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加密流程一般出现在位置更新、业务接入、局间切换等服务请求中,需要GSM网络设备特别是基站的支持,也取决于MS的加密支持能力。
加密流程的目的是传送相关的加密和完整性算法信息给UTRAN,UTRAN利用这些信息选择使用合适的参数和设备加密用户和信令数据,以及存储相关的完整性算法参数,该流程使用面向连接信令。
加密流程:
1.加密模式设置流程中,MSC向BSC发一条CipherModeCommand命令
2.BSC向MSC回复CipherModeComplete
1.1.4.身份标识
标识流程是网络用来要求MS向网络提供特定身份标识的,如IMSI、IMEI等。
CN侧可以设置是否要求UE上报IMEI,如果打开此开关,则会下发IdentityRequest消息,随后UE通过IdentityResponse消息上报IMEI。
身份标识流程:
1.MSCServer向MS发送IdentityRequest
2.只要RR连接,MS随时准备接受IdentityRequest消息并回复IdentityResponse
1.1.5.TMSI重新分配
TMSI再分配流程的目的是保护用户标识的机密性,例如防止用户IMSI在空中接口被
入侵者识别并对该用户进行定位。
由于标识的机密性服务是针对IMSI的,一个临时移动
用户标识TMSI只用于在无线接口的信令流程中作为标识。
TMSI什么情况下需要再分配取决于网络运营者,但至少在位置区的变化后要进行
TMSI再分配。
每个TMSI只在一个位置区内唯一TMSI,再分配的流程可以单独运行或者
隐含在使用TMSI进行位置更新的流程中。
TMSI再分配的流程总是由网络发起的。
TMSI再分配功能也可在其他流程中实现,如
在呼叫建立、位置更新成功时,通过LOCATIONUPDATINGACCEPT等消息下发给终端。
1.呼叫中的TMSI重新分配
MSC主动发起TMSI重新分配流程把新分配的TMSI通过TMSIReallocationCommand里面。
BSC更新完TMSI后向MSC回复TMSIReallocationComplete
2.位置更新中的TMSI重新分配
BSC向MSC发起位置更新请求LocationUpdatingRequest
MSC把分配好的TMSI通过LocationUpdatingAccept发送给BSC
1.1.6.位置更新流程
在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息,即HLR、VLR和MS。
当这个信息发生变化时,需要保持三者的一致,由位置更新流程实现。
位置更新流程是位置管理中的主要流程,总是由MS发起。
位置更新流程是一个通用流程,在如下三类位置更新流程中要使用到:
正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。
正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息,LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。
在网络侧VLR判定MS为未知用户时,会启动正常位置更新流程,作为MM连接建立请求的响应。
为限制位置更新尝试次数,位置更新失败时要使用位置更新attemptcounter计数器。
在MS开机或SIM卡刚插入时,该计数器清零。
MS中要保持一个"
forbiddenlocationareasforroaming"
表和一个of"
forbiddenlocationareasforregionalprovisionofservice"
表。
MS关机或SIM卡拔出时,将这两个表删除。
当MS收到位置更新拒绝消息,其原因值为"
Roamingnotallowedinthislocationarea"
或"
LocationAreanotallowed"
