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4.GSM关键技术
4.1协议栈体系结构
下图为协议栈体系结构的一个模型:
图 4协议栈体系结构
从上图我们可以看出,整个协议栈分为三层:Physical Layer (L1),Data Link Layer (L2)和网络层(L3)。这三层所提供的功能如下:
L1:提供一定数量的物理信道、定义不同信道间的组合方式、数据块的组成、多址接入方式和时隙结构、跳频能力、编码和交织方式、调制解调技术、信号的发送和接收、功率控制、接收机在时间和频率上的同步、切换和质量监测、小区选择和重选过程中的测量、语音业务信道上的自适应帧的编解码模式。
L2 : a) 在一个Dm信道(控制信道)上提供一个或多个数据链路连接,各个数据链路连接之间由DLCI(data link connection identifier)来区别;
b)能够进行帧类型的识别;
c)能够与L3实体间透明传送L3消息单元;
d)能够进行顺序控制, 以维护数据链路连接上传输的帧的有序性;
e)能够检测数据链路上发生的格式和操作错误;
f) 把不可恢复的错误向L3实体报告;
下图显示了L2和L3层之间的关系以及L3的具体结构:从图中我们可以看出L3主要包括三个功能实体RR (Radio Resource)、MM(Mobility Management)和 CM(Connection Management)。
图 5 MS端的L3协议结构
由这张图我们还可以看出:
1.L2和L3之间有两个业务接入点标识:
a)SAPI 0:它支持信令信息的传输;
b)SAPI 3:它支持用户短消息的传输;
2.层和层之间,以及子层和子层之间:
a)应能将上一(子)层的message传递给下一(子)层;
b)应能将下一(子)层的message传递给邻近的上一(子)层,要使用到PD;
3.路由功能要使用到PD来实现,PD是消息头的一部分。
4.如果出现具有相同功能块的并行实体,CM子层还定义了TI,它也是消息头的一部分,在选择路由的时候同样要用到:
a)RR根据message中的PD,把上一层传来的消息分配到实际的信道配置中,或合适的SAP;
b)根据PD,RR把不同SAP处的message发送到各个子层(RR、MM、CM),但发送到上层(MM、CM)要通过RR-SAP;
c)MM根据PD或TI ,把message发送到MM或CM,发送到CM要通过MM-SAP;
d)RR和MM的路由功能在把message传输到最近的SAP之前,不会对message作任何改变。
5. 通过利用下(子)层所提供的服务,MS和网络的同一(子)层中的对等实体根据相应(子)层的协议相互交换信息。
6. RR、MM子层各有一个协议,CM子层的每一个功能实体(CC、SS、SMS)各有一个协议。
4.2协议文档总结
GSM 技术规范:
01_serie GSM PLMN概述
02_serie 业务stage1
03_serie 网络功能&业务stage2
04_serie L3即air接口&stage3
05_serie 无线路径L1和系统
06-serieHR、FR、EFR&AMR话音处理功能
07_serie 终端适配功能
08_serie BSC-BTS、BSS-MSC接口
09_serie 交互工作&某些接口上的信令应用
10_serie 业务、计划、项目特征
11_serie 设备、型号批准规范
12_serie 运行和维护
13_serie 接入附着要求
4.3工作频段的分配
在移动通信网内,传输连接的一部分使用无线链路,另一部分使用2Mbit/s PCM链路。无线传输被用于MS和BS 之间,并且必须通过网络的剩余部分进行调整以适于在2Mbit/s PCM上传输。无线链路是连接的最脆弱部分,并且需要做大量的工作以确保高质量和可靠运行。这将在后文中分析。
1.工作频段
GSM 900MHz频段:
890 ~ 915 (MS发、BS收,即为上行链路)
935~ 960 (BS发、MS收,即为下行链路)
DCS 1800MHz频段:
1710 ~ 1785 (MS发、BS收,即为上行链路,)
1805 ~ 1880 (BS发、MS收,即为下行链路)
