gsm网络通话连接建立过程详解

gsm网络通话连接建立过程详解~
物理射频层主要规定了载波特性、信道结构、调制方式以及无线射频的指标;物理层规范参见05系列的标准; 
-无线链路主要的控制功能包括时间提前量的确定、无线链路信号质量、小区选择及重选、功率控制等;物理层规范参见05系列的标准; 
-数据链路层的低层部分(RLC/MAC)提供在物理层之上的信息传送能力。它的主要功能包括采用有选择的重传进行反向纠错。以及允许多个MS共享信道资源的动态信道分配方式。RLC/MAC使用物理层的业务,而更高层的用户使用RLC/MAC层的业务。RLC/MAC遵循GSM规范04.60  (V8.0.0); 
-LLC协议:它与RLC协议是相对独立的,在MS与SGSN之间提供一条高度可靠的加密的逻辑链路用于数据传输。LLC协议也可同时支持有确认和无确认两种模式。LLC层可支持多种QoS延时级别;遵循GSM规范04.64  (V6.4.0)。 
-SNDCP协议:作为网络层与链路层的过渡,将IP/X.25用户数据进行分段、压缩等处理后送入LLC层进行传输。遵循GSM  规范04.65  (V.6.4.0)。 
红楼惊梦MAC主要负责: 
提供上下行数据和控制信令的有效多路复用,这是由网络侧控制的。在下行方向,复用控制利用计划表实现;在上行方向,复用控制利用对单个用户的媒介安排(即对服务请求的响应)来实现。 
手机主动发起的信道接入,解决信道争用问题,包括冲突检测和恢复。 
对手机终止的信道接入,安排接入尝试,包括分组接入的排队。 
镰鳍斑纹海豚优先级处理。 
RLC主要负责: 
在LLC和MAC之间用接口原语传递LLC-PDU。 
将LLC-PDU分割、重组成RLC数据块。 
反向差错校正(BEC)程序可选择性重传不能纠正的码字。 
1.1  A接口 
A口的分层结构可以参见接口协议栈概述一节。这一节主要描述MM层和CM层的流程。 
从手机上看,它的第三层消息可以分成RR(无线资源管理)、MM(移动性管理)、CM(连接管理)三部分。从A接口上看,BSSAP主要可以分成BSSMAP和DTAP两大块,其中的DTAP消息与手机上的MM和CM消息对应。这一节主要描述MM和CM层(可以分成平行的CC、SS和SMS三部分)的程序,BSSMAP程序可以参见相关文档。 
1.1.1  MM层程序 
MM层程序可以分为MM共用程序、MM特定程序和MM连接管理程序三部分。 
MM共用程序可以在RR连接存在的任何时候调用,包括: 
TMSI再分配程序 
鉴权程序 
识别程序 
MM信息程序 
中止程序 
IMSI分离程序 
MM特定程序只能在没有其它MM特定程序运行或MM连接存在的情况下启动,包括: 
正常位置更新程序 
周期性位置更新程序 
IMSI附着程序 
MM连接管理程序用于
建立、维护和释放MM连接(MM连接用于两个CM对等层交换信息),它只能在没有MM特定程序运行的情况下启动。同一时刻一个可以建立多个MM连接。 
1.1.2  MM共用程序 
1.1.2.1  TMSI再分配 
GSM系统引入TMSI,主要是为了保密用户身份,防止被非法跟踪。 
当用户位置区改变后,如用TMSI,必须与原位置区一块使用。因为TMSI是由VLR分配的,而且只在分配的这个VLR中有效,当位置区改变后,用户没法判断是否已改变VLR区域,所以只能把原位置区带上,由网络侧去判断。另外,如网络侧收到的TMSI不认识,则根据情况可以启动IMSI识别流程。 
TMSI再分配流程的作用是为用户分配新的TMSI或删除TMSI(这种情况,TMSI再分配消息中的用户识别类别是IMSI)。它一般和别的流程(如位置更新、呼叫等)一块提供。 
网络侧何时分配TMSI由OMC后台控制。启动TMSI再分配流程前必须先完成加密流程。网络侧收不到用户返回的TMSI再分配完成消息时,应保存用户的新旧两个TMSI值。此时如用户被呼,则应该用IMSI寻呼。TMSI再分配流程与HLR无关。 
