Layer3信令分析及流程详解.docx
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Layer3信令分析及流程详解.docx
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Layer3信令分析及流程详解
Layer3信令分析及流程详解汇编
Layer3信令是看网络运行情况的信息层,从第三层可以看到网络的各种动作:
如:
呼叫流程、拥塞、用户忙、位置更新等,并且可以对路测中的各种问题如掉话、切换失败等网络事件的原因进行准确的分析。
系统信息一般有8个类型,分别是1、2、3、4、5、6、7、8,Type1~4只出现在待机状态下,Type5~6只出现在通话状态下,明白这点,对以后的分析至关重要。
其中2中含有:
2、2bis、2ter,5中含有5、5bis、5ter,所以总共有12种系统信息,系统信息1仅用于跳频,所以称为选择项。
其中1、2、3、4、2bis、2ter、7、8都在BCCH上发送,由IDLE模式下的移动台接收。
5、5bis、5ter、6在SACCH上发送,由ACTIVE模式下的移动台接收。
一般来说所有系统信息在连续的8个51复帧中发送完,如下图示:
上图中的TC表示复帧序列号,可以看出,当TC=4、5时,发送的内容是可选的,其它是固定的。
TC=0固定发送跳频信息,当出现上图示的1(3)时,表示跳频时发类型1,不跳频时发类型3
当类型4中发送的关于小区重选信息不够完整时,由类型7、8补充。
且在TC=7、3时发送(上图示)
对于类型5、6在下行的SACCH上发送,并没有复帧规范,除非切换完成后要立即发送类型5、6。
1.SystemInformationType1
说明:
系统信息类型1(频率信息)
此类型仅用于跳频时,发送内容为:
第一、小区信道描述。
用于通知手机,小区采用的频带与可以供跳频用的频点。
对于GSM900与GSM1800采用的格式是不同的。
对于GSM900:
有一个BITMAP0(比特位图)用于描述两方面信息,分别为:
CA-NO,取值分别为:
0、1、2,代表,GSM900、GSM1800、GSM1900。
CA-ARFCN,采用的有效射频频点,当为GSM900,将有一个相应于124个频点的124位图,当某个频点被采用时,相应的比特位被置为1,否则将被置为0.
对于GSM1800情况有点不同。
由于频点太多,不用位图,而用别的编码方式FORMAD-IND=?
来描述编码方式,后面跟一串编码比特来表示。
第二、RACH控制参数,描述的两个数据为;ACC、EC,ACC称为接入控制等级,分为0-9与11-15,0-9表示普通级,所有移动台被定义为0-9,11-15为优先级,10表示EC,如果此位取0,表示所有移动台允许进行紧急呼叫,取1时,只有11-15优先级的移动台可以进行紧急呼叫。
CB——小区禁止标志,用一个比特表示。
RE——用一个比特表示是否可以进行呼叫重建,断开后的重新占用。
MAXRET——移动台接入系统时的允许最大重发次数,取值:
1、2、4、7
TX——移动台接入系统时允许重发的时隙间隔数:
取值,3-12(每步1),14、16、25、32、50(个TDMA帧的时间)。
总结:
所有参数如下
⑴、CellChannelDescription:
GSM900:
CA-NO、CA-ARFCN
GSM1800andGSM1900:
FORMAT-ID+编码数据
⑵、RACHControlParameters:
ACC、EC、RE、CB、MAXRET、TX
2.SystemInformationType2
说明:
系统信息类型2
待机模式下小区的测量频点,在通话模式下有另外定义的测量频点,也就是说一个小区可以在待机时做测量频点,而通话时不做测量频点,允许小区重选而不允许切换,反之也可以只允许切换不允许小区重选也可以,不过通常情况下待机和通话时的测量频点是一致的。
(相邻小区的BCCH、扩展频带、其它频带、多频带)
一、邻近小区描述:
对于GSM900,有如下三个数据
BA-NO:
BCCH使用频带描述,当BA-NO=0时,表示GSM900。
BA-IND:
BA表变化标志,当操作者修改BA表时,BA-IND从1变0,或从0变1。
让MS决定是否要更新BA表。
BA-ARFCN:
移动台要测量信号强度的有效射频频点,采用124位图表示,当存在某为邻区频点时,相应124位图中的比特位被置为1,不存在的频点的相应位置被置为0。
对于GSM1800/1900,有如下两个数据;
