GSM数字移动通信系统.ppt

GSM数字移动通信系统网络结构信令系统维护测试集中监测,北京中创信测电子技术责任有限公司,CME20系统结构,GSM通信系统内部接口,BTS,BSC,MSC/VLR/EIR,HLR/AUC,Abis,A,C、D,MSC/VLR/EIR,E,G、F,ISDN,PLMN,PSTN,PSPDN,Abis接口为基站控制器BSC和基站收发信台BTS之间的通信接口，Abis接口支持向客户提供的所有服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。,A接口BSC与MSC之间的接口为A接口，采用14位地址方式，主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。,GSM通信系统内部接口,B接口MSC与VLR之间的接口为B接口，用于MSC向VLR询问有关移动台当前位置信息，或通知VLR有关移动台的位置更新。,C接口MSC与HLR之间的接口为C接口，用于完成被叫移动客户信息的传递以及获取被叫移动客户的漫游号码。,D接口D接口是HLR与VLR之间的接口，主要交换位置信息和客户信息。当移动台漫游到VLR所管辖区域后，VLR通知MS的HLR，HLR向VLR发送有关该客户业务消息，以便VLR给漫游客户提供合适的业务。同时HLR还要通知前一个为移动客户服务的VLR删除该移动客户的信息。,E接口MSC与MSC之间的接口为E接口，用于移动台在呼叫期间从一个MSC区移动到另一个MSC区，为保持通话连续而进行局间切换，以及两个MSC间建立客户呼叫接续时传递有关消息,F接口MSC与EIR之间的接口为F接口，用于MSC检验移动台IMEI时使用。,G接口G接口是VLR之间的接口，当移动台以TMSI启动位置更新时VLR使用G接口向前一个VLR获取MS的ISMI.,GSM通信系统内部接口,HLR,VLR,AUC,MSC从三种数据库HLR,VLR,AUC中获取或更新数据MSC与VLR总是合并在一起,主要作用：为移动用户提供交换功能,MSC概述,MSC/VLR主要功能,端接到2Mb/sPCM线路,基站子系统管理应用部分(BSSMAP),MSC具有下列功能:,直接传送应用部分(DTAP),处理位置更新请求,完成切换,查询VLR/HLR,处理具有SCCP/TCAP和移动应用部分MAP,MSC/VLR主要功能,VLR支持下列功能:VLR含有MSC建立和释放呼叫以及提供漫游与补充业务的管理所需要的全部数据.监视进入其管辖区内的用户动态位置变化,并储存其覆盖区的移动用户全部有关信息.VLR功能实现:VLR服务于某一特定区域,当移动用户进入某一MSC管辖区域时,由MSC通知VLR,VLR通过外部接口从HLR中获取所有的用户数据.VLR特点:VLR是综合于MSC系统之中,VLR通过No7MAP信令与HLR和其它VLR通讯.,HLR/AUC主要功能,在GSM系统中,虽然每个移动用户都可以在整个GSM内漫游,但是移动用户只需要向其中一个国家的一个运用者进行登记、签约及付费，这个运营者就是该移动用户的归属局，归属局存放所有用户签约信息的寄存器归属位置寄存器HLR。HLR通常是一个数据库，其中存放着全部归属用户的信息，如用户的有关号码（IMSI和MSISDN）及用户类别，还存储每个用户有关的动态数据，如用户现在所在的MSC/VLR地址和分配给用户的补充业务。AUC鉴权中心是为了防止非法用户进入GSM系统而设置的安全措施，AUC可以不断地为每个用户提供一组参数：RAND、SRES、Kc，在每次呼叫过程中检查系统提供的和用户响应的该组参数是否一致来鉴别用户身份的合法性。,GSM编号系统,1.移动台的国际身份号MSISDN是供用户拨打的号码，由下列部分组成：MSISDN=CC（国家码）+NDC（国内目的码）+SN（用户号）CC=86NDC=N1N2N3（接入号）+H1H2H3(H1H2H3是HLR识别号，表示用户归属的HLR，也表示移动业务本地网号)2.