GSM信令基础

M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-1第1章信令基础1.1接口概述BSS对外的接口都是标准接口，包括MS与BSS之间的Um接口、BSS与MSC之间的A接口，这些接口协议和规程都在ETSI协议中有严格和完备的规定。BSS的各个网元（BTS、BSC）之间的接口以及BSS与OMC的接口都是内部接口，与设备供应商的实现有关。其中ETSI对BTS与BSC之间的Abis接口也做了许多规定，但不够完备。图1-1是GSM系统信令模型，每个接口总体介绍如下：CMMMRRLAPDmSign.Layer1L3L2L1BTSMMSUmSCCPMTPBTSMRRBSSMAPAbisBTSBSCMSCABSCSign.Layer1Sign.Layer1Sign.Layer1RRLAPDLAPDmLAPDCMMMBSSMAPSCCPMTPMS：移动台BTS：基站收发信台BSC：基站控制器MSC：移动交换中心CM：接续管理MM：移动性管理RR：无线资源管理MTP：消息传递部分SCCP：信令连接控制部分LAPD：D信道上链路接入规程LAPDm：Dm信道上链路接入规程BSSMAP：基站子系统应用管理部分BTSM：BTS管理图1-1GSM系统信令模型1.A接口A接口定义为网路子系统(NSS)与基站子系统(BSS)间的通信接口，就是移动业务交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的接口，物理链路采用标准的2.048Mb/s的数字传输链路实现。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。M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-22.Abis接口Abis接口定义了基站子系统(BSS)中基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)之间的通信标准，用于远端互连方式。它们之间采用标准的2.048Mb/sPCM数字链路来实现。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。3.Um接口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，物理链路是无线链路。此接口传递的信息主要包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。1.2A接口1.2.1概述A接口是BSC与MSC之间的接口，由于该接口可能涉及到多个厂家的产品的互联，所以它是GSM规范中一个标准的接口。GSM系统在A接口采用七号信令系统。A接口从物理上而言是BSC与MSC之间的中继电路与中继接口，A接口信令协议参考模型如图1-2所示。A物理层MTPSCCPBSSAPDTAPBSSMAP分配功能MTPSCCPBSSAPDTAPBSSMAP分配功能BSSMSCDTAP：直接传输应用部分MTP：消息传递部分SCCP：信令连接控制部分BSSAP：基站子系统应用部分BSSMAP：基站子系统应用管理部分图1-2A接口信令协议参考模型图M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-31.2.2A接口各层简介1.物理层A接口的物理层为75Ω（同轴电缆）或者120Ω（双绞线）的电缆，速率为2Mbit/s。其特征包括：2Mbit/s的传输速率符合G.703;帧结构、同步和定时符合G.705；故障管理符合G.732；CRC4校验符合G.704。2.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令消息传递，并在系统和信令网故障情况下，为保证可靠的信息传递而作出响应，采取措施避免或减少消息丢失、重复及失序。MTP需要遵循ITU-T建议Q.701～710的标准。MTP由信令数据链路功能、信令链路功能和信令网功能三个功能级组成。(1)信令数据链路功能级信令数据链路功能级（第一级）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，由同一数据速率在相反方向工作的两个数据通路组成，其速率为64kbit/s，一般占用一条中继的16号时隙，具体时隙由BSC与MSC双方协商而定。该时隙可通过数据配置建立一条半永久连接通路。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)信令链路功能级信令链路功能级（第二级）规定了把信令传送到数据链路的功能和程序，是与第一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。第二级功能包括信令单元分界、信令单元定位、差错检出、差错校正、初始定位、处理机故障、第二级流量控制和信令链路差错率监视等八大功能。M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-4(3)信令网功能级信令网功能级（第三级）是在信令网无论处于正常还是异常情况下，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相应的用户部分。信令网功能划分为信令消息处理和信令网管理两部分。①信令消息处理信令消息处理功能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。在BSS系统中，其用户部分只有SCCP。信令消息处理功能由消息路由、消息鉴别和消息分配三部分组成，如图1-3所示。消息分配到本局的消息到其他信令点的消息MTP用户部分MTP层三信令消息处理MTP层二信令链路功能消息路由消息鉴别图1-3信令消息处理流程图消息路由消息路由（MRT，MessageRouting）部分完成消息路由的选择，也就是利用路由标记中的信息（目的信令点DPC和信令链路选择码SLS），为信令消息选择一条信令链路，以使信令消息能传送到目的信令点。