第19講GSM-R通信系統(tǒng)---基站與手機(jī)的通信流程

1、第17講 GSM-R事件流程(5)內(nèi)容簡(jiǎn)介一、基站與手機(jī)的通信流程在通話過(guò)程中，手機(jī)和基站傳遞的信號(hào)：n語(yǔ)音信號(hào)：語(yǔ)音信號(hào)就是一些語(yǔ)音編碼，對(duì)此我們只需粗略了解即可n控制信號(hào)：讓手機(jī)和基站之間相互協(xié)調(diào)工作的信號(hào)。層三消息n控制信號(hào)的傳遞方式就是采用層三消息的形式。什么是層三消息？ 我們可以將它簡(jiǎn)單地理解為是設(shè)備之間的會(huì)話語(yǔ)音。具體到空中無(wú)線接口，就是手機(jī)和基站之間對(duì)話用的語(yǔ)言例如，手機(jī)如果要請(qǐng)求信道，就會(huì)向基站發(fā)出一個(gè)“Channel Request（信道請(qǐng)求）”的消息，基站收到這個(gè)消息之后就知道有移動(dòng)臺(tái)開(kāi)始需要分配信道了。如何進(jìn)行一次呼叫 下面我們以一次完整的呼叫為例來(lái)簡(jiǎn)下面我們以一次完整的

2、呼叫為例來(lái)簡(jiǎn)單地了解一下手機(jī)和基站是如何溝通的單地了解一下手機(jī)和基站是如何溝通的（方便大家理解，我們僅關(guān)注空口部分）。（方便大家理解，我們僅關(guān)注空口部分）。信道請(qǐng)求（Channer Request） 手機(jī)在空閑模式的時(shí)候是不占用信道資源的，只要它想要與網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行溝通，那么首先要做的第一步工作就是向網(wǎng)絡(luò)提出分配信道的請(qǐng)求，這就是信道請(qǐng)求這一消息的作用，毫無(wú)疑問(wèn)，該消息只能在公共控制信道上進(jìn)行發(fā)送；立即指配（Immediate Assignment） 基站在公共控制信道上收到手機(jī)發(fā)上來(lái)的信道請(qǐng)求消息之后，就會(huì)通知給網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)根據(jù)信道的占用情況決定分配那個(gè)信道給手機(jī)，信道的分配結(jié)果由基站通過(guò)立即指

3、配消息來(lái)發(fā)給手機(jī)。手機(jī)收到這條消息之后就會(huì)馬上根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的指示跳轉(zhuǎn)到專(zhuān)用信道上說(shuō)明：這里分配的信道是專(zhuān)用控制信道，而不是業(yè)務(wù)信道。要想分配業(yè)務(wù)信道，還必須在專(zhuān)用控制信道上給手機(jī)進(jìn)行再次信道分配業(yè)務(wù)請(qǐng)求： 這條消息是手機(jī)跳轉(zhuǎn)到專(zhuān)用控制信道上所發(fā)的第一條消息，主要目的有兩個(gè)，其一是告訴基站：我已經(jīng)占用你所分配的信道了；其二是告訴網(wǎng)絡(luò)我想進(jìn)行什么樣的業(yè)務(wù)，因?yàn)镚SM可以支持的業(yè)務(wù)種類(lèi)有很多，如收發(fā)短信、打接電話等等，對(duì)不同的業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)分配不同的信道資源。所以這里手機(jī)要向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告請(qǐng)求的信道是為了進(jìn)行什么業(yè)務(wù)；鑒權(quán)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)要通過(guò)這兩個(gè)消息來(lái)確認(rèn)手機(jī)是否有權(quán)限進(jìn)行其要請(qǐng)求的業(yè)務(wù)；鑒權(quán)應(yīng)答業(yè)務(wù)請(qǐng)求確認(rèn)確

