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1、学习好资料欢迎下载CH3NCHA0 个人学习资料GSM无线子系统信令 学习笔记 编辑整理： Ch3nCha02016/9/24前向关联：3GPP TS 24.0083GPP TS 23.108后向关联：学习笔记 -OSI 与 TCP/IP 网络模型原始资料均来源于网络，本人整理编辑以供自己学习，不做任何商业用途。版权归属原作者。学习好资料欢迎下载目录一、 BSS 系统中的信令应用2二、 BSS 系统的信令模型33.1.概述33.2.物理层43.3.链路层43.4.网络层4三、各层信令在BSS 系统中的作用53.1.无线资源层（RR）53.2.移动管理层（MM ）63.3.呼叫控制（ CC）63
2、.4.BTS 管理层（ BTSM ）73.5.BSS 应用层（ BSSAP ）83.6.LAPD 协议9四、移动主叫流程11五、移动被叫流程12六、位置更新流程13七、小区内切换流程14八、小区间切换流程15九、外部切换流程16十、定向重试流程17学习好资料欢迎下载一、 BSS 系统中的信令应用作为 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
3、接入规程（ LAPD）：在 BSC和 BTS之间传送；Dm信道的链路接入规程（ LAPDm）：在 BTS和 MS之间传送。OMC_RLAPDBTSBSCTRAUMSCMSLAPDmLAPDCCS7MSBTSLAPDm图 1 BSS 系统中的信令应用学习好资料欢迎下载二、 BSS 系统的信令模型3.1.概述在 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 。Um接口Abis接口A 接口CCCCDCM SSCM SSTSMSSMSAL3M
4、MMMPBSSMAPRRRRBSSMAPRR'RRBTSMBTSMSCCPSCCPL2LAP_DmLAP_Dm LAP_DLAP_DMTPMTPL1TDMATDMAPCMPCMMSBTSBSCMSC图 2BSS 系统信令模型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 管理部分学习好资料欢迎下载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3.2.物理
5、层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 75 同轴电缆或 120 双绞线上的 2048bps 的 CEPT数据流。3.3.链路层在链路层上， 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。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
6、的数据链路层通过 LAPD（D 信道的链路接入规程）实现。3.4.网络层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。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。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
7、 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）。学习好资料欢迎下载三、各层信令在BSS 系统中的作用3.1.无线资源层（ RR ）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
8、。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部分释放完成（ Partial Release Complete）4信道模式修改（ Channel Mode Modify）5RR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 ）9 信道模式修改证实（ Channel Mode Modify ACK ）10系统消息1（ System Inf
9、ormation 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）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）20 切换完成（ Handover Complete ）21 指
10、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）26立即指配拒绝（ Immediate Assignment Reject）27附加指配（ Additional Assignment）28 立即指配（ Immediate Assignment ）表 1 RR 层的消息列表学习好资料欢迎下载3.2.移动管理层（ MM ）移动管理层（ M
11、M）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 ：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 ）6 鉴权请求（ Authenti
12、cation Request ）7 鉴权响应（ Authentication Response ）8 识别请求（ Identity Request ）9 识别响应（ Identity Response ）10TMSI 再分配命令（ TMSI Reallocation Command ）11TMSI 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-Es
13、tablish Request ）16 MM 状态（ MM Status ）表 2 MM 层的消息列表3.3.呼叫控制（ CC ）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 ：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
14、证实（ Call Confirmed ）7 紧急建立（ Emergency Setup）8 连接证实（ Connect ACK ）学习好资料欢迎下载9用户信息（ User Information ）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 ）18 状态查询（ Status Enquiry
15、）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 3 CM 层中 CC 子层的消息列表3.4.BTS 管理层（ BTSM ）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
16、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 ：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 释放请求（ Release Request）8 释放证实（ Release Confirmation ）9 释放指示（ Release Indi
