GSM网络及协议
GSM短消息协议简介
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< > < > < Figure 03.40/7: Protocol layer overview for the Short Message Service point-to-point
网络架构与协议分层
网络架构与协议分层
网络架构与协议分层
• 对等SM-RL实体间传输的中继协议数据单 元(Relay Protocol Data Unit----RPDU)
• 一次成功的MO SM业务中MS侧的协议流程
问题讨论
Message
)
还可以分为面向传输用户文本信息的 普通短消息业务和面向承载的服务
TPDU简介
短消息业务可视为MS与SC间进行传输协 议数据单元(Transfer protocol unit data,TPDU)的交互，共6种TPDU 与MT SM相关：SMS_DELIVER; SMS_DELIVER_REPORT 与MO SM相关： SMS_SUBMIT;SMS_SUBMIT_REPORT;S MS_STATUS_REPORT 很少使用的SMS_COMMAND
TPDU之SMS_STATUS_REPORT
TPDU之SMS_STATUS_REPORT
字段名 TP-MTI TP-UDHI TP-MMS TP-SRQ TP-MR TP-RA TP-SCTS TP-DT TP-ST TP-PI TP-PID TP-DCS TP-UDL TP-UD 是否必需 是 否 是 是 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 含义 TPDU类型，此处为10 指示TP-UD是否包含头 是否有更多的短信要发给MS 表明本SMS_STAUTS_REPORT是响应SMS_SUBMIT还是SMS_COMMAND 所针对消息的消息参考号 所针对短信的接收地址 短信中心的时间戳 丢弃时间，指示和特定TP-ST结果相关联的时间 指示所针对消息的状态 指示后面有哪些可选参数 上层协议的ID 指示TP-UD数据的编码模式 TP-UD的长度 用户数据
GSM协议导读
GSM协议导读1 Um接口相关协议在无线接口上涉及到很多重要的ETSI（欧洲电信标准协会）GSM协议。
在最底层，所有的传输功能使用MS和BTS之间的协议。
然后，RIL3-RR使MS和BSC为无线资源的管理协同工作（按照TS GSM 04.08,RIL3-RR与另外两个协议一起定义）：它是RR功能平面在无线接口上的具体实现。
这一协议还出现在Abis口上。
上层协议（RIL3-MM,RIL3-CC）定义了在MS和NSS实体间信令交换的规则，他们也出现在Abis口和A接口中。
以最后一个情况为例，BTS和BSC对这些信令的交换是透明的，既它们只作为信息的载体，而与信息的语义无关。
TS GSM 05.01是概述，介绍主要概念；TS GSM 0502从时间和跳频特性方面描述信道，并给出了突发脉冲的数字结构；TS GSM 05.03规定了使用于各种信道应用的不同纠错和检错码；TS GSM 05.04规定GMSK调制；TS GSM 05.05与“无线传输和接收”相关；TS GSM 05.08和05.10主要涉及无线资源管理；TS GSM 04.03从应用的角度定义了信道，并涉及蜂房信道配置的概念；TS GSM 04.05规定了LAPDm的一般方案；TS GSM 04.06规定了LAPDm协议规范的细节；TS GSM 04.07处理协议层之间的交互作用的建模；TS GSM 04.08描述了RIL3相关的协议和报文及信息元的编码；TS GSM 03.09处理切换功能；TS GSM 05.08描述了切换准备，功率控制和测量报告；TS GSM 08.58是RSM协议；Um接口的信令消息内容：2 Abis接口相关协议Abis接口由一系列规范约定组成，这些规范包括以下方面的内容：•物理电气参数•信道结构•信令传输规程•配置和控制规程•操作和维护支持Abis 接口的相关协议如下：GSM 08.52，给出Abis接口其余规范的基本原理和原则，并给出BSC和BTS在业务功能上的功能分割。
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协议书范本
gsm协议书范本甲方（以下简称“甲方”）：[甲方全称]地址：[甲方地址]联系电话：[甲方联系电话]乙方（以下简称“乙方”）：[乙方全称]地址：[乙方地址]联系电话：[乙方联系电话]鉴于甲方拥有GSM网络的运营权，乙方希望使用甲方的GSM网络提供服务，甲乙双方本着平等互利的原则，经友好协商，就乙方使用甲方GSM网络服务达成如下协议：一、服务内容1. 甲方同意按照本协议的条款和条件，向乙方提供GSM网络服务。