上行链路和下行链路中不同频率的同时使用使得通信有发射(TX)和接收(RX)两个方向。无线载波频率总是成对的安排。两者(上行 — 下行)之间的差别称为双工频率,GSM中的双工频率为45MHz。
2. 频道间隔
频率范围被分为一个个载波,相邻两载波(频道)间隔为200kHz。每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式,分为8个时隙,即8个信道(全速率)。每个信道占用带宽200kHz/8=25kHz。在GSM900和PCS1800中,最低和最高信道不使用以免与使用相邻频率的业务相互干扰。GSM 900中的总载波数为124,而PCS 1800则为374。
3.干扰保护比
载波干扰保护比(C/I)就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值,此比值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同。以及其它一些因数,如:天线类型、方向性及高度,站址的标高及位置,当地的干扰源数目等所造成的。GSM规范中规定:
同频道干扰保护比:C/I ≥ 9 dB
邻频道干扰保护比:C/I ≥- 9 dB
载波偏离400kHz时的干扰保护比:C/I ≥- 41dB
4.4空中接口上的传输
4.4.1FDMA和TDMA
GSM网的无线传输是基于数字技术的。GSM的数字传输采用两种方案实现,这就是所谓的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)接入方式。
FDMA是指每个基站被分配不同的无线频率信道。在相邻小区(或相同小区)的移动电话能够同时(但根据频率被分割)操作。
TDMA是在多个用户之间,通过为每一个用户分配一个特定的时间(称为时隙)共享资源的方法。在这种系统中,每个用户只在分配的时隙中接收或发射信息突发脉冲序列(burst),只有当用户完成呼叫的建立时,这些时隙才被分配给语音,而且有些时隙被用于提供呼叫间的信令和位置更新。
4.4.2物理信道和逻辑信道
eg时分多路访问(TDMA),将一无线频率信道分成连续的时间段,每个被称为“TDMA帧”。每个TDMA帧包含8个更短的时间段,就是所谓的“时隙(Timeslot)”。TDMA时隙被称为“物理信道”(Physical Channel),被用于物理的将信息从一个地方送至另一个地方。MS和BTS之间的无线载波信号被分成连续的时隙流,接下来在一连续的TDMA帧中被传送。
如果TDMA帧的时隙代表物理信道,那么有关内容是什么?物理信道的内容根据它们的性质不同(逻辑作用不同)可分为不同的逻辑信道。
在无线通道中,对应着物理信道有十二种不同的逻辑信道。逻辑信道分为公共信道(Common Channels)和专用信道(Dedicated Channel)。公共信道是那些用于对MS广播不同信息和在MSC/VLR与MS之间建立信令信道。
在无线通道上,不同类型的信令信道用于促进MS与BTS、BSC和MSC/VLR之间的信息交流。所有这些信令信道被称为专用控制信道。
业务信道也是专用信道,因为每个信道只被一个用户专用于传送话音或数据。
下图清楚的表示了GSM 逻辑信道的构成:
图 6逻辑信道
4.4.2.1广播信道
基站能够使用若干个TRX,但一般总有一个能持有公共信道的TRX。广播信道是点到多点信道的下行链路,它们包含关于网络和广播小区的总的信息。有三种类型的广播信道:
1.频率校正信道(FCCH)
FCCH是由全“0”组成的突发脉冲序列。它们被称作为纯粹的正玄波发送。这就象给MS提供了个标志,使得它们在若干TRX之间发现包含广播传输的TRX。MS开机后,它就搜寻这个信号,因为对于使用的频率这时还无任何信息。
2.同步信道(SCH)
SCH包含BSIC和一个简化的TDMA帧号。BSIC被用于一个来自一个特定BS的MS在测量频率强度时,来识别不同小区。有时,MS也能检测到具有相同频率的远处BS。TDMA帧号是话音加密所要求的。
3.广播控制信道(BCCH)
BCCH包含详细的网络和小区特定信息,比如:
用于特定小区和相邻小区的频率;
