GSM信令详解中文版

第1页共81页GSM无线子系统信令第2页共81页目录一、BSS系统中的信令应用.....................................................3二、BSS系统的信令模型.........................................................4四、各层信令在BSS系统中的作用........................................8四、移动主叫流程...................................................................17五、移动被叫流程...................................................................33七、位置更新流程...................................................................50八、小区内切换流程...............................................................60九、小区间切换流程...............................................................64十、外部切换流程...................................................................69十一、定向重试流程...............................................................76第3页共81页一、BSS系统中的信令应用作为GSM移动通信系统，主要实现一种任何时间、任何地点、任何通信对象之间的通信。那么在这样一个通信过程中，通信对象之间不仅要传送对通信对象有用的语音及数据，还包括一些信令。在BSS系统中，涉及到的信令如图1，其主要内容有：七号信令（NO.7）：在MSC和BSC之间传送；D信道的链路接入规程（LAPD）：在BSC和BTS之间传送；Dm信道的链路接入规程（LAPDm）：在BTS和MS之间传送。图1BSS系统中的信令应用MSCBSCBTSBTSTRAUCCS7OMC_RMSMSLAPDLAPDLAPDmLAPDm第4页共81页二、BSS系统的信令模型2.1概述在GSM移动通信系统中，BSS系统的信令模型采用了一般的OSI七层协议中的低三层协议，从低到高依次包括：第一层（L1）：物理层第二层（L2）：链路层第三层（L3）：网络层BSS系统的信令模型如图2。图2BSS系统信令模型SSBSSMAPRRBTSMRRBTSMRR'CMMMRRLAP_DmTDMATDMALAP_DmPCMPCMLAP_DLAP_DSCCPMTPSCCPMTPMMBTSMSBSCMSCAbis接口Um接口A接口L1L2L3BSSMAPSMSSSCCSMSCCCMDTAP第5页共81页其中各层协议的含义如下：LAP_Dm：Dm信道的链路接入规程RR：无线资源管理CM：通信管理SMS：短消息管理SS：补充业务管理CC：呼叫管理MM：移动管理LAPD：D信道的链路接入规程BTSM：BTS管理部分MTP：消息传送部分SCCP：信令连接和控制部分BSSMAP：BSS管理应用部分DTAP：直接传递应用部分2.2物理层物理层主要负责物理数据单元的无错传送。在物理层上，定义了传输路径上的电气特性。在一般系统中，BTS与MS之间的Um接口的物理层采用无线路径，在BTS与BSC之间的Abis接口的物理层采用在不均衡的75Ω同轴电缆或120Ω双绞线上的2048bps的CEPT数据流。第6页共81页2.3链路层在链路层上，主要功能有：帧传递、无错传送以及通过物理层实现两连接实体之间的比特传送。在链路层上的任务主要是建立、维持和释放两连接实体之间的连接。在GSM中，BTS与MS之间的Um接口的数据链路层通过LAPDm（Dm信道的链路接入规程）实现；BTS与BSC之间的Abis接口的数据链路层通过LAPD（D信道的链路接入规程）实现。2.4网络层网络层主要用于建立端到端的连接，并实现寻址和选择路由功能。在网络层上，它主要负责通过一个任意的网络拓扑结构从目的地取得消息。在GSM中，网络层可以被分为三个子层：CM层（连接管理层）、MM层（移动管理层）和RR层（无线资源层）。无线资源层（RR）为移动管理层（MM）提供了一些服务，无线资源层的主要作用包括建立、维持、释放物理连接（比如无线的业务和控制信道）。无线资源层的一些主要功能在BSC中实现，但部分功能在BTS中实现。第7页共81页移动管理层（MM）主要用于在网络中的用户设备的注册和用户的鉴别，移动管理层的功能在MSC一侧实现。连接管理层（CM）是GSM信令模型中的最高一层，这个我们可以从它在信令模型中的位置可以很清楚的看到（在MSC和MS的信令模型结构的最高层）。在GSM系统中，无线资源层是与用户之间一个基本的接口。连接管理层又可以被分为三个子层：CC（呼叫控制），主要负责呼叫的建立、维持和释放；SS（补充业务）；SMS（短消息业务）。第8页共81页四、各层信令在BSS系统中的作用3.1无线资源层（RR）无线资源层（RR）主要负责无线资源的管理和分配。无线资源层的消息从BTS传送至MS上相应的层，虽然这些消息在Abis接口上出现，但是它们可能包含在更低层的结构中。