GSMR通信系统基站与手机的通信流程
GSM手机RF工作原理
GSM手机RF工作原理
1.发射：当用户拨号或发送短信时，手机的处理器会根据输入的命令
和数据生成相应的无线信号。
首先，数字音频数据会经过模数转换器（ADC）将其转换为模拟信号。
然后，模拟音频信号经过数字信号处理器（DSP）进行编码和压缩，转换为数字信号。
接下来，数字信号通过基频
合成器生成载波信号，载波信号再经过射频设备进行调制（调制方式通常
为GMSK，即高斯最小频移键控），形成射频信号。
2.天线传输：射频信号通过手机内部连接到天线，天线将信号辐射出去。
这个过程中，射频信号会经过滤波器和放大器进行相应的处理，以增
强信号的传输质量和范围。
3.基站接收：射频信号到达基站后，经过基站的天线接收和放大处理。
接收的射频信号通过滤波器去除一部分噪声和干扰，并进行放大和解调处理，最终得到数字信号。
GSM通信流程(非常全面)之欧阳与创编
课程说明课程介绍GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。
其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。
信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。
这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系，对移动性特征做重点说明。
欧阳与创编 2021.03.08课程目标本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。
对流程的介绍突出了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。
通过学习本课程，可以基本掌握：●移动用户做位置登记的信令过程；●移动用户做主叫的信令过程；●移动用户做被叫的信令过程；●MSC做汇接呼叫的信令过程；●BSC内切换信令过程；●BSC间切换的信令过程；●MSC间切换的信令过程；●呼叫重建的信令过程；●定向重试的信令过程。
欧阳与创编 2021.03.08对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。
相关资料ETSI关于GSM的规范，主要是：GSM0408，GSM0808，GSM0902。
欧阳与创编 2021.03.08第1章呼叫过程的信令分析对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：●主叫移动用户部分●被叫移动用户部分●拆线部分1.1 主叫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，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。
接入阶段主要包括：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。
GSM通信流程
7
MA000003 Issue 3.3
GSM 通信流程
第6章
呼叫重建和定向重试流程
MS-A
Um
BSS-A
A MSC-A
B
VLR-A
D
HLR IAI(IAM)
AUC
VLR-B
B
MSC-B
A
BSS-B
Um
MS-B
为来话发送信息（S.F.I.C） 寻呼命令（Paging） 寻呼（Paging) 处理接入请求 （Proc Acces Req) 启动鉴权 寻呼响应（ Paging Response） 连接证实（Con-Confirm） 鉴权请求 鉴权响应 鉴权响应 接入请求接受（Accept Access Req) 完成呼叫 鉴权请求 鉴权响应
1.2 被叫信令流程
对移动用户来说，被叫的过程从 MSC 向 BSC 发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大 的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH 指配阶段，通话阶段。 接入阶段主要包括：手机收到 BTS 的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。经过这个阶段，手机 和 BTS（BSC ）建立了暂时固定的关系。 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。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到 了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。 TCH 指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时 被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。 被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程
第19讲GSMR通信系统基站与手机的通信流程
第19讲GSMR通信系统基站与手机的通信流程GSM-R通信系统（GSM-Railway）是一种专门为铁路通信而设计的移动通信系统，用于铁路运输领域，以提供高可靠性、高安全性的通信服务。
该系统由基站和手机组成，通过特定的通信流程实现信息的传输和交换。
GSMR基站主要负责管理和控制与之连接的手机的通信，同时还与其他基站进行通信，以实现不同区域的覆盖和无缝切换。
手机则负责与基站进行通信，同时处理和传输其他用户的呼叫和数据。
通信流程如下：1.手机开机和注册：当手机开机时，它将周围的基站，并选择信号最强的基站进行注册。
