第4章 GSM网络的信令与协议5.ppt

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 主要内容 信令系统 GSM协议集 无线接口信令协议 Abis接口的分层结构 A接口的分层结构 4 1信令系统 1 OSI七层模型 物理层 PhysicalLayer 规定通信设备的机械的 电气的 功能的和规程的特性 用以建立 维护和拆除物理链路连接 数据链路层 DataLinkLayer 在物理层提供比特流服务的基础上 建立相邻结点之间的数据链路 通过差错控制提供数据帧 Frame 在信道上无差错的传输 并进行各电路上的动作系列 网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点 确保数据及时传送 传输层具有缓冲作用 为上层提供端到端 最终用户到最终用户 的透明的 可靠的数据传输服务 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 OSI七层模型 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 NO 7信令方式是国际化 标准化的通用公共信道信令系统 具有信道利用率高 信令传送速度快 信令容量大的特点 它不但可以传送传统的中继线路接续信令 还可以传送各种与电路无关的管理 维护 信息查询等消息 而且任何消息都可以在业务通信过程中传 可支持ISDN 移动通信 智能网等业务的需求 其信令网与通信网分离 便于运行维护和管理 可方便地扩充新的信令规范 适应未来信息技术和各种业务发展的需要 是通信网向综合化 智能化发展的不可缺少的基础支撑 INAP 智能网应用部分OMAP 操作维护应用部分MAP 移动应用部分TCAP 事务处理能力应用部分TUP 电话用户部分ISUP ISDN用户部分SCCP 信令连接控制部分MTP 消息传递部分ISP 中间服务部分 1 消息传递部分 MTP MTP的主要功能是在信令网中提供可靠的信号信息的传送 它包括信令数据链路功能 第一级 信令链路的功能 第二级 和信令网的功能 第三级 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 2 信令连接控制部分 SCCP 信令连接控制部分扩展了MTP的业务功能 增加了利用全址地址 GT 和子系统号码 SSN 的寻址功能 即 信令连接控制部分为消息传递部分提供附加功能 以便通过NO 7信令网 在电信网中的交换局和交换局 交换局和特种服务中心 管理和维护中心 之间传递电路相关和非电路相关的信令消息和其他类型的信息建立无连接和面向连接的网络业务 它提供四类业务 a 0类 基本无连接类 b 1类 顺序无连接类 c 2类 基本定向连接类 d 3类 流量控制定向连接类 3 ISDN用户部分 ISUP 规定电话或非话交换业务所需的信令功能和程序 它不但可以提供用户基本业务和附加业务 而且支持64kbit s和n 64kbit s等多种承载业务 我国NO 7信令网的组成结构我国采用三级信令网结构 第一级为高级信令转接点 HSTP 第二级为低级的信令转接点 LSTP 第三级为信令点 SP NO 7信令网采用了备份冗余度的措施来保证整个信令网的高度可靠性 信令网具有以下的结构特点和要求 1 第一级HSTP采用两个平行的A B平面网 A B平面的两个HSTP呈网状连接 A平面与B平面之间成对的HSTP间相连接 2 每个LSTP固定连接至A B平面内成对的HSTP LSTP至A B平面两个HSTP的信令链路组之间采用负荷分担方式工作 3 SP至LSTP根据具体情况采用固定或自由连接方式 每个SP至少连至两个STP LSTP或HSTP 若连至HSTP时 应分别固定连至A B平面内成对的HSTP SP至两个STP或 LSTP 的信令链路组间采用负荷分担方式工作 4 每个信令链路组至少应包括两条信令链路 并尽可能采用分开的物理通路 5 两个信令点间若信令业务量足够大时可以设置直达信令链路 6 第一级STP HSTP 设置在直辖市各省区内 第二级STP LSTP 设在地区或一个地级市内 电话网和信令网的对应关系 C1和C2中心都由HSTP汇接 C3 C4由LSTP汇接 7 信令区的划分和信令点的编码 全国信令网分为33个主信令区 每个主信令区由若干个分信令区组成 在中央直辖市 省和自治区分别设主信令区 话务低的省 自治区合用高级信令转接点 HSTP 香港 澳门地区和台湾省都暂定为主信令区 主信令区编码 由小到大顺序给各省 直辖市 自治区 分信区编码分配给省内地区 地级市和直辖市的汇接区及有效县 HSTP国际局 C1局 C2局连接至HSTP上的各种特服中心 HSCP 均单独分配一个分信区编码 每个HSCP 国际局 C1局和C2局 HSTP还分别分配一个信令点编码 在一个分信令区内LSTP C3局C4局 C5局汇接局与LSTP相连的特服中心 LSCP 国际边境局均单独分配一个信令点编码 GSM系统的主要接口是指A接口 Abis接口和Um接口 这三种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台 基站子系统和网路子系统设备能纳入同一个GSM数字移动通信网运行和使用 A接口其物理链接通过采用标准的2 048Mb sPCM数字传输链路来实现 此接口传递的信息包括移动台管理 基站管理 移动性管理 接续管理等 在A接口中 它遵循GSM规范08系列的要求 Layer1 物理和电器参数及信道结构 定义MSC BSC物理层结构 采用公共信道信令NO 7 CSS7 的消息转移部分 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 信令信道使用2Mbit s链路中的TS16 2Mbit sPCM链路中的TS0通常用于传输MSC与BSC之间的同步信号 其他时隙 TS1 TS15 TS17 TS31 传输业务信号 在该接口中 业务信号的传输速率为64Kbit s 为A律PCM编码方式 A接口Layer2 网络操作程序 定义数据链路层和网络层 即MTP2 Q 702 Q 703 和MTP3 Q 704 Q 705 SCCP Q 711 Q 714 其中MTP2是HDLC 高级数据链路控制 协议的一种变体 帧结构分别是由标志字段 控制字段 信息字段 校验字段和标志序列所组成 MTP3和SCCP 信令连接控制部分 