FORMAT-ID:
相邻小区不同频率表示格式的描述,实际上是用一种编码来表示。
EXTRA-IND:
如果类型2、5不能描述完整的频率信息,则其余的部分将在2BIS或2TER(ACTVIE模式时是在5BIS/5TER)。
此数据也称为频率扩展描述数据。
取0表示类型2、5能描述完整的频率信息,取1表示不能。
NCCPERM:
描述相邻小区所属网络的NCC,有一个8比特位图。
二、RACH控控制参数。
参考信息类型1中描述。
系统信息类型2BIS、系统信息类型2TER:
一、多频带操作的描述信息。
用于通知移动台如何进行使用不同频带的小区的测汇量报。
一种可能的设置是:
不论如何只汇报最强的6个,另一种可能的设置是起码各个频带中最强的小区是要汇报的。
总结;所有参数为
1、NeighborCellsDescription:
GSM900:
BA-NO、BA-IND、BAARFCN。
GSM1800/1900:
FORMAT-ID、EXTIND、BA-IND
2、NCCPermitted:
NCCPERM
3、RACHControlParameters
TYPE2BIS
1、NeighborCellsDescription(Extension)使用GSM1800/1900时
2、RACHControlParameters
TYPE2TER
1、AdditionalMultibandInformation:
MULTIBANDREPORTING
2、NeighborCellsDescription(OtherBands)
3、RACHControlParameters
SystemInformationType2ter
说明:
待机模式下小区的测量频点,(异频段,移动网有两个频段,GSM900和DCS1800),
3.SystemInformationType3
说明:
系统信息类型3(用于C2)
Time:
09:
58:
30.28
Lat:
notvalidLon:
notvalid
Framenumber:
1014196
ReadfromARFCN
Channelnumber:
(GSM1800)717
CellIdentity:
1089(hex)——4个16进制位,共16比特。
Locationareaidentification——LAI=MCC+MNC+LAC
Mobilecountrycode(MCC):
240
Mobilenetworkcode(MNC):
01
Locationareacode(LAC):
0bc4(hex)
Controlchanneldescription
Attach/detachallowed(ATT):
Yes——通知移动台系统使用IMSI的附着(ATT=1)
BS-AG-BLKS-RES:
1——AGBLK=1
CCCH-CONF:
1basicphysicalchannel,notcombinedwithSDCCH’s
BS-PA-MFRMS:
9multiframesperiod——寻呼信道复帧数,决定移动台每隔多长时间去收听服务小区的寻呼信道
T3212timeoutvalue:
10——周期性登记周期为1小时
Celloptions
Powercontrolindicator(PWRC):
Notset——功率控制设置
DTXindicator:
MSshallusediscontinuoustransmission
RADIO-LINK-TIMEOUT:
20——无线链路超时值RLINKUP=20单位为SACCH周期(480ms)
Cellselectionparameters
CELL-RESELECTHYSTERESIS:
6dBRXLEV——小区重选滞后值
MS-TXPWR-MAX-CCH:
5——移动台使用的最大功率级,C1算法是的CCHPWR
RXLEV-ACCESS-MIN:
14——ACCMIN
RACHcontrolparameters
Maxretransmissions:
4——MAXRET=4
Tx-integer:
50——TX=50,表示移动台接入时的间隙时隙数
Cellbaraccess:
Notbarred——CB=NO小区禁止标志
Callreestablishment(RE):
Notallowed——RE=NO是否可以进行呼叫重建
Emergencycall(EC)allowed:
AllMS——EC=0是否允许紧急呼叫
Notbarredclass(es)(ACC):
0123456789101112131415接入控制等级
