉴权成功/鉴权失败）
如“业务接受”“位置更
合法用户 非法用户
5.清除命令（释放资源）
6.清除完成
VLR
LAIn＝LAlo 即位置未改变 否则发“ 更新位置区”
2020/4/7
Inspur group
5
66/8/443
基本ห้องสมุดไป่ตู้令流程
IMSI分离
Um MS
1.IMSI分离
BSS
BSSAP A
L3信息
MSC
MAP B
2.分离IMSI 3.清除命令（释放资源） （Deatch IMSI）
VLR清除老的TMSI 并记存新TMSI
2020/4/7
Inspur group
7
88/8/443
基本信令流程
位置更新
位置更新涉及VLR和HLR
BSSAP
Um
A
MAP B
MAP D
MS
BSS
MSC
VLR
HLR/AC
1、位置更新请求（L3消息）
5、 6、鉴权响应
5、 6、
2、更新位置区 (CKSN，IMSI,LAIO,LAIn) 6、鉴权启动(CKSN，R)
VLR存储TMSI
2020/4/7
Inspur group
8
99/8/443
基本信令流程
切换
切换的起因：
1）无线标准
信号质量 场强 MS和/BTS接收电平 MS－BTS距离 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
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。 O&M原因，应操作维护方面的需要
AUC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： RAND由随机数发生器产生； SRES由RAND和Ki由A3算法得出； Kc由RAND和Ki用A8算出。
2020/4/7