MF001001 GSM BSS信令与接口分析基础ISSUE10.docx

资源描述

MF001001 GSM BSS信令与接口分析基础ISSUE10.docx

《MF001001 GSM BSS信令与接口分析基础ISSUE10.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MF001001 GSM BSS信令与接口分析基础ISSUE10.docx（81页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

MF001001 GSM BSS信令与接口分析基础ISSUE10.docx

MF001001GSMBSS信令与接口分析基础ISSUE10

课程MF001001

GSMBSS信令与接口分析基础

ISSUE1.0

课程说明1

课程介绍1

课程目标1

相关资料

《M900/M1800数字蜂窝移动交换系统技术手册》

《M900/M1800数字蜂窝移动基站系统技术手册》

第1章七号信令系统概述

1.1七号信令的概念和特点

在通信系统中，存在互相之间通信的多个设备实体，为了完成一个特定的操作或通信过程，通信的双方之间需要一定的协调和控制信息，我们把这些协调控制信息称为信令。

信令的种类很多，从信令本身的信号类型分，可以分为模拟信令和数字信令。

模拟信令以模拟信号表示控制信息；数字信令以各种数字信号表示控制信息。

显然，从信令消息的控制能力、传输速度、效率等多方面考虑，数字信令系统的性能远高于模拟信令系统。

信令系统从传输信号的方式分类，又可以分为随路信令和共路信令。

随路信令与话路（业务信道）共用同一条传输通道；共路信令采用专用的信令传输通道，以一条或几条信令传输通道上传输的信令信息去控制大量的话路（业务信道）接续。

从信令系统的效率、可靠性等多方面考虑，共用信令系统优于随路信令系统。

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系统采用七号信令系统，属于数字信令和共路信令的范畴。

1.1.1基本术语

下面让我们回顾一下七号信令的几个基本术语。

信令网由信令点、信令转接点和互连的信令链路组成。

在物理上和通信网是融为一体的，它是一种支撑网。

图1-1是我国信令网的三级结构示意图：

图1-1我国信令网的三级结构

信令点（SP）：

是信令消息的起源点和目的点，通常信令点就是通信网中的交换或处理节点，例如交换机、操作维护中心、网络数据库等。

常用符号“○”表示。

在特殊情况下，一个物理节点可以定义为逻辑上分离的两个信令点。

比如国际出入口局，即要做国内信令网的一个信令点，又要做国际信令网中的一个信令点，常称为网关点。

信令点以信令点编码为标识。

信令点编码有两种：

14位和24位。

源信令点编码记位OPC，目的信令点编码记为DPC。

信令转接点（STP）：

具有转接信令的功能，它可以将一条信令链路的信令消息转发至另一条信令链路，常用符号“□”表示。

STP用信令点编码来标识。

STP分为独立的STP和综合的STP。

STP在三级信令网中分为低级信令转接点（LSTP）和高级信令转接点（HSTP）

信令链路（SignallingLink）：

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。

相同属性的信令链路组成一个链路集。

到同一局向的所有链路可属一个链路集，也可属多个链路集；但两个相邻的信令点之间的信令链路只能属于一个链路集。

对于相邻两信令点之间的所有链路，需对其统一编号，称为信令链路编码（SLC），它们之间编号应各不相同，而且两局应一一对应。

对于到不同局向的信令链路可有相同的链路编码。

1.1.2信令传送方式

在七号信令系统中采用两种信令传送方式。

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。

如图1-2。

图1-1直联方式

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。

如图1-3所示。

图1-2准直联方式

1.2七号信令系统的功能级结构

1.2.1功能级结构原理

七号信令系统的总体目标是提供一个国际标准化的通用的信令系统。

七号信令系统的通用性决定了整个系统必然包含许多不同的应用功能，因此七号信令采用了模块化的功能结构，实现了在一个系统框架内多种应用并存的灵活性。

对于一种应用来说，只用到系统的一个子集。

根据这一思想CCITT于1980年首次提出将CCS7系统划分为一个公共的消息传递部分（MessageTransferPart-MTP）和若干个用户部分（UserPart-UP）如图1-4所示：

