GSM信令协议简介
GSM通信协议详解
GSM通信协议详解GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,是第二代(2G)移动通信系统,俗称"全球通",是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。
目前,我国中国移动、中国联通各拥有一个GSM网,为世界最大的移动通信网络。
GSM系统包括GSM 900:900MHz、GSM1800:1800MHz 及GSM1900:1900MHz等几个频段。
GSM的发展:GSM数字移动通信系统源于欧洲。
早在80年代初,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其他各国也提供移动业务。
但是模拟系统有一些限制:第一,尽管在80年代初的过低估计下,移动业务的潜在需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量;第二,运营中的不同系统不能向用户提供兼容性:一个TACS终端不能进入NMT网,一个NMT终端也不能进入TACS网。
为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统。
1982年在欧洲邮电行政大会(CEPT)上成立“移动特别小组”(Group Special Mobile)简称“GSM”,开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。
1990年完成了GSM900的规范,产生一套12章规范系列。
随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立,GSM逐渐演变为“全球移动通信系统”(Global System for Mobile Communication)的简称。
GSM通信系统组成:蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统(NSS)、无线基站子系统(BSS)和移动台(MS)三大部分组成如图2-1所示(1)GSM系统原理其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口,BSS与MS之间的接口为“Um”接口。
GSM协议讲解
GSM信令系统在网络侧,即MSC、HLR、VLR、EIR之间均采用和OSI 7层结构一致的7号信令系统。
在用户接入侧,即MSC和基站间及空中接口均采用和ISDN用户-网络接口(UNI)一致的三层结构;网络侧信令着眼于系统互连。
由7号信令支持的统一的MAP信令使GSM系统可以容易地实现广域联网和国际漫游;灵活的智能网结构便于系统引入智能业务,实现快速增值;用户侧信令着眼于业务综合接入,便于未来各类ISDN业务的引入,为向个人通信发展奠定基础。
1、层次结构GSM中采用了OSI的分层协议结构。
其中下一层协议为上一层协议提供服务,上一层协议利用下一层所提供的功能,上下层之间通过原语进行通信。
在建立连接之后,对等层之间形成逻辑上的通路。
2、Um接口信令系统Um接口是MS与BTS之间的接口。
从表1可以得知,Um接口的链路层为LAPDm,它是在固定网ISDN的LAPD 协议基础上作少量修改形成的。
修改原则是尽量减少不必要的字段以节省信道资源。
由于TDMA系统提供了定位和信道纠错编码,因此取消了帧定界标志和帧校验序列。
另外,还定义了许多简短的帧格式用于各种特定的情况。
Um接口的网络层是收发和处理信令消息的实体。
它包括了RR(无线资源管理)、MM(移动管理)、CM(呼叫管理)三个子层;其中RR层指的是在无线电接口上的传输进行管理的规约,并提供MS和BSC之间的稳定链路。
BSS实现RR的大部分功能,主要涉及无线接口、Abis接口和A接口,其它功能模块还涉及七号信令接口。
MM层一是管理包括位置数据在内的用户数据库,二是管理鉴权操作,SIM,HLR和AUC。
NSS(主要是MSC)是CM层的一个重要要素。
3、A接口信令系统A接口是BSC与MSC之间的接口。
物理层是数字传输2048KBIT/S的E1线路,具体标准见G.703,G.704。
数据链路层基于7号信令系统MTP2。
网络层为MTP3和SCCP共同组成。
提示使用SCCP的识别负责识别高层消息。
GSM信令基础
GSM信令基础GSM即全球移动通信系统该系统是一种通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流通信系统下面将对GSM的系统结构系统接口系统编号方案系统协议及用户呼叫流程进行介绍.1.七号信令系统概述1.1 共路信令的概念信令信道和业务信道完全分开,在公共的数据链路上以消息的形式传送所有中继线和所有通信业务的信令信息,这就是共路信令系统的基本特征。
CCS7信令消息实际上就是通信网上各节点(比如交换机)控制处理器之间通信的数据分组,在线路信令链路上以分组交换的原理传送信令。
因此CCS7信令网本质上为数据通信网,是一种特殊的分组交换网。
它形成了一个独立的七号信令网。
在2M一次群数字中继传输线路上,采用其中的一个时隙(64kbps,TS0除外)作为信令信道,我们一般称为信令链路。
大部分时隙作为业务信道,比如传送话音信息时我们称为话路。
