1、1信令分析與優化信令分析與優化2一、網絡話音接續過程分析；二、BSS信令流程分析；三、典型出錯流程分析。目錄3一、一、網絡話音接續過程分析網絡話音接續過程分析4GSM的特點5GSM系統結構MSCBSCBSCBTSBTSMSEIRMSCMSBTSBTSOMCHLRVLRPSTNISDNPDNUmAbisAAUC67PLMN接口配置89各模塊功能（一）MSC (Mobile service Switching center)：移動業務交換中心，實現移動業務交換功能10各模塊功能（二）VLR (Visitor Location Register)：拜訪位置登記處。實際上是一個數據庫，儲存用戶信息，主

2、要包括： MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移動臺漫游號碼 TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 臨時移動用戶身份 移動臺登記的位置區（LAC） 與補充業務有關的數據有關用戶數據在GSM03.08中描述11各模塊功能（三）HLR (Home Location Register)：歸屬位置登記處。實際上是一個數據庫，主要儲存二類數據： 用戶數據，主要包括： 用戶的身份IMSI (International Mobile Subscriber Identification) 用戶ISDN號

3、碼 VLR地址 用戶的位置信息有關用戶數據在GSM03.08中描述12各模塊功能（四）AUC (Authenticate Center) : 鑒權中心，用于對用戶身份的鑒別EIR (mobile station Equipment Identity Register) : 移動臺設備身份登記處，用于儲存及鑒別移動臺的設備身份。13移動主叫（MO）過程BSSVMSCVLRVPLMNIAM（ISUP）SIFOCComplete callUmABIAM : Initial address messageISUP : ISDN user partSIFOC : Send information for

4、 outgoing call參見參見GSM 03.1814MO 信令流程MSVMSCVLRBSSCM service reqCM service reqProcess access reqAuthenticateAuthenticateAuthenticateAuthenticate respAuthenticate respAuthenticate ackSet cipher modeStart cipheringCipher mode cmdProcess access req ackCipher mode compCipher mode compsetupSIFOCComplete ca

5、llAllocate channelAssignment cmdAssignment compAllocation completeCall proceedingIAMACMANMAlertConnectConnect ack參見參見GSM 03.1815移動被叫（MT）過程BSSVMSCVLRVPLMNIAM (ISUP)SIFICPage/ackComplete callUmAB參見參見GSM 03.18GMSCHLRIAM(ISUP)Send routeing info/ackProvide roaming number/ack16MT獲取路由信息GMSCVMSCVLRHLRSRIIAM

6、PRNPRN ackSRI ackIAMSRI: Send Routeing InformationPRN: Provide Roaming NumberIAM: Initial Address Message參見參見GSM 03.1817江蘇上海北京MSRN路由接續的機理TMSCMSC/VLRTMSCGMSCIAMHLRMSC/VLRTMSCMSC/VLR0210216495SRIPRN021-649577006495xxxx6485xxxSRNMSISDNMSRN64957700649577016495ABCD

7、0123HLR號號18GMSCVLRVMSCBSSMSIAMSIFICPage MSPagePageChan reqImm assPage respMS connestabProcessAccess reqSet ciphermodeProcessAccess req ackStart cipheringCipher mode cmdCipher mode cmpCipher mode cmpComplete callSetupCall confAllocate chanAss cmdAss cmpAllocation cmpAllertingACMConnectANMConnect ackC

8、omplete callackMT信令流程參見參見GSM 03.1819位置更新過程VLRHLRVLRBSSVMSCUmABnewoldLoc uptcancellationId inquiringLocation Update 的起因：的起因：1） SIM卡第一次使用卡第一次使用2）位置區發生變化）位置區發生變化3）周期位置更新）周期位置更新4）IMSI attach/dettacheDDG參見參見GSM 03.2020位置更新流程 (1)在同一MSC中的位置更新MSVMSCVLRBSSLoc upd reqLoc upd reqLoc area updAuthenticateAuthent

9、icateAuthenticateAuthenticate respAuthenticate respAuthenticate ackSet cipher modeStart cipheringCipher mode cmdLoc upd accCipher mode compCipher mode compLoc upd accTMSI ackTMSI reallocation cmp參見參見GSM 03.2021位置更新流程 (2)在同一VLR但不同MSC中的位置更新MSVMSCVLRBSSLoc upd reqLoc upd reqLoc area updAuthenticateAuth

10、enticateAuthenticateAuthenticate respAuthenticate respAuthenticate ackSet cipher modeStart cipheringCipher mode cmdLoc upd accCipher mode compCipher mode compLoc upd accTMSI ackTMSI reallocation cmpHLRLoc upd reqLoc upd ack參見參見GSM 03.2022位置更新流程 (3)在新的VLR中的位置更新，原VLR可及MSVMSCVLRnBSSLoc upd reqLoc upd r

11、eqLoc area updAuth.Auth.Auth.Auth. respAuth. respAuth. ackSet ciph. modeStart cipheringCiph. mode cmdLoc upd accCiph. mode cmpCiph. mode cmpLoc upd accTMSI ackTMSI reallocation cmpHLRLoc upd reqLoc upd ackVLRoId reqId respCancellation.Cancellation ack參見參見GSM 03.2023位置更新流程 (4)在新的VLR中的位置更新，原VLR不可及MSVM

