第5章 GSM网络的信令与协议Y

GSM网络信令与协议 移动网规模庞大 设备众多 而且其协议规范非常复杂 多厂商设备之间还存在互连互通的差异 因此网络配置的合理性和适应性有待提高 另一方面 由于移动网的 移动 特性 网络规划建设存在一定难度 如小区划分不仅会受到地形 环境影响 而且会受到用户 业务分布和需求变化等情况的影响 信令协议概述 为了进行网络维护和优化 需要对业务接入的汇聚节点 系统与系统之间乃至整个网络进行测试 通过测试获得从系统 设备到用户及其业务高层应用的全面和细致的特性 从中找出问题或者系统瓶颈 要找出移动通信系统中的存在的问题 必须深入的分析整个移动通信过程 必须对移动网信令及其相关协议有清楚的认识和理解 在这基础上 才能进行高层次的基于信令流程的GSM移动网维护与优化分 GSM信令与协议的相关知识就必须进行掌握 特别是无线空中接口中的3层信令是必须要有所了解的 信令协议概述 GSM是一个复杂的移动通信系统 其中传送的除了话音信息以外 还有大量的信令信息需要传送 为完成不同设备的互联 以及通讯接续过程 设备或各个子系统之间必须通过各种接口按照规定的协议实现互连 分散的设备需要相互配合才能完成某项任务 这样在执行任务时就需要交换信息 使通信网中的各种设备协调动作 因此各设备之间必须相互交流各设备状态的监视和控制信息 以说明各自的运行情况 提出对相关设备的接续要求 从而使各设备之间协调运行 信令协议概述 在通信系统中把协调不同实体所需的信息 交换设备之间相互交换的信息必须遵守一定的协议和规则 这些协议和规则就称为信令信令系统指导系统各部分相互配合 协同运行 共同完成某项任务 GSM系统中 信令消息具体体现在接口的协议和规范上 下面将从子系统互连和接口的分层模式来说明GSM系统中主要协议的结构和相互关系 信令协议概述 接口与协议 接口 两个相邻实体之间的连接点 协议 说明连接点上交换信息需要遵守的规则 是各个功能实体之间共同语言 两个实体之间通过接口传递特定的信息流 这种信息流必须按照规定的语言传递 双方才能相互理解 一种协议在传递过程中要经过若干个接口 或者说同一个接口要用到多种协议 通信网络的OSI七层模型 随着通信和计算机两大领域的互相渗透以及各种电信新业务的问世 电信网需要和许多智能数据终端相连 需要传送大量与电路无关的数据 包括各种复杂的网络管理和业务控制信息 这就要求信令系统具有更大的灵活性和开放性 能够适应计算机通信和电信网智能化发展的需要 为了解决不同系统的互连问题 国际标准化组织 InternationalOrganizationforStandardization ISO 于1977年提出了一种不基于特定机型 操作系统或公司的网络体系结构 即 开放系统互连参考模型 OpenSystemInterconnection OSI OSI定义了异种机连网的标准框架 为连接分散的 开放 系统提供了基础 既任何两个遵守OSI标准的系统可以进行互连 通信网络的OSI七层模型 OSI采用分层结构化技术 将整个网络的通信功能分为7层 由低到高分别如下 物理层 PhysicalLayer 数据链路层 DataLinklayer 网络层 NetworkLayer 传输层 TransportLayer 会话层 SessionLayer 表示层 PresentationLayer 应用层 ApplicationLayer 通信网络的OSI七层模型 OSI是从逻辑上将功能分组 每一层完成一特定功能 功能类似或相关的归于一层 各层功能明确且易于管理 每一层的真正功能是为其上一层提供服务 通信实体之间的通信是各层之间的通信 各层只和自己相同的层次进行信息交换 通信网络的OSI七层模型 OSI模型各层的基本功能 物理层 提供为建立 维护和拆除物理链路所需的机械的 电气的 功能和规程的特性 提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示 数据链路层 为网络层实体提供点到点无差错帧传输功能 并进行流控制 网络层 为传输层实体提供端到端的交换网络数据传送功能 使得传输层摆脱路径选择 交换方式 拥挤控制等网络传输细节 