手机将发送注册请求给基站，包括手机的身份信息和位置信息。
基站收到请求后，将验证手机的身份信息，并将其注册到系统中。
手机在成功注册后，将收到一个临时标识符（TMSI）和一个临时网络识别码（TIN）。
3.呼叫信令交换：当呼叫请求被接受后，基站将与被叫终端进行信令交换，包括呼叫的接受和建立。
一旦建立呼叫，通话双方就可以开始进行语音通信。
4.通话过程：基站会维护通话期间的连接，并提供相关的通话管理功能，如通话的转移、保持和终止。
基站负责将语音数据传输到目标终端，并确保通信质量和稳定性。
5.呼叫终止：当通话结束时，一方或双方可以发送呼叫释放请求给基站。
基站将处理释放请求，并通知对方终端呼叫已经结束。
之后，基站将释放与这次通话相关的资源，并将手机的状态从“通话中”改为“待机”。
除了语音通话，GSM-R系统还支持数据传输和短信功能。
数据传输可以通过GPRS（General Packet Radio Service）进行，用户可以通过手机发送和接收数据包。
短信功能则类似于常规移动通信系统，可以通过手机发送和接收短信。
总之，GSM-R通信系统的通信流程包括手机的开机和注册、呼叫发起、呼叫信令交换、通话过程和呼叫终止等步骤。
该系统通过基站和手机之间的信令和数据交换，提供高可靠性和高安全性的通信服务，满足铁路运输领域的通信需求。
gsm的工作原理
gsm的工作原理
GSM（Global System for Mobile Communications）是一种数字
移动通信标准，它使用时分多址（TDMA）技术实现语音和数据传输。
GSM的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：
1. 基站搜索与选择：移动设备通过扫描周围的基站信号，选择信号质量最好的基站进行连接。
2. 建立连接：移动设备发送一个呼叫请求给基站，并提供相关信息，如接收者的手机号码或设备ID。
基站将该呼叫请求传
输到移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）。
3. 鉴权和身份验证：MSC通过向Home Location Register （HLR）发送请求来鉴权和身份验证移动设备。
HLR是一个
存储用户订阅信息、位置信息等的数据库。
4. 寻呼和移动绑定：一旦鉴权和身份验证通过，MSC将通过
广播方式通知指定基站的呼叫请求。
移动设备接收到呼叫请求后，将发送一个响应给MSC，并且与基站建立连接。
5. 语音和数据传输：一旦连接建立，移动设备和基站之间可以进行语音和数据传输。
语音数据经过编码和解码，然后通过无线信道传输。
数据传输可以通过GPRS或EDGE等技术进行。
6. 呼叫结束和断开连接：当通话结束或移动设备离开基站的范
围时，连接将被断开。
MSC将收到断开连接的通知，并更新用户的位置信息。
以上是简要描述了GSM的工作原理。
通过这个过程，GSM网络可以实现移动设备之间的语音和数据通信。
GSM通信流程[非常全面]
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课程说明课程介绍GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。
其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。
信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。
这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系，对移动性特征做重点说明。
课程目标本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。
对流程的介绍突出了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。
通过学习本课程，可以基本掌握：●移动用户做位置登记的信令过程；●移动用户做主叫的信令过程；●移动用户做被叫的信令过程；●MSC做汇接呼叫的信令过程；●BSC内切换信令过程；●BSC间切换的信令过程；●MSC间切换的信令过程；整理分享●呼叫重建的信令过程；●定向重试的信令过程。
对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。
相关资料ETSI关于GSM的规范，主要是：GSM0408，GSM0808，GSM0902。
整理分享第1章呼叫过程的信令分析对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：●主叫移动用户部分●被叫移动用户部分●拆线部分1.1 主叫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，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。
接入阶段主要包括：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。
5g rrc基本信令过程
5g rrc基本信令过程随着移动通信技术的快速发展，5G无疑成为了当前热门话题之一。
作为下一代移动通信标准，5G在可靠性、速度和低延迟等方面有着显著的提升。
在5G网络中，RRC（Radio Resource Control）是其中最重要的基本信令之一，它负责控制和管理无线资源的分配。
下面将详细介绍5G RRC基本信令过程。
1. 建立RRC连接RRC连接的建立是移动设备与基站之间进行通信的第一步。
在5G网络中，移动设备和基站通常采用三步方式来建立RRC连接。
首先，移动设备将发起RRC连接请求，并携带相关的身份信息和系统配置。
基站接收到请求后，会根据设备的身份信息和配置进行验证和筛选。
