GSM通信协议-链路层
GSM基础知识介绍--GOOD
1、专业基础1.1GSM基础1.1.1GSM综述1、GSM的概念GSM是Global System for Mobile Communication“全球移动通信系统”的简称。
它是一种数字移动通信，较之以往的模拟移动通信，有较多的优点。
GSM的起源：泛欧数字蜂窝移动通讯网简称GSM系统，GSM原意为“移动通信特别小组”（Group Special Mobile），是1982年欧洲邮电主管部门会议（CEPT）为开发第二代数字移动蜂窝移动系统而成立的机构。
1987年GSM 成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA、规则脉冲激励长期预测RPE-LTP话音编码和高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制方式达成一致意见。
1988年十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录（MOU）。
1989年GSM标准生效。
1991年GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行。
1992年世界上第一个GSM网在芬兰投入使用。
从此，移动通信跨入了第二代。
GSM的组织结构：ETSI（欧洲电信标准协会）增设了“特别移动小组”（TC-SMG），用以负责有关数字移动业务标准的制定。
2、GSM系统的技术性能1）使用频段、双工间隔：√GSM900：890~915MHz（上行）、935~960 MHz（下行）。
双工间隔：45 MHz，带宽：200KHzGSM1800：1710~1785 MHz（上行）、1805~1880 MHz（下行）。
双工间隔：95 MHz，带宽：200KHzGSM1900：1850~1910 MHz（上行）、1930~1990 MHz（下行）。
双工间隔：80 MHz，带宽：200KHz2）、选址方式√FDMA/TDMA：Freq division multiple access /Time division multiple access（频分/时分多址）3）、调制类型：√GMSK（BT=0.3）实际应用3、GSM系统的技术规范及主要应用范围GSM规范共有12章规范系列：01系列：概述02系列：业务方面03系列：网络方面04系列：MS-BS接口和规范（空中接口第2、3层）05系列：无线路径上的物理层（空中接口第1层）06系列：话音编码规范07系列：对移动台的终端适配08系列：BS到MSC接口（A和Abis接口）09系列：网络互连10系列：暂缺11系列：设备和型号批准规范12系列：操作和维护重点掌握04、05、08系列4、GSM的主要特点：√1）频谱效率由于采用了高效调制器，信道编码、交织、均衡和话音编码技术，使系统更具高频谱效率。
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中MSC之间的通信协议
1、传统的电话网络移动交换中心之间（MSC-MSC）之间通过通信协议七号信令(SS7信令),4层，与计算机网络有些不同；CCITT在80年代提出的SS7技术规范黄皮书中对SS7协议的分层方法没有和OSI七层模型取得一致，对SS7协议只提出了4个功能层的要求。
这4个功能层如下：物理层：就是底层，具体是DS0或V.35。
数据链路层：在两节点间提供可靠的通信。
网络层：提供消息发送的路由选择.。
用户部份／应用部份：就是数据库事务处理，呼叫建立和释放。
协议栈如下：MTP1(消息传递部分第一层)：即物理层。
MTP1(消息传递部分第二层)：即数据链路层。
MTP1(消息传递部分第三层)：即网络层。
SCCP（信令连接控制部分）TCAP（事务处理应用部分）ISUP（ISDN用户部分）ISUP（ISDN用户部分）在交换局提供基于电路的连接，它直接和MTP3层通信。
ISUP提供基础电信业务，包括连接建立，监示和释放。
TUP（电话用户部分）在ITU－TS标准里，TUP和ISUP功能相似，提供相似的业务（如：呼叫建立和拆除）。
TUP提供的业务比ISUP少，不支持ISUP中某些业务类别，比如：非话音业务和补充业务，还有，TUP不传递与电路无关的消息包。
TUP（电话用户部分）2、软交换架构下MSC和MSC之间通过BICC协议：与承载无关的呼叫控制协议BICC(Bearer Independent Call Control protocol）协议是ITU-TSG11小组制订的与承载无关的呼叫控制协议。
