GSM信令详解(完整版)

Hale Waihona Puke Baidu
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基本信令流程
移动终结短消息的基本流程
SC SMS_GMSC HLR VLR
MSC
短消息流程
MS
sms_message_transfer send_routing_info_for_smc map_forward_sms map_send_info_for_mt_smc 寻呼、接入请求过程同被叫过程 sms_message_transfer dilivery_report dilivery_report dilivery_report dilivery_report
浪潮通信信息系统有限公司
GSM网络信令流程
2015-6-19
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目录
一、 GSM基本信令流程
二、 GSM话音业务信令流程 三、 GSM呼叫异常信令分析
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基本信令流程
MS中SIM卡和AUC中存贮的信息：
SIM卡中：
固化数据：IMSI，Ki，A3、A8安全算法。这些内容不会更改。 临时的网络数据TMSI，LAI，Kc，被禁止的PLMN 业务相关数据
MSCa
MSCb
A Um
VLRb BSS2
(PCM&Channel type) (包含New TCH和切换参考号)
Perform handover(MAP) ( 全球目标小区标识 全球服务小区标识 信道类型) ( 分配切换 号码 ) Radio channel ack.(MAP) (包含 New TCH和HON.) IAM ACM
2、更新位置区 (CKSN，IMSI,LAIO,LAIn)
位置更新
MAP B MAP D VLR
BSSAP A MSC
HLR/AC 来访IMSI 3、鉴权参数请求(IMSI)
4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S，R)
鉴权成功后重新分配TMSI,存储 新位置区LAI和CKSN 7、更新位置
5、 6、鉴权响应
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目录
一、 GSM基本信令流程
二、 GSM话音业务信令流程 三、 GSM呼叫异常信令分析
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GSM话音业务呼叫信令流程
拆线部分
呼叫 信令流程 主叫移动 用户部分 被叫移动 用户部分
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GSM话音业务呼叫信令流程
主要移动用户信令流程
移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。一般 来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由 信息阶段。 鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等 几个步骤。经过这个阶段，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法 用户，允许继续处理该呼叫。 TCH 指配阶段 主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，主叫用户的话音信道已经 确定，如果在后面被叫接续的过程中不能接通，主叫用户可以通过话音信道听到MSC的语音 提示。 取被叫用户路由信息阶段主要包括：向HLR请求路由信息；HLR向VLR请求漫游号码；VLR回送 被叫用户的漫游号码；HLR向MSC回送被叫用户的路由信息（MSRN）。MSC收到路由信息后， 对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被叫用户的局向。然后进行话路接续。
2）网络标准
话务负荷（防止小区拥塞，均化话务；但扰乱了小区规划并增加了对周围区域的 干扰强度)，只在出现特殊事件，局部地区产生峰值时暂时使用，如举行运动会， 交易会，发生了自然灾害时等。 O&M原因，应操作维护方面的需要
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基本信令流程
同MSC基站间切换
A A BSS2 BSS1
指配命令，指配完成。经过这个阶段， 主叫用户的话音信道已经确定，如果在后 面被叫接续的过程中不能接通，主叫用户 可以通过话音信道听到MSC的语音提示。
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主叫信令流程
接入阶段
鉴权加密阶段
MS
Um A BSS A 信道请求(CHAN-REQ) 立即分配(IMMED-ASSIGN)
BSS1和 MS间无线传输信号测量 HANDOVER REQUIRED(目标小区表 ) 切换请求 切换确认 HANDOVER REQUEST (PCM&Channel type) HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE
(参数L3信息携带了无线接口上的 HANDOVER COMMAND消息 它包含 New TCH号切换参考号)
BSSAP A
MAP B MSC VLR
MAP D
HLR
AUC
业务请求（CM-SERV-REQ） CM-业务请求（CONN-REQ） CON-CONF(接续确认) CC
处理接入请求（PROC ACCES REQ） 鉴权参数请求 鉴权参数响应
AUT-INFO-REQ AUT-INFO-PROY
鉴权请求 鉴权响应
鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令， 加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。 经过这个阶段，主叫用户的身份已经得 到了确认，网络认为主叫用户是一个合 法用户，允许继续处理该呼叫
TCH 指配阶段
取被叫用户路由信息阶段 向HLR请求路由信息；HLR向VLR请求漫游号 码；VLR回送被叫用户的漫游号码；HLR向 MSC回送被叫用户的路由信息（MSRN）。 MSC收到路由信息后，对被叫用户的路由信息 进行分析，可以得到被叫用户的局向。然后进 行话路接续。
鉴权
AUC中：
用于生成随机数(RAND)的随机数发生器 鉴权键Ki 各种安全算法，这些安全算法和 SIM卡中的算法相一致。 AUC的基本功能是产生三参数组(RAND、SRES、Kc)，其中： RAND由随机数发生器产生； SRES由RAND和Ki由A3算法得出； Kc由RAND和Ki用A8算出。
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BSSAP A MSC L3信息
MAP B VLR
2.接入IMSI （attach IMSI） 3.IMSI接入证实