1.2 CCS7信令网信令网是逻辑上独立于通信网,专门用于传送信令的网络。
只有共路信令系统才有信令网的概念。
1.2.1信令网的组成信令网由信令点信令转接点和互连的信令链路组成,在物理上和通信网是融为一体的它是一种支撑网。
图2-2是我国信令网的三级结构示意图:信令点(SP):是信令消息的起源点和目的点。
通常信令点就是通信网中的交换或处理节点。
例如交换机、操作维护中心、网络数据库等。
信令点以信令点编码为标识。
信令点编码有两种14位和24位。
源信令点编码记位OPC,目的信令点编码记为DPC。
信令转接点(STP):具有转接信令的功能。
它可以将一条信令链路的信令消息转发至另一条信令链路。
STP用信令点编码来标识,STP在三级信令网中分为低级信令转接点(LSTP)和高级信令转接点(HSTP)。
信令链路(Signalling Link):连接各个信令点、信令转接点,传送信令消息的物理链路称为信令链路。
相同属性的信令链路组成一组链路集,两个相邻的信令点之间的信令链路只能属于一个。
链路集1.2.2信令传送方式在七号信令系统中采用两种信令传送方式。
GSM信令概述
GSM信令概述一、GSM接口与协议接口是指两个相邻实体之间的连接点。
GSM网络中的实体有MS(手机)、BSS(基站)、BSC(基站控制中心)、MSC(交换中心)、HLR(用户数据库)等,相应也就存在着多个接口,例如MS和BSS之间称为Um接口,BSS和BSC 之间称为Abis接口,BSC和MSC之间称为A接口,等等。
GSM网络各实体之间的接口如图1-1所示:图1-1:GSM接口协议是指连接点上交换信息需要遵守的规则。
两个实体要通过接口传送特定的信息流,这种信息流必须按照一定的规约,也就是遵守某种协议,这样信息才能为双方所理解。
按开放系统互连模式OSI的概念,协议按其功能可分为七个层面:第一层为物理层,第二层为链路层,第三层为网络层……等等,每一层都有各自的协议规约。
不同的接口传送不同的信息流,但其中也可能有一些具有共同性,因此某些协议可以用在不同的接口上,同一个接口会用到多种协议。
通常每种协议用一个规程的名称或某种缩写来代表,图1-2显示了Um接口上存在的不同协议:图1-2:通过Um接口的各种协议其中SS用于移动台对HLR设置补充业务的参数;MM和CM用于移动台和MSC/VLR之间交换用户移动性管理信息和通信接续信息;RR用于移动台和BSC之间交换无线资源分配信息。
一种协议在传送过程中可以通过若干个接口,例如图1-2中MM和CM协议在移动台传到MSC/VLR过程中至少要通过Um接口、Abis接口和A接口。
因此,接口规程和协议规程是两种不同的规程。
GSM网络中应用了多种协议,例如TUP,MAP,BSSAP等,图1-3显示了GSM接口上的各种协议:图1-3:GSM协议MSC实体的右侧是到VLR、HLR、GMSC和PSTN等的接口,应用的协议有MTP、SCCP,、TCAP、MAP和ISDN/TUP等,有关这些协议的详细内容可参见7号信令方面的资料,在此不做说明。
·A接口协议MSC实体的左侧是到BSC的A接口,应用的协议是BSSAP,利用7号信令的MTP、SCCP作为信令传输载体。
第4章GSM网络的信令与协议5
Layer1——物理层通常采用2Mbit/sPCM链路,符合 CCITTG.703和G.704要求。
Layer2——数据链路层采用LAPD协议,它为一点对多 点的通讯协议,是Q.921规范的一个子集。LAPD也是采用 帧结构,包含标志字段点标识)和TEI (终端设备识别)两个部分,用以分别区别接入到什么服务和 什么实体。
会话层提供包括访问验证和会话管理在内 的建立和维护应用之间通信的机制。
表示层提供格式化的表示和转换数据服务。 数据的压缩和解压缩,加密和解密等工作 都由表示层负责。
应用层为操作系统或网络应用程序提供访 问网络服务的接口。
2、NO.7信令系统
NO.7信令网是现代通信的三大支撑网(数字同 步网,NO.7信令网,电信管理网)之一。
则每个TRX有3条64Kbps的电路,其中一条用
作LAPD信令链路,另外两条64Kbps链路用作
8条语音或数据链路(4路复用)。
Um 接口(空中接口)定义为移动台与基站 收发信台(BTS)之间的通信接口,用于 移动台与GSM系统的固定部分之间的互通, 其物理链接通过无线链路实现。此接口传 递的信息包括无线资源管理,移动性管理 和接续管理等。
第一级(信令数据链路功能),规定信号数据链路 的物理电气和功能特性确定数据链路连接方法;
第二级(信令链路的功能) ,规定在一条信号链 路上消息的传递和与其传递有关的功能和程序;
第三级(信令网功能)规定在信号点之间传递消息 的功能和程序,包括信号消息处理和信令网管理两 部分,能保证在信号链路和信号转接点故障的情况 下可靠地传递信号消息。
链路组间采用负荷分担方式工作。
5 GSM网络信令与协议
重庆邮电大学通信与信息工程学院
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为了迚行网络维护和优化,需要对业务接入 的汇聚节点、系统与系统之间乃至整个网络迚 行测试,通过测试获得从系统/设备到用户及其 业务高层应用的全面和细致的特性,从中找出 问题或者系统瓶颈点
要找出移动通信系统中的存在的问题,必须 深入的分析整个移动通信过程,必须对移动网 信ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及其相关协议有清楚的认识和理解,在这 基础上,才能迚行高层次的基于信令流程的 GSM 移动网维护与优化分析