12、SCVLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqLoc area updAuth.Auth.Auth.Auth. respAuth. respAuth. ackSet ciph. modeStart cipheringCiph. mode cmdLoc upd accCiph. mode cmpCiph. mode cmpLoc upd accTMSI ackTMSI reallocation cmpHLRLoc upd reqLoc upd ackVLRoCancellation.Cancellation ackId req.Id req.Id req.Id respId re

13、spId resp參見參見GSM 03.2024位置更新流程 (5)在新的VLR中的位置更新，原VLR可及，但信息丟失MSVMSCVLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqLoc area updAuth.Auth.Auth.Auth. respAuth. respAuth. ackSet ciph. modeStart cipheringCiph. mode cmdLoc upd accCiph. mode cmpCiph. mode cmpLoc upd accTMSI ackTMSI reallocation cmpHLRLoc upd reqLoc upd ackVLR

14、oCancellation.Cancellation ackId req.Id req.Id req.Id respId respId respunknownId req.參見參見GSM 03.2025用戶身份鑒權過程參見參見GSM 03.20Um網絡A3A3? =Yes/noKiRANDRANDSRESKi( Authentication req. )( Authentication resp. )Ki : individual subscriber authentication key26安全相關信息獲取VMSCVLRSecurity Related Infomation RequestH

15、LR/AuCA3KiRAND產生產生參見參見GSM 03.20Authentication Vector ResponseSRES(1,2,n) , RAND(1,2,n)27鑒權過程（1）在新的VLR中做位置更新，采用TMSIMSMSC/VLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqTMSIoAuth.Auth.MSC/VLRo參見參見GSM 03.20( LAI, TMSI )( LAI, TMSI )IMSIRAND(1n)SRES(1n)28鑒權過程（2）在新的VLR中做位置更新，采用IMSIMSMSC/VLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqSec.Re

16、l.Info.reqAuth.Auth.( LAI, IMSI )( LAI, IMSI )RAND(1n)SRES(1n)HLR/AuC參見參見GSM 03.2029鑒權過程（3）在新的VLR中做位置更新，采用TMSI，TMSI在原VLR中未知參見參見GSM 03.20MSMSC/VLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqTMSIoAuth.Auth.MSC/VLRo( LAI, TMSI )( LAI, TMSI )unknowSec.Rel.Info.reqRAND(1n)SRES(1n)HLR/AuCId req.Id req.IMSIIMSI本流程屬于異常情況30鑒權

17、流程（4）參見參見GSM 03.20在新的VLR中做位置更新，采用TMSI，原VLR不可及MSMSC/VLRnBSSLoc upd reqLoc upd reqAuth.Auth.( LAI, TMSI )( LAI, TMSI )Sec.Rel.Info.reqRAND(1n)SRES(1n)HLR/AuCId req.Id req.IMSIIMSI本流程屬于異常情況31鑒權過程的其它參見參見GSM 03.201. 如果用TMSI鑒權失敗，是否需要再用IMSI鑒權？答案：是。但作為選項，運營商可以規定在TMSI鑒權失敗后拒絕后續操作。2. 在故障情況下的處理* VLR中的每組三件套用過一次后

18、可以刪除，也可以不刪除但標記為已用；* 當VLR中的三件套都用過后，應該向HLR申請新的三件套；* 一旦獲得新的三件套，VLR將儲存的用過的所有三件套刪除；* 若申請過程出現故障，則VLR可以重復使用已用過的三件套，但三件套允許重復的次數是受限的。32信息加密與解密A5A5Count ( = TDMA Frame Number = ) Count114 bits加密塊加密塊114 bits加密塊加密塊BLOCK1BLOCK1114 bit信息塊信息塊114 bit信息塊信息塊KcKc Kc：密鑰，：密鑰，64 bits Count：22 bits BLOCK1，BLOCK2：114 bitsC

19、hannel參見參見GSM 03.2033Kc的產生參見參見GSM 03.20Um網絡A8A8KiRANDRANDKi( Authentication req. )Ki : individual subscriber authentication key儲存儲存 Kc儲存儲存 Kc34二、二、BSS信令流程分析信令流程分析35 基站子系統(BSS)組成基站控制器BSC基站收發信機BTS無線操作維護中心OMC-R碼變換器TC(Transcoder)UM接口MSAbis接口接口BTSOMC-RBSCTCBTS36各模塊功能MS (Mobile Station)：移動臺，實現移動終端功能BTS (B

20、ase Transceiver Station)：基站收發信臺，實現移動通信系統與MS之間的無線通信BSC (Base Station Controller)：基站控制器，實現無線系統到交換系統的集線功能、無線資源管理功能以及其它與無線相關的控制功能OMC (Operation and Maintenance Center)：操作維護中心，提供人機界面實現對系統設備的監測和控制功能37BSC框架交換網絡處理器DTDTAAbis38BTS框架發信機收信機合分路器調制器解調器交織反交織編碼譯碼編碼譯碼基站接口信令處理Abis39Um接口物理信道幀結構204720462101個超高幀2048個超幀0

