GSM网络拓扑结构讲义.pptx
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1、 目录目录1 1、GSM GSM 网络拓扑结构网络拓扑结构2 2、GSMGSM的信令协议结构的信令协议结构3 3、NO.7 NO.7信令网简介信令网简介4 4、各层协议介绍各层协议介绍5 5、TUP TUP协议介绍协议介绍6 6、ISUP ISUP协议介绍协议介绍7 7、GSM GSM 信令流程信令流程8 8、信令流程中重要定时器介绍信令流程中重要定时器介绍9 9、重要信令消息内容详解重要信令消息内容详解1010、常用信令分析软件、常用信令分析软件1111、基本信令分析方法基本信令分析方法1 1、GSM GSM 网络拓扑结构网络拓扑结构TMSC1TMSC2MSC1MSC2BSC1BSC3BTS
2、BTSBTSBSC2HLRAUCVLRVLRNO.7信令网msB B口口ABISABIS口口UMUM口口A A口口E E口口C C口口H H口口PSTNMSC功能与作用功能与作用呼叫处理呼叫处理w呼叫建立、连接与清除呼叫建立、连接与清除w切换过程切换过程w移动性管理移动性管理位置更新过程位置更新过程用户身份识别用户身份识别移动设备识别移动设备识别操作与维护操作与维护w数据库管理数据库管理w测量测量w人机接口(人机接口(MMI)网间互通网间互通计费计费MSC为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能为其服务区内的移动用户提供交换和信令功能HLR功能与作用功能与作用HLR:Home Location
3、 Register用户识别号(IMSI,MSISDN)当前用户的VLR(当前位置)业务能力、业务限制信息用户申请的补充业务补充业务信息(例:当前转移的电话号码)用户状态(registered/deregistered)移动用户漫游号(MSRN)传递HLRVLR功能与作用功能与作用VLR:Visitor Location Register移动台状态部分补充业务数据移动站的位置登记(LAI)临时移动用户识别号(TMSI)管理MSRN管理VLRAUC功能与作用l鉴权和加密数据lKi,RANDlA3,A8算法lKc,SresMSCMSCBTSBTSBTSACDHEF鉴权(Authentication)
4、SIMKiA8A3VLRSresKc RANDKcSres=?SresKc RANDA8A3KiAUC 加密(Ciphering)MSSIMKiA8A3KcSresA5Speech,DataVLR无线通路BTSSpeech,DataSresKc RANDA52 2、GSMGSM的信令协议结构的信令协议结构BTSBTSBSCBSCMSCMSC/VLR/VLRHLRHLRGMSCGMSCCMMMRRHLRMSC/VLRBSCBTSMSGSMGSM的协议结构的协议结构Transmission两个主要协议群两个主要协议群1 1、7 7号信令协议群号信令协议群A A接口接口NSSNSS内部接口内部接口G
5、SMGSM与其余网络接口与其余网络接口2 2、GSMGSM专用协议群:专用协议群:AbisAbis接口、接口、UmUm接口接口 移动 C7 信令协议群电话用户TUPISDN用户ISUPMAPTCAPBSSAP(DATP+BSSMAP)SCCPMTP 3MTP 2MTP 12Mb/s TrunkOSI LayersLink 2Network 3 Session 5Presentation 6Application 7Physical 1Transportation 4SS#74123协议层协议层名称名称nMTPMTP消息传递部分消息传递部分nSCCPSCCP信令连接控制部分信令连接控制部分nMA
6、PMAP移动应用部分移动应用部分nTCAPTCAP事物处理应用部分事物处理应用部分nBSSAPBSSAP基站子系统应用部分基站子系统应用部分nTUPTUP电话用户部分电话用户部分nISUPISUPISDNISDN用户部分用户部分GSM系统专用协议群DTAPDTAP Direct Transfer Application PartBSSMAP BSS Management Application PartCM Call ManagementMM Mobile ManagementRR Radio Resource ManagementSCCP Signalling Connection Cont
7、rol PartMAP Mobile Application PartTCAP Transaction Capability Application PartISUP ISDN User PartMTP Message Transfer PartCMMMRRSig.layer 2Layer 1(air)Sig.layer 2Sig.layer 1MTPSCCPBSSMAPRR(CM+MM)MSBSCMTPMTPSCCPSCCPCMMMBSSMAPTCAPMAPISUPMSCSig.layer 2Layer 1(air)BTS(CM)(MM)(RR)(CM)(MM)(RR)(CM)(MM)(LA
