Procedury obsługi połączenia w GSM
Połączenie GSM składa się z procedur dostępu radiowego, zarządzania mobilnością, sterowania połączeniem i komutacji. Stacja ruchoma najpierw uzyskuje połączenie sygnalizacyjne. Sieć może następnie uwierzytelnić subskrypcję, zabezpieczyć łącze radiowe, wybrać kanał ruchowy i połączyć rozmowę przez MSC.
Najważniejsze procedury to:
- Aktualizacja położenia: MS informuje sieć, który obszar położenia ją obsługuje.
- Uwierzytelnianie i szyfrowanie: Sieć weryfikuje subskrypcję i może uruchomić szyfrowanie łącza radiowego.
- Zestawianie połączenia wychodzącego: MS żąda połączenia i przekazuje adres wywoływanego abonenta.
- Zestawianie połączenia przychodzącego: Sieć kieruje połączenie, przywołuje MS i dostarcza wywołanie.
- Handover: Sieć zmienia obsługujący zasób radiowy podczas trwającej rozmowy.
Procedura 1: Aktualizacja położenia
Aktualizacja położenia rejestruje MS w obszarze położenia, w którym jest ona dostępna. Procedura informuje sieć o gotowości telefonu i o obszarze, w którym należy szukać MS. Po włączeniu telefonu albo po zmianie obszaru MS odczytuje kanały rozgłoszeniowe, porównuje identyfikator obszaru i zgłasza zmianę do sieci. Procedura jest niezależna od rozmowy, choć podczas żądania połączenia mogą zostać użyte te same kanały sygnalizacyjne i mechanizmy bezpieczeństwa.
Typowa sekwencja obejmuje:
- Wybór komórki i camping.
MS wyszukuje odpowiednie nośne rozgłoszeniowe i odczytuje FCCH oraz SCH w celu synchronizacji częstotliwości i ramki. Następnie odczytuje , który przekazuje identyfikator PLMN, komórki i obszaru położenia, parametry dostępu oraz informacje o komórkach sąsiednich. MS porównuje rozgłaszany identyfikator obszaru położenia z wartością zapisaną wcześniej na karcie SIM. MS wybiera komórkę spełniającą kryteria GSM. Sam poziom sygnału nie jest jedynym kryterium wyboru.
- Dostęp losowy.
Gdy aktualizacja jest wymagana, MS wysyła komunikat Channel Request w serii dostępowej przez wspólny . Żądanie zawiera przyczynę ustanowienia i losowy znacznik. Jest to pierwszy komunikat wysyłany przez MS w tej procedurze.
- Przydział początkowy.
BSS samodzielnie obsługuje początkowy dostęp i zwraca komunikat Immediate Assignment na kanałach wspólnych w kierunku do MS, w tym na . Przydział określa częstotliwość, szczelinę czasową i parametry czasu dla albo, przy bardzo wczesnym przydziale, kanału ruchowego.
- Żądanie aktualizacji położenia.
Na dedykowanym połączeniu sygnalizacyjnym MS wysyła LOCATION UPDATING REQUEST. Gdy sieć obsługująca rozpoznaje wartość tymczasową, MS przedstawia się przez . IMSI może zostać zażądane albo przesłane, gdy tożsamość tymczasowa jest niedostępna lub nieznana. Żądanie zawiera także poprzedni obszar położenia i typ aktualizacji.
- Uwierzytelnianie i szyfrowanie.
może pobrać dane uwierzytelniające z HLR i AuC. Sieć wysyła AUTHENTICATION REQUEST z wyzwaniem, a SIM odpowiada komunikatem AUTHENTICATION RESPONSE. Gdy operator włącza szyfrowanie, sieć wysyła CIPHERING MODE COMMAND, a MS potwierdza je przez CIPHERING MODE COMPLETE. Klucz długoterminowy nie jest przesyłany interfejsem Um.
- Uwierzytelnianie: VLR i HLR, współpracując z AuC i kartą SIM, sprawdzają odpowiedź kryptograficzną na wyzwanie sieci.
