4.GSM關(guān)鍵技術(shù)
4.1協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)
下圖為協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)模型：
圖 4協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)


從上圖我們可以看出，整個(gè)協(xié)議棧分為三層：Physical Layer (L1)，Data Link Layer (L2)和網(wǎng)絡(luò)層（L3）。這三層所提供的功能如下：
L1：提供一定數(shù)量的物理信道、定義不同信道間的組合方式、數(shù)據(jù)塊的組成、多址接入方式和時(shí)隙結(jié)構(gòu)、跳頻能力、編碼和交織方式、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信號的發(fā)送和接收、功率控制、接收機(jī)在時(shí)間和頻率上的同步、切換和質(zhì)量監(jiān)測、小區(qū)選擇和重選過程中的測量、語音業(yè)務(wù)信道上的自適應(yīng)幀的編解碼模式。

L2 ： a) 在一個(gè)Dm信道（控制信道）上提供一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路連接，各個(gè)數(shù)據(jù)鏈路連接之間由DLCI(data link connection identifier)來區(qū)別;
b)能夠進(jìn)行幀類型的識別；
c)能夠與L3實(shí)體間透明傳送L3消息單元；
d)能夠進(jìn)行順序控制, 以維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路連接上傳輸?shù)膸�的有序性�?br /> e)能夠檢測數(shù)據(jù)鏈路上發(fā)生的格式和操作錯(cuò)誤；
f) 把不可恢復(fù)的錯(cuò)誤向L3實(shí)體報(bào)告；

下圖顯示了L2和L3層之間的關(guān)系以及L3的具體結(jié)構(gòu)：從圖中我們可以看出L3主要包括三個(gè)功能實(shí)體RR （Radio Resource）、MM（Mobility Management）和 CM（Connection Management）。
圖 5 MS端的L3協(xié)議結(jié)構(gòu)

由這張圖我們還可以看出：
1.L2和L3之間有兩個(gè)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識：
a)SAPI 0：它支持信令信息的傳輸；
b)SAPI 3：它支持用戶短消息的傳輸；

2.層和層之間，以及子層和子層之間：
a)應(yīng)能將上一（子）層的message傳遞給下一（子）層；
b)應(yīng)能將下一（子）層的message傳遞給鄰近的上一（子）層，要使用到PD；

3.路由功能要使用到PD來實(shí)現(xiàn)，PD是消息頭的一部分。

4.如果出現(xiàn)具有相同功能塊的并行實(shí)體，CM子層還定義了TI，它也是消息頭的一部分，在選擇路由的時(shí)候同樣要用到：
a)RR根據(jù)message中的PD，把上一層傳來的消息分配到實(shí)際的信道配置中，或合適的SAP；
b)根據(jù)PD，RR把不同SAP處的message發(fā)送到各個(gè)子層（RR、MM、CM），但發(fā)送到上層（MM、CM）要通過RR-SAP；
c)MM根據(jù)PD或TI ，把message發(fā)送到MM或CM，發(fā)送到CM要通過MM-SAP；
d)RR和MM的路由功能在把message傳輸?shù)阶罱�的SAP之前，不會對message作任何改變。

5. 通過利用下（子）層所提供的服務(wù)，MS和網(wǎng)絡(luò)的同一（子）層中的對等實(shí)體根據(jù)相應(yīng)（子）層的協(xié)議相互交換信息。

6. RR、MM子層各有一個(gè)協(xié)議，CM子層的每一個(gè)功能實(shí)體（CC、SS、SMS）各有一個(gè)協(xié)議。


4.2協(xié)議文檔總結(jié)
GSM 技術(shù)規(guī)范：
01_serie GSM PLMN概述
02_serie 業(yè)務(wù)stage1
03_serie 網(wǎng)絡(luò)功能&業(yè)務(wù)stage2
04_serie L3即air接口&stage3
05_serie 無線路徑L1和系統(tǒng)
06-serieHR、FR、EFR&AMR話音處理功能
07_serie 終端適配功能
08_serie BSC-BTS、BSS-MSC接口
09_serie 交互工作&某些接口上的信令應(yīng)用
10_serie 業(yè)務(wù)、計(jì)劃、項(xiàng)目特征
11_serie 設(shè)備、型號批準(zhǔn)規(guī)范
12_serie 運(yùn)行和維護(hù)
13_serie 接入附著要求
4.3工作頻段的分配
在移動通信網(wǎng)內(nèi)，傳輸連接的一部分使用無線鏈路，另一部分使用2Mbit/s PCM鏈路。無線傳輸被用于MS和BS 之間，并且必須通過網(wǎng)絡(luò)的剩余部分進(jìn)行調(diào)整以適于在2Mbit/s PCM上傳輸。無線鏈路是連接的最脆弱部分，并且需要做大量的工作以確保高質(zhì)量和可靠運(yùn)行。這將在后文中分析。

1.工作頻段
GSM 900MHz頻段：
890 ~ 915 （MS發(fā)、BS收，即為上行鏈路）
935~ 960 （BS發(fā)、MS收，即為下行鏈路）