时,从BCCH上收到的LAI信息触发位置更新请求的LAI要加到相应的表项中。
这两个表的容量至少要有10个表项,当表项数目超过表的容量时,最早的表项内容删除。
成功的进行位置更新后,MS在SIM卡中置UPDATED状态位,并存储新的位置区信息。
1:
普通位置更新
移动台在开机或移动过程中,收到的位置区标识与移动台中存储的位置区识别不一致时,移动台发起位置更新请求通知网络更新该移动台的位置区识别。
根据位置更新请求消息中位置区是否属于同一MSCServer/VLR的位置区,是否需要IMSI参与,位置更新流程分为:
同一个MSCServer/VLR区域内部的位置更新、跨越不同MSCServer/VLR区域的可以从前VLR使用IMSI的位置更新、跨越不同MSCServer/VLR区域的不能从前VLR使用IMSI的位置更新。
1.普通位置更新
1.1同一个MSC下的位置更新
重要部分描述:
BSC发送LocationUpdatingRequest向MSC发起位置更新请求
2:
MSC回复位置更新回复LocationUpdatingAccept,把新分配的TIMSI下发给BSC
3:
BSC更新TMSI后返回TMSIReallocationComplete
局内位置更新流程:
1.位置更新请求
2.SCCP连接确认
3.身份认证请求
4.身份认证响应
5.加密命令
6.加密完成
7.接收位置更新消息
8.TMSI再分配完成
9.释放信道
10.释放信道完成
11.释放SCCP
12.释放SCCP完成
1.2不同MSC下的位置更新
如果MSC发现BSC带来的位置区和TMSI不是当前的位置区,MSC会主动发起MAPSendAuthenticationrequest向之前用户所在的MSC请求IMSI回来,之前的VLR通过MAPSendAuthenticationresponse把IMSI带回当前的MSC,当前的MSC通过ID-CommonID下发当前得到的IMSI,VLR发起鉴权流程,MSC向BSC发起鉴权,BSC回复鉴权信息,MSC通过MAPUpdateLocationrequest向HLR同步数据,HLR把新的数据插入到当前的MSC,HLR插入完成后发送MAPCanceLocationrequest向用户所在的前一个MSC请求删除数据。
,VLR删除完成后回复MAPCanceLocationresponse,MSC提示HLR数据插入完成,HLR回复MSC的MAPUpdateLocationresponse位置更新完成
局间位置更新流程:
3.身份验证请求发送
4.发送身份验证响应
5.鉴权请求
6.鉴权响应
7.位置更新请求
8.取消位置请求
9.身份认证请求
10.取消位置响应
11.订阅者数据插入命令
12.插入订阅者数据完成
13.位置更新响应
14.TMSI再分配完成.
15.释放信道
16.释放信道完成
17.释放SCCP
18.释放SCCP完成
2.周期性位置更新
当移动台突然进入网络覆盖不到的区域,或者突然掉电,移动台还来不及发送IMSI
DETACH消息就和网络分离。
显然,在这种情况下,VLR是无法给IMSI置分离标记的,如果该IMSI做被叫,电路资源和无线资源就要被浪费。
解决这个问题的办法是:
移动台发起周期性位置更新流程,即任何移动台无论是否进入新的位置区,都要定时(例如每隔30分钟)发起一次位置更新流程,指定的周期到时后,没有发起周期性位置更新流程,则VLR将该IMSI置为分离。
周期性位置更新的周期可以人为设定,从6分钟到24小时不等,甚至可以设为无穷大(不作周期性位置更新)。
流程基本同普通位置更新。
BSC定时向MSC发起LocationUpdatingRequest汇报自己的位置状态和网络状态,MSC回复位置更新回复LocationUpdatingAccept,把新分配的TIMSI下发给BSC,BSC更新TMSI后返回TMSIReallocationComplete。
周期位置更新流程:
3.鉴权请求
4.鉴权响应
5.接收位置更新消息
6.TMSI再分配完成
7.释放信道