4、認(rèn)手機(jī)是有權(quán)限進(jìn)行其要請(qǐng)求的業(yè)務(wù)加密模式這兩個(gè)消息的目的是讓手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)約定業(yè)務(wù)信道的加密方式。加密模式完成 在完成上述溝通和交流之后，手機(jī)就基本上具備了可以在業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行語(yǔ)音傳輸?shù)谋匾獥l件，就差讓網(wǎng)絡(luò)給它分配業(yè)務(wù)信道了，可以說(shuō)是“萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)”了，這時(shí)手機(jī)就會(huì)向基站發(fā)送建立呼叫的請(qǐng)求。建立呼叫請(qǐng)求 這兩條消息主要是用來(lái)給手機(jī)分配業(yè)務(wù)信道，經(jīng)過(guò)這兩條消息的溝通之后，手機(jī)就已經(jīng)占用了網(wǎng)絡(luò)分配的業(yè)務(wù)信道了，幾乎同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)去處理被叫用戶的接續(xù)通路。值得注意的是：手機(jī)占用業(yè)務(wù)信道的同時(shí)也釋放的SDCCH信道，網(wǎng)絡(luò)此時(shí)可以馬上將該SDCCH信道分配給其他的用戶。信道指配信道指配完成 當(dāng)手機(jī)收到

5、基站發(fā)過(guò)來(lái)的這條消息時(shí)，表明網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)將被叫用戶接通了，被叫用戶的電話也開(kāi)始振鈴了，我們此時(shí)也可以從手機(jī)的聽(tīng)筒聽(tīng)到“嘟嘟”的回鈴音，如果對(duì)方設(shè)置了彩鈴，我們的手機(jī)也正是在收到了這條消息之后才播放彩鈴的。振鈴當(dāng)被叫用戶摘機(jī)之后，基站會(huì)給手機(jī)發(fā)送這條消息，手機(jī)收到這條消息之后將會(huì)停止回鈴音，并進(jìn)入通話狀態(tài)；連接連接證實(shí)通話完畢，假設(shè)是主叫掛機(jī)，掛機(jī)后向基站所發(fā)的第一條消息，通知基站“我已掛機(jī)”，斷開(kāi)連接基站收到手機(jī)發(fā)上來(lái)的“斷開(kāi)連接”的消息之后，就通過(guò)這兩條消息將信令鏈路釋放，但要注意的是，此時(shí)的業(yè)務(wù)信道還沒(méi)有釋放；釋放釋放完成消息用于將通知手機(jī)將業(yè)務(wù)信道完全釋放，此后，網(wǎng)絡(luò)可以將該資源馬上分配給其

6、他的用戶。信道釋放n為了加深大家對(duì)信號(hào)流程的理解，用Mobile Sniffer捕獲并分析一次打電話過(guò)程中所用的信令，在查看信令的時(shí)候，我們可以看一下消息的流程：錄相二、邏輯信道的分類(lèi)控制信道業(yè)務(wù)信道邏輯信道用于傳遞信令或同步信號(hào)用于攜帶語(yǔ)音或用戶數(shù)據(jù)控制信道廣播信道公共控制信道專(zhuān)用控制信道控制信道業(yè)務(wù)信道邏輯信道引導(dǎo)和控制手機(jī)用于尋呼手機(jī)和手機(jī)申請(qǐng)信道手機(jī)在專(zhuān)用模式下，用于引導(dǎo)控制手機(jī)的信道頻率校正信道廣播控制信道同步信道頻率校正信道廣播信道三個(gè)信道為下行信道頻率校正信道主要是為了讓手機(jī)的頻率與基站保持一致，這時(shí)手機(jī)和基站能正常通信的前提，只有頻率一致了，手機(jī)才能定位并解調(diào)接收同一小區(qū)的其它

7、信息同步信道廣播控制信道同步信道頻率校正信道廣播信道同步信道攜帶了手機(jī)需要同步的所有消息，以及該同步時(shí)隙所在的TDMA幀的幀號(hào)，GSM系統(tǒng)就是通過(guò)幀號(hào)進(jìn)行同步。另外，幀號(hào)其實(shí)也是對(duì)空中傳遞的信號(hào)進(jìn)行加密所用到的一個(gè)重要參數(shù)。廣播控制信道廣播控制信道同步信道頻率校正信道廣播信道MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息，而這些信息都將在BCCH信道上來(lái)廣播。信息包括一下一些內(nèi)容1、本小區(qū)和鄰小區(qū)的所有頻點(diǎn)；2、LAI：MCC+MNC+LAC3、CCCH信道管理控制及選擇參數(shù)GSM區(qū)域定義 PLMN區(qū)區(qū).服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū) PLMN區(qū)區(qū)MSC區(qū)區(qū).MSC區(qū)區(qū).位置區(qū)位置區(qū).位置區(qū)位置區(qū).基站覆蓋區(qū)