如果验证成功，基站将向设备发送一个RRC连接确认消息。
设备收到确认消息后，会向基站发送RRC连接建立完成消息，表示连接已建立起来。
2. 配置无线资源RRC连接建立后，移动设备和基站需要协商和配置无线资源，以确保数据传输的顺利进行。
在该过程中，移动设备会向基站发送RRC系统配置请求，包括所需的无线资源参数和服务等。
基站收到请求后，会根据系统配置信息和可用资源情况进行资源分配和配置。
基站会将配置好的资源参数和服务发送给移动设备，移动设备收到后进行确认。
这样，双方就完成了无线资源的配置，为后续的通信做好准备。
3. 执行RRC连接重配置在一些特殊情况下，RRC连接需要进行重配置，以适应网络的变化或其他因素的影响。
例如，移动设备在移动中可能会离开一个小区，此时需要重新配置RRC连接。
在这种情况下，基站会向设备发送RRC连接重配置请求，要求设备重新进行连接配置。
设备收到重配置请求后，会根据基站提供的配置信息进行相应的设置和调整。
一旦设备重新完成配置，RRC连接就可以重新建立起来。
4. RRC连接释放RRC连接释放是指移动设备和基站之间的通信结束的过程。
在一些情况下，RRC连接需要被主动释放，例如移动设备主动断开连接或者网络条件发生变化时。
GSMR通话建立过程
GSM-R通信过程1 GSM-R通信过程1.1 个别呼叫1.1.1 移动终端按MSISDN号码呼叫移动终端(1) 移动终端以被叫移动终端的MSISDN号码发起呼叫。
(2) GSM-R网络收到呼叫后，以MSISDN号码呼叫移动终端，双方建立通信。
(3) 通话完毕，任意一方挂机，呼叫拆除。
1.1.2 移动终端按功能寻址呼叫移动终端(1) 移动终端以功能号码发起对移动终端的个别呼叫。
(2) GSM-R网络收到呼叫后，将被叫移动终端的功能号转换为MSISDN号码，并以MSISDN呼叫移动终端，双方建立通信。
(3) 通话完毕，任意一方挂机，呼叫拆除。
1.1.3 移动终端按ISDN号码寻址呼叫固定终端(1) 移动终端以被叫固定终端的ISDN号码发起呼叫。
(2) GSM-R网络收到ISDN号码，进行号码分析后，把呼叫路由到FAS，并向FAS发送被叫固定终端ISDN号码。
(3) FAS根据ISDN号码呼叫固定终端，双方建立通信。
(4) 通话完毕，任意一方挂机，呼叫拆除。
1.1.4 移动终端按位置寻址呼叫固定终端(1) 移动终端以短号码发起对固定终端的呼叫。
(2) GSM-R网络接收到呼叫，对短号码进行分析，根据移动终端所在位置把短号码转换为被叫固定终端的ISDN号码，并将呼叫路由到相应的FAS。
(3) 由FAS根据ISDN号码呼叫固定终端，双方建立通话。
(4) 通话完毕，任意一方挂机，呼叫拆除。
1.1.5 固定终端按MSISDN号码呼叫移动终端(1) 固定终端以MSISDN号码对移动终端发起呼叫。
(2) FAS收到MSISDN号码，进行号码分析后，判断是移动终端MSISDN号码，把呼叫路由到GSM-R网络，并把MSISDN号码发给GSM-R网络。
(3) GSM-R网络根据MSISDN号码呼叫移动终端，双方建立通信。
(4) 通话完毕，任意一方挂机，呼叫拆除。
1.1.6 固定终端按功能寻址呼叫移动终端(1) 固定终端以功能号码发起对移动终端的个别呼叫。
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信道指配
信道指配完成
这两条消息主要是用来给手机分配业务信道，经过这两条消息的沟通之 后，手机就已经占用了网络分配的业务信道了，几乎同时，网络将会去处理 被叫用户的接续通路。值得注意的是：手机占用业务信道的同时也释放的 SDCCH信道，网络此时可以马上将该SDCCH信道分配给其他的用户。
振铃
当手机收到基站发过来的这条消息时，表明网络已经将被叫用户接
内容简介
一、基站与手机的通信流程
二、逻辑信道 三、专用控制信道
一、基站与手机的通信流程
在通话过程中，机和基站传递的信号：
语音信号：语音信号就是一些语音编码，
对此我们只需粗略了解即可
控制信号：让手机和基站之间相互协调工 作的信号。
层三消息
控制信号的传递方式就是采用层三 消息的形式。
什么是层三消息？ 我们可以将它简单地理解为是设备之间的会话语音。具体到空 中无线接口，就是手机和基站之间对话用的语言例如，手机如果 要请求信道，就会向基站发出一个“Channel Request（信道请 求）”的消息，基站收到这个消息之后就知道有移动台开始需要 分配信道了。
释放 释放完成
基站收到手机发上来的“断开连接”的消息之后，就通过这两条 消息将信令链路释放，但要注意的是，此时的业务信道还没有释 放；
信道释放
消息用于将通知手机将业务信道完全释放，此后，网络可以将该 资源马上分配给其他的用户。
为了加深大家对信号流程的理解，用Mobile Sniffer捕获并分析一次打电话过程中所用的信 令，在查看信令的时候，我们可以看一下消息 的流程：录相
业务请求：
这条消息是手机跳转到专用控制信道上所发的第一条消息， 主要目的有两个，其一是告诉基站：我已经占用你所分配的信道 了；其二是告诉网络我想进行什么样的业务，因为GSM可以支
持的业务种类有很多，如收发短信、打接电话等等，对不同的业
务，网络可能会分配不同的信道资源。所以这里手机要向网络报 告请求的信道是为了进行什么业务；
鉴权请求 鉴权应答
网络要通过这两个消息来确认手机是否有权限进行其要请求的业务；
业务请求确认
确认手机是有权限进行其要请求的业务
加密模式 加密模式完成
这两个消息的目的是让手机和网络约定业务信道的加密方式。
建立呼叫请求
在完成上述沟通和交流之后，手机就基本上具备了可以在业务信道上
进行语音传输的必要条件，就差让网络给它分配业务信道了，可以说是 “万事俱备，只欠东风”了，这时手机就会向基站发送建立呼叫的请求。
MSC区... 位置区... 基站覆盖区... 小区
......