关于类型3中解出的PWRC:
PWRC=1表示设置此功能,PWRC=0表示不设置此功能。
详述:
当使用跳频与动态功率控制时,将出现如下一个问题:
*BCCH是不参与动态功率控制的,即是说BCCH载波的功率是不变的,整个载波,8个TS都不变,但BCCH载波是参与跳频的。
*ACTVE模式下的TCH是在多个载波中发送的,其中包含BCCH载波与TCH载波,测量值也是对两种载波的测量结果,BCCH载波是不参与动态功率控制的(即以最大功率发送),而TCH载波是参与的(且功率是向下调的),之后取平均值,这样的结果用来代替BCCH的强度将不准确。
当PWRC=1时,表示MS的测量中不包含BCCH载波的测量,而PWRC=0时表示MS的测量中包含BCCH载波的测量,ERICSSON的缺省值是PWRC=0。
并有一个特殊的计算公式来补偿BCCH载波的信号强度。
RLINKUP:
无线链路超时,一般取16,每步取4,这是一个公认的无线链路释放标准,下面详述当MS在SACCH周期(480ms)中能成功解码,则RLINKUP计数器加2,不成功时减1,减至0时无线链路必须释放。
系统信息类型3中的SI3RESTOCTETS(其它比特),主要用于C2算法。
2TI:
取0时表示BCCH中并不存在2TER信息类型,
取1时表示BCCH中存在2TER信息类型。
2TI(2TERINDICATION)
ECSC:
EARLYCLASSMARKSENDINGCODE先后发送级标的编码。
PI:
用于标志C2参数是否在系统信息中广播。
取0时“不”,取1时“是”。
CBQ——CELLBARREDQUALITY,小区禁止性质,取值为0、1,用于控制移动台的小区选择与重选。
与另一个参数配合以关掉系统信息类型7、8。
CRO——CELLRESELETOFFSET。
小区重选的正负补偿值,取值0-63,相应的值为0-126dB
TO——TEMPORARY-OFFSET,C2算法中的执罚期间执行的信号负补偿值
Rangeis0-7,where0-6correspondsto0-60dBin10dBsteps,andthevalue7meansinfinity.
PT——PENALTYTIME,C2算法中的执罚时间
ThisparameterdefinesthelengthoftimeforwhichTEMPORARY_OFFSETisactive.Rangeis0-31,
where0-30correspondsto20to620secondsin20secondincrementsand31isusedtoindicatethat
TEMPORARY_OFFSETistobeignored.(无效)
总结:
类型3的所有参数
⑴、LocationAreaIdentification(LAI)
⑵、CellIdentity(CI)
⑶、ControlChannelDescription(ATT、CCCH-CONF:
SDCCH、AGBLK:
BS-GS-BLKS-RES、MFRMS:
BS-PA-MFRMS、T3212)
⑷、Celloptions(DTX、PWRC、RLINKT:
RADIO-LINK-TIMEOUT)
⑸、CellSelectionParameters(ACCNIM:
RXLEV-ACCESS-NIM、CCHPWR:
MS-TXPWR-MAX-CCH、CRH:
cell-reselect-hysteresis、ACS、NECI)
⑹、SI3RestOctets(2TI、ECSC、PI、CBQ、CRO:
cell-reselect-offset、TEMPORARY-OFFSET、PENALYT-TIME)
以上部分参数对应华为系统中小区系统消息数据如下:
4.SystemInformationType4
说明:
系统信息类型4:
(短信息)小区广播信息,在这里可以看到小区的CRH、CRO、ACCMIN、MAXRET、CB、CBQ、PT等一些参数的设置值,详见上图。
此类型主要用于小区CBCH:
即告知MS,小区是否使用小区广播功能,以及告知MS在哪个载波上发CBCH信息。
另外:
LAI、RACH控制参数与RESTOCTETS参数也存在于此类型中。
ACS——小区重选的附加参数指示,取值为0、1
ACS=0——PI值与任何存在的小区重选C2参数属于类型4中的RESTOCTETS部分。
ACS=1——PI值与任何存在的小区重选C2参数属于类型7、8
由上面可知:
是否使用类型7、8是由CBQ与ACS组合来控制的。
类型4中的CBCH信道描述:
这一内容主要描述SMS小区短信息广播时的信道合并与子信道结构
例如SDCCH/4+SACCH/4或CBCH等
TN——用于描述CBCH使用的时隙号。
TSC——训练比特代码,一般取值与BSIC中的BCC相同。
H——取0表示CBCH只占用单个射频信道,取1表示占用的是跳频信道。
是一个信道选择器
CHANNELSELETER
H=0---thechannelselectorfield中包含有效的射频信道号
H=1-----thechannelselectorfield中包含有移动台的分配索引补偿值MAIO,跳频序列号HSN。
当系统信息H=1(指示跳频时),必须有一个数据MAC来指示使用的跳频频率。
类型4主要参数
⑴、LocationAreaIdentification(LAI)
⑵、CellSelectionParameters(ACS)
⑶、RACHControlParameters
⑷、CBCHChannelDescription(Optional):
CHANNELTYPE、TN、TSC、H、CHANNELSELECTOR
⑸、CBCHMobileAllocation(Conditional):
MAC
⑹、SI4RestOctets:
PI、CBQ、CELL_RESELECT_OFFSET、TEMPORARY_OFFSET、
PENALTY_TIME。
5、SystemInformationType5
说明:
系统信息类型5(注意5、6都在SACCH上发送)
激活模式下服务小区测量频点:
只有服务小区有做该小区的测量频点,才会测量到该小区的信号,否则在邻区列表中不会看到该小区,也不会切换。
在我们平时路测当中,经常遇到强信号不切换,如果做了测量频点,可以很明了地看到有一个强的邻区信号,但是要是没有做测量频点的话就比较隐性。
处于ACTIVE模式下的移动台,有一个激活的SACCH信道。
上行时用于发送测量汇报,下行时用于网络发送输出功率控制值与TA值。
一定条件下移动台在SACCH上接收相邻小区的BCCH频率信息(ACTIVEBA表),之后移动台要测量与汇报这些载波的信号强度,以提供切换依据。
这里的BA表与类型2中的BA表是不同的(实际上便是IDLEBA与ACTIVEBA)。
ACTIVE模式下移动台测量较少的BCCH以便提高精确度,而在移动台开机,为减小与系统的连接时间,它必须测量较多的BCCH载波。
当然只有当移动台在关机前已保存有一份IDLEBA表,才能真正做到节省接入时间。
类型5中给出也是一份BAARFCN的表格,实际上与类型2相同,也是一份124比特位图,取0的比特位表示此频点不存在,取1时相应频点存在。
系统信息类型5BIS;
如果某个相邻小区是外部小区,则此小区的BCCH频率信息由5BIS来携带。
系统信息类型5TER:
如果外部小区是不同频带的小区(多频带操作中不同频带使用不同BSC,所以将出现此情况)
则此外部小区信息由此类信息类型来携带。
类型5的主要参数
⑴、NeighborCellsDescription
⑵、TYPE5BIS:
NeighborCellsDescription(Extension)
⑶、TYPE5TER:
AdditionalMultibandInformationSystemInformation
NeighborCellsDescription(Other
SystemInformationType5ter
激活模式下服务小区的测量频点,(异频段,移动网有两个频段,GSM900和DCS1800)
6、SystemInformationType6
说明:
系统信息类型6
通话状态下服务小区的一些信息,他跟Type1有点相象,还可以看到NCCPermitted;
处于ACTIVE模式下移动台必须知道是否LAI已变化,如果变化的话,在呼叫释放后它必须进行位置更新。
另外如果切换的另一个小区属于同一个位置区,且两个小区的RLINKUP与DTX不同的话则新的小区选择也必须汇报至MS。
7、系统信息类型7
如果类型4中并没有包含所有的C2参数,则余下的由此类型来携带,至于此类型的RESTOCTETS
部分与类型4的RESTOCTETS同。
8、系统信息类型8
如果类型4中并没有包含所有的C2参数,则余下的由此类型来携带,至于此类型的RESTOCTETS
部分与类型4的RESTOCTETS同。
总之:
类型7、8是类型4的补充。
系统信息类型6、7、8参数
⑴、LocationAreaIdentity
⑵、CellIdentity
⑶、Celloptions
⑷、NCCpermitted