- Szyfrowanie: Po pomyślnym uwierzytelnieniu sieć i MS aktywują szyfrowanie łącza radiowego dla dalszej sygnalizacji i rozmowy.
- Aktualizacja baz danych.
Obsługujący VLR zapisuje abonenta i informuje przez procedurę aktualizacji położenia MAP na interfejsie D. HLR zapisuje adres nowego VLR i poleca staremu VLR anulowanie poprzedniej rejestracji. Ścieżka sygnalizacyjna może również przekazać dane subskrypcji potrzebne nowemu VLR.
- Akceptacja i tożsamość tymczasowa.
Sieć wysyła LOCATION UPDATING ACCEPT. Może zawrzeć polecenie ponownego przydziału TMSI, aby kolejne komunikaty radiowe używały tożsamości tymczasowej. MS potwierdza zmianę i zachowuje nową wartość do dalszych procedur.
- Zwolnienie.
Po zakończeniu transakcji sygnalizacyjnej SDCCH zostaje zwolniony. W trybie bezczynności MS nadal odczytuje informacje rozgłoszeniowe i przywołania zgodnie z konfiguracją ramek pagingowych GSM.
Procedura 2: Zestawianie połączenia wychodzącego
W połączeniu wychodzącym użytkownik podaje numer docelowy, a MS żąda połączenia komutowanego. GSM rozdziela początkowy dostęp i wymianę zarządzania mobilnością od komunikatów sterowania połączeniem.
- Żądanie dostępu radiowego.
MS wysyła CHANNEL REQUEST przez RACH z przyczyną ustanowienia dla połączenia wychodzącego. BSS zwraca IMMEDIATE ASSIGNMENT przez AGCH. Zwykle przydziela SDCCH do sygnalizacji. Sieć może wybrać wczesny albo bardzo wczesny przydział kanału ruchowego zgodnie z polityką zasobów.
- Żądanie usługi.
MS wysyła CM SERVICE REQUEST z tożsamością, klasą terminala, numerem sekwencji klucza szyfrującego i typem żądanej usługi. Sieć może wykonać identyfikację, uwierzytelnianie i szyfrowanie. Akceptuje połączenie MM komunikatem CM SERVICE ACCEPT albo odrzuca je przez CM SERVICE REJECT.
- Przekazanie informacji o połączeniu.
Po ustanowieniu połączenia MM MS wysyła SETUP. Komunikat zawiera adres wywoływanego abonenta i wymagane właściwości nośnika dla usługi głosowej. Sieć potwierdza odebranie danych komunikatem CALL PROCEEDING.
- Przydział kanału ruchowego.
MSC analizuje połączenie i wysyła do BSS komunikat ASSIGNMENT REQUEST przez BSSMAP na interfejsie A. BSS wybiera zgodny TCH i wysyła MS odpowiednie polecenie radiowe RR ASSIGNMENT COMMAND. MS zwraca ASSIGNMENT COMPLETE, a BSS przekazuje wynik do MSC. Sieć może wykonać ten przydział przed przywołaniem strony odległej albo później, po odebraniu odpowiedzi.
- Połączenie ze stroną odległą.
Gdy połączenie opuszcza PLMN, MSC korzysta z właściwej funkcji współpracy i sygnalizacji, zwykle ISUP, aby wysłać IAM do sieci docelowej. Po rozpoczęciu dzwonienia przez stronę wywoływaną MS otrzymuje ALERTING. Po odebraniu połączenia przez stronę odległą sieć wysyła CONNECT, a MS zwraca CONNECT ACKNOWLEDGE. Tor mowy zostaje wtedy dołączony do kanału ruchowego.
Procedura 3: Handover
Handover przekazuje trwającą rozmowę na nowy kanał radiowy albo do nowej komórki. Jest procedurą zasobów radiowych koordynowaną ze sterowaniem połączeniem, dlatego tor mowy może pozostać aktywny podczas zmiany komórki obsługującej.