可以为传输层实体建立 维持和拆除一条或多条通信路径 对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告 OSI模型各层的基本功能 传输层 为会话层实体提供透明的 可靠的数据传输服务 保证端到端的数据完整性 选择网络层能提供的最适宜的服务 提供建立 维护和拆除传输连接功能 会话层 为彼此合作的表示层实体提供建立 维护和结束会话连接的功能 完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应 提供会话管理服务 表示层 为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务 如代码转换 格式转换 文本压缩 文本加密与解密等 OSI模型各层的基本功能 应用层 提供OSI用户服务 如语音 数据 文件的传送 电子邮件等应用功能模块数据组成 报头 DATA OSI模型中数据构成 封装 Encapsulation 是指网络节点 Node 将要传送的数据用特定的协议头打包 来传送数据 有时候 我们也可能在数据尾部加上报文 这时候 也称为封装 OSI七层模型的每一层都对数据进行封装 以保证数据能够正确无误的到达目的地 被终端主机理解及处理 让我们来看一下数据从主机A到主机B的封装过程 首先 主机A的应用层信息转化为能够在网络中传播的数据 能够被对端应用程序识别 然后 数据在表示层加上表示层报头 协商数据格式 是否加密 转化成对端能够理解的数据格式 数据在会话层又加上会话层报头 以此类推 传输层加上传输层报头 这时数据称为段 Segment 网络层加上网络层报头 称为数据包 Packet 数据链路层加上数据链路层报头称为帧 Frame 在物理层数据转换为比特流 传送到交换机 通过交换机将数据帧发向路由器 同理 路由器也逐层解封装 剥去数据链路层帧头部 依据网络层数据包头信息查找到去往主机B的路径 然后封装数据发向主机B 主机B从物理层到应用层 依次解封装 剥去各层封装报头 提取出发送主机发来的数据 完成数据的发送和接收过程 OSI模型中数据构成 OSI模型的主要特点 1 OSI参考模型定义的是一种抽象结构 它给出的仅是功能上和概念上的标准框架 该模型与具体实现无关 2 每层完成所定义的功能 对某一层功能的修改并不影响其他层 3 不同系统的同层实体间使用该层协议进行通信 逻辑意义上的通信 只有最底层才发生直接数据传送 4 同一系统内部相邻层实体间的接口定义了服务原语以及向上层提供的服务 5 OSI参考模型本身并不引起网络通信 必须执行某个实现某层功能的协议时 才执行有形的网络通信 只有协议才涉及某一层的实现描述因此 模型的最大作用是提出了功能划分原则 描述了网络通信所需的各种服务 6 两种不同的协议可能隶属模型的同一层功能实现 但它们之间并不能协同工作 只有执行相同协议的实体才能彼此通信 OSI模型的主要特点 信令的分类有多种方式 七号信令 按信令的功能分为 线路信令 路由信令 管理信令 按信令的信道传送方式 信令分为 随路信令共路信令 按信令的工作区域分为 用户线信令 局间信令 随路信令 CommonAssociateSystem 交换网络 交换网络 信令设备 信令设备 信令信息走话路 随路信令是信令消息在对应的话音通道上传送的信令方式 中国一号就是随路信令系统 共路信令 CommonControlSystem 信令信道和业务信道完全分开 在公共的数据链路上以消息的形式传送一群话路的信令方式 中国七号就是共路信令系统 交换网络 交换网络 信令设备 信令设备 信令链路 话路 1 我们一般采用2M一次群数字中继传输线上的一个时隙 64kbps TS0除外 作为信令信道 称为信令链路 2 模拟传输线上也可以传送七号信令 借助MODEM发送信令消息 典型速率为2400bps和4800bps 共路信令系统的传送方式 共路信令系统的特点 1 信道利用率高一条64Kbit s的信令链路可平均为3000个中继话路服务 随路信令中 16个子帧的TS16仅仅为30个中继话路服务 2 信令传送速度快一条64Kbit s的信令链路每秒至少传送8000个数字 