MS主被呼叫过程分析

MS 主叫过程分析
设一个移动台处于开机并且处于空闲状态，若它要建立与另一用户的呼叫（在此以与一个PSTN 用户的通信过程为例），在用户看来他只要输入另一个用户的号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。

其实移动台和网络需经过许多步骤才能将呼叫建立起来
一、呼叫建立过程
移动台首先需建立一个与MSC 的主信令链路，并要进行鉴权加密及TMSI 重分配的过程，详细过程见第二节和第三节的内容。

（一） 被叫号码分析过程
在以上过程完毕以后，此时移动台才进入呼叫建立过程。

首先将由移动台向网络发出一个启动（SETUP ）的报文，该消息包含着被叫号码和所需业务等许多内容（对于数据业务这种说明可以比较长而且详细，对于补充业务还可以包含各种附加的信息），此时MSC 就能够根据它来进行呼叫接续。

当MSC 收到SETUP 消息，就要将该消息通过向其VLR 发送出局呼叫消息（SEND_INFO_FOR_O/C_CALL ）,VLR 在收到该消息后，根据其在位置更新过程中从HLR 获得的该用户数据消息，来分析被叫的号码（在VLR 中有各种号码分类的信息，它会检查看是否有指向该号码的能力）和主叫用户本身的能力（根据主叫用户原来注册的业务是否支持本次呼叫的所需业务，如在拨打国际长途时则看是否有国际长途受限），以及网络本身的资源能力等等）核对是否能接纳这种需求，若某些项目不能通过，则向MS 发出释放完成（RELEASE COMPLETE ）的消息，呼叫建立就此失败，以后MS 再将底层的连接释放掉，然后转入空闲状态；若可以通过VLR 则向MSC 发回完成呼叫能力查询（COMPLETE_CALL ）的报文。

当MSC 收到此确认后则向MS 发出呼叫继续（CALL PROCEEDING ）的消息表示主叫用户的呼叫请求已经通过了核 对，呼叫正在进行之中。

（二）话音信道指派过程（接续分配）
在MSC 向MS 发出（CALL PROCEEDING 消息后，它就要根据业务请求， B T S /M S
B S
C A l e r t i n g
C o n n e c t
C o n n e c t -A c k n o w l e d g e
T i m e r b e tw e e n m e s s a g e s
A u t h R e s p o n s e
(A C M )
图示呼叫建立过程
来激活后续分配，即分配给用户TCH话音信道的流程。

此时，MSC要向BSC发出指派请求（ASSIGNMENT REQUEST）消息，在此消息中将含有所请求信道的类型等内容来要求BSC来给此次呼叫分配TCH话音信道。

BSC在收到MSC的信道请求后，如果发现有TCH信道资源的话就会向BTS发出请求激活TCH信道（Channel Activation for TCH）的消息，来激活相应的地面资源，该消息发出的同时也会启动本身的一个计时器，若该BTS将电路等资源准备好后，就会向BSC发出信道激活响应（channel activation ack）的报文。

若此时BSC已无资源则向MSC返回无资源（RESOURCE FAILURE）的消息，而系统允许排队（要根据BSCQUEUEINGOPTION所指示的方法有ALLOWED/MSC 决定、FORCED/是由O&M驱使的、NOT ALLOWED）的话，则BSC向MSC发出排队指示（QUEUING INDICA TION）的消息，并将指派请求消息放入队列同时打开T11定时器，如定时器超时则向MSC发出清除请求（CLEAR REQUEST消息）。

其中立即指派请求，BSC内切换，BSC间切换是不许排队的，仅TCH资源请求（即指派请求和小区内部切换）允许根据内部优先级的的指示来按优先顺序给相应的请求分配在规定时间内被释放掉的信道，若排队长度或等候时间超出要求则请求将被拒绝。

