（通信与信息系统专业论文）cdma网络a接口应用研究及实现.pdf

创新性声明 本人声明所嫩交的论文是我个人在导师指导下进行静研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写避的研究成采；也不包含为获褥疆安电予科技大学或箕镌 教育机构的学位成证书两使用过的材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 本人攫名：厶盘王脚j日期：垫塑：“6 关于本文使臻授权的说明 本人完全了熬嚣安毫予科投大学有关穰蜜和馕溪学位论文豹媲定，列：学校 有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文臼勺全部或 部分痰容，可以龛许采鲻影印、维印或菸毽复裁手段镶存论文。( 保密躲论文在 解密后遵守此规定) 本人签名：厶亟过老 导，霹然名： | 基期：翌里：g 鞠疑：吐翌圭：z ! 眇7 摘要 在新世纪网络规划和建设中，无论是窄带i s - 9 5 、2 5 代c d m a 2 0 0 01 x 还是 真正的3 代，c d m a 网络都是值得关注的中心。由于m s c 网络侧的a 接口是c d m a 网络中一个重要的构成部件，所以无论是在理论上还是在工程实现上，a 接口实 现问题的研究都有十分重要的意义。 本文讨论了c d m ai s 一9 5 系统网络侧a 接口的实现问题。首先讨论了a 接口 实现的难点所在，接着对承载a 接口的七号信令系统中的s c c p 进行了详细的论 述，并在讨论组网方式的基础上分析出传递a 接口信令消息的s c c p 消息的类型， 以及就如何构建这些s c c p 消息的原语作了深入的探讨；同时在深入分析a 接口 协议的基础上给出了一种高效的a 接口编解码方案，该方案能同时兼容多种协 议；本文紧接着讨论了a 接口业务层的设计思路及实现过程，提出了用消息驱动 有限状态机的机制来实现a 接口的业务功能；另外，本文还给出了一种新的过负 荷控制算法，并给出了测试结果，证明了该方案能有效实时地控制进入系统的消 息：最后对从i s 9 5 系统升级到c d m a 2 0 0 01 x 系统a 接口的改动方案进行了探 讨。 希望本文能够对从事通信协议研究和通信系统实现的人有所帮助。 关键词：a 接口信令连接控制部分编解码消息驱动过负荷控制 a b s t r a c t t h el a y o u ta n dc o n s t r u c t i o no fc d m a n e t w o r k ，e i t h e rn a r r o wb a n d sc a l l e di s 一9 5 s y s t e mo r2 5g e n e r a t i o na n dt h er e a l3g e n e r a t i o n ，d e s e r v e sm o r ea t t e n t i o n si nt h en e w c e n t u r y h e r ea c c e s sn e t w o r ki n t e r f a c e ( s h o r t e n e dw i t h ai n t e r f a c e ) b e t w e e nt h em s c a n db s ci sa ni m p o r t a n tp a r ti nt h ec d m a n e t w o r k s ，i th a sas i g n i f i c a n ta n dp r a c t i c a l m e a n i n gt og i v eat h o r o u g hr e s e a r c ht o ai n t e r f a c e i nm s cn e t w o r ks i d e t h er e a l i z a t i o no f ai n t e r f a c e o nt h es i d eo fn e t w o r ki st h em a i nw o r ko ft h i s p a p e r t h ed i f f i c u l t i e so ft h er e a l i z a t i o no f ai n t e r f a c e 7 a r ef i r s t l yp u tf o r w a r da n d t h e ns c c pi nn o 7s y s t e mt r a n s m i t t i n gs i g n a l so v e r ai n t e r f a c e i sd e s c r i b e di nd e t a i l s u b s e q u e n t l yt h et y p e so ft h es c c pm e s s a g ew h i c ha r eu s e dt ot r a n s m i ts i g n a l s i n f o r m a t i o no v e r ai n t e r f a c e a r ea n a l y s e dt h o r o u