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华为CDMA信令分析

CDMA信令分析

课程说明1

课程介绍1

课程目标1

相关资料

《CDMA信令基础》

第1章CDMA信令系统概述

CDMA系统中，信令消息具体体现在接口的协议和规范上，我们先从子系统互连和接口的分层模式来说明CDMA系统中主要协议的结构和相互关系。

1.1CDMA信令系统结构

在CDMA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。

CDMA信令网络框架如下：

图1-1CDMA系统信令网络框架

如图所示，A接口由BSSAP负责；MAP信令将在CDMA网络中的C/D、E、Q、T1接口传递。

各接口说明如下：

A-接口：

网络子系统与基站子系统之间的通信接口。

从系统功能实体上看，就是基站控制器（BSC）和移动业务交换中心（MSC）之间的接口，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。

C-接口：

MSC与HLR之间的接口。

在移动台（MS）作被叫时，C接口用于关口（Gateway）MSC从HLR获得被叫MS的路由信息（RoamingNumber）。

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。

E-接口：

MSC与MSC之间的接口。

用于前转指示或控制相邻区域不同的MSC之间进行切换的接口。

当移动台（MS）在一个呼叫进行过程中，从一个移动业务交换中心（MSC）控制的区域移动到另一个移动业务交换中心（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。

Q-接口：

MSC与MC之间的接口。

用于传递短消息。

T1-接口：

MSC/VLR中SSP与SCP的接口。

用于智能业务。

1.1.2A口信令模型

图1-2表示CDMA系统A口的信令模型：

图1-1CDMA系统A口信令模型

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、MM、CM功能的执行。

RR管理涉及多个接口和实体，BSC与MSC之间的接口协议称为BSMAP（BSS移动应用部分），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），它只是整个第三层实体的一部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：

BSMAP消息和DTAP消息，其中BSMAP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。

1.1.3MAP信令模型

图1-3表示CDMA系统MAP信令模型：

图1-1CDMA系统MAP信令模型

CDMA系统中，MSC/VLR/SSP、HLR、SCP、MC等实体之间相互通信都采用的是这种信令结构模型。

1.2SCCP介绍

SCCP（信令连接控制部分）为MTP（消息传递部分）提供附加功能，以便通过七号信令网，在信令网的交换局和专用中心之间建立面向连接和无连接业务来传递信令信息及其他类型信息。

SCCP在信令网中和其它信令功能要素间的关系如图1-4：

图1-1SCCP在信令网中和其他功能要素关系

SCCP部分直接透过TCAP部分对OMAP、MAP、HLR、VLR等用户进行管理，而这些用户通称为SCCP的子系统。

当然这些用户也可以是七号信令网的专用中心。

当两个子系统（可以位于同一信令点，也可以位于不同信令点）之间发生信令关系时，所需传递的信令信息则由SCCP层进行编路然后再传递到对端子系统。

信令信息传递过程中，若发生信令关系的子系统位于相同信令点，信令信息将不经过MTP部分。

1.2.2SCCP的应用特点

SCCP的应用特点是：

●能传送各种与电路无关（Non-Circuit-Related）的信令消息。

●具有增强的寻址选路功能,可以在全球互连的不同七号信令网之间实现信令的直接传输。

●除了无连接服务功能以外，还能提供面向连接的服务功能。

1.2.3SCCP网络服务功能

SCCP层根据用户对业务的不同需求，提供了以下4类协议以完成有不同质量要求的用户业务的传递：

0基本无连接业务类

1顺序无连接业务类

2基本面向连接业务类

3流量控制的面向连接业务类

1.无连接服务

无连接服务类似于分组交换中的数据报（datagram）传送，它不需要预先建立连接（即信令传送路径）。

SCCP能使业务用户事先不建立信令连接也可通过信令网传递信令数据。

因此在SCCP中提供路由功能，能将被叫地址变换成MTP业务的信令点编码。

无连接业务分为0类和1类：

在0类业务中，各个消息被独立地传送，相互间没有关系，故不能保证按发送的顺序把消息送到目的地信令点；在1类中，给来自同一信息流的数据信息附上了同一个信令链路选择字段SLS，就可保证这些数据信息经由同一信令链路传送，因此，可按发送顺序到达目的地信令点。