2. 乙方同意按照本协议的条款和条件，使用甲方提供的GSM网络服务。
二、服务范围1. 甲方提供的GSM网络服务覆盖范围为[具体覆盖范围]。
2. 乙方在使用甲方GSM网络服务时，应遵守甲方的网络使用规定。
三、费用及支付方式1. 乙方应按照甲方规定的收费标准支付网络服务费用。
2. 乙方应于每月[具体日期]前支付上月的网络服务费用。
四、保密条款1. 甲乙双方应对在本协议履行过程中知悉的对方商业秘密和技术秘密负有保密义务。
2. 未经对方书面同意，任何一方不得向第三方披露、泄露或允许第三方使用对方的商业秘密和技术秘密。
五、违约责任1. 如甲方未能按照本协议约定提供网络服务，应承担相应的违约责任。
2. 如乙方未能按照本协议约定支付网络服务费用，应承担相应的违约责任。
六、协议的变更和解除1. 本协议的任何变更和补充均应以书面形式进行，并经双方授权代表签字盖章后生效。
2. 任何一方均有权在提前[具体天数]天书面通知对方的情况下解除本协议。
七、争议解决因本协议引起的或与本协议有关的任何争议，双方应首先通过友好协商解决；协商不成时，任何一方均可向甲方所在地人民法院提起诉讼。
八、其他1. 本协议自双方授权代表签字盖章之日起生效，有效期为[具体期限]。
2. 本协议一式两份，甲乙双方各执一份，具有同等法律效力。
甲方（盖章）：[甲方签字]授权代表（签字）：[授权代表签字]日期：[签订日期]乙方（盖章）：[乙方签字]授权代表（签字）：[授权代表签字]日期：[签订日期]。
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
GSM 系统使用类似OSI协议模型的简化协议，包括物理层（L1）、数据链路层（L2）和应用层（L3）。
L1是协议模型最底层，提供物理媒介传输比特流所需的全部功能。
L2保证正确传递消息及识别单个呼叫。
在GSM系统中，无线接口（Um）上的L1和L2分别是TDMA帧和LAPDm协议。
在网络侧，Abis 接口和A接口使用的L1均为E1传输方式，L2分别为LAPD和MTP协议。
在Um接口，MS每次呼叫时都有一个L1和L2层的建立过程，在此基础上再与网络侧建立L3上的通信。
在网络侧（A和Abis 接口），其L1和L2（SCCP除外）始终处于连接状态。
L3层的通信消息按阶段和功能的不同，分为无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和呼叫控制（CC）三部分。
1、建立RR连接RR的功能包括物理信道管理和逻辑信道的数据链路层连接等。
在任何情况下， MS向系统发出的第一条消息都是CH－REQ（信道请求），要求系统提供一条通信信道，所提供的信道类型则由网络决定。
CH－REQ有两个参数：建立原因和随机参考值（RAND）。
建立原因是指MS发起这次请求的原因，本例的原因是MS发起呼叫，其它原因有紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等。
RAND是由 MS确定的一个随机值，使网络能区别不同MS所发起的请求。
RAND 有5位，最多可同时区分32个MS，但不保证两个同时发起呼叫的MS的RAND值一定不同。
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。
CH－REQ消息在BSS内部进行处理。
BSC收到这一请求后，根据对现有系统中无线资源的判断，分配一条信道供MS使用。
该信道是否能正常使用，还需 BTS作应答证实，Abis接口上的一对应答消息CHACT（信道激活）和CHACK（信道激活证实）完成这一功能。
CHACT指明激活信道工作所需的全部属性，包括信道类型、工作模式、物理特性和时间提前量等。
网络准备好合适的信道后，就通知MS，由IMMASS（立即指配）消息完成这一功能。
GSM通信协议-链路层
1
GSM系统信令协议－链路层
•概述 •结构特性 •LAPD和LAPDm协议分析 •MS在LAPDm层的相关操作
2
一、概述（一）
协议类型 GSM的链路层协议主要有三种：LAPD，LAPDm和MTP LAPD是用于BTS 和BSC之间的Abis口的协议 LAPDm是用于BTS和MS之间的Um口的协议 MTP是用于BSC和MSC之间的A口的协议、以及MSC、VLR、
Inter-MSC Interface
5
二、结构特性
•帧结构 •分段和重组 •检错和纠错 •复用 •流量控制
6
二、基本帧结构
01111110
信息比特
01111110
起始标志
终止标志
帧
：将要传送的信息构造成比单个比
特大的单位
关键问题：比特的起止位置
插“0”技术，帧长度可变，头尾标志可共用。
7
1、基本帧结构
HLR、SS7网络中间
LAPD：D信道的链路接入协议（从ISDN修改） LAPDm：m代表移动，为GSM特有。 MTP：消息传输协议