g h l yb a s e do nh o wt oc o n s t r u c tt h e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s ，h o wt oc o n s t r u c tt h ep r i m i t i v el a n g u a g eo fs u c hs c c p m e s s a g e si sa l s oa n a l y s e di nd e p t h am o r ee f f i c i e n te n c o d i n ga n dd e c o d i n gm e t h o d c o m p a t i b l ef o rm a n yp r o t o c o l sa tt h es a m et i m e d e s i g n i n gm e t h o da n dr e a l i z a t i o n p r o c e s si nt h es e r v i c el a y e ro f a i n t e r f a c e i sg i v e nl a t e r , h e r et h ep r i n c i p l eo fe v e n t s d r i v i n gf i n i t es t a t u sm a c h i n ei su s e dt om e e tt h es e r v i c ef u n c t i o no f ai n t e r f a c e a n e wo v e r l o a dc o n t r o lf u n c t i o n i n ga l g o r i t h mi sg i v e na n dt h et e s t i n gr e s u l tp r o v e st h e a l g o r i t h mi sm u c hv a l i di nc o n t r o l l i n gt h em e s s a g e se n t e r i n gi n t ot h em s cs y s t e mo v e r a i n t e r f a c e f i n a l l yt h em o d i l y i n gs c h e m eu p g r a d i n gf r o mi s 9 5s y s t e mt oc d m a 2 0 0 0 1 xs y s t e mi sd i s c u s s e d i r e a l l yh o p et h a t i ti sh e l p f u lf o rt h o s ew h oa r ed e v o t e dt ot h es t u d yo f c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l sa n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fc o m m u n i c a t i n gs y s t e m s k e yw o r d s ： a c c e s sn e t w o r ki n t e r f a c e s s i g n a l l i n g c o n n e c t i o nc o n t r o l e n c o d i n ga n dd e c o d i n gm e s s a g ed r i v i n g o v e r l o a dc o n t r o l 第一章绪论 第一章绪论 1 1c d m a 移动通信发展历程 移动通信的发展可以追溯到上个世纪的2 0 年代l l ”，到2 0 世纪7 0 年代中期以 后民用移动通信用户数量大大增加，业务范围扩大，频率资源和可用频道数之间 的矛盾日益尖锐。这个时期移动通信发展的重点在于开发新频段、论证新方案和 有效利用频谱等方面的研究工作。1 9 9 1 年随着g s m 数字蜂窝式移动通信系统在欧 洲的问世，移动通信跨入了第二代，但是随着移动用户数量的增多和移动业务功 能要求的加强，g s m 固有的一些弱点也暴露出来。移动通信也开始向着下列方向 发展：开发更高频段、有效利用频谱、更加数字化，且这种发展方向具有世界性。 c d m a 技术以其技术优势迅速赢得了运营商及各研究机构的兴趣，蜂窝网应 用扩频技术最早由库铂和来特内腾在1 9 7 8 年提出【1 7 1 ，2 0 世纪8 0 年代高通公司研 究了d s c e i m a 技术，导致了蜂窝扩频技术的标准化，并在1 9 9 3 年最终形成了窄 带c d m ai s 一9 5 标准。并于1 9 9 6 年开始了i s - 9 5 的商用运行。i s 9 5 标准在1 9 9 5 年进行了修订，即i s 一9 5 a 标准。i s 一9 5 是一种与a m p s 模拟模式兼容的双模标准， 在设计c d m a 系统时考虑了后向兼容性，例如从数字向模拟模式切换是可能的。 i s 9 5 向更高比特率业务的进一步发展是从1 9 9 6 年开始的，并导致了i s 一9 5 b 标准 存1 9 9 8 年成稿。