G GSM呼叫流程学习.pptx

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1、目的和内容目的介绍GSM正常的呼叫流程（空中接口、A-bis接口和A接口）介绍部分常见的异常中断的流程内容GSM网络协议介绍GSM逻辑信道介绍无线链路建立流程（Radio and Link Establishment Procedure）TCH正常分配流程（Normal Assignment Procedure）主叫流程（Originating Call）被叫流程（Terminating Call）位置更新流程（Location Updating）切换流程（Handover Procedure）呼叫释放流程（Call Release Procedure）信道释放流程（Channel Relea

2、se Procedure）第1页/共82页GSM协议层数无线网络优化主要关心第三层的信令无线网络优化主要关心DTAP、RSL的信令无线网络优化主要关心DTAP、BSSMAP和部分SCCP的信令DTAPRSLOMLGSM网络协议第2页/共82页Layer 3介绍RR:无线资源管理（Radio Resource Management）由MS、BTS和BSC控制功能举例Paging管理（Paging Management）加密管理（Ciphered Mode Management）频点分配（Frequency Redefinition）信道分配（Dedicated Channel Assignmen

3、t）切换（Handover Management）测量和功率控制（Measures and Power Control）MM:移动性管理（Mobility Management）由MS和MSC/VLR控制功能举例鉴权和身份识别（Authentication/Identification Procedures）位置更新（Location Updating）IMSI Attach/DetachGSM网络协议第3页/共82页pCC:呼叫控制（Call Control）由MS和MSC控制功能举例呼叫处理和路由（Call processing and routing）双音多频（DTMF Faciliti

4、es）短消息服务（Short Message Service）附加服务（Supplementary Service）GSM网络协议第4页/共82页呼叫流程中常用的逻辑信道PCH寻呼信道（Paging Channel）RACH随机接入信道（Random Access Channel）AGCH接入认可信道（Access Grant Channel）SDCCH独立专用控制信道（Stand-alone Dedicated Control Channel）SACCH慢联系控制信道（Slow Associated Control Channel）TCH话务信道（Traffic Channel）FACCH快

5、联系控制信道（Fast Associated Control Channel）GSM呼叫流程中常用的逻辑信道PCHRACHAGCHSDCCH+SACCHTCH/FACCH+SACCH第5页/共82页定义手机与网络间建立一个无线链路，用于信令传送包括以下四个步骤Paging过程（Paging Procedure）（仅用于被叫流程中）随机接入过程（Random Access Procedure）立即分配过程（Immediate Assignment Procedure）SCCP联接建立过程（SCCP Connection Establishment Procedure）当手机需要与网络发生联系时，

6、必须要先建立无线链路和A接口的信令连接无线链路建立流程第6页/共82页MSBTSBSCMSCChannel RequestChannel RequiredChannel Activation（SD）Channel Act Ack（SD）Immediate AssignmentCommandUI Imm Assignment/Imm Ass ExtST9103ET9103ST3126ET3126ST3101SABM L3 InfoEst Ind L3 InfoSCCP Con Rqrd L3SCCP Conn ConfirmET3101ST9105ET9105UA L3 Info（RACH）（E

7、st Cause，Rnd Nbr）（Est Cause，Rnd Nbr，TA）RACH_TA_Filtering（TA，BS/MS_TxPwr-Max，Chann）Timer；S-Start；E-EndEntity信令消息空中接口Abis接口(2M)A接口（Rnd Nbr，TDMA Frame Nbr，Chan，TA）（AGCH）同时对两个MS分配SDCCH（SDCCH）BSC开始对MS发出的上行DTAP消息排队（如CM Serv Abort消息）。如果收到MS发出的Classmark Change消息，BSC会在SCCP连接完成后发Classmark Update消息给交换机如CM Serv

