GSM信令流程详解

释放请求（Release Request）
8
释放证实（Release Confirmation）
9
释放指示（Release Indication）
10
非证实数据请求（Unit Data Request）
11
非证实数据指示（Unit Data Indication）
引言 呼叫过程的信令分析
对移动用户来说，主叫和被叫是基本独立的两个流程。主叫的过程从和BTS的信道请求开始，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。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。
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。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。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。如果VLR中的鉴权集使用完毕，则VLR发起向HLR/AUC取鉴权集的过程。
编号
消息名
1
提醒（Alerting）
2
呼叫进程（Call Proceeding）
3
进展（Progress）
4
建立（Setup）
5
连接（Connect）
6
呼叫证实（Call Confirmed）
7
紧急建立（Emergency Setup）
8
连接证实（Connect ACK）
9
用户信息（User Information）
9
信道模式修改证实（Channel Mode Modify ACK）
10
系统消息1（System Information 1）
11
系统消息2（System Information 2）
12
系统消息3（System Information 3）
13
系统消息4（System Information 4）
3.
3.1
无线资源层（RR）主要负责无线资源的管理和分配。无线资源层的消息从BTS传送至MS上相应的层，虽然这些消息在Abis接口上出现，但是它们可能包含在更低层的结构中。下面我们来看看在RR层上的一些消息，具体如表1：
编号
消息名
1
部分释放（Partial Release）
2
信道释放（Channel Release）
3.4
BTS管理层（BTSM）主要负责控制BTS的一些操作。从RR层来的消息要发送到MS，必须要以一定的消息类型来发送，这个消息类型就是BTSM中的数据请求消息；同样，从MS来的第三层要发送到BTS，也必须要以一定的消息类型来发送，这个消息类型就是BTSM中的数据指示消息。下面我们来看看在BTSM层上的一些消息，具体如表4：
Dm信道的链路接入规程（LAPDm）：在BTS和MS之间传送。
图1BSS系统中的信令应用
2.
2.1
在GSM移动通信系统中，BSS系统的信令模型采用了一般的OSI七层协议中的低三层协议，从低到高依次包括：
第一层（L1）：物理层
第二层（L2）：链路层
第三层（L3）：网络层
BSS系统的信令模型如图2。
图2BSS系统信令模型
移动管理层（MM）主要用于在网络中的用户设备的注册和用户的鉴别，移动管理层的功能在MSC一侧实现。
连接管理层（CM）是GSM信令模型中的最高一层，这个我们可以从它在信令模型中的位置可以很清楚的看到（在MSC和MS的信令模型结构的最高层）。在GSM系统中，无线资源层是与用户之间一个基本的接口。
连接管理层又可以被分为三个子层：CC（呼叫控制），主要负责呼叫的建立、维持和释放；SS（补充业务）；SMS（短消息业务）。
其中各层协议的含义如下：
LAP_Dm：Dm信道的链路接入规程
RR：无线资源管理
CM：通信管理
SMS：短消息管理
SS：补充业务管理
CC：呼叫管理
MM：移动管理
LAPD：D信道的链路接入规程
BTSM：BTS管理部分
MTP：消息传送部分
SCCP：信令连接和控制部分
BSSMAP：BSS管理应用部分
DTAP：直接传递应用部分
3
部分释放完成（Partial Release Complete）
4
信道模式修改（Channel Mode Modify）
5
RR状态（RR Status）
6
重定义频率（Frequency Redefinition）
7
测量报告（Measurement Report）
8
级别更新（Classmark Change）enquiry
6
鉴权请求（Authentication Request）
7
鉴权响应（Authentication Response）
8
识别请求（Identity Request）
9
识别响应（Identity Response）
10
TMSI再分配命令（TMSI Reallocation Command）
11
TMSI再分配完成（TMSI Reallocation Complete）
12
CM业务接收（CM Service Accept）
13
CM业务拒绝（CM Service Reject）
14
CM业务请求（CM Service Request）
15
CM重建立请求（CM Re-Establish Request）
16
MM状态（MM Status）
表2MM层的消息列表
3.3
在一般的呼叫建立过程中，在Abis接口上生成消息的最后一层是在连接管理层（CM）中的子层呼叫控制（CC）中实现的。呼叫控制主要负责呼叫的建立、维持和清除。在CM中的其它两个子层是SS（补充业务）和SMS（短消息业务）。下面我们来看看在CC子层上的一些消息，具体如表3：
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，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。
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。
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，主叫听回铃音，被叫振铃。如果这时被叫用户摘机，主叫用户进入通话状态。
拆线可能主叫发起，也可以被叫发起。流程基本类似：拆线，释放，释放完成。没有发起拆线的用户会听到忙音。释放完成后，用户进入空闲状态。
汇接呼叫指主叫用户、被叫用户都不在本局的呼叫。没有和BSS，PSTN相连的MSC是汇接局。移动交换机处理汇接呼叫的过程和固定交换机基本相同，区别移动被叫用户的号码是漫游号码，不是IDSN/PSDN号码。
1.