i s 9 5 a 标准在一个业务信道上只能使用一个扩频码，而i s 一9 5 b 为了获取更高的比特率可以连续使用8 个码字。这样，可提供的最大比特率为 1 1 52 k b i t s 。1 9 9 4 年为了促进c d m a 的发展，成立了c d m a 发展小组( c d g ) 。 1 9 9 7 年4 月，c d g 发布r 以i s 一9 5 为基础的最初称为改进系统的第三代空中接口 的建议i t 6 1 ，1 9 9 8 年3 月，t r 4 55 在c d m a 2 0 0 0 基本框架方面达成一致。 由于c d m a 2 0 0 0 技术是在窄带c d m a 技术上直接演化而来，因此c d m a 2 0 0 0 是通向3 g 的第一步，他能提供快速、高效、便捷的3 g 业务，在所有的3 g 解决 方案中( c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 、t d s c d m a ) ，在产品开发、商业应用、市场 接受等方面，c d m a 2 0 0 0 占有绝对的先机，由于它是在窄带基础上直接升级而来， 对于产品制造商来说，具有良好的开发经验和维护经验，对于运营商来说，可以 在网络建设方面节约大量资金，且系统稳定性方面能有保证。最先投入商用的 c d m a 2 0 0 0 技术是2 0 0 1 年初期韩国开始的，9 月份已发展到1 0 0 万用户，并且呈 逐年增氏趋势。2 0 0 2 年北美、拉r 美洲、日本的运营商都有开通c d m a 2 0 0 0 业务 的计划“。c d m a 2 0 0 0 悯络是在拥有1 亿窄带i s 一9 5j 户的运营经验的基础上而 建立起来的，并且能平衡及利用以前的网络投资。其他3 g 方案需要高的投入、开 发过程复杂、重新设计规划网络、长时间的测试验证，因此c d m a 2 0 0 0 具有更大 的优越性和诱惑力。 c d m a 网络a 接口应用研究及实现 c d m a 2 0 0 0 1 x 话音数据业务技术同时支持话音和数据业务，提供比其他技术 所不能具备的高性能。首先，具有比窄带c d m a 技术高l 倍的容量，能够满足高 速增长的话音业务和无线i n t e r n e t 业务；其次，提供高达1 5 3 k b p s ( 将来可达 3 0 7 k b p s ) 的数据速率，且没有以牺牲话音带宽为代价。c d m a 2 0 0 0 完全兼容原来的 i s 9 5 ，充分考虑到用户的利益。 c d m a 2 0 0 0l x e v - d o 技术对于那些需要更高数据速率和更大容量的用户来 说，无疑是个福音。它能提供高达2 m b p s 的峰值速率和高达7 0 0 k b p s 的平均速率【7 j ， 能与d s l 有线业务相媲美，完全有能力为用户提供实时视频点播和f t p 文件下载 业务，使无线e 网成为一种时尚。2 0 0 2 年有多家知名厂商都有c d m a l x e v - d o 产品问世。现在c d m a1 x e v - d v 技术的峰值速率估计可达5 2 m b p s ，进一步加快 r 移动互联业务的发展。 圈圈匿匪 1 , 9 9 j 1 9 9 81 9 9 9 2 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 图1 1c d m a 发展历程 1 2 本文的工作重点及内容安排 本课题是作者在深圳市中兴股份有限公司南京研究所完成的，主要研究的是 c d m a i s 9 5 系统中的a 接口实现问题。a 接口是m s c 与b s c 之间的接口，它负 责把从移动台上来的信令传到交换网络侧进行处理，同时a 接口还负责b s c 弓 m s c 之间的地面电路管理、移动鉴权管理。由于a 接口在b s c 侧和m s c 侧同时 存在，这里讨论的是m s c 侧a 接口的实现问题。由于本文是在研究i s - 9 5 系统的 实现机制，所提及到的a 接口均是指i o s 4 0 协议里的a 1 接口。本文的工作重点 在于如何实现a 接口的业务功能，从分析信令入手，逐步找出实现的框架。本文 总结丁传输a 接口信令的s c c p 消息的类型，设计r 一种高效的编解码模块，同 时对业务层的实现机制进行了深入的探索，提出了用消息驱动有限状态机的原理 来实现具体业务流程，同时还提出了一种新的过负荷控制方案。 本文首先从a 接口所要实现的功能入手进行分析，对a 接口协议的特点进行 了总结，给出了a 接口实现的想法与难点所在。第二章对承载a 接口的七号信令 系统中的s c c p 进行r 详细的论述，并在讨论组网方式的基础上分析出传递a 接 l 信令消息的s c c p 消息的类型，然后就如何构建这些s c c p 消息的原语作了深入 的分析：第四章在深入分析a 接口协议的基础上给出了一种高效的a 接口编解码 第一章绪论 方案，该方案能同时兼容多种协议；第五章给出了a 接口业务层的设计思路及实 现过程，使用了s d l 开发工具实现协议流程，提出r 用消息驱动有限状态机的机 制来实现a 接口的业务功能；第六章给出了一种新的过负荷控制算法，并给出了 测试结果，证明了该方案能有效实时地控制进入系统的消息流量；第七章对从i s 9 5 系统升级到c d m a 2 0 0 0i x 系统a 接口的改动方案进行了探讨。 