8、 Req，Pag Res，Loc Update Req等Set Asynchronous Balance Mode。在任何新信道登陆时均会有SABM过程Unnumbered Ack无线链路建立流程第7页/共82页无线链路建立流程AbisAbis信令tChannel Required第8页/共82页无线链路建立流程AbisChannel Activation第9页/共82页无线链路建立流程AbisImmediately Assignment第10页/共82页无线链路建立流程异常情况对不同的呼叫类型有不同的等待时间：WI_EC/CR/OC/OP.(OP主要指LU,被叫没有相应等待时间)SDCCH拥

9、塞如果BSC在收到Channel Required时，相应小区没有空闲的SDCCH，BSC将会如果小区参数En_Imm_Ass_Rej=“True”，则发Immediately Assignment Reject否则忽略Channel Required消息T9103超时BSC发RF Channel Release消息到BTSBSC收到Channel Activation NAck消息BSC内部释放BTS的相应无线信道(没有任何消息在Abis接口上传送)T3101超时Layer 3无法建立 BSC发RF Channel Release到BTST9105超时BSC通过呼叫释放过程（Call Rel

10、ease Procedure）释放原先建立的SDCCH连接在A接口，BSC向MSC发SCCP释放请求 在RF部分，BSC向手机和BTS发信道释放消息 仅在BSC内部资源表中释放，在Abis上没有信令传送当信道激活不成功时触发的BTS RF Chan Rel不包含Phys Cont Req过程第11页/共82页BSC收到Establish Indication消息，但消息中不含Layer 3 InformationBSC向手机和BTS发信道释放消息Abis上的其它异常中断消息的处理BSC收到Error IndicationCause为:“T200 Expiry”:监视SABM和UA过程“Unso

11、licited DM Response”(发生在Disconnect过程中）“Sequence Error”释放：A接口上，BSC发Clear Request“Radio Interface Failure”到交换机BSC向手机和BTS发信道释放消息BSC收到Connection Failure indication(Cause:Radio Link Failure)在A接口上，BSC发Clear Request“Radio Interface Failure”到交换机BSC向BTS发RF Channel Release消息BSC收到Release Indication当收到手机发出的DISC

12、消息A接口上，BSC发Clear Request“Radio Interface Failure”到交换机BSC向手机和BTS发信道释放消息无线链路建立流程异常情况第12页/共82页MSBTSBSCMSCAuthentication ReqCiphering Mode CmdAuthentication ReqAuthentication ReqAuthentication RespAuthentication RespAuthentication RespEncryption CommandCiphering Mode CmdCiphering Mode CmpCiphering Mode

13、CmpCiphering Mode CmpTMSI Realloc CmdTMSI Realloc CmdTMSI Realloc CmdTMSI Realloc CmpTMSI Realloc CmpTMSI Realloc CmpAuthenticationCipheringTMSI ReallocST3260ET3260*Authentication Reject*IdentificationIdentification RequestST3270ET3270Identification RequestIdentification RequestIdentification Respon

14、seIdentification RespIdentification ResponseST3250ET3250（RAND）（SRES）RAND与Ki经过A3算法得到SRES；经过A8算法得到Kc比较SRES（IMSI）选择加密算法（Permitted Alg，Kc）准备解密接收（Alg，Kc）（Alg（A5算法）开始加密发射和解密接收如正确解密接收，则下条消息加密发射已加密的消息（TMSI）VLR从HLR处得到RAND/SRES/Kc鉴权、身份识别、加密、TMSI重新分配过程第13页/共82页鉴权、身份识别、加密、TMSI重新分配过程A口信令Authentication Request第14

15、页/共82页鉴权、身份识别、加密、TMSI重新分配过程A口信令Authentication Response第15页/共82页鉴权、身份识别、加密、TMSI重新分配过程A口信令Identification Response第16页/共82页鉴权过程中的异常情况鉴权失败如果鉴权过程中使用TMSI，网络将启动身份识别过程。如果手机送上来的IMSI与VLR中TMSI所对应的IMSI不一致，则重新进行鉴权如果鉴权过程中已经使用IMSI，则网络发Authentication Reject消息。这个SIM将被认为是无权的T3260超时第一次超时，网络将重发鉴权请求；第二次超时，网络将释放该MM连接身份识别