8.释放信道完成
9.释放SCCP
10.释放SCCP完成
3.开关机
为节省宝贵的空口资源,当被叫用户不可及时,MSC不会发出paging消息。
VLR中需要为IMSI设立标志,当IMSI可用时,将该标志置为IMSI附着。
IMSI不可用时,将该标志置为IMSI分离。
当移动台重新进入活动状态(如终端开机时),需要发起位置更新使VLR将其设为附着状态。
如果位置区自从IMSI分离后已改变,则通过普通位置更新流程来完成(位置更新类型为Locationupdating);
如果未改变,则通过IMSI附着流程(位置更新类型为IMSIDetach)完成,流程基本同普通位置更新。
1.关机
BSC向MAC发送IMSIDETACHINICATION告诉MSC自己要关机,MSC回复CC消息表明SCCP连接建立,释放SCCP,关机完成。
关机流程:
1.IMSI分离指示
2.SCCP连接确认
3.释放信道
4.释放信道完成
5.释放SCCP
6.释放SCCP完成
2.开机
BSC发送LocationUpdatingRequest向MSC发起开机请求,MSC回复位置更新回复LocationUpdatingAccept,把新分配的TIMSI下发给BSC,BSC更新TMSI后返回TMSIReallocationComplete。
开机流程:
7.身份认证请求
8.身份认证响应
9.接收位置更新消息
10.TMSI再分配完成
11.释放信道
12.释放信道完成
13.释放SCCP
14.释放SCCP完成
1.1.7.语音呼叫
语音呼叫流程分为主叫流程、被叫流程。
手机做主叫(MOC)时的信令流程从RNC/BSC向MSC发起业务请求(CMServiceRequest)开始,到主叫用户释放完成为止。
一般来说经过几个大的阶段:
业务请求阶段、鉴权阶段、加密阶段、呼叫确认阶段、智能网触发、指配阶段、取被叫用户路由信息阶段、Alerting阶段以及用户接通阶段。
1.经过业务请求消息,手机和RNC/BSC建立了暂时固定的联系。
2.鉴权阶段主要包括取鉴权向量、鉴权请求、鉴权响应等几个步骤。
3.鉴权成功以后,MSC发起加密过程以保证通话的安全性。
4.经过鉴权、加密阶段后,用户的主叫身份已经得到了确认,网络认为用户是一个合法用户,允许继续处理该呼叫。
5.当主叫用户为预付费用户时,MSC根据O-CSI触发业务。
6.HTC指配阶段主要包括指配命令、指配完成。
经过这个阶段,主叫用户的话音信道已经确定,如果在后面被叫接续的过程中不能接通,主叫用户可以通过话音信道听到MSC的语音提示。
7.取被叫用户路由信息阶段主要包括向HLR请求路由信息、HLR向VLR请求漫游号码、VLR回送被叫用户的漫游号码、HLR向MSC回送被叫用户的路由信息(MSRN),MSC收到路由信息后,对被叫用户的路由信息进行分析,可以得到被叫用户的局向,然后进行话路接续。
如果MSC通过对被叫用户的MSRN的分析得知被叫用户是本局用户,那么就不会向其它MSC发送初始地址消息IAI/IAM,而是根据被叫用户的位置区直接通知本局RNC/BSC对被叫用户发起寻呼,如果被叫是非本局用户,则通过信令路由分析,通过适当的链路向目的MSC发送IAM消息,以建立话路。
手机做被叫时主要包括两个流程:
一是被叫寻找的过程;
二是寻找到手机之后的接续过程,一般来说经历的阶段为入局请求、寻呼过程、鉴权过程、加密过程、呼叫确认过程、指配过程、alerting过程以及用户接通过程。
手机作被叫时的流程与主叫基本类似,不同点有:
被叫MS收到网络发出的“寻呼”消息后,才会提出信道请求。
被叫MS在与网络建立CC连接时,先由网络发下行的SETUP消息,MS回送“呼叫证实”消息。
在“呼叫处理”或“呼叫证实”后,网络与MS之间CC层的连接建立。
手机作被叫有下面三种情况:
来自PSTN
来自其他MSC
来自本MSC内的另一个移动用户
1.可选流程(鉴权、加密、身份标识),根据业务实际情况选折选。
2.取鉴权集不是必须的,VLR到HLR取鉴权集时,本次使用一组,另外4组保存在VLR中供后续的鉴权过程使用。
