GSM业务流程(比较全面)
GSM移动通信系统介绍与GSM系统业务流程
移动通信迅速发展的原因(续)
•技术发展 --微电子技术长足发展，如DSP、VLSI、天线技术 --形成移动通信新体制，蜂窝网。 --微处理技术及计算机技术 •政府调节 --颁布有利于移动通信发展的政策 --分配或拍卖频段
移动通信系统的演进
1G
2G
2G+
3G
AMPS GSM900 GSM
WCDMA
移动通信迅速发展的原因
999年超过4000万用户，移动电 话业务量占整个电信业务量的50%。据信息产业部副部长 娄勤俭说，到六月底，中国内地移动电话用户将达到1.16 亿户，比去年年底净增3000多万户。
--全球移动电话用户到2000年已达到5亿。目前，全球约每 10人拥有一部手机，而未来五年内，每五人就拥有一部手 机。
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基站子系统BSS
•基站系统是在小区内建立无线电覆盖的设备，负责管理无 线资源，建立移动台与网络之间的无线信道，传送网络的 各种信令及用户信息等。
•一个基站系统BSS包含一个基站控制器BSC以及一个或多个 基站收发信台BTS。一个BTS在一个小区内建立无线电覆 盖，故一个基站系统的覆盖区域包含若干个小区。
径可达35km；城市地区小区半径一般为10-20km； 市中心等业务密集地区可采用微小区，半径 0.5km。
第二部分 GSM系统结构与接口
一、GSM系统结构 二、GSM系统的各类接口 三、GSM系统的控制与管理 四、GSM系统的接续和移动管理过程
一、GSM系统结构
BTS
BTS
BSC
MS BTS
EIR
VLR：存储用户位置信息的动态数据库。 EIR：存储有关移动台设备参数的数据库。 AUC：存储有关移动用户的身份以及产生相应认证参数的功
GSM信令流程_CN(核心
么么么么方面
Sds绝对是假的
信道请求(Channel Request)
• ESTABLISHMENT CAUSE(3~6bit) • RANDOM REFERENCE(5~2bit)
信道要求(Channel Required)
• Request Referenc(包括random reference 和部分帧号) • Access Delay(BTS测量得到的时延)
主 MS
信道请求
BTS
叫
流
程 之 一
立即指配(SDCCH+SACCH) SABM(CM 业务请求) UA(CM 业务请求)
信道要求 信道激活 信道激活证实 立即指配命令 建立指示
鉴权请求
鉴权响应
加密模式命令
加密命令
加密模式完成
呼叫建立
呼叫进程启动
BSC
MSC
Complete Layer 3 Info.
20
2021/3/5
20
寻呼(Paging)
• IMSI • TMSI(可选项) • Cell Identifier List(规定寻呼命令发送范围)
寻呼命令(Paging command)
• Paging group • MS Identity
寻呼请求(Paging request)
• Page mode • Channel needed(信道类型) • Mobiles Identity
建立指示
UA(寻呼响应)
鉴权请求
鉴权响应
加密模式命令
加密命令
加密模式完成
呼叫建立 呼叫确认
BSC
MSC
寻呼
Complete Layer 3 Info.