作为GSM移动通信系统，主要实现一种任何时间、任何地点、任何通信对象之间的通信。那么在这样一个通信过程中，通信对象之间不仅要传送对通信对象有用的语音及数据，还包括一些信令。在BSS系统中，涉及到的信令如图1，其主要内容有：
七号信令（NO.7）：在MSC和BSC之间传送；
D信道的链路接入规程（LAPD）：在BSC和BTS之间传送；
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，拆线阶段。
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。
10
修改拒绝（Modify Reject）
11
修改（Modify）
12
修改完成（Modify Complete）
13
拆链（Disconnect）
14
释放完成（Release Complete）
15
释放（Release）
16
停止DTMF（Stop DTMF）
17
停止DTMF证实（Stop DTMF ACK）
编号
消息名
1
数据请求（Data Request）
2
数据指示（Data Indication）
3
错误指示（Error Indication）
4
建立请求（Establish Request）
5
建立证实（Establish Confirmation）
6
建立指示（Establish Indication）
7
18
状态查询（Status Enquiry）
19
开始DTMF（Start DTMF）
20
开始DTMF ACK（Start DTMF ACK）
21
开始DTMF拒绝（Start DTMF Reject）
22
阻塞控制（Congestion Control）
23
状态（Status）
24
通报（Notify）
表3CM层中CC子层的消息列表
20
切换完成（Handover Complete）
21
指配命令（Assignment Command）
22
指配失败（Assignment Failure）
23
加密模式完成（Cipher Mode Complete）
24
加密模式命令（Cipher Mode Command）
25
扩展立即指配（Immediate Assignment Extended）
在GSM中，BTS与MS之间的Um接口的数据链路层通过LAPDm（Dm信道的链路接入规程）实现；BTS与BSC之间的Abis接口的数据链路层通过LAPD（D信道的链路接入规程）实现。
2.4
网络层主要用于建立端到端的连接，并实现寻址和选择路由功能。在网络层上，它主要负责通过一个任意的网络拓扑结构从目的地取得消息。
编号
消息名
1
IMSI分离指示（IMSI Detach Indication）
2
位置更新接收（Location Update Accept）
3
位置更新拒绝（Location Update Reject）
4
位置更新请求（Location Update Request）
5
鉴权拒绝（Authentication Reject）
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，那么向另外MSC的初始地址消息就不会发送，而是根据被叫用户的位置区直接向BSC发起对被叫用户的寻呼过程。如果被叫用户非本局用户，则通过IAI将话路接续到适当的MSC去。
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，在本文中，将通话结束后的拆线过程放在被叫过程中。
在GSM中，网络层可以被分为三个子层：CM层（连接管理层）、MM层（移动管理层）和RR层（无线资源层）。
无线资源层（RR）为移动管理层（MM）提供了一些服务，无线资源层的主要作用包括建立、维持、释放物理连接（比如无线的业务和控制信道）。无线资源层的一些主要功能在BSC中实现，但部分功能在BTS中实现。
26
立即指配拒绝（Immediate Assignment Reject）
27
附加指配（Additional Assignment）
28
立即指配（Immediate Assi动管理层（MM）在MS和MSC中实现。移动管理层（MM）主要用于在网络中的用户设备的注册和用户的鉴别，在其它处理中，MM参与到位置更新、鉴权、TMSI再分配等过程中。下面我们来看看在MM层上的一些消息，具体如表2：
2.2
物理层主要负责物理数据单元的无错传送。在物理层上，定义了传输路径上的电气特性。
在一般系统中，BTS与MS之间的Um接口的物理层采用无线路径，在BTS与BSC之间的Abis接口的物理层采用在不均衡的75Ω同轴电缆或120Ω双绞线上的2048bps的CEPT数据流。
2.3
在链路层上，主要功能有：帧传递、无错传送以及通过物理层实现两连接实体之间的比特传送。在链路层上的任务主要是建立、维持和释放两连接实体之间的连接。
14
系统消息5（System Information 5）
15
系统消息6（System Information 6）
16
寻呼响应（Paging Response）
17
切换失败（Handover Failure）
18
指配完成（Assignment Complete）
19
切换命令（Handover Command）