消息鉴别消息鉴别（MDC，MessageDiscrimination）部分的功能是接收来自第二级的消息，以确定消息的目的地是否是本信令点。如果目的地是本信令点，消息鉴别部分将消息传送给消息分配（MDT）部分，如果目的地不是本信令点，消息鉴别部分将消息发送给消息路由（MRT）部分。消息分配消息分配（MDT，MessageDistribution）部分的功能是将消息鉴别部分发来的消息，分配给相应的用户部分以及信令网管和测试维护部分。M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-5②信令网管理信令网管理功能在信令网故障时重组信令网结构，维持和恢复消息信令单元的正常传递。信令网管理由信令业务量管理、信令链路管理和信令路由管理三部分组成。信令业务管理信令业务管理（STM，SignalingTrafficManagement）的目的是在信令网发生故障时用于将信令数据从一条链路或路由转移到另一条或多条可用的链路或路由，或在信令点发生拥塞的情况下临时减少信令业务。信令链路管理信令链路管理（SLM，SignalingLinkManagement）的目的是在信令网中恢复、启用和退出信令链路，并保证能够提供一定的预先确定的链路群的能力，一般由人机命令创建信令数据链路和信令终端的连接关系。信令系统的操作不能自动变更上述连接关系。信令路由管理信令路由管理（SRM，SignalingRouteManagement）的目的是保证可靠地在信令点间交换有关信令路由可用性的信息，以便对信令路由进行闭塞或解除闭塞，主要由禁止传递、允许传递、受控传递和受限传递、信令路由组测试、信令路由组拥塞测试等程序组成。3.信令连接控制部分（SCCP）SCCP的设计宗旨是和MTP的第三级相结合，提供比较完善的网络层功能，为任何形式的信息交换提供可靠服务。SCCP提供的网络层业务分为两大类，即无连接业务与面向连接业务。无连接业务指用户事先不建立信令连接，利用SCCP和MTP的路由功能直接在信令网中传递数据信息，适于传送少量数据。面向连接业务指预先建立信令连接，不需要SCCP的路由选择而直接在信令连接上传送数据，其适于传送大批量数据，且有效缩短批量数据的传输时延。SCCP还具有一定的路由功能与网络管理功能。SCCP的路由功能主要是根据DPC（目的信令点编码）、SSN（子系统号）和GT（全局码）等地址信息进行寻址。其中DPC是MTP采用的目的地信令点编码，SSN为子系统号，用来识别同一节点中的不同SCCP用户，例如ISUP、MAP、TCAP、BSSAP等，借此可以弥补MTP部分用户少的不足，扩大寻址范围。BSS不采用GT寻址方式，此处不作介绍。M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-6SCCP的网络管理功能主要实现信令点状态和子系统状态管理、主备用子系统切换、状态信息的广播及子系统状态测试。SCCP管理（SCMG）是在网络故障或拥塞的情况下，通过重新选取路由或调节业务量来维持网络的功能。SCCP遵循ITU-T建议Q.711~716的标准。4.BSSAP(1)协议概述BSSAP协议被用做A接口规范，其描述了两类消息：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，在基站子系统侧，DTAP消息被直接传递至无线信道；在移动交换子系统侧，DTAP消息被传递到相应的功能处理单元。BSSAP协议所遵从的规范有：ETSIGSM08.08规范以及ETSIGSM04.08规范。(2)典型消息内容①DTAP消息根据移动交换子系统处理DTAP消息的功能单元，可以将DTAP消息分为移动管理（MM）消息和呼叫控制（CC）消息。移动管理（MM）消息包括有关鉴权、CM业务请求、识别请求、IMSI分离、位置更新、MM状态、TMSI再分配等的消息。呼叫控制（CC）消息包括有关提醒、呼叫进行、连接、建立、修改、释放、断连、通知、状态查询、启动DTMF等的消息。②BSSMAP消息BSSMAP消息可以分为无连接消息和面向连接消息。无连接消息包括有关闭塞/解闭、切换、资源、复位、寻呼等的消息。闭塞/解闭类消息包括闭塞、闭塞证实、解闭以及解闭证实消息；群闭塞/解闭类消息包括群闭塞、群闭塞证实、群解闭以及群解闭证实消息。切换类消息包括切换侯选者询问和切换侯选者询问响应消息。资源类消息包括资源请求和资源指示消息。复位类消息包括复位和复位证实消息。面向连接消息包括有关指配、切换、清除以及加密等的消息。指配类消息包括指配请求、指配完成以及指配故障消息。M900/M1800基站子系统信令手册第1章信令基础1-7切换类消息包括切换请求、切换请求证实、切换命令、切换完成以及切换故障消息。清除类消息包括清除请求、清除命令以及清除完成消息。加密类消息包括加密模式命令和加密模式命令完成。(2)BSSAP协议功能流程BSSAP协议可以使用SCCP面向连接和无连接两种形式来实现自己的功能，当MS和网络侧需要在无线资源上交换与业务有关的信息，而在MSC与BSS间又不存在与此MS相关的SCCP连接时，就必须建立一个新的连接。进行外部切换时也需要建立一个新的连接。有两种连接建立情况：在无线信道上建立一个新的连接：随着MS在RACH上发送“接入请求”消息，BSS为MS分配一个专用无线资源（DCCH或TCH），在被分配的资源的SDCCH（或FACCH）建立起第2层连接后，BSS就启动连接建立。MSC决定执行一个外部切换（目标BSS可能是原BSS），则必须向目标BSS预定新的DCCH或TCH，此时MSC启动连接建立。利用连接或无连接消息，BSSAP协议主要完成表1-1中所示的功能流程：表1-1BSSAP主要功能序号功能说明1指配（Assignment）指配的目的是保证正确的专用无线资源分配或再分配给需要它的MS，最初的MS随机接入和“立即指配”到一个DCCH上是由BSS自行处理而不受MSC的控制。2闭塞与解闭（Block/UnblockCircuit）在指配程序中，MSC要选择合适的地面电路。因此，BSS如果认为某些地面电路不能继续使用就必须通知MSC，闭塞/解闭