1、手机开机流程及其简单协议介绍 手机正常开机后，要进行网络的注册。网络注册而言，主要是三个部分: a:PLMN (Public Land Mobile network)selection； b:Cell selection； c:Location selection。执行完这三个流程后，手机就附着在移动网络中了，可 以进行相关的移动业务。 a. PLMN selection，主要是要选择一个合适的 PLMN网络。其过程是 AS（Access stratum）部分协议栈扫描周边的网络环境，测量小区的信号强度。将可用的 PLMN标识上报给 NAS(Non Access stratum)，NAC 协议
2、层手动或者自动选择算法（存在优 先级）选择一个 PLMN网络。 交换 注册 b. Cell selection 的选择 ，主要是为了选择一个合适的 Cell能让手机在这个 小区中进行驻扎。小区可以通过广播系统信息（system information）和广播信息，在系 统信息中可以指出手机在该小区中是否首先（limited Cell）或者保留小区（reserved Cell） 。在正常情况下，手机会选择一个可用的小区，这个部分也是有 AS和 NAS共同完成。 分配信道 交换地理位置 c.手机完成 PLMN和 Cell的选择后，一般会发起位置注册流程，将手机的位置告 知 GSM网络，目前存在的注
3、册流程包括 LAU（normal LAU/IMSI attach） ，GPRS attach， 以及 EPS attach，从广义的角度来讲，RAU/TAU 流程也属于注册流程。在该注册流程过程 中，手机移动网可能拒绝手机注册，可能的情况是当前的位置不可用，当前的 PLMN不可用， 手机非法、IMSI 非法等。如果注册失败，手机会根据原因值重新小区重选 PLMN重选等。 该步骤一般有 NAS完成。 UMTS（Universal Mobile Telecommunications System【全球移动通信系统】 ）协议栈 包含 AS（Access stratum【接入层】 ） 和 NAS（No
4、n Access stratum【非接入层】 ） 。 3G 网络中，用户终端就叫做 UE Access Stratum AS是无线网入网采用的协议。UMTS（Universal Mobile Telecommunications system）中的 AS协议包括：无限接口协议，lub 协议以及 lu协议。其中的无限接口协议 是 UE与 UTRAN（Universal Terrestrial Radio Access Network）间的协议，协议的高层 （包括 MAC，RLC（Radio Link Control） ，RRC 等）位于 UE和 RNC(Radio Network Control
5、er)之间，而底层（RHY）位于 UE和 NodeB之间。 AS 被分成俩个部分：Uu stratum 和 Lu stratum Uu stratum 主要负责 UE和 Access Network俩者之间的信息交流。Uu stratum被用 来管理 UE和 Access Network的无线资源。同时 Uu stratum的协议包括 MAC(Medium Access Control)，RLC（Radio Link Control） ，BMC（Broadcast/Multicast Control） ， PDCP（Packet Data Convergence Protocol）,RRCP（
6、Radio Resource Control Protocol） 。 在这些协议中，是存在与 UE和 Access Network之间的主要信令协议，尤其是在 UE和 RNC（Radio Network Controler）之间。 As 使用 Lu stratum（AN-CN interface） 负责 Access network 与 Core Network之 间的信息交流。lu stratum 被 Core Network 管理通过 Access Network提供给 UE的资源。 RANAP（Radio Access Network Application Part）是 lu stra
7、tum使用于 RNC 和 MSC/VLR 之间与 RNC和 SGSN（Server GPRS Supporting Node）之间的主要信令。 AS 提供给 NAS服务，重要的服务之一是通过 AS提供在 NAS信息与 NAS实体之间的传 输。 Non Access Stratum NAS协议处理 UE和 CN之间的信息传输，传输的内容可以是用户的信息或者控制信息 （如业务的建立，释放或者系统性管理信息） 。NAS 消息一定程度上独立于下面的 AS协议 结构，与采用什么样的无线接入网无关（可以是 GSM，GPRS，WCDMA） 。控制平面的 NAS消 息有 CM、MM、SM 以及 GMM等。用户
8、平面的网络层 NAS协议是 IP（分组交换） ，电路交换业 务不需要。同时 NAS的消息的传输要给予底层的 AS协议。 NAS协议主要应用于 UE和 Core Network。对这些协议而言，AS（在 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network )中）主要是承载与传输。NAS 协 议在 UTRAN中是被终止的，只在 Core Network终止。有一个 MM（Mobility Management Layer ）流动性管理层的 CS（Circuit Switched） Domain电路交换域和 GMM（GPRS Mobility Manag