16、过程中的异常情况T3270超时第一次超时，网络将重发身份识别请求；第二次超时，网络将释放该MM连接TMSI重新分配过程中的异常情况T3250超时第一次超时，网络将重发TMSI重新分配请求；第二次超时，网络将释放该MM连接鉴权、身份识别、加密、TMSI重新分配过程异常情况第17页/共82页定义分配TCH的过程特殊情况排队（Queuing）直接重试（Directed Retry）TCH分配过程第18页/共82页MSBTSBSCMSCChannel Activation TCHSABM(FACCH)Channel Activation Ack.Assignment CommandAssignment

17、 CommandAssignment RequestPhysical Context RequestPhysical Context ConfirmEstablish IndicationUAAssignment CompleteAssignment CompleteAssignment CmpRF Channel Release(SD)RF Channel Release Ack.STrr1ETrr1ST9108ET9108ST9103ET9103ST3107ET3107（Chn Type，Priority，CIC，DL DTX，Queuing Flag）（TA，MS/BS_TxPwr）（S

18、DCCH）（TA，MS/BS_TxPwr）（MA，TS，HSN，MAIO，MS_TxPwr）占用TCH时，如需传送信令，则通过Stealing Flag将TCH转换成FACCH一般情况下，在RF信道释放前都有Physical Context Req过程TCH分配过程第19页/共82页TCH分配过程A口Assignment RequestEFRQueuing第20页/共82页TCH分配过程AbisAbis信令第21页/共82页TCH分配过程AbistPhysical Context Comfirm第22页/共82页TCH分配过程AbisSystem Information Type 5BA Li

19、st第23页/共82页TCH分配过程AbistSystem Information Type 6LAC/CI第24页/共82页TCH分配过程AbistAssignment CommandFrequency Encoding（Bitmap 0）第25页/共82页TCH分配过程AbistFrequency Encodingp频段分配pFrequency Encoding（主要有三种方式）Fixed Bitmap Bitmap 0 只能表现1124频点第26页/共82页TCH分配过程AbisRecursive Dichotomy Algorithm 递归二分法Variable Bitmap第27页/

20、共82页MSBTSBSCMSCSABM(FACCH)Channel ActivationHO CMDAssignment RequestPhysical Con ReqChan.Act.Ack.HO DetectionUAPhys.InfoAssignment CmpST11ST3103Queuing IndicationET11At this time,a TCH become freeTCH拥塞和排队Assignment RequestST11Queuing IndicationET11A Handover alarm is raised.A target BTS is selectedH

21、O CMDHO AccessST9103ET9103TTSTTEstablish IndicationTTHO CMPTHO CMPST3124ET3124ET3103直接重试如果Queuing Ind=True或Queuing_Anyway=True。（当Queuing _Anyway时T11_Forced取代T11TCH分配过程排队和直接重试第28页/共82页TCH拥塞情况不允许排队或队列已满在A接口BSC发Assignment Failure No Radio Resource Available呼叫进入队列，但T11时间内没有TCH空出在A接口BSC发Clear Request No

22、Radio Resource Available呼叫被优先级更高的呼叫挤出队列在A接口BSC发Assignment Failure No Radio Resource Available”T9108超时:BTS对physical context request没有响应之后的Channel Activation消息中将不带TA和手机及BTS的发射功率信息T9103超时:Channel Activation没有回应A接口上BSC发Assignment Failure Radio Interface FailureBSC向BTS发RF Channel Release消息TCH分配过程异常情况第29页

23、/共82页BSC收到Channel Activation Negative Acknowledge消息Channel Activation Negative Acknowledge有以下几种原因:Channel Already Activated(CAA):BSC向手机和BTS发信道释放消息Radio Resource Not Available(RRNA)-Protocol error (PE):BSC内部释放Requested transcoding rate not supported(RTRNS):BSC内部释放Encryption algorithm not implemented(