地址号码可以在一个消息中发送完毕 随路信令系统的记发器信号采用收发互控信号 发送持续时间长 一个信令只能包含一个数字 如发送8位被叫号码 就需8个信令收发周期 持续几百毫秒 在随路信令系统中 一个信令链路一般每秒传送10个左右的数字 3 信令容量大共路信令系统一个信令消息长度最大为272个字节 一个八位码就能表示256种不同的含义 可包含多种消息 信息容量很大 随路信令系统的记发器信令采用多频编码信令 前向信令为六中取二 有15种 后向为四中取二 有6种 可见信令容量十分有限 共路信令系统的特点 4 应用范围广泛 可支持ISDN 移动通信 智能网等业务5 信令网与通信网分离 便于维护和管理6 可方便地扩充新的信令规范 适应未知业务发展 共路信令系统的优点也对共路信令系统提出一些特殊要求 要求传输误码率低 因为七号信令是以二进制编码形式发送的 如果传输时出现误码 信息就会出错 因此信令链路必须有极高的可靠性 而且信令系统须具有完备的信令网功能和安全性措施 要求话路有自检能力 共路系统 信令畅通并不意味着话路畅通 共路信令系统应具有话路导通检验功能 共路信令系统的特点 No 7信令基本术语 1 No 7信令网 2 信令点和信令转接点 3 信令链路和信令链路集 4 信令点编码 5 直联与准直联方式 6 信令单元 No 7信令网 N0 7信令网是独立于电信网的支撑网 是电信网中用于传输No 7信令消息的专用数据网信令网的三要素 信令点 信令转接点 信令链路 信令点和信令转接点 信令点 信令网上产生和接收信令消息的节点 是信令消息的起源点和目的点信令转接点 若某信令点既非信令源点又非目的点 其作用仅是将从一条信令链路上接收的消息转发至另一条信令链路去 则称该信令点为信令转接点 信令链路与信令链路集 信令链路 连接各个信令点 信令转接点 传送信令消息的物理链路称为信令链路信令链路集 具有相同属性的信令链路组成的一组链路集 即指本地信令点与一个相邻的信令点之间的链路的集合 SPa 链路集 链路0 链路1 SPb 链路n 链路集号 对链路集的编号 对于同一信令点 链路集号是唯一的 信令链路编码 SLC 对于相邻两信令点之间的所有链路 需对其统一编号 称为SLC 它们之间的编号应各不相同 而且两局应一一对应 对于到不同局向的信令链路可以有相同的链路编码 SPa SPc 链路集0 链路集1 o 1 o 1 2 SPb 链路集号和信令链路编码 信令点编码 信令网中用于标识每一个节点的唯一编码为便于信令网管理 国际和国内信令网采用各自独立的编号计划国际信令网编码采用14位信令点编码 我国信令网采用24位信令点编码 信令点编码 国际信令网编码采用14位信令点编码 大区识别 区域网识别 信令点标识 3bit 8bit 3bit 大区识别 用于识别世界编号大区 我国的大区识别为4区域网识别 用于识别每个世界编号大区内的区域网 我国的区域网识别为120 信令点标识 用于识别区域网中的信令点 我国信令网信令区的划分与我国信令网的三级结构相对应 分为主信令区 分信令区 信令点三级 这样HSTP设在主信令区 LSTP设在分信令区 我国的信令网划分为33个主信令区 每个主信令区又划分为若干个分信令区 主信令区按中央直辖市 省和自治区设置 一个主信令区内一般只设置一对HSTP 分信令区的划分原则上以一个地区或一个地级市来进行 一个分信令区通常设置一对LSTP 一般设在地区或地级市电信局所在城市 信令点编码 国际信令网编码采用24位信令点编码 主信令区编码 信令点标识 8bit 8bit 8bit 分信令区编码 源信令点与目的信令点 源信令点 OPC 生成信令消息的信令点 目的信令点 DPC 信令消息发往的信令点 SP SP STP 源信令点 目的信令点 信令转接点 直联与准直联方式 信令传送方式即信令消息经由怎样的路线由起源点发送至目的地 在七号信令系统中常用两种传送方式 直联方式 两个信令点之间通过直达信令链路传递消息 此时 话路和信令链路是平行的 STP之间采用 准直联方式 两个信令点之间通过预先设定的多个串接的信令链路传递消息 SP之间采用 No 7信令网以准直联为主 直联为辅 直连方式 准直连方式 