TMSI再分配流程如下图: 
网络侧向手机发送TMSI_REALLOCATION  COMMAND消息(在位置更新流程中,也可以用位置更新证实消息),消息中带上新分配的TMSI和LAI,或者是IMSI和LAI(如果网络侧想删除手机上的TMSI)。 
手机收到TMSI_REALLOCATION  COMMAND消息,保存消息中的LAI;如消息中带的用户识别是IMSI,则删除TMSI,如是TMSI,则保存这个TMSI。两种情况都要向网络侧返回TMSI_REALLOCATION  COMPLETE消息。 
网络侧收到返回的TMSI_REALLOCATION  COMPLETE消息,删除旧TMSI。 
1.1.2.2  鉴权  海监50
鉴权的两端分别在SIM卡(不是手机)和AUC中,Ki和算法的保存,以及计算都在这两端进行。而计算结果的比较在VLR中完成,由VLR来确定用户是否合法。 
A口鉴权流程有两个作用,一是检查用户是否合法,二是提供一个参数给手机以便手机产生一个新的加密密钥。 
鉴权流程如下: 
网络侧决定发起鉴权流程时,向手机发送AUTHENTICATION  REQUEST消息,消息中包括用于计算的随机数RAND和为当前加密密钥分配的一个加密密钥序号CKSN; 
手机收到鉴权消息,保存CKSN,把RAND送入SIM卡中计算,SIM卡把计算的结果(SRES,Kc)返回给手机,手机保存Kc(与CKSN一块保存),并返回鉴权响应消息AUTHENTICATION  RESPONSE,消息中带上由SIM卡计算出来的SRES; 
VLR比较由AUC和SIM卡计算出来的两个SRES值,如相同,则鉴权成功,继续别的流程;否则,表示该次鉴权失败,如用户识别是TMSI,则根据情况网络侧可能发起用户
识别流程,如网络不发起识别流程或用户识别是IMSI,则网络侧将向手机返回一条AUTHENTICATION  REJECT消息(或者是用其它拒绝消息,如CM业务拒绝,在拒绝原因中表明用户非法); 
鉴权失败,网络侧将中止一切流程,断开RR连接;手机上将删除所有保存的TMSI、LAI和CKSN。 
1.1.2.3  识别 
识别流程用于网络从手机获取IMSI或IMEI。 
流程较简单,如下图。由网络侧发送IDENTITY  REQUEST消息到手机,消息中指明要求手机返回的用户识别类别,手机收到后根据要求返回相应的识别。 
1.1.2.4  IMSI分离 
当手机关机或SIM卡从手机上取出时,手机将发起IMSI分离流程。手机在空闲状态和忙状态下都可以发起IMSI分离流程。空闲状态下IMSI分离流程的调用还要看广播消息中的一个调用附着/分离流程的标志。 
IMSI分离流程如下图: 
流程较简单,就是一条手机发往网络的IMSI_DETACH_IND消息。手机发送此消息时,如无RR连接存在,将申请建立一条RR连接,如建立RR连接失败,手机将每隔5秒申请建立一次,直至超过20秒或建立成功。当MM特定流程正在执行时,将不发起该流程。 
网络侧收到该消息,VLR中置上相应标志,停止所有程序,释放RR连接。 
1.1.2.5  中止(Abort)流程 
汉弗莱爵士
中止流程用于网络侧中止正在建立的MM连接或已经建立的连接。流程很简单,就是从网络侧发往手机的一条ABORT消息,消息中指明中止的原因(如非法移动终端、网络侧失败等)。网络侧发出ABORT消息前应该释放本地所有的MM连接,发出后可以启动正常RR连接释放流程。手机收到后,释放所有MM连接,如果中止原因是非法移动终端,还要删除保存的CKSN、TMSI和LAI,然后等待网络对RR层的释放。 
1.1.2.6  MM信息流程 
MM信息流程可以在RR连接存在的任何时候调用,用于网络侧告诉手机一些信息。网络侧可以在RR连接存在期间发送多条消息,而且这几条消息中的内容不一定要一样。手机收到后,将保存收到的信息。这些信息可以包括:网络全名、网络缩写名、网络时区、网络时区和时间。 