4 c d m a 网络a 接口应用研究及实现 第二章a 接口信令及业务技术难点分析 2 1m s c 基本知识介绍 2 1 1m s c 在c d m a 网络中的位置 m s c 在c d m a 网络中的具体位置如图2 1 所示。 图2 1m s c 在c d m a 网络参考模型中的位置 b t s ( b a s et r a n s c e i v e rs t a t i o n ) ： b s c ( b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r ) ： b s ( b a s es t a t i o n ) ： m s c ( m o b i l es w i t c hc e n t r e ) ： v l r ( v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r ) ： h l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ) ： a c ( a u t h e n t i c a t i o nc e n t r e ) ： e i r ( e q u i p m e n ti d e n t i t yr e g i s t e r ) ： m c ( m e s s a g ec e n t r e ) ： s m e ( s h o r tm e s s a g ee n t i t y ) ： p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ) ： i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ) ： p s p d n ( p a c k e ts w i t c h e dp u b l i cd a t an e t w o r k ) i w f ( i n t e r w o r k i n gf u n c t i o n ) ： 基站收发信台 基站控制器 基站 移动交换中心 拜访位置寄存器 归属位置寄存器 鉴权中心 设备标识寄存器 消息中心 短消息实体 共用电话交换网 综合业务数字网 分组交换数据网 互通功能 a 接口信令及业务技术难点分析 接u 说明： a 接口： a i 接u ： m s c 和b s c 间接口，采抖j2 m b s p c m 数字链路： m s c 和p s t n 间接l ，采用2 m b sp c m 数字链蹄，使用t u p 、 i s u p 或随路信令： a b i s 接口：b s c 和b t s 间接口，采用2 m b s p c m 或6 4 k b s 数字链路： b 接口： m s c 和v l r 问的内部接 j ： c 接口：h l r 和m s c 间的接l 】，采用2 m b s p c m 数字链路： d 接口：h l r 和v l r 间的接口，采用2 m b s p c m 数字链路： d l 接口： m s c 和i s d n 间的接口： e 接口： m s c 嗣im s c 问的接口，采j i2 m b l sp c m 数字链路： f 接口：m s c 和e 1 r 间的接口，采硐2 m b sp c m 数字链路： o 接1 3 ：v l r 和v l r 间的接口采用2 m b sp c m 数字链路： h 接u ：h l r 和a cf h j 的接口： m 接口：s m e 和s m e 、m c 和m c 、m c 和s m e1 1 ；j 】的接u ： n 接口：h l r 和m c 问的接口； p i 接口：m s c 和p s p d n 间的接口： 2 1 2m s c 的堆本功隧介绍 移动交换中心( s ( ：) 是删络的核心，提供交换功能、负责完成移动h j ，、i 呼 接入、信道分配、呼叫接续、话务嚣控制、计费、幕立j i 管理等功能并提供而刚 系统其它功能。典体羊向川却定i 嘲( i ) s 1 、1 1 1 ) 、阳) 的接口，1 j 其他网络单几m j 刊丁作，梵同完成移动川户似胃登；亡、越k 切换和 动漫游、合江性检验7 支频道 转接等功能”。般来说，s c 。iv 1 r 合为一体，所以s c 县有v 1 r 的功能。拜访 位置寄存器( v i r ) 是服务于其控制f k 域内的移动j 目广，的，它存储着进入辱捧制区 域内已登记的移动1 j 1 的相天信息，为已登让的移动用j 1 提供建：呼叫接续的必 要条件。v i 。n 从该移动用户的归属位置寄存器( h i 。r ) 处获取并存储必要的数据。 一 i 移动崩户离丌该v i r 的控制 x 域，则重新柏：另一个v l 。k 登记，琢v 1 r 将取消 临时记录的移动明、数据。阵j 此，v ir 可看作为一个动态用户数据库。 可见懈c 是个j l 常复杂的，硬件t j 软f f 的结合体。 