DCS 1800MHz頻段：
1710 ~ 1785 （MS發(fā)、BS收，即為上行鏈路，）
1805 ~ 1880 （BS發(fā)、MS收，即為下行鏈路）
上行鏈路和下行鏈路中不同頻率的同時(shí)使用使得通信有發(fā)射（TX）和接收（RX）兩個(gè)方向。無線載波頻率總是成對的安排。兩者（上行 — 下行）之間的差別稱為雙工頻率，GSM中的雙工頻率為45MHz。


2． 頻道間隔
頻率范圍被分為一個(gè)個(gè)載波，相鄰兩載波（頻道）間隔為200kHz。每個(gè)頻道采用時(shí)分多址接入（TDMA）方式，分為8個(gè)時(shí)隙，即8個(gè)信道（全速率）。每個(gè)信道占用帶寬200kHz/8=25kHz。在GSM900和PCS1800中，最低和最高信道不使用以免與使用相鄰頻率的業(yè)務(wù)相互干擾。GSM 900中的總載波數(shù)為124，而PCS 1800則為374。


3.干擾保護(hù)比
載波干擾保護(hù)比（C/I）就是指接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值，此比值與MS的瞬時(shí)位置有關(guān)。這是由于地形不規(guī)則性及本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同。以及其它一些因數(shù)，如：天線類型、方向性及高度，站址的標(biāo)高及位置，當(dāng)?shù)氐母蓴_源數(shù)目等所造成的。GSM規(guī)范中規(guī)定：
同頻道干擾保護(hù)比：C/I ≥ 9 dB
鄰頻道干擾保護(hù)比：C/I ≥- 9 dB
載波偏離400kHz時(shí)的干擾保護(hù)比：C/I ≥- 41dB


4.4空中接口上的傳輸
4.4.1FDMA和TDMA
GSM網(wǎng)的無線傳輸是基于數(shù)字技術(shù)的。GSM的數(shù)字傳輸采用兩種方案實(shí)現(xiàn)，這就是所謂的頻分多址（FDMA）和時(shí)分多址（TDMA）接入方式。
FDMA是指每個(gè)基站被分配不同的無線頻率信道。在相鄰小區(qū)（或相同小區(qū)）的移動電話能夠同時(shí)（但根據(jù)頻率被分割）操作。

TDMA是在多個(gè)用戶之間，通過為每一個(gè)用戶分配一個(gè)特定的時(shí)間（稱為時(shí)隙）共享資源的方法。在這種系統(tǒng)中，每個(gè)用戶只在分配的時(shí)隙中接收或發(fā)射信息突發(fā)脈沖序列（burst），只有當(dāng)用戶完成呼叫的建立時(shí)，這些時(shí)隙才被分配給語音，而且有些時(shí)隙被用于提供呼叫間的信令和位置更新。


4.4.2物理信道和邏輯信道
eg時(shí)分多路訪問（TDMA），將一無線頻率信道分成連續(xù)的時(shí)間段，每個(gè)被稱為“TDMA幀”。每個(gè)TDMA幀包含8個(gè)更短的時(shí)間段，就是所謂的“時(shí)隙（Timeslot）”。TDMA時(shí)隙被稱為“物理信道”（Physical Channel），被用于物理的將信息從一個(gè)地方送至另一個(gè)地方。MS和BTS之間的無線載波信號被分成連續(xù)的時(shí)隙流，接下來在一連續(xù)的TDMA幀中被傳送。
如果TDMA幀的時(shí)隙代表物理信道，那么有關(guān)內(nèi)容是什么？物理信道的內(nèi)容根據(jù)它們的性質(zhì)不同（邏輯作用不同）可分為不同的邏輯信道。
在無線通道中，對應(yīng)著物理信道有十二種不同的邏輯信道。邏輯信道分為公共信道（Common Channels）和專用信道（Dedicated Channel）。公共信道是那些用于對MS廣播不同信息和在MSC/VLR與MS之間建立信令信道。
在無線通道上，不同類型的信令信道用于促進(jìn)MS與BTS、BSC和MSC/VLR之間的信息交流。所有這些信令信道被稱為專用控制信道。
業(yè)務(wù)信道也是專用信道，因?yàn)槊總�(gè)信道只被一個(gè)用戶專用于傳送話音或數(shù)據(jù)。

下圖清楚的表示了GSM 邏輯信道的構(gòu)成：
圖 6邏輯信道




4.4.2.1廣播信道
基站能夠使用若干個(gè)TRX，但一般總有一個(gè)能持有公共信道的TRX。廣播信道是點(diǎn)到多點(diǎn)信道的下行鏈路，它們包含關(guān)于網(wǎng)絡(luò)和廣播小區(qū)的總的信息。有三種類型的廣播信道：

1.頻率校正信道（FCCH）
FCCH是由全“0”組成的突發(fā)脈沖序列。它們被稱作為純粹的正玄波發(fā)送。這就象給MS提供了個(gè)標(biāo)志，使得它們在若干TRX之間發(fā)現(xiàn)包含廣播傳輸?shù)腡RX。MS開機(jī)后，它就搜尋這個(gè)信號，因?yàn)閷τ谑褂玫念l率這時(shí)還無任何信息。