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
GSM信令完整流程
下行
上行 下行 下行 上行 上行 下行 上行 下行
指配命令 分配TCH信道
指配完成 TCH分配完成 提醒 连接 连接响应 拆链 释放 释放完成 信道释放
下行
下行 上行 上行 上行 下行 上行 下行 上行 下行
级别查询
识别请求 级别更新 级别更新 识别响应 TMSI再分配命令 TMSI再分配完成 CM业务接收 建立 呼叫进程
Um接口
Um接口 Um接口 Um接口 Um接口 Um接口 Um接口 Um接口 Um接口
Assignment Command
Assignment Complete Alerting Connect Connect Acknowledge Disconnect Release Release Complete Channel Release
完成起呼流程
次
完整的主叫流程（含切换）
试呼： UL:CM service request（如果后面直接收到System Information Type1，则视为 起呼失败） DL: CM service Request CM业务请求 DL: CM service accept CM业务接受 DL: AUTHENTICATION REQUEST 鉴权请求 UL: AUTHENTICATION RESPONSE 鉴权响应 DL: CIPHER MODE COMMAND UL: CIPHER MODE COMPLETE DL: TMSI REALLOCATION COMMAND TMSI分配命令 UL: TMSI REALLOCATION COMPLETE TMSI分配完成 UL: SETUP 建立 DL: CALL PROCEEDING 呼叫进程 DL: ASSIGNMENT COMMAND 立即指配命令分配 TCH信道 UL: ASSIGNMENT COMPLETE （TCH） TCH分配完成 DL: ALERTING 响铃
GSM信令流程详解-张威
GSM信令流程详解-张威1.2.1鉴权专门情形(一) _____VLR不认识TMSI 41.2.2鉴权专门情形(二)_____MS用TMSI标识时鉴权核对结果专门42.1位置更新操作(一) ____位置更新仅涉及本VLR 42.2位置更新操作(二) 43.1.1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) 5 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) 5 3.1.3呼叫接续流程____挂机过程53.2.1呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户(一) 53.2.2呼叫接续流程____固定用户呼叫移动用户(二) 53.2.3呼叫接续信号流程____固定用户呼叫移动用户的挂机过程64.1切换操纵流程____同MSC内基站间切换64.2.1切换操纵流程____差不多切换处理64.2.2切换操纵流程____后续切换流程(MS离开MSCb漫游到MSCb') 6AUC 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 先前的拜望位置寄存器RACH 随机接入信道RAND 鉴权随机数RAND/SRES/Kc 鉴权三元组SDCCH 独立专用操纵信道SRES 鉴权响应TUP用DTAP 消息呼叫操纵(CC)消息BSSMAP 消息无连接消息BSSMAP 消息面向连接消息。
GSM(智能)网络及基本(智能)呼叫流
普通GSM用户的LOCATION GSM用户的 2.1 普通GSM用户的LOCATION UPDATING • 例子： 中山手机用户从JMMSC1移动到 FSMSC1
普通GSM用户的LOCATION GSM用户的 2.1 普通GSM用户的LOCATION UPDATING
ZSHLR
3 4a 4b
1.2 智能网的应用
已开通的或即将开通的基于智能网的业务 • • • • 预付费业务，即神州行卡 PPIP业务，即固网17951IP电话业务 亲情卡业务， VPMN业务，移动虚拟专网业务
1.3 智能网的网元
3.3.1移动智能网的结构图
SMAP
SMAP
VCINAPFra bibliotek内部 接口SCE
内部 接口
SMP
固定电话用户呼叫普通GSM GSM用户 2.3 固定电话用户呼叫普通GSM用户 3&4.HLR内存有手机所在地区的信息，HLR根 据此信息向手机所在的MSC索取动态漫游号 码。如果HLR与手机所在的MSC在不同的本 地网内，则要通过信令网转接。MAP 5&6.MSC存有手机状态的信息，如果手机处于 空闲状态，MSC分配一个动态漫游号码给该 手机，并将结果返回给HLR。MAP
LSTP
2 1 5a 5b
LSTP
MS
6
FSMSC1
JMMSC1
普通GSM GSM用户呼叫固定电话用户 2.2 普通GSM用户呼叫固定电话用户
MS
1
MSC
2
MSC/MTM
3 PSTN
普通GSM GSM用户呼叫固定电话用户 2.2 普通GSM用户呼叫固定电话用户 1. 手机发起呼叫，通过基站和BSC将被叫号 码发送到MSC。 2. MSC对被叫号码进行分析，发现是固定电 话号码，送本地关口局。(GZ和SZ有专门的 PSTN去话局，MTM)。TUP 3. 关口局送当地电信关口局。TUP
GSM通信流程
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；●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。
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。
GSM信令基础及呼叫流程
切换 Detached: the MS is OFF
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GSM信令基础及呼叫流程
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
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GSM信令基础及呼叫流程