话路 信令链路 信令单元 信令点之间传递信令消息的最小单位 以数字编码的形式构成 信令单元的长度是可变的 由多个8bit组成 插在PCM系统的某一个时隙中传输 No 7信令系统的功能级 1 No 7信令系统的基本结构 2 No 7信令系统的分层结构 3 No 7信令系统各功能级结构简介 MTP TUP ISUP SCCP TCAP MAP CAP INAP No 7信令系统的基本结构 UP UP MTP MTP SP1 SP2 七号信令系统的基本功能结构由两部分组成 公共的消息传递部分MTP提供一个可靠的消息传递系统 适合不同用户的独立用户部分UP负责信令消息的生成 语法检查和信令过程控制 七号信令系统的分层结构 七号信令系统与OSI七层的对应关系 图中 INAP 智能网应用部分OMAP 操作维护应用部分CAP CAMEL应用部分MAP 移动应用部分TCAP 事务处理能力应用部分BSSAP 基站子系统应用部分ISUP ISDN用户部分TUP 电话用户部分SCCP 信令连接控制部分MTP 消息传递ISP 中间服务部分 L7 应用层 L6 表示层 L5 会话层 L4 传输层 L3 网络层 L2 数据链路层 L 物理层 七号信令系统的功能级结构 MTP 第三级功能级 第二级功能级 第一级功能级 用户部分 消息传递部分 消息传递部分MTP MTP的的主要任务是保证信令消息的可靠传送 它可分为三级 信令数据链路 MTP 1 信令链路功能 MTP 2 信令网功能 MTP 3 信令数据链路级 这是No 7信令传送的物理层 它定义了No 7信令的电气和功能特征等 要求一条独立的数据传输通道 是No 7消息的传送载体 在目前交换机上 一般由PCM系统的某一时隙提供 如实际常采用PCM的TS16时隙 信令链路级 定义信令消息在数据链路上的传送方式和过程 如帧格式 差错检测 纠错重发 链路定位过程等 提供信令两端的信令可靠传送 信令网功能级 完成No 7信令的网络层功能 如目的地寻址 同时保证信令能正确传送到目的点 当信令网中某些点或传输链路发生故障时它能保证信令消息在信令网中仍能可靠地传递 七号信令系统的功能级结构 MTP MTP各级的含义 支持电话业务 控制电话网的接续和运行 如呼叫的建立 监视 释放等 TUP在移动网中使用时有一些特别的要求 故称MTUP 七号信令系统的功能级结构 TUP ISUP 在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能 以支持ISDN基本业务及补充业务 ISUP具有TUP的所有功能 因此可以代替TUP ISDN用户部分ISUP 电话用户部分TUP 信令连接控制部分SCCP 七号信令系统的功能级结构 SCCP SCCP的设计宗旨是和MTP 3结合 提供增加的网络功能 主要是提供增强的寻址功能 如增加了按GT方式寻址功能 扩充了MTP的用户部分 SCCP内部支持不同的子业务系统 SCCP也为MTP提供了附加功能 提供数据的无连接和面向连接业务 无连接业务是指不需预先建立连接就可传递消息 如智能网中帐号查询 移动网中用户鉴权等许多适时性很强的消息就是利用无连接业务传送的 面向连接业务是指预先建立连接 再大量传送消息 如移动网的A接口消息主要采用面向连接来传送 目前TCAP协议只建立在无连接业务上 事务处理应用部分TCAP 七号信令系统的功能级结构TCAP TCAP是No 7信令系统为各种通信网络业务提供的接口 如移动业务 智能业务等 TCAP为这些网络业务的应用提供信息请求 响应等对话能力 TCAP是一种公共的规范 与具体应用无关 具体应用部分通过TCAP提供的接口实现消息传递 如移动通信应用部分MAP通过TCAP完成漫游用户的定位等业务 TCAP在于提供了一个标准的消息封装机制 MAP CAP等不同的应用对应于TCAP消息中不同的成份 MTP消息 SCCP消息 TCAP消息 MAP消息 移动应用部分MAP 七号信令系统的功能级结构 MAP MAP是公用陆地移动网 PLMN 在网内以及与其他网间进行互连而设计的移动网特有的信令协议规范 MAP使GSM网络实体可以实现移动用户的位置更新 鉴权 加密 切换等功能 