24、EANI):BSC内部释放O&M Intervention(OI):BSC内部释放在A接口上发Assignment Failure消息对于收到Chnav Neg Ack原因为EANI的情况，Assignment Failure的cause为Ciphering Algorithm not supported其它情况，Assignment Failure的cause为Radio Interface FailureTCH分配过程异常情况第30页/共82页在原来的信道上（如SDCCH信道）收到Assignment Failure消息 手机收到Assignment Command后，在新信道上发SABM

25、消息，BTS收到后向手机发UA消息。但可能由于空中接口原因，手机没有收到UA消息。手机尝试N200次均未成功。手机将会回到原来的信道。并发Assignment Failure消息BSC收到该消息后在A接口发Assignment Failure Reversion to Old ChannelBSC向BTS发RF Channel Release消息，释放新信道Assignment Command的内容有误手机发现Assignment Command消息中内容有误，手机发Assignment Failure消息到BSCBSC收到该消息后在A接口发Assignment Failure Reversi

26、on to Old ChannelBSC向BTS发RF Channel Release消息，释放新信道T3107超时BSC在A接口发Assignment Failure“Radio Interface Message Failure”，并开始T9110计时BSC向BTS发RF Channel Release消息，释放新老信道MSC向BSC发Clear Command消息（呼叫释放），并停止T9110一般情况下，交换机收到该消息后发DISC（temp fail）TCH分配过程异常情况第31页/共82页直接重试中的异常情况没有Candidate cellBSC在A接口发Assignment Fai

27、lure“No Radio Resource Available”Channel Activation过程中T9103超时 BSC在A接口发Assignment Failure“Radio Interface Failure”BSC向BTS发RF Channel Release消息BSC收到Channel Activation Negative Acknowledge消息Channel Activation Negative Acknowledge有以下几种原因:Channel Already Activated(CAA):BSC向手机和BTS发信道释放消息Radio Resource Not

28、 Available(RRNA)-Protocol error (PE):BSC内部释放Requested transcoding rate not supported(RTRNS):BSC内部释放Encryption algorithm not implemented(EANI):BSC内部释放O&M Intervention(OI):BSC内部释放在A接口上发Assignment Failure消息对于收到Chnav Neg Ack原因为EANI的情况，Assignment Failure的cause为Ciphering Algorithm not supported其它情况，Assign

29、ment Failure的cause为Radio Interface FailureTCH分配过程异常情况第32页/共82页T3103超时:没有收到HO Failure或HO Complete消息BSC在A接口发Assignment Failure“Radio Interface message Failure”BSC向手机和BTS发信道释放消息，释放新老信道收到手机发来的HO Failure消息BSC在A接口发Assignment Failure“Reversion to Old Channel”消息BSC向BTS发RF Channel Release消息，释放新信道Abis上的其它异常中断

30、消息的处理BSC收到Connection Failure Indicaiton消息Cause为:“Radio Interface Failure”:无线链路超时引起的释放释放：A接口上，BSC发Clear Request“Radio Interface Failure”到交换机BSC向BTS发RF Channel Release消息BSC收到Error Report消息BSC收到Error Indication消息BSC收到Release Indication消息A中继信道拥塞或不可用情况TCH分配过程异常情况第33页/共82页主叫过程（非OACSU情况）MSBTSBSCMSCCall Pro

31、ceedingESTIN(CM_Serv_Req)RR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc Procedur

32、eSETUPSETUPSETUPCall ProceedingCall ProceedingAssignment ProcedureAssignment ProcedureAssignment ProcedureAlertingAlertingAlertingConnectConnectConnectConnect Ack.Connect Ack.Connect Ack.SpeechCM_Serv_ReqOff Air Call Setup（called party nbr）先建立TCH，再接通B侧信道。Alerting在TCH上发送（CM Serv Type，Mobile ID，Classm