国际移动用户识别码IMSI该号码是在移动通信系统内使用的用户号码，在无线信道上唯一能识别用户的号码就是IMSI。存储于SIM卡、HLR、VLR。其结构如下：IMSI=MCC+MNC+MSINMCC=移动网的国家码、MNC=移动网号、MSIN=移动台识别号，这是一个用于移动网内部的号码，对用户本身没有直接意义。,3.移动台漫游号码MSRN这是针对移动台的移动特性所使用的号码，每次呼叫时，HLR知道用户目前处在哪个MSC，为了向GMSC提供本次路由选择的临时号码，HLR请相关的MSC给被叫用户分配一个移动台漫游号码（MSRN），并将此号码送给HLR。HLR再将此号码转发给GMSC，此时GMSC就能根据此号将主叫接至所在的MSC。MSRN=CC（国家号）+NDC（国内目的号）+SN（用户号，对应于用户的IMSI号）8.临时移动用户识别码TMSITMSI等同于IMSI，它的使用出于对用户保密的原因，该号只在本MSC区域有效，长度不超过4个字节。,GSM编号系统,TDM信道概念,GSM信道,逻辑信道,物理信道,业务信道TCH,控制信道,广播信道BCH,公共控制信道CCCH,专用控制信道DCCH,频率校正信道FCCH,同步信道SCH,广播控制信道BCCH,随机接入信道RACH,寻呼信道RACH,允许接入信道AGCH,独立专用控制信道AGCH,慢速随路控制信道SACH,快速随路控制信道AGCH,物理信道,一个物理信道就为一个时隙TS,逻辑信道,是根据BTS与MS之间传递信息种类不同而定义不同逻辑信道这些逻辑信道映射到物理信道上传送,业务信道TCH,用于传送编码后的话音和数据，在下行和上行信道上，点对点方式传播,控制信道,用于传送信令和同步数据，根据所需完成功能又分为：广播、公共、专用控制信道,TDM信道概念,广播信道BCH,频率校正信道FCCH,同步信道SCH,广播控制信道BCCH,携带用于校正MS频率的消息，下行信道点对多点方式传输,携带MS帧同步（TDMA帧号）和BTS识别码（BSIC）消息，下行信道点对多点方式传输,广播每个BTS的通用信息（小区特定信息），下行信道，点对多点方式传输,TDM信道概念,公共控制信道CCCH,随机接入信道RACH,寻呼信道RACH,允许接入信道AGCH,用于寻呼MS，下行信道点对多点方式传输,MS通过此信道申请分配一个独立专用控制信道（SDCCH）可作为对寻呼的响应或MS主叫/登记时的接入，上行信道，下行信道点对多点方式传输,用于为MS分配一个独立专用控制信道（SDCCH），下行信道点对点方式传输,TDM信道概念,专用控制信道DCCH,独立专用控制信道AGCH,慢速随路控制信道SACH,快速随路控制信道AGCH,用在分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令。如登记和鉴权在此信道上进行，上下行、点对点。,它与一个TCH或一个SDCCH相关，是一个传送连续信息的联系数据信息，如传送移动台接收到的关于服务及临近小区的信号强度的测试报告，这对实现移动台参与切换功能是必要的，它还用于MS功率管理和时间调整。上下行、点对点。,它与一个TCH相关，工作于借用模式，即在话音传输过程中如果突然需要以比SACCH所能处理的高得多的速度传送信令信息，则借用20ms的话音来传送，这一般在切换时发生,TDM信道概念,位置更新Upadate_Location,MS从一个位置区移到另一个位置区时，必须进行登记，也就是说一旦MS发现其储存器中的LAI与接收到的LAI发生了变化，便执行登记，这个过程就叫位置更新。它分为不同MSC业务区间的位置更新、相同MSC不同位置区的位置更新。