BICC协议的主要目的是解决呼叫控制和承载控制分离的问题，使呼叫控制信令可在各种网络上承载，包括MTP(消息传递部分)、SS7网络、ATM网络、IP网络。
BICC协议由ISUP(ISDN用户部分)演变而来，是传统电信网络向综合多业务网络演进的重要支撑工具。
BICC集合信道独立调用控制器是基于N-ISUP是信号协议。
它支持在宽带主骨干网上的窄带ISDN服务，并且不会干扰现有网络与终端对终端服务之间的接口。
《GSM系统的结构》课件
GSM系统具有全球通用性、 覆盖范围广和通信质量高 等特点，为用户提供了便 利和高效的通信服务。
未来GSM系统将注重提高通 信速度、增加容量和提升网 络安全等方面的发展。
总结
1 GSM系统的重要性及 2 GSM系统的发展历程 3 GSM系统的主要特点
应用价值
及未来趋势
及优势
GSM系统在现代通信中起 到至关重要的作用，促进 了全球通信的发展。
GSM系统经历了多年的发 展，未来将继续发展新的 无线技术和应用领域。
物理层负责无线信号的传输；数 据链路层负责数据的传输和错误 检测等。
GSM系统的安全机制
1
GSM系统的安全机制简介
GSM系统采用加密算法和身份验证等安全机制，确保通信内容不被窃听和篡改。
2
GSM系统的加密算法
GSM使用A5家族的加密算法，包括A5/系统的身份验证方式
移动设备通过与基站建立连接，实现与其他设备的通信，包括语音通话和短信交互。
GSM系统的通信协议
GSM系统的通信协议简介
GSM系统的通信协议是一组规定 了通信格式和协议的标准，确保 不同设备之间的互通。
通信协议的分层结构
各层协议的功能及作用
通信协议分为物理层、数据链路 层、网络层和应用层等不同层级， 每层负责不同的功能。
GSM系统通过SIM卡中的密钥和设备识别码进行身份验证，确保通信安全。
GSM系统的未来发展
GSM系统的无线技术发 展趋势
GSM系统将继续发展新的无 线技术，如5G和物联网，以 满足不断增长的通信需求。
GSM系统未来的应用领 域
未来GSM系统将应用于更多 领域，如智能交通、智能家 居和工业控制等。
GSM系统的未来发展方 向
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。
1、GSM网络结构和接口
一、GSM网络结构和接口本部分内容包括：⏹GSM网络结构和相关接口⏹OSI模型，七号信令系统的层次结构对应。
GSM的网络结构如图所示。
网元包括HLR、AUC、MSC、VLR、SC、BSC、BTS、MS、OMC等。
其中HLR/VLR构成了一个两级的用户数据库系统，AUC是鉴权中心，SC是短消息中心，MSC是交换/互通的中心，BSC/BTS构成的无线子系统决定了网络的覆盖，MS是智能化的移动用户终端。
另外，OMC是操作维护中心，起始于各网元的操作维护平台，如OMC_R、OMC_S等，而后纳入网管。
（一）网络结构网元功能HLR：归属位置寄存器，存储用户的签约数据和位置信息AUC：鉴权中心MSC：移动交换中心VLR：拜访位置寄存器，包含它所管辖区域内出现的移动用户的数据SC：短消息中心，存储转发短消息BSC：基站控制器BTS：基站，提供与移动台的空中接口MS：移动台OMC：操作维护中心GSM 系统网络构成接口 / 连接（二）接口和协议GSM网络是一个分布式的处理系统。
各个网元具有不同的功能，分布在各个地方，它们通过接口协议组成网络，配合工作，来完成网络的各种功能。
如用户移动性管理、电话业务、短消息业务等。
网元间的接口包括功能的分工界面，和实现功能所需的协议；或者说，网元间信息的交互，和信息交互引起的一系列动作。
各网元有自己的程序和DATABASE，象等待指令的机器人。
接收到信息、消息、人机接口命令时，执行对应的动作。
这个’’动作’’由它内部的程序和DATABASE 决定。
在空中接口的BCCH中，BTS用广播的方式向移动台发送信息。
大部分的情况下，网元间的信息交互是用点到点的消息交互来实现的。
GSM网络接口【1】BTS－MS ：空中接口【2】BSC－BTS：A _bis接口，多采用厂家内部协议。
【3】MSC－BSC：A接口，BSSAP协议。
【4】MSC－VLR：B接口，内部协议。
【5】MSC－HLR：C接口，当移动台被叫或向移动台发送短消息时，入口MSC询问移动台的HLR，以获得MSRN。
GSM网络及协议
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".