跳频序列。这个被设计成减少空中接口的负面影响,如有时引起发送信息的衰落,MS在一小区内可以以不同的频率发送信息,MS依据如何改变频率的次序称为“跳频序列”(然而在一小区内实现跳频是可选的)。
信道组合。正如我们前面提到的,总共有十二个逻辑信道,除了TCH,所有的逻辑信道对应着广播TRX的TS0或TS1。信道组合通知MS关于特定小区内使用的对应方法。
寻呼组。通常在一个小区内有多个寻呼信道。为了防止MS为一个寻呼消息而侦听所有的寻呼信道,寻呼信道以只有某一组MS侦听某一特定的寻呼信道的方式分开。这些称作寻呼组。
邻近小区信息。MS必须知道目前小区的邻近小区是什么以及它们的广播频率,这是十分必要的。比如:一个用户小区启动了一个通话,并且决定移动。MS不得不测量周围小区的信号强度和质量,并将这个信息报告给BSC。
4.4.2.2公共控制信道
公共控制信道组成了逻辑信道的第二组,它们被用于建立点到点的连接。有三种类型的CCCH:
1.寻呼信道(PCH)
PCH是一下行链路信道,在被叫为移动用户的情况中,它是由LA的所有BTS广播的。
2.随机接入信道(RACH)
RACH在CCCH中是唯一的上行链路和第一个点到点信道。它由MS使用以便启动一个事务处理或作为PCH的应答。
3.接入允许信道(AGCH)
AGCH是对RACH的应答。它用于为MS指派一个SDCCH。它是一下行链路及点到点信道。
4.4.2.3专用控制信道
DCCH组成了信道的第三组,又有三个专用信道,它们用于呼叫建立、发送测量报告和切换。它们全是双向点到点信道。有三种类型的DCCH:
1.独立专用控制信道(SDCCH)
SDCCH用于系统信令:呼叫建立、鉴权、位置更新、TCH的分配和短消息传播。
2.慢速随路控制信道(SACCH)
一个SACCH伴随着每个SDCCH和TCH。它发送测量报告,也用于功率控制、时间校准和在一些情况下发送短消息。
3.快速随路控制信道(FACCH)
FACCH用于要求切换时,它与一TCH对应,并代替20ms的语音,因此可以说工作在“偷帧”模式。
4.4.2.4业务信道(TCH)
TCH是传送用户语音和数据的逻辑信道,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的另一种形式是增强型全速率(EFR)业务信道。EFR中的语音编码仍然以13Kbits/s完成,但编码机制与用于普通全速率通信的不同。TCH能够传送话音和数据,并且是一双向信道。
4.4.3TDMA帧
在TDMA中,每个载频被定义为一个TDMA帧。每帧包括8个时隙(TS0~7),要有TDMA帧号,这是因为GSM的特性之一是客户保密性好,是通过在发送信息前对信息进行加密实现的。计算加密序列的算法是以TDMA帧号为输入参数,因此每一帧都必须有一个帧号。有了TDMA帧号,MS就可判断控制信道TS0上传送的是哪一类逻辑信道。
TDMA帧号是以3.5h ( 2715648 个TDMA帧)为周期循环编号的。每2715648个TDMA帧为一个超高帧,每个超高帧又可分为2048个超帧,一个超帧持续的时间为6.12s,每个超帧又是由复帧组成的。复帧分为两种类型:
26-multiframe:它包括26个TDMA帧,持续时长120ms。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH(和SACCH加FACCH)。
51-multiframe:它包括51个TDMA帧,持续时长3060/13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH(FCCH、SCH、BCCH)、CCCH(PCH、RACH、AGCH)、SDCCH以及其随路控制信道。
4.5L3
4.5.1概述
在前面我们已经提到过,L3由RR、MM和CM三个子层组成。现在我们来看看这几个子层都有些什么作用和功能。
4.5.1.1RR
RR的作用是在呼叫期间建立和释放MS和MSC之间的稳定连接,不管用户如何运动,总维持连接的状态。它必须在各种需要之间动态地共享有限的无线资源。RR层的功能主要由MS和BSC完成。另外,由于切换过程的责任完全位于RR层内,因此MSC内实现的一部分功能(特别是与MSC内部切换有关的功能)也属于RR层。