在BSC收到BTS发出信道激活响应（CHANNEL ACTIV ATION ACK）的报文后，就按照BTS 所提供的该信道的物理信息将它放在指派命令（ASSIGNMENT COMMAND）的消息中（该消息中包含着信道类别如话音/数据的指示，信道的速率和类别及话音解码算法和透明传输指示时器，分配优先级以及CIC电路识别码）通过SDCCH信道发给MS。

在MS收到基站发来的ASSIGNMENT COMMAND消息后，将会就将收发信配置调整到该TCH信道上，通过FACCH信道（此后传递信令，将都采用该信道形式，其实它就是利用的TCH信道，唯一不同是将TCH突发脉冲的标识位由0改为1，这种形式被称为偷帧）向系统发出SABM消息，系统在收到该消息后，会向BSC发出ESTABLISH INDICA TION （建立指示消息），同初始分配信令信道一样，需系统再发回一条UA的证实帧。

当MS收到UA帧后将通过FACCH信道向系统发出分配完成（ASSIGNMENT COMPLETE）消息，若因无线接口失败、无线接口消息失败或因干扰和硬件问题无法识别指派信息等原因MS无法占用该指定的信道，MS就会向系统发出ASSIGNMENT FAILURE （指派失败），若因干扰等原因MS未收到系统发给它的指派命令或系统未收到MS的响应导致在BSC未收到MS返回的消息，则系统将该信道释放掉。

在BSC收到分配完成的信令后，一方面向MSC发出指派完成（ASSIGNMENT COMPLETE）消息，一方面向BTS发出无线信道释放（RF CHANNEL RELEASE）消息，要求将以前占用的SDCCH信令信道资源释放掉，当BTS完成了信令信道的释放后，将发给BSC一条信道释放完成（RF CHANNEL RELEASE ACK）消息，BSC收到此消息后就认为该信道已返回到空闲状态下，该资源可以用于分配给新的信道请求。

图示业务信道指派过程
问题研究：
1、针对不同的用处，GSM分别有三种分配信道的程序。

分别是初始化信道分配、接
续信道分配、切换信道分配。

●初始化信道分配：是用于MS与网络之间建立信令的传输所必须的，如处理位置更
新的需求等。

在建立信令传输过程中，系统也可首先选择给它分配TCH信道，这
被称为过早分配（VEA）；若首先选择给它分配SDCCH信道，在需要时才分配TCH
信道，这被称为预分配（EA）；若首先选择给它分配SDCCH信道，当在被叫端发
回连接消息（CONNECT）时，才分配TCH信道，这被称为停止广播建立呼叫
（OACSU），在当前阶段我们采用的是EA分配模式。

在初始化分配中，若使用了
EA分配模式，当无有可用的SDCCH信道时，也可给该信道请求并根据该请求的
优先级来直接分配TCH信道，来替代SDCCH信道完成信令消息的传送，但应注
意用TCH信道来传送信令是相当浪费的（因为一个TCH信道相当于八个SDCCH
信道），当这种情况相当严重时，应及时增加SDCCH信道以满足网络的需要。

●接续信道分配：这对应于在本节中所讲到的内容，当利用初始分配的信令信道完成
鉴权加密过程后，若该次通信有传递话音或数据的请求时，则触发接续信道的分配
来分配一个TCH信道。

●切换信道的分配：该分配用于在呼叫过程中，由于切换的需要来申请网络给它一条
信道。

在该分配中根据是通过SDCCH过程中的切换或是在TCH过程中的切换，
来分配相应的信道。

2、小区内部切换过程和该指派过程的程序是一样的，只是报文的名称不同而已。

和立即指派过程有些类似，当在MS 的指派过程中，BSC将触发一个T3107的定时器，该定时器在BSC向BTS发送指派命令（ASSIGNMENT COMMAND ）的报文启动，在收到BTS 发出的指派完成时（ASSIGNMENT COMPLETE ）时，将该定时器复位。