1.1.3  位置更新流程 
手机在以下几种情况下将启动位置更新流程:开机、插入SIM卡、周期性位置更新、位置区改变、在建立MM连接时,VLR提示不认识该用户。其中开机和插入SIM卡属于IMSI附着流程,后两种属于正常位置更新流程。不管是IMSI附着,还是正常位置更新,还是周期性位置更新,在A口上的流程是一样的,只是参数中指示的位置更新类别不同。 
周期性位置更新流程主要用于通知网络侧
,手机当前有效。手机使用的周期性位置更新时间从广播消息中得到。当手机周期性位置更新定时器到时,看MM状态,如空闲,发起位置更新流程,否则将不发起位置更新流程。在VLR中,有三个定时器与周期性位置更新有关。第一个定时器就是向用户指示的周期性位置更新时间(要与BSS协调);第二个定时器是周期性位置更新保护定时器;第三个定时器是删除用户记录的保护定时器。第二个定时器超时,将把用户的IMSI分离标志置上;如果第三个定时器超时,将删除用户在VLR中的记录。 
当手机在无线覆盖区域打开手机或插入SIM卡,或者从覆盖区外移入覆盖区内,将可能调用IMSI附着流程。如IMSI分离一节所述,IMSI附着流程的调用还要看广播消息中的一个调用附着/分离流程的标志。另外,IMSI分离流程只有在用户的位置更新状态为”UPDATED”,而且手机上存的位置区与当前位置区相同时才调用,否则,将调用正常位置更新流程。 
位置更新流程如下图: 
MS                              BSC                                      A口                       
CR(L3Msg(LuReq)) 
CC   
Identity_Req   
Identity_Rsp 
Authentication_Req 
Authentication_Rsp 
Ciph_Mode_Cmd 
Ciph_Mode_Com 
Loc_Updating_Acc 
TMSI_Reallocation_Com 
Clear_Cmd 
Clear_Com 
DISC 
手机发起位置更新流程(触发条件可以参见上面),在A口上收到的第一条消息是一条完全第三层消息,消息中包含的第三层消息为一条位置更新请求消息;   
MSC收到位置更新消息,进行一些检查(如重复建立连接,流量控制,小区参数等),如通过,向VLR发送位置更新消息;VLR根据情况可以调用识别、鉴权、加密、TMSI再分配等流程,也可以直接就返回一条位
置更新接受消息; 
VLR收到位置更新消息,如用户发送的识别是TMSI且该TMSI不认识,可以发起IMSI识别流程;VLR可以根据操作维1.1.4  连接管理流程 
MM层向CM层各实体提供MM连接以便CM层各实体在同等层间交互信息。MM连接一般应CM层的要求而建立和释放,不同的CM实体使用不同的MM连接与其对等层通信。同一用户在同一时刻可以有多个MM连接,这些MM连接使用同一个RR连接。下面说明MM连接的建立、重建、维护和释放流程,说明时一般网络侧和手机侧是分开的。 
1.1.4.1  MM连接建立 
(1).  由手机发起的MM连接建立 
收到CM层的建立MM连接请求,MM层根据情况决定是接受还是延迟还是拒绝。 
MM连接只有在位置更新状态处于”已更新”状态(紧急呼叫不允许)而且MM层状态是空闲或MM连接激活状态才允许建立。 
如MM特定程序正在执行,而且位置更新请求消息已经发出去,则建立MM连接请求消息将被拒绝或延迟到位置更新结束;如位置更新消息还没发出去,则将延迟请求消息,发出去的位置更新请求消息中带上”follow-on  request”标志,如果网络侧允许后续呼叫,则位置更新结束后就可以开始建立MM连接。 
开始建立MM连接时,如没有RR连接存在,MM层将请求RR层建立一条RR连接,这条请求消息中带
