GSM呼叫流程

雄心壮志

<p>本文以ms发起的主叫通话为例，说明在<a title="gsm" href="http://www.fqf.cn/list/gsm/index.html" target="_blank"><acronym>gsm</acronym></a>系统中，实现一次通话所需的信令接续过<br/>程。以应用层（l3）的三层连接（rr、mm、cc）为构架，对l豹的通信过程进行分析，介绍<br/>每条信令中的一些主要参数以及该信令在通话过程中所起的作用。<br/>关键词 信令接续 <a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>资源管理 移动性管理 呼叫管理<br/><a title="gsm" href="http://www.fqf.cn/list/gsm/index.html" target="_blank"><acronym>gsm</acronym></a>系统使用类似osi协议模型的简化协议，包括物理层（l1）、数据链路层（l2）和<br/>应用层（l3）。l1是协议模型最底层，提供物理媒介传输比特流所需的全部功能。l2保证<br/>正确传递消息及识别单个呼叫。在<a title="gsm" href="http://www.fqf.cn/list/gsm/index.html" target="_blank"><acronym>gsm</acronym></a>系统中，<a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>接口（um）上的l1和l2分别是tdma帧和<br/>lapdm协议。在网络侧，abis接口和a接口使用的l1均为e1传输方式，l2分别为lapd和mtp协<br/>议。在um接口，ms每次呼叫时都有一个l1和l2层的建立过程，在此基础上再与网络侧建立<br/>l3上的通信。在网络侧（a和abis接口），其l1和l2（sccp除外）始终处于连接状态。l3层<br/>的通信消息按阶段和功能的不同，分为<a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>资源管理（rr）、移动性管理（mm）和呼叫控<br/>制（cc）三部分。<br/>1建立rr连接<br/>rr的功能包括物理信道管理和逻辑信道的数据链路层连接等。<br/>在任何情况下， ms向系统发出的第一条消息都是ch－req（信道请求），要求系统提<br/>供一条通信信道，所提供的信道类型则由网络决定。ch－req有两个参数：建立原因和随机<br/>参考值（rand）。建立原因是指ms发起这次请求的原因，本例的原因是ms发起呼叫，其它<br/>原因有紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等。rand是由ms确定的一个随机值，使网络能区别<br/>不同ms所发起的请求。rand有5位，最多可同时区分32个ms，但不保证两个同时发起呼叫的<br/>ms的rand值一定不同。要进一步区别同时发起请求的ms，还要根据um接口上的应答消息。<br/>ch－req消息在bss内部进行处理。bsc收到这一请求后，根据对现有系统中<a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>资源的<br/>判断，分配一条信道供ms使用。该信道是否能正常使用，还需bts作应答证实，abis接口上<br/>的一对应答消息chact（信道激活）和chack（信道激活证实）完成这一功能。chact指明激<br/>活信道工作所需的全部属性，包括信道类型、工作<a title="模式" href="http://www.fqf.cn/list/moshi/index.html" target="_blank"><acronym>模式</acronym></a>、物理特性和时间提前量等。<br/>网络准备好合适的信道后，就通知ms，由immass（立即指配）消息完成这一功能。在<br/>im－mass中，除包含chact中的信道相关信息外，还包括随机参考值ra、缩减帧号t、时间<br/>提前量ta等。ra值等于bss系统收到的某个ms发送的随机值。t是根据收到ch－req时的td－<br/>ma帧号计算出的一个取值范围较小的帧号。ra和t值都与请求信道的ms直接相关，用于减少<br/>ms之间的请求冲突。ta是根据 bts收到rach信道上的ch－req信息进行均衡时，计算出来的<br/>时间提前量。ms根据ta确定下一次发送消息的时间提前量。<br/>immass的目的是在um接口建立ms与系统间的<a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>连接，即rr连接。ms收到im－mass后，<br/>如果ra值和t值都符合要求，就会在系统所指配的新信道上发送sabm帧，其中包含一个完整<br/>的l3消息（mp－l3－ inf），这条消息在不同的接口有不同的作用。在um接口，sabm帧是<br/>lapdm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息。系统收到sanm帧后，回送一个ua<br/>帧，作为对sabm帧的应答，表明在ms与系统之间已建立了一条lapdm通路；另外，此ua帧<br/>的消息域包含同样一条l3消息，ms收到该消息后，与自己发送的sabm帧中相应的内容比较，<br/>只有当完全一样时，才认为被系统接受。l3消息中包含ms的imsi，imsi对每个 ms是唯一<br/>的，这可保证在该信道上只有一个ms可接入系统。在abis接口，这条消息是estind（建立<br/>指示），用来通知已建立lapdm连接，作为对immass消息的应答。<br/>在sanm帧中，透明传输到msc的l3消息是a接口的第1条l3消息。尽管a接口的mtp连接在<br/>通话前已经建立，但对每个呼叫，在l2还要建立一个sccp的连接。l3消息包含在a接口上<br/>sccp的请求建链消息（cr）中传递。如请求被允许，a接口的第1条下行消息将包含在sccp<br/>层的连接证实（cc）帧中。对sccp层来说， cr与cc的交换是源参考地址与目的参考地址<br/>的交换。在同样的信令点码下，不同的呼叫具有不同的源地址和目的地址。<br/>a接口上第1条消息传递完后，ms与系统之间就建立了rr连接，rr实体通知mm子层已进<br/>入专用<a title="模式" href="http://www.fqf.cn/list/moshi/index.html" target="_blank"><acronym>模式</acronym></a>。在专用<a title="模式" href="http://www.fqf.cn/list/moshi/index.html" target="_blank"><acronym>模式</acronym></a>下，mm子层和cc子层负责发送所有l2层上的消息。除了错误指示<br/>和释放本地链路以外，均由rr子层直接处理。<br/>2建立mm连接<br/>正常情况下，要建立mm连接必须先有rr连接。rr建立后的第一个步骤是鉴权（auth），<br/>即鉴定移动用户的身份。在au－threq（鉴权请求）中有两个参数：cip key no（<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>键<br/>号）和 aut rand（鉴权随机值）q cipkey no与每个ms的密匙kc相对应，由网络计算出来<br/>送到ms，目的是毋须调用auth过程，就可直接由ms的imsi和cm－serv－req中的cip key<br/>no参数得到kc。atu rand供ms计算鉴权响应值sres。ms的sim中存有4个与鉴权和<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a><br/>相关的数据：鉴权算法a3、<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>序列算法a8、<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>算法a5和移动用户个人鉴权键ki。其关<br/>系如下：kc=a8（rand，ki），sres=a3（rand，ki），<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>数据流=a5（user data，kc）。<br/>sres是ms对auth req的响应值，在auth res中传递。网络中存储了与每个 imsi相对应的<br/>ki值，网络根据计算出的sres值和ms回送的sres值，可对ms的身份进行鉴定。kc用于鉴<br/>权后的<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>过程，<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>算法a5由网络指定，但 ms必须支持该算法。在<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>命令cip－<br/>m-com中，指出了每个ms支持的a5算法类型，还指定了ms的回送消息中是否包括imeisv参<br/>数。<br/>对ms的身份识别及<a title="无线" href="http://www.fqf.cn/list/wuxian/index.html" target="_blank"><acronym>无线</acronym></a>信道传输<a title="加密" href="http://www.fqf.cn/list/jiami/index.html" target="_blank"><acronym>加密</acronym></a>过程完成后，建立呼叫所需的mm连接已经建立，<br/>可以向更高层（cc子层）提供呼叫信息的传递功能。<br/>（待续） </p>