9、ement Layer）通用分组无线业务移动性管理的 PS （Packet Switched） Domain分组交换域。MM 和 GMM能够激活用户终端的移动性，例如保存用户当前的位置的 轨迹。在移动管理过程中，认证的用户通过网络服务来确保用户身份信息的安全。许多 的协议时在 MM/GMM层上面的，这包括 CC（Call Control） ，SM（Session Management） ， SS（Supplementary Service）和 SMS（Short Message service） 。 【CC（Call Control） 规范中包含了管理 MO（Mobile-originated
10、）和 MT（Mobile-terminated） ，CC 规范中也 包含了 CH（Call Handling）规范】 在 PS 中，没有呼叫的概念。因此 CH（call handling）规范这边并不适用。 综上所述，手机开机简化为以下 6个步骤： 1. 首先搜索 124个信道，即所有的 BCH通道, 决定收到的广播信道 BCH强度, (BCH 的 承载的信息是距 Mobile最近的 BTS; 呼叫信息); 2. 跟网络同步时间和频率, 由 FCH/SCH调整频率和时间 3. 解码 BCH的子通道 BCCH. 4. 网络检查 SIM 卡的合法身份.是否是网络允许的 SIM 卡。 5. 手机的位
11、置更新. 6. 网络鉴权 知识补充： 信道介绍: 1. BCH 广播信道: BCH 就象灯塔, 在每一小区的任何时候, 都有 BCH 在 ARFCN 上，使手机能发现网络, 并使手机同步于网络，并且 BCH 信号的强度告诉手机那个是距它最近的 GSM 网络; 手机 几乎每 30 秒通道被远距离的小区重复使用; 小区中的所有的手机接收 BCH. 在 ARFCN 上 有 BCH 信道. BCH 会报告相邻小区的 BCH 功率, 以便于由基站决定是否切换.? 每一小 区使用的 BCH 频率通道都不同, 的信息在下行的通道 0 时系, 其他时系用于业务信息 TCH; 使 MS 同步, 运载控制信息和呼
12、叫信息 . 和网络身份信息。所有手机的呼叫信息都在 BCH 上。BCH 由 FCCH、SCH、BCCH、CCCH、SDCCH 、SACCH 组成。基站产生的 BCH 在零时隙， a) FCCH: frequency correction channel 在 BCH 上重复使用特别的 BURST, 让手机开机 时调整它的频率. b) SCH: synchronization channel, 在 FCCH 后, 调整时间. c) BCCH: 广播控制信道, 带有网络身份. d) CCCH: 共用控制信道, 它的子通道 PCH(PAGING CHANNEL)在 CCCH 上. 手机能认 出并用一个
13、 RACH 作出反应.; 还有子通道 AGCH 访问认可通道, 命令手机进入 SDCCH 或 TCH. 广播信道（BCH）包括频率校正信道（FCCH ） 、同步信道（SCH）和广播控制信道 （BCCH）在通话过程中都会用到。 频率校正信道（FCCH）：此信道用于给用户传送校正 MS 频率的信息。移动台在该信道 接收频率校正信息并用来校正移动台用户自己的时基频率。在开机以后都有这样一个过程 慢速随路信道（SACCH ）基站此信道接收移动台发来的移动台接收的信号强度报告和链路 质量报告 独立专用控制信道（SDCCH）它用于传送基站和移动台间的指令与信道指配信息，如鉴 权、登记信令消息等。此信道在呼
14、叫建立期间支持双向数据传输，支持短消息业务信息的 传送。 2. CCCH 共用控制信道 : 是双向控制信道, CCCH 和 BCH 在多帧上分享 0 时隙；CCCH 包括 RACH; PCH; AGCH; CBCH; PCH 呼叫通道 用于运载 IMSI 报知手机有呼叫、PCH 是下行通道， 3. DCCH 专用控制信道 : 双向控制信道, 由三个子通道组成： SDCCH,FACCH,SACCH.。 SDCCH 独立专用控制信道：指定 TCH 之前的过渡信道，话务建立和用户验证. SDCCH 独立专用控制信道: 在呼叫建立时, 于 BCH 和 TCH 之间起连接作用. SACCH 慢速相关控制
15、信道 : 上行: 接收信号质量报告、接收信号 RX LEVEL 报告、相邻小区的 BCH 功率报告。通 道功率;手机的状态. 下行：命令 MS 的 TX 功率控制的命令、小区信道配置、迁时、跳频。 FACCH 快速相关控制信道：由 BTS 用作命令手机切换， 上行： 中断 TCH 信号、切换时快速信息交换。 下行： 中断 TCH. 控制 BITS SACCH 和 FACCH 的区别: SACCH 报告基站说有另外的小区可提供给手机更 好的信号质量, 切换是必要的 .在段时间内, 由于 SACCH 没有足够的带宽, 所以在短时间 内由 FACCH 取代 TCH; 切换就发生了. FACCH 象一
16、个 TCH. 当听到语音有小的中断时, 可能发生了切换. 快速随路信道（FACCH）用于传送基站与移动台间的越区切换的信令消息。 4. TCH 业务信道 : 通话时使用的信道. 运载语音信息、是双向的用于手机和基站交换语音 信息 ,TCH full rate 26 frames 是 120ms。包含 24carry speech, 1 个 idle , 1 个 sacch。TCH half rate 26 frames 是 120ms ; 包含 24carry speech , 2 个 sacch. 业务信道（TCH）是用于传送用户的话音和数据业务的信道，包括语音通信。 5. RACH 随机接入信道 : 由手机发送短的突发给基站，即呼叫需求；由 MS 使用来从基站获取注意 ; 手机并不知道 路经的迟延, 所以手机发短的 BURST, 当手机在下行的 RACH 上获得迁时时, 手机才发正 常的 BURST. 6. 手机测量报告： SACCH 的测量报告提供给 GSM 系统。每个手机测量服务小区的功率，也测量相邻小区 的 BCH 功率；手机也测量在 TCH 上接收的信号的强度和质量。通过 SACCH 将接收 RxLev（dbm ）和 RXQuaL(be mapped directly to bit error ratio)报告给所在服务小区。