3
一、概述（二）
链路支撑速率 LAPD和MTP：在64Kb/s的电路上传送 LAPDm：有两种传递方式，与使用的无线信道有关 强占方式，FACCH；9.2Kb/s 慢速随路方式：SACCH；0.368Kb/s
SCCP Signalling Connection Control Part MAP Mobile Application Part TCAP Transaction Capability Application Part ISUP ISDN User Part MTP Message Transfer Part
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。
几种网络通讯协议(WIFI,WAPI,GSM,GPRS,CDMA)概述
什么是WAPI
WAPI 是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure的英文缩写。它像红外线、蓝牙、GPRS、CDMA1X等协议一样，是无线传输协议的一种，只不过跟它们不同的是它是无线局 域网(WLAN)中的一种传输协议而已，它与现行的802.11B传输协议比较相近。那么，为什么制定传输协议的标准呢？我们知道，不同的传输协议将数据 包在两台以上的电子设备间进行传输所用的原理和实现的手段是不同的，它们多数都不兼容，如果不制定无线传输协议的标准的话，无线电子设备的通用性就会受到 很大的限制，例如，你的笔记本电脑在A地方也许可以无线上网，但去到了B地方，可能就会由于传输协议不统一而无法实现无线上网了，而如果所有的无线产品都 使用同一种传输协议的话，那么，你的笔记本电脑无论走到哪里，只要有WLAN信号的地方都可以轻松实现无线上网了。
* TD-SCDMA：全称Time Division-Synchronous CDMA，该标准是由我国大唐电信公司提出的3G标准。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中。由于中国国内庞大的市 场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准，对于中国通信事业实为一大机遇。
GSM 三层协议
第一层：物理传输层 第一层：物理传输层L1 此为无线接口或有线接口的最底层， 此为无线接口或有线接口的最底层，用于提供 传输比特流的物理链路。 传输比特流的物理链路。 第二层：数据链路层 第二层：数据链路层L2 主要是建立GSM各系统之间进行消息通信所需 主要是建立 各系统之间进行消息通信所需 的可靠专用数据链路。 的可靠专用数据链路。 第三层：网络层 第三层：网络层L3 是收发和处理信令消息的实体。 是收发和处理信令消息的实体。
专用信道与业务信道的分配 初始信道分配：RACH初始接入时分配 初始接入时分配， （1）初始信道分配：RACH初始接入时分配， 一般分配SDCCH 一般分配SDCCH 后继分配： （2）后继分配：如当前使用的信道类型和所 需要的信道类型不一致时， 需要的信道类型不一致时，进行无线信道模式 的修改 （3）切换分配：当MS越区或者质量变坏或者 切换分配： MS越区或者质量变坏或者 TA超限时进行切换处理 超限时进行切换处理， TA超限时进行切换处理，需要分配信道 信道配置完成后，需要把配置信息告诉MS MS， 信道配置完成后，需要把配置信息告诉MS，那 么如果告知呢？ 么如果告知呢？
A8算法与 算法是同一个算法 算法与A3算法是同一个算法 算法与
4、从路由到计费—接续管理（CM） 、从路由到计费 接续管理 接续管理（ ）
问题1：通信运营商要活下去，必定要计费， 问题 ：通信运营商要活下去，必定要计费， 那么长途、国内漫游、 那么长途、国内漫游、国际漫游的收费原则 是怎样的？ 是怎样的？ 问题2： 问题 ：CM实施的基础是找到点对点的通信 实施的基础是找到点对点的通信 的路由，那么如何查询到其路由？ 的路由，那么如何查询到其路由？
MS CM MM L3
BTS
BSC
GSM协议栈原理
GSM协议栈原理GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球移动通信系统，它使用一套标准的协议来实现移动通信的各种功能。
GSM 协议栈是GSM系统的核心组成部分，它负责处理移动通信中的信号传输、呼叫控制、短信传送等功能。
本文将介绍GSM协议栈的原理及其各个层次的功能。
一、物理层（Physical Layer）物理层是GSM协议栈中最底层的层次，它负责将数字信号转化为模拟信号，并通过无线信道传输。
在物理层中，数据被分成不同的时间段，并以TDMA（时分多址）的方式传输。
物理层还负责信号的调制解调、信道编码和解码等功能，以保证数据的可靠传输。