LAIn＝LAlo 即位置未改变 否则发“ 更新位置区”
4.位置更新接受（接入确认） 5.清除命令（释放资源） 6.清除完成
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基本信令流程
Um MS 1.IMSI分离 BSS L3信息 BSSAP A MSC
切换完成 HANDOVER COMPLETE
切换命令证实
CLEAR COMMAND 释放PCM CLEAR COMPLETE 释放资源
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基本信令流程
PLMN内不同MSC之间的基站间切换
移动
切换
MS
MS
Um A E B
BSS1
无线传输信号测量 HANDOVER REQ. ( 全球目标 小区表 )
IMSI分离
MAP B
VLR
3.清除命令（释放资源） 4.清除完成
2.分离IMSI （Deatch IMSI）
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基本信令流程
Um MS BSS 1、位置更新请求（L3消息） 2、更新位置区 (CKSN，IMSI/IMSIO,LAIO,LAIn) 3、鉴权启动（CKSN，R） BSSAP A MSC MAP B VLR
切换
Um
Um
MSC
MS
切换命令 HANDOVER COMMAND (包含 Target channel并携带了无线接口上 HANDOVER COMMAND 消息) 切换命令 HANDOVER COMMAND 通过原BSS,让MS转到新的信道 切换检测 HANDOVER DETECT 切换检测 HANDOVER DETECT 切换完成 HANDOVER COMPLETE MS 进入目标小区 (包含 New TCH号和切换参考号)
HANDOVER REQUEST HANDOVER REQUEST ACKNOW LEDGE
Allocation handover number Send handover report (HON.) 无线信道证实 ( 发送切换报告 )
HANDOVER COMMAND HANDOVER CMD 经原 BSS让 MS 转到新的 信道 CLEAR COMMAND CLEAR COMPLETE ANS Send end signal(MAP) 释放PCM0
位置更新
MS进入新位置区，新旧位置区在同一MSC覆盖区域内，即VLR并未改变
3、 4、鉴权响应（S）
3、 4、
4、SRES 5、启动加密(KC) 6、前传新TMSI 7、位置更新接受
鉴权成功后重新 分配TMSI，存储新位置 LAI和CKSN
8、 开 始 加 密 传 送 9、加密模式完成
8、加密模式命令（KC） 9、
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GSM话音业务呼叫信令流程
主要移动用户信令流程
移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成 为止。一般来说，主叫经过如下几个大的阶段：
接入阶段 鉴权加密
信道请求，信道激活，信道激活响应， 立即指配，业务请求等几个步骤。经过这 个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时 固定的关系。
切换检测 切换完成 发送 结束信号
HANDOVER DETECT HANDOVER COMPLETE BSS2新选TCH连到PCM电路 MS进入目标小区
~ ~
结束信 号
释放(TUP/ISUP) End signal(MAP)
~ ~
拆去 MSCa和 MSCb的物理连接 Handover report 释放切换报告
鉴权请求（AUTH－REQ） 鉴权响应（AUTH－RES）
启动鉴权 鉴权响应（AUTH－RES） 收到响应，VLR核对鉴权响应，如相符， 启动加密（START- CIP） 继续处理，否则，拒绝该用户业务请求
CM业务接受 加密模式命令 加密模式完成
CM-业务接受（ CM-SERV-ACC） 加密模式命令（CIP MOD CMD） 加密模式完成（CIP MOD COM）
10、位置更新接受(TMSIN,LAI)
11、TMSIn完成 存储 TMSIn LAIn 12、TMSI再分配完成证实 13、清除（释放资源） 14、清除完成 VLR清除老的TMSI 并记存新TMSI
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基本信令流程
位置更新涉及VLR和HLR
Um MS BSS 1、位置更新请求（L3消息）
5、 6、
6、鉴权启动(CKSN，R)
6、SRES
(IMSI,VLR号,LMSI,LAIn)
8、插入用户数据 (IMSI用户数据) 插入用户数据证实
VLRO 取消位置(IMSI) 取消位置证实(IMSI) (允许漫游)
8、位置更新接受(HLR号)
10、启动加密(KC) 11、前传新TMSI
10、 13、加密模式完成 14、 15、TMSI再分配完成 MS存储 TMSIn LAIn
3， 4 鉴权响应
3， 4，
3、鉴权启动 （CKSN，R）
核对符号响应“SERS” 回发相关“接受”消息 接受请求/拒绝请求 （鉴权成功/鉴权失败） 合法用户 非法用户
如“业务接受”“位置更 新接受”或“鉴权拒绝” 消息
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基本信令流程
IMSI附着
Um MS 1.位置更新请求 （ IMSI attach） BSS
基本信令流程
鉴权
是否执行鉴权，取决于运营公司要求。一般每次呼叫建立、位置更新、无呼叫接续建立 的补充业务激活、短消息交换（SMS）需执行鉴权，以保护运营商的利益。
Um MS BSS BSSAP A MAP B MSC VLR MAP D HLR/AC
相关业务请求 MAP消息（业务请求） （呼叫建立/位置更新/补充业务（短消息） （CKSN，IMSI/TMSI） 1、鉴权参数请求 （IMSI） 2、回送几组参数 （IMSI，KC，S，R）
10、加密模式命令（KC） 13、
14、位置更新接受
12、位置更新接受
TMSIn， LAIn 15、TMSI再分配完成证实
17、清除（释放资源） 18、清除完成
VLR存储TMSI
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基本信令流程
切换的起因：
1）无线标准
信号质量 场强 MS和/BTS接收电平 MS－BTS距离
切换
改善干扰与功率控制（选择在确保正常通信质量的情况下切换的小区以尽量减少 MS传输功率从而改善干扰）
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基本信令流程
移动始发短消息的流程图。
MS MSC 接入请求过程同主叫过程 sms_message_transfer map_send_info_for_mo_smc map_forward_sms VLR HLR SMS_IWMSC
短消息流程
SC
sms_message_transfer