下面我们来看看在RR层上的一些消息，具体如表1：编号消息名1部分释放（PartialRelease）2信道释放（ChannelRelease）3部分释放完成（PartialReleaseComplete）4信道模式修改（ChannelModeModify）5RR状态（RRStatus）6重定义频率（FrequencyRedefinition）7测量报告（MeasurementReport）8级别更新（ClassmarkChange）9信道模式修改证实（ChannelModeModifyACK）10系统消息1（SystemInformation1）11系统消息2（SystemInformation2）12系统消息3（SystemInformation3）13系统消息4（SystemInformation4）14系统消息5（SystemInformation5）15系统消息6（SystemInformation6）16寻呼响应（PagingResponse）17切换失败（HandoverFailure）18指配完成（AssignmentComplete）19切换命令（HandoverCommand）20切换完成（HandoverComplete）21指配命令（AssignmentCommand）22指配失败（AssignmentFailure）23加密模式完成（CipherModeComplete）24加密模式命令（CipherModeCommand）25扩展立即指配（ImmediateAssignmentExtended）26立即指配拒绝（ImmediateAssignmentReject）第9页共81页27附加指配（AdditionalAssignment）28立即指配（ImmediateAssignment）表1RR层的消息列表3.2移动管理层（MM）移动管理层（MM）在MS和MSC中实现。移动管理层（MM）主要用于在网络中的用户设备的注册和用户的鉴别，在其它处理中，MM参与到位置更新、鉴权、TMSI再分配等过程中。下面我们来看看在MM层上的一些消息，具体如表2：编号消息名1IMSI分离指示（IMSIDetachIndication）2位置更新接收（LocationUpdateAccept）3位置更新拒绝（LocationUpdateReject）4位置更新请求（LocationUpdateRequest）5鉴权拒绝（AuthenticationReject）6鉴权请求（AuthenticationRequest）7鉴权响应（AuthenticationResponse）8识别请求（IdentityRequest）9识别响应（IdentityResponse）10TMSI再分配命令（TMSIReallocationCommand）11TMSI再分配完成（TMSIReallocationComplete）12CM业务接收（CMServiceAccept）13CM业务拒绝（CMServiceReject）14CM业务请求（CMServiceRequest）15CM重建立请求（CMRe-EstablishRequest）16MM状态（MMStatus）表2MM层的消息列表第10页共81页3.3呼叫控制（CC）在一般的呼叫建立过程中，在Abis接口上生成消息的最后一层是在连接管理层（CM）中的子层呼叫控制（CC）中实现的。呼叫控制主要负责呼叫的建立、维持和清除。在CM中的其它两个子层是SS（补充业务）和SMS（短消息业务）。下面我们来看看在CC子层上的一些消息，具体如表3：编号消息名1提醒（Alerting）2呼叫进程（CallProceeding）3进展（Progress）4建立（Setup）5连接（Connect）6呼叫证实（CallConfirmed）7紧急建立（EmergencySetup）8连接证实（ConnectACK）9用户信息（UserInformation）10修改拒绝（ModifyReject）11修改（Modify）12修改完成（ModifyComplete）13拆链（Disconnect）14释放完成（ReleaseComplete）15释放（Release）16停止DTMF（StopDTMF）17停止DTMF证实（StopDTMFACK）18状态查询（StatusEnquiry）19开始DTMF（StartDTMF）20开始DTMFACK（StartDTMFACK）21开始DTMF拒绝（StartDTMFReject）22阻塞控制（CongestionControl）23状态（Status）24通报（Notify）第11页共81页表3CM层中CC子层的消息列表3.4BTS管理层（BTSM）BTS管理层（BTSM）主要负责控制BTS的一些操作。从RR层来的消息要发送到MS，必须要以一定的消息类型来发送，这个消息类型就是BTSM中的数据请求消息；同样，从MS来的第三层要发送到BTS，也必须要以一定的消息类型来发送，这个消息类型就是BTSM中的数据指示消息。下面我们来看看在BTSM层上的一些消息，具体如表4：编号消息名1数据请求（DataRequest）2数据指示（DataIndication）3错误指示（ErrorIndication）4建立请求（EstablishRequest）5建立证实（EstablishConfirmation）6建立指示（EstablishIndication）7释放请求（ReleaseRequest）8释放证实（ReleaseConfirmation）9释放指示（ReleaseIndication）10单元数据请求（UnitDataRequest）11单元数据指示（UnitDataIndication）12BCCH信息（BCCHInformation）13CCCH负载指示（CCCHLoadIndication）14信道请求（ChannelRequest）15删除指示（DeleteIndication）16寻呼命令（PagingCommand）17立即指配命令（ImmediateAssignmentCommand）18短消息广播请求（SMSBroadcastRequest）19RF资源指示（RFResourceIncication）第12页共81页20SACCH拥塞（SACCHFilling）21过载（