2 1 3m s c 的软件结丰勾介绍 m s c 软什i 夏f 几个了系统构成： 运行支撑了系统 数撤庠传婵了系统 信令了系统 移动处理了系统 6c d m a 网络a 接r 应用研究及实现 操作维护子系统 系统层次结构如如图2 - - 2 所示： 图2 2m s c 软件系统结构 2 2a 接口信令消息分析 2 2 1a 接u 特性及分层定义 根据信息产业部颁布的c d k d t 网络a 接口技术规范并结合国外的一系列协议， 可以看出a 接口支持向c d m a 用户提供的业务，同时允许在p 【j 州内分配无线资源 及对这些资源的操作和维护。 接口特性包括“： i ) 物理和电气参数； i i ) f - g 道结构： i ii ) 网络操作程序： i v ) 对操作和维护信息的支持： a 接口分层定义： 第3 层：包括d t a p 部分和b s s k a t p 部分，d t a p 消息并不透明传输，所以可以支持多 种空中接l j 。主要包括呼叫处理、无线资源管理、移动性管理和地面电路管理。 第2 层：基于中国n o 7 信令系统的y l t p 。 第1 层：采用数字传输，速率为2 0 4 8k b it s ，性能应符合国标g b 7 6 1 l 一8 7 。 2 2 2a 接口信令消息分析 根据1 0 s 20 协议规范，m s c 与b s s 之间使用的信令协议包括b s s 应用部分 ( b s s a p ) 、s c c p 及m t p 二部分。b s s a p 处理两种信令：其一是m s c 与m s 问 通过b s c 透明传输的直接传输消息，这是有关呼叫控制和移动性管理的消息：其 二是m s c 与b s c b t s 问的b s s 管理消息，这些消息用f 资源管理、切换控制等。 a 接口信令及业务技术难点分析 b s s a p 为了处理将这两种信令分为两个应用部分f 2 1 1 4 1 ：b s s m a p ( 基站管理应用部 分) 和d t a p ( 直接传输应用部分) 。另外还有个分配两种信号的功能块。b s s 翻 译处理有关呼叫和资源管理的消息为b s s m a p 消息。b s s m a p 使用s c c p 无连接 和面向连接两种方式，对于单个呼叫有关的信息进行翻译和处理的全部程序，以 及资源管理的全部程序与整个小区( 或b s s ) 有关的程序，采用s c c p 的无连接 方式：与无线接口上单个专用无线资源有关的程序，采用s c c p 的面向连接方式。 d t a p 用来传输发往或来自m s 的有关呼叫控制和移动性管理消息，对内容不作任 何分析，直接传输。大多数的无线接口消息由d t a p 消息在m s c b s s 接口上传送。 a 接口信令协议模型如图2 3 所示： d t a p b s m a pd t a pb s 【a p 图2 3a 接i 】信令协议参考模型 由协议可以看出，为了区分d t a p 消息和b s m a p 消息，在b s 与m s c 之间传 送的每条消息都加了消息头。消息头和消息体都采用7 号信令系统( n o 7 ) 的s c c p 业务来传送。m s c 和b s 之间的第3 层d t a p 和b s m a p 消息包含在被交换的s c c p 帧的用户数据信息字段中p i 。这一用户数据信息字段包含一个分配数据单元、一个 长度指示符和实际第3 层消息。每个消息中都包含有一个或多个子项目，这些子 项日叫信息单元( i e ) 。信息单t ，亡中同样有一些更小的条目，代表不同的含义。各 条消息可能有相同的i e ，因为不同的消息可能需要同样的i e ，如标识不同m s 的 m o b i l el d e n t i t y ，该i e 出现在c ms e r v i c er e q u e s t 、p a g i n gr e s p o n s e 、a d d sp a g e 、 p a g i n gr e q u e s t 、a u t h e n t i c a t i o nr e q u e s t 等消息中。m e s s a g et y p e 几乎l 现的频率更 人。m e s s a g et y p e 是每个消息的身份标识r d ，就好比每个人都有一个名字一样， 同样，每个信息单元i e 也都有一个i d ，信息单元i e 在消息。p 有的是必选的，有 的足可选的，有的是有条件可选的。这要看具体的消息和具体的信息单元向定。 