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1、第三章GSM主要指令过程分析,3.0 前言3.1 小区的选择与重选3.2 立即指配程序3.3 鉴权加密过程3.4 位置更新3.5 MS主叫信令流程3.6 MS被叫信令流程3.7 短消息流程分析3.8 无线链路控制3.9 切换3.10 功率控制,MS占用SDCCH时长,3.7 短消息流程分析,一、概述：,1、短消息业务SMS：,（SMS Short Massage Services简称短信业务）,采用存贮转发方式，其承载通道为控制信令通道，故信息容量不大，一条短消息最多包含140个字节（160个字符或70个汉字）。,在短信运营初期，运营商只提供移动用户间的收/发短信业务，属移动数据基本业务。,而
2、后运营商和CP、SP合作，利用短信的承载通道开展了信息点播、信息订阅等信息（内容）服务，开创了移动数据增值业务。这使短信业务进入一个高速发展时期，目前短信及其增值业务已成为移动运营商除话音业务外，最主要的利润来源。,（CBS Cell Broadcast Service）,（PPS Point to Point Service）,2、短消息业务种类：,点到点短消息业务：,通过MO和MT将一条短消息从一个实体发送到指定被叫用户的业务类型。,ST MO：(Mobile Originated)由MS发起的短消息业务；,ST MT：(Mobile Terminated)到达MS的短消息业务。,小区广播
3、短消息业务,通过BSC向一个指定区域中所有短消息用户发送短消息的业务类型。,移动增值数据业务：,基础移动增值业务简介,基于SMS、EMS的业务,基于STK/UTK的业务,信息订阅、短信聊天(QQ)、短信游戏、黑白图片/铃声/简单动画下载、移动商务等。,业务申请、E-mail语音信箱通知、密码通知等,短信增值业务菜单(例如天气预报，新闻等业务菜单)的空中下载OTA(0ver the Air),中国移动的梦网短信业务OTA和中国联通的“联通炫卡”,移动增值业务已成为移动运营商价值链最重要的组成部分，市场前景广阔，需求极大。据预测，中国移动增值业务市场将以每年超过30的速度增长,如预付费业务（神州行
4、、如意通）,短消息增值业务（移动梦网、联通在信）,中国移动“移动梦网”：彩信(MMS)、WAP、STK-OTA、百宝箱(JAVA下载)等移动数据增值业务。,中国联通“联通无限”：彩e(MMS)、联通在信(SMS)、联通炫卡(STK-0TA)、神奇宝典(BREW/JAVA-0TA)、互动视界(WAP)等。,移动增值业务的发展很大程度上依赖于移动网络中数据通道的承载能力。,3、移动增值业务产业链：,(1)移动运营商(中国移动、中国联通),(2)设备制造商,(3)业务运营商(SP),SP整合内容提供商(CP)的内容，经由移动运营商所提供的接口进入移动网络，为最终用户提供移动增值业务，并通过电信运营商
5、向用户代收费，按照协定比例分成。,(4)内容提供商(CP),CP向SP提供天气预报、股市信息、车次、航班、新闻、游戏、片源等增值业务的内容，CP可以完全不了解移动网络和接口协议，这些工作由SP来完成。,4、点对点短消息业务的优点：,点对点短消息业务，在移动台空闲期间利用GSM网的无线独立专用信道（SDCCH）；在通话期间利用慢速随路信道（SACCH）收/发短消息，故在移动台空闲或通话期间均可收/发短消息。,存储转发方式，即短消息被发送出去后，不是直接发送给接收方，而是先存储在短消息业务中心（SMSC Short Message Service Center），然后再由SMSC转发给接收方。,(
6、2)支持双向信息的传递，即利用移动台可收/发短消息。,(3)在发送短消息过程中，SMS发送方可以在发出短消息后收到一条确认通知，返回传递成功或失败的消息，以及不可到达对方的原因。,(4)可以和无线寻呼一样由话务员代发文本短消息，用户亦可通过操作MS面板按钮或与MS相连的笔记本电脑发送短消息。,(1)SMS的传送采用存储转发方式，所以MS无论在归属局还是在漫游时，均可收/发短消息；即使MS关机、不在无线覆盖范围内或SIM卡存储器中短信溢出时，短消息中心的数据库自动存储发往该MS的短消息，在MS有效时，再发送出去。,SME：Short Messaging Entity,短消息实体。,SMS：短消息