只有当VLR中的鉴权集使用完毕,VLR才发起向HLR/AUC取鉴权集的过程。
另外,如果MSC通过对被叫用户的MSRN的分析得知被叫用户是本局用户,那么就不会向其它MSC发送初始地址消息(IAI/IAM),而是根据被叫用户的位置区直接通知本局BSC对被叫用户发起寻呼。
如果被叫用户非本局用户,则通过信令路由分析,通过适当的链路向目的MSC发IAI消息,以建立话路。
1.主叫
主叫流程:
1.CM业务请求
5.CM业务请求完成
6.呼叫建立
7.呼叫准备
8.指配请求
9.指配完成
10.回响铃
11.连接
12.确认连接
13.(主叫)挂机
14.释放资源
15.释放资源完成
16.释放信道
17.释放信道完成
18.释放SCCP
19.释放SCCP完成
2.被叫
被叫流程:
1.寻呼
2.寻呼响应
3.SCCP连接确认
4.呼叫建立
5.呼叫确认
6.指配请求
7.指配完成
8.振铃
9.连接
10.确认连接
11.(主叫)挂机
12.释放资源
13.释放资源完成
14.释放信道
15.释放信道完成
16.释放SCCP
17.释放SCCP完成
3.拆线部分
拆线部分相对而言是个很独立的过程,不管是主叫先发起还是被叫先发起,流程基本是类似的:
拆线、释放、释放完成、清除、清除完成,不同之处仅在于交换局之间的TUP消息略有不同。
在拆线阶段,手机用户的挂机动作被手机转换为拆线消息(Disconnect),经BTS、BSC向MSC传送,MSC收到拆线请求之后,有两个动作:
向BSC下发释放命令(Release);
同时MSC需要向被叫所在的MSC发送前向拆线TUP消息请求。
此后,主叫方和被叫方的拆线过程将分别进行。
MSC在收到拆线消息后,首先向MS发送DTAP消息REALSE命令,MS去活本次呼叫占用的所有信道,并发送释放完成消息确认,网络侧则会在本端释放所占信道以便可以分配给其它呼叫连接使用;
之后,MSC向BSS发送BSSMAP消息CLEARCOMMAND,指示应该释放无线资源,BSS收到CLEARCOMMAND消息后,开始清除无线接口,同时将分配给此次呼叫的地面资源均标示为空闲,向MSC发送CLEARCOMPLETE,MSC收到CLEARCOMPLETE消息后,释放地面资源。
被叫所在MSC收到CLF消息后,向主叫所在MSC会释放保护消息,同时启动本局资源释放流程:
MSC向MS发送DTAP消息REALSE命令,MS去活本次呼叫占用的所有信道,并发送释放完成消息确认,网络侧则会在本端释放所占信道以便可以分配给其它呼叫连接使用;
1.1.8.局间呼叫
局间呼叫在GSM网络中主要是MSC->
MSC的E接口的ISUP协议进行通信。
局间呼叫流程主要包括IAM、ACM等局间的信令交互及对应的通话过程。
1、IAM为所有呼叫信令的第一条信令,也即可以根据这条信令的时间得到呼叫“开始时间”;
而且,因为IAM消息中包含了被叫号码、原始被叫号码、主叫号码、呼叫转移号码等信息,所以通过IAM,可以解析到各个号码信息;
2、ACM:
表示已收到路由呼叫到被叫时所需的所有地址信号,也即被叫号码全;
当SPB发送该消息时,同时也给被叫和主叫响铃,也即可以从该消息的时间获取“响铃时间”;
3、ANM:
表示已经应答呼叫,即被叫已接听,也即通过该消息可以获取开始通话时间。
4、REL:
前发或后发这个消息,表示由于某些原因正在释放该电路;
所以可以通过该消息获得呼叫释放时间,以及呼叫“释放的原因”;
同时也可以获取“通话时长”
5、RLC:
前发或后发这个消息以响应收到的释放消息,表示释放已完成;
所以,通过该消息可以获取“释放完成时间”;
也即呼叫过程是完整的,及呼叫“合成标志”。
1.1.9.智能网触发
智能网Cap(CAMELApplicationPart,CAMEL应用部分)是从有线智能网INAP协议演化而来,实现无线智能网功能实体GSMSSF,GSMSRF和GSMSCF之间的信令交互,从而实现对CAMEL业务的支持。
Cap协议是SS7信令系统的一部分。