使移动用户可以正确地接入网络 发起和接收呼叫 CAMEL应用部分CAP 智能网应用部分INAP 七号信令系统的功能级结构INAP CAP INAP智能网应用部分 应用于有线智能网 INAP规定了有线智能网SCF与SSF互连的接口规程 CAP是CAMEL的应用部分 它基于智能网的INAP协议 应用于移动智能网 CAP规定了gsmSSF gsmSRF与gsmSCF互连的接口规程 HSTP HSTP LSTP LSTP SP SP SP SP SP 我国信令网的三级结构 我国信令网采用三级结构 HSTP LSTP SP 第一级 SP信令点 第二级 LSTP低级信令点转接点 汇接若干SP 并联至HSTP 第三级 HSTP高级信令转接点 汇接LSTP HSTP间全部采用直联方式 三级结构与信令点编码相对应 HSTP主信令点 LSTP分信令点 SP信令点 为考虑安全性 信令网采用A B结构相同的双平面方式 两平面互为备份 我国信令网的结构 A 我国信令网结构示意图 HSTP HSTP HSTP HSTP HSTP HSTP SP LSTP LSTP SP SP LSTP LSTP LSTP LSTP SP SP SP B A B D A C B D A C D F E C 我国七号信令网结构 我国七号信令网采用三级结构HSTP采用A B平面 以增强可靠性 信令网与电话网的对应关系 图例 话路 信令链路 SP DC1 SP DC2 SP 端局 HSTP LSTP SP TM HSTP LSTP SP TM SP INTS SP DC1 SP DC2 SP 端局 信令网的三级结构与电话网的三级结构一一对应 图例 话路 信令链路 TMSC1 TMSC2 MSC 端局 HSTP LSTP SP TM HSTPLSTP SP TM SP INTS TMSC1TMSC2 MSC 端局 信令网与移动网的对应关系 移动网采用三级和两级的混合结构 信令网与话路网一一对应 七号信令 信令的概念 为了在通信网中向用户提供通信业务 在网络内部要传送一些呼叫建立和呼叫释放等各种控制信号 这种以控制呼叫为主的网络协议成为信令 通信网络中的信令一般有 把来自主叫的和被叫的状态及号码信息传给交换机 在交换机内部传送信令 在交换网上传送信令消息 七号信令 信令的方式 随路信令CAS 共路信令CCS No 7系统属于共路信令系统 也就是信令信道和业务信道完全分开 在公共的数据链路上以消息的形式传送所有中继线和所有通信业务的信令信息 这是共路信令系统的基本特征 七号信令 七号信令系统由一个公共的消息传递部分 MessageTransferPart MTP 和若干个用户部分 UserPart UP 组成 MTP提供一个可靠的传递系统 保证两个不同地点UP之间传递的信令消息无差错 不丢失 不错序 不重复 MTP的功能是在只负责各信令点之间正确无误的传送信令消息 不负责消息内容的检查和解释 用户部分则是为各种不同电信业务应用设计的功能模块 负责信令的生成 语法检查 语义分析和信令过程控制它们体现了No 7信令系统对不同应用的适应性和可扩充性 七号信令 No 7信令消息实际上就是通信网上各节点 比如交换机控制处理器之间通信的数据分组 在信令链路上以分组交换的原理传送信令 因此No 7信令网本质上为数据通信网 是一种特殊的分组交换网 它形成了一个独立的七号信令网 5 2GSM网络信令与协议 GSM系统的接口连接图 Um A bis A B C D E F G N Um接口是MS与BTS之间的接口对于移动通信来说 大部分的信令都是和MS相关移动台虽然只和BTS有接口 但发往BTS和从BTS发往MS的信令消息中还包括了MS与GSM网中其他设备之间的通信信息 即要在无线接口上传输各种不同的协议物理层建立在无线信道上链路层为LAPDm网络层协议称为RIL3 RR 无线接口第三层RR协议 它只是整个第三层实体的一部分 用于支持无线连接处理和测量报告处理无线接口三层信令包含无线资源管理 RadioResource RR 移动性管理 MobilityManagement MM 和连接管理 ConnectionManagement CM 三个子层 