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Abis-接口
Abis 接口是BTS与BSC接口 Abis 接口的物理层是PCM传输 Abis 接口的链路层是以LAPD(GSM08.56)协 议传送信息 Abis 接口的网络层是以基站管理层(BTS Management,BTSM)和RR迚行控制的 BTSM用于支持分配传输路径和测量报告处 理,其承载方式是LAPD信令协议
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七号信令
信令的概念:为了在通信网中向用户提供通 信业务,在网络内部要传送一些呼叫建立和 呼叫释放等各种控制信号,这种以控制呼叫 为主的网络协议成为信令 通信网络中的信令一般有:
把来自主叫的和被叫的状态及号码信息传给交换 机; 在交换机内部传送信令; 在交换网上传送信令消息
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信令的方式:
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A-接口
A接口是BSC与MSC之间的通信接口,MSC通过该 接口连接MS此接口传递的信息包括移动台管理、 基站管理、移动性管理、呼叫处理等功能 A接口的物理层是数字传输2048Kbit/S 的传输 A接口的数据链路层基于No.7 信令系统MTP2 A接口的网络层由MTP3和SCCP共同组成 A 接口在用户部分上传送的是基站子系统应用层( Base Station Subsystem Application Part,BSSAP) 协议和Um3层信令 BSSAP用以支持各种连接处理和切换过程,BSSAP 消息的传送是以SCCP为载体的
GSM协议剖析全球系统移动通信的通信标准
GSM协议剖析全球系统移动通信的通信标准全球系统移动通信(Global System for Mobile Communications,简称GSM)是一种用于手机通信的国际标准。
GSM协议是GSM网络的核心部分,它规定了移动通信设备之间的通信规则和数据传输方式。
本文将对GSM协议进行详细的剖析,以了解全球系统移动通信的通信标准。
1. GSM协议的基本概念GSM协议是一套通信协议,用于在GSM网络中控制和管理通信。
它定义了从手机到基站、基站到网络控制中心之间的通信协议。
GSM协议包括语音信号传输、短信传输、数据传输等方面的规范,确保了手机用户之间的无缝通信。
2. GSM协议的组成部分GSM协议由多个子协议组成,包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、移动设备管理协议等。
这些协议共同工作,实现了移动通信设备之间的高效通信和数据传输。
2.1 物理层协议物理层协议定义了无线信号的传输方式和频率规范。
它负责将数字信号转化为无线电信号,并在手机和基站之间进行信号传输。
2.2 数据链路层协议数据链路层协议负责将物理层传输的无线信号转化为数据包,并进行流量控制和差错校验。
它还负责对数据进行分段和重新组装,并确保数据的准确无误地传输。
2.3 网络层协议网络层协议是GSM协议中最重要的一部分。
它负责寻址、路由和转发数据包,并实现了移动设备与网络之间的连接。
网络层协议还负责用户鉴权、信息传递等功能,确保用户可以顺畅地进行通信。
2.4 移动设备管理协议移动设备管理协议用于管理移动设备的注册、注销、控制等操作。
它负责管理手机用户的状态信息,包括用户的位置信息、服务状态等。
3. GSM协议的优势和应用GSM协议作为全球系统移动通信的通信标准,具有以下优势:3.1 全球应用GSM协议是一种全球通用的通信标准,几乎所有的国家和地区都支持GSM网络。
用户可以在不同国家之间切换使用手机,享受到便捷的国际通信服务。
3.2 高质量通信GSM协议提供了高质量的语音通信和数据传输服务。
GSM信令详解(完整版)
位置更新
MAP B MAP D VLR
BSSAP A MSC
HLR/AC 来访IMSI 3、鉴权参数请求(IMSI)
4、回送鉴权参数(IMSI,KC,S,R)
鉴权成功后重新分配TMSI,存储 新位置区LAI和CKSN 7、更新位置
5、 6、鉴权响应
位置更新
MS进入新位置区,新旧位置区在同一MSC覆盖区域内,即VLR并未改变
3、 4、鉴权响应(S)
3、 4、
4、SRES 5、启动加密(KC) 6、前传新TMSI 7、位置更新接受
鉴权成功后重新 分配TMSI,存储新位置 LAI和CKSN
8、 开 始 加 密 传 送 9、加密模式完成
8、加密模式命令(KC) 9、
12/84 12/43
基本信令流程
移动始发短消息的流程图。
MS MSC 接入请求过程同主叫过程 sms_message_transfer map_send_info_for_mo_smc map_forward_sms VLR HLR SMS_IWMSC
短消息流程
SC
sms_message_transfer
BSSAP A
MAP B MSC VLR
MAP D
HLR
AUC
业务请求(CM-SERV-REQ) CM-业务请求(CONN-REQ) CON-CONF(接续确认) CC