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。
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GSM信令基础及呼叫流程
GSM的网络结构
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GSM信令基础及呼叫流程
移动网使用的信令
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GSM信令基础及呼叫流程
课程内容
GSM网络 GMCC网络介绍 GSM信令基础 呼叫接续流程 局数据简介
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GSM信令基础及呼叫流程
•WCDMA R99网络结构
Ø 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，
Ø Kc（Cipher Key 密码密钥）：对RAND和Ki 做A8算法计算得出， 长8B，用于空间无线信道加密的密钥
n CKSN （Ciphering Key Sequence Number ） Ø CKSN（加密密钥序列号）被用来保证MS与VLR或MS与SGSN之 间的GSM鉴权信息（Kc）的一致性，作为临时签约数据存储在VLR （或SGSN）上。
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CS业务流程目录1.1.1.寻呼----------------------------------------------------------------- 3 1.1.2.鉴权----------------------------------------------------------------- 3 1.1.3.加密----------------------------------------------------------------- 4 1.1.4.身份标识------------------------------------------------------------- 4 1.1.5.TMSI重新分配-------------------------------------------------------- 5 1.1.6.位置更新流程--------------------------------------------------------- 71．普通位置更新---------------------------------------------------------- 8 同一个MSC下的位置更新----------------------------------------------- 8 不同MSC下的位置更新------------------------------------------------- 9 2．周期性位置更新------------------------------------------------------- 10 3．开关机--------------------------------------------------------------- 11 1．关机------------------------------------------------------------- 12 2．开机------------------------------------------------------------- 12 1.1.7.语音呼叫------------------------------------------------------------ 14主叫-------------------------------------------------------------------- 15 被叫-------------------------------------------------------------------- 17 1.1.8.局间呼叫------------------------------------------------------------ 19 1.1.9.智能网触发---------------------------------------------------------- 201．主叫用户触发--------------------------------------------------------- 23 2．被叫用户触发--------------------------------------------------------- 25 3．主加被叫都触发------------------------------------------------------- 27 1.1.10.短消息-------------------------------------------------------------- 291.主叫部分（发送短消息部分）-------------------------------------------- 292.被叫部分（收短消息部分）---------------------------------------------- 30 1.1.11.切换业务------------------------------------------------------------ 321.局内切换-------------------------------------------------------------- 332.局间切换-------------------------------------------------------------- 341.1.1.寻呼在移动通信系统中，通信终端的位置不是固定的。
为了建立一次呼叫，需要知道被叫用户或者短信的接收者的位置信息。