Abis 接口 Abis接口是BTS与BSC接口Abis接口的物理层是PCM传输Abis接口的链路层是以LAPD GSM08 56 协议传送信息Abis接口的网络层是以基站管理层 BTSManagement BTSM 和RR进行控制的BTSM用于支持分配传输路径和测量报告处理 其承载方式是LAPD信令协议 A 接口 A接口是BSC与MSC之间的通信接口 MSC通过该接口连接MS此接口传递的信息包括移动台管理 基站管理 移动性管理 呼叫处理等功能A接口的物理层是数字传输2048Kbit S的传输A接口的数据链路层基于No 7信令系统MTP2A接口的网络层由MTP3和SCCP共同组成A接口在用户部分上传送的是基站子系统应用层 BaseStationSubsystemApplicationPart BSSAP 协议和Um3层信令BSSAP用以支持各种连接处理和切换过程 BSSAP消息的传送是以SCCP为载体的 B 接口 VLR与MSC之间的接口因为MSC一般和VLR合设 因此该接口一般为MSC的内部接口B接口用于MSC向VLR询问MS当前位置信息 或者通知VLR更新MS的当前位置信息 或者用于补充业务的操作等 C 接口 MSC与HLR之间的接口使用MAP信令 实际上是内置于MSC的VLR 通过此接口和HLR之间进行数据更新 查询等对移动用户数据的操作 从而使PLMN网络始终能跟踪用户的实际位置 把呼叫送达MS D 接口 VLR与HLR之间的接口该接口用于交换有关移动台位置信息及用户管理的信息为保证移动用户在整个服务区内能够建立和接受呼叫 则必须要在VLR与HLR之间交换数据如VLR需要告知HLR其所属的移动用户当前的位置信息 HLR需要把所有与VLR有关的业务数据发送给VLR 如果移动用户所在的VLR区域已经发生改变 HLR还需要删除移动用户在先前漫游VLR中的位置信息 另外 用户对所使用业务的修改请求 如补充业务操作 及运营者对用户数据的修改都要通过D接口交换数据利用MAP信令传送信息 E 接口 MSC与MSC之间的接口控制相邻区域不同的MSC之间进行切换的接口当MS在一个呼叫进行过程中 从一个MSC控制的区域移动到另一个MSC控制的区域时 为不中断通信需执行切换过程 而E接口正是用于MSC之间交换数据以启动和实现切换操作该接口使用MAP TUP或ISUP信令 F 接口 MSC与EIR之间的接口当MSC需要检查IMEI的合法性时 需要通过F接口与EIR交换与IMEI有关的信息传送的是MAP信令 G 接口 VLR与VLR之间的接口当移动用户漫游到新的VLR控制区域并且采用TMSI发起位置更新 此接口用于当前VLR从前一个VLR取得IMSI及鉴权集 通常 使用的GSM系统结构一般把VLR和MSC集成在同一实体内 大多数厂商的交换机都采用这种结构相应的 B接口变成内部接口 C接口和D接口可以走同一物理连接 E接口和G接口可以走同一物理连接在GSM系统中 信令消息在不同的接口有不同的形式 也就是有不同的信令协议 其中一个重要原因就是迁就已经存在的标准比如无线接口上的LAPDm协议就是从LAPD修改而来 GSM系统中层次结构和协议 物理层 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 Um接口的物理层建立在无线信道上 也就是GSML1 其余接口的物理层建立在PCM传输上 链路层 当数据通过物理层在收发之间进行传送时 需要把这些数据变成码流 而且提供一定的纠错能力 能够完成这些功能的信令协议处于数据链路层中 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LAPD 但作了更动 因而在Um接口的L2协议称之为LAPDm GSM网络的数据链路层上有下面几种协议 A接口以及MSC和其他网络实体之间走的是No 7系统中的MTP2层 Abis接口是通过LAPD信令传送 Um接口是通过根据LAPD协议修改的LAPDm协议传送信令 网络层 当数据经过数据链路层形成码流后 需要对这些信息流进行组织和路由选择 把信息传送到指定的目的地 这就需要网络层协议进行协调调度 