该定时器逾时一般是由于无线链路覆盖很差导致的，当此定时器逾时后，将认为移动台已脱网，则将占用的该资源释放掉让给其它的移动台。

通过经验值，一般信道的指派过程将在2秒中完成，如在两秒中BSC仍未收到指派完成消息，则该指派过程失败。

但有时网络质量很差需重复发某些消息，此阶段则可延长至5秒。

一般来说，当该小区的话务负荷很重，则可将该定时器设为2~5秒。

若较为空闲，则可将该定时器设为10秒。

（三）、呼叫连接过程
当收到BSC发回的指派完成消息后，MSC在向被叫端送出初始化地址I AM消息（该报文中含有可用于被叫接续的消息，通过它来建立与被叫网络之间的路由），不用很久就会收到被叫端网络发回的有关呼叫建立的报告，若成功MSC则会收到ACM（地址完成）消
息，如果因某种原因（如对端占线或线路拥塞等等）呼叫建立失败，主叫MSC则会收到被叫端发出的RELESASE（释放）消息。

此时如果MSC收到被叫端发回的ACM（ADDDRESS COMPLETE 地址完成）消息后，它的反应是将ALERTING（待命）消息发给该MS（该消息可由MS翻译成回铃音），该消息属DTAP消息类别，若被叫不应答而主叫也没有终止的动作，经过一定的时间，网络端会终止呼叫或可执行无应答转移。

如此时被叫摘机，MSC会收到被叫端发回的ANSWER（应答）消息，此时主叫与被叫之间的链路接通，MSC将发给MS一条CC协议中的CONNECT（接通）消息，MS收到该消息后将停止待命指示，接着向系统返回CC协议中的CONNECT ACKNOWLEDGE（接通确认），当系统收到此消息时，就开始记费。

如被叫端是数据设备，在收到SETUP指示后可直接进入CONNECT 状态。

这时呼叫建立过程完毕，双方进入通话或传送数据业务阶段。

二、呼叫释放过程
若主叫先挂机时，则MS利用FACCH信道向MSC发出Disconnect(拆线)消息，在MSC 收到该消息后，则向被叫端发出释放消息来通知对方通信终止，端到端的连接到此结束。

但至此呼叫并未完全结束，因为系统与MS之间仍需保持一定的任务，如送收费指示等，当系统认为与MS之间的连接已无必要时，则向主叫端MS发出RELEASE（释放）消息，在MS收到该消息后会向系统发出RELEASE COMPLETE（释放完成消息），表呼叫已结束。

同样当由被叫先挂机时，也会向主叫端发出RELEASE的消息，MSC在收到该报文后，将向主叫MS发出DISCONNECT的消息，当为非正常结束时，该报文还进一步指出了非正常结束的原因。

在MSC收到MS的释放完成（RELEASE COMPLETE）消息后，则向BSC发出清除命令（CLEAR COMMAND）的报文消息来释放所有信令链路.，在该消息中携带着此次呼叫清除的原因，例如，因切换完成而清除还是因位置更新完成而清除等等。

当由于是无线接口消息失败，无线链路失败或因设备故障等原因导致呼叫进程非正常性释放而向系统发出清除请求（CLEAR REQUEST）消息。

BSC收到该命令后，一方面向MS发出释放信道（CHANNEL RELEASE）的消息，表示将所有底层链路释放掉要求MS返回空闲模式下，同时将T3109定时器启动。

移动台收到该命令后，就要拆除上行信令链路（即停止发送上行方向上的SACCH随路信令的测量报告），当它发现下行链路已被拆除后，即发现BTS的无线链路超时值（RADIOLINKTIMEOUT）已变为0时，将向BTS发送DISC消息,表示无线链路已拆除,MS 已返回到空闲状态下，BSC收到后，将向MS发出UA的证实。

当BTS发现上行链路已被拆除后，将向BSC发出释放指示（RELEASE INDICA TION）消息来向BSC报告这一事件。

为了保证上下行链路都能及时的拆除，在BSC向MS发出CHANNEL RELEASE消息要求拆除上行链路的同时，随后它还要向BTS发出去活SACCH（Deactivate SACCH）的报文消息来，将要求释放下行的随路信令（即要求停止双方之间的信令联系）。