,HLR/AUC中的位置更新和鉴权过程,BSS,MSC/VLR,HLR,BSS,MSC/VLR,（新）,（旧）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,（1）,（1）,（2）,（3）,（1）,（2）,位置更新（1）位置更新请求（2）位置更新请求（3）位置更新接受（4）位置更新确认（5）位置删除（6）位置删除接受鉴权过程（1）发出接入请求（2）发随机数RAND（3）将符号响应（SRES）回送给MSC/VLR,切换HandOver,将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上的过程称为切换。切换是由网络决定的，一般在下列两种情况下要进行切换：一种是正在通话的客户从一个小区移向另一个小区；另一种是MS在两个小区覆盖重叠区进行通话，可占用的TCH这个小区业务特别忙，这时BSC通知MS测试它的邻近小区的信号强度、信道质量，决定将它切换到另一个小区，这就是业务平衡所需要的切换。,同一BSC内小区间的切换,1。BSC令新小区的基站激活一TCH信道2。BSC经原小区向MS发切换信息3。MS调协到新的频率上，在给定的时隙内发切换接入脉冲序列4。当新的基站收到这一突发脉冲序列后，即经FACCH信道发送有关同步、输出功率、时间调整等参数信道至MS。5。MS接收此信息后，经新的基站向BSC发送切换完成消息。6。BSC通知老基站释放其TCH信道。,同一MSC内不同BSC小区间切换,1。BSC决定要切换时，先向MSC发送包括新小区基站号在内的切换请求信息2。MSC查出哪个BSC控制该基站，将切换请求发往该BSC。3。新BSC令该基站激活一TCH信道4。新BSC经过MSC、老BSC、老基站经FACCH发送切换频率、信道等信息。5。MS调协到新的载频上，并在指定的信道上传送切换接入突发脉冲序列。6。当新基站检测到该信息后，同样由FACCH信道，向MS发定时、功率等级等信息7。MS接收之后，经新BSC、MSC，向老BSC发送切换完成消息。8。新BSC通过MSC发送命令至老BSC，释放其TCH信道。9。老BSC令其基站释放TCH信道。,位置更新,1。MS在新小区内读到其BCCH上的信息，找到该小区位置区位置识别码（LAI），该LAI与MS内所存的LAI进行比较，当两者不一致时，需进行位置更新。2。MS通过RACH向系统发出接入申请，通过申请到的SDCCH建立与网络的联系3。MS经SDCCH向系统发出位置更新请示，分（1）、（2）两种情况。4。位置更新被系统认可，MS、BTS释放所占用的信令信道。,（1）新的LAI属于同一MSC/VLR时，MSC仅需在VLR中对该MS的位置进行修改。（2）新的LAI属于另一MSC/VLR，MSC发现MS为新来访者，VLR中无此MS的信息，此时，MSC向HLR发位置更新请求，由HLR接收并修改用户位置信息，通知原来的MSC删除有关用户信息，并通知新MSC在VLR中作记录。,BSC,MSC,TE,1,2,3,4,4,5,GSM,PSTN,MS至PSTN用户呼叫建立过程,1。MS使用RACH信道，要求系统分配一个SDCCH信道，用于控制呼叫的建立2。BSC收到请求后，将分配的SDCCH号，经基站通过AGCH信道送回MS3。MS在SDCCH信道上发呼叫信息，经BSS至MSC/VLR，从此，与建立呼叫有关的控制信息将在此信道传送，包括在MSC中将主叫MS置忙，完成鉴权程序等。4。若一切正常，MSC/VLR令BSC分配一空闲的TCH给该MS，TCH号由BSC通过BTS送到MS，并且被激活，同时，MSCBSCBTS的链路建立。5。MSC/VLR将收到的被叫号码送到PSTN交换机，并建立至该交换机路由。,PSTN用户至MS的呼叫建立过程,1。PSTN用户拨MS号码，被接至GMSC上。2。GMSC分析MSISDN，建立与HLR之间的信令通路，并将MSISDN发往HLR以求得该用户的IMSI号码、目前所处位置，申请MSRN，以便将主叫连到被叫MS所在的MSC/VLR。