2.同步信道（SCH）
SCH包含BSIC和一個(gè)簡化的TDMA幀號。BSIC被用于一個(gè)來自一個(gè)特定BS的MS在測量頻率強(qiáng)度時(shí)，來識別不同小區(qū)。有時(shí)，MS也能檢測到具有相同頻率的遠(yuǎn)處BS。TDMA幀號是話音加密所要求的。


3.廣播控制信道（BCCH）
BCCH包含詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)和小區(qū)特定信息，比如：
用于特定小區(qū)和相鄰小區(qū)的頻率；

跳頻序列。這個(gè)被設(shè)計(jì)成減少空中接口的負(fù)面影響，如有時(shí)引起發(fā)送信息的衰落，MS在一小區(qū)內(nèi)可以以不同的頻率發(fā)送信息，MS依據(jù)如何改變頻率的次序稱為“跳頻序列”（然而在一小區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)跳頻是可選的）。

信道組合。正如我們前面提到的，總共有十二個(gè)邏輯信道，除了TCH，所有的邏輯信道對應(yīng)著廣播TRX的TS0或TS1。信道組合通知MS關(guān)于特定小區(qū)內(nèi)使用的對應(yīng)方法。

尋呼組。通常在一個(gè)小區(qū)內(nèi)有多個(gè)尋呼信道。為了防止MS為一個(gè)尋呼消息而偵聽所有的尋呼信道，尋呼信道以只有某一組MS偵聽某一特定的尋呼信道的方式分開。這些稱作尋呼組。


鄰近小區(qū)信息。MS必須知道目前小區(qū)的鄰近小區(qū)是什么以及它們的廣播頻率，這是十分必要的。比如：一個(gè)用戶小區(qū)啟動了一個(gè)通話，并且決定移動。MS不得不測量周圍小區(qū)的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，并將這個(gè)信息報(bào)告給BSC。

4.4.2.2公共控制信道
公共控制信道組成了邏輯信道的第二組，它們被用于建立點(diǎn)到點(diǎn)的連接。有三種類型的CCCH：
1.尋呼信道（PCH）
PCH是一下行鏈路信道，在被叫為移動用戶的情況中，它是由LA的所有BTS廣播的。

2.隨機(jī)接入信道（RACH）
RACH在CCCH中是唯一的上行鏈路和第一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)信道。它由MS使用以便啟動一個(gè)事務(wù)處理或作為PCH的應(yīng)答。

3.接入允許信道（AGCH）
AGCH是對RACH的應(yīng)答。它用于為MS指派一個(gè)SDCCH。它是一下行鏈路及點(diǎn)到點(diǎn)信道。

4.4.2.3專用控制信道
DCCH組成了信道的第三組，又有三個(gè)專用信道，它們用于呼叫建立、發(fā)送測量報(bào)告和切換。它們?nèi)�是雙向點(diǎn)到點(diǎn)信道。有三種類型的DCCH：
1.獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）
SDCCH用于系統(tǒng)信令：呼叫建立、鑒權(quán)、位置更新、TCH的分配和短消息傳播。


2.慢速隨路控制信道（SACCH）
一個(gè)SACCH伴隨著每個(gè)SDCCH和TCH。它發(fā)送測量報(bào)告，也用于功率控制、時(shí)間校準(zhǔn)和在一些情況下發(fā)送短消息。

3.快速隨路控制信道（FACCH）
FACCH用于要求切換時(shí)，它與一TCH對應(yīng)，并代替20ms的語音，因此可以說工作在“偷幀”模式。

4.4.2.4業(yè)務(wù)信道（TCH）
TCH是傳送用戶語音和數(shù)據(jù)的邏輯信道，它能是半速率通信（5.6Kbits/s）形式，也可是全速率通信（13Kbits/s）形式。TCH的另一種形式是增強(qiáng)型全速率（EFR）業(yè)務(wù)信道。EFR中的語音編碼仍然以13Kbits/s完成，但編碼機(jī)制與用于普通全速率通信的不同。TCH能夠傳送話音和數(shù)據(jù)，并且是一雙向信道。


4.4.3TDMA幀
在TDMA中，每個(gè)載頻被定義為一個(gè)TDMA幀。每幀包括8個(gè)時(shí)隙（TS0~7），要有TDMA幀號，這是因?yàn)镚SM的特性之一是客戶保密性好，是通過在發(fā)送信息前對信息進(jìn)行加密實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算加密序列的算法是以TDMA幀號為輸入?yún)��?shù)，因此每一幀都必須有一個(gè)幀號。有了TDMA幀號，MS就可判斷控制信道TS0上傳送的是哪一類邏輯信道。
TDMA幀號是以3.5h ( 2715648 個(gè)TDMA幀)為周期循環(huán)編號的。每2715648個(gè)TDMA幀為一個(gè)超高幀，每個(gè)超高幀又可分為2048個(gè)超幀，一個(gè)超幀持續(xù)的時(shí)間為6.12s，每個(gè)超幀又是由復(fù)幀組成的。復(fù)幀分為兩種類型：