二、数据链路层（Data Link Layer）数据链路层是在物理层之上的一层，它负责将上层传输的数据分成较小的数据包，并为每一个数据包加上必要的控制信息。
在传输过程中，数据链路层还负责检测和纠正传输中可能出现的错误，以确保数据的完整性和正确性。
此外，数据链路层还处理数据的流量控制和链路管理等功能。
三、网络层（Network Layer）网络层是GSM协议栈的核心层次，它负责处理呼叫的建立、终止和路由选择等功能。
在网络层中，移动设备通过GSM网络与其他设备进行通信。
网络层使用GSM的控制信道进行呼叫协商和鉴权，然后通过数据信道进行数据传输。
此外，网络层还提供了移动设备的位置管理和移动性管理等功能。
四、传输层（Transport Layer）传输层负责将网络层传递过来的数据分成较小的数据段，并为每一个数据段加上头部信息。
传输层使用GSM的传输信道进行数据传输，以保证数据的可靠性和完整性。
在数据传输过程中，传输层还负责检测和纠正传输中可能出现的错误。
五、应用层（Application Layer）应用层是GSM协议栈中最高层的层次，它负责定义数据的格式和传输方式。
在应用层中，数据被封装成GSM的呼叫请求或短信等格式，并通过传输层和网络层传输到目标设备。
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。
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍引言：近年来，蜂窝网络技术的快速发展对我们的生活产生了深远的影响。
但是，很多人对于蜂窝网络的架构和协议标准了解甚少。
本文将深入探讨蜂窝网络技术的架构以及协议标准，帮助读者更好地理解并应用于实际生活中。
一、蜂窝网络的基本架构蜂窝网络由基站和移动设备组成，基站负责与移动设备进行通信，而移动设备则通过基站连接到互联网。
基站之间通过各种通信链路进行连接，形成了覆盖范围广泛的网络。
在蜂窝网络中，基站根据网络规模和需求布置，可以分为宏基站和微基站。
宏基站覆盖范围较大，一般用于城市和乡村地区；微基站覆盖范围较小，可以满足密集人群聚集的地区需求。
二、蜂窝网络的协议标准为了保证蜂窝网络的运行效率和互操作性，国际电信联盟（ITU）和3GPP（第三代合作伙伴计划）制定了一系列的协议标准，以确保不同厂商的设备能够实现互相通信和兼容。
1. GSM（Global System for Mobile Communications）标准GSM是全球范围内最为广泛采用的蜂窝通信协议标准之一。
其主要用于移动电话通信，实现了语音和短信的传输。
GSM标准采用时分多址技术，将频谱划分为不同的时隙，并通过对时隙进行分配和调度来实现多个用户之间的通信。
2. CDMA（Code Division Multiple Access）标准与GSM不同，CDMA是一种基于编码的多址技术。
CDMA标准将语音和数据转换为数字信号，并通过编码和解码技术实现多用户在同一个频道上同时传输。
由于其抗干扰能力较强，CDMA被广泛应用于3G和4G网络中。
3. LTE（Long-Term Evolution）标准LTE是一种4G无线通信标准，具有高速数据传输、低时延和强大的网络承载能力。
LTE使用OFDMA（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出）技术，提供了更高的覆盖范围和传输速率。
4. 5G标准随着技术的发展，5G标准被制定出来，作为下一代蜂窝网络技术的发展方向。
GSM网络协议研究及定位功能的实现
通信电路ProjectGSM网络通信协议研究及定位功能的实现2012年12月项目简介：本项目的理论分析部分包括：通过研究GSM通信协议，并在此基础上，研究GSM基站定位的原理与实现方法。
本项目的硬件实现部分包括两个阶段：第一阶段：在2012年秋季学期，利用GSM网络手机自带芯片电路，通过基于Android操作平台的设计，实现GSM 网络定位。
同时利用GPS芯片，通过GPS通信协议实现定位，并比较和分析GSM 与GPS定位的效果。
第二阶段：在2013年春季学期，结合通信电路实验课，将嵌入式设计、卫星定位与智能手机相结合，设计电路结构，搭建切实有效的针对私人物品的微型化GSM/GPS追踪定位器。
本报告中包括第一阶段的实现。
第一部分 GSM通信协议研究引言：GSM（Global System of Mobile communication，全球移动通讯系统）是目前应用非常广泛的移动电话标准，它具有网络容量大、抗干扰能力强、覆盖范围广等有点，目前在全球有超过200个国家和地区约10亿人在使用GSM电话。
GSM 应用的一大优点是能够实现在室内的定位，缺点在于它不如GPS定位的精度高。