Podczas rozmowy MS mierzy poziom i jakość obsługującego kanału oraz nośne rozgłoszeniowe komórek sąsiednich. Wyniki wysyła w komunikatach MEASUREMENT REPORT przez powiązany z kanałem ruchowym. Telefon może raportować także nośne kilku komórek sąsiednich, których częstotliwości otrzymał z BCCH.
BSC ocenia raporty i warunki radiowe. Handover wewnątrz BSS może zostać przeprowadzony w samym BSS. Gdy komórka docelowa należy do innego BSC albo obszaru MSC, centrale koordynują procedurę między BSS lub między MSC. Na decyzję wpływają poziom, jakość, obciążenie i progi operatora.
Elementy sieci obsługującej i docelowej rezerwują zgodny kanał, czyli częstotliwość i szczelinę czasową w komórce docelowej. MSC i BSS wymieniają komunikaty handoveru BSSMAP, gdy cel znajduje się w innym obszarze BSC lub MSC. Strona obsługująca wysyła następnie do MS HANDOVER COMMAND przez , który może czasowo przejąć serie kanału ruchowego na potrzeby pilnej sygnalizacji.
MS przestraja radio na kanał docelowy i wysyła HANDOVER ACCESS. Docelowy BTS wykrywa dostęp, MS kończy procedurę przekazania, a sieć zwalnia stary zasób radiowy i naziemny. Czas zależy od typu handoveru, synchronizacji, obciążenia i implementacji sieci. GSM opisuje sekwencję oraz timery nadzorujące próbę, ale nie ustanawia jednej gwarantowanej wartości przerwy w mowie. Celem jest ograniczenie tej przerwy. Nieudany dostęp do celu uruchamia procedury awarii handoveru i utrzymania rozmowy określone w GSM.
Procedura 4: Zestawianie połączenia przychodzącego
Połączenie przychodzące rozpoczyna się poza radiową częścią sieci. GMSC otrzymuje numer MSISDN, odpyta HLR i ustali obsługującą centralę MSC. Sieć wykorzystuje następnie paging do znalezienia MS w zarejestrowanym obszarze położenia.
- Przybycie połączenia: Sieć zewnętrzna przekazuje MSISDN do GMSC albo innego węzła bramowego, który może odpytać sieć macierzystą.
- Wyszukanie routingu: GMSC wysyła do HLR MAP SEND ROUTING INFORMATION. HLR żąda od obsługującego VLR tymczasowego numeru roamingowego MSRN przez PROVIDE ROAMING NUMBER. VLR przydziela MSRN z puli bieżącej centrali.
- Kierowanie do obsługującej MSC: HLR zwraca MSRN. GMSC kieruje połączenie do MSC obsługującej abonenta i po użyciu tymczasowego numeru zwalnia kontekst routingu.
- Paging: Obsługująca MSC poleca BSS przywołać MS. BSS rozgłasza PAGING REQUEST przez PCH w całym zarejestrowanym obszarze położenia, wykorzystując TMSI, gdy jest dostępne.
- Odpowiedź radiowa: MS rozpoznaje swoją tożsamość i wysyła CHANNEL REQUEST przez RACH z przyczyną odpowiedzi na paging. BSS zwraca IMMEDIATE ASSIGNMENT dla SDCCH, po czym MS ustanawia połączenie sygnalizacyjne.
- Wymiana sterowania połączeniem: Po wymaganych procedurach MM i bezpieczeństwa sieć wysyła SETUP. MS odpowiada CALL CONFIRMED, uruchamia sygnał dzwonienia i wysyła ALERTING. Sieć może przydzielić TCH wcześniej lub później zgodnie z wybraną opcją zestawiania.
- Odebranie i mowa: Po odebraniu połączenia przez abonenta MS wysyła CONNECT. Sieć zwraca CONNECT ACKNOWLEDGE i dołącza tor mowy do przydzielonego kanału ruchowego.