26-multiframe：它包括26個(gè)TDMA幀，持續(xù)時(shí)長120ms。51個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀用于攜帶TCH（和SACCH加FACCH）。

51-multiframe：它包括51個(gè)TDMA幀，持續(xù)時(shí)長3060/13ms。26個(gè)這樣的復(fù)幀組成一個(gè)超幀。這種復(fù)幀用于攜帶BCH（FCCH、SCH、BCCH）、CCCH（PCH、RACH、AGCH）、SDCCH以及其隨路控制信道。
4.5L3
4.5.1概述
在前面我們已經(jīng)提到過，L3由RR、MM和CM三個(gè)子層組成�，F(xiàn)在我們來看看這幾個(gè)子層都有些什么作用和功能。


4.5.1.1RR
RR的作用是在呼叫期間建立和釋放MS和MSC之間的穩(wěn)定連接，不管用戶如何運(yùn)動，總維持連接的狀態(tài)。它必須在各種需要之間動態(tài)地共享有限的無線資源。RR層的功能主要由MS和BSC完成。另外，由于切換過程的責(zé)任完全位于RR層內(nèi)，因此MSC內(nèi)實(shí)現(xiàn)的一部分功能（特別是與MSC內(nèi)部切換有關(guān)的功能）也屬于RR層。
RR層功能集中于在無線接口上管理傳輸路徑，更確切地說，是在MS和有控制功能的MSC之間負(fù)責(zé)通信。這些路徑的管理包括不同的方面。首先必須能建立和釋放這些路徑，一個(gè)連接的建立是一個(gè)接入過程，對應(yīng)于MS從空閑模式轉(zhuǎn)換為專用模式。與接入有關(guān)的尋呼功能能建立對空閑MS的呼叫，以及支持空閑MS所需的功能。管理MS-MSC連接的另一方面是傳輸鏈主要特性的處理，如傳輸?shù)氖切帕�、話音、還是數(shù)據(jù)，是否使用了加密等。
RR功能的另一方面是切換，切換準(zhǔn)備首先要求對服務(wù)的小區(qū)和其它鄰近小區(qū)估計(jì)傳輸質(zhì)量，這通過測量隨用戶運(yùn)動而變化的連接特性得到。
概括起來，RR層的基本過程如下：
a)system information broadcasting

b)RR連接建立
—進(jìn)入dedicated mode: immediate assignment procedure
—paging procedure

c)專用模式下的過程：
—measurement report procedure
—intracell change of channels
—intercell change of channels
—frequency redefinition procedure
—channel mode change procedure
—ciphering mode setting procedure
—additional channel assignmentprocedure
—partial channel release procedure

d)RR連接釋放過程


4.5.1.2MM
MM子層的主要功能是支持移動用戶終端，如：告知網(wǎng)絡(luò)MS的當(dāng)前位置并對用戶的身份保密。更進(jìn)一步，MM子層向上一層CM(Connection Management)的不同實(shí)體提供連接管理服務(wù)。
所有的MM過程，都是基于RR 連接已建立這個(gè)前提的。如果RR連接沒有建立的話，則MM子層首先啟動RR連接建立過程。MM過程可以分為：
（i）MM一般（common）過程：
這一過程的前提是：RR連接已存在。
若MM過程由網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)，則MM過程包括以下幾種類型：
—TMSI重分配過程；
—鑒權(quán)過程；
—身份識別過程；
—MM信息過程；
—放棄（abort）過程（僅用于MM連接正在建立或已經(jīng)建立，并不適用于MM專用過程或IMSI拆離過程中）；

如果MM過程由MS觸發(fā)：
— IMSI拆離過程

（ii） MM專用過程：
當(dāng)MM連接不存在或無其它MM專用過程正在進(jìn)行的話，MM專用過程才能啟動。
主要有以下幾種類型：
—一般（normal）位置更新過程；
—周期性位置更新過程；
—IMSI附著（attach）過程；


（iii） MM 連接管理過程：
這一過程主要用于建立、保持和釋放MS和網(wǎng)絡(luò)之間的MM連接。通過這一過程，CM層可以與其對等實(shí)體交換信息。MM連接管理過程只有在MM專用過程不進(jìn)行時(shí)才能執(zhí)行。同一時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)激活多個(gè)MM連接。

4.5.1.3CM
CM層的主要功能是，應(yīng)用戶的要求，在用戶之間建立連接，并能維持和釋放這些呼叫。它包括通過補(bǔ)充業(yè)務(wù)使用戶能控制其發(fā)出或接收到的呼叫管理方法。呼叫管理功能的多樣性使得CM可分為三個(gè)實(shí)體（CC、SS、SMS），每個(gè)CC實(shí)體與自己的MM實(shí)體相連接與對等層實(shí)體通信，并用業(yè)務(wù)標(biāo)識符TI加以區(qū)別。
CM的三個(gè)實(shí)體之間是相互獨(dú)立的，它們分別使用自己的MM連接與對等實(shí)體進(jìn)行通信，不同的CM實(shí)體使用不同的TI來加以區(qū)分。
無論是MS還是網(wǎng)絡(luò)的uplayer發(fā)起呼叫的建立，都包括以下兩方面：
a)MS和網(wǎng)絡(luò)間CC連接的建立；
b)激活編解碼;