处理接入请求(PROC ACCES REQ) 鉴权参数请求 鉴权参数响应
AUT-INFO-REQ AUT-INFO-PROY
鉴权请求 鉴权响应
MSCa
MSCb
A Um
VLRb BSS2
GSM BSS信令简介
GSM BSS信令简介目录第1章 GSM系统中的接口和协议 (2)第2章系统消息 (3)第3章移动主叫流程 (5)3.1 正常流程 (5)3.1.1 Mobile originating call establishment without OACSU (early assignment) (6)第4章移动被叫流程 (9)4.1 正常流程 (9)第5章切换流程 (12)5.1 正常流程 (12)5.1.1 BSC内切换 (12)5.1.2 BSC间切换流程 (14)5.1.3 MSC间切换 (15)5.2 异常流程 (16)5.2.1 CIC电路异常造成切换失败 (16)5.2.2 MS接入失败造成切换失败 (16)第1章 GSM系统中的接口和协议在GSM系统中,信令消息在不同的接口有不同的形式,也就是有不同的信令协议。
图1-1表示GSM系统的信令模型:L3L2L1Um A-bis图1-1GSM系统信令模型从信令模型中可以看出,GSM系统中不同接口上使用了不同的协议,从链路层看,分别涉及MS和BTS之间的LAPDm,BTS与BSC之间的LAPD,以及七号信令系统中的MTP2协议。
信令协议与设备结构是无关的,只是用于MS与网络之间建立的一种约定,以支持RR(无限资源管理)、MM(移动性管理)、CC(通信管理)的执行。
RR管理涉及多个接口和实体,BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP (BSS管理应用部分),用以支持各种连接处理和切换过程,其承载方式是A接口上的CCS7信令协议。
BTS与BSC之间的协议称为RSM(无线分系统管理),用于支持分配传输路径和测量报告处理,其承载方式是Abis接口上的LAPD信令协议。
BTS与MS之间的协议称为RIL3-RR(无线接口第三层RR协议),它只是整个第三层的一部分,用于支持无线连接处理和测量报告处理,其载体是Um接口上的LAPDm信令协议。
对于MM和CM,BTS和BSC不对这类消息进行处理,涉及到MM和CM的设备主要是移动台以及HLR和MSC/VLR。
GSM通信协议-概述
为什么规定协议标准?
Country # 2
MSC BSC BTS
设备商 A Handover
Country # 1
MSC
BSC
BTS
设备商C的手机
设备商 B Roaming
MSC
Country # 3
HLR 设备商 D
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Introduction to protocols
协议为何分功能实体和层次?
只包括OSI中的最低三层,L1~L3。
这两个接口在BSS网络部分做详细说明
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Introduction to protocols
GSM协议与OSI协议模型的关系
•Um接口: 高层采用OSI中的高层协议,可近似看为是第4层。
L1~L3与OSI中的最低三层相对应,但使用的是GSM专用协
议。 •Asub接口: 注:是GSM系统内的一个特殊接口,该接口与信令数据的传 输无关,但与语音数据的传输有关,采用的协议是TRAU帧。
GSM系统协议体系结构
MS
CM MM (CM) (MM) (RR) RR RR' Sig. layer 2 (LAPDm) Layer 1 (air) BTSM
BTS
(CM) (MM) (RR) RR BTSM (CM) (MM)
BSC
DTAP CM (CM+MM) MM
MSC
BSSMAP SCCP
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Introduction to protocols
小结
•协议的几个概念: 层次化、中继、透明 •GSM的协议结构 多样性、两个主要协议群、 与OSI参考模型的对应关系
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GSM系统信令协议
第一部分 综述 第二部分 数据链路层
GSM信令详解
以下对信令的介绍将分两部分进行,第一部分将介绍信令的基础性知识如:SCCP,TCAP,MAP,BSSAP等;第二部分将重点介绍这些基础性知识在实际中的应用;对第一部分的很好理解是顺利掌握第二部分的有利条件,反过来对第二部分的学习也将加深我们对第一部分的了解。
第一部分:信令的原理性知识关键词:接口,信令,SCCP,TCAP,MAP,SCCP说明:由于信令部分原理性的知识很多,因此在介绍中将分重点掌握与一般了解两种图标予以标注。
没有标注部分的重要性介于两者之间。
重点掌握:Array是学习第二部分的必要条件一般了解:有助于您更深层次的掌握信令应已经掌握的知识:MTP,TUP学习后应达到的目标:能通过分析信令迅速定位故障。
第一部分第一章:SCCP在这一章中我们将讨论A:SCCP在七号信令中的位置B:MTP寻路的局限性C:SCCP的特点和功能D:SCCP的消息和原语E:SCCP的寻址与选路其中A,B是为了引出SCCP做铺垫,C,D是SCCP的具体内容,E是SCCP的实际应用。