网络层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 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管理SS单元和短消息业务管理SMS单元 网络层 在Um空中接口上 网络层使用的是CM MM和RR三个子层协议 RR管理涉及多个接口和实体 MM和CM直接与MSC建立连接 Abis接口上遵守的是BTSM和RR协议 A接口上的网络层由MTP3和SCCP组成 移动网络的用户层中 交换子系统侧各接口采用MAP协议 MAP是交换子系统各功能实体之间的协议 它采用交换协议数据与会话的方式 主要传递与移动台漫游相关的信息 MAP程序包括移动业务 操作与维护 呼叫处理等 MAP通过TCAP传送 而TCAP使用MTP和SCCP提供的业务 基站子系统和交换子系统之间的A接口采用的是BSSAP协议 它承载于MTP和SCCP之上 BSSAP涉及移动网中两大子系统 基站子系统和交换子系统之间的信息交互 所以非常重要 另外 移动网与其它网络之间由于主要完成呼叫接续的功能 所以采用TUP和ISUP 用户层 GSM的信令系统的特点 采用统一的接口定义 可适应多厂商环境 特别是统一的A接口 可以使运营公司选用不同厂商生产的MSC和BSS组成系统 但Abis接口是未开发统一的 因此BSS系统中的BSC和BTS只能选用一个厂家的设备 信令系统严格分层 支持业务开放和系统互连 在网络侧 即MSC HLR VLR EIR之间均采用和OSI7层结构一致的No 7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 网络接口一致的三层结构 网络侧信令着眼于系统互连 由No 7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 不同的实体所传送的信息流不同 但其中也可能有一些共同性 因此 某些协议可以用在不同的接口上 同一接口会用到多种协议 无线Um接口上存在的不同协议 SS协议用于移动台对HLR设置补充业务的参数 对于MM和CM BTS和BSC不对这类消息进行处理 涉及到MM和CM的设备主要是移动台以及HLR和MSC VLR 因此MM和CM用于移动台和MSC VLR之间交换用户移动性管理信息和通信接续信息 RR用于移动台和BSC之间交换无线资源分配信息 一种协议在传送过程中可以通过若干个接口 例如上述MM和CM协议在移动台传送到MSC VLR过程中至少要通过无线接口 Abis接口和A接口 GSM网络中的Um Abis和A接口是网络优化中经常涉及到的 包括的协议也最多 GSM接口上的具体协议 Um空中接口 Um接口是MS和系统连接的接口 该接口上面的信息全部在空中传送 物理层 Um接口的物理层建立在无线信道上 该层对各种逻辑信道进行划分 产生不同的逻辑信道 传送不同的上层信息 链路层 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空中接口是MS和BTS之间的接口 在该接口上需要建立一条在手机和基站之间可靠的专用数据链路 同时该接口还要和BTS与BSC之间的Abis接口相匹配 于是在Abis接口第二层的数据链路层协议LAPD之上 进行适当修改 形成了LAPDm协议 以便于在无线空中接口上传送以及和Abis接口的配合 链路层 LAPD和LAPDm协议 LAPDm协议中的主要帧 信息传递模式 网络层 Um接口的网络层是收发和处理信令消息的实体 由于在该接口上 存在不同的逻辑信道 因此为了把不同的信令分配到不同的逻辑信道上 Um的网络层中包括了RR MM CM这三个子层 其中在呼叫控制管理层中包含了呼叫控制 CallControl CC 单元 提供并行呼叫处理能力 同时还包含了补充业务管理 SupplementangServics SS 和短消息管理 ShortMessageService SMS 单元 在GSM网中 一个处于守侯状态的MS不能直接和MSC进行对话 因此为了完成业务接续 应该首先建立一个无线链接 让网络为其安排一个专用信道 这就是RR链接 然后建立与B