则主要完成信令路由选择等功能 Layer3 应用层 包括BSS应用规程 BSSAP 和BSS操作维护应用规程 BSSOMAP 完成基站系统的资源和连接的维护管理 业务的接续及拆除的控制 Abis接口用于BTS 不与BSC并置 与BSC之间的远端互连方式 物理链接通过采用标准的2 048Mb s或64kbit sPCM数字传输链路来实现 此接口支持所有向用户提供的服务 并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配 BSC支持900MHZ和1800MHZ两种基站SITE配置 Abis接口遵循GSM规范08 5X系列要求 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 控制字段 信息字段 校验字段和标志序列 在标志字段中包括SAPI 服务接入点标识 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 Abis接口Layer3 在上层部分 主要传输BTS的应用部分 包括无线链路管理 RLM 功能和操作维护功能 OML 在Abis接口上BSC提供BTS配置 BTS监测 BTS测试及业务控制等信令控制信息 同一基站的多个TRX可以共用一条LAPD信令链路 链路应该具备流量指示功能 如果采用复用方案 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 D接口用于交换有关移动台位置和用户管理的信息 为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫 D接口的物理链接是通过移动业务交换中心 MSC 与归属用户位置寄存器 HLR 之间的标准2 048Mb s的PCM数字传输链路实现的 B接口用于移动业务交换中心 MSC 向访问用户位置寄存器 VLR 询问有关移动台 MS 当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器 VLR 有关移动台 MS 的位置更新信息等 C接口用于传递路由选择和管理信息 如果采用归属用户位置寄存器 HLR 作为计费中心 呼叫结束后建立或接收此呼叫的移动台 MS 所在的移动业务交换中心 MSC 应把计费信息传送给该移动用户当前归属的归属用户位置寄存器 HLR 一旦要建立一个至移动用户的呼叫时 入口移动业务交换中心 GMSC 应向被叫用户所属的归属用户位置寄存器 HLR 询问被叫移动台的漫游号码 C接口的物理链接方式与D接口相同 E接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换 E接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 MSC 之间的标准2 048Mbit sPCM数字传输链路实现的 F接口用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息 F接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 MSC 与移动设备识别寄存器 EIR 之间的标准2 048Mbit s的PCM数字传输链路实现的 G接口定义为访问用户位置寄存器 VLR 之间的接口 当采用临时移动用户识别码 TMSI 时 此接口用于向分配临时移动用户识别码 TMSI 的访问用户位置寄存器 VLR 询问此移动用户的国际移动用户识别码 IMSI 的信息 G接口的物理链接方式与E接口相同 GSM系统与其它公用电信网的接口其它公用电信网主要是指公用电话网 PSTN 综合业务数字网 ISDN 分组交换公用数据网 PSPDN 和电路交换公用数据网 CSPDN GSM系统通过MSC与这些公用电信网互连 其接口必须满足CCITT的有关接口和信令标准及各个国家邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准 根据我国现有公用电话网 PSTN 的发展现状和综合业务数字网 ISDN 的发展前景 GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口 其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间标准2 048Mbit s的PCM数字传输实现的 根据OSI基本原理 可对GSM系统系统功能做分层结构 描述如下图所示 传输 数据传输功能 在沿着通信路径的各段上提供携带用户数据 并提供实体间传送信令的方法 RR 无线资源管理 在呼叫期间建立和释放移动台和MSC之间的稳定连接 主要由MS和BSC完成 MM 移动性和安全性管理 当环境发生变化时 移动台可以作出不同网络的蜂房选择 使呼叫用户过程有效建立 还需基础设施来管理用户的位置数据 位置更新 CM 通信管理 应用户要求 在用户之间建立连接 维持和释放呼叫 可分为CC 呼叫控制 SSM 附加业务管理 SMS 短消息业务 OAM 运行 管理和维护平面 为运营者操作提供手段 它直接由传输层提供服务 GSM协议栈结构图示如下 RIL3 CC 无线接口第3层 CC层RIL3 MM 无线接口第3层 MM层RIL3 RR 无线接口第3层 无线资源管理层RSM 信道释放确认SCCP 信令连接控制部分MTP 信息传递部分BSSMAP 基站子系统移动应用部分LAPDm ISDN的Dm数据链路协议TCAP 转移能力应用部分MAP 移动应用部分LAPD D信道链路接入协议 协议分层结构信号层1 也称物理层 这是无线接口的最低层 提供传送比特流所需的物理链路 例如无线链路 为高层提供各种不同功能的逻辑信道 包括业务信道和逻辑信道 每个逻辑信道有它自己的服务接入点 信号层2主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路 L2协议基于ISDN的D信道链路接入协议 LAP D 但作了更动 因而在Um接口的L2协议称之为LAP Dm 信号层3这是实际负责控制和管理的协议层 把用户和系统控制过程中的特定信息按一定的协议分组安排在指定的逻辑信道上 L3包括三个基本子层 无线资源管理 RR 移动性管理 MM 和接续管理 CM 其中一个接续管理子层中含有多个呼叫控制 CC 单元 提供并行呼叫处理 为支持补充业务和短消息业务 在CM子层中还包括补充业务