GSM信令基础及呼叫流程.ppt

广州移动GSM培训 黄滔2006年8月 ByHuangtao 第2页 GSM网络GMCC网络介绍GSM信令基础呼叫接续流程局数据简介 课程内容 ByHuangtao 第3页 NO 7信令系统的分层结构 ByHuangtao 第4页 NO 7信令系统的功能级结构 MTP ByHuangtao 第5页 NO 7信令系统的功能级结构 MTP ByHuangtao 第6页 NO 7信令系统的功能级结构 TUP ISUP 电话用户部分TUP支持电话业务 控制电话网的接续和运行 如呼叫的建立 监视 释放等 ISDN用户部分ISUP在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能 以支持ISDN基本业务及补充业务ISUP具有TUP的所有功能 因此可以代替TUP ByHuangtao 第7页 NO 7信令系统的功能级结构 SCCP ByHuangtao 第8页 NO 7信令系统的功能级结构 TCAP ByHuangtao 第9页 NO 7信令系统的功能级结构 INAP CAP ByHuangtao 第10页 移动应用部分 MAP MobileApplicationPart 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 ByHuangtao 第11页 MAP功能 MAP主要传送的十一类MAP消息 ByHuangtao 第12页 GSM的网络结构 ByHuangtao 第13页 移动网使用的信令 ByHuangtao 第14页 GSM网络GMCC网络介绍GSM信令基础呼叫接续流程局数据简介 课程内容 ByHuangtao 第15页 WCDMAR99网络结构 ByHuangtao 第16页 手机状态 手机状态有三种Idie theMSisONbutacallisnotinprogress登记 漫游 国际漫游 位置更新 寻呼Active theMSisONandacallisinrogress切换Detached theMSisOFF ByHuangtao 第17页 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 ByHuangtao 第18页 GSMNETWORKIDENTITIES 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 SNCC 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GSMPLMN网中某一用户的信息 IMSI MCC MNC MSINMCC 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 ByHuangtao 第19页 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 SPTAC 型号论证码FAC 最终装配码 用于识别制造厂家 SNR 序号SP 备用 ByHuangtao 第20页 移动台漫游号码 MSRN 用于一次呼叫的路由选择 MSRN CC NSC SNCC 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 LAI MCC MNC LACMCC 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 ByHuangtao 第21页 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 BCCNCC 国家色码 用于识别GSM移动网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 ByHuangtao 第22页 在呼叫过程中各种号码的应用如下图所示 PSTN MSISDN GMSC MSISDN MSRN MSRN IMSI VLR MSC IMSI MSRN MSISDN IMSI MSRN HLR VLR ByHuangtao 第23页 GSM鉴权参数 鉴权三元组 TripletVector GSM用于用户鉴权的三个主要参数组成的向量 包括RAND RandomChallenge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 SignedResponse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 Kc CipherKey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CKSN CipheringKeySequenceNumber 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 ByHuangtao 第24页 GSM鉴权流程 ByHuangtao 第25页 MSINIDLEMODE ByHuangtao 第26页 Attach网络 IMSIAttach伴随着IMSIActtach而产生的位置更新 ByHuangtao 第27页 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 ByHuangtao 第28页 从网络Detach IMSIDetachImplicitDetachMSPURGING ByHuangtao 第29页 MSINACTIVEMODE MS发起的呼叫MS接收的呼叫BSC内的切换MSC内BSC间的切换MSC间的切换 ByHuangtao 第30页 MS发起的呼叫 ByHuangtao 第31页 MS接收的呼叫 ByHuangtao 第32页 切换和定位 在移动台通话期间 移动台从一个小区移动至另一个小区的过程称为切换 MS经常在自己小区中测量信号强度和质量 并测量相临小区的BCCH的强度 RBS测量上行信道的信号强度和质量 测量结果报告BSC报告 基于这些报告 BSC决定是否要做切换和切换到哪个小区 这被称做定位 ByHuangtao 第33页 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 ByHuangtao 第34页 MSC内BSC间的切换 ByHuangtao 第35页 MSC间的切换 ByHuangtao 第36页 SHORTMESSAGESERVICE MS发起SMSMS落地SMS ByHuangtao 第37页 附着流程 HLR 新SGSN 旧SGSN 1 附着请求 2 身份验证 2 身份验证 3 鉴权 3 鉴权 4 更新位置 5 清除位置 6 插入用户数据 7 附着接受 ByHuangtao 第38页 分离流程 手机发起 手机发起的分离 SGSN GGSN MSC VLR 1 分离请求 2 删除PDP上下文 3 IMSI分离指示 4 GPRS分离指示 5 分离接受 6 释放PS信令连接 ByHuangtao 第39页 位置更新 路由区更新 新SGSN HLR 旧SGSN GGSN 1 路由区更新请求 2 SGSN上下文请求 响应 3 鉴权流程 3 鉴权流程 4 更新PDP上下文请求 4 更新PDP上下文响应 5 更新位置 6 清除位置CancelLocation 7 插入用户数据 更新位置完成 8 路由区更新接受 9 路由区更新完成 ByHuangtao 第40页 总体呼叫流程 UE呼叫UE HLR MSC VLR 1 服务请求 MSC VLR 主叫 被叫 2 鉴权加密 2 鉴权加密 3 呼叫建立 4 送路由信息请求 5 提供漫游号码请求 6 提供漫游号码响应 7 送路由信息响应 8 初始地址消息IAM 9 寻呼 10 鉴权加密 通话 11 呼叫建立 ByHuangtao 第41页 服务请求 手机发起的服务请求 SGSN HLR GGSN 1 RRC连接建立 2 服务请求 3 鉴权加密 3 鉴权加密 4 RAB指派请求 5 RB建立 6 RAB指派响应 7 SGSN发起PDP上下文修改流程 8 UE发送上行数据包 ByHuangtao 第42页 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 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 6 信道激活 BSC选择一条空闲的SDCCH并指示BTS激活该信道 7 信道激活证实 BTS激活SDCCH后向BSC发信道激活证实信息 8 立即分配 BSC透过BTS经由AGCH向移动台发出允许接入系统信息 该信息包含频率 时隙号 SDCCH信道号和移动台将要使用的时间提前值TA等 ByHuangtao 第43页 9 寻呼响应 移动台通过SDCCH向BSC发寻呼响应信息 该信息包含移动台的IMSI或TMSI和移动台的等级标记 BSC加入CGI后把信息送往MSC VLR 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 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 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 ByHuangtao 第44页 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 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 22 振铃回应 当移动台开始振铃时移动台要向MSC发送一个通知信息 23 连接 当移动台摘机应答时 移动台向MSC发送一个连接信息 MSC把移动台的电路接通 开始通话 ByHuangtao 第45页 MSLAPDm信令BTSLAPD信令BSCBSSAP信令MSC 1 寻呼 2 寻呼命令 3 寻呼请求PCH 4 信道请求RACH 计算TA值 PWR 5 信道要求 TA值 PWR 6 信道激活 7 信道激活证实 FreqTATSD子组 9 寻呼响应SDCCH 8 直接分配AGCH 9 寻呼响应 CGI IMSI 9 寻呼响应 10 AUC请求 RAND 10 AUC请求 RAND 10 AUC请求 RAND 11 鉴权响应 SRES 12 加密模式命令 Kc 13 加密模式完成 14 建立 11 鉴权响应 SRES 11 鉴权响应 SRES 12 加密模式命令 Kc 12 加密