GSM信令详解(完整版)
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各种信令流程详解
1.1鉴权一般过程 (3)1.2.1鉴权异常情况(一) _____VLR不认识TMSI (4)1.2.2鉴权异常情况(二)_____MS用TMSI标识时鉴权核对结果异常 (5)2.1位置更新操作(一) ____位置更新仅涉及本VLR (6)2.2位置更新操作(二) (7)3.1.1呼叫接续信号流程____移动用户呼叫移动用户(主被叫MS在同一MSC内)(一) (8)3.1.2呼叫接续信号流程____移动用户呼叫移动用户(主被叫MS在同一MSC中)(二) (9)3.1.3呼叫接续流程____挂机过程 (10)3.2.1呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户(一) (11)3.2.2呼叫接续流程____固定用户呼叫移动用户(二) (12)3.2.3呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户的挂机过程 (13)4.1切换控制流程____同MSC内基站间切换 (14)4.2.1切换控制流程____基本切换处理 (15)4.2.2切换控制流程____后续切换流程(MS离开MSCb漫游到MSCb') (16)AUC 鉴权中心BSS 基站子系统CKSN 流水号GMSC 关口移动交换中心HLR 归属位置寄存器IMSI 国际移动用户识别码ISDN 综合业务数字网HON 漫游号码Kc 加密键LAI 位置区标识MS 移动用户MSC 移动交换中心MSRN 漫游号码PSTN 公共交换电话网PVLR 先前的拜访位置寄存器RACH 随机接入信道RAND 鉴权随机数RAND/SRES/Kc 鉴权三元组SDCCH 独立专用控制信道SRES 鉴权响应TCH 业务信道TMSI 临时移动用户识别码TUP 电话用户部分VLR 拜访位置寄存器VMSC 拜访移动交换中心1.1鉴权一般过程1.2.1鉴权异常情况(一) _____VLR不认识TMSI1.2.2鉴权异常情况(二)_____MS用TMSI标识时鉴权核对结果异常2.1位置更新操作(一) ____位置更新仅涉及本VLR2.2位置更新操作(二)____位置更新涉及本VLR和HLR(当MS进入新的VLR或MS首次登录,或相关网络数据丢失后,且MS都使用IMSI来标识自己)3.1.3呼叫接续流程____挂机过程3.2.1呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户(一)3.2.2呼叫接续流程____固定用户呼叫移动用户(二)3.2.3呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户的挂机过程4.1切换控制流程____同MSC内基站间切换4.2.1切换控制流程____基本切换处理4.2.2切换控制流程____后续切换流程(MS离开MSCb漫游到MSCb')移动管理MM消息呼叫控制(CC)消息BSSMAP 消息无连接消息BSSMAP 消息面向连接消息。
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信令消息详解
Alerting Connect Connect Ack.
Alerting Connect Connect Ack.
Connect Connect Ack.
Speech
主叫过程（ 主叫过程（二）
Classmark update
Classmark information type 2
主叫过程（ 主叫过程（三）
GSM网络协议 网络协议
DTAP GSM 协议 层数 RSL
OML
无线网络优化主要关心第三层的 信令
无线网络优化主要关心DTAP、 无线网络优化主要关心DTAP、RSL DTAP 的信令
无线网络优化主要关心DTAP、 无线网络优化主要关心DTAP、 DTAP BSSMAP和部分SCCP的信令 BSSMAP和部分SCCP的信令 和部分SCCP
TCH分配过程（一） 分配过程（ 分配过程
MS BTS
（SDCCH） ）
BSC
Assignment Request
MSC
Physical Context Request Physical Context Confirm Channel Activation TCH Channel Activation Ack.