3。在HLR中，MSISDN被译成IMSI，由IMSI发现目前所在的服务区(MSC/VLR)。4。HLR建立一条至被叫MS目前所在MSC/VLR的信令通路，要求该MSC/VLR为主叫提供一个临时MSRN（该号码中包括了该MSC在网络中的地址号）以供GMSC连接至被叫所在MSC/VLR时使用。5。MSC/VLR将临时分配的MSRN送回HLR，并由HLR转送给GMSC。6。GMSC根据MSRN号码，将入中继上来的主叫连,接到通往被叫所在MSC/VLR的出中继电路上，同时将MSRN送还该MSC/VLR。7。MSC/VLR根据GMSC返回的MSRN在VLR中找到对应的IMSI及准确的位置。若被叫空闲，则MSC/VLR令相关的BSC在该LAI范围内对所有基站发寻呼命令，寻呼该被叫MS。,当电信网全部使用No.7信令后，除了原有的电信网外，形成了一个独立的起支撑作用的NO7信令网。它是具有多功能的业务支撑网，它不但适用于电话网，还可用于ISDN网、IN智能网、GSM数字移动网。信令网是由信令点SP、信令转接点STP和信令链路Link组成的。,No.7信令网,信令链路的分类,根据链路接入设备的方式不同，可分为如下类别：A链路SP与所属STP间的信令链路称为接入链路。B链路同级STP间的信令链路（如两对LSTP）称为桥接链路C链路每一对STP（如一对LSTP）间的信令链路，称为跨接链路。它正常情况下不传送信令，只是在其它信令链路都故障时才传送信令。D链路LSTP与HSTP间的上下级之间的链路称为对角线链路,HSTPb,GW1,GW2,MSC/VLR12,MSC/VLR1,HLR1,HLR2,HSTPa,MSC/VLR,HLR,MSC/VLR,HLR,gsmSCP,CAP,MTP/SCCP/TCAP/MAP,GSM数字移动信令网,技术规范1、国内No.7信令方式技术规范消息传递部分（MTP）2、国内No.7信令方式技术规范信令连接控制部分（SCCP）3、国内No.7信令方式技术规范事物处理能力部分（TCAP）4、国内No.7信令方式技术规范电话用户部分（TUP）5、国内No.7信令方式技术规范ISDN用户部分（ISUP）6、国内No.7信令方式技术规范移动应用部分（MAP）7、国内No.7信令方式技术规范操作维护管理部分（OMAP）,GSM信令网的技术规范,MTP消息传递部分,GSM信令网的规程结构图,MTP-1信令数据链路,MTP-2信令链路功能,MTP-1信令网功能,SCCP,ISUP,TUP,TCAP,INAP,OMAP,MAP,HLR,VLR,七号信令的四级结构,七号信令消息MSU格式,No.7信令采用数字编码的形式传送各种信令时，是通过信令消息的最小单元信令单元SU来传送的，由于信令消息本身的长度不相等，如摘、挂机等监视信令通常较短，而地址信令则较长，故采用不等长的信令单元，它是由若干个8位位组组成的。每一次呼叫都将在链路上有一系列消息传送，交换机之间交换信息也要通过不同的消息交换来实现，按照信令单元的来源不同，可分为三种信令单元，即LSSU、MSU和FISU。,链路状态信号单元LSSU用于链路启用或链路故障时，表示链路的状态。,F,CK,SF,FIB,FSN,BIB,BSN,F,填充信号单元FISU来自第二级的插入信令单元FISU，也叫填充信号单元，用于链路空时来填补位置。,F,CK,FIB,FSN,BIB,BSN,F,消息信号单元-MSU,F,CK,SIF,SIO,FIB,FSN,BIB,BSN,F,由用户产生的可变长的消息信号单元MSU，用于传递来自第四级用户级的信令消息或信令网管理消息。