一、GSM标准GSM标准是面向ISDN（Integrated Services Digital Network，综合业务数字网）的，其有关信令协议参照OSI模型，采用了分层的协议结构，可用于和移动性、无线资源和连接管理功能等相关的信令信息交换。
GSM协议栈如下图所示：GSM协议栈共分为三层，即物理层L1、数据链路层L2和信息层L3；其中，信息层L3又包括三个子层：无线资源管理子层（RR）、移动管理子层（MM）和连接控制子层（CM），用于不同网络实体之间的互连（包括网络资源移动性、编码格式和有关呼叫管理信息的通信）。
下面，我们将按照GSM协议栈从下到上的顺序，依次分层介绍GSM协议栈的各层内容。
1、物理层首先我们来看协议栈的最底层——物理层，它包含两个信道：业务信道（TCH）和信令信道，并采用TDMA/FDMA复用多址方式，为每个基台分配一定的频率和时隙信道发送数据。
移动通信的网络协议
移动通信的网络协议移动通信的网络协议是支持移动通信系统操作和通信的一套规定。
它定义了移动通信设备和网络之间的通信方式，包括数据传输、错误控制、安全保护等方面的内容。
在移动通信系统中，协议的设计和实施对提高通信质量、保障用户隐私和保护系统安全至关重要。
本文将介绍一些常见的移动通信网络协议，包括GSM、CDMA和LTE。
一、GSM协议GSM（Global System for Mobile Communications）是一种基于TDMA（时分多址）技术的数字移动通信标准。
GSM协议定义了移动设备和基站之间的通信流程。
它包括呼叫建立、呼叫释放、定位管理、身份验证、数据传输等方面的内容。
在GSM系统中，移动设备通过与基站之间的无线连接与网络进行通信。
GSM协议保证了呼叫的可靠性和通信的安全性，对于实现无缝切换和移动性管理等功能起到了重要的作用。
二、CDMA协议CDMA（Code Division Multiple Access）协议是一种基于扩频技术的数字移动通信标准。
CDMA协议允许多个用户同时共享同一频段的通信资源，通过编码将用户的信号进行区分。
CDMA协议包括呼叫管理、资源分配、链路管理等方面的内容。
在CDMA系统中，移动设备通过与基站之间的无线连接与网络进行通信。
CDMA协议具有抗干扰能力强、容量大、覆盖范围广等优点，被广泛应用于3G和4G移动通信系统中。
三、LTE协议LTE（Long Term Evolution）是一种基于OFDM（正交频分复用）技术的4G移动通信标准。
LTE协议定义了移动设备和基站之间的无线通信流程。
它包括系统接入、小区搜索、调度管理、数据传输等方面的内容。
在LTE系统中，移动设备通过与基站之间的无线连接与网络进行通信。
LTE协议通过高速数据传输、低延迟和高系统容量等特性，为移动通信提供了更高的速率和更好的用户体验。
总结：移动通信的网络协议对于保障通信质量和保护用户隐私具有重要作用。
基站通信协议
基站通信协议引言基站通信协议是指用于无线通信网络中基站之间进行数据传输和协调工作的规范。
基站通信协议的设计和实施对于无线通信网络的稳定性、可靠性和效率起着至关重要的作用。
本文将介绍基站通信协议的基本原理和常见协议类型，并讨论其在无线通信网络中的应用。
基本原理基站通信协议的基本原理是通过定义一系列的规则和过程，使得不同基站之间能够进行数据交换和网络管理。
基站通信协议需要解决的主要问题包括：1.资源分配：基站通信协议需要确定基站之间的频率和时间资源分配，以避免信号干扰和冲突。
2.接入控制：基站通信协议需要确定哪些用户可以接入网络，并为他们分配合适的资源。
3.数据传输：基站通信协议需要定义数据传输的格式和流程，以确保数据的可靠性和及时性。
4.网络管理：基站通信协议需要提供网络管理功能，包括拓扑管理、故障检测和恢复、信号优化等。
常见协议类型在无线通信网络中，常见的基站通信协议类型包括以下几种：CDMA（Code Division Multiple Access）CDMA是一种广泛应用于移动通信领域的基站通信协议。
它通过将不同用户的信号编码为不同的序列，并在接收端进行解码来实现多用户同时传输的能力。
CDMA在资源分配和接入控制方面有着独特的特点，能够提供高效的频谱利用率和灵活的接入方式。
TDMA（Time Division Multiple Access）TDMA是一种基于时间分割的基站通信协议。
它通过将时间分割为若干个时隙，并为不同用户分配不同的时隙来实现多用户同时传输的能力。
TDMA在基站通信协议中具有简单和灵活的优势，但频谱利用率相对较低。
FDMA（Frequency Division Multiple Access）FDMA是一种基于频率分割的基站通信协议。
它通过将频率分割为若干个子载波，并为不同用户分配不同的子载波来实现多用户同时传输的能力。
FDMA在频率资源分配方面有着独特的优势，但调度和接入控制较为复杂。
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ET9103