系统信息的分配原则:
激活式下的小区操作,意即此小区必须被暂停,小区中不存在信道,意即BCCH不发射。
当小区从暂停(HALTED)到激活(ACTIVE),所有系统信息类型分配到BTS。
当小区激活,且用于支持BCCH与SACCH的载波设备置服务状态,则此BTS的系统信息将被更新。
为防止错码,所有小区都被有规律地分配系统信息。
9、SystemInformationType13
10、PagingRequsttype1
说明:
可以看到,在信令里面,Paging的信令出现次数特别多,原因是网络对MS寻呼是对一个位置区内进行寻呼的,只有当MS解开这条信息才会作出响应。
11、SynchChannelInformation
说明:
同步信息,在待机状态和通话状态都会出现,数字通信当中,同步是最基本也是最重要的,跟邻区也需要同步。
12、补充
手机在各种模式和阶段对逻辑信道和物理信道的使用情况。
收听系统信息在BCCH信道(IDLE时),在BSIC中获取NCC、BCC,发信道请求在RACH上进行,只发一个随机数5比特与3比特控制信息,BSC以此为标志发立即指配,发位置更新在SDCCH上进行,除了发LAI外还有IMSI,以进行鉴权,注:
LAI唯一属于一个MSC但可以多个BSC。
IMSI的分离申请也在SDCCH上进行。
每次关机或拆出SIM都要进行分离,但突然进入盲区不发此信息。
IMSI的附着申请也在SDCCH上进行,如果分离是在VLR中标志,则申请只发到VLR,如果是在HLR中标志,则申请将发至HLR。
周期性登记在MSC与MS间进行,通过BSC,占用SDCCH信道。
移动台收听寻呼是在CCCH子组中的PCH上进行的,在RACH上申请SDCCH,在AGCH上获取SDCCH信息,在SDCCH上进行鉴权、加密、TCH指配、业务能力证实。
在SACCH上获取控制信息,TA,收听系统信息类型5、6中的信息,FACCH上收听新小区的广播信息。
空闲模式:
没有分配到专用信道的移动台即是“空闲模式的移动台”。
当移动台一开机,便立即尝试接入PLMN网络,可以人工、自动来进行网络的选择,移动台将搜寻并选择一个已选择的PLMN网络中的小区,然后锁定到一个控制信道并接收由PLMN网络所提供的有效服务。
这和对小区的选择便称为Campingon。
当一个移动台一直处于空模式时,它将一直试图去Campingon一个最好的小区(依信号强度算法)。
空闲模式下的动作是由移动台来控制的,也可以通过在BCCH信道上接收到的参数来执行控制。
空闲模式下的控制参数都由小区中的BCCH来传送。
背景:
当一个移动台开机后且不进入任何呼叫操作,则它一直处于这样一个状态:
不断选择最好的小区去Camp。
读取信息并寄存LAI,以便系统知道如何建立呼叫路由。
总之:
空闲模式的核心是PLMN网络选择机制,小区选择与重选算法,
位置更新过程。
其唯一目的是确保移动台能登寻到一个通信成功机会最大的小区。
空闲模式下移动台工作分四个过程:
1、PLMNselection,选择网络
2、Cellselection,选择小区
3、Cellreselection,小区重选
4、Locationupdating.位置更新
选择PLMN:
当移动台开机或脱离一个盲区后,它便试图去选择并登录注册的PLMN。
如果没有注册的PLMN或者注册的PLMN不存在,它将试图去选另一个PLMN(手动或自动)相关数据是NCCPERM,读取SCH中的BSIC,解出NCC与BCC。
见下图
(1)呼叫
说明:
从上图可见,由ChannelRequest起,MS向系统发起呼叫请求,至ConnectAcknowledge连接确认为止,是一个完整的呼叫流程,详细解释如下图:
通话建立(MS作主叫)
信令过程
说明
RR层连接建立
RACH—UL:
CHANNEL_REQUEST
内容:
建立原因和随机参考值(RAND)
原因:
MS发起呼叫、紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等;
RAND:
有5位,用来区别不同MS所发起的请求。
AGCH—DL:
IMMEDIATE_ASSINGMENT
在Um接口(MS与BTS之间)建立MS与系统间的无线连接(分配SDCCH),RR连接建立
MM层连接的建立
CCCH—UL:
CMSERVICE_REQUEST
请求业务如电路交换连接、短信业务等
SDCCH—DL:
AUTH_R
- 配套讲稿:
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