第19讲GSM-R通信系统---基站与手机的通信流程

第17讲GSM-R事件流程(5)一、基站与手机的通信流程二、逻辑信道三、专用控制信道内容简介一、基站与手机的通信流程在通话过程中，手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“ChannelRequest（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。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（ChannerRequest）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；立即指配（ImmediateAssignment）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；鉴权应答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。加密模式完成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。建立呼叫请求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。信道指配信道指配完成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。振铃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；连接连接证实通话完毕，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”，断开连接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；释放释放完成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。信道释放为了加深大家对信号流程的理解，用MobileSniffer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：录相二、逻辑信道的分类控制信道业务信道逻辑信道用于传递信令或同步信号用于携带语音或用户数据控制信道广播信道公共控制信道专用控制信道控制信道业务信道逻辑信道引导和控制手机用于寻呼手机和手机申请信道手机在专用模式下，用于引导控制手机的信道频率校正信道广播控制信道同步信道频率校正信道广播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。广播控制信道广播控制信道同步信道频率校正信道广播信道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+LAC3、CCCH信道管理控制及选择参数GSM区域定义PLMN区......服务区PLMN区MSC区...MSC区...位置区...位置区...基站覆盖区...基站覆盖区...小区小区............LAI编号：位置区识别码：MCCMNCLACLAIMCC：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01LAC：是位置区号，由运营部自定。3位数字2位数字最大16bit逻辑信道广播控制信道同步信道频率校正信道广播信道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+LAC3、CCCH信道管理控制及选择参数逻辑信道广播信道公共控制信道专用控制信道控制信道业务信道逻辑信道公共控制信道小区广播制信道接入许可信道随机接入信道寻呼信道公共控制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。空中接口的功能①基站发现②终端发现③身份识别④安全⑤切换寻呼信道小区广播制信道接入许可信道随机接入信道寻呼信道公共控制信道寻呼信道完成终端发现的功能。基站是如何寻找手机？网络侧存储了手机所在的位置区。当手机被呼叫时，位置区的所有基站通过寻呼信道发送寻呼消息。寻呼信道为下行信道随机接入信道小区广播制信道接入许可信道随机接入信道寻呼信道公共控制信道随机接入信道为上行信道作用：手机想与网络建立连接时，通过此信道发起接入请求。接入许可信道小区广播制信道接入许可信道随机接入信道寻呼信道公共控制信道接入许可信道为下行信道作用：网络收到手机发出信道请求申请后，会根据该请求分配一专用信道。此信道的相关参数通过接入许可信道发送给手机。小区广播信道小区广播制信道接入许可信道随机接入信道寻呼信道公共控制信道小区广播信道为下行信道作用：广播和该小区相关的一些公共信息（如天气和交通情况）下面我们以一次手机被呼为例，公共控制信道是如何协同工作的：基站通过寻呼信道发出寻呼消息手机收到寻呼消息后，通过随机接入请求信道发起接入请求（请求原因为响应寻呼）基站通过接入许可信道告诉手机网络指定的专用信道及相关参数随后手机跳转到专用控制信道和基站通信专用控制信道广播信道公共控制信道专用控制信道控制信道业务信道逻辑信道三、专用控制信道独立专和控制信道慢速随路控制信道快速随路控制信道专用控制信道专用控制信道是双向的信道独立专用控制信道独立专用控制信道慢速随路控制信道快速随路控制信道专用控制信道功能：主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新的消息、短消息、鉴权加密消及各种附另业务。（这些功能后续再作详细说明。）慢速随路控制信道和快速随路控制信道独立专和控制信道慢速随路控制信道快速随路控制信道专用控制信道这两个信道是伴随着业务信道或独立控制信道的专用信令道。是手机处于专用模式时，基站在下行方向给手机发送系统消息的信道，同时，也是上行方向，手机给基站发送测量报告的信道。逻辑信道独立专和控制信道慢速随路控制信道快速随路控制信道随机接入信道小区广播制信道接入许可信道寻呼信道广播控制信道同步信道频率校正信道广播信道公共控制信道专用控制信道控制信道业务信道逻辑信道