,七号信令消息MSU格式,七号信令消息MSU格式,F,CK,SIF,SIO,FIB,FSN,FIB,BSN,F,子业务字段,业务表示语,0000SNM信令网管理0001SNT信令网测试与维护0011SCCP信令连接控制部分0100TUP电话用户部分0101ISUPISDN用户部分-,DCBA,定义,七号信令消息MSU格式,TUP/ISUP消息格式,前向地址消息FAM,FAM共包括四种消息：IAM、IAI、SAM、SAO，初始地址消息IAM是建立呼叫发送的第一个消息，含有占用的意思，包括下一交换局选择路由时必要的地址信息或全部数字信息。,主叫用户类别：用于传送国际和国内呼叫性质信息,消息表示语：反映被叫性质、电路性质及信令要求,地址信令,地址信令数量,消息表示语,主叫用户类别,H1H0,OPC、DPC,IAM初始地址消息格式：,IAI带有附加信息的初始地址消息,当MSC向长途局（TS）发话，以及MSC和MSC通话时，发送IAI消息，当MSC向市话LS发话时，发送IAM消息。,地址全消息ACM,ACM是指明呼叫被叫用户所需的全部地址信号都已收到的消息，并含有附加信息，说明是否计费及用户空闲。如果需要导通检验，一定要在导通结束后，发送ACM，如果来话局发送了GRQ消息，一定要在收到响应的GSM消息后才能发送ACM。最后一个局根据：ST信号、最长位数、时限（46秒）这三个条件判断是否发送ACM信号。ACM中包含消息表示语：BA：地址全信号类型表示语C：用户闲表示语D：来话回声抑制器E：呼叫转移F：信号通道表示语,后向建立不成功消息UBM,1.ADI地址不全信号：收到地址信号任一位数字后延时15-20秒，所收到的位数仍不足以建立呼叫时发ADI2.拥塞信号：包括交换设备拥塞SGC、电路群拥塞CGC。3.用户忙SSB：分SLB市忙、STB长忙4.空号UNN：没有该用户号码5.线路不工作信号LOS:表示被叫用户线退出服务或发生故障。当移动用户是被叫时，由于基站设备故障，无法寻找被叫时，MSC发送LOS信号。6.发送专用信息音信号SST，表示被叫不能到达，而又不适合发其它的信号。,呼叫失败信号CFL,在下列情况下，应回送呼叫失败信号：1.如果使用了导通检验，而在1015秒内收不到导通或导通失败信号。2.收到最后的地址信息后2030秒内，未能收到应有的一种后向信号。3.已经产生地址全信号又收到地址不全信号4.发送了表明不能完成呼叫的呼损信号后415秒内，收不到对来话电路的拆线信号。5.当超过时限接不通而又不适合发其它呼损信号时。,呼叫监视信号,1.ANC应答信号，根据被叫号码可以确定计费与否，从而发送应答计费ANC，或应答不计费ANN。2.CBK后向拆线信号，表示被叫用户挂机。3.CLF前向拆线信号，凡收到CLF都须释放电路4.RAN再应答信号，被叫用户挂机后又摘机，但仍要保持接续，在追查恶意呼叫时可使用这一信号。,MSC,MSC,IAM,ACM,ANC,CLF,RLG,局间No7TUP信令配合过程,局间No7TUP信令配合过程,MSC,MSC,IAM,ACM,ANC,CLF,RLG,CBK,MSC,MSC,IAM,STB、LOS、UNN、CGC、SEC、SST,CLF,RLG,局间No7TUP信令配合过程,MTUP呼损测试,SCCP信令连接控制部分,信令连接控制部分SCCP位于消息传递部分MTP之上，为MTP提供附加功能，以便通过No7信令网在电信网中的交换局与交换局、交换局与专用中心之间传递电路相关和非电路相关的信令信息和其它类型的信息，建立无连接和面向连接的网路业务。SCCP至高层和至MTP层的业务接口，由原语和参数是，说明。