4.5.2各過程詳細(xì)描述
4.5.2.1idle mode and dedicated mode
處于空閑模式時(shí)，RR連接是不存在的，但上一層可以提出建立RR連接的要求對MS來說，只是監(jiān)聽BCCH、CCCH以及為它所屬的尋呼組監(jiān)聽尋呼子信道。同時(shí)它還得測量信號功率，以保持同其它小區(qū)的聯(lián)系。測量信息主要用于小區(qū)切換。當(dāng)決定進(jìn)行小區(qū)切換后，MS轉(zhuǎn)向監(jiān)聽新的小區(qū)的BCCH，通過廣播消息，MS可以判定它是否被允許接入這個(gè)小區(qū)。

對網(wǎng)絡(luò)來說，它在BCCH上有規(guī)律的廣播系統(tǒng)信息。通過這些信息，MS能夠知道如何通過當(dāng)前的小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)。廣播消息主要有以下幾方面的內(nèi)容：
-當(dāng)前小區(qū)、LA和網(wǎng)絡(luò)的唯一識別（identification）。
-作為小區(qū)重選的后備小區(qū)的一些相關(guān)信息。
-當(dāng)前控制信道的結(jié)構(gòu)。
-有關(guān)隨機(jī)接入信道的信息。
-關(guān)于小區(qū)內(nèi)特權(quán)的一些信息。
此外，網(wǎng)絡(luò)還在尋呼子信道上不斷發(fā)送正確的L3消息

由空閑模式進(jìn)入專用模式是由以下情況引起的：
—RR實(shí)體回答PAGING REQUEST消息。
—MM子層請求進(jìn)入專用模式。

當(dāng)MS處于專用模式時(shí)，RR處于連接狀態(tài)，這一過程中可以提供以下的服務(wù)：
— 在任何處于連接狀態(tài)的L2上傳輸消息；
— 指示臨時(shí)不可用的傳輸；
— 指示RR連接的斷開；
— 為保持RR連接而進(jìn)行的小區(qū)重選和切換；
— 建立/改變物理信道的傳輸模式，包括：改變信道的類型，改變編碼、解碼的模式以及設(shè)置加密；
— 釋放一個(gè)RR連接；



4.5.2.2Paging procedure for RR connection establishment on CCCH
網(wǎng)絡(luò)通過尋呼過程來觸發(fā)RR的連接。網(wǎng)絡(luò)在合適的尋呼信道上通過廣播PAGING REQUEST消息來觸發(fā)尋呼過程。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)啟動計(jì)時(shí)器T3113。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到CHANNEL REQUEST消息后，它將根據(jù)其中的信息為MS分配合適的信道，當(dāng)接入網(wǎng)絡(luò)是允許的，MS將啟動立即分配過程。通過包括PAGING RESPONSE的SABM幀建立主信令連接。之后，MS的MM子層被告知RR實(shí)體已進(jìn)入專用模式。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到PAGING RESPONSE消息后，就停止計(jì)時(shí)器T3113。網(wǎng)絡(luò)的MM子層被告知RR連接存在。

異常情況說明：
網(wǎng)絡(luò)還未收到PAGING RESPONSE消息時(shí)，計(jì)時(shí)器T3113超時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將重發(fā)PAGING REQUEST消息，并重啟計(jì)時(shí)器T3113。



4.5.2.3Entering the dedicated mode : immediate assignment procedure
進(jìn)行立即分配過程的目的是建立MS和網(wǎng)絡(luò)之間的連接。立即分配過程只能由MS的RR實(shí)體來觸發(fā)。RR實(shí)體回答PAGING REQUEST消息或MM子層請求進(jìn)入專用模式都會觸發(fā)這一過程的開始。
MS的RR實(shí)體收到網(wǎng)絡(luò)的尋呼信息后，將通過RACH向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送CHANNEL REQUEST消息，并釋放空閑模式。之后MS開始監(jiān)聽BCCH，同時(shí)監(jiān)聽與自己的CCCH組相對應(yīng)的下行鏈路CCCH時(shí)隙。通過CCCH的時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)收到MS所發(fā)出的CHANNEL REQUEST消息后，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IMMEDIATE ASSIGNMENT消息給MS分配一條專用信道。此后，網(wǎng)絡(luò)啟動計(jì)時(shí)器T3101。當(dāng)MS收到與其發(fā)送的CHANNEL REQUEST消息相對應(yīng)的IMMEDIATE ASSIGNMENT消息后，轉(zhuǎn)到所分配的信道上，且僅將信道模式設(shè)為信令，同時(shí)將這個(gè)信道激活。然后通過一個(gè)包括消息域的SABM幀，MS就建立了主信令鏈路。