33、ark2，Priority，）SDCCHTCH第34页/共82页主叫过程 A口tA口信令两次Classmark Update。前一次由于Early Classmark Sending引起；后者由于BSC下发Classmark Enquiry引起第35页/共82页主叫过程 A口tCM Service Request主叫：MOC est/pkt mode con estab短信：Short message service附加服务：Suppl service activationCLASSMARK第36页/共82页tCLASSMARKp包含以下信息MS Revision Level 手机的修正版本M

34、S Ciphering Capability 手机支持的加密算法MS Frequency Capability 手机支持的频段MS RF Power Capability in Each Band 手机在各频段支持的发射功率主叫过程 A口第37页/共82页tCLASSMARK主叫过程 A口第38页/共82页tSetup主叫过程 A口被叫号码第39页/共82页MSBTSBSCMSCCall ProceedingESTIN(CM_Serv_Req)RR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentRR Connection Establis

35、hmentAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureSETUPSETUPSETUPCall ProceedingCall ProceedingAssignment ProcedureAssignment ProcedureAssignment Proc

36、edureAlertingAlertingAlertingConnectConnectConnectConnect Ack.Connect Ack.Connect Ack.SpeechCM_Serv_ReqSDCCHTCH先接通B侧信道，再建立TCH。Alerting在SDCCH上发送主叫过程（OACSU情况）第40页/共82页MSBTSBSCMSCCall ConfirmedESTIN(Paging Resp)RR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentAuthenticat

37、ion ProcedureAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureSETUPSETUPSETUPCall ConfirmedCall ConfirmedAssignment ProcedureAssignment ProcedureAssignment ProcedureAlertingAlert

38、ingAlertingConnectConnectConnectConnect Ack.Connect Ack.Connect Ack.SpeechPaging ResponsePagingPaging CommandPaging RequestST3113ET3113Paging Group的个数（N）：由BS_AG_BLKS_RES和BS_PA_MFRMS决定;MS的Paging Group=(IMSI mod 1000)mod N;MS只监听自己对应的Paging Group的Paging Req消息（MS ID（TMSI/IMSI），Cell ID（LAC/LAC+CI）（MS ID（

39、TMSI/IMSI），Paging Group）（MS ID（TMSI/IMSI）（最多可同时发4个TMSI）（Mobile ID，Classmark2，Priority，）（calling party nbr）被叫过程第41页/共82页tA口信令被叫过程 A口第42页/共82页tPaging被叫过程 A口IMSI号码，BSC用来计算Paging GroupTMSI号码，空中接口Paging时用，比较经济LAC Paging第43页/共82页tA口信令被叫过程 A口第44页/共82页tSetup被叫过程 A口主叫号码第45页/共82页T3113超时如果T3113超时，Paging Respon

40、se消息没有收到，网络会重发Paging消息，并重新开始T3113计时。重试的次数在交换机中定义。Paging失败第46页/共82页MSBTSBSCMSCClear CMDESTIN(Loc Up Req)RR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentRR Connection EstablishmentAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureAuthentication ProcedureCiphering ProcedureCiphering ProcedureCipher

41、ing ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureTMSI Realloc ProcedureLoc Up AcceptChannel ReleaseDeactivate SACCHDISCRelease IndicationUARF Ch ReleaseLoc Up ReqLoc Up AcceptLoc Up AcceptChannel ReleaseRF Ch Release AckClear CMPST3210ET3210（LU Type，MS ID，LAI，Classmark1，）位置更新过程第47页/共82页tA口信令

42、位置更新过程 A口注：在这段信令中，手机Location Update Request中所带的TMSI不能被VLR识别（一般在跨MSC位置更新时），所以MSC发Identification Request，要求手机上发IMSI号码。得到IMSI号码后，MSC到老的VLR中要到鉴权信息，并对手机进行鉴权。全部完成后MSC到老的VLR中做Cancel Location，结束所有过程。第48页/共82页tLocation Update Request位置更新过程 A口位置更新后没有后续的（Follow-on）呼叫过程手机原来的LAC手机的TMSI第49页/共82页tLocation Update A