MSC会通过IU接口/A接口向该MSC所管辖的所有RNC/BSC发送寻呼消息（paging广播消息）,当RNC/BSC收到该消息后,该用户所在的RNC/BSC会向MSC 回复一个paging response消息，由于在A接口用到了SCCP的有连接服务，所以寻呼响应同时被视为SCCP的连接建立请求消息。
注意：不是所有的被叫用户都会发起寻呼消息。
当该用户正在发生业务时（SCCP连接未断开时，不用再进行寻呼）。
寻呼流程：1．MSC通过paging消息向BSC发起寻呼2．该用户所在的BSC收到寻呼消息后向MSC回复paging response消息1.1.2.鉴权鉴权是指GSM网络侧确定移动台在身份验证过程中在无线接口上传输的IMSI或TMSI合法性的过程。
鉴权的目的是为了防止非法用户接入GSM网络系统，同时也防止合法用户的私人信息被非法用户窃取。
是否执行鉴权，取决与运营公司要求。
一般每次呼叫建立、位置更新、无呼叫连接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。
网络侧在下列条件下可以启动鉴权流程：1 MS申请在VLR或HLR用户相关信息更改；2 业务接入时（包括MS主叫、移动态被叫、MS激活或去活及补充业务时）；3 MSC/VLR重启后的第一次网络接入；4 密钥序列KC不匹配时；鉴权过程具体有两方面作用：1 确定MS提供的身份是否可以接入网络；2 提供参数供MS计算新的密钥；3 鉴权总是由网络侧发起和控制。
鉴权流程：1．鉴权请求2．鉴权响应1.1.3.加密加密流程一般出现在位置更新、业务接入、局间切换等服务请求中，需要GSM网络设备特别是基站的支持，也取决于MS的加密支持能力。
加密流程的目的是传送相关的加密和完整性算法信息给 UTRAN，UTRAN 利用这些信息选择使用合适的参数和设备加密用户和信令数据，以及存储相关的完整性算法参数，该流程使用面向连接信令。
加密流程：1．加密模式设置流程中，MSC向BSC发一条Cipher Mode Command命令2． BSC向MSC回复Cipher Mode Complete1.1.4.身份标识标识流程是网络用来要求MS向网络提供特定身份标识的，如IMSI、IMEI等。
CN 侧可以设置是否要求UE上报IMEI，如果打开此开关，则会下发Identity Request消息，随后UE通过Identity Response消息上报IMEI。
身份标识流程：1．MSC Server向MS发送Identity Request2．只要RR 连接，MS随时准备接受 Identity Request 消息并回复 Identity Response1.1.5.TMSI重新分配TMSI 再分配流程的目的是保护用户标识的机密性，例如防止用户IMSI 在空中接口被入侵者识别并对该用户进行定位。
由于标识的机密性服务是针对IMSI 的，一个临时移动用户标识TMSI 只用于在无线接口的信令流程中作为标识。
TMSI 什么情况下需要再分配取决于网络运营者，但至少在位置区的变化后要进行TMSI 再分配。
每个TMSI 只在一个位置区内唯一TMSI ，再分配的流程可以单独运行或者隐含在使用TMSI进行位置更新的流程中。
TMSI 再分配的流程总是由网络发起的。
TMSI再分配功能也可在其他流程中实现，如在呼叫建立、位置更新成功时，通过LOCATION UPDATING ACCEPT等消息下发给终端。
1．呼叫中的TMSI重新分配MSC主动发起TMSI重新分配流程把新分配的TMSI通过TMSI Reallocation Command里面。
BSC更新完TMSI后向MSC回复TMSI Reallocation Complete2．位置更新中的TMSI重新分配BSC向MSC发起位置更新请求 Location Updating RequestMSC把分配好的TMSI通过Location Updating Accept发送给BSC BSC更新完TMSI后向MSC回复TMSI Reallocation Complete1.1.6.位置更新流程在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，即HLR、VLR和MS。
当这个信息发生变化时，需要保持三者的一致，由位置更新流程实现。
位置更新流程是位置管理中的主要流程，总是由MS发起。
位置更新流程是一个通用流程，在如下三类位置更新流程中要使用到：正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。
正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息，LOCATION UPDATING REQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。
在网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为MM连接建立请求的响应。
为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新attempt counter 计数器。
在MS开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。
MS中要保持一个"forbidden location areas for roaming"表和一个of "forbidden location areas for regional provision of service"表。
MS关机或SIM卡拔出时，将这两个表删除。
当MS收到位置更新拒绝消息，其原因值为"Roaming not allowed in this location area"或"Location Area not allowed"时，从BCCH上收到的LAI信息触发位置更新请求的LAI要加到相应的表项中。
这两个表的容量至少要有10个表项，当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。
成功的进行位置更新后，MS在SIM卡中置UPDATED状态位，并存储新的位置区信息。
1：普通位置更新移动台在开机或移动过程中，收到的位置区标识与移动台中存储的位置区识别不一致时，移动台发起位置更新请求通知网络更新该移动台的位置区识别。