第一节,SCCP(信令连接控制部分)在OSI中的位置以OSI七层模型的概念来看一下SCCP的位置:性是显而易见的,但是我们为什么要引入SCCP,是否是因为MTP寻路功能的局限性致使我们要引入SCCP呢?第二节,MTP 寻路的局限性在这一节中我们将讨论MTP的局限性,为引出SCCP做好准备。
MTP是电话通信网理想的信令系统,在电话应用中所有信令消息都和呼叫电路有关,消息的传输路径一般和相关的呼叫连接路径有固定的对应关系。
但是,随着通信新业务的不断发展,越来越多的网络业务需要和远端网络节点直接传送控制消息,这些消息和连接电路无关,有些甚至与呼叫无关,如GSM中移动台和HLR,VLR之间的消息传输;有些虽然与呼叫直接相关,但是消息传输路径不一定要和呼叫连接路径相同也不要求有某种确定的对应关系。
若仍然用MTP和TUP的四级结构传送上述的消息,会带来以下问题:一,MTP是根据DPC和SIO(Service Indicator--业务指示语)来选择路由并确定终端用户的,这一寻址功能具有以下的局限性:a:SPC(信令点编码)不是国际统一编码,它由信令点所在网定义。
GSM通信协议详解
GSM通信协议详解在GSM中,移动通信系统被划分为多个不同的子系统。
其中最重要的是移动站子系统(Mobile Station Subsystem,MSC)和基站子系统(Base Station Subsystem,BSS)。
移动站子系统包括了移动设备(如手机)和SIM卡(Subscriber Identity Module)以及与之相连的电信网络。
基站子系统由多个基站控制器(Base Station Controller,BSC)和多个基站(Base Transceiver Station,BTS)组成。
BTS是一个无线基站,用于无线信号的传输和接收。
GSM使用了时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的技术,这意味着不同用户在同一频段上具有不同的时间时隙。
在一个GSM 网络中,时隙被划分为不同的帧,每个帧有8个时隙。
每个时隙的时间长度为0.577毫秒。
在GSM通信协议中,移动设备和基站之间的通信过程有以下步骤:首先,当移动设备打开时,它会与最近的基站进行连接并进行注册。
在注册过程中,移动设备会发送一个注册请求消息,包含了设备的信息和位置。
基站会将这些信息发送到MSC,以便它能够知道设备的位置。
一旦设备成功注册,MSC和BSC之间的通信会建立起来。
这是通过GSM的调度和控制信道进行的。
MSC负责管理通信的路由和交换,而BSC 负责管理与移动设备之间的无线信号的传输和接收。
一旦通话建立起来,语音数据就会通过GSM的语音信道传输。
GSM使用了自适应多速率编解码技术(Adaptive Multi-Rate Codec,AMR)来优化语音数据的传输质量。
在GSM中,移动设备还可以发送和接收短信。
短信可以通过GSM的短信信道进行传输。
GSM协议还定义了一些其他的功能,如数据传输、位置更新、漫游等。
总之,GSM通信协议是一种用于移动通信的标准。
它由移动站子系统和基站子系统组成,使用时分多址技术来实现多用户的同时通信。
第4章 GSM网络的信令与协议
信令是通信系统中不同设备之间交换 的信息,是控制通信设备动作的信号。在 通信网中,信令由网络的每一个节点来分 析处理,由此,实现一系列的控制操作。
所谓接口,就是两个相邻实体之间的 连接点,而协议是说明连接点上交换信息 时需要遵守的规则。两个实体要实现正常 通信必须通过接口传递特定的信息流,这 种信息流必须按照规定的语言传递,双方 才能相互了解。
4.5 A接口的分层结构
1.物理层(L1)
A接口的物理层是基于数字传输 2.048Mbit/s的PCM链路,除有一定数目的 话音/数据信道外还有传送信令的时隙,有 关呼叫、切换及释放等信令数据通常都可 使用此信道。
2.链路层(L2)
A接口的链路层基于No.7信令系统的 MTP2。
3.网络层(L3)
3.网络层(L3)
第三层是具体负责控制和管理的协议 层,即把客户和系统控制过程的特定信息 按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道 上。
(1)无线资源管理(RM) (2)移动性管理(MM) (3)接续管理(Connection Management,CM) (4)呼叫控制(CC) (5)补充业务(SS) (6)短消息业务(SMS)
该接口是基于X.25的接口或No.7信令 网的接口,执行TMN Q3协议。
4.3 无线接口信令协议
图4-7
无线空中接口Um
图4-8
无线Um接口三层结构
1.物理层(L1)
这是无线接口的最底层,用来提供传 送比特流所需的物理链路(例如无线链 路),它为高层提供各种不同功能的逻辑 信道,包括业务信道和控制信道。
(1)在同一D信道上建立一个或多 个数据连接,并使它们相互独立地工 作;
(2)以帧为单位传送控制信息及用 户信息,能进行帧的分界和定位,即 实现收发间的同步,并保证信息的透 明传送,保证接收的帧顺序和发送的 帧顺序一致;
gsm协议
gsm协议GSM(Global System for Mobile Communications)是一种广泛应用于全球移动通信网络的无线通信协议。
