手机开机注册流程

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（Non 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 Controler)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（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 stratum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 Management 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）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。