图1-1七号信令功能划分

MTP提供一个可靠的传递系统，只负责消息的传递，用户部分则是为各种不同电信业务应用设计的功能模块，负责信令消息的生成、语法检查、语义分析和信令过程控制。

它们体现了CCS7信令系统对不同应用的适应性和可扩充性。

这里“用户”一词指的是任何UP都是公共的MTP的用户，都要用到MTP传递功能的支持。

1.2.2七号信令系统的功能级结构

CCITT在扩充七号信令系统的过程中，充分考虑了与OSI参考模型的一致性，图1-5表示了CCS7较完整的功能结构与OSI七层体系结构的对应关系：

图1-1七号信令系统与OSI层次结构的对应关系

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

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

本章节先对各部分作一简要描述，在后续章节里还要对各部分作具体介绍。

●消息传递部分MTP

MTP的主要任务是保证信令消息的可靠传送，它可分为三级：

信令数据链路级（MTP-1）、信令链路功能级（MTP-2）、信令网功能级（MTP-3）。

●信令连接控制部分SCCP

SCCP是用户部分的一个补充功能级，也为MTP提供了附加功能。

SCCP提供数据的无连接和面向连接业务。

无连接业务是指用户部分不需事先建立信令连接就可以通过信令网传递信令消息。

这样就可将一个用户部分的数据迅速送到信令网上的另一个用户部分去。

在智能网和移动网的业务中，有很多这样的数据需要在信令网中传递，如移动用户的鉴权、智能用户的帐号查询等。

面向连接业务是在用户部分传递数据之前，在SCCP之间传递控制信息，实现信令网的维护和管理。

●事物处理应用部分TCAP

TCAP是CCS7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。

智能网应用部分INAP通过TCAP实现SCP数据库登记和数据查询等功能。

●中间服务部分ISP

对应OSI的第4~6层，目前尚未定义，它和TCAP合并，称为事务能力部分（TC）。

●移动应用部分MAP

MAP是公用陆地移动网在网内以及与其他网间进行互连而特有的一个重要的功能单元。

●基站子系统应用部分BSSAP

BSSAP是专用于GSM系统基站侧的7号信令，包括BSSMAP和DTAP两个部分。

其具体内容将在后续章节中介绍。

除了上述的几个功能部分之外，七号信令系统还有其它的若干应用部分协议；并且随着七号信令系统的发展，其内容将更加丰富，功能将更加强大。

CCS7遵循严格的等级关系，下一级为上一级服务，上一级不管其下级是怎样进行信息传递的，也就是所谓的透明传输，即通信双方的对等功能级一一对应，完成这一级别的信息传输和交换。

1.3GSM系统中的接口和协议

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。

图1-6表示GSM系统的信令模型：

图1-1GSM系统信令模型

从信令模型中可以看出，GSM系统中不同接口上使用了不同的协议，从链路层看，分别涉及MS和BTS之间的LAPDm，BTS与BSC之间的LAPD，以及七号信令系统中的MTP2协议。

信令协议与设备结构是无关的，只是用于MS与网络之间建立的一种约定，以支持RR（无限资源管理）、MM（移动性管理）、CC（通信管理）的执行。

RR管理涉及多个接口和实体，BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP（BSS管理应用部分），用以支持各种连接处理和切换过程，其承载方式是A接口上的CCS7信令协议。

BTS与BSC之间的协议称为RSM（无线分系统管理），用于支持分配传输路径和测量报告处理，其承载方式是Abis接口上的LAPD信令协议。

BTS与MS之间的协议称为RIL3-RR（无线接口第三层RR协议），它只是整个第三层的一部分，用于支持无线连接处理和测量报告处理，其载体是Um接口上的LAPDm信令协议。

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。

我们把这类消息称为DTAP消息，通过A接口能够传递两类消息：

BSSMAP消息和DTAP消息，其中BSSMAP消息负责业务流程控制，需要相应的A接口内部功能模块处理。

对于DTAP消息，A接口仅相当于一个传输通道，从NSS到BSS侧，DTAP消息被直接传递至无线信道，从BSS到NSS侧，DTAP消息被传递到相应的功能处理单元，对A接口来说，DTAP消息是透明的。

第2章消息传递部分（MTP）

消息传递部分简称MTP，由三个功能级组成，包括第1级信令数据链路级、第2级信令链路功能级、第3级信令网功能级。

如图2-1所示：

图2-1消息传递部分三级结构

2.2MTP功能级结构

2.2.1信令数据链路级

信令数据链路是CCS7共路信令系统的第一功能级。

它定义了信令数据的物理、电气和功能特性，并规定与数据链路连接的方法。

信令数据链路是用于传递信令的双向传输通路。

目前是利用PCM系统的一个时隙，速率为64kbps。

但也可以采用具有调制解调器的模拟链路，典型速率为2400bps和4800bps。

信令传递是双向的，信令点向对方发送信令的同时，也接收对方发送过来的信令，因此模拟信道应采用4线制的传输链路全双工工作。

信令数据链路是七号信令的信息载体，它的一个重要特性就是信令链路应是透明的，即在它上面传送的数据不能有任何的改变，因此，信令链路中不能接入回声消除器、数字衰减器、A/u率变换器等设备。