它提供了许多功能,包括语音通话、短信传送和数据传输等。
在GSM协议中,移动通信网络的基本组成部分是移动台、基站子系统(BSS)和网络和交换子系统(NSS)。
移动台是指移动电话或其他设备,它们与基站子系统连接,通过GSM网络与其他移动台进行通信。
基站子系统由基站控制器和多个基站组成,负责与移动台进行无线通信。
网络和交换子系统由移动服务交换中心(MSC)以及其他支持功能的设备组成,负责处理与其他网络的通信和连接管理。
在GSM协议中,所有通信都采用数字信号进行传输。
语音通话的传输采用了时分多址技术,这意味着每个用户都被分配了一个特定的时间槽来发送和接收信息。
短信传送使用了独立于语音通话的通道,并且采用了存储转发的方式,即短信先被存储在短信中心,然后再转发到目标移动台。
数据传输也是通过GSM网络进行,可以支持网页浏览、电子邮件和文件传输等功能。
在GSM协议中,移动台和基站之间的通信分为两个阶段:寻呼和呼叫建立。
在寻呼阶段,移动台通过向基站发送指定码来寻找网络信号,并等待基站的回应。
一旦基站收到移动台的信号,并确认移动台的位置后,就进行呼叫建立。
在呼叫建立阶段,基站向MSC发出请求,以建立与被叫移动台的连接。
MSC通过查询HLR(Home Location Register)来获取被叫移动台的当前位置,然后将建立连接的请求发送到相应的基站。
一旦呼叫建立,移动台和被叫移动台之间就可以进行语音通话、短信传送或数据传输等交流。
当通话结束或传输完成后,移动台和网络会释放连接,以便其他移动台可以使用。
在释放连接后,基站和MSC会更新相应的位置信息,并将移动台从当前的位置注销。
值得注意的是,GSM协议还提供了一些安全机制来保护移动通信的隐私和完整性。
其中之一是鉴权和加密机制,用于确保只有合法用户可以接入网络,并保护通信内容不被窃听或篡改。
GSM信令详解中文版
GSM无线子系统信令目录一、BSS系统中的信令应用 (3)二、BSS系统的信令模型 (4)四、各层信令在BSS系统中的作用 (8)四、移动主叫流程 (17)五、移动被叫流程 (33)七、位置更新流程 (50)八、小区内切换流程 (60)九、小区间切换流程 (64)十、外部切换流程 (69)十一、定向重试流程 (76)一、BSS系统中的信令应用作为GSM移动通信系统,主要实现一种任何时间、任何地点、任何通信对象之间的通信。
那么在这样一个通信过程中,通信对象之间不仅要传送对通信对象有用的语音及数据,还包括一些信令。
在BSS系统中,涉及到的信令如图1,其主要内容有:●七号信令(NO.7):在MSC和BSC之间传送;●D信道的链路接入规程(LAPD):在BSC和BTS之间传送;●Dm信道的链路接入规程(LAPDm):在BTS和MS之间传送。
图 1 BSS系统中的信令应用二、BSS 系统的信令模型2.1概述在GSM 移动通信系统中,BSS 系统的信令模型采用了一般的OSI 七层协议中的低三层协议,从低到高依次包括:● 第一层(L1):物理层 ● 第二层(L2):链路层 ● 第三层(L3):网络层BSS 系统的信令模型如图 2。
图 2 BSS 系统信令模型BTSMS BSC MSCL1L2L3其中各层协议的含义如下:LAP_Dm:Dm信道的链路接入规程RR:无线资源管理CM:通信管理SMS:短消息管理SS:补充业务管理CC:呼叫管理MM:移动管理LAPD:D信道的链路接入规程BTSM:BTS管理部分MTP:消息传送部分SCCP:信令连接和控制部分BSSMAP:BSS管理应用部分DTAP:直接传递应用部分2.2物理层物理层主要负责物理数据单元的无错传送。
在物理层上,定义了传输路径上的电气特性。
在一般系统中,BTS与MS之间的Um接口的物理层采用无线路径,在BTS与BSC之间的Abis接口的物理层采用在不均衡的75Ω同轴电缆或120Ω双绞线上的2048bps的CEPT数据流。
GSM信令基础详解
FJ8 04151 0001XLJCA
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BSC功能 BSC功能
实现A接口物理层规定( 实现 接口物理层规定(PCM/E1) 接口物理层规定 ) 实现A接口 接口No7号信令功能(SP) 号信令功能( ) 实现 接口 号信令功能 实现Abis接口物理层规定(PCM/E1) 接口物理层规定( 实现 接口物理层规定 ) 实现Abis接口数据链路层(LAPD) 接口数据链路层( 实现 接口数据链路层 ) 实现A接口与 接口与Abis接口间业务信道交换功能 实现 接口与 接口间业务信道交换功能 实现部分网络层的功能 实现无线资源管理( ) 实现无线资源管理(RR)的功能 实现BSS管理应用部分的功能 实现 管理应用部分的功能 实现切换功能等等
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逻辑信道类型
逻辑信道 CCH BCCH CCCH DCCH SDCC ACC RACH SACC 上行 FACC TCH
FCCH BCCH 下行 上行 SCH PCH
AGCH 下行
FJ8 04151 0001XLJCA
上下行
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逻辑信道