......
......
LAI编号：
位置区识别码：
3位数字
MCC 2位数字 MNC 最大16bit LAC
LAI
MCC：移动国家码。识别用 户所属国家，中国为460。 MNC：移动网号。识别不同 的移动通信网。中国移动为 00，联通为01 LAC：是位置区号，由运营部 自定。
如何进行一次呼叫
下面我们以一次完整的呼叫为例来简 单地了解一下手机和基站是如何沟通的 （方便大家理解，我们仅关注空口部分）。
信道请求（Channer Request）
手机在空闲模式的时候是不占用信道资源的，只要它想要与 网络的进行沟通，那么首先要做的第一步工作就是向网络提出分 配信道的请求，这就是信道请求这一消息的作用，毫无疑问，该 消息只能在公共控制信道上进行发送；
通了，被叫用户的电话也开始振铃了，我们此时也可以从手机的听筒听
到“嘟……嘟……”的回铃音，如果对方设置了彩铃，我们的手机也正是 在收到了这条消息之后才播放彩铃的。
连接 连接证实
当被叫用户摘机之后，基站会给手机发送这条消息，手机收到这 条消息之后将会停止回铃音，并进入通话状态；
断开连接
通话完毕，假设是主叫挂机，挂机后向基站所发的第一条消息， 通知基站“我已挂机”，
频率校正信道 广播信道
同步信道
广播控制信道
同步信道
频率校正信道 广播信道
同步信道
广播控制信道
同步信道携带了手机需要同步的 所有消息，以及该同步时隙所在 的TDMA帧的帧号，GSM系统就 是通过帧号进行同步。另外，帧 号其实也是对空中传递的信号进 行加密所用到的一个重要参数。
广播控制信道
频率校正信道 广播信道
逻辑信道 专用控制信道
业务信道
公共控制信道
寻呼信道
在讲解寻呼信道功能之前，我们先回 顾一下空中无线接口的功能。
同步信道
广播控制信道
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。信息包括 一下一些内容 1、本小区和邻小区的所有频点； 2、LAI：MCC+MNC+LAC 3、CCCH信道管理控制及选择参数
GSM区域定义
服务区
PLMN区 PLMN区
MSC区... 位置区... 基站覆盖区... 小区
二、逻辑信道的分类
控制信道
用于传递信令或同 步信号
逻辑信道
业务信道
用于携带语音或用 户数据
控制信道
广播信道 引导和控制手机
控制信道
公共控制信道
用于寻呼手机和 手机申请信道
逻辑信道 专用控制信道 手机在专用模式下， 用于引导控制手机的 信道
业务信道
频率校正信道
三个信道为下行信道 频率校正信道主要是为了让手机 的频率与基站保持一致，这时手 机和基站能正常通信的前提，只 有频率一致了，手机才能定位并 解调接收同一小区的其它信息
逻辑信道
频率校正信道 广播信道
同步信道
广播控制信道
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。信息包括 一下一些内容 1、本小区和邻小区的所有频点； 2、LAI：MCC+MNC+LAC 3、CCCH信道管理控制及选择参数
逻辑信道
广播信道
控制信道
公共控制信道
立即指配（Immediate Assignment）
基站在公共控制信道上收到手机发上来的信道请求消息之后，就 会通知给网络，由网络根据信道的占用情况决定分配那个信道给手机， 信道的分配结果由基站通过立即指配消息来发给手机。手机收到这条 消息之后就会马上根据网络的指示跳转到专用信道上 说明：这里分配的信道是专用控制信道，而不是业务信道。要想分 配业务信道，还必须在专用控制信道上给手机进行再次信道分配