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0 引言
GSM系统呼叫过程中的信令过程包括移动台主叫信令流程、移动台被叫信令流程和释放信令流程。这些过程都是由协议栈中的CC（呼叫控制管理）层负责处理。与移动性管理相关的位置更新过程以及与安全相关的鉴权过程等由MM（移动性管理）层负责处理。MM层和CC层这些信令流程的完成是以RR（无线资源管理）连接建立为前提条件的。RR层涉及到的信令流程包括寻呼、随机接入、分配专用控制信道、系统信息广播等。
1 RR层连接建立的信令过程
RR层连接建立的信令过程包括信道申请、初始信道的分配、初始化报文等三个过程。每个过程对应一条信令消息的发送。下面具体介绍这三个过程。
1.1 信道申请
初始化过程就是一个随机接入的过程。在任何情况下，如移动台需要同网络建立通信，都需通过RACH（随机接入信道）向网络发送一个报文来向系统申请一条信令信道，网络将根据信道请求需要来决定所分配的信道类型。这个在RACH上发送的报文被称做“信道申请”（CHANNEL REQUEST），它其中的有用信令消息只有8bit，其中有3bit用来提供接入网络原因的最少指示（3个比特），如紧急呼叫、位置更新、响应寻呼或是主叫请求等，在网络拥塞的情况下，系统可根据这一粗略的指示来分别对待不同接入目的的信道申请（哪些类型的呼叫可接入网络、哪些类型的呼叫将被拒绝），并为它们选择分配最佳类型的信道。在这一指示中，由于信道容量的限制，显然不能将移动台想传送的所有信息全部发送给网络，如申请信道的具体原因、用户身份及移动设备的特性（这些消息在SABM消息中发送）。另外5bit是移动台随机选择的鉴别符，它并不用来向网络提供信息，其目的是使网络能区别不同MS所发起的请求，网络此后将向移动台发送的“立即指配命令”（含有所分配信道的信息）中会再将该鉴别符发还给移动台，移动台通过网络返回的鉴别符和本身所发送的鉴别符相比较来判断该信息是否是网络发送给自己的。但它只有5bit，最多只能同时区分32个MS，不保证两个同时发起呼叫的MS的随机鉴别符一定不同。要进一步区别同时发起请求的MS，还要根据Um接口上的应答消息。信道请求消息只在BSS内部进行处理。
当用户在进行一个随机接入过程的时候，发送完初始的信道请求消息后，MS启动定时器T3120并守候在全下行CCCH信道（准备接收应答）和BCCH信道上。当定时器T3120逾时而且RACH重发次数未超过“最大重传次数”（由BCCH上的系统消息中获得）时，MS将重复发送信道请求消息。
1.2 初始信道的分配
BTS对移动台的“信道申请”（CHANNELREQUEST）正确解码后，它将把“信道请求”（CHANNEL REQUEST）的报文发送给BSC。BSC收到此消息后，则根据对现有系统中无线资源的判断，为该次请求选择一条相应的空闲信道供MS使用。但所分配的信道及其相关的地面资源是否可用，还需BTS作应答证实，在收到BTS对所分配信道资源的证实后，BSC将在CCCH信道上以无证实方式向MS发送一条“立即指配”（IMMEDIATE ASSIGNMENT）消息，来向MS分配专用信令信道。“立即指配”消息中包含对指配信道的描述。
在接收到“立即指配”消息后，MS停止相应的定时器，同时停止发送“信道请求”消息并转换到网络指配的信道上，并在系统指配的信道上通过发送带有信息字段的SABM来建立信令链路。
1.3 初始化报文
MS收到立即指配命令后，通过对该消息的解码，如果认为这个消息是对自己先前发送的信道请求消息的回应，MS就会将本身的收发配置调整到指定信道上来，并按照BSC指定参数开始传输信令。MS在所分配的SDCCH／TCH信道上所做的第一件事情是发送一个SABM帧来建立异步平衡模式，目的是建立证实模式下的信令消息链路层连接。在GSM规范中SABM带有一条信令报文即“初始化报文”，在Um接口，SABM帧是LAPDm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息，该消息中包含着第三层业务请求消息。在标准HDLC协议中，SABM帧除了携带链路层所必须的消息外并不含有其它消息。GSM与HDLC标准不一样的原因之一是为了对MS接收正确性的确认。若两个MS同时发送报文内容完全一样的信道请求（这种概率在高负载时是存在的），BSS只会应答其中之一，而这两个MS却都可响应到所分配的同一个专用信道上。针对这种情况就需要引入一个争抢判决的机制，规范采取的办法是，在小区收到SABM帧后就会不经过任何修改向MS发一个内容与SABM完全一样的UA帧（无编号证实），MS通过将它和本身所发送的SABM信息内容相比较，只有当完全一样时，才会继续接入，否则它就放弃这个信道，并重复立即指配程序，最后只有核对一致的MS留在这个信道上。