TCH分配过程（二） 分配过程（ 分配过程
Assignment requ来自st主要内容信道类型TCH分配过程（三） 分配过程（ 分配过程
语音版本
> Speech version 1:目前使最常用 > Speech version 2:EFR > Speech version 3:AMR
TCH分配过程（四） 分配过程（ 分配过程
无线链路建立流程（ 无线链路建立流程（六）
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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(PCM&Channel type) (包含New TCH和切换参考号)
(分配 切换 号 码)
Allocation handover num ber
HANDOVER CMD
经原 BSS让 MS 转到新的 信道
Radio channel ack.(MAP)
Send handover report (HO N.)
主要移动用户信令流程
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，主叫经过如下几个大的阶段：
接入阶段
鉴权加密
➢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。
➢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
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
切换检测 HANDOVER DETECT
(包含 New TCH号和切换参考号) 切换检 测 HANDOVER DETECT
TCH 指配阶段
取被叫用户路由信息阶段
➢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。
➢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。
(包含 New T CH和 HON.) 无 线 信 道 证 实
IA M
(发 送 切 换 报告 )
HANDOVER COMMAND
ACM
切换检测
HANDO VER DET ECT
切换完成
HANDOVER COMPLETE
CLEAR COMMAND
Send end signal(MAP) 释放PCM0
发送 结束信号
4、回送鉴权参数 (IMSI,KC,S， R)
鉴 权 成 功 后 重 新 分 配 T M S I,存 储 新 位 置 区 LA I和 C K S N
7、更新位置
(IMSI,VLR号 ,LMSI,LAIn)
8、插入用户数据 (IM S I用 户 数 据 ) 插入用户数据证实
8、 位 置 更 新 接 受 (H LR 号 )
切换 完成 HANDOVER COMPLETE
切换完成 HANDOVER COMPLETE MS 进入目标小区
切换命令证实
释 放PC M
CLEAR COMMAND CLEAR COMPLETE
释放资源
B
111//8443
基本信令流程
切换
PLMN内不同MSC之间的基站间切换
移动
MS
MS
Um
A
E
B
BSS1
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
Байду номын сангаас
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 ）
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
B
100//8443
基本信令流程
切换
同MSC基站间切换
A
MSC
A
BSS1
BSS2
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。
B
177//8443
GSM话音业务呼叫信令流程
浪潮通信信息系统有限公司
GSM网络信令流程
2020/4/23
22//843
目录
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
B
33//843
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
BSS2新 选TCH连到PCM电路 MS进 入目标小 区
CLEAR COMPLETE
ANS
~~
结束信 号
释 放 (T UP/ISUP)
~~
拆去 MSCa和 MSCb的物理连接
End signal(MAP)
Handover report
B
释 放切换报 告
122//8443
基本信令流程
移动始发短消息的流程图。
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、 T MSI再 分 配 完 成 证 实
VLR存储TMSI
B
99//843
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）
d il ive r y_ r e p o r t
d il ive r y_ r e p o r t
B
133//8443
基本信令流程
短消息流程
移动终结短消息的基本流程
SC
SMS_GMSC
HLR
VLR
MSC
MS
sm s_m essage_transfer send_routing_info_for_sm c m ap_forward_sm s
m ap_send_info_for_m t_sm c 寻呼、接入请求过程同被叫过程 sm s_m essage_transfer
d il ive r y_ r e p o r t
d il ive r y_ r e p o r t
d il ive r y_ r e p o r t B
d il ive r y_ r e p o r t
4.位置更新接受（接入确认）
3.IMSI接入证实
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”
B
66//843
基本信令流程
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）
鉴权参数请求
HLR
AUC
短消息流程
MS
MSC
VLR
HLR
SMS_IW MSC
SC
接入请求过程同主叫过程 sm s_m essage_transfer
m ap_send_info_for_m o_sm c m ap_forward_sm s
sm s_m essage_transfer
d il ive r y_ r e p o r t
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。
TCH 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。
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 IM SI 3、 鉴 权 参 数 请 求 (IM SI)
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)
(参数L3信息 携带了 无线接 口上的 HANDOVER COMMAND消息
HANDOVER REQUEST ACKNOW LEDGE
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