BTS在收到此消息后，将停止传输下行链路的SACCH帧，从而使移动台的的下行链路故障计数器在一给定的时间后不可避免的降为0。

当BTS开始执行停止SACCH下行链路的系统消息后，即向BSC发出去活SACCH响应（Deactivate SACCH ACK）消息。

BSC收到RELEASE INDICA TION消息后,将定时器T3109复位,并启动定时器T3111, ,随即并向BTS发出RF CHANNLE RELEASE(此时将T3111复位)要求释放TCH资源(此时才释放物理信道资源是为了给呼叫重建留有时间)当收到BTS返回的RF CHANNLE RELEASE ACK消息时,BSC就认为该信道资源已空闲可用于再分配了. 此时它还要将向MSC发出
CLEAR COMPLETE消息,表无线链路已清除完毕.
MSC收到此消息后,则会通过发RLSD和收RLC来完成对SCCP连接的释放.到此该信令流程已彻底完毕.
图示通信信道释放过程
MS被叫过程分析
一、查询过程
当主叫端信令链路建立起来之后，主叫端将把初始化地址消息（IAI）发送给其关口局MSC（GMSC），因为在该IAI消息中含有被叫用户的MSISDN，GMSC就可以根据其MSISDN 号码分析出其被叫归属HLR的七号信令识别号，于是GMSC就可向该HLR发出一条送路由消息（SEND_ROUTING_INFORMA TION）的报文，HLR收到该消息后，将检查用户的记录，然后根据记录内容采取不同的步骤并给GMSC相应的应答。

其一：在正常的情况下，HLR在这时只知道该用户目前所在VLR的部分识别号（如CCS7地址或通用的标志）。

为了能使该呼叫获得到达该MSC的最终路由信息，HLR将向被访VLR发送一条提供漫游号码（PROVIDE ROAMING_ NUMBER）的报文，该报文中含有用户的IMSI等信息，来请求VLR给该次呼叫提供一个MSRN号码，当被访MSC/VLR收到此消息后，将从空闲号码中选择出一个漫游号码，并将其同IMSI临时联系起来，并通过回送漫游号码结果（PROVIDE_ROAMING_NUMBER_RESULT)的报文将分配给该次呼叫的MSRN号码发换给HLR作为应答。

当HLR收到被访的VLR提供的MSRN后，将以一条回送路由信息结果（SEND_ROUTING_INFORMA TION_RESULT）的报文将消息转到发起呼叫的GMSC。

此时GMSC就可以通过获得的MSRN号作为地址来找到被访的VLR并向其发送初始化地址消息IAI，当被访MSC收到该消息后可通过MSRN从其存储器记录中中恢复该移动用户的IMSI，来进行寻呼该移动台的过程。

当呼叫完全建立起来后，就可以释放该漫游号码以供其它用户所使用。

其二：通过被叫VLR发回的消息指示，若被叫用户记录被设置为闭锁全部来话（BAIC）或闭锁漫游情况下的来话（BIC_roam）且目前该用户正处于漫游中。

此时HLR将对该呼叫进行处理（放相关录音等）。

其三：用户记录被设为无条件前转（CFU），HLR将该转移号码发回到原GMSC再由GMSC分析此号码来重新定义路由。

其四：当该呼叫不可及即没有该用户目前所在的VLR号码，而且又没有设置呼叫前转，此时将给GMSC发回出错的消息（ERROR）。

二、寻呼过程
当被叫MSC收到GMSC发来的IAI消息后，将向其VLR发送一条入局呼叫消息（SEND_INFO_I/C_CALL）,VLR在收到该消息后，来分析被叫的号码（在VLR中有各种号码分类的信息，它会检查看是否有指向该号码的能力）和网络本身的资源能力等等来核对是否能接纳这种需求，若某些项目不能通过将通知主叫端呼叫建立失败。

