无线通信入门5

无线通信入门5

标签（空格分隔）： GSM 无线通信

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GSM的信令与协议

  1. A接口
  A接口是BSC和MSC之间的通信接口, MSC通过该接口可以实现与BSS系统的信令交互.
  2. B接口
  我们知道, VLR相当于用户数据的临时存储器. MSC作为呼叫控制的核心部分每次呼叫自然少不得去VLR里取相关的数据. 由此可见, MSC和VLR之间有大量的信息交互那是一定的, 例如位置信息, 不同业务信息, 开通业务信息MSC都要通过B结构去VLR里取, 你说B接口能不超级繁忙吗? 为了保证B接口的通信, 把MSC和VLR合设在一起, B接口也就成了内部接口, B接口用于MSC向VLR查询MS当前的位置信息(VLR向MSC返回LAI), 或者通知VLR更新MS的当前位置信息, 或者用于补充业务的操作.
  3. C接口
  C接口是MSC与HLR之间的接口, C接口使用MAP信令. MSC通过该接口箱HLR查询被叫移动台的路由信息, HLR提供路由功能, 即漫游号码MSRN.
  4. D接口
  D接口是HLR和VLR之间的接口, D接口使用MAP指令. 它主要用于HLR和VLR之间交换位置信息和用户信息. 当MS漫游到某VLR的辖区后, 通过位置更新VLR就向该HLR索取资料, HLR收到VLR发过来的的查询指令, 核对一下IMSI号, 找到对应的用户资料和业务信息发给VLR, 好让VLR给漫游客户提供合适的业务. MS来到当前VLR之前是在另一个VLR里晃悠的, 那个VLR里也保存了该MS的资料, 这造成了以中浪费, GSM规范想了一个办法来解决这个问题, 那就是HLR向MS当前所在的VLR传递数据的同时, 也向MS之前所在的VLR发送一个删除命令, 要求该VLR把MS的数据删掉.
  5. E接口
  E接口是MSC与MSC之间的接口, 两个MSC之间没有太多别的活干, 他们之间信令的主要作用就是用于越局切换和建立呼叫接续. E接口使用TUP信令和ISUP信令.
  6. F接口
  F接口在中国目前没有使用, 是MSC与EIR的接口, 用于检验IMEI用. EIR有一个很牛的功能就是可以设置黑名单, 禁止某些IMEI号入网, 如果谁的手机丢了, 只要他能提供足够的证据说明该手机的确是他的, 那么他就可以去运营商保安, 让运营商把该手机的IMEI号设置在黑名单中, 手机就无法入网了.

信令流程

  1. 正常位置更新
  所谓"正常位置更新"就是发现LAI发生变化时MS主动申请进行的位置更新, 如果手机正在通话, 又发现从SACCH信道发送的系统消息5和系统消息6中的LAI与MS里存储的不一致, 那么就等通话结束后进行位置更新.
  MS经SDCCH信道向系统发送位置更新消息, 根据这次位置变化后时候还在同一个MSC/VLR里把正常位置更新分为两种情况, 这两种情况的信令流程有所不同: 一种是新LAI与原LAI同属一个MSC/VLR, 此时只要MSC简单的修改一下MS的位置信息即可, 另一种是跨MSC的位置更新, 这就要复杂很多, 因为新的MSC并没有当前MS的数据. 此时新的MSC/VLR就向HLR发起位置更新请求, HLR接收并修改MS所在的MSC信息(MSCID), 并通知原来的MSC/VLR删除该MS的相关消息. 原来的MSC/VLR区域需要完成鉴权加密以及TMSI再分配的过程, 当此过程完成之后HLR将会向MS当前所在的MSC/VLR发送一条"插入用户数据"的信息, 将向该VLR提供它所需的用户信息, 当HLR收到VLR的响应时就向该VLR发出位置更新确认的消息.
  上面的这段话怎么理解呢? 同一个MSC/VLR内的位置跟新相当于公司内部调动, 你只需要在公司人力资源部备个案(在MSC/VLR里登记), 注明当前所在的部门(位置区)就行了; 不同MSC/VLR的位置更新相当于跳槽到另一个公司, 那么流程自然要复杂很多, 新的公司没有你的档案, 就向当地劳动局(HLR)提出更改这个职员所在的公司信息(在HLR里修改当前MS所在的MSCID, 劳动局(HLR)是存储了这个职员的档案的(HLR当然存储了MS的用户信息), 它现要求职员原先所在的公司删除相关档案(前msc/vlr删除用户数据), 然后给新的公司发送该职员的档案.
  1. 相同的MSC/VLR的位置更新流程