2.2.2信令链路功能级

信令链路功能作为第二级的信令链路控制，利用第1功能级共同实现两个直接相连的信令点之间，信令消息的可靠传输。

相邻信令点之间的数据链路，由于长距离传输会造成一定的误码。

而CCS7信令消息编码不允许有任何差错。

第2功能级的作用就是在第1功能级有误码的情况下，保证消息编码的无差错传递。

信令链路控制主要有以下功能：

信号单元定界：

也称为信号单元分界，利用标志码作为信号单元的开始和结束，结束的标志码通常又是下一个信号单元的开始标志码。

为使信号单元能正确定界，要保证在信号单元其他部分不会出现这种码型。

为此，发送部分要执行插零操作，在5个连1后插入一个“0”，接收部分要执行删零操作，将5个连1后的一个“0”删掉。

信令单元定位：

这里的定位不是初始定位，而是在开通业务的信令链路上与定界密切相关的定位。

在正常情况下，信号单元的长度有一定的限制且为8的整数倍，而且在删零前不应出现大于6个连1。

如果不符合以上情况，就认为失去定位，要舍弃所收到的信号单元，并由信号单元差错率监视过程进行统计。

差错检测和校正：

误差检测采用16位校验位的循环校验方法，差错校正采用两种方法：

基本方法和预防循环重发方法，前者适用于传播时延小于15ms的信令链路，后者适用于大于15ms的情况。

初始定位：

用于首次启动和链路发生故障后进行恢复时的定位。

初始定位过程包括空闲、未定位、已定位、验证周期、验收完成投入使用五个阶段。

初始定位过程涉及的链路状态为如下四种状态：

●SIOS：

业务中断状态；

●SIO：

失去定位状态；

●SIN：

正常定位状态；

●SIE：

紧急定位状态。

信令链路的误差监视：

误差监视有两种，一种是信号单元出错率监视过程，另一种是定位出错率监视过程。

前者在信号链路正常状态下使用，后者用于信号链初次启动投入使用或故障恢复进行定位中的差错统计。

流量控制：

当信令链路的接收端检测出拥塞条件，启动流量控制过程，通知远端这一事件如果拥塞持续过长，远端发送端将指示链路故障。

处理机故障控制：

用来标志或取消处理机故障状态。

2.2.3信令网功能级

MTP第三级的功能是通过对信令网的路由和性能的控制保证消息能可靠地传递。

它有两个基本功能：

信令消息处理和信令网络管理。

1.信令消息处理

信令消息处理功能的目的是保证一个信令点的某用户部分发出的消息能发送到适当的信令链路或用户部分。

消息处理功能由消息路由，消息鉴别，消息分配三部分组成。

如图2-2所示：

图2-1信令消息处理的功能组成

①消息鉴别部分：

识别收到消息的目的地，区分目的地是本信令点还是其他信令点。

属于本信令点的消息则转送到消息分配部分，属于其他信令点的消息，则转送到消息选路部分。

②消息分配部分：

将消息识别送来的属于本信令点的消息分配到相关的用户部分。

③消息路由部分：

将本信令点要发出的消息或从消息识别部分送来的属于其他信令点的消息送到要去的信令点对应的链路上。

消息路由功能如图2-3。

图2-2消息路由功能

2.信令网管理

信令网管理的目的是在故障情况下，完成信令网重新组合，以及在拥塞时控制话务量。

它由信令业务管理，信令链路管理和信令路由管理组成。

①信令业务管理：

其功能是在保证消息安全、准确传递的条件下，将信令业务从不可用的信令链路转到其他可用的链路上去。

当发生信令链路拥塞时，对信令业务进行疏导或减少信令业务。

②信令链路管理：

它的主要任务是控制信令链路，当信令链路发生故障时对其进行测试，并恢复链路。

③信令路由管理：

当发现某信令点或信令链路有故障而不能通过消息时，向相关信令点传送故障信息和分配新路由的信息。

以保证信令消息在网上的安全传递。

2.3MTP信令消息格式

七号信令系统是以不等长消息（message）的形式传送信令的。

为保证消息的可靠传送，每个消息还附加一些必要的控制字段，形成信令链路中实际发送的信号单元（SignalUnit-SU）。

所有信号单元的长度均为8比特的整数倍。

通常就一个8比特作为信号单元的长度单位，称为一个八位位组（octet）。

在七号信令中，有三种信号单元：

消息信号单元（MessageSignalUnit-MSU）、链路状态信号单元（LinkStatusSignalUnit-LSSU）和填充信号单元（Fill-inSignalUnit-FISU），它们的格式如图2-4所示：