在正常的情况下VLR将向MSC发送寻呼（PAGING）的MAP消息，该消息中含有该移动台所在的位置区（LAI）以及被寻呼用户的IMSI或TMSI的号码，来通知MSC开始执行寻呼该移动台的过程。

当MSC从VLR中获得移动台目前所处的位置区后，将向这一位置区中的所有BSC发出寻呼（PAGING）的报文，该报文中含有寻呼所需的必须发寻呼消息的小区列表及TMSI 和IMSI信息，其中IMSI有两个用处，一个是可以用来通过小区的寻呼信道来寻呼移动台，
一个是为了处理不连续接收所所被用来确认寻呼子信道的。

BSC将对依据表中所定义的该位置区的所有小区发出寻呼命令（PAGING COMMAND）在该报文中将含有所属寻呼子信道组的号码和所占用的时隙号（通过IMSI号码的后三位、寻呼子信道总数和该小区用于寻呼时隙的总数计算所得）。

当小区收到该寻呼命令时，将该寻呼所属的寻呼子信道上发出寻呼请求消息（PAGING REQUEST），在该消息中携带有被寻呼用户的IMSI或TMSI号码。

此时，被叫移动台若在其守侯的寻呼子信道上，通过对寻呼消息的解码，若发现是对自己的寻呼，则将发出信道请求（channel request）来触发初始化信道分配过程（详见第二节），当收到网络对它的立即指派命令时，则通过SABM帧在所被指派的信道上发回寻呼应答（PAGING RESPOSE）的初始化报文。

此后再通过一系列的鉴权加密，TMSI重新分配过程，就进入了被叫的呼叫建立过程。

图示寻呼
三、被叫的呼叫建立过程
当MSC完成了对移动台的TMSI重新分配后，就会向移动台发一条启动（SETUP）的消息，其中包括了呼叫所必须的细节（如请求的业务类别和主叫号码等），被叫移动台收到此消息后，则将该消息进行核实，如果移动台能处理主叫请求的业务类别，就返回一条呼叫核准（CALL CONFIRMED）消息，在该消息中，还将携带着移动台选定的参数，如移动台可选用哪一种速率的信道（全速率TCH及半速率TCH）和选定的业务类别。

当MSC收到呼叫核准的消息后，将向BSC发起指派请求，来给被叫用户分配话音信道。

指派过程完成消息后，被叫移动台将向网络发出待命（ALERTING）的消息，此时被叫移动台将出现震铃提示，MSC在收到该指示后，则向主叫方发出地址完成的消息（ACM），主叫端在收到该消息后也会将该提示发给主叫用户。

此时，被叫用户在听到提示，作应答后，即将发送给MSC一条接通（CONNECT）的
消息，MSC在收到此消息后接通全部传输链路，用户端到端的传输正式建立。

问题研究：
1、寻呼请求报文种类：
为了与寻呼所用的识别符大小相适配，GSM将寻呼报文分为三类，分别称为PAGING REQUEST TYPE1、TYPE2和TYPE3。

TYPE1能携带两个任意种类的识别符（即可承载两个IMSI）；TYPE2能承载两个TMSI和一个任意种类的识别符；TYPE3可承载4个TMSI。

2、寻呼重发：
为了防止移动台可能在一次寻呼内没能对给它的寻呼消息准确解码，或做信道请求时，由于种种等缘故也没有被网络所解码，造成寻呼失败，因而GSM引入了寻呼重发机制。

在北电小区参数中，提供了三个参数控制呼叫重发，分别是noOfRepeat(基站对移动台的寻呼消息的重发次数)、delayBetweenReTrans（同一寻呼命令的两次重发之间相隔的寻呼子信道周期）、retransDuration（同一寻呼命令的首次发送和末次发送所间隔的最大寻呼子信道块数）。