业务信道- 业务信道-TCH 广播控制信道- 广播控制信道-BCCH 频率校正信道- 频率校正信道-FCCH 同步信道- 同步信道-SCH 准予接入信道- 准予接入信道-AGCH 寻呼信道- 寻呼信道-PCH 随机接入信道- 随机接入信道-RACH 小区广播信道- 小区广播信道-CBCH 独立专用控制信道- 独立专用控制信道-SDCCH 慢速随路控制信道-SACCH 慢速随路控制信道- 快速随路控制信道- 快速随路控制信道-FACCH
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因为在系统中并不是所有的信令都要求同样的级别,且侧重面各不 相同,例如MS向BSS报告的测试结果消息时,以非证实方式传输更加 简捷便利。
(2)证实模式(Acknowledged mode) ,以重复方式纠正错 误帧。 LapD和LapDm中引入窗口的概念,窗口的大小决定了有待证实的保 持数量,需要足够大,避免发端不必要的等待证实延时。窗口的尺寸决 定有待证实的保持数量,这个尺寸要足够大,以避免发端出现不必要的 等待证实延时。其中LapD的窗口是可变的,在LapDm中固定为1,就是 简单的发送等待协议。LapD跟MTP中的循环次数为128,而LapDm是8, 为了减少帧号所占字节数。
(3)定时规则(Timing):明确实现通信的顺序、速率适配及排序。
2. GSM信令协议架构(1)
Figure 1-1 interfaces in the GSM PLMN
2. GSM信令协议架构(2)
Figure 1-2 GSM protocol architecture for signaling
线链路性能、切换处理。
3.3
Network Layer -BSS(2)
在每一个TRX与BSC链路上还需要区别一般管理消息与专用无线信息消 Abis接口信令链路上的消息,从功能上分两类:一类用于 BTS和BSC;另 息,对于专用无线消息,我们还要分配他们到 TRX管理的不同信道。为了达 一类用于 MS与其它设备包括 BSC。进一步看,我们还需要识别不同的 MS , 到这个目的,需要在 Abis接口上加上鉴别( MD)单元以及一些附加数据 ,以保 BSC 可以通过对 MS与无线信道之间的关系管理来区别每个MS,每个BTS又包 证BSC 能够理解这个消息要做什么。 括一个或几个TRX,同时每个TRX又都对应一个或几个信令链路,所以又定义 一个标识TEI,终端设备标识,用于Abis接口上区别TRX上信令链路。
GSM 信令协议简介
WGC3
Tony Liu 06/11/2009
Content
1. 基本概念 2. GSM信令协议架构 3. 信令协议简讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递,它们按 照既定的通讯协议工作,将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在 计算机网络中叫做协议控制信息,而在电信网中叫做信令(Signal)。 在通信系统中把协 调不同实体所需要的信息称为信令信息,也称之为信令消息。 •通信协议 是指网络中应用进程之间相互通信所必须共同遵守的约定的集合。 包含以下三个基本要素: (1)语义(Semantics):定义了用于协调通信双方和差错处理的控制信 息,是对构成协议的协议元素含义的解释,即“讲什么”。 (2)语法(Syntax):规定了通信所用的数据格式、编码与信号电平等;是 对所表达内容的数据结构形式的一种规定,即“怎么讲”。
3.3
Network Layer
网络层的基本概念就是编址,网络层协议就是把标记附加在每 个消息上,用于区别不同的信息流。这个标志可以通过编址的方式 对应于某个源点,某个宿点,连接參考或路由参考。可以通过这个 标志为消息选择路由,把消息送到下一个适当的路段,或者把它分 配到适当的程序上。 GSM网络层是信令功能层,执行控制和管理协议,是收发信令 信息的实体。信令层3 分成CC、MM 和RM 三个子层。
GSM GSM 系统各接口采用的分层协议结构是 3.2 的接口协议是统一且明确的。 Data Link Layer
3.3 Network Layer 分层的目的是允许隔离各组信令协议功能,按连续的独立层描述协议功能,
优点是任何一个功能块的扩充或修改具有独立性、灵活性,有利于新业务、新技 3.4 信令成突发的过程 术的引入和未来发展。
3.3
Network Layer -BSS(1)
无线接口( Um 接口)上的链路标识,可以在MS上区别消息信令和短消息, 但是为了判断消息的源点及宿点,即需要判断属于哪个应用协议,因而需要一 个网络编址加以补充,这就是协议鉴别器PD的功能。
CC( 呼叫控制管理 ) RM(移动性管理 无线资源管理 ) 的源点及宿点,都是 MM( )SS 但是 CC 与 MS←→MSC(HLR) ,相同 PD,使用事件 按照PD与应用协议的关系,源点把 PD插入消息,在MS 到设备方向上, 区别,记为标识 TI,TMSI Transaction Identifier ,由源点MS跟MSC插入,宿点MS跟MSC可以根 RM 在公共信道上的信令过程有:寻呼、随机接入、分配专用控制信道、系统信息 呼叫控制管理包括几个独立的协议实体,如 CC、SMS(短消息业务)。 MM 提供下述控制: 重新分配、用户鉴权、位置登记、 IMSI BSC 利用PD判断收到的信息是终点消息( RR)还是要传向 MSC的附着/分离、 的消息,MS 据收到的的 PD和TI把消息分配到正确的子集。 广播; 周期更新。 和协议实体负责呼叫建立、呼叫释放等交换控制,其它控制程序提供 MSC根据收到的消息的 PD标识把他们分配到正确的软件模块。 CC 补充业务及 SMS。 RM 在专用控制信道上的信令过程有:信道分配和释放、加密操作、定期测量无