43、ccept位置更新过程 A口新的LAC重新分配的TMSI第50页/共82页切换分为小区内切换（IntraCell Internal Handover）:切换原因(按优先级排序)Cause 15&16 干扰切换(High level interference on UL or DL).Cause 10&11:同心圆内圆电平过低而向外园切换（Too low level,inner zone(inner to outer zone HO,concentric cell)(UL&DL)）Cause 13:同心圆外圆电平较高时向内圆切换（Too high level on the UL and DL,o

44、uter zone(outer to inner zone HO,concentric cell)）BSC内部小区间切换（Intercell Internal Handover）切换原因(按优先级排序)Cause 7:微小区BadSACCH切换（Several consecutive Bad SACCH frames received(rescue microcell HO)）Cause 17&18:微小区高门限切换（Too low level in a microcell compared to a high threshold(UL&DL)）Cause 2&4:质量切换（Too Low Q

45、uality(UL&DL)）Cause 3&5:电平切换（Too Low Level(UL&DL)）Cause 6:太长距离且换（Too long MS-BS distance）Cause 22:扩站小区外小区太短距离切换（Too short MS-BS distance）Cause20:强制直接重试（Forced Direct Retry）Cause25:GPRS重定向（GPRS Redirection）切换过程第51页/共82页Cause 21:Preferred Band切换（High level in neighbor cell in the preferred band）Cause

46、14:宏小区到微小区切换（High level in a neighbor microcell for macrocell to microcell HO.）Cause 12:PBGT切换（Power Budget(Better Cell HO)）Cause 23:话务切换（Traffic HO）Cause 24:综合捕捉切换（General Capture HO）p同步切换Intra Cell切换部分Internal Inter Cell切换p异步切换切换过程第52页/共82页MSBTSBSCMSCMeasurement RepMeasurement ResIntra cell切换Phys

47、Context ReqOCOCPhys Context ConfOC:Old ChannelNC:New ChannelNCNCChannel Activation AckChannel Activation Assignment CommandAssignment CommandOCSABMEstablish IndicationUAOCNCNCNCAssignment CompleteNCAssignment CompleteHandover PerformedRF Channel RelOCRF Channel Rel Ack.OCST9108ET9108ST9103ET9103ST31

48、07ET3107ST_RCR_ACKET_RCR_ACK原信道上的TA、MS/BS_TxPwr被沿用到了新的信道上IntraCell HO总是用Assignment的过程来完成（HO Cause，Cell ID，Chn Type）Intra Cell切换过程第53页/共82页tAbis信令Intra Cell切换过程 Abis第54页/共82页tAssignment CommandIntra Cell切换过程 Abis原来的TCH信道新分配的TCH信道（频点84）第55页/共82页TCH拥塞Intra Cell切换将不会发生T9108超时:BTS对physical context reques

49、t没有响应之后的Channel Activation消息中将不带TA和手机及BTS的发射功率信息T9103超时:Channel Activation没有回应Intra Cell切换过程将终止A接口上不会有任何消息传送BSC向BTS发RF Channel Release消息，释放新信道BSC收到Channel Activation Negative Acknowledge消息Intra Cell切换过程将终止Channel Activation Negative Acknowledge有以下几种原因:Channel Already Activated(CAA):BSC向手机和BTS发信道释放消息

50、Radio Resource Not Available(RRNA)-Protocol error (PE):BSC内部释放Requested transcoding rate not supported(RTRNS):BSC内部释放Encryption algorithm not implemented(EANI):BSC内部释放O&M Intervention(OI):BSC内部释放A接口上不会有任何消息传送Intra Cell切换过程异常情况第56页/共82页在原来的信道上（如SDCCH信道）收到Assignment Failure消息 Intra Cell切换过程将终止A接口上不会有任