这些消息按处理的q k 务，1 i 同可以分为，l 个部分： c d m a 网络a 接口应用研究及实现 与呼叫、补充业务有关的消息3 1 ：如c ms e r v i c e r e q u e s t 、p a c a u p d a t e 、p a g i n g r e s p o n s e 、p 硒n gr e q u e s t 、a s s i g n m e n tr e q u e s t 、a s s i g n m e n tc o m p l e t e 等； 与移动性管理、鉴权加密相关的消息：如l o c a t i o nu p d a t er e q u e s t 、l o c a t i o n u p d a t ea c c e p t 、a u t h e n t i c a t i o nr e q u e s t 、a u t h e n t i c a t i o nr e s p o n s e 、s s du p d a t er e q u e s t 等： 与无线资源管理方面的消息1 2 】【m ：如h a n d o f f r e q u i r e d 、h a n d o f f r e q u e s t 、h a n d o f f c o m m a n d 、h a n d o f f c o m m e n c e d 、h a n d o f f r e q u e s ta c k 等： 与设备管理有关的消息m ：如b l o c k 、b l c o ka c k n o w l e d g e 、u n b l o c k 、r e s e t c i r c u i t 、r e s e t 、r e s e ta c k n o w l e d g e 等。 对于每一个处理部分( 暂不考虑短消息业务和一些补充业务流程) 应该单独处 理，这样的话，可以简化代码，同时能提高系统的稳定性。这样的话，a 接l j 模 块就可以划分为上面的几个业务处理部分，当收到b s c 的某条消息时，进入相应 的业务处理部分进行处理。若接收到m s c 其他模块的消息时，也进入相应的业务 处理部分进行处理。提高- r 效率，使模块维护简单咧了。 这里的难点在于消息太多，各个业务流程又比较复杂多变，某一个业务处理部 分涉及到的东西多而繁。下面具体分析各个业务处理部分的具体细节。 2 3a 接口业务流程分析 2 3 1 始呼叫过程 始呼流程对a 接口来说只有3 条消息需要传送，含在完全层3 消息中从b s c 发送到m s c 的d t a p 消息c ms e r v i c er e q u e s t 消息，而完全层3 消息本身是 b s m a p 消息：m s c 发送到b s c 的a s s i g n m e n tr e q u e s t 消息；b s c 回给m s c 的 a s s i g n m e n tc o m p l e t e 消息。当然若指配彳i 成功，b s c 回给m s c a s s i g n m e n tf a i l u r e 消息 5 i 。第一条消息是通过s c c p 的c r 消息发送的，由于是第一条消息，a 接口 业务层程序会记录c r 带来的c o n n e c t i d 连接d ，然后m s c 向b s c 发指配请求时， 会以该连接i d 来向对应的b s c 的s c c p 进程发送消息，该消息是通过s c c p 的 d t l 束发送的。指配的目的是为了给这次通话分配信道资源，分配两边通话所需 要的话路时隙。始呼叫流程图如图2 4 所示。 在卜面的过程巾，任何阶段都有可能出现异常情况。对于异常的处理，如定时 器超时或任何一方在收到消息后没有反应，一般另外一方通过设置定时器解决 这个问题。但是若一方在等待另一方的消息时，对方发送了c l e a rc o m m a n d ( 由 m s c 发起) 或c l e a r r e q u e s t ( 由b s c 发起) ，必须把该连接拆除掉。进行拆链操作。 还有就是一方在等待对方的消息时，对方通过s c c p 发来了r l s d 消息，也必须 拆除连接。 a 接口信令及业务技术难点分析 图2 4 始呼叫流程图 2 3 2 终呼n q 过程 终呼叫流程涉及的消息包括p a g i n gr e q u e s t 、p a g i n gr e s p o n s e 、a s s i g n m e n t r e u e s t 、a s s i g n m e n t c o m p l e t e 等。终呼叫流程图如图2 5 所示首先由m s c 发 p a g i n gr e q u e s t 消息到b s c ，该消息是通过s c c p 的u d t 消息发送到对端，b s c 再通过b t s 寻呼该m s l 6 j 【7 j ，然后m s 回消息到b s ，b s c 回p a g i n gr e s p o n s e 消息 到m s c ，该消息通过s c c p 的c r 消息送到m s c ，m s c 为该呼叫建立个连接。 m s c 为该手机指配信道( 地面电路c i c ) ，m s c 通过d t l 消息向b s c 发指配请求 消息。b s c 回给m s c 指配完成消息。手机接着向m s c 发c o n n e c t 消息，进入 通话保持态。但上面的过程只是个成功的过程，其他情况没有考虑。在这个过 程巾任何阶段都可能出现异常情况。情况同起呼时的羊不多。 图2 5 终呼叫流程图 2 3 3 登记 登记是移动白将位置或状态等信息提供给网络的过程。登记可以由移动台发起 或在移动台接入时实现。