RR层功能集中于在无线接口上管理传输路径,更确切地说,是在MS和有控制功能的MSC之间负责通信。这些路径的管理包括不同的方面。首先必须能建立和释放这些路径,一个连接的建立是一个接入过程,对应于MS从空闲模式转换为专用模式。与接入有关的寻呼功能能建立对空闲MS的呼叫,以及支持空闲MS所需的功能。管理MS-MSC连接的另一方面是传输链主要特性的处理,如传输的是信令、话音、还是数据,是否使用了加密等。
RR功能的另一方面是切换,切换准备首先要求对服务的小区和其它邻近小区估计传输质量,这通过测量随用户运动而变化的连接特性得到。
概括起来,RR层的基本过程如下:
a)system information broadcasting
b)RR连接建立
—进入dedicated mode: immediate assignment procedure
—paging procedure
c)专用模式下的过程:
—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连接释放过程
4.5.1.2MM
MM子层的主要功能是支持移动用户终端,如:告知网络MS的当前位置并对用户的身份保密。更进一步,MM子层向上一层CM(Connection Management)的不同实体提供连接管理服务。
所有的MM过程,都是基于RR 连接已建立这个前提的。如果RR连接没有建立的话,则MM子层首先启动RR连接建立过程。MM过程可以分为:
(i)MM一般(common)过程:
这一过程的前提是:RR连接已存在。
若MM过程由网络触发,则MM过程包括以下几种类型:
—TMSI重分配过程;
—鉴权过程;
—身份识别过程;
—MM信息过程;
—放弃(abort)过程(仅用于MM连接正在建立或已经建立,并不适用于MM专用过程或IMSI拆离过程中);
如果MM过程由MS触发:
— IMSI拆离过程
(ii) MM专用过程:
当MM连接不存在或无其它MM专用过程正在进行的话,MM专用过程才能启动。
主要有以下几种类型:
—一般(normal)位置更新过程;
—周期性位置更新过程;
—IMSI附着(attach)过程;
(iii) MM 连接管理过程:
这一过程主要用于建立、保持和释放MS和网络之间的MM连接。通过这一过程,CM层可以与其对等实体交换信息。MM连接管理过程只有在MM专用过程不进行时才能执行。同一时间内可以同时激活多个MM连接。
4.5.1.3CM
CM层的主要功能是,应用户的要求,在用户之间建立连接,并能维持和释放这些呼叫。它包括通过补充业务使用户能控制其发出或接收到的呼叫管理方法。呼叫管理功能的多样性使得CM可分为三个实体(CC、SS、SMS),每个CC实体与自己的MM实体相连接与对等层实体通信,并用业务标识符TI加以区别。
CM的三个实体之间是相互独立的,它们分别使用自己的MM连接与对等实体进行通信,不同的CM实体使用不同的TI来加以区分。
无论是MS还是网络的uplayer发起呼叫的建立,都包括以下两方面:
a)MS和网络间CC连接的建立;
b)激活编解码;
4.5.2各过程详细描述
4.5.2.1idle mode and dedicated mode
处于空闲模式时,RR连接是不存在的,但上一层可以提出建立RR连接的要求对MS来说,只是监听BCCH、CCCH以及为它所属的寻呼组监听寻呼子信道。同时它还得测量信号功率,以保持同其它小区的联系。测量信息主要用于小区切换。当决定进行小区切换后,MS转向监听新的小区的BCCH,通过广播消息,MS可以判定它是否被允许接入这个小区。
对网络来说,它在BCCH上有规律的广播系统信息。通过这些信息,MS能够知道如何通过当前的小区接入网络。广播消息主要有以下几方面的内容:
-当前小区、LA和网络的唯一识别(identification)。
-作为小区重选的后备小区的一些相关信息。
-当前控制信道的结构。
-有关随机接入信道的信息。
-关于小区内特权的一些信息。
此外,网络还在寻呼子信道上不断发送正确的L3消息
由空闲模式进入专用模式是由以下情况引起的:
—RR实体回答PAGING REQUEST消息。
—MM子层请求进入专用模式。
当MS处于专用模式时,RR处于连接状态,这一过程中可以提供以下的服务:
— 在任何处于连接状态的L2上传输消息;
— 指示临时不可用的传输;