21、12345671個幀8個時隙0252410504911個復幀26個幀1個復幀51個幀0504910252411個超幀51個復幀1個超幀26個復幀40Burst type 正 常 突 發（NB） 頻 率 突 發（FB） 同 步 突 發（SB） 接 入 突 發（AB） 假 突 發（DB）時隙長度為156.25比特，保護段8.25比特尾比特：3比特，000尾比特 信息比特 訓練序列 信息比特 尾比特尾比特 全0碼 尾比特尾比特 信息比特 擴展訓練序列 信息比特 尾比特尾比特 訓練序列 信息比特 尾比特 保護段尾比特 填充比特 尾比特41邏輯信道 業務信道業務信道TCH 控制信道控制信道CCH42Tr

22、affic channelTCHSpeechDataTCH/HSTCH/FSTCH/9.6TCH/2.4TCH/4.8SACCHFACCHTCH業務信道43Control channelCCHDCCHSDCCHACCHSACCHFACCHCCCHRACHCBCHPCH/AGCHBCCHBCCHSCHFCCH控制信道44信道組合i) TCH/F + FACCH/F + SACCH/Fii) TCH/H(0,1) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1)iii) TCH/H(0,0) + FACCH/H(0,1) + SACCH/TH(0,1) + TCH/H(1,1)iv)

23、FCCH + SCH + BCCH + CCCHv) FCCH + SCH + BCCH + CCCH + SDCCH/4 + SACCH/C4vi) BCCH + CCCHvii) SDCCH/8 + SACCH/C8CCCH = PCH + RACH + AGCH45GSM系統信令結構UmAbisABTSBSCMSCL1L2L3MSTDMALAPDmRRMMCMTDMAPCMLAPDmLAPDRRBTSMPCMLAPDRRBTSMPCMBSSMAPSCCPMTPPCMBSSMAPSCCPMTPMMCMMSTDMA : Time Division Muple AccessLAPDm: Lin

24、k Access Protocol for Dm ChannelRR : Radio ResourceMM : Mobility ManagementCM : Connection ManagementPCM : Pulse Code ModulationLAPD : Link Access Protocol for D channelBTSM : Base Transceiver Station ManagementMTP : Message Transfer PartSCCP : Signalling Connection & Control PartBSSMAP: Base Statio

25、n System Mobile Application PartL1 : Layer 1L2 : Layer 2L3 : Layer 346MSBSCChannel activation ackChannel activationEncryption commandChannel requiredComplete Layer 3 Info.Authentication requestCall proceedingCipher Mode CompleteSABM(cm_serv_req)Immediate assign commandestablish indicationBTSChannel

26、requestUA(cm_serv_req)Cipher Mode CommandImmediate assignment MSCAuthentication responseSetupCipher Mode CommandCipher Mode Complete主叫流程之一47主叫流程之二MSBSCBTSMSCAssignment RequestChannel activation ackAssignment commandestablish indicationAssignment CompleteAssignment CompleteDeactivate SACCHRelease req

27、uestRelease confirmRF Channle releaseRF Channel release ackAlertingConnectConnect acknowledgeSABMUAChannel activation48MSBSCBTSMSC主叫流程之三Channel ReleaseRelease CompleteReleaseClear CommandRF Channle releaseDISCDeactivate SACCHRF Channel release ackRelease IndicationUADisconnectClear Complete49被叫流程之一M

28、SBSCBTSMSCChannel activation ackChannel activationEncryption commandChannel requiredComplete Layer 3 Info.Authentication requestCall confirmCipher Mode CompleteSABM(pag_resp)Immediate assign commandestablish indicationChannel requestUA(pag_resp)Cipher Mode CommandImmediate assignment Authentication

29、responseSetupCipher Mode CommandCipher Mode CompletePaging CommandPaging RequestPaging50被叫流程之二MSBSCBTSMSCAssignment RequestChannel activation ackAssignment commandestablish indicationAssignment CompleteAssignment CompleteDeactivate SACCHRelease requestRelease confirmRF Channle releaseRF Channel rele

30、ase ackAlertingConnectConnect acknowledgeSABMUAChannel activation51MSBSCChannel activation ackChannel activationEncryption commandChannel requiredComplete Layer 3 Info.Authentication requestTMSI reallocation completeCipher Mode CompleteSABM(loc_upd_req)Immediate assign commandestablish indicationBTS

31、Channel requestUA(loc_upd_req)Cipher Mode CommandImmediate assignment MSCAuthentication responseLocation updating acceptCipher Mode CommandCipher Mode Complete位置更新流程之一52MSBSCBTSMSC位置更新流程之二Channel ReleaseClear CommandRF Channle releaseDISCDeactivate SACCHRF Channel release ackRelease IndicationUAClear Complete53MSBSCBTS1BTS2內部切換流程Channel activationChannel activation ackMeasurement resultHandover commandMeasurement reportHandover accessHandover completeSABMUAHandover completeHandover perfor