7、业务,SC：接入中心(用于SMS),IWMSC：InterWrokingMSC,接入/互通的MSC，负责处理手机提交的短消息。,二、短消息中心及相关的名词：,SMSC：Short Message Service Center,短消息服务中心。,简称短信中心，每个移动台均归属于某个SMSC（即该MS所归属移动本地网中的SMSC），SMSC负责提交、存储、转发发往其归属MS的短消息；并完成与PSTN、ISDN、PSPDN等网络的互通，实现来自其他SME的短消息的传递。,SMCGWMS或SMCGMSC：SMS-Gateway MSC,SMS网关。,SMS-GMSC和SMS-IWMSC：短信息-互联移
8、动交换中心。,接收由SMSC发送的短消息，向HLR查询路由信息，并将短消息传送给接受者所在基站的交换中心。,SMS-GMSC和SMS-IWMSC是具有短消息功能的移动交换中心（MSC），其中SMS-GMSC是接收发自SMSC短消息的入口交换机；SMS-IWMSC是一个能够接收来自 PLMN的短消息，并将此短消息送到相应SMSC的出口交换机。,MSC：Mobile Swittching Center，移动交换中心。,负责系统切换管理并控制来自或发向其他电话或数据系统的拨打。,HLR：Home Location Register，归属位置寄存器。,用于永久存储由SMSC产生的管理用户和服务记录的数
9、据库。SMS网关和HLR之间的协议使前者可以要求HLR搜索可找到的用户地址。它与移动交换中心（MSC）、HLR之间的协议，能在移动台因出覆盖区而丢失报文、随后由找到时，加以提示。,VLR：Visitor location Register，访问位置寄存器。,含有用户临时信息的数据库。交换中心服务访问用户时需要这些信息。,三、手机提交短消息流程：,四、手机接收短消息流程：,MO信令流程,MT信令流程,手机提交一条成功的MO消息,手机提交一条短消息不成功的MO消息,网关向HLR发取路由消息,HLR,短消息网关,MSC,非正常下发流程说明：,网关去HLR置MNRF（移动用户不可及标志）或MCEF（存
10、储能力溢出标志）网关向HLR发置位消息,HLR,短消息网关,MSC,HLR,短消息网关,MSC,当网关去HLR取路由时，若HLR内MNRF或MCEF已被置位，则HLR除发送路由信息，还要发送Inform SC信令到网关，通知该用户不可用。（此时短消息为普通优先级，短消息不尝试重发）,HLR,短消息网关,MSC,当短消息中心向MWD已置位的用户发送高优先级短消息时，HL回MWD已置位路由消息，该消息带有用户最近时间的位置信息，短消息中心根据该位置信息强制下发短消息。,HLR,短消息网关,MSC,ALERT SC消息,当MWD置位的用户（如用户关机），开机回到服务区时，HLR会向短消息中心发ALE
11、RT SC消息，如果该用户有短消息堵在短消息中心时，短消息中心向该手机下发短消息。,五、Alert_SC流程,短消息状态位（MWD_STATUS）：,MNRF（用户不可及标志),MNRG（GPRS用户不可及标志）,MCEF（内存溢出标志）,MNRR（用户不可及原因）,短消息通知(AlertSC)：,当MT由于用户手机存储空间满或者用户关机失败后，HLR的相应位被置位,当用户存储空间清空或者再次开机后，用户所在VLR第一时间会知道,然后由VLR告知HLR知道,最后由HLR发送ALERT_SC到SMC,触发SMC再次发送。,HLR消息等待功能模块记录内容：,Inform SC：短消息通知中心。,M
12、SIsdn_Alert：用户手机号码。,SC address：短消息中心地址（短消息中心号码）。,通知4,SMS-GMSC和SMS-IWMSC：短信息-互联移动交换中心。,SMS-GMSC和SMS-IWMSC是具有短消息功能的移动交换中心（MSC），其中SMS-GMSC是接收发自SMSC短消息的入口交换机；SMS-IWMSC是一个能够接收来自 PLMN的短消息，并将此短消息送到相应SMSC的出口交换机。,Alert_SC信令流程：,3.8 无线链路控制,SACCH测量报告的周期定义：,MS在专用模式下所占的信道不同，SACCH测量报告的周期也不同。,当SACCH伴随SDCCH信道时，它的测量周