3.2
Data Link Layer-Interface and Protocol
Um A Abis 接口 接口 接口 MTP LapDm LapD 协议分为 协议 协议(Link MTP2 Acess 和MTP3 Procedure 两部分,on MTP2 Dm 集中了 channels) MTP中全部的链 路层协议,MTP3则包含了网络层的部分协议 其帧格式符合固定网 ISDN。 标准,将高层信息组装成LAPD 帧经 Dm信道链路接入协议 D 通道传输,信令消息使用64kbit/s 速率传输。 LAPDm 将L3 信息转换成帧,并处理L1 来的应答帧。
帧的长度可变;
不必指示实际长度。
上一帧的结束标志同时也是下一帧的开始标志。
3.2 Data Link Layer-误码检测及纠错(1)
错误检测目的 其一,最大似然的对帧中的错误进行捕捉,以便要求网络使用 重发机制覆盖这个错误; 其二,监视链路的质量,当误码率超过门限时,产生报警。
检测方法 HDLC每帧包括16bit的冗余,称为帧校验序列(FCS),用于误码 检测。 无线路径上由于物理层已经提供了具有检验功能的传输编码方案, 所以不需要额外的误码检测方式。
Set Asynchronous Balanced Mode
3.2
Data Link Layer-复用
一个链路层可以处理同一信道的多个独立的消息流,为了使收端区别这些 混在一起的消息,必须加入一个地址段,这种设计源于ISDN的LapD协议中点到 多点的通信应用。虽然无线路径是点到点的应用,但是仍然保持这个机制。无 线接口上同时存在两种消息流,即信令跟短消息。在一条链路上使用标志SAPI (业务接入点标志)加以区别.GSM中定义SAPI是指不同的应用协议。
数据链路(data link): 要在一根线路上传送数据,除了要有一条物理线路外,还要有一些必要 的规程来控制这些数据的传输。将实现这些规程的硬件和软件加到链路上, 就构成了数据链路。 主要功能 通过数据链路协议,在不太可靠的物理链路实现可靠的数据传输(物理链 路:噪声干扰,失真,不可靠) 具体功能 为网络层提供数据传输服务
3. 信令协议简介
GSM 系统通过MSC 建立与公众电信网的接口,其内部各功能实体的互连也 是由接口标志,并由相应的接口协议予以定义的。协议是各功能实体之间的“语 言”,接口表示相邻实体之间的接触点,协议通过接口传递有关信息,例如各种 3.1 Physical Layer 通信与管理功能信息。 符合开发系统互连(OSI)参考模型的。
3.1
Physical Layer(1)
Abis 接口是 GSM与 网络的基站系统中, BSC(Base Station Controller,基站控制器) A 接口在 BSS MSC之间主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、 无线 Um接口,提供无线链路的传输通道,为高层提供不同功能的逻辑信道, 和移动台管理等信息。采用公共信道信令 BTS(Base Transceiver Station,基站收发信台 )之间的接口,用于 BSC与BTS之间传 NO.7(CSS7 )的消息转移部分 包括业务信道和逻辑信道。 输业务信息和信令信息。 通常采用2Mbit/sPCM 链路,符合 CCITTG.703和G.704要求。 (MTP)的第一级来实现,采用 2Mbit/s的PCM 数字链路作为传输链路,性 能符合GB7611—87标准;
3.2
Physical Layer(2)
Um接口被定义为MS与BTS之间的通信接口,我们也可称它为空中接口,在所有GSM系统接口中, Um接口是最重要的。首先,它实现了各种制造商的移动台与不同运营者的网络间的兼容性,从而实现 了移动台的漫游。其次,它的制定解决了蜂窝系统的频谱效率,采用了一些抗干扰技术和降低干扰的措 施。很明显,Um接口实现了MS到GSM系统固定部分的物理连接,即无线链路,同时它负责传递了无 线资源管理、移动性管理和接续管理等信息。 BTS 和MS 之间传递着大量的信息,根据传送的信息种类的不同,我们将信道定义为不同的逻辑 信道。这些逻辑信道根据一定的规则映射到不同的物理信道进行传输。逻辑信道可分为两类:业务信道 (TCH)和控制信道(CCH)
如果信息的长度大于帧长度限制时,就要把信息分组,分成几帧,收端再 重组。分组时,每帧加一个bit(加头信息),1表示还有后续帧,0表示最后一 帧。 flag:01111110
为了保证帧开始和结尾的唯一性,如果内容中出现5个连续的1时,需 要在发端自动插入一个0,同时在收端自动删除这个0,恢复信息的原貌, 引入flag的好处:
(1) 业务信道。
(2) 控制信道。 控制信道(CCH)用于传送信令和同步信号。 它主要有三种: 广播信道(BCH)、 公共 控制信道(CCCH)和专用控制信道(DCCH)。 ① 广播信道(BCH)。 ② 公用控制信道(CCCH)。 ③ 专用控制信道(DCCH)。