17、cation ）10 单元数据请求（ Unit Data Request ）11 单元数据指示（ Unit Data Indication ）12 BCCH 信息（ BCCH Information ）13 CCCH 负载指示（ CCCH Load Indication ）14 信道请求（ Channel Request）15 删除指示（ Delete Indication ）学习好资料欢迎下载16 寻呼命令（ Paging Command ）17 立即指配命令（ Immediate Assignment Command ）18 短消息广播请求（ SMS Broadcast Request）1
18、9 RF 资源指示（ RF Resource Incication ）20 SACCH 拥塞（ SACCH Filling ）21 过载（ Overload ）22 错误报告（ Error Report ）23 信道激活（ Channel Activation ）24 信道激活证实（ Channel Activation ACK ）25 信道激活非证实（ Channel Activation NACK ）26 连接失败（ Connection Fail ）27 去活 SACCH （Deactivation SACCH ）28 加密命令（ Encryption Command ）29 切换检测（
19、 Handover Detect ）30 测量结果（ Measurement Result）31 模式修改请求（ Mode Modify Request ）32 模式修改 ACK （ Mode Modify ACK ）33 模式修改 NACK （ Mode Modify NACK ）34 物理上下文请求（ Physical Context Request）35 物理上下文证实（ Physical Context Confirmation ）36 RF 信道释放（ RF Channel Release）37 MS 功率控制（ MS Power Control ）38 BTS 功率控制（ BTS
20、Power Control ）39 预处理配置（ Preprocess Configure）40 预处理测量结果（ Preprocessed Measurement Result）41 RF 信道释放证实（ RF Channel Release ACK ）表 4 BTSM 层的消息列表3.5.BSS 应用层（ BSSAP）BSSAP层被分为两部分： BSS管理应用部分（ BSSMAP）和数据直传应用部分（ DTAP）。其中， BSSMAP部分负责 MSC与 BSS之间的通讯， DTAP部分负责 MSC与 MS上的 MM层和 CM层之间的消息传递。DTAP消息将会在 CM和 MM部分进行处理。对
21、于 BSSMAP消息，由于大多数消息仅仅用于 MSC与 BSC之间的通信，或在传递至 BTS或 MS之前已经被 BSC改变了消息格式，因此，这部分消息将不会在 Abis 接口上看到。下面我们来看看在BSSAP层上的一些消息，具体如表 5 ：编号消息名1 指配请求（ Assignment Request ）2 指配完成（ Assignment Complete ）3 指配失败（ Assignment Failure ）学习好资料欢迎下载4 切换请求（ Handover Request）5 切换要求（ Handover Required ）6 切换请求证实（ Handover Request AC
22、K ）7 切换命令（ Handover Command ）8 切换完成（ Handover Complete ）9 切换失败（ Handover Failure ）10切换执行（ Handover Performed ）11切换候选小区问询（ Handover Candidate Enquiry ）12 切换候选小区响应（ Handover Candidate Response）13 切换请求拒绝（ Handover Required Reject ）14 切换检测（ Handover Detection ）15 清除命令（ Clear Command ）16 清除完成（ Clear Comp
23、lete ）17 清除请求（ Clear Request）18 SAPI n 清除命令（ SAPI n Clear Command ）19 SAPI n 清除完成（ SAPI n Clear Complete ）20 SAPI n 拒绝（ SAPI n Reject ）21 复位（ Reset）22 复位证实（ Reset ACK ）23 过载（ Overload ）24 跟踪调用（ Trace Invocation ）25 复位电路（ Reset Circuit ）26 复位电路证实（ Reset Circuit ACK ）27 阻塞（ Block ）28 阻塞证实（ Block ACK ）
24、29 解闭（ Unblock ）30 解闭证实（ Unblock ACK ）31 资源请求（ Resource Request）32 资源指示（ Resource Indication ）33 寻呼（ Paging）34 加密模式命令（ Ciphering Mode Command ）35 级别修改（ Classmark Update ）36 加密模式完成（ Ciphering Mode Complete ）37 队列指示（ Queuing Indication ）38 完成 L3 消息（ Complete L3 Informaion ）表 5 BSSAP 层的消息列表3.6.LAPD 协议L
25、APD用于 BTS与 BSC之间的 Abis 接口上的链路层。 LAPD消息一般由一些固定的帧组成，而且这些帧都会形成它自己的帧结构以便在消息传递双方传递数据。 LAPD上的帧结构有三种：信息帧、监视帧、未编号帧。下面我们来看看在学习好资料欢迎下载GSM中 LAPD用到的一些帧类型。SABME帧当建立 LAPD连接时， SABME帧一般是第一个被传递的帧。当发送完 SABME 帧之后，开始多帧证实模式。 当接收端收到 SABME帧以后，以前没有被证实的帧将会被忽略。 DISC帧被用于停止多帧的证实模式。UA帧当收到 SABME帧或 DISC帧以后，接收端将发送一个 UA帧作为响应，以告诉发送端
26、，刚才发送的 SABME帧或 DISC帧已经被接收端接收。I 帧当接收方已经被证实以后， I 帧被用于传送信息帧。在 I 帧中，也可以包含一些先前接收帧的证实。RR帧RR帧主要用于指示让接收端准备去接收一个 I 帧，同样， RR帧也可以对先前接收帧进行证实。UI帧UI 帧主要用于发送一些不需要接收端进行证实的消息帧。比如在的系统消息的广播就是一个UI 帧。LAPDm上SAPI&TEI对每一层而言， 都采用它的低层提供的业务去完成它自身的任务；同时，它又为它的高层提供业务。层与层之间的业务通过业务接入点（ SAP）来实现。业务接入点指示 （SAPI）由 6 个比特组成， 它指示了在单元接
27、入数据链路中的接收实体的地址。在数据链路的两端（ BTS和 BSC）采用相同的 SAPI 值。下面看一下 SAPI 的一些具体含义：SAPI=0无线信令SAPI=3短消息业务SAPI=62操作与维护、建链终端设备识别（ TEI）由 7 个比特组成，它指示了接入一条链路的地址。由于在大唐的 DM系列基站设备中， 采用了 6 个 TRX共用一条 LAPD链路的方式。因此，简单起见，采用 TEI=TRX号。学习好资料欢迎下载四、移动主叫流程MSC9 CM Service Request11Authentication Request14 Authentication Reponse15 Cipher