根据“信道申请”的原因不同，SABM携带的初始化报文可分为四种，分别是：CM的业务请求CM SERVICE REQUEST（呼叫建立、短信息、附加业务管理等）、位置更新请求LOCATION UPDATING REQUEST（正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着）、IMSl分离IMSI DETATCH及寻呼响应PAGING RESPONSE。所有这些报文都包括移动台的身份、更详细地说明接入原因及移动台类别CLASS MARK（用来指示移动台的一些关键特性如传输功率等级、加密算法、短信息能力及频率容量）。
一旦BSS收到SABM帧，它将向MSC发出“层三业务请求”消息。因为从协议栈的角度来看，BSS在层三的RR层就终止了，而SABM中的内容一般是要求MM层和CC层进行处理的，因此BSS只是将SABM中的内容透明的传递给MSC。因此在这章的实验中，我们对于需要BSS透明转发的MM层和CC层的消息，直接认为是MS和MSC之间的消息传递，BSS转发这些消息的信令过程简化掉了。但实际中，MS和MSC之间的消息传递总是需要通过BSS进行转发的，但BSS不做任何处理。
到目前为止，RR连接的工作就完成了，通过SABM和UA帧的传递，空中接口Um接口的数据链路层的证实传递模式就建立了。从这时开始，MS和BSS之间的消息传递都需要对方的确认，一旦得不到确认，发送方将重传消息，从而保证了空中接口上消息传递的可靠性。由于无线信道的传输条件非常恶劣，很容易出现误码和丢包等现象，若没有数据链路层的证实传递模式，很难保证每条层3的信令准确传递到层3。因此，这种数据链路层的证实传递模式向层3屏蔽了不稳定的物理链路，从层3角度来看，空中接口上消息的传递是可靠的。接下来要进行MM层的连接过程。
GSM系统呼叫过程中的信令过程包括移动台主叫信令流程、移动台被叫信令流程和释放信令流程。这些过程都是由协议栈中的CC（呼叫控制管理）层负责处理。与移动性管理相关的位置更新过程以及与安全相关的鉴权过程等由MM（移动性管理）层负责处理。MM层和CC层这些信令流程的完成是以RR（无线资源管理）连接建立为前提条件的。RR层涉及到的信令流程包括寻呼、随机接入、分配专用控制信道、系统信息广播等。
1 RR层连接建立的信令过程
RR层连接建立的信令过程包括信道申请、初始信道的分配、初始化报文等三个过程。每个过程对应一条信令消息的发送。下面具体介绍这三个过程。
1.1 信道申请
初始化过程就是一个随机接入的过程。在任何情况下，如移动台需要同网络建立通信，都需通过RACH（随机接入信道）向网络发送一个报文来向系统申请一条信令信道，网络将根据信道请求需要来决定所分配的信道类型。这个在RACH上发送的报文被称做“信道申请”（CHANNEL REQUEST），它其中的有用信令消息只有8bit，其中有3bit用来提供接入网络原因的最少指示（3个比特），如紧急呼叫、位置更新、响应寻呼或是主叫请求等，在网络拥塞的情况下，系统可根据这一粗略的指示来分别对待不同接入目的的信道申请（哪些类型的呼叫可接入网络、哪些类型的呼叫将被拒绝），并为它们选择分配最佳类型的信道。在这一指示中，由于信道容量的限制，显然不能将移动台想传送的所有信息全部发送给网络，如申请信道的具体原因、用户身份及移动设备的特性（这些消息在SABM消息中发送）。另外5bit是移动台随机选择的鉴别符，它并不用来向网络提供信息，其目的是使网络能区别不同MS所发起的请求，网络此后将向移动台发送的“立即指配命令”（含有所分配信道的信息）中会再将该鉴别符发还给移动台，移动台通过网络返回的鉴别符和本身所发送的鉴别符相比较来判断该信息是否是网络发送给自己的。但它只有5bit，最多只能同时区分32个MS，不保证两个同时发起呼叫的MS的随机鉴别符一定不同。要进一步区别同时发起请求的MS，还要根据Um接口上的应答消息。信道请求消息只在BSS内部进行处理。
