GSM信令基础及呼叫流程

BSC内的切换
小区内的切换 同一个BSC内
不同小区之间的 切换
MSC内BSC间的切换
MSC间的切换
SHORT MESSAGE SERVICE
MS发起SMS MS落地SMS
附着流程
旧SGSN 2、身份验证
5、清除位置
1、附着请求 2、身份验证
3、鉴权 7插入用户数据
19、分配命令。BSC通过SDCCH向移动台发信道切换指令， 命令移动台切换至所指定的TCH。
20、分配完成。移动台切换至所指定的TCH后向BSC发送信道 分配完成信息，BSC接收后再送往MSC/VLR。
21、无线频率信道释放/释放证实。BSC释放SDCCH信道并 把它标记为空闲状态。
MAP是为了完成GSM网内和网间互联而特有的一个功能单元，MAP在 OSI参考模型里和TCAP同时处于应用层位置，MAP作为一个TC用户而 存在的。
MAP功能
MAP主要传送的十一类MAP消息：
GSM的网络结构
MSC/VLR
gsmSCF
E /G
L
J
MSC/VLR C /D
HLR
A
E F
BSS
EIR
BCC＝基站色码，用于识别基站 小区数据中的NCCPERM=X，用于指定移
动台允许接入的网络。BCC可以在 OMT2中读出。
在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示
MSISDN IMSI
MSISDN
PSTN
GMSC
MSISDN
MSRN
HLR
MSRN
IMSI
MSRN
IMSI
MSC VVLLRR MSRN
HLR
5、更新位置
7、插入用户数据，更新位置完成
1、路由区更新请求 3、鉴权流程
8、路由区更新接受 9、路由区更新完成 新SGSN
4、更新PDP上下文请求 4、更新PDP上下文响应
GGSN
总体呼叫流程－UE呼叫UE
主叫
1、服务请求 2、鉴权加密 3、呼叫建立
HLR 5、提供漫游号码请求
2、鉴权加密 4、送路由信息请求
Intranet/Internet
RADIUS
Gp Inter PLMN
BG
手机状态
手机状态有三种
Idie: the MS is ON but a call is not in progress 登记、漫游、国际漫游、位置更新、寻呼
Active: the MS is ON and a call is in rogress
网络内漫游
在LA内改变小区 在相同的MSC/VLR内
的位置更新 在新的MSC/VLR内的
位置更新 周期性位置更新
从网络Detach
IMSI Detach Implicit Detach MS PURGING
MS IN ACTIVE MODE
MS发起的呼叫 MS接收的呼叫 BSC内的切换 MSC内BSC间的切
GSM鉴权参数
鉴权三元组(Triplet Vector) GSM用于用户鉴权的三个主要参数组成的向量，包括
➢ RAND（Random Challenge 随机数）：由随机数发生器产生， 长16B，主要作为计算三元组中其他两个参数的基础。
➢ SRES（Signed Response符号响应）：对RAND和鉴权密钥Ki 利用A3算法计算得出，长4B，用来判断鉴权是否通过，
CC＝国家码即在国际长途电话通信网 中的号码（中国+86） NDC＝ 国内目的地码 SN＝用户号码
国际移动用户识别码（IMSI） 是唯一地识别GSM PLMN网中某 一用户的信息。 IMSI＝MCC＋MNC＋MSIN MCC＝移动网的国家号码（与CC 不同，中国为460） MNC＝移动网号 MSIN＝移动台识别号 ，最长为 15位。 使用十进制
SNR＝序号 SP＝备用
移动台漫游号码（MSRN） 用于一次呼叫的路由选择。 MSRN＝CC＋NSC＋SN CC＝国家号 NDC＝国内目的地号码(用于识别 PLMN） SN＝用户号，用于识别MSC/VLR的 地址。
位置区识别码（LA） LAI代表MSC业务区的不同位置区，用 于移动用户的位置更新。
临时移动用户识别码（TMSI） 用于保护IMSI码，该号只在本
MSC区域有效，其结构可 由各电信部门选择，长度不超过4 个字节。一个CCCC的寻呼 容量为2个IMSI或4个TMSI。 国际移动台设备识别码（IMEI）
是唯一用来识别移动台终端设
备的号码，称作系列号。
IMEI＝TAC＋FAC＋SNR＋SP TAC＝型号论证码 FAC＝最终装配码，用于识别 制造厂家。
GGSN
UTRAN 8、UE发送上行数据包
移动台的呼入接续过程