MS Network
PAGINGREQUESTstartT3113
CHANNELREQUEST
IMMEDIATEASSIGNMENTstartT3101
SABM (PAGING RESPONGSE)
Stop T3101T3113




4.5.2.4 Handover procedure (dedicated mode)
當(dāng)用戶從一個(gè)小區(qū)覆蓋的區(qū)域移至另一個(gè)小區(qū)時(shí)，必須要建立與目標(biāo)小區(qū)的新連接，與舊的小區(qū)的連接要釋放。執(zhí)行切換有兩個(gè)原因：
1.由于測量結(jié)果引起的切換：
是指當(dāng)無線電信號的質(zhì)量或強(qiáng)度下降以至低于BSC規(guī)定的參數(shù)值時(shí)。信號的衰減由不間斷的信號測量探測到，該測量由MS和BTS兩方面完成。因此，連接將被切換至另一個(gè)信號更強(qiáng)的小區(qū)。


2.由于話務(wù)量的原因引起的切換：
是指當(dāng)小區(qū)的通信量已達(dá)到或接近達(dá)到它的最大值時(shí)。在這樣的情況下，小區(qū)邊緣的MS就可能被切換至具有較小話務(wù)量的相鄰小區(qū)。

切換過程包括：
-除了L3的RR管理以外，其它的正常操作都掛起；
-通過L２本地端釋放（local end release）斷開主信令鏈路和其它鏈路，如果有TCH的話，還要將TCHs斷開；
-斷開及去活先前分配的L1信道并將它們釋放；
-激活可用的新信道及其連接；
-在新信道上，SAPI＝０，激活數(shù)據(jù)鏈路連接的建立；

通常由當(dāng)前服務(wù)用戶的BSC做出執(zhí)行切換的決定，但由于話務(wù)量的原因引起的切換的情況除外，它由MSC做出決定。有四種不同類型的切換：
1.小區(qū)內(nèi)—BSC內(nèi)切換
這是最小的切換，即在同一小區(qū)內(nèi)，用戶的TCH切換到另一TCH（通常為另頻段）。在這一情況中，控制小區(qū)的BSC做出執(zhí)行切換的決定。

2.小區(qū)間 — BSC內(nèi)切換
用戶從小區(qū)1移至區(qū)2，在這種情況中切換過程由BSC控制。當(dāng)成功地建立了與小區(qū)2的連接后，與小區(qū)1的通信連接就被釋放。

3.小區(qū)間 — BSC間切換
用戶從小區(qū)2移至小區(qū)3，小區(qū)3屬于另一個(gè)BSC。在這種情況中，切換過程由MSC執(zhí)行，但是仍由第一個(gè)BSC做出切換決定。當(dāng)與新的BSC（和BTS）成功地建立連接時(shí)，與第一個(gè)BSC的連接就被釋放。


4.MSC間切換
用戶從一個(gè)MSC/VLR控制的小區(qū)移至另一個(gè)MSC/VLR控制的小區(qū)，這種情況更復(fù)雜。當(dāng)前服務(wù)于用戶的MSC/VLR（也稱為錨定MSC）聯(lián)系目標(biāo)MSC，話務(wù)連接轉(zhuǎn)接至目標(biāo)MSC/VLR。當(dāng)前兩個(gè)MSC屬于同一個(gè)網(wǎng)路時(shí)，連接可以順利建立。盡管如此，目標(biāo)MSC和源MSC是兩個(gè)不同的電話交換機(jī)。只要有號碼識別目標(biāo)MSC，呼叫就能在兩個(gè)交換機(jī)之間轉(zhuǎn)移。這就必須產(chǎn)生一個(gè)新的號碼，即切換號碼（HON）。
錨定MSC/VLR從BSS接收切換信息。它判斷出目的地在另一個(gè)MSC的區(qū)域范圍內(nèi)，然后通過信令網(wǎng)向目標(biāo)MSC發(fā)送一個(gè)切換請求。目標(biāo)MSC通過產(chǎn)生一個(gè)HON并將其送至錨定MSC/VLR作為應(yīng)答，它執(zhí)行一個(gè)數(shù)字分析以便獲得必要的路由信息。這個(gè)信息允許服務(wù)的MSC/VLR連接至目標(biāo)MSC/VLR。當(dāng)兩個(gè)MSC完成連接，呼叫被傳送至新的路由。