当用户在进行一个随机接入过程的时候，发送完初始的信道请求消息后，MS启动定时器T3120并守候在全下行CCCH信道（准备接收应答）和BCCH信道上。当定时器T3120逾时而且RACH重发次数未超过“最大重传次数”（由BCCH上的系统消息中获得）时，MS将重复发送信道请求消息。
1.2 初始信道的分配
BTS对移动台的“信道申请”（CHANNELREQUEST）正确解码后，它将把“信道请求”（CHANNEL REQUEST）的报文发送给BSC。BSC收到此消息后，则根据对现有系统中无线资源的判断，为该次请求选择一条相应的空闲信道供MS使用。但所分配的信道及其相关的地面资源是否可用，还需BTS作应答证实，在收到BTS对所分配信道资源的证实后，BSC将在CCCH信道上以无证实方式向MS发送一条“立即指配”（IMMEDIATE ASSIGNMENT）消息，来向MS分配专用信令信道。“立即指配”消息中包含对指配信道的描述。
在接收到“立即指配”消息后，MS停止相应的定时器，同时停止发送“信道请求”消息并转换到网络指配的信道上，并在系统指配的信道上通过发送带有信息字段的SABM来建立信令链路。
1.3 初始化报文
MS收到立即指配命令后，通过对该消息的解码，如果认为这个消息是对自己先前发送的信道请求消息的回应，MS就会将本身的收发配置调整到指定信道上来，并按照BSC指定参数开始传输信令。MS在所分配的SDCCH／TCH信道上所做的第一件事情是发送一个SABM帧来建立异步平衡模式，目的是建立证实模式下的信令消息链路层连接。在GSM规范中SABM带有一条信令报文即“初始化报文”，在Um接口，SABM帧是LAPDm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息，该消息中包含着第三层业务请求消息。在标准HDLC协议中，SABM帧除了携带链路层所必须的消息外并不含有其它消息。GSM与HDLC标准不一样的原因之一是为了对MS接收正确性的确认。若两个MS同时发送报文内容完全一样的信道请求（这种概率在高负载时是存在的），BSS只会应答其中之一，而这两个MS却都可响应到所分配的同一个专用信道上。针对这种情况就需要引入一个争抢判决的机制，规范采取的办法是，在小区收到SABM帧后就会不经过任何修改向MS发一个内容与SABM完全一样的UA帧（无编号证实），MS通过将它和本身所发送的SABM信息内容相比较，只有当完全一样时，才会继续接入，否则它就放弃这个信道，并重复立即指配程序，最后只有核对一致的MS留在这个信道上。
根据“信道申请”的原因不同，SABM携带的初始化报文可分为四种，分别是：CM的业务请求CM SERVICE REQUEST（呼叫建立、短信息、附加业务管理等）、位置更新请求LOCATION UPDATING REQUEST（正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着）、IMSl分离IMSI DETATCH及寻呼响应PAGING RESPONSE。所有这些报文都包括移动台的身份、更详细地说明接入原因及移动台类别CLASS MARK（用来指示移动台的一些关键特性如传输功率等级、加密算法、短信息能力及频率容量）。
一旦BSS收到SABM帧，它将向MSC发出“层三业务请求”消息。因为从协议栈的角度来看，BSS在层三的RR层就终止了，而SABM中的内容一般是要求MM层和CC层进行处理的，因此BSS只是将SABM中的内容透明的传递给MSC。因此在这章的实验中，我们对于需要BSS透明转发的MM层和CC层的消息，直接认为是MS和MSC之间的消息传递，BSS转发这些消息的信令过程简化掉了。但实际中，MS和MSC之间的消息传递总是需要通过BSS进行转发的，但BSS不做任何处理。
到目前为止，RR连接的工作就完成了，通过SABM和UA帧的传递，空中接口Um接口的数据链路层的证实传递模式就建立了。从这时开始，MS和BSS之间的消息传递都需要对方的确认，一旦得不到确认，发送方将重传消息，从而保证了空中接口上消息传递的可靠性。由于无线信道的传输条件非常恶劣，很容易出现误码和丢包等现象，若没有数据链路层的证实传递模式，很难保证每条层3的信令准确传递到层3。因此，这种数据链路层的证实传递模式向层3屏蔽了不稳定的物理链路，从层3角度来看，空中接口上消息的传递是可靠的。接下来要进行MM层的连接过程。