— 指示RR连接的断开;
— 为保持RR连接而进行的小区重选和切换;
— 建立/改变物理信道的传输模式,包括:改变信道的类型,改变编码、解码的模式以及设置加密;
— 释放一个RR连接;
4.5.2.2Paging procedure for RR connection establishment on CCCH
网络通过寻呼过程来触发RR的连接。网络在合适的寻呼信道上通过广播PAGING REQUEST消息来触发寻呼过程。同时,网络启动计时器T3113。当网络收到CHANNEL REQUEST消息后,它将根据其中的信息为MS分配合适的信道,当接入网络是允许的,MS将启动立即分配过程。通过包括PAGING RESPONSE的SABM帧建立主信令连接。之后,MS的MM子层被告知RR实体已进入专用模式。当网络收到PAGING RESPONSE消息后,就停止计时器T3113。网络的MM子层被告知RR连接存在。
异常情况说明:
网络还未收到PAGING RESPONSE消息时,计时器T3113超时,网络将重发PAGING REQUEST消息,并重启计时器T3113。
4.5.2.3Entering the dedicated mode : immediate assignment procedure
进行立即分配过程的目的是建立MS和网络之间的连接。立即分配过程只能由MS的RR实体来触发。RR实体回答PAGING REQUEST消息或MM子层请求进入专用模式都会触发这一过程的开始。
MS的RR实体收到网络的寻呼信息后,将通过RACH向网络发送CHANNEL REQUEST消息,并释放空闲模式。之后MS开始监听BCCH,同时监听与自己的CCCH组相对应的下行链路CCCH时隙。通过CCCH的时隙,网络收到MS所发出的CHANNEL REQUEST消息后,网络发送IMMEDIATE ASSIGNMENT消息给MS分配一条专用信道。此后,网络启动计时器T3101。当MS收到与其发送的CHANNEL REQUEST消息相对应的IMMEDIATE ASSIGNMENT消息后,转到所分配的信道上,且仅将信道模式设为信令,同时将这个信道激活。然后通过一个包括消息域的SABM帧,MS就建立了主信令链路。
MS Network
PAGINGREQUESTstartT3113
CHANNELREQUEST
IMMEDIATEASSIGNMENTstartT3101
SABM (PAGING RESPONGSE)
Stop T3101T3113
4.5.2.4 Handover procedure (dedicated mode)
当用户从一个小区覆盖的区域移至另一个小区时,必须要建立与目标小区的新连接,与旧的小区的连接要释放。执行切换有两个原因:
1.由于测量结果引起的切换:
是指当无线电信号的质量或强度下降以至低于BSC规定的参数值时。信号的衰减由不间断的信号测量探测到,该测量由MS和BTS两方面完成。因此,连接将被切换至另一个信号更强的小区。
2.由于话务量的原因引起的切换:
是指当小区的通信量已达到或接近达到它的最大值时。在这样的情况下,小区边缘的MS就可能被切换至具有较小话务量的相邻小区。
切换过程包括:
-除了L3的RR管理以外,其它的正常操作都挂起;
-通过L2本地端释放(local end release)断开主信令链路和其它链路,如果有TCH的话,还要将TCHs断开;
-断开及去活先前分配的L1信道并将它们释放;
-激活可用的新信道及其连接;
-在新信道上,SAPI=0,激活数据链路连接的建立;
通常由当前服务用户的BSC做出执行切换的决定,但由于话务量的原因引起的切换的情况除外,它由MSC做出决定。有四种不同类型的切换:
1.小区内—BSC内切换
这是最小的切换,即在同一小区内,用户的TCH切换到另一TCH(通常为另频段)。在这一情况中,控制小区的BSC做出执行切换的决定。
2.小区间 — BSC内切换
用户从小区1移至区2,在这种情况中切换过程由BSC控制。当成功地建立了与小区2的连接后,与小区1的通信连接就被释放。
3.小区间 — BSC间切换
用户从小区2移至小区3,小区3属于另一个BSC。在这种情况中,切换过程由MSC执行,但是仍由第一个BSC做出切换决定。当与新的BSC(和BTS)成功地建立连接时,与第一个BSC的连接就被释放。