13、期为470MS，一个完整的SACCH消息块存在于2个SDCCH的51复帧（235MS）中。,当SACCH伴随TCH信道时，它的测试周期为480MS，一个完整的SACCH消息块存在于4个TCH的26复帧（120MS）中。,注意：4个SACCH的突发脉冲才能组成一个完整的消息。,通信过程中由于系统存在干扰或接收电平较低的原因，导致语音或数据恶化到不可接受，最终导致移动台或网络无法正确解码对端发送来的信息，且无法通过其它方式（如功率控制或切换）来进行控制时，造成通信过程中丢失通信链路，系统将认为出现了无线链路故障。,一、无线链路故障,无线链路故障时移动台将启动：呼叫重建 强行拆链（掉话）,1、无线链
14、路超时（RADIO LINK TIME OUT）：,无线链路超时参数在小区参数中进行设定，radio link time的值是赋予MS 或BTS 中S-计数器计数的起始点初值，并通过BCCH和SACCH携带的系统消息中发送给MS或在BTS中进行设定。,2、无线链路超时计算方法：,当MS收到该参数后(MS在dedicated或busy模式下)，将其内部计数器S的初值设为该参数所定义的值。,S初值=4+4*RDLNKTO（取值范围为4 至64）,当正确译出一个正确的SACCH消息，S=S+2 且S=S初值,当不能正确译出一个正确的SACCH消息，S=S-1,当S=0，则无线链路超时。,无线链路超时
15、计算示意图,3、无线链路超时参数设置经验：,设置较小，对由于地形等原因产生的突然衰落造成电平较低时，容易出现掉话。,设置较大，当话音质量早已不能接受，却还要等到超时才释放相关资源，造成资源利率变低。,4、无线链路故障可以在几种情况下被察觉：,通过分析层一的接收信息通过主信令链路的数据链路层故障的判断当MS发生低层故障时，MS在信道指配程序或切换程序中尝试重新返回原有信道在一些情况下，其定时器检测不到别一侧响应,注意：移动台与基站都在同时观测链路失败情况,无线链路超时0,5、MS首先发现下行链路故障,5、MS首先发现下行链路故障,当MS发现无线链路超时计数器变为0时，则将认为下行无线链路失败。M
16、S将在所有信令链路上执行本端释放。MS将去活所有的信道。在没有其它说明的情况下，MS的RR子层将指示MM子层出现了RR连接失败。如果MS重选了一个呼叫重建允许的小区，则将尝试进行呼叫重建，并向重建小区发出信道请求消息。如果不允许重建，MS则转入空闲的模式。,无线链路超时0,6、BTS首先发现下行链路故障,T3109,T3109,6、BTS首先发现下行链路故障,当BTS发现基站无线链路超时计数器变为0时，则将认为上行无线链路失败。BTS向BSC发送连接失败指示（CONNECTION FAILURE INDICATION）的消息。BSC收到该消息后启动定时器T3109（留给MS呼叫重建的时间）。去
17、活SACCH信道。在网络侧向MM子层发出指示。T3109逾时，BSC向MSC出发清除请求(CLEAR REQUEST),MSC收到该请求后，向BSC发出清除命令（CLEAR COMMAND）。BSC收到该命令后，向BTS发出无线信道释放（RF CHANNLE RELEASE），要求释放信道资源。当BSC收到BTS发出无线信道证实（RF CHANNLE RELEASE ACK）消息时，BSC将认为该信道资源已空闲，并可用于再分配。同时BSC向MSC发出清除完成（CLEAR COMPLETE）消息，表示无线链路已清除完毕。,二、呼叫重建,CM层：通信管理层（CC、SS）MSMSC（HLR）CC：呼
18、叫控制管理 SS：附加业务管理 SMS：短消息服务MM层：移动性和安全性管理层MSMSC/VLRRR层：无线资源管理层MSBSC,PD：协议鉴别器,注意：BSC利用PD判断收到的消息是哪一类的消息，若是RR消息则进行处理；若是MM或CM消息将送至MSC进行处理。,TI：处理识别符,注意：CC与SS共同使用一个PD，因此引入事务处理，TI用于区分不同的事务处理。,呼叫重建,呼叫重建是当无线链路发生故障后，MS重新恢复早期连接的一个过程，呼叫重建可能建立在一个新的小区或新的位置区上。,注意：是否进行呼叫重建尝试决定于呼叫状态和小区是否允许进行呼叫重建，及选择的小区C10并且该小区未被禁止，短消息和