,基本面向连接类面向连接业务需建立信令连接，数据传送结束后，释放信令连接流量控制面向连接类,基本无连接类无连接业务事先不建立信令连接，通过信令网传递信令数据有序无连接类,SCCP的消息（1）连接请求（CR）（2）连接确认（CC）（3）拒绝连接（CREF）（4）释放连接（RLSD）（5）释放完成（RLC）（6）数据形式1（DT1）（7）数据形式2（DT2）（8）数据证实（AK）（9）加速数据（ED）（10）加速数据证实（EA）（11）复原请求（RSR）（12）复原确认（RSC）（13）协议数据单元错误（ERR）（14）不活动性测试（IT）（15）禁止子系统(SSP)（16）允许子系统（SSA）（17）子系统业务中断请求（SOR）（18）子系统业务中断允许（SOG）（19）子系统状态测试（SST）（20）单位数据（UDT）（21）单位数据业务（UDTS）（22）增强的单位数据（XUDT）（23）增强的单位数据业务（XUDTS）,SCCP信令连接控制部分,SCCP信令连接控制部分,地址表示语“地址表示语”指出地址区所包含的地址类型，地址由下列单元组成：信令点码（PC）全局码（GT）子系统号（SSN)子系统号用来识别SCCP用户功能，编码如下：比特8765432100000000未定义的子系统号/没有使用00000001SCCP管理00000010备用00000011ISDN用户部分00000100操作维护管理部分（OMAP）00000101移动应用部分（MAP）,00000111拜访位置登记处（VLR）00001000移动交换中心（MSC）00001001设备识别中心（EIR）00001010认证中心（AUC）00001011备用00001100智能网应用部分（INAP）,路由表示语,全局码表示语,子系统号,信令点表示语,SCCP正确的数据传递,目的地用户发生故障时的数据传递,GT寻址方式,TCAP事务处理能力部分,事务处理能力TC用户即为各种应用，例如运行维护应用（OMAP）、移动应用（MAP）和被叫集中付费（800）业务等，这些应用有一个共同特点，就是交换机需要与数据库联系，TC为它们之间提供信息请求、响应的对话能力。MTP和SCCP是TC的网络层业务提供者，SCCP支持TC有两种方法，即无连接型和面向连接型。TC利用SCCP传送信息时，当传送的信息量小、但实时性较高时，采用无连接方式，当传送的信息量大、而无实时要求时，采用面向连接方式。,移动性业务位置管理业务切换业务鉴权管理业务国际移动设备识别管理业务用户管理业务故障恢复业务,MAP移动应用部分,操作与维护业务用户跟踪业务其他操作与维护业务呼叫处理业务与补充业务相关的业务短消息业务管理业务,号码分析及连接过程,GMSC,HLR/a,VLR/b,MSC,PSTN,IAI,IAI,发路由信息,发路由信息证实,提供漫游号码,提供漫游号码证实,对于GMSC，根据“发路由信息”中的错误，转换的TUP消息方法,“发路由信息”中的错误系统故障数据丢失非希望的数据值设施不支持未知用户号码改变承载业务不支持电信业务不支持缺席用户呼叫闭锁CUG拒绝前转违例,TUP消息CFLCFLCFLCFLUNNUNNACBACBACMSSTSSTSST,ISUP协议错误=111协议错误=111协议错误=111所请求的性能未实现=69未分配的号码=1号码改变=22承载能力无权=57承载能力无权=57缺席用户=20呼叫拒收=21CUG限制来呼叫=55呼叫拒收=21,MAP位置登记/删除,BS,MSC,VLR,HLR,A,B,D,LR-REQUEST,LR-CONFIRM,更新位置区,更新位置区确认,更新位置,更新位置区确认,BS,MSC,VLR2,HLR,A,B,D,LR-REQUEST,LR-CONFIRM,更新位置区,更新位置区确认,更新位置,更新位置区确认,MAP位置登记/删除,VLR1,G,从VLR发参数,IMSI响应,GMSC,HLR,VLR,C,D,发路由信息,提供漫游号码,漫游号码,发路由信息确认,呼叫建立期间获得路由数据的程序,VLR中用户数据的更新程序,HLR,VLR,插入用户数据,插入用户数据确认,HLR,VLR,删除用户数据,用户数据删除确认,D,D,插入用户数据,删除用户数据,用户数据的检索,用户数据的检索有三个程序：用户参数请求程序鉴权请求程序IMSI与与鉴权请求程序,VLR,HL