4.MSC间切换
用户从一个MSC/VLR控制的小区移至另一个MSC/VLR控制的小区,这种情况更复杂。当前服务于用户的MSC/VLR(也称为锚定MSC)联系目标MSC,话务连接转接至目标MSC/VLR。当前两个MSC属于同一个网路时,连接可以顺利建立。尽管如此,目标MSC和源MSC是两个不同的电话交换机。只要有号码识别目标MSC,呼叫就能在两个交换机之间转移。这就必须产生一个新的号码,即切换号码(HON)。
锚定MSC/VLR从BSS接收切换信息。它判断出目的地在另一个MSC的区域范围内,然后通过信令网向目标MSC发送一个切换请求。目标MSC通过产生一个HON并将其送至锚定MSC/VLR作为应答,它执行一个数字分析以便获得必要的路由信息。这个信息允许服务的MSC/VLR连接至目标MSC/VLR。当两个MSC完成连接,呼叫被传送至新的路由。
4.5.2.5Ciphering mode setting procedure (dedicated mode)
通过在主信令链路上向MS发送CIPHERING MODE COMMAND消息,网络启动加密模式设置过程。这个消息告诉MS是否要进行加密,如果要的话,用何种加密法则。如果储存了密匙的SIM卡在MS中,只要MS一收到正确的CIPHERING MODE COMMAND消息,它就将密匙从SIM卡中加载(load)到ME中。
4.5.2.6TMSI reallocation procedure (MM 基本过程)
TMSI重分配过程用于提供身份的保密。TMSI仅在本地LA内有效,当离开本地LA后,TMSI须与LAI(Location Area Identifier)结合以提供正确的身份。通常每当本地LA改变后,就要由网络决定执行一次TMSI重分配过程。要求MS提供其IMSI(International Mobile Subscriber Identity)。当出现这种情况后,将首先执行TMSI重分配过程,然后才进行身份识别。
NOTE1:TMSI重分配过程一般在加密模式下进行。
NOTE2:一般TMSI重分配过程会和其它的一些过程一起进行,如:位置更新过程或呼叫建立过程。
mobile station network
TMSI REAL CMD
<----------------Start T3250
TMSI REAL COM
-----------------> Stop T3250
4.5.2.7Authentication procedure(MM 基本过程)
鉴权过程用于检查用户数据的合法性和完整性的过程。在鉴权过程的帮助下,运营者可以防止网路中的伪SIM卡的使用。鉴权过程基于一个识别密钥Ki,它被签发给一个已在HLR中建立用户数据的每一个用户。鉴权过程证实用户方的Ki和网络方的Ki是否完全相同。在建立呼叫、位置更新和终结呼叫(被呼叫方)初期由VLR实施确认。为了执行鉴权,VLR需要基本的鉴权信息。如果BS广播Ki,那么识别数据将通过空中传送,这会违背鉴权原理。鉴权的方法是要不通过空中发送Ki,而比较存放在MS中的Ki是否和存放在网路中的Ki相同。利用单向算法A3,Ki通过一个随机数被处理,处理后的结果将送到网路。由于不同A3算法,通过Ki和随机数很容易得到不同的结果。但是不可能将运算结果或此随机数再转化为原来的Ki(因此命名为“单向”算法)。
鉴权数据组:
RAND
SRES
Kc
4.5.2.8Identification procedure (MM 基本过程)
网络通过身份识别过程来要求MS向其提供进行身份识别所需的参数:IMSI。网络通过向MS发送IDENTITY REQUEST消息来触发身份识别过程,同时启动计时器T3270(12s)。若RR连接存在,当MS收到这条消息后,就返回一条包含网络所要求的身份识别参数的IDENTITY RESPONSE消息。收到IDENTITY RESPONSE消息后,网络停止计时器T3270。
mobile stationnetwork
ID REQ
<----------------------- Start T3270
ID RES
-----------------------> Stop T3270