1、寻呼。MSC/VLR在数据库中查出用户的资 料并向相关的BSC发 送寻呼信息。该信息包含用户所在区域的LAI和用户的IMSI或者 TMSI。
2、寻呼命令。BSC向LA区内的所有BTS发出寻呼命令。该信息包含 IMSI或TMSI。收发信单元识别码、信道类型和时隙号。
手机开机并处于空闲状态时，手机始终 扫描控制信道，如果新的控制信道属于 另一个LA，手机要立即通知新网络完 成位置更新
GSM NETWORK IDENTITIES
移动台的国际身份号码ISDN （MSISDN）
是在公用交换电话网编号计划中唯一 地识别移动电话的鉴约号码。 CCITT建议结构为： MSISDN＝CC＋NDC＋SN
10、鉴权请求。MSC/VLR透过BSC、BTS向移动台发鉴权请求， 其中包含随机数RAND，用移动台的鉴权运算。
11、鉴权响应。移动台经鉴权计算后向MSC/VLR发回鉴权响应信息， MSC/VLR检查用户全法性，如用户全法，则开始启动加密程序。
12、加密模式命令。MSC/VLR通过BSC、BTS向移动用户发加密 模式命令。该命令在SDCCH上传送。
MSC/VLR A
Abis BTS
RNC
Iu-CS Gs
Iub Node B
Gb Iu-ps
UMTS
UTRAN
Gn
SGSN
Ga
CG
MISUP/MTUP
C/D E
CAP Lg
Gr/Gf Gd CAP Lg
HLR/AuC/EIR
SMC Lh
SCP Lc
GMLC
GGSN
Gi
Firewall
DNS
WAP
Gateway
HLR
分离流程（手机发起）
手机发起的分离：
3、IMSI分离指示 MSC/VLR
4、GPRS分离指示
1、分离请求 5、分离接受 6、释放PS信令连接
SGSN
2、删除PDP上下文
GGSN
位置更新
路由区更新：
6、清除位置Cancel Location
旧SGSN 2、SGSN上下文请求，响应
3、鉴权流程
13、加密模式完成。移动台进行加密运算后向BTS发出已加密的特定 信号，BTS解密成功后透过BSC向MSC/VLR发加密模式完成信息。
14、设置呼叫类型。MSC向移动台发送呼叫类型设置信息。该信息 包含该次呼叫的类型。如传真、通话或数据通信等类型。
15、呼叫类型证实。移动台设置好呼叫类型后向MSC发出呼叫类型 证实信息。
LAI＝MCC＋MNC＋LAC
MCC＝移动国家号，识别一个国家 MNC＝移动网号，识别国内的GSM网
LAC＝位置区号码，识别一个GSM网 中的位置
小区全球识别码（CGI） 用于识别一个位置区内的小区。
CGI＝MCC＋MNC＋LAC＋CI 基站识别码（BSIC）
BSIC＝NCC＋BCC NCC＝国家色码，用于识别GSM移动 网
3、寻呼请求。BTS在PCH上向移动台发送寻呼信息。该信息包含用 户的IMSI或TMSI。
4、信道请求。被寻呼的移动台在RACH上发送一个短的接入脉冲串至 BTS。BTS接收该寻呼响应信号后记录该突发脉冲串的迟滞值。(TA 动态PWR)
5、信道请求。BTS向BSC发信道请求信息。该信息还包含移动台接 入系统的迟滞值(TA.PWR)。
GSM鉴权流程
BSSAP
MAP
MAP
Um
A
B
D
MS
BSS
MSC
VLR
HLR/AuC
相关业务请求 （呼叫建立/位置更新/补充业务/短消息）
3
3
4、鉴权响应
4
MAP消息（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）
16、分配请求。MSC要求BSC选择一条通往移动台的话音信道，同 时MSC在一条通往BSC的PCM上选择一个空闲时隙，并把时隙的电 路识别码CIC送往BSC。
17、信道激活。如果BSC发现某小区上有一条空闲的TCH，它 将向BTS发送信道激活命令。
18、信道激活证实。BTS激活TCH后向BSC发回信道激活证 实信息。
4
回发相关“ 接受” 消息
如“ 业务接受” “ 位置更新 接受” 或“ 鉴权拒绝” 消息
接受请求/拒绝请求
（鉴权成功/鉴权失败） 合法用户 非法用户
核对符号响应“ SERS”
MS IN IDLE MODE
Attach网络
IMSI Attach 伴随着IMSI
Acttach 而产生的 位置更新
切换 Detached: the MS is OFF
用户登记和漫游
用户关机后一段时间，VLR便删除此 用户的登记信息。当用户重新开机时， 首先扫描所有的控制信道，锁定在信号 最强的控制信道上
手机开机时，用户必须登记，既通知网 络将其在交换机中的状态置为IDLE， 如果开机时登记的位置和SIM卡中的 位置不一致时，手机还要做位置更新