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协议Um接口协议
GSM协议Um接口协议协议名称：GSM协议Um接口协议一、引言GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球通信标准，用于移动电话和数据传输。
GSM协议定义了移动通信的各个方面，包括用户与网络之间的接口。
其中，Um接口是GSM系统中无线电接口的一部分，用于连接移动设备和基站。
二、目的本协议旨在详细描述GSM协议Um接口的相关规范和要求，以确保移动设备和基站之间的无线通信能够顺利进行。
通过遵循本协议，可以确保Um接口的稳定性、可靠性和互操作性。
三、范围本协议适用于所有使用GSM技术的移动设备和基站，涵盖了Um接口的各个方面，包括物理层、数据链路层和网络层。
四、术语和缩略语在本协议中，以下术语和缩略语具有如下定义：1. GSM：全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications）。
2. Um接口：GSM系统中无线电接口的一部分，用于连接移动设备和基站。
3. 物理层：GSM协议中处理无线信号传输的层级。
4. 数据链路层：GSM协议中处理数据帧传输和错误检测的层级。
5. 网络层：GSM协议中处理数据传输和路由的层级。
五、物理层规范1. 频率范围：Um接口的频率范围应符合GSM标准规定的频段。
2. 信道编码：Um接口应使用GSM标准规定的信道编码方案。
3. 调制方式：Um接口应使用GSM标准规定的调制方式，如GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）。
4. 功率控制：Um接口应支持功率控制机制，以确保信号质量和功耗的平衡。
5. 信道切换：Um接口应支持信道切换功能，以确保移动设备在基站之间的无缝切换。
六、数据链路层规范1. 帧结构：Um接口的数据链路层帧结构应符合GSM标准规定的格式，包括帧头、帧中继承和帧尾。
2. 帧同步：Um接口应支持帧同步机制，以确保数据链路层帧的正确传输和接收。
通信系统中的网络协议与通信标准
通信系统中的网络协议与通信标准在现代社会的信息时代，通信系统的发展日新月异。
无论是互联网、手机通信还是其他各种通信应用，都离不开网络协议与通信标准的支持。
本文将探讨通信系统中网络协议与通信标准的重要性以及它们在通信领域中的应用。
一、网络协议的作用与分类网络协议是计算机网络中的一种规则，用于指定在网络中数据如何传输、如何解读和如何处理。
它定制了网络中各类设备之间的通信规则，保证了数据的正确性和可靠性。
根据功能与层级不同，网络协议可以分为多种类型，例如传输层协议、网络层协议和链路层协议。
1. 传输层协议传输层协议主要负责端到端的数据传递和传输控制，常用的传输层协议有传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP提供可靠的数据传输，确保数据的有序性、完整性和可靠性；而UDP则提供了无连接的数据传输，适用于实时性要求较高的应用。
2. 网络层协议网络层协议主要负责将数据包从源地址传输到目的地址，常用的网络层协议包括互联网协议（IP）和网际控制报文协议（ICMP）。
IP协议负责数据包的路由和寻址，确保数据在网络中的传递；ICMP协议则用于在网络中传递错误消息和控制信息。
3. 链路层协议链路层协议主要负责将数据包在物理链路上传输，常用的链路层协议有以太网协议（Ethernet）和无线局域网协议（Wi-Fi）。
以太网协议是典型的局域网协议，适用于有线网络；而Wi-Fi协议则适用于无线局域网，提供了无线网络接入。
二、通信标准的意义与实施通信标准是对通信系统或通信设备进行统一规范的文档或规则。
通信标准的制定对于保证不同厂商或设备之间的互通性非常重要，它们规定了通信系统所需遵循的共同规则和参数。
通信标准的实施可以提高通信效率和质量，并促进通信市场的竞争与发展。
1. 常见通信标准通信领域存在着许多通信标准，如蓝牙（Bluetooth）、LTE（Long Term Evolution）和Wi-Fi（Wireless Fidelity）等。
接续流程
网络开始寻找被叫用户，若被叫也是GSM系统用户，其接入网 络的方式与主叫类似。不同点有：
