GSM系統(tǒng)信令接續(xù)流程（一）

GSM系統(tǒng)信令接續(xù)流程（一）（王嘉華）
摘要  文章以MS發(fā)起的主叫通話為例，說明在GSM系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一次通話所需的信令接續(xù)過
程。以應(yīng)用層（L3）的三層連接（RR、MM、CC）為構(gòu)架，對(duì)L豹的通信過程進(jìn)行分析，介紹
每條信令中的一些主要參數(shù)以及該信令在通話過程中所起的作用。
關(guān)鍵詞  信令接續(xù)  無線資源管理  移動(dòng)性管理  呼叫管理
    GSM系統(tǒng)使用類似OSI協(xié)議模型的簡化協(xié)議，包括物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和
應(yīng)用層（L3）。L1是協(xié)議模型最底層，提供物理媒介傳輸比特流所需的全部功能。L2保證
正確傳遞消息及識(shí)別單個(gè)呼叫。在GSM系統(tǒng)中，無線接口（Um）上的L1和L2分別是TDMA幀和
LAPDm協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，Abis接口和A接口使用的L1均為E1傳輸方式，L2分別為LAPD和MTP協(xié)
議。在Um接口，MS每次呼叫時(shí)都有一個(gè)L1和L2層的建立過程，在此基礎(chǔ)上再與網(wǎng)絡(luò)側(cè)建立
L3上的通信。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)（A和Abis接口），其L1和L2（SCCP除外）始終處于連接狀態(tài)。L3層
的通信消息按階段和功能的不同，分為無線資源管理（RR）、移動(dòng)性管理（MM）和呼叫控
制（CC）三部分。
1建立RR連接
    RR的功能包括物理信道管理和邏輯信道的數(shù)據(jù)鏈路層連接等。
    在任何情況下， MS向系統(tǒng)發(fā)出的第一條消息都是CH－REQ（信道請求），要求系統(tǒng)提
供一條通信信道，所提供的信道類型則由網(wǎng)絡(luò)決定。CH－REQ有兩個(gè)參數(shù)：建立原因和隨機(jī)
參考值（RAND）。建立原因是指MS發(fā)起這次請求的原因，本例的原因是MS發(fā)起呼叫，其它
原因有緊急呼叫、呼叫重建和尋呼響應(yīng)等。RAND是由MS確定的一個(gè)隨機(jī)值，使網(wǎng)絡(luò)能區(qū)別
不同MS所發(fā)起的請求。RAND有5位，最多可同時(shí)區(qū)分32個(gè)MS，但不保證兩個(gè)同時(shí)發(fā)起呼叫的
MS的RAND值一定不同。要進(jìn)一步區(qū)別同時(shí)發(fā)起請求的MS，還要根據(jù)Um接口上的應(yīng)答消息。
    CH－REQ消息在BSS內(nèi)部進(jìn)行處理。BSC收到這一請求后，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)中無線資源的
判斷，分配一條信道供MS使用。該信道是否能正常使用，還需BTS作應(yīng)答證實(shí)，Abis接口上
的一對(duì)應(yīng)答消息CHACT（信道激活）和CHACK（信道激活證實(shí)）完成這一功能。CHACT指明激
活信道工作所需的全部屬性，包括信道類型、工作模式、物理特性和時(shí)間提前量等。
    網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)備好合適的信道后，就通知MS，由IMMASS（立即指配）消息完成這一功能。在
IM－MASS中，除包含CHACT中的信道相關(guān)信息外，還包括隨機(jī)參考值RA、縮減幀號(hào)T、時(shí)間
提前量TA等。RA值等于BSS系統(tǒng)收到的某個(gè)MS發(fā)送的隨機(jī)值。T是根據(jù)收到CH－REQ時(shí)的TD－
MA幀號(hào)計(jì)算出的一個(gè)取值范圍較小的幀號(hào)。RA和T值都與請求信道的MS直接相關(guān)，用于減少
MS之間的請求沖突。TA是根據(jù) BTS收到RACH信道上的CH－REQ信息進(jìn)行均衡時(shí)，計(jì)算出來的
時(shí)間提前量。MS根據(jù)TA確定下一次發(fā)送消息的時(shí)間提前量。