4.5.2.5Ciphering mode setting procedure (dedicated mode)
通過在主信令鏈路上向MS發(fā)送CIPHERING MODE COMMAND消息，網(wǎng)絡(luò)啟動加密模式設(shè)置過程。這個(gè)消息告訴MS是否要進(jìn)行加密，如果要的話，用何種加密法則。如果儲存了密匙的SIM卡在MS中，只要MS一收到正確的CIPHERING MODE COMMAND消息，它就將密匙從SIM卡中加載(load)到ME中。
4.5.2.6TMSI reallocation procedure (MM 基本過程)
TMSI重分配過程用于提供身份的保密。TMSI僅在本地LA內(nèi)有效，當(dāng)離開本地LA后，TMSI須與LAI（Location Area Identifier）結(jié)合以提供正確的身份。通常每當(dāng)本地LA改變后，就要由網(wǎng)絡(luò)決定執(zhí)行一次TMSI重分配過程。要求MS提供其IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。當(dāng)出現(xiàn)這種情況后，將首先執(zhí)行TMSI重分配過程，然后才進(jìn)行身份識別。
NOTE1：TMSI重分配過程一般在加密模式下進(jìn)行。
NOTE2：一般TMSI重分配過程會和其它的一些過程一起進(jìn)行，如：位置更新過程或呼叫建立過程。


mobile station network

TMSI REAL CMD
<----------------Start T3250

TMSI REAL COM
-----------------> Stop T3250



4.5.2.7Authentication procedure(MM 基本過程)
鑒權(quán)過程用于檢查用戶數(shù)據(jù)的合法性和完整性的過程。在鑒權(quán)過程的幫助下，運(yùn)營者可以防止網(wǎng)路中的偽SIM卡的使用。鑒權(quán)過程基于一個(gè)識別密鑰Ki，它被簽發(fā)給一個(gè)已在HLR中建立用戶數(shù)據(jù)的每一個(gè)用戶。鑒權(quán)過程證實(shí)用戶方的Ki和網(wǎng)絡(luò)方的Ki是否完全相同。在建立呼叫、位置更新和終結(jié)呼叫（被呼叫方）初期由VLR實(shí)施確認(rèn)。為了執(zhí)行鑒權(quán)，VLR需要基本的鑒權(quán)信息。如果BS廣播Ki，那么識別數(shù)據(jù)將通過空中傳送，這會違背鑒權(quán)原理。鑒權(quán)的方法是要不通過空中發(fā)送Ki，而比較存放在MS中的Ki是否和存放在網(wǎng)路中的Ki相同。利用單向算法A3，Ki通過一個(gè)隨機(jī)數(shù)被處理，處理后的結(jié)果將送到網(wǎng)路。由于不同A3算法，通過Ki和隨機(jī)數(shù)很容易得到不同的結(jié)果。但是不可能將運(yùn)算結(jié)果或此隨機(jī)數(shù)再轉(zhuǎn)化為原來的Ki（因此命名為“單向”算法）。

鑒權(quán)數(shù)據(jù)組：
RAND
SRES
 Kc
4.5.2.8Identification procedure (MM 基本過程)
網(wǎng)絡(luò)通過身份識別過程來要求MS向其提供進(jìn)行身份識別所需的參數(shù)：IMSI。網(wǎng)絡(luò)通過向MS發(fā)送IDENTITY REQUEST消息來觸發(fā)身份識別過程，同時(shí)啟動計(jì)時(shí)器T3270（12s）。若RR連接存在，當(dāng)MS收到這條消息后，就返回一條包含網(wǎng)絡(luò)所要求的身份識別參數(shù)的IDENTITY RESPONSE消息。收到IDENTITY RESPONSE消息后，網(wǎng)絡(luò)停止計(jì)時(shí)器T3270。

mobile stationnetwork
ID REQ
<----------------------- Start T3270
ID RES
-----------------------> Stop T3270


4.5.2.9IMSI detach procedure (MM基本過程)
當(dāng)MS處于去活狀態(tài)（即關(guān)機(jī)狀態(tài)）MS將調(diào)用IMSI拆離過程。若RR連接已存在，MM子層將在IMSI DETACH INDICATION消息發(fā)送之前，將本地所有正在進(jìn)行的MM連接釋放掉。如果一個(gè)MM專用過程已激活的話，IMSI拆離過程將不被啟動。可能的話，IMSI拆離過程將等到MM專用過程結(jié)束后再開始；否則，IMSI拆離過程將被忽略。
MS向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IMSI DETACH INDICATION消息，并啟動計(jì)時(shí)器T3220（5s）。
若無RR連接，MS的MM子層將要求RR子層建立RR連接。若由于沒有合適的小區(qū)可用，使得無法建立RR連接，則MS將在5s~~20s的范圍內(nèi)盡量去找一個(gè)合適的小區(qū)。若找到了，MS將要求RR子層建立RR連接；反之，IMSI拆離過程將終止。
收到IMSI DETACH INDICATION消息后，網(wǎng)絡(luò)將釋放本地所有的正在進(jìn)行的MM連接，并觸發(fā)RR連接釋放過程。當(dāng)RR連接釋放后，T3220將停止

mobile stationnetwork

IMSI DET IND
--------------------->





4.5.2.10Location updating procedure （MM特殊過程）
下面我們將講述MM的專用過程。MM專用過程的啟動應(yīng)滿足下列條件之一：
—無其它的MM專用過程正在進(jìn)行；
—網(wǎng)絡(luò)和MS之間并不存在MM連接；
—若有其它的MM專用過程正在進(jìn)行的 話，除非網(wǎng)絡(luò)有特別的規(guī)定，否則MS必須等到用于MM專用過程的RR連接釋放后，才能啟動一個(gè)MM專用過程或MM連接建立過程；
當(dāng)MM專用過程進(jìn)行時(shí)，若CM要求建立一個(gè)MM連接，則這個(gè)請求要么被拒絕，要么要等到MM專用過程結(jié)束后才被采納。（采取哪一種方式，依賴于實(shí)現(xiàn)情況）。當(dāng)MM專用過程進(jìn)行時(shí)，除了IMSI拆離過程外，任何其它的MM一般過程（common procedure）都可以啟動。
NOTE：MM專用過程所使用的MM連接，可能被網(wǎng)絡(luò)用于MM連接管理。