（1）被叫 MS收到网络发出的PAGINC（寻呼）消息后， 才会提出信道请求；
MS根据TA确定下一次发送消息的时间提前量。IMMASS的目的是在Um接口建立MS与系统间的无线连接，即RR连接。MS收到IM－MASS后，如果RA值和T值都符合要求，就会在系统所指配的新信道上发送SABM帧，其中包含一个完整的L3消息（MP－L3－ INF），这条消息在不同的接口有不同的作用。在Um接口，SABM帧是LAPDm层上请求建立一个多帧应答操作方式连接的消息。系统收到SANM帧后，回送一个UA帧，作为对SABM帧的应答，表明在MS与系统之间已建立了一条LAPDm通路；另外，此UA帧的消息域包含同样一条L3消息，MS收到该消息后，与自己发送的SABM帧中相应的内容比较，只有当完全一样时，才认为被系统接受。L3消息中包含MS的IMSI，IMSI对每个 MS是唯一的，这可保证在该信道上只有一个MS可接入系统。在Abis接口，这条消息是ESTIND（建立指示），用来通知已建立LAPDm连接，作为对IMMASS消息的应答。
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。在IM－MASS中，除包含CHACT中的信道相关信息外，还包括随机参考值RA、缩减帧号T、时间提前量TA等。RA值等于BSS系统收到的某个MS发送的随机值。T是根据收到CH－REQ时的TD－MA帧号计算出的一个取值范围较小的帧号。RA和T值都与请求信道的MS直接相关，用于减少MS之间的请求冲突。TA是根据 BTS收到RACH信道上的CH－REQ信息进行均衡时，计算出来的时间提前量。
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Um接口协议 (2)
GSM协议Um接口协议协议名称：GSM协议Um接口协议一、引言GSM（Global System for Mobile Communications）是一种全球通用的移动通信标准，它定义了移动通信设备之间的通信协议。
GSM协议中的Um接口是无线通信接口，用于移动台（Mobile Station，MS）与基站子系统（Base Station Subsystem，BSS）之间的通信。
本协议旨在详细描述GSM协议Um接口的标准格式和相关规范。
二、术语和缩略语在本协议中，以下术语和缩略语的定义适用于Um接口的标准格式和规范：1. GSM：全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications）2. Um接口：移动台与基站子系统之间的无线通信接口3. MS：移动台（Mobile Station）4. BSS：基站子系统（Base Station Subsystem）5. BTS：基站传输系统（Base Transceiver Station）6. BSC：基站控制器（Base Station Controller）7. MSC：移动交换中心（Mobile Switching Center）8. LAPDm：链路层无线协议（Link Access Procedure on the Dm channel）9. L2：第二层（Layer 2）10. L3：第三层（Layer 3）三、Um接口协议的基本框架1. Um接口的物理层1.1 Um接口的频率和信道规划1.2 Um接口的调制和解调方式1.3 Um接口的传输速率和带宽1.4 Um接口的天线和功率控制2. Um接口的链路层2.1 LAPDm协议的定义和规范2.2 LAPDm协议的帧结构和格式2.3 LAPDm协议的错误检测和纠错机制2.4 LAPDm协议的流量控制和拥塞控制3. Um接口的网络层3.1 L3消息的格式和编码3.2 L3消息的传输和处理3.3 L3消息的安全性和保密性3.4 L3消息的路由和转发四、Um接口协议的功能和特性1. 移动台的注册和鉴权1.1 移动台的位置注册和更新1.2 移动台的身份鉴权和密钥协商2. 呼叫的建立和释放2.1 呼叫的发起和呼叫请求2.2 呼叫的路由和转发2.3 呼叫的建立和连接2.4 呼叫的保持和恢复2.5 呼叫的释放和清除3. 短消息的传输和接收3.1 短消息的编码和解码3.2 短消息的传输和路由3.3 短消息的接收和显示4. 