Immediate Assignment Command
（Rnd Nbr，TDMA Frame Nbr，Chan ，TA） ， ， ） Req， Res， 如CM Serv Req，Pag Res， Loc Update Req等 Req等
ST3101
UI Imm Assignment / Imm Ass Ext SABM [L3 Info]（SDCCH） ） UA [L3 Info]
GSM网络及协议 网络及协议
一、GSM网络结构 二、GSM协议结构 三、空中接口协议 四、A接口协议 五、MAP协议 六、智能网(CAMEL) 七、通用分组无线业务（GPRS） 八、新业务 九、向3G的过渡
一、GSM网络结构
EIR
GCR
中继交换机 MS BTS BSC MSC 或GMSC
CBC
专用控制信道 SACCH（慢速随路控制信道） FACCH（快速随路控制信道） SDCCH（独立专用控制信道） 小区广播信道CBCH
2、空中接口协议 04.02:：GSM Public Land Mobile Network (PLMN) access reference configuration 04.03 ：Mobile Station - Base Station System (MS - BSS) interface Channel structures and access capabilities 04.04： layer 1 General requirements 04.05： Data Link (DL); layer General aspects 04.06： Mobile Station - Base Station System (MS - BSS) interface Data Link (DL) layer specification 04.07 ：Mobile radio interface signalling layer 3; General aspects 04.08 ： Mobile radio interface layer 3 specification 04.10 ： Mobile radio interface layer 3; Supplementary services specification; General aspects 04.11 ： Point-to-Point (PP) Short Message Service (SMS) support on mobile radio interface 04.12 ： Short Message Service Cell Broadcast (SMSCB) support on the mobile radio interface".
5、A接口消息流程举例
（1）主叫
（2）被叫
（3）切换
6、消息格式
DTAP Message Header MESSAGE DISCRIMINATION DLCI octet 1 octet 2 DISTRIBUTION DATA UNIT LENGTH INDICATOR octet 3 LENGTH INDICATOR LAYER 3 octet 4 LAYER 3 octet 3 LENGTH INDICATOR octet 2 BSMAP Message Header MESSAGE DISCRIMINATION octet 1
Est Ind [L3 Info]
ST9105
ET3101
SCCP Con Rqrd [L3] SCCP Conn Confirm
A接口
二、GSM协议结构
制定GSM协议的国际组织： ETSI（欧洲电信标准委员会）
GSM协议 01系列：概述、缩略语 02系列：业务描述、手机类型和特性等 03系列：网络结构和功能、业务实现等 04系列：空中接口协议 05系列：空中接口物理层，编码、调制、无线收发 06系列：语音变码、DTX、VAD等 07系列：终端适配功能（TAF） 08系列：A接口协议， Abis接口协议 09系列：网络设备间的接口协议（包括MAP） 11系列：手机与SIM卡接口等 12系列：操作维护、网管
MS
BTS
BSC
MSC
CM CM MM MM MAP RR RR SCCP RR’ LAPDm BSTM BSTM SCCP SCCP BSSAP BSSMAP TCAP I S U P / T U P LAPD Layer1 Layer1 Layer1 MTP MTP MTP
LAPDm LAPDm