28、ing Mode Command19Ciphering Mode Complete20TMSI Reallocation Command23TMSI Reallocation Complete25Setup26 Call Proceeding28 Assignment Request36Assignment Complete42Alerting44Connect47Connect Ack51Disconnect52Release55 Release Complete56 Clear Command64 Clear Complete65 SCCP Release66 SCCP Release A
29、ckBSCBTSMS2Channel Required1Channel Request(RACH)3Channel Activation4Channel Activation Ack5ImmediateAssigment Command6ImmediateAssigment (AGCH)8CM Service Request7CM Service Request(SDCCH)10UA(SDCCH)Estableish Indication12 Authentication Request(SDCCH)13 Authentication Reponse(SDCCH)16Ciphering Mod
30、e Command17Ciphering Mode Command(SDCCH)18Ciphering Mode Complete(SDCCH)21TMSI Reallocation Command(SDCCH)22TMSI Reallocation Complete(SDCCH)24Setup(SDCCH)27Call Proceeding(SDCCH)29 Channel Activation30Channel Activation Ack31Assignment Command(SDCCH)3332SABM(FACCH)Establish Indication34UA(FACCH)35A
31、ssignment Complete(FACCH)37Channel Release38 Deactive SACCH39 Release Indication40 RF Channel Release41 RF Channel Release Ack43Alerting(FACCH)45Connect(FACCH)46Connect Ack(FACCH)49Prep_Measurement Result48Measurement Report(SACCH)50Disconnect(FACCH)53Release(FACCH)54Release Complete(FACCH)57Channel
32、 Release(FACCH)58Deactivate SACCH59DISC(FACCH)61Release Indication60UA(SACCH)62RF Channel Release63RF Channel Release Ack图 3 移动主叫流程图学习好资料欢迎下载五、移动被叫流程MSC1Paging12 Paging Response14Authentication Request17 Authentication Reponse18 Ciphering Mode Command22Ciphering Mode Complete23TMSI Reallocation Comm
33、and26TMSI Reallocation Complete27Setup30 Call Comfirm31 Assignment Request39Assignment Complete46Alerting48Connect49Connect Ack54Disconnect55Release58 Release Complete59 Clear Command67 Clear Complete68 SCCP Release69 SCCP Release AckBSCBTSMS2Paging Command3Paging Request5Channel Required4Channel Re
34、quest(RACH)6Channel Activation7Channel Activation Ack8ImmediateAssigment Command9ImmediateAssigment (AGCH)11Paging Response(SDCCH)10SABM Paging Response(SDCCH)13UA(SDCCH)Establish Indication15 Authentication Request(SDCCH)16 Authentication Reponse(SDCCH)19Ciphering Mode CommandCiphering Mode Command
35、(SDCCH)2021Ciphering Mode Complete(SDCCH)24TMSI Reallocation Command(SDCCH)25TMSI Reallocation Complete(SDCCH)28Setup(SDCCH)29Call Comfirm(SDCCH)32Channel Activation33Channel Activation Ack34Assignment Command(SDCCH)3635SABM(FACCH)Establish Indication37UA(FACCH)38Assignment Complete(FACCH)40Channel
36、Release41 Deactive SACCH42 Release Indication43 RF Channel Release44 RF Channel Release Ack45Alerting(FACCH)47Connect(FACCH)50Connect Ack(FACCH)52 Prep-Measurement Result51Measurement Report(SACCH)53Disconnect(FACCH)56Release(FACCH)57Release Complete(FACCH)60 Channel Release(FACCH)61Deactivate SACCH
37、62DISC(FACCH)64Release Indication63UA(SACCH)65RF Channel Release66RF Channel Release Ack图 4 移动被叫流程图学习好资料欢迎下载六、位置更新流程MSCBSCBTSMS21Channel Request(RACH)Channel Required3Channel Activation4Channel Activation Ack5ImmediateAssigment Command6Immediate Assigment (AGCH)9Location Update Request 8Location Update Request 7Location Update Request11Identity RequestEstablish Indication10UA(SDCCH)12Identity Request(SDCCH)14Identity Reponse13