上了CM业务请求消息,如果收到RR层指示RR连接已建立,则表示CM业务请求消息已经在无线口上成功发出去了。如果RR连接已经存在,则通过该连接把CM业务请求消息发到网络侧。成功发出CM业务请求消息后,MM层进入等待MM连接建立状态。 
CM业务请求消息中包含了如下内容:移动识别、级别信息2、CKSN、CM业务请求类别。 
网络侧收到CM业务请求消息,对其内容进行分析,根据情况调用MM共用程序和RR程序(与位置更新流程中类似)。 
手机侧MM层如收到一条CM业务接受消息或RR层的加密模式程序完成消息,则表示网络侧已接受了该次业务,通知CM层,MM连接建立完成,MM层状态进入MM连接激活状态。 
如果网络侧不能接受该次业务请求,将返回一条CM业务拒绝消息,拒绝原因可能是:VLR中不认识的IMSI、非法ME、网络失败、拥塞、业务不支持、请求的业务未签约、业务异常等。手机侧MM收到该拒绝消息后,通知CM层,根据拒绝原因采取相应的动作。 
(2).  由网络侧发起的MM连接建立 
当网络侧CM层要求建立MM连接时,如没有RR连接存在,MM层将首先要求RR层建立一条RR连接,RR层使用PAGE过程建立RR连接,建立成功后向MM层指示; 
当RR连接建立成功或原来就有RR连接,MM层将根据情况调用MM共
用程序和RR程序(与位置更新流程中类似);当所有必要的MM共用程序和RR程序都成功结束后,MM层将通知CM层,MM连接建立成功。 
RR连接存在但没有MM特定程序在运行时,网络侧还可以通过发送一条带有新PD和TI(用来区别同一用户的不同CM层实例或MM连接)的CM层消息来建立一新的MM连接。 
哈尔滨医科大学学报如果RR连接建立失败,或者MM共用程序或加密模式设置程序失败,MM层将通知CM层,MM连接建立失败。 
网络侧发起的MM连接建立不需要到手机上申请,在A接口上没有专门的消息。 
(3).  手机侧发起的MM连接建立期间强制释放 
对于由手机侧发起的MM连接建立,如果在建立期间,手机侧的CM层要求取消,而且此时只有一个MM连接存在,则将调用CM业务中止流程。 
手机侧的MM层向网络侧发送CM  SERVICE  ABORT消息;网络侧收到后释放所有MM连接,启动RR连接释放。  google数字图书馆
1.1.4.2  呼叫重建 
呼叫重建程序用于手机在无线链路故障后重新建立一连接以便继续呼叫,它可以在一个新的小区中执行,甚至可以在新的位置区中执行。呼叫重建后,对于每个MM连接,它们的PD和TI不能改变。 
手机侧MM层收到CM层来的要求重建MM连接请求消息,开始呼叫重建程序。如果有多个CM实体要求重建MM连接,只启动一个呼叫重建程序。只要启动一个呼叫重建程序,将对所有允许重建的MM连接进行重建。 
开始呼叫重建时,MM层请求RR层建立一条RR连接,消息中带上CM重建请求消息,CM重建请求消息中包含了用户识别、级别信息2和CKSN。 
网络收到CM重建请求消息,将分析其内容,根据情况可以调用MM共用程序和RR程序。 
手机侧MM层如收到一条CM业务接受消息或RR层的加密模式程序完成消息,则表示网络侧已接受了该次业务,通知CM层,MM连接已恢复,MM层状态重新进入MM连接激活状态。 
如果网络侧不能把该次呼叫重建与已有的呼叫联系起来,则将返回一条CM业务拒绝消息,拒绝原因为呼叫不能被识别。如果由于其它原因不能接受该次呼叫重建,给出的原因值可能是:VLR中不认识的IMSI、非法ME、网络失败、拥塞、业务不支持、请求的业务未签约、业务异常等。手机侧MM收到
该拒绝消息后,通知CM层,根据拒绝原因采取相应的动作。 
1.1.4.3  MM连接信息传送 
MM连接建立成功后,它就可以被CM层用来进行信息传送。如前所有,每个CM实例都有自己的MM连接。同一用户的不同MM连接用协议鉴别器(PD)加上处理识别(TI)来识别。 
CM层在收到MM层发来的MM连接建立成功指示后,就可以根据需要发送CM消息

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