数据业务的支持4.1 数据业务的传输和接收4.2 数据业务的流量控制和拥塞控制4.3 数据业务的优先级和质量保证五、Um接口协议的安全性和保密性1. 加密算法和密钥管理1.1 加密算法的选择和配置1.2 密钥的生成和分发1.3 密钥的更新和撤销2. 认证和鉴权机制2.1 移动台的身份认证2.2 基站子系统的鉴权和信任管理2.3 安全令牌的生成和验证六、Um接口协议的测试和验证1. 协议的功能测试1.1 协议的正常功能测试1.2 协议的异常情况测试1.3 协议的边界条件测试2. 协议的性能测试2.1 协议的传输速率和时延测试2.2 协议的并发连接数和负载测试2.3 协议的拥塞控制和恢复测试七、附录在本协议的附录中，将提供以下内容：1. Um接口的相关参考文献和标准规范2. Um接口的消息和信令的示例和解释3. Um接口的实现和部署指南八、总结本协议详细描述了GSM协议Um接口的标准格式和规范，包括物理层、链路层、网络层的定义和规范，以及Um接口协议的功能、特性、安全性、保密性、测试和验证等方面的内容。
Um口协议
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。
计算机网络中的链路层协议
计算机网络中的链路层协议计算机网络中的链路层协议是一种用于进行数据传输的协议，它位于OSI模型的第二层。
链路层协议主要负责将数据包从一个节点传输到另一个节点，它通过物理媒介连接设备之间的通信。
本文将介绍链路层协议的基本概念、功能以及常见的协议类型。
一、基本概念链路层协议是计算机网络中实现点对点通信的基础协议之一，它通过将数据包封装成帧的形式进行传输。
每个数据帧通常包含了以太网地址、控制信息和数据等内容。
链路层协议还负责数据的差错检测、纠错和重传等操作，以保证数据的可靠传输。
二、功能链路层协议在计算机网络中具有以下主要功能：1. 物理地址寻址：链路层协议通过物理地址（MAC地址）来进行通信设备的唯一标识和寻址。
每个网络接口都有一个唯一的MAC地址，用于标识该设备。
2. 帧封装和解封装：链路层协议负责将网络层传输过来的数据封装成帧的形式，添加帧头和帧尾信息，以及进行CRC校验，以便于物理媒介的传输。
接收端的链路层协议会解析数据帧，提取出网络层的数据。
3. 差错检测和纠错：链路层协议通过添加冗余校验码（如CRC）来检测传输过程中可能出现的位差错。
当接收端检测到校验出错时，会请求发送端重传有问题的帧。
4. 流量控制和传输可靠性：链路层协议通过滑动窗口、确认应答等机制实现数据传输的可靠性和流量控制。
它确保数据按正确的顺序到达目标设备，并且避免了丢包和拥塞等问题。
三、常见的链路层协议类型在计算机网络中，常见的链路层协议有以下几种类型：1. 以太网协议：以太网协议是最常用的链路层协议，它定义了电脑与电脑之间的通信规则。
以太网协议使用MAC地址进行设备的寻址，支持多种传输介质，如双绞线、光纤等。
2. 无线局域网协议（Wi-Fi）：Wi-Fi协议是基于无线电波的链路层协议，它实现了无线设备之间的通信。
Wi-Fi协议使用基于MAC地址的无线设备寻址，支持无线电波的传输。
3. PPP协议：PPP（Point-to-Point Protocol）是一种点对点协议，用于在串行链路（如电话线）上进行数据传输。
GSM信令流程(简单明了)
GSM信令流程
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主要内容
接口和协议 基本信令流程
接口概述
接口和协议
➢接口：网络中两个相邻实体之间的连接点。 ➢协议：接口之间交换信息需要遵守的规则。 ➢GSM系统中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：
Sagem OT76/96/160/190 Samsung Z500/Z308/Z105/Z107
Sagem OT260/290/460/490/468/498 Moto K1/ V360 Samsung Z548/Z560/Z728/U708/A701
信令截图-鼎利Pioneer
Call Proceeding
Handover complete
信令截图-鼎利Pioneer
Channel Request
RACH
此信令给出请求建立连接的原因
Direction：MS Network
信令截图-鼎利Pioneer
