通信流程.doc

Issue 3.3课程说明课程介绍GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。

其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被叫流程，汇接呼叫流程。

信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。

这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互关系，对移动性特征做重点说明。

课程目标本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。

对流程的介绍突出了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。

通过学习本课程，可以基本掌握：移动用户做位置登记的信令过程；1Issue 3.3•移动用户做主叫的信令过程；•移动用户做被叫的信令过程；•MSC做汇接呼叫的信令过程；•BSC内切换信令过程；•BSC间切换的信令过程；•MSC间切换的信令过程；•呼叫重建的信令过程；•定向重试的信令过程。

对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR，HLR）的功能有更加深刻的体会。

相关资料ETSI关于GSM的规范，主要是：GSM0408，GSM0808，GSM0902。

2Issue 3.3第一节呼叫过程的信令分析对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：•主叫移动用户部分•被叫移动用户部分•拆线部分1.1 主叫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。

•接入阶段主要包括：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。

•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。

3Issue 3.3•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。

主叫过程的信令流程如后面的图所示。

注意:应该注意的是：从VLR到HLR/AUC取鉴权集的过程不是必须的。

VLR到HLR/AUC取鉴权集时，HLR每次送5组，本次使用一组，另外4组保存在VLR中供后续的鉴权过程使用。

只有当VLR中的鉴权集使用完毕，VLR才发起向HLR/AUC取鉴权集的过程。

另外，如果MSC通过对被叫用户的MSRN的分析得知被叫用户是本局用户，那么就不会向其它MSC发送初始地址消息（IAI/IAM），而是根据被叫用户的位置区直接通知本局BSC对被叫用户发起寻呼。

如果被叫用户非本局用户，则通过信令路由分析，通过适当的链路向目的MSC发IAI消息，以建立话路。

4Issue 3.35主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令：当用户输入被叫号码完毕按下发射按纽后，手机（以下以MS 代替）将进行一系列动作，首先MS 将在随机接入信道（RACH ）向BSS 发送信道请求消息，以便申请一个专用信道（SDCCH ），BSC 为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息通知MS 为其分配的专用信道，随后MS 将在为其分配的SDCCH 上发送一个层三消息---CM 业务请求消息，在该消息中CM 业务类型为移动发起呼叫，该消息被BSS 透明的传送至MSC ，MSC 收到CM 业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知VLR 处理此次MS 的接入业务请求，（同时，由于在BSC 和MSC 之间用到了SCCP 有连接服务，为建立SCCP 连接，MSC 还将向BSC 回连接确认消息），收到业务接入请求后，VLR 将首先查看在数据库中该MS 是否有鉴权三参组，如果有，将直接向MSC下发Issue 3.36鉴权命令，否则，向相应的HLR/AUC 请求鉴权参数，从HLR/AUC 得到三参组，然后再向MSC 下发鉴权命令。

MSC 收到VLR 发送的鉴权命令后，通过BSS 向MS 下发鉴权请求，在该命令中含有鉴权参数，MS 收到鉴权请求后，利用SIM 卡中的IMSI 和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应消息送达MSC ，MSC 将鉴权结果回送VLR ，由VLR 核对MS 上报的鉴权结果和从HLR 取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后，VLR 将首先向MSC 下发加密命令，然后通知MSC 该MS 此次接入请求已获通过，MSC 通过BSS 通知MS 业务请求获得通过，然后MSC 向MS 下发加密命令，该命令内含加密模式，MS 收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此MS 完成了 整个接入阶段的工作。

TCH 指配阶段、取被叫漫游号码阶段主要信令：经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，按照规范，此时MS 将发送一个set up 消息，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息，MSC 收到此消息后，首先通过S.I.F.O 消息 向VLR 查询该用户的相关业务信息，VLR 根据此次业务类别和开户时MS 已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续，如果可以继续，通过完成呼叫消息向MSC 回送该用户数据，MSC收到该信息后，通过呼叫继续消息，经Issue 3.3BSS通知MS呼叫在继续处理之中，然后，根据A接口电路情况，向BSC发送指配请求消息，在该消息中选定某条A接口电路，BSC收到该指令后，向BTS、MS指定无线资源，MS收到该指令后，占用成功回送分配完成消息，到此TCH指配阶段完成，本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。

MSC收到MS上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSRN后，想主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAI消息。

至此主叫信令流程基本结束。

1.2 被叫信令流程对移动用户来说，被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。

一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，通话阶段。

•接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。

经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。

•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。

经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。

7Issue 3.38• TCH 指配阶段 主要包括：指配命令，指配完成。

经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。

如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。

• 通话阶段主要包括：计费命令等。

被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程当一个端局MSC 收到它局发送的IAI 消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC 会首先通过S.F.I.C 消息向相应的VLR 查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR 通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC 发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信息（LAI ），MSC 收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的BSC 的信令点编码，向相应的BSC 下发寻呼命令， BSC 通知所控制的BTS 在寻呼信道（PCH ）下发寻呼消息。

手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入信道（RACH ）上报寻呼响应消息，（由于在A 接口用到了SCCP 的有连接服务，所以寻呼响应同时被视为SCCP 的连接建立请求消息，MSC 的SCCP 层对应的应该回一个连接证实消息），同时MSC 向VLR 发送处理接入请求消息，VLR 首先启动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果VLR 中没有该用户的鉴权三参组，VLR 会发起向HLR 取鉴权参数的过程（详细过程可以参见主叫用户的接入过程中的鉴权过程），否则VLR 会直接向MSC发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含Issue 3.3有该用户的一个鉴权三参组（RAND，KC，SERS），MSC收到该消息后，会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权命令，MS收到鉴权请求后，根据SIM卡中的KI，计算出对应的SERS，之后，将SERS在鉴权响应消息中上报MSC，MSC回送至VLR，VLR收到鉴权响应消息后，核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致，如果一致，向MSC发送接入请求接受消息，通知MSC该用户的此次接入请求被接受。

并通过完成呼叫消息向MSC回送被叫的用户信息；如果不一致，此次呼叫将被拒绝。

9Issue 3.3被叫TCH指配阶段、通话阶段主要信令流程：MSC收到完成呼叫消息后，向BSS侧发送SETUP消息，提示将建立呼叫，MS收到该消息后，回送呼叫证实消息，之后，MSC选择相应的A接口电路，向对应的BSC发送指配请求消息，BSC根据资源情况分配相应的无线资源，并通知MS，MS占用成功后回送指配完成消息，同时被叫MS开始震铃，向其所在MSC回震铃消息，该MSC向主叫所在MSC回地址全消息，主叫所在MSC向MS发送被叫震铃消息，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次呼叫，按应答按纽，此动作被手机翻译成为CONNECT消息，向MSC发送，MSC收到该消息后，向主叫MSC发送应答消息（ANC），主叫MSC收到此消息后，向主叫MS发送连接建立请求消息，主叫MS相应的向主叫所在MSC回连接证实消息，此消息经被叫MSC传送至被叫MS，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通话。