無(wú)線通信入門5

標(biāo)簽（空格分隔）： GSM 無(wú)線通信

GSM的信令與協(xié)議

??1. A接口
??A接口是BSC和MSC之間的通信接口, MSC通過該接口可以實(shí)現(xiàn)與BSS系統(tǒng)的信令交互.
??2. B接口
??我們知道, VLR相當(dāng)于用戶數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)器. MSC作為呼叫控制的核心部分每次呼叫自然少不得去VLR里取相關(guān)的數(shù)據(jù). 由此可見, MSC和VLR之間有大量的信息交互那是一定的, 例如位置信息, 不同業(yè)務(wù)信息, 開通業(yè)務(wù)信息MSC都要通過B結(jié)構(gòu)去VLR里取, 你說(shuō)B接口能不超級(jí)繁忙嗎? 為了保證B接口的通信, 把MSC和VLR合設(shè)在一起, B接口也就成了內(nèi)部接口, B接口用于MSC向VLR查詢MS當(dāng)前的位置信息(VLR向MSC返回LAI), 或者通知VLR更新MS的當(dāng)前位置信息, 或者用于補(bǔ)充業(yè)務(wù)的操作.
??3. C接口
??C接口是MSC與HLR之間的接口, C接口使用MAP信令. MSC通過該接口箱HLR查詢被叫移動(dòng)臺(tái)的路由信息, HLR提供路由功能, 即漫游號(hào)碼MSRN.
??4. D接口
??D接口是HLR和VLR之間的接口, D接口使用MAP指令. 它主要用于HLR和VLR之間交換位置信息和用戶信息. 當(dāng)MS漫游到某VLR的轄區(qū)后, 通過位置更新VLR就向該HLR索取資料, HLR收到VLR發(fā)過來(lái)的的查詢指令, 核對(duì)一下IMSI號(hào), 找到對(duì)應(yīng)的用戶資料和業(yè)務(wù)信息發(fā)給VLR, 好讓VLR給漫游客戶提供合適的業(yè)務(wù). MS來(lái)到當(dāng)前VLR之前是在另一個(gè)VLR里晃悠的, 那個(gè)VLR里也保存了該MS的資料, 這造成了以中浪費(fèi), GSM規(guī)范想了一個(gè)辦法來(lái)解決這個(gè)問題, 那就是HLR向MS當(dāng)前所在的VLR傳遞數(shù)據(jù)的同時(shí), 也向MS之前所在的VLR發(fā)送一個(gè)刪除命令, 要求該VLR把MS的數(shù)據(jù)刪掉.
??5. E接口
??E接口是MSC與MSC之間的接口, 兩個(gè)MSC之間沒有太多別的活干, 他們之間信令的主要作用就是用于越局切換和建立呼叫接續(xù). E接口使用TUP信令和ISUP信令.
??6. F接口
??F接口在中國(guó)目前沒有使用, 是MSC與EIR的接口, 用于檢驗(yàn)IMEI用. EIR有一個(gè)很牛的功能就是可以設(shè)置黑名單, 禁止某些IMEI號(hào)入網(wǎng), 如果誰(shuí)的手機(jī)丟了, 只要他能提供足夠的證據(jù)說(shuō)明該手機(jī)的確是他的, 那么他就可以去運(yùn)營(yíng)商保安, 讓運(yùn)營(yíng)商把該手機(jī)的IMEI號(hào)設(shè)置在黑名單中, 手機(jī)就無(wú)法入網(wǎng)了.