位置更新有三種類型：
—一般位置更新；
—周期性位置更新；
—IMSI附著；

IMSI附著過程
MS一打開，它就通知VLR它已回到網(wǎng)絡(luò)中并能接收呼叫了。成功登記后，網(wǎng)絡(luò)向MS發(fā)送兩個(gè)號碼，它們被存儲在MS的SIM卡中。這兩個(gè)號碼是LAI和TMSI。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過空中接口的控制信道發(fā)送LAI，TMSI用于安全目的，因?yàn)橛脩舻腎MSI不得在空中接口上被發(fā)送。TMSI是一個(gè)臨時(shí)標(biāo)識，它定期得到更改。

一般位置更新過程：
一般位置更新過程用于更新MS登記在網(wǎng)絡(luò)中的LAI。每次MS通過控制信道接收數(shù)據(jù)，它讀取LAI并和存放在SIM卡中的LAI進(jìn)行比較，如果它們不同，就執(zhí)行一個(gè)一般位置更新過程。MS通過訪問發(fā)送位置數(shù)據(jù)的MSC/VLR啟動一個(gè)位置更新過程。信道請求消息中包含了用戶標(biāo)識（即IMSI/TMSI）和存儲在SIM卡中的LAI。當(dāng)目的地MSC/VLR收到請求后，它讀取當(dāng)前為MS服務(wù)的MSC/VLR的舊的LAI。兩個(gè)MSC/VLR之間的信令連接就建立起來了，然后用戶的IMSI從舊的MSC傳送至新的MSC。根據(jù)這個(gè)IMSI，新的MSC從HLR請求得到用戶數(shù)據(jù)，鑒權(quán)后，更新VLR和HLR中的用戶數(shù)據(jù)。
如果網(wǎng)絡(luò)在回應(yīng)中指出MS在VLR未知的話，這也將導(dǎo)致一般位置更新。


周期性位置更新
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在一特定時(shí)間內(nèi)沒有收到任何來自MS的位置更新請求時(shí)，就執(zhí)行周期性位置更新。這種情況發(fā)生在當(dāng)MS被打開但無任何話務(wù)，在此情況中，MS僅讀取和測量網(wǎng)絡(luò)傳送的信息。如果用戶正在一個(gè)位置區(qū)內(nèi)移動，就不必發(fā)送位置更新請求。一個(gè)計(jì)時(shí)器控制周期性位置更新，并且VLR的運(yùn)營商設(shè)定計(jì)時(shí)器的值。網(wǎng)絡(luò)廣播這個(gè)計(jì)時(shí)器的值，因此MS知道周期性位置更新計(jì)時(shí)器的值。因此，當(dāng)時(shí)間一到，MS通過發(fā)送位置更新信號啟動一個(gè)登記過程。VLR接收請求并確認(rèn)MS在同一位置區(qū)的登記。如果MS未遵循這個(gè)程序，可能是因?yàn)镸S的電池用完了或用戶不在服務(wù)區(qū)，VLR將MS的位置數(shù)據(jù)該為“未知”。
4.5.2.11呼叫建立過程

á
Mobile Station Network

┌─ ─┐
│CHANNELREQUESTRR connection
│------------------------->establishment
│IMMEDIATEASSIGNMENT(MO)
│<------------------------
└─ ─┘
┌─ ─┐
│CMSERVICEREQUEST
│ ------------------------->Service request
│
└─ ─┘
┌──┐
│AUTHENTICATIONREQUEST
│<-------------------------
│AUTHENTICATIONRESPONSEAuthentication
│ -------------------------->
└──┘
┌──┐
│CIPHERMODECOMMAND
│ <------------------------- Ciphering
│CIPHERMODECOMPLETEmode setting
│-------------------------->
└──┘
┌──┐
│SETUP
│--------------------------> Call initiation
│CALLPROCEEDING
│<-------------------------
└──┘
┌──┐
│ASSIGNMENTCOMMAND
│<-------------------------- Assignment of
│ASSIGNMENTCOMPLETE a traffic
│-------------------------->channel
└──┘
┌──┐
│ALERTING
│<--------------------------User alerting
└──┘
┌──┐
│CONNECT
│<--------------------------Call accepted
│CONNECTACKNOWLEDGE
│-------------------------->
└──┘


Mobile originating call establishment