8、基站覆蓋區(qū).基站覆蓋區(qū)基站覆蓋區(qū).小區(qū)小區(qū)小區(qū)小區(qū). LAI編號(hào)：位置區(qū)識(shí)別碼：MCCMNCLACLAIMCC：移動(dòng)國(guó)家碼。識(shí)別用戶所屬?lài)?guó)家，中國(guó)為460。MNC：移動(dòng)網(wǎng)號(hào)。識(shí)別不同的移動(dòng)通信網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)為00，聯(lián)通為01LAC：是位置區(qū)號(hào)，由運(yùn)營(yíng)部自定。3位數(shù)字2位數(shù)字最大16bit邏輯信道廣播控制信道同步信道頻率校正信道廣播信道MS在空閑模式下為了有效的工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)信息，而這些信息都將在BCCH信道上來(lái)廣播。信息包括一下一些內(nèi)容1、本小區(qū)和鄰小區(qū)的所有頻點(diǎn)；2、LAI：MCC+MNC+LAC3、CCCH信道管理控制及選擇參數(shù)邏輯信道廣播信道公共控制信道專(zhuān)用控制信道控制信道業(yè)務(wù)信道邏輯

9、信道公共控制信道小區(qū)廣播制信道接入許可信道隨機(jī)接入信道尋呼信道公共控制信道在講解尋呼信道功能之前，我們先回顧一下空中無(wú)線接口的功能。空中接口的功能基站發(fā)現(xiàn)終端發(fā)現(xiàn)身份識(shí)別安全切換尋呼信道小區(qū)廣播制信道接入許可信道隨機(jī)接入信道尋呼信道公共控制信道尋呼信道完成終端發(fā)現(xiàn)的功能。基站是如何尋找手機(jī)？網(wǎng)絡(luò)側(cè)存儲(chǔ)了手機(jī)所在的位置區(qū)。當(dāng)手機(jī)被呼叫時(shí)，位置區(qū)的所有基站通過(guò)尋呼信道發(fā)送尋呼消息。尋呼信道為下行信道隨機(jī)接入信道小區(qū)廣播制信道接入許可信道隨機(jī)接入信道尋呼信道公共控制信道隨機(jī)接入信道為上行信道作用：手機(jī)想與網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，通過(guò)此信道發(fā)起接入請(qǐng)求。接入許可信道小區(qū)廣播制信道接入許可信道隨機(jī)接入信道尋呼信

10、道公共控制信道接入許可信道為下行信道作用：網(wǎng)絡(luò)收到手機(jī)發(fā)出信道請(qǐng)求申請(qǐng)后，會(huì)根據(jù)該請(qǐng)求分配一專(zhuān)用信道。此信道的相關(guān)參數(shù)通過(guò)接入許可信道發(fā)送給手機(jī)。小區(qū)廣播信道小區(qū)廣播制信道接入許可信道隨機(jī)接入信道尋呼信道公共控制信道小區(qū)廣播信道為下行信道作用：廣播和該小區(qū)相關(guān)的一些公共信息（如天氣和交通情況）下面我們以一次手機(jī)被呼為例，公共控制信道是如何協(xié)同工作的：基站通過(guò)尋呼信道發(fā)出尋呼消息手機(jī)收到尋呼消息后，通過(guò)隨機(jī)接入請(qǐng)求信道發(fā)起接入請(qǐng)求（請(qǐng)求原因?yàn)轫憫?yīng)尋呼）基站通過(guò)接入許可信道告訴手機(jī)網(wǎng)絡(luò)指定的專(zhuān)用信道及相關(guān)參數(shù)隨后手機(jī)跳轉(zhuǎn)到專(zhuān)用控制信道和基站通信專(zhuān)用控制信道廣播信道公共控制信道專(zhuān)用控制信道控制信道業(yè)務(wù)信道邏輯信道三、專(zhuān)用控制信道獨(dú)立專(zhuān)和控制信道慢速隨路控制信道快速隨路控制信道專(zhuān)用控制信道專(zhuān)用控制信道是雙向的信道獨(dú)立專(zhuān)用控制信道獨(dú)立專(zhuān)用控制信道慢速隨路控制信道快速隨路控制信道專(zhuān)用控制信道功能：主要用于傳送建立連接的信令消息、位置更新的消息、短消息、鑒權(quán)加密消及各種附另業(yè)務(wù)。（這些功能后續(xù)再作詳細(xì)說(shuō)明。）慢速隨路控制信道和快速隨路控制信道獨(dú)立專(zhuān)和控制信道慢速隨路控制信道快速隨路控制信道專(zhuān)用控制信道這兩個(gè)信道是伴隨著業(yè)