信令流程

??1. 正常位置更新
??所謂"正常位置更新"就是發(fā)現(xiàn)LAI發(fā)生變化時(shí)MS主動(dòng)申請(qǐng)進(jìn)行的位置更新, 如果手機(jī)正在通話, 又發(fā)現(xiàn)從SACCH信道發(fā)送的系統(tǒng)消息5和系統(tǒng)消息6中的LAI與MS里存儲(chǔ)的不一致, 那么就等通話結(jié)束后進(jìn)行位置更新.
??MS經(jīng)SDCCH信道向系統(tǒng)發(fā)送位置更新消息, 根據(jù)這次位置變化后時(shí)候還在同一個(gè)MSC/VLR里把正常位置更新分為兩種情況, 這兩種情況的信令流程有所不同: 一種是新LAI與原LAI同屬一個(gè)MSC/VLR, 此時(shí)只要MSC簡(jiǎn)單的修改一下MS的位置信息即可, 另一種是跨MSC的位置更新, 這就要復(fù)雜很多, 因?yàn)樾碌腗SC并沒有當(dāng)前MS的數(shù)據(jù). 此時(shí)新的MSC/VLR就向HLR發(fā)起位置更新請(qǐng)求, HLR接收并修改MS所在的MSC信息(MSCID), 并通知原來(lái)的MSC/VLR刪除該MS的相關(guān)消息. 原來(lái)的MSC/VLR區(qū)域需要完成鑒權(quán)加密以及TMSI再分配的過程, 當(dāng)此過程完成之后HLR將會(huì)向MS當(dāng)前所在的MSC/VLR發(fā)送一條"插入用戶數(shù)據(jù)"的信息, 將向該VLR提供它所需的用戶信息, 當(dāng)HLR收到VLR的響應(yīng)時(shí)就向該VLR發(fā)出位置更新確認(rèn)的消息.
??上面的這段話怎么理解呢? 同一個(gè)MSC/VLR內(nèi)的位置跟新相當(dāng)于公司內(nèi)部調(diào)動(dòng), 你只需要在公司人力資源部備個(gè)案(在MSC/VLR里登記), 注明當(dāng)前所在的部門(位置區(qū))就行了; 不同MSC/VLR的位置更新相當(dāng)于跳槽到另一個(gè)公司, 那么流程自然要復(fù)雜很多, 新的公司沒有你的檔案, 就向當(dāng)?shù)貏趧?dòng)局(HLR)提出更改這個(gè)職員所在的公司信息(在HLR里修改當(dāng)前MS所在的MSCID, 勞動(dòng)局(HLR)是存儲(chǔ)了這個(gè)職員的檔案的(HLR當(dāng)然存儲(chǔ)了MS的用戶信息), 它現(xiàn)要求職員原先所在的公司刪除相關(guān)檔案(前msc/vlr刪除用戶數(shù)據(jù)), 然后給新的公司發(fā)送該職員的檔案.
??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進(jìn)入了另一個(gè)VLR, 那么MS在HLR里的MSC地址MSCID也需要進(jìn)行改變, 因此此時(shí)的位置更新必須涉及HLR.
??具體流程如下:
??MS從一個(gè)BTS小區(qū)移向不同的MSC的另一個(gè)BTS小區(qū)時(shí), 由于MSC地址發(fā)生變化, 所以新的MSC/VLR向HLR發(fā)出位置更新請(qǐng)求, 給出新的MSC和MS的識(shí)別碼MSCID&IMSI/TMSI. HLR修改用戶數(shù)據(jù)后, 回給MSC一個(gè)響應(yīng), VLR對(duì)該客戶進(jìn)行注冊(cè)并從HLR下載相關(guān)數(shù)據(jù), 同事HLR通知原來(lái)的MSC刪除VLR中有關(guān)該MS的客戶數(shù)據(jù). 不同VLR位置更新的信令流程如圖:

IMSI Attach/Detach

??我們知道, MS用戶在網(wǎng)絡(luò)里是用IMSI來(lái)識(shí)別的, 那么這個(gè)開關(guān)機(jī)信息就稱為"IMSI Attach/Detach". 當(dāng)MS開機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)后, 便"附著"在網(wǎng)絡(luò)上, 隨時(shí)可以可網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信令的交互, 如果需要尋找該MS時(shí), 只要看到該MS是"附著"狀態(tài), 就可以根據(jù)它的位置區(qū)信息對(duì)其進(jìn)行尋呼. 當(dāng)MS正常關(guān)機(jī)時(shí), 將向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送最后一條消息, 即分離消息, 其中包括分離處理請(qǐng)求, 當(dāng)MSC/VLR收到該消息后, 在MS對(duì)應(yīng)IMSI上作"分離"標(biāo)記, 此后網(wǎng)絡(luò)看到該標(biāo)識(shí)就不需要再發(fā)送尋找該移動(dòng)用戶的尋呼消息, 免得浪費(fèi)資源.
??分離程序只在MSC/VLR里進(jìn)行, HLR并不會(huì)得到任何通知. 這個(gè)做法也有利弊, 好處在于, 不必每次開關(guān)機(jī)都通知HLR, 節(jié)省了"HLR-VLR"這一段路由資源; 不利的地方在于每次對(duì)"分離"用戶進(jìn)行呼叫時(shí)HLR還需要去MSC/VLR里查詢?cè)撚脩舻漠?dāng)前狀態(tài), 從而浪費(fèi)了"HLR-VLR"這一段路由資源. 權(quán)衡利弊, GSM規(guī)范還是決定"IMSI Attach/Detach"消息到VLR為止, 不通知HLR.
??1. IMSI Attach流程
??若MS開機(jī)后發(fā)現(xiàn)它所存儲(chǔ)的LAI號(hào)與當(dāng)前所在位置區(qū)的LAI號(hào)一致, 那么它就不進(jìn)行位置更新, 而僅僅進(jìn)行IMSI附著過程. IMSI的附著過程與VLR內(nèi)部的位置更新過程基本一致. 唯一不同的是, 這里的位置更新申請(qǐng)注明的原因是IMSI附著, IMSI附著的信令流程如圖, 為了簡(jiǎn)便起見, 我們?cè)诹鞒虉D上略去了鑒權(quán), 加密和TMSI再分配的過程

??2. IMSI Detach流程
??當(dāng)MS切斷電源關(guān)機(jī)時(shí), MS即向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送最后一條消息, 其中包括分離處理請(qǐng)求, MSC收到后, 即通知VLR對(duì)該MS對(duì)應(yīng)的IMSI作"分離"標(biāo)記, 而歸屬位置寄存器(HLR)并咩有得到該客戶已脫離網(wǎng)絡(luò)的消息. 當(dāng)該客戶被尋呼時(shí), HLR要向拜訪的MSC/VLR要漫游號(hào)碼(MSRN), MSC/VLR通知HLR該客戶已經(jīng)脫離網(wǎng)絡(luò), 不再需要發(fā)送尋找該客戶的尋呼消息. 網(wǎng)絡(luò)隨即向主叫返回一條"您撥打的用戶已關(guān)機(jī)"的應(yīng)答. IMSI Detach的信令流程如圖. 從圖中可以看出, IMSI Detach與IMSI Attach是有很大的不同的. IMSI Attach 信令是一條證實(shí)信令, 有收有發(fā); 而IMSI Detach是一條無(wú)證實(shí)的信令, 網(wǎng)絡(luò)收到該消息后不需要給MS發(fā)送證實(shí)消息, 因?yàn)镸S已經(jīng)關(guān)機(jī)了. 如果IMSI Detach消息出現(xiàn)故障, 那么MS也是無(wú)法重發(fā)消息的. 原因同上

??3. 周期性更新

MS主叫流程分析

??MS用戶做主叫也稱為MO(Mobile Originate), 其信令過程是從MS向BTS請(qǐng)求信道開始的, 到了主叫用戶TCH指配完成為止. 一般而言就是分為以下幾個(gè)階段: 接入階段, 鑒權(quán)加密階段, TCH指配階段.
??接入階段只要包括信道申請(qǐng), 信道請(qǐng)求, 信道激活, 信道激活證實(shí), 立即指配等幾個(gè)步驟, 經(jīng)過這幾個(gè)步驟, 手機(jī)建立了自MS至MSC的一條路徑通道. 無(wú)線通信相對(duì)有線通信不是缺少一條固定的傳輸通道嗎, 那么接入階段就是為了彌補(bǔ)這個(gè)問題.
??鑒權(quán)加密階段主要包括鑒權(quán)請(qǐng)求, 鑒權(quán)響應(yīng), 加密模式命令, 加密模式完成, TMSI再分配等幾個(gè)步驟, 主叫用戶的身份得到了確認(rèn), 網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為該主叫用戶是個(gè)合法用戶, 允許繼續(xù)進(jìn)行呼叫, 并對(duì)呼叫信號(hào)進(jìn)行加密.
??TCH指配階段主要包括指配命令, 指配完成. 經(jīng)過這個(gè)階段, 主要由SDCCH信道轉(zhuǎn)換為TCH話音信道. 如果在后面的被叫接續(xù)過程中沒有接通, 那么主叫可以通過話音信道聽到MSC的提示.
??1. 接入階段