    IMMASS的目的是在Um接口建立MS與系統(tǒng)間的無線連接，即RR連接。MS收到IM－MASS后，
如果RA值和T值都符合要求，就會(huì)在系統(tǒng)所指配的新信道上發(fā)送SABM幀，其中包含一個(gè)完整
的L3消息（MP－L3－ INF），這條消息在不同的接口有不同的作用。在Um接口，SABM幀是
LAPDm層上請求建立一個(gè)多幀應(yīng)答操作方式連接的消息。系統(tǒng)收到SANM幀后，回送一個(gè)UA
幀，作為對(duì)SABM幀的應(yīng)答，表明在MS與系統(tǒng)之間已建立了一條LAPDm通路；另外，此UA幀
的消息域包含同樣一條L3消息，MS收到該消息后，與自己發(fā)送的SABM幀中相應(yīng)的內(nèi)容比較，
只有當(dāng)完全一樣時(shí)，才認(rèn)為被系統(tǒng)接受。L3消息中包含MS的IMSI，IMSI對(duì)每個(gè) MS是唯一
的，這可保證在該信道上只有一個(gè)MS可接入系統(tǒng)。在Abis接口，這條消息是ESTIND（建立
指示），用來通知已建立LAPDm連接，作為對(duì)IMMASS消息的應(yīng)答。
    在SANM幀中，透明傳輸?shù)組SC的L3消息是A接口的第1條L3消息。盡管A接口的MTP連接在
通話前已經(jīng)建立，但對(duì)每個(gè)呼叫，在L2還要建立一個(gè)SCCP的連接。L3消息包含在A接口上
SCCP的請求建鏈消息（CR）中傳遞。如請求被允許，A接口的第1條下行消息將包含在SCCP
層的連接證實(shí)（CC）幀中。對(duì)SCCP層來說， CR與CC的交換是源參考地址與目的參考地址
的交換。在同樣的信令點(diǎn)碼下，不同的呼叫具有不同的源地址和目的地址。
    A接口上第1條消息傳遞完后，MS與系統(tǒng)之間就建立了RR連接，RR實(shí)體通知MM子層已進(jìn)
入專用模式。在專用模式下，MM子層和CC子層負(fù)責(zé)發(fā)送所有L2層上的消息。除了錯(cuò)誤指示
和釋放本地鏈路以外，均由RR子層直接處理。
2建立MM連接
    正常情況下，要建立MM連接必須先有RR連接。RR建立后的第一個(gè)步驟是鑒權(quán)（AUTH），
即鑒定移動(dòng)用戶的身份。在AU－THREQ（鑒權(quán)請求）中有兩個(gè)參數(shù)：CIP KEY No（加密鍵
號(hào)）和 AUT RAND（鑒權(quán)隨機(jī)值）Q CIPKEY No與每個(gè)MS的密匙Kc相對(duì)應(yīng)，由網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出來
送到MS，目的是毋須調(diào)用AUTH過程，就可直接由MS的IMSI和CM－SERV－REQ中的CIP  KEY
  No參數(shù)得到Kc。ATU  RAND供MS計(jì)算鑒權(quán)響應(yīng)值SRES。MS的SIM中存有4個(gè)與鑒權(quán)和加密
相關(guān)的數(shù)據(jù)：鑒權(quán)算法A3、加密序列算法A8、加密算法A5和移動(dòng)用戶個(gè)人鑒權(quán)鍵Ki。其關(guān)
系如下：Kc=A8（RAND，Ki），SRES=A3（RAND，Ki），加密數(shù)據(jù)流=A5（user data，Kc）。
SRES是MS對(duì)AUTH REQ的響應(yīng)值，在AUTH RES中傳遞。網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)了與每個(gè) IMSI相對(duì)應(yīng)的
Ki值，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)計(jì)算出的SRES值和MS回送的SRES值，可對(duì)MS的身份進(jìn)行鑒定。Kc用于鑒
權(quán)后的加密過程，加密算法A5由網(wǎng)絡(luò)指定，但    MS必須支持該算法。在加密命令CIP－
M-COM中，指出了每個(gè)MS支持的A5算法類型，還指定了MS的回送消息中是否包括IMEISV參
數(shù)。
    對(duì)MS的身份識(shí)別及無線信道傳輸加密過程完成后，建立呼叫所需的MM連接已經(jīng)建立，
可以向更高層（CC子層）提供呼叫信息的傳遞功能。
（待續(xù)）

摘自《電信快報(bào)》