4.5.2.9IMSI detach procedure (MM基本过程)
当MS处于去活状态(即关机状态)MS将调用IMSI拆离过程。若RR连接已存在,MM子层将在IMSI DETACH INDICATION消息发送之前,将本地所有正在进行的MM连接释放掉。如果一个MM专用过程已激活的话,IMSI拆离过程将不被启动。可能的话,IMSI拆离过程将等到MM专用过程结束后再开始;否则,IMSI拆离过程将被忽略。
MS向网络发送IMSI DETACH INDICATION消息,并启动计时器T3220(5s)。
若无RR连接,MS的MM子层将要求RR子层建立RR连接。若由于没有合适的小区可用,使得无法建立RR连接,则MS将在5s~~20s的范围内尽量去找一个合适的小区。若找到了,MS将要求RR子层建立RR连接;反之,IMSI拆离过程将终止。
收到IMSI DETACH INDICATION消息后,网络将释放本地所有的正在进行的MM连接,并触发RR连接释放过程。当RR连接释放后,T3220将停止
mobile stationnetwork
IMSI DET IND
--------------------->
4.5.2.10Location updating procedure (MM特殊过程)
下面我们将讲述MM的专用过程。MM专用过程的启动应满足下列条件之一:
—无其它的MM专用过程正在进行;
—网络和MS之间并不存在MM连接;
—若有其它的MM专用过程正在进行的 话,除非网络有特别的规定,否则MS必须等到用于MM专用过程的RR连接释放后,才能启动一个MM专用过程或MM连接建立过程;
当MM专用过程进行时,若CM要求建立一个MM连接,则这个请求要么被拒绝,要么要等到MM专用过程结束后才被采纳。(采取哪一种方式,依赖于实现情况)。当MM专用过程进行时,除了IMSI拆离过程外,任何其它的MM一般过程(common procedure)都可以启动。
NOTE:MM专用过程所使用的MM连接,可能被网络用于MM连接管理。
位置更新有三种类型:
—一般位置更新;
—周期性位置更新;
—IMSI附着;
IMSI附着过程
MS一打开,它就通知VLR它已回到网络中并能接收呼叫了。成功登记后,网络向MS发送两个号码,它们被存储在MS的SIM卡中。这两个号码是LAI和TMSI。网络经过空中接口的控制信道发送LAI,TMSI用于安全目的,因为用户的IMSI不得在空中接口上被发送。TMSI是一个临时标识,它定期得到更改。
一般位置更新过程:
一般位置更新过程用于更新MS登记在网络中的LAI。每次MS通过控制信道接收数据,它读取LAI并和存放在SIM卡中的LAI进行比较,如果它们不同,就执行一个一般位置更新过程。MS通过访问发送位置数据的MSC/VLR启动一个位置更新过程。信道请求消息中包含了用户标识(即IMSI/TMSI)和存储在SIM卡中的LAI。当目的地MSC/VLR收到请求后,它读取当前为MS服务的MSC/VLR的旧的LAI。两个MSC/VLR之间的信令连接就建立起来了,然后用户的IMSI从旧的MSC传送至新的MSC。根据这个IMSI,新的MSC从HLR请求得到用户数据,鉴权后,更新VLR和HLR中的用户数据。
如果网络在回应中指出MS在VLR未知的话,这也将导致一般位置更新。
周期性位置更新
当网络在一特定时间内没有收到任何来自MS的位置更新请求时,就执行周期性位置更新。这种情况发生在当MS被打开但无任何话务,在此情况中,MS仅读取和测量网络传送的信息。如果用户正在一个位置区内移动,就不必发送位置更新请求。一个计时器控制周期性位置更新,并且VLR的运营商设定计时器的值。网络广播这个计时器的值,因此MS知道周期性位置更新计时器的值。因此,当时间一到,MS通过发送位置更新信号启动一个登记过程。VLR接收请求并确认MS在同一位置区的登记。如果MS未遵循这个程序,可能是因为MS的电池用完了或用户不在服务区,VLR将MS的位置数据该为“未知”。
4.5.2.11呼叫建立过程
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
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