在设置此类参数时应注意不要造成，用户很快挂机后的二次寻呼。

典型的重发次数是3次。

3、呼叫转移对路由的影响
在补充业务中对呼叫路由影响最大的要算呼叫转移的功能，有许多的原因会引起呼叫转移，其中分为无条件前转（CFU）、遇忙前转（CFB）、呼叫不可及前转（CFNRc）、呼叫无应答前转（CFNRy），系统对它们的处理办法也是不一样的，下面让我们具体讨论一下其路由选择的过程。

（1）无条件前转（CFU）
当GMSC向HLR发路由请求消息(SEND_ROUTING_INFORMATION)后，如HLR发现该用户有无条件转移的功能后，将在回送路由结果消息(SEND_ROUTING_INFORMATION_RESULT)直接把该转移号码发回到原GMSC再由GMSC分析此号码来重新定义路由。

（2）遇忙前转（CFB）
当GMSC通过从HLR中得到的被叫的漫游号码MSRN找到VMSC/VLR后，却发现被叫用户正忙，且有遇忙转移CFB的功能，则由其VMSC/VLR完成该转移号码的呼叫转接，送至第三方。

当未发现有CFB的功能时，将直接对该呼叫进行处理（如发用户忙的录音等）。

此时并不执行寻呼过程。

（3）呼叫不可及前转(CFNRc)
该功能要根据网络端如何判断被叫不可及的方法，其处理的办法也不同。

一种情况是当被叫用户最后一次在某地理区域进行位置登记时没有成功，在HLR中记录了这种情况，已经知道无法接到该移动用户，于是就可以自己做出呼叫不可及前转的判决。

另一种情况是当HLR中没有这种登记时，呼叫仍按正常的过程进行，直到MSC对该用户进行寻呼，而在规定的时间内没有得到用户的发回的寻呼响应（PAGING RESPOSE），则判定该用户不可及，而MSC则将该呼叫前转。

这种情况发生的原因很多，一种原因是在该用户进入了盲区或移动台掉电，此时因VMSC对IMSI附着的用户还未做定期的查询，因而无法判断该移动台的状态，而导致对它们的寻呼失败。

还有一种原因是该移动台正在LAC 边界进行着频繁的位置更新活动而无法去响应寻呼或当去申请信道时因网络无信道资源或指派不成功，而导致寻呼超时。

还有一种情况是该移动用户关机造成的（IMSI分离），由于这种标志是在VLR而不是在HLR，因而由此引起呼叫前转只能由VMSC/VLR发起。

（4）呼叫无应答前转（CFNRy）
当VMSC对该用户寻呼成功，而且被叫端向系统发回了待命（ALERTING）的消息，但在系统规定时间内，被叫用户并没有应答，即回发连接（CONNECT）消息，而且VMSC 发现该用户激活了呼叫无应答前转的功能，则由此引起呼叫前转。

在此大家应值得注意的是，在激活呼叫转移功能后，对于主叫用户只收取GMSC以内的路由的费用，而对于被叫用户却不同了，因为他将要承担第二路由的费用，假如被叫用户在国外而前转的对象在国内，这时原来一次国内通信可解决的问题，将变为两次国际呼叫。

为了避免该问题的发生，在这种情况下最好设为无条件前转。

4、呼叫等待（CW）和呼叫保持（HOLD）：
在补充业务中，GSM有一个呼叫等待的业务。

当MSC收到主叫端对它发来的IAI消息后，当发现被叫用户正在进行另一个通信时，且该用户激活了呼叫等待功能，则MSC则可跳过寻呼过程及移动台和MSC之间低层的建立过程，将利用它们之间已存在的信令方式，直接移动台发出SETUP的报文。

如当激活了呼叫保持功能后，就可在两者之间切换通话。

当遇忙前转（CFB）和呼叫等待同时被激活时，当另一个呼叫到来时，也会先启动呼叫等待的业务，当再有一个呼叫到来时才启动呼叫遇忙前转的业务。