b s 将l o c a t i o nu p d a t er e q u e s t 消息带在c o m p l e t el a y e r 3 c d m a 嚼络a 撩髓应用研究及实现 i n f o 渍愚申，舅二褥这令“完全第二三层游惑”俸为s c c p 连接谤求c r 鼹矮户数据蕊 分向m s c 发送；m s c 向b s 回s c c p 连接证实c c 。c c 的用户数据部分为空：作 为一耪这铎，迄可竣逡纛嚣蕊“撩投请慕”演塞存c c 靛矮产数据帮分中发送； m s c 向b s 发送“登记接受”( l o c a t i o nu p d a t e a c c e p t ) 戚“登记拒绝”( l o c a t i o n u p d a t er e j e c t ) 瀵惑；m s c 发起滚除过程( c l e a rc o m m a n d 、c l e a rc o m p l e t e ) ：m s c 发起s c c p 清除( r l s d 、r l c ) ：登记过程结束f 4 j 。一般求浼登记结束后就进行对 该m s 筑鉴彀过程，m s c 发b s m a p 类型涎a u t h e r t i c a t i o nr e q u e s t 游息剩b s c ， 该消息中带有r a n d u 等信息。m s 收到a u t h e n t i c a t i o nc h a l l e n g e 后计算a u t h u ， 劳在空中澄息a u t h e n t i c a t i o n c h a l l e n g er e s p o n s e 申将计箕结果逗瓣给b s 。8 s 则夺 a u t h e n t i c a t i o nr e s p o n s e 中将这个结果传送给m s c ； 该流程鬟如图2 6 辑示。 鉴权是认证m s 的一种方法，通过拒绝给无效移动台服务来逸到防盗群的。黪 救方法包括a c 和m s 里灼公钥辫法和s s da 参数。杰鉴投时a c 产生缒枫数 r a n d 送往m s i “j 。在a c 和m s ，s s da 、r a n d 、e s n 等被嗣作鉴权簿法韵输 入，如果两者的计算结聚a l r i t t 吻合，删鉴投成功。鉴投分为两神，第一种鉴投 中，r a n d 在寻呼信道上广播，m s 在接入消息中携带鍪授参数避行鉴被；第二种 为独特奄询。第鼬鉴权对于a 接口透蹦。中国c d m a 标准草稿中认为第一种鉴 投已麓满足需要，匿此獭待查海在第一阶段不需要。，独蒋查淘即可以在照务信遵 上进行又可以在控制信邋上进行。 黼2 6 带鉴权的登记过程 2 3 ，4s s d 雯新 s s d 是s h a r e ds e c r e td a t a 的英文缩丐，表示挟享保密数据的意思，是手机内部 与瓣络蘸( 一黢豢鎏裰中沦a c ，若s s d 共享豹话。v l r 也可懿蹙有该功髓) 薨 a 接口信令及业务技术难点分析 同保持该数值的一致性，它用来计算鉴权参数a u t h u 的，只有手机与网络侧保 持该数据的同步性与一致性，手机才能鉴权成功，才能接入网络。 s s d 更新流程图如图2 7 所示。根据i o s 2 0 a ，s s d 更新只能在业务，语音信 道上进行，不能在控制信道上进行。但在即将出台的中国c d m a 标准中将支持在 控制信道上的s s d 更新。m s c 向b s 发送s s du p d a t er e q u e s t 以指示m s 需要更 新s s d 。在消息中包含有计算s s d 所需的r a d s s d ；b s 收到该消息后在空中接 口上发送s s du p d a t eo r d e r 以指示m s 更新s s d ；m s 计算出新的s s d 后向b s 发送b a s es t a t i o nc h a l l e n g eo r d e r ，b s 向m s c 发送b a s es t a t i o nc h a l l e n g e 消息以 验证m s 的计算是否正确。消息中包括r a n d b s 参数；m s c 在b a s es t a t i o n c h a l l e n g er e s p o n s e 消息中向b s 返回计算a u t h b s 。b s 收到该消息后，在空中接 口以b a s es t a t i o nc h a l l e n g ec o n f i r m a t i o no r d e r 将a u t h b s 传给m s ：m s 检查 a u t h b s 如果正确，向b s 发送s s du p d a t ec o n f i r m a t i o no r d e r ：否则发送s s d u p d a t er e j e c t i o no r d e r 。b s 则在s s du p d a t er e s p o n s e 消息中将结果传给m s c 。 陶2 7s s d 更牙流释幽 2 3 5 设备管理部分 a 接口设备管理部分是用来管理有关地面电路、过载控制的设各管理部分，用 来对m s c 与b s c 之间的承载业务进行有效的支持。这部分的信令交互包括全局 复位、复位电路、电路阻塞解闭、过载消息i2 1 1 3 n 这些消息都是双向的，也就 是说可以是l 行消息也可以是下行消息。