Immediate Assignment
AGCH
此信令分配SDCCH信道或TBF
Direction：Network MS
Connect
Connect acknowledge
MOC流程
MS
BTS
BSC
MSC
Disconnect
Release Release Complete
Channel Release Deactivate SACCH
Clear Command
DISC UA
Release Indication
RF Channle release RF Channel release ack
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。
2g标准协议范文
2g标准协议范文GSM协议包括多个部分，其中最重要的是无线接口协议（Air Interface Protocol），该协议定义了无线信号的传输方式、编解码规则和信道划分等。
GSM采用了时分多址（TDMA）的技术，通过将时间分成若干个时隙，将信道划分为多个时间片，从而实现多个用户同时在同一个频率上传输数据或通话。
GSM的无线接口协议还分为物理层、数据链路层和网络层三个子层。
物理层负责将数字信号转换为模拟信号，并进行调制和解调，实现无线信号的传输。
数据链路层负责数据的分段、错误检测和纠正等功能。
网络层处理通话的建立、拆除和管理等，同时还提供了移动性管理、鉴权和加密等功能。
在物理层上，GSM使用了GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）调制方式，该调制方式通过改变载波频率的偏移量来表示数字信号的不同值。
GSM的有效载波带宽为200 KHz，在900 MHz和1800 MHz两个频段进行信号传输。
通过频率复用和时分复用的技术，GSM能够支持多个用户同时进行通信或传输数据。
在数据链路层上，GSM使用了LAPD（Link Access Procedure on the D channel）作为数据链路层协议，它负责将数据分段并添加差错校验码，以确保数据的完整性和可靠性。
此外，GSM还使用了TDMA的方式将数据分成多个时隙传输，提高了信道的利用率。
在网络层上，GSM使用了MAP（Mobile Application Part）协议作为信令传输协议，负责处理移动台与移动核心网之间的信令传输。
MAP协议包括服务提供和呼叫控制等功能，允许移动台进行通话的建立、切换和拆除等操作。
除了以上提到的核心协议外，GSM还涉及到许多其他的标准和协议。
例如SIM卡（Subscriber Identity Module）作为存储用户身份信息和密钥的芯片卡，GSM设备需要插入SIM卡才能进行通信。
此外，GSM还定义了不同服务类别的接口协议，如短信（Short Message Service）和数据业务的接口协议等。
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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
Um Interface
Abis Interface
A-interface
DTAP Direct Transfer Application Part BSSMAP BSS Management Application Part CM Call Management MM Mobile Management RR Radio Resource Management BTSM BTS Management
重组 利用帧中的附加信息，该信息表示当前帧是否是最后一段。
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3、检测和纠错
检测手段： LAPD和MTP：16位CRC校验；BER>4*10E-3时 LAPDm：物理层已提供这一功能；
用途： 1、检测错误，请求重发； 2、监视链路质量，通知OMC。
有线：填充帧，BER>4*10E-3时 无线：利用SACCH定时传送，计算无效帧数。 （RADIO-LINK_TIMEOUT）
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5、流量控制