在CDMA系统中NSS内部大量用到了无连接的0类协议。

无连接业务提供四种消息类型，其编码如下表：

表1-1无连接业务消息类型

消息类型

UDT

UDTS

XUDT

XUDTS

消息类型码

0x09

0x0A

0x11

0x12

其中：

UDT---unitdataUDTS----unitdataservice

XUDT----extendunitdata

XUDTS----extendunitdataservice

在无连接业务中，UDT消息只能整体传送，不能拆卸分段传送，每发一次数据，都需重选一次路由；在华为公司的设备里，XUDT支持分段重装。

无连接型SCCP程序如图1-5所示。

根据各个消息中的目的地信令点编码，传送互不相关的UDT。

如果由于发生故障，使中继信令点不能传送该UDT时，就向发端返送UDTS消息。

图1-2无连接型SCCP程序

2.面向连接服务

面向连接业务类似于分组交换中的虚电路（VirtualCircuit）传送，它需要在发送消息前，先通过应答的方式在始节点和终节点之间建立一条消息传送路径，即信令逻辑连接或虚连接。

这种方式适用于传送大量的成批数据。

面向连接服务有两类协议，即2类和3类协议。

它们的共同特点是可以保证消息传送收发顺序一致，可以对长消息分段传送，在接收端重新组装。

此外，在3类协议还具有2类协议不具有的一些特点：

流量控制、加速数据传送和消息丢失及错序检测等功能。

面向连接业务又分为暂时信令连接和永久信令连接。

暂时信令连接指信令连接的建立需要由SCCP用户启动和控制，数据传送完成之后就拆除连接，类似于拨号电话连接；永久信令连接类似于分组交换中的永久虚电路，它的建立和释放用户无法控制，而由本端或远端操作维护功能，或者由节点的管理功能来控制，但两类连接的信令传送过程完全相同。

面向连接型SCCP程序如图1-6所示，该程序由连接建立、数据传送和连接释放三个阶段组成。

图1-1面向连接SCCP程序

①连接建立

在连接建立阶段，除了由MTP提供的功能外，SCCP也提供编路功能。

首先，由发端SP的SCCP发送含有目的地编码的CR消息。

如果收到CR的SP是目的地，则回送证实信号CC。

如果收到CR的SP是中继SCCP，则有两种情况：

a、若DPC和OPC在同一信令网内，就用该点的MTP转发CR。

b、若DPC和OPC位于不同的信令网（如国际出入口局），则在该点把输入部分和输出部分分成两个连接段，并建立两者的对应关系。

收到CR的节点判定不能建立逻辑连接时，就发CREF，若与发端SP顺利地交换了CR、CC则可进入数据传送阶段。

②数据传送

沿着已建立的逻辑连接交换用户数据DT。

③连接释放

各个SP相互交换RSLD和RLC，从而完成连接的释放。

在CDMA系统中，只有在A接口的通信上大量用到了面向连接业务，而且只用到了2类协议，另外，A接口还用到了无连接业务的0类协议。

我们在上面描述的是多个连接段的有连接消息，在CDMA系统中是不存在多个连接段的消息的，因为只有MSC和BSC之间用到的有连接业务。

1.2.4SCCP的应用特点

SCCP地址有三种类型:

信令点编码（SPC）、子系统号（SSN）和全局名（GT）。

其中，SPC就是MTP地址，它只在所定义的七号信令网内有意义，MTP根据DPC识别目的地并选路，根据SI（业务指示语）识别目的地内的用户。

SSN（SubsystemNumber），称为子系统号，是SCCP使用的本地寻址信息，用于识别同一个节点中的各个SCCP用户。

例如，可用不同的SSN编码表示TCAP、ISUP、MAP等，借此可以弥补MTP消息用户数少的不足，它扩充了SI的本地寻址范围，能够适应未来新业务的需要。

GT，主要在始发节点不知道目的地网络地址的情况下使用。

它一般为某种编号计划中的号码。

由于电信业务的编号计划已经达到国际统一，因此，全局名能标识全球任何一个信令点/子系统。

但MTP无法根据GT选路，因此SCCP必须首先把被叫的GT翻译成DPC或DPC+SSN，才能交MTP发送，同时还要向下一个节点标明GT是基于什么编号计划。

SCCP消息中的主叫地址和被叫地址可以是上述三类地址中的一种或它们的组合，SCCP可根据以下两类地址进行寻址选路：

●DPC+SSN

●GT

如果出现如GT+DPC+SSN这样的地址，SCCP在发送消息时必须向下一个节点指明应根据GT还是DPC+SSN选择路由。

1.2.5SCCP消息格式简介

1.SCCP消息结构

SCCP消息是封装在MTP的MSU（消息信号单元）中往外发送的，对于MSU而言，SCCP消息就是它的SIF字段。

它由以下几部分组成：

----路由标记

----消息类型

----长度固定的必备项（F）

----长度可变的必备项（V）

----任选项（O）

SCCP消息结构如图1-7所示：

图1-1SCCP消息结构

路由选择标记（Label）：

结构为DPC+OPC+SLS。

消息类型：

用以识别不同的SCCP消息。

它是所有消息的必备字节，决定该消息的功能和格式。

表1-2是一些常见消息的消息类型编码：

表1-1SCCP常见消息类型及编码

消息类型

协议类别

编码

连接请求CR

00000001

连接确认CC

00000010

拒绝连接CREF

00000011

释放连接RLSD

00000100

释放完成RLC

00000101

数据DT1

00000110

数据DT2

00000111

数据证实AK

00001000

单位数据UDT

00001001

单位数据业务UDTS

00001010

消息解释：

（1）CR、CC完成信号连接的建立。

（2）CREF在信号连接建立的过程中，SCCP中间节点或目的节点没有足够的资源时向源节点发出的信号。

（3）DT1、DT2、ED信号连接成功后用来传递数据的几种消息。

（4）RLSD、RLC数据传递后释放信号连接。

（5）检测出任何协议错误是发送ERR；IT用于检测信号连接两端是否工作。

（6）UDT、UDTS、XUDT、XUDTS是无连接业务消息。

UDT、XUDT用来传递无连接业务数据或超长消息的分段数据。

UDTS、XUDTS是向起源点发送，指明UDT或XUDT不能到达目的地原因。

长度固定的必备部分：

即该消息所有固定长度的必备参数。

长度可变的必备部分：

即该消息所有可变长度的必备参数。

任选部分：

即该消息所有的任选参数。

2.SCCP消息的重要参数介绍

SCCP消息共有17种参数，表1-3给出所有参数名、编码及其在各种消息类型种的包含关系。

表中，M表示必备参数，O表示任选参数。

表1-1SCCP消息参数

参数字段

消息

参数名编码

UDT

UDTS

CREF

RLSD

RLC

DT1

DT2

RSR

RSC

ERR

消息类型

目的地局部引用号

00000001

源端局部引用号

00000010

被叫地址

00000011

主叫地址

00000100

协议类别

00000101

分段/重装

00000110

接收消息序号

00000111

顺序/分段

00001000

信用量

00001001

释放原因

00001010

诊断

00001011

复位原因

00001100

错误原因

00001101

用户数据

00001111

拒绝原因

00001110

任选参数结束

00000000

参数解释：

（7）目的地局部引用号和源端局部引用号

只用于面向连接服务，是信令连接段的目的地和源端SCCP用来标识该连接段的内部号码，在连接建立时由两端的SCCP独立分配。

以后的数据传送消息就以此引用号指示传送路径。

参数长度是3个八位位组。

全1码保留。

（8）被叫地址和主叫地址

用于识别目的地和起始信令点和用户部分。

对于无连接消息来说，它们表示SCCP消息的目的地和始发点；在面向连接服务中，它们只用于连接建立和连接确认消息，表示信令连接（不是信令连接段）的终点和源点。

它们是可变长参数，关于它们的编码，我们已在初级课程中详细描述。

（9）协议类型

在初级课程中已经讲过，在此不再赘述。

（10）分段/重装

用于DT1中需要把网络业务数据分成几段分别传送，到达目的地再重新组装起来。

其编码形式为：

87654321

比特2-8备用，比特1为分段/重装指示位，称为M比特：

M=0没有更多的数据；M=1有更多的数据。

（11）接收消息序号和信用量

主要用于数据证实消息，分别表示下一个期望接收消息的序号以及窗口尺寸，用于流量控制，这两个参数只用于3类协议。

（12）顺序/分段

用于DT2消息，长度为2个八位位组，有两个作用：

一是指示发出消息的序号和下一个期望收到消息的序号，用于流量控制；二是指示本消息是否分段，用于消息分段/重装。

（13）释放原因

用来指示连接释放的原因。

长度为一个八位位组，编码为：

87654321

00000000端点用户发起释放

00000001端点用户忙

00000010故障

00000011远端控制过程出错

00000100目的地不相容

00000101不合法功

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