图2-1三种信号单元格式

信号单元各字段含义是：

F（Flag）：

信号单元的定界标志

其码型为01111110。

它既表示前一个信号单元的结束，也表示后一个信号单元的开始。

图中，右边是信号单元的头，左边是信号单元的尾。

两个信号单元之间允许插入任意多个标志。

其另一重要作用是在过负荷的情况下降低信令系统的处理工作量。

CK：

检错码

采用16位循环冗余码，用以检验信号单元传输过程中产生的误码。

LI：

信号单元长度指示码

表示LI字段后至CK字段之前的八位位组数，显而易见，LI的单位是8比特。

根据LI的值可以区分信号单元的类别：

当LI=0时为FISU，当LI=1或2时为LSSU，MSU的LI>2。

SIO：

业务信息指示八位位组

只用于MSU，用以指示消息的类别。

第三级根据它将消息分配给相应的功能模块，同时指示这是国际网还是国内网的消息。

SIO又分为两个子字段，各占4比特。

如图2-5所示。

图2-2SIO字段结构

其中SI为业务指示语，SSF为子业务字段，其编码方式和含义为：

SI：

DCBA

0000信号网管理消息

0001信号网测试和维护消息

0010备用

0011SCCP

0100TUP

0101ISUP

0110DUP（与呼叫和电路有关的消息）

0111DUP（性能登记和撤消消息）

1000至1111备用

SSF：

DC网络指示语

00国际网

01国际备用

10国内网

11国内备用

BA为备用比特。

由上可见，通过识别SIO我们可以判断此信令消息所属的信令网网络层次与信令用户部分。

SIF：

信令信息字段

该字段就是用户实际要发送的消息，字段长度为2-272个八位位组。

需要注意，由于原来考虑到减小信令传送延迟时间，SIF的最大长度为62个八位位组，连同SIO字段，最大长度为63个八位位组。

因此LI字段长度设定为6个比特，取值为0-63。

后来由于ISDN业务要求信令信息有更大的容量，同时处理器性能提高，因此蓝皮书中规定，SIF的最大长度可为272个八位位组，为了不改变原有的信号单元格式，LI编码保持不变，规定凡是SIF长度等于或大于63个八位位组，LI均置为63。

SIF的字段结构我们在后面的TUP章节中介绍。

信号单元序号和重发指示位，包括：

FSN：

前向序号，表示本单元的发送序号。

BSN：

后向序号，表示收到对方发来的最后一个信号单元的序号，向对方指示序号直至BSN的所有消息均已经正确无误的收到。

FIB：

前向（重发）指示位，表示当前发送信号单元的标识，取值0或1，FIB位反转指示本端开始重发消息。

BIB：

后向（重发）指示位，表示是否正确收到对方发来的信号单元，BIB反转指示对方从BSN+1号消息开始重发。

由FSN、BSN、FIB、BIB四个消息元素可以确认和保证七号信令消息的正确传送。

以上介绍了MTP的消息格式，那么，SCCP、BSSAP等消息的格式是怎么样的呢？

其实，SCCP、BSSAP等信令都是MTP的用户部分，其消息格式与MTP消息的不同仅在于SIO与SIF部分；首先不同的信令用户部分对应不同的SIO，然后在SIF中定义SCCP、BSSAP等信令的具体消息。

第3章信令连接控制部分（SCCP）

3.1SCCP概述

3.1.1为什么需要SCCP

在电话应用中，MTP所有信令消息都和呼叫电路有关，消息传输路径一般都和相关的呼叫连接路径有固定的对应关系。

其次，信令点编码容量有限，根据CCITT的规定，国际网的信令点编码为14位；SI的编码仅为四位，即只能分配给16个不同的用户部分。

这样MTP其所能标识的信令点就十分有限，不能满足现代通信的需求。

在GSM系统中，不单单要传送与呼叫电路有关消息，还要传送与呼叫电路无关的信令消息（如位置更新、鉴权等），用原来的MTP传送就存在局限性了。

首先，我们知道，MTP是用DPC来寻址的，而DPC用信令点编码来标识，信令点编码有四种方式，国际，国际备用，国内和国内备用，只在所定义的网络层次内唯一和有效，因此利用MTP不能完成国际漫游用户的位置登记和鉴权等。

另外，MTP只能实现无连接传输，随着电信网的发展，有时需要在网络节点间传送大量的非实时消息，需要预先建立连接，进行面向连接的传输。

为了解决以上问题，C

展开阅读全文