19、呼叫独立的补充业务不能进行呼叫重建。,1、MS侧首先察觉的无线链路失败,（一）呼叫重建程序,2、BSS侧首先察觉的无线链路失败,检测无线链路失败后，选择合适的小区发出信道请求,MS根据在SACCH上携带的邻小区BA表，来测量服务小区和邻小区的BCCH载波接收电平。,并根据5S内测得的平均测量样本值来选区择一个接收电平最高的小区作为重建的目标小区。,3、呼叫重建目标小区选择算法：,在该频点上，MS将试图去解码BCCH数据块所携带的影响小区选择的系统消息。,目标小区如未被禁止，并且C1大于0，允许呼叫重建时，将选择该小区。否则选择次强小区。,当接收电平最强的6个小区都被尝试但都不符合条件时，则放弃
20、该次呼叫重建。,呼叫重建须密切关注的注意事项：,呼叫重建均由MS发起。如果呼叫重建到新位置区的小区时，该次呼叫结束后才可进行位置更新过程。呼叫重建并没有降低掉话次数，反而将增加掉话次数。BTS未对上行无线链路进行判断故障前，MS发送的重建信道请求将不被认可。信道资源较紧张地区，不建议使用呼叫重建。MS最多有5S时间根据算法决定在那个小区上进行呼叫重建。呼叫重建最好不要在边界小区上激活。,（二）呼叫重建的规范,1、MM层呼叫重建,1如果从CM接收到至少一个MM连接重建请求，应指示MM连接中断，MS将发起呼叫重建。如果多个CM实体请求重建，仅发起一个呼叫重建程序。如果任意CM实体请求重建，应尝试进
21、行允许呼叫重建PD的处理。,2在CM实体请求重建MM连接后，MM请求（包括建立原因及CM重建请求）RR建立RR连接并进入MM等待重建状态。,3当PD指示已成功建立RR连接时（“CM重建请求”移动识别、MS类别2、加密序列号已成功发送出去），MS的MM启动T3230，向正在重建的所有CM实体发出指示，并保持在MM等待重建状态。,4RR指示加密模式设置完成或接收到“CM业务接受”表示MS接受了业务，即MS的MM连接重建完成，停止T3230，并通知所有与呼叫重建相关的CM，此后MS重新进入MM连接激活状态。,4如果网络不能将重建与MS现有呼叫相联系，则回发“CM业务拒绝”IMSI在VLR中未知、非法
22、ME、网络故障、拥塞、业务选择不支持、业务选择临时故障，原因为呼叫不能识别。MS接收到“CM业务拒绝”后，将停止T3230，释放MM连接，释放相关RR连接。,如果CM拒绝原因为非法ME，MS将删除SIM中的TMSI、LAI、加密序列号，并将MS状态改为“不允许漫游”，进入MM等待网络命令，MS认为SIM无效直至关机或将SIM卡拔出。,2、CC层呼叫重建,MM连接建立时，MM层可以给CC实体一个指示，MM连接已中断但可以通过CC请求重建。CC实体的反应取决于呼叫重建是否允许，CC实体可以决定是请示重建或释放MM连接。,重建不允许：若呼叫处于建立和清除期间，即除了“运行”或“MS主叫修改”的任何状
23、态，CC将释放MM连接，不允许实行重建。,重建允许：或呼叫处于“运行”或“MS主叫修改”状态，MM来的呼叫重建指示有可能导致CC请求MM边接建立呼叫重建。,重建完成：在完成MM重建后，将给CC一个证实，恢复等待的消息传送和用户数据。,不成功的结果：若重建不成功，则释放MM连接，给CC释放指示。,在成功重建之后，网络负责识别网络或MS的任何呼叫状态或附属状态的匹配性（如：采用状态查询程序）。,3、呼叫重建可能出现的异常情况：,MS侧：,随机接入失败或RR连接建立失败：在MM重新建立过程中，如MS检测到随机接入失败或RR连接失败，将中断重建并释放所有MM连接。RR连接故障：如果RR连接故障，MS将停止T3230，中断重建并释放所有MM连接。IMIS去活：MS停止T3230，中断重建并释放所有MM连接。T3230逾时：中断重建并释放所有MM连接，MM释放相应的RR连接。,网络侧：,RR连接失败：在接收到CM层重建请求后，发生RR连接失败，网络释放所有的MM连接。无效消息内容：在接收到无效的初始消息或具有无效内容的CM层重建请求后，则发送CM业务拒绝后（原因：必选信息单错错误、信息单元不存在或不能实施、条件IE错误、协议错误），并启动RR连接释放。,