CAP在SS7信令系统中属于TCAP的用户部分。
利用TCAP协议提供的结构化/非结构化对话能力,实现不同功能的接口之间信令交互
Cap协议栈如下:
智能网触发
1.MSCServera/VLR/SSP收到呼叫,根据主叫的签约信息O-CSI触发业务,将MSCServera/VLR/SSP所在位置的长途区号,放在IDP消息中的LocationNumber参数中,并向SCPa发送IDP消息。
在“启动DP”操作中包含了GSMSCF需要的各种信息,如主叫号码、被叫号码、主叫位置信息、被叫位置信息、用户状态等
2.请求报告BCSM事件(RequestReportBCSMEvent)
此操作由GSMSCF发送给GSMSSF。
GSMSCF可以根据业务需求利用“请求报告BCSM事件”要求得知GSMSSF本次呼叫的相关BCSM事件。
GSMSSF收到此操作以后,将把本次呼叫GSMSCF需要上报的BCSM事件记录下来,而当该BCSM事件发生时,通过“BCSM事件报告”操作通知GSMSCF。
3.申请计费(ApplyCharging)
此操作由GSMSCF发给GSMSSF,用于控制本次呼叫的呼叫时长。
在“申请计费”操作中含有本次呼叫的最大呼叫时长和费率切换时长等控制参数,实际的呼叫时长在呼叫到达最大呼叫时长或者用户拆线时由GSMSSF通过发送“申请计费报告”来
通知GSMSCF。
4.连接(Connect)
此操作由GSMSCF发送给GSMSSF,GSMSCF可以根据业务的需求通过“连接”操作改变当前呼叫的某些参数,如被叫地址、主叫号码显示等,使当前呼叫按照业务的要求进一步往下进行。
5.申请计费报告(ApplyChargingReport)
此操作由GSMSSF发给GSMSCF,GSMSSF在实际的呼叫时长到达相应“申请计费”操作规定的最大呼叫时长时或者用户拆线时向GSMSCF发送此操作,通知呼叫的实际时长以及其它相关信息。
6.BCSM事件报告(EventReportBCSM)
此操作由GSMSSF发送给GSMSCF。
GSMSSF记录GSMSCF发送的RRBE消息中要求上报的事件,如果检测到需上报的事件已发生,则通过“BCSM事件报告”通知GSMSCF,GSMSCF根据事件的类型进行下一步的处理
7.拆除呼叫(ReleaseCall)
此操作由GSMSCF发送给GSMSSF。
GSMSCF可以根据业务需求在呼叫的任何时刻利用“拆除呼叫”操作要求GSMSSF拆除对应的呼叫
Cap的触发方式
1.主叫用户触发
主叫O-CSI触发业务
2.被叫用户触发
被叫为O-CSI触发
3.主加被叫都触发
主叫先O-CSI触后被叫再O-CSI触发,一共发生两次触发。
1.1.10.短消息
1.主叫部分(发送短消息部分)
短消息发送部分包括BSC把短信发送给MSC
MSC把短消息发送到SMC(短信中心)
移动始发消息可以分为以下几个过程:
首先,我们介绍MO的消息流程,也就是手机提交短消息到短消息中心的过程。
平时,我们发送短消息,手机提示“消息发送成功”实际上是指,消息已经成功提交到短消息中心,而不下发到被叫手机。
仅仅是完成了MO的过程。
MO消息主要由以下过程构成:
手机向VLR提交接入访问请求和可选的鉴权请求,只有鉴权通过后,手机才能登录网络;
鉴权通过后,手机向MSC提交短消息(CPdata/RPdata/submitshortmessage),若提交成功MSC回应手机CPAck;
MSC从VLR中查询该主叫号码是否具有提交短消息的权限(SendInfoForMOSMS),如果没有,则拒绝消息;
如果手机具有提交消息的权限,则MSC向短消息信令网关上传短消息(ForwardShortMessage)。
信令网关向SMC提交短消息(Messagetransfer);
SMC进行内部的鉴权,向网关SAU回送应答消息(包括成功及失败的情况)(RPAckorError);
SAU向MSC回送应答(RPAckorError
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