  2. 不同的VLR的位置更新
  如果MS进入了另一个VLR, 那么MS在HLR里的MSC地址MSCID也需要进行改变, 因此此时的位置更新必须涉及HLR.
  具体流程如下:
  MS从一个BTS小区移向不同的MSC的另一个BTS小区时, 由于MSC地址发生变化, 所以新的MSC/VLR向HLR发出位置更新请求, 给出新的MSC和MS的识别码MSCID&IMSI/TMSI. HLR修改用户数据后, 回给MSC一个响应, VLR对该客户进行注册并从HLR下载相关数据, 同事HLR通知原来的MSC删除VLR中有关该MS的客户数据. 不同VLR位置更新的信令流程如图:

IMSI Attach/Detach

  我们知道, MS用户在网络里是用IMSI来识别的, 那么这个开关机信息就称为"IMSI Attach/Detach". 当MS开机接入网络后, 便"附着"在网络上, 随时可以可网络进行信令的交互, 如果需要寻找该MS时, 只要看到该MS是"附着"状态, 就可以根据它的位置区信息对其进行寻呼. 当MS正常关机时, 将向网络发送最后一条消息, 即分离消息, 其中包括分离处理请求, 当MSC/VLR收到该消息后, 在MS对应IMSI上作"分离"标记, 此后网络看到该标识就不需要再发送寻找该移动用户的寻呼消息, 免得浪费资源.
  分离程序只在MSC/VLR里进行, HLR并不会得到任何通知. 这个做法也有利弊, 好处在于, 不必每次开关机都通知HLR, 节省了"HLR-VLR"这一段路由资源; 不利的地方在于每次对"分离"用户进行呼叫时HLR还需要去MSC/VLR里查询该用户的当前状态, 从而浪费了"HLR-VLR"这一段路由资源. 权衡利弊, GSM规范还是决定"IMSI Attach/Detach"消息到VLR为止, 不通知HLR.
  1. IMSI Attach流程
  若MS开机后发现它所存储的LAI号与当前所在位置区的LAI号一致, 那么它就不进行位置更新, 而仅仅进行IMSI附着过程. IMSI的附着过程与VLR内部的位置更新过程基本一致. 唯一不同的是, 这里的位置更新申请注明的原因是IMSI附着, IMSI附着的信令流程如图, 为了简便起见, 我们在流程图上略去了鉴权, 加密和TMSI再分配的过程

  2. IMSI Detach流程
  当MS切断电源关机时, MS即向网络发送最后一条消息, 其中包括分离处理请求, MSC收到后, 即通知VLR对该MS对应的IMSI作"分离"标记, 而归属位置寄存器(HLR)并咩有得到该客户已脱离网络的消息. 当该客户被寻呼时, HLR要向拜访的MSC/VLR要漫游号码(MSRN), MSC/VLR通知HLR该客户已经脱离网络, 不再需要发送寻找该客户的寻呼消息. 网络随即向主叫返回一条"您拨打的用户已关机"的应答. IMSI Detach的信令流程如图. 从图中可以看出, IMSI Detach与IMSI Attach是有很大的不同的. IMSI Attach 信令是一条证实信令, 有收有发; 而IMSI Detach是一条无证实的信令, 网络收到该消息后不需要给MS发送证实消息, 因为MS已经关机了. 如果IMSI Detach消息出现故障, 那么MS也是无法重发消息的. 原因同上

  3. 周期性更新

MS主叫流程分析

  MS用户做主叫也称为MO(Mobile Originate), 其信令过程是从MS向BTS请求信道开始的, 到了主叫用户TCH指配完成为止. 一般而言就是分为以下几个阶段: 接入阶段, 鉴权加密阶段, TCH指配阶段.
  接入阶段只要包括信道申请, 信道请求, 信道激活, 信道激活证实, 立即指配等几个步骤, 经过这几个步骤, 手机建立了自MS至MSC的一条路径通道. 无线通信相对有线通信不是缺少一条固定的传输通道吗, 那么接入阶段就是为了弥补这个问题.
  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, TMSI再分配等几个步骤, 主叫用户的身份得到了确认, 网络认为该主叫用户是个合法用户, 允许继续进行呼叫, 并对呼叫信号进行加密.
  TCH指配阶段主要包括指配命令, 指配完成. 经过这个阶段, 主要由SDCCH信道转换为TCH话音信道. 如果在后面的被叫接续过程中没有接通, 那么主叫可以通过话音信道听到MSC的提示.
  1. 接入阶段

  2. 鉴权加密阶段

  3. 呼叫建立阶段

MS被叫流程

  被叫的寻址过程