目的：控制每个信息流，使局部过载不会导致全局灾害。 手段：向信息流的实际源通知出错情况；
简化处理：延迟发送确认； 停－走控制：只LAPD和MTP有此功能。 真正的控制是通过高层对呼叫的控制，达到减少系统 流量。
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LAPD 功能
LAPD包括下列功能 a) 在D信道上提供一个或多个数据链路连接。数据链路连接之间
01111110
信息比特
01111110
起始标志
终止标志
LAPDm的特点：不需要头尾标志
原因
：无线定时
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2、分段和重组
帧长度 • A接口：272字节，直接沿用于SS7，能满足所有信令需要，
不用分段； • Abis接口：264字节，对应于上层消息的260字节； • LAPDm：需要分段，受限于无线接口最大帧长（23字节）。
BSC
(CM)
DTAPΒιβλιοθήκη (MM) (CM+MM)RR
BTSM
Sig. layer 2 (LAPD)
BSSMAP SCCP
MTP
Sig. layer 1 Sig. layer 1
MSC
CM MM
BSSMAP SCCP
I S MAP U TCAP P
SCCP
MTP
MTP
Sig. layer 1 Sig. layer 1
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3、检测和纠错
消息传递的方式 确认式：重发； 非确认式：只发送一次； e.g：系统消息、测量报告
循环计数器：检测帧重复和丢失 发送窗长：K，应答足够大。 Lapdm：K＝1，即发送－等待。不会造成过大影响。无线信
道是交替编排，信令帧通常一次只有一帧。（在FACCH情 况下有影响）。
11
3、检测和纠错
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LAPDm 功能
LAPDm包括下列功能 a) 在Dm信道上提供一个或多个数据链路连接。数据链路
连接只间是利用包含在各帧中的数据链路连接标示符来加 以区别；
b) 允许信道类型的识别； c) 顺序控制，以保持通过数据链路连接的各帧的次序； d) 检测一数据链路连接上的帧格式差错和操作差错； e) 把不能修复的差错通知管理实体； f) 流量控制 g) 竞争建链
如何进入确认操作方式：
SABM、UA
如何退出确认操作方式：
DISC、UA
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4、复用
功能不同而又相互独立的消息流在同一条数据链路上传递的 可能性。
SAPI：业务接入点识别 源于ISDN DLCI：数据链路连接识别 OSI的正式术语
LAPD SAPI＝0、62、63 TEI：对应不同的TRX单元
LAPDm SAPI＝0、3
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帧结构
LAPD、LAPDm
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LAPD 的帧结构（一）
LAPD的帧结构
FCS：帧校验序列 HDLC：高级数据链路协议， 主要用于定界。 LAPD的消息长度限制在 260个Byte。
HDLC协议 18
FLAG
87654321 01111110
是利用包含在各帧中的数据链路连接标识符来加以区别； b) 帧的定界和透明性，从而允许识别在D信道上以帧形式发送的
一串比特； c) 顺序控制，以保持通过数据链路连接的各帧的次序； d) 检测一数据链路连接上的传输差错，格式差错和操作差错； e) 根据检测到的传输差错，格式差错和操作差错进行恢复； f) 把不能修复的差错通知管理实体； g) 流量控制
4
GSM系统链路层协议示意图
MS
CM MM
RR
Sig. layer 2 (LAPDm) Layer 1 (air)
BTS
(CM)
(CM)
(MM)
(MM)
(RR)
(RR)
RR'
Sig. layer 2 (LAPDm)
BTSM
Sig. layer 2 (LAPD)
Layer 1 (air) Sig. layer 1