3、空中接口第3层协议 RR：无线资源管理 MM：移动性管理 CM：连接管理： - Call Control (CC); 04.08 - Short Message Service Support (SMS);04.12 - Supplementary Services Support (SS);04.80 - Group Call Control;04.68 - Broadcast Call Control (BCC);04.69 - Connection Management of Packet Data on Signalling channels.04.63 （1）无线资源管理 建立、维护和释放手机和网络之间的无线连接，包括小区选择、切换等； 管理使用BCCH和CCCH的无连接的过程，包括寻呼、公共信息广播等。 例如：寻呼、信道请求、信道分配、系统信息、测量结果报告等。 （2）移动性管理 支持终端的移动性，包括通知系统终端的位置、用户身份认证、为CM层不同实体 提供连接管理。 例如：鉴权、位置更新、CM业务请求、TMSI重新分配等。
MSC
HLR
VLR
AuC
MC
其它VLR
基本GSM网络结构
GSM网络协议
DTAP GSM 协议 层数 RSL
OML
无线网络优化主要关心第三层的 信令
无线网络优化主要关心DTAP、 无线网络优化主要关心DTAP、RSL DTAP无线网络优化主要关心DTAP、 DTAP BSSMAP和部分SCCP的信令 BSSMAP和部分SCCP的信令 和部分SCCP
2、A接口第3层协议
（1）BSSOMAP（BSS操作维护应用部分） （2）BSSAP（BSS应用部分） -BSSMAP（BSS管理应用部分） -DTAP（直接传送应用部分）
3、BSSMAP -资源分配 -资源释放 -寻呼 -加密 -资源指示 -负载指示 -排队 -切换 -完全层3消息
4、DTAP 手机和MSC之间的CC和MM消息，BSS并不分析第3层消息的内容，只是起转接作 用，BSS需要建立空中接口信令信道和SCCP连接之间的对应关系。除了RR消息以 外的空中接口消息都在A接口上以DTAP消息传送。
（3）连接管理 -CC ：呼叫的建立,释放等 -SMS ：支持点对点短消息业务 -SS：补充业务 -GCC -BCC -PDSS
4、协议流程举例
（1）手机主叫 （2）手机被叫 （3）位置更新
四、A接口协议
1、A接口协议 08.02：Interface principles 08.04： Layer 1 specification 08.06： Signalling transport mechanism specification for the Base Station System - Mobile-services Switching Centre (BSS - MSC) interface 08.08:：Mobile Switching Centre - Base Station System (MSC - BSS) interface; Layer 3 specification 08.20：Rate adaption on the Base Station System - Mobile-services Switching Centre (BSS - MSC) interface
Layer1
GSM协议栈
三、空中接口协议
1、空中信道类型 （1）业务信道TCH 话音业务信道 TCH/FS:全速率语音信道 13Kbit/s; TCH/HS:半速率语音信道 5.6Kbit/s. 数据业务信道: 9.6kbit/s 4.8kbit/s （2）控制信道 广播信道： FCCH（频率校正信道） SCH（同步信道） BCCH（广播控制信道） 公共控制信道CCCH： PCH（寻呼信道） AGCH（随机接入信道） PGCH（接入允许信道） NCH（通知信道）
（Est Cause，Rnd Nbr，TA） ， ， ）
ST9103 （TA，BS/MS_TxPwr -->Max，Chann） ， ， ）
Channel Activation（SD）
Channel Act Ack （SD）
同时对两个MS分配 同时对两个MS分配 MS SDCCH （AGCH） ） ET3126 Set Asynchronous Balance Mode。在任 Mode。 何新信道登陆时均会 SABM过程 有SABM过程 Unnumbered Ack ET9105 空中接口 Abis接口(2M) Abis接口(2M) 接口
MESSAGE
octet n LAYER 3 MESSAGE
MESSAGE
octet n
DTAP Layer3 Message Bit 8 7 6 Transaction identifier or Skip indicator Message type 第 6~n 字节:消息参数 BSSMAP Layer3 Message Message type 第 4~n 字节:消息参数
无线链路建立流程
Entity
MS
ST3126
信令消息
BTS
RACH_TA_Filtering