设备管理类消息部是通过s c c p 的无连 接业务进行传递。 地而电路管理属于b s m a pc j 设备管理部分，对交换机和基站之问被用作承载 业务( 语音或数据) 的设施进行管理，物理层采用数字传输，一条p c m 线上信息传 输速率为2 0 4 8 k b i v s ，采用时分复h j 技术，可分为3 2 个时隙，逻辑f 可作为3 2 个 速率为6 4 k b i v s 的信道。可用两个字节来 | ；j 、志一条地面t 乜路，所以电路识别码编码 如图2 8 所示。 c d m a 隔络a 接口应用研究及实现 765 4 32 10 八位组 单元识别 l bdf g h2 j k3 图2 8 电路识别编码图 单元识别用来标志电路识别码信息单元：比特a k 用来标识某条p c m 线；比 特x x x x x 规定实际采用的时隙。对于设备管理部分的消息，下面分别讨论： 1 全局复位( c , l o b a ls y s t e mr e s e t ) 全局复位的目的是故障时重新初始化b s 和m s c 。由于故障的类型是全局的， 所以所有消息都是作为全局消息使用无连接的s c c p 服务来传输的。 在检测到全局故障或作为一个初始化的结果，b s 或m s c 向对方发送一条复位 消息。然后对方执行所有的初始化功能，例如：释放所有受影响的呼叫和参考、 置闲电路。在足够的初始化保护时间后，给对方回复位证实消息。 图2 9 是b s c 向m s c 发全局复位消息流程图“，如果b s 出现故障导致有关处 理的参考信息丢失，则b s 发“r e s e t ”消息到s c ，s c 收到此消息后，释放受影 响的呼叫和删除受影响的参考信息，并置所有与该b s 有关的电路为空闲状态。在 定时器t 2 逾时后，m s c 返回一个“r e s e ta c k n o w l e d g e ”消息到b s 指示所有参考 信息都已删除。 幽2 9b s 侧全局复位程序 如果m s c 出现故障导致有关处理的参考信息丢失，则n s c 发送一个“复位”消 息到b s ，b s 收到此消息后释放所有受影响的呼叫并删除受影响的参考信息。如果 m s c 发送“复位”消息到b s 后，在t 1 6 时间内没有收到“复位证实”消息，则重 复复位程序。如果失败重复次数超过嘲管后台设置的复位失败次数，复位程序被 终止，并通知网管巾心。 2 复位电路消息 复位电路程序的目的是故障仅影响r 一小部分设备时恢复m s c b s 中的系统信 息。这条消息是双向的，可以甫m s c 发起，也可以由b s c 发起。流程图“1 如图2 一 1 0 所示。 a 接口信令及业务技术难点分析 幽2 一1 0 复位电路流程 3 过载消息 过载控制的f = i 的是为了在系统资源紧张的情况下控制q k 务流罱。流量控制的目的 足遏制源处的、f k 务景，必须进行相应的算法处理。图2 一ii 是s c 过载向f f s c 发 过载消息的流程圈1 。这里的t j 、t 6 定时器主要是州c 为检测系统负荷状态而 设旨的。 图2 1 l 盯颂6 过载流程 2 4a 接口模块划分以及关键技术 2 4 1a 接口模块化分 经过23 节的a 接u 业务分析，可以看卅a 接 j 是移动台接入m 络的所必须 的，它把b s 1 jm s c 联系起来，a 接 j 咖议标准规定了a 接【j 、务层流稃所应遵 循的标准雨i 舰范，m 于在a 接ui ：走的信令都足标准的，部是彳1 誊可循的，所以 a 接u 、f k 务层设计流稃卜完全遵循标准。按a 接l j 实现的功能束划分，a 接l j 、；k 务层可划分为呼叫处理和补充、i p 务处理模块、咒线资源管理模块、移动- 日倚四 模块、以及地而l i 路篱理模块。呼叫处胛模块处理仃天呼叫的、1 1 1 务，i 。要足仃父 m s 呼叫业务的模块，无线资源管珲模块i i 要是处理b s 之间的暖切换币软叨换，移 动性管理模块足针对用户位嚣佶息以及用户的鉴权和加南问题的，地嘶 乜路管坶 模块是对b s c jm s c 之州的话小i k 务的进行传输的通道，可以处珲一些f 荚地 1 4c d m a 嘲络a 接口应用研究及实现 面电路管理方面的消息。上面的划分纯粹是业务处理上的划分，除了业务处理模 块以外，还应该有能辅助a 接u 业务实现的一些模块，如s c c p 、【k 务支撑模块、 编解码模块、资源管理模块等。 这样划分的目的是为了实现f 二的方便，由于各个模块之问相对独立，能有效的 控制错误的传递范围，使每个模块的作用范围在该模块的控制范围之内。在这晕， 每个模块的事务处理的需求小一样，某一层次上的模块可能会存在着判断处理， 这样呵能会影响其他层的模块处理。 由于a 接口业务只是m s c 、k 务的一部分，若把v l r 与m s c 合为一体的话， a 接u 就可能与v l r 直接打交道。m s c 是c d m a 网络的核心，提供交换功能、 负责完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、摹站管 理等功能，并提供面向系统其它功能实体和面向固定网(