8、PDm)(LAPDm)(LAPD)Sig.layer 2Sig.layer 1(LAPD)BTSMBTSMRRBTSM BTS ManagementUm InterfaceAbis InterfaceA-interfaceInter-MSCInterface3 3、NO.7NO.7信令网简介信令网简介信令网与电话网是相互独立的网络,信令网作为专用的信令网为各运营商的网元提供信令服务。信令网采用三级结构(HSTP、LSTP、SP)。其中SP是信令网传送各种信令消息的源点或目的地点,公众电话网中的交换机、特种服务中心、移动网、智能网、ISDN网元等都是信令网的SP。数字移动系统号信令网结构数字移动
9、系统号信令网结构LSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSPSPSPHSTP1HSTP2HSTP1HSTP2A平面平面B平面平面数字蜂窝数字蜂窝PLMN信令网信令网信令网组成wSP(信令点)、SL(信令链路)和STP(信令转接点)SP:MSC/VLR、EIR、HLR/AUCSL:两接点间的PCM链路的一个或多个时隙STP:转接信令wLSTP(低级信令转接点):每省设置2-4个LSTPwHSTP(高级信令转接点):每大区设置一个HSTPw三级信令网络结构数字移动采用专用信令网结构w每个SP至少连接两个LSTPw每个LSTP至少连接两个HSTPwHSTP双平面结构:每个HSTP分设A、B平面4 4
10、、各层协议介绍各层协议介绍层次化系统设计层次化系统设计Layer 1Layer NLayer MLayer 2Layer 1Layer NLayer MLayer 2Introduction to protocolsLayer N+1Layer NLayer N-1.DataLayer NheaderDataLayer N-1header.DataLayer NheaderDataLayer N-1header分层封装消息头的概念分层封装消息头的概念Layer 4Layer 2Layer 1Introduction to protocolsLayer 3Layer 4Layer 2Layer
11、1Layer 3Peer-to-peer protocols端到端协议端到端协议应用应用表达表达对话对话传输传输网络网络数据链路数据链路物理物理NetworkData LinkPhysicalLayer 7Layer 6Layer 5Layer 4Layer 3Layer 2Layer 1Introduction to protocolsLayer 0应用应用表达表达对话对话传输传输网络网络数据链路数据链路物理物理OSI 参考模型参考模型Introduction to protocols信息交互要解决的第一个问题:数据流如何传递?利用什么媒介,以什么方式?比特流的传输Layer 1-物理层物理
12、层Introduction to protocols问题2:一连串的数据流中,哪里是开始,哪里是结束?从比特流中正确地识别出消息(报文),并尽量减少未识别出的差错帧定位差错控制序列号和重发机制Layer 2-数据链路层数据链路层Introduction to protocolsFlagCheck sumLayer 3 dataSequence numberAddressFlag数据链路层数据链路层Introduction to protocols问题3:一条消息如何从一点到达另一点,并最终到达其目的地;多个用户的消息同时存在时,如何区别?实际路由(用户路由信息)用户复用Layer 3-网络层网
13、络层Introduction to protocolsL2消息头消息头连接参考连接参考Layer 4 数据数据Layer 3 数据数据Layer 3-网络网络地址地址Introduction to protocols操作维护操作维护信令消息信令消息Layer 2Higher layersLayer 2 寻址寻址Introduction to protocols连接连接参考参考MS#1MS#2Layer 3Higher layersLayer 3 寻址寻址4.14.1 L1L1层协议介绍层协议介绍无线口无线口:TDMA时分复用时分复用网络侧:网络侧:PCM E14.24.2 L2L2层协议介绍层
14、协议介绍UM口 LAPDmABIS口 LAPDA口以上 MTP21 1、基本帧结构、基本帧结构0111111001111110信息比特起始标志终止标志帧帧 :将要传送的信息构造成比单个比 特大的单位关键问题关键问题:比特的起止位置插插“0”技术,帧长度可变,头尾标志可共用。技术,帧长度可变,头尾标志可共用。基本帧结构基本帧结构0111111001111110信息比特起始标志终止标志LAPDm的特点:不需要头尾标志原因 :无线定时2 2、分段和重组、分段和重组帧长度帧长度nA接口:272字节,直接沿用于SS7,能满足所有信令需要,不用分段;nAbis接口:264字节,对应于上层消息的260字节;
15、nLAPDm:需要分段,受限于无线接口最大帧长(23字节)。重组重组利用帧中的附加信息,该信息表示当前帧是否是最后一段。3 3、检测和纠错、检测和纠错检测手段:检测手段:LAPD和和MTP:16位CRC校验;BER4*10E-3时LAPDm:物理层已提供这一功能;用途:用途:1、检测错误,请求重发;2、监视链路质量,通知OMC。有线:填充帧,BER4*10E-3时无线:利用SACCH定时传送,计算无效帧数。检测和纠错检测和纠错消息传递的方式消息传递的方式确认式确认式:重发;非确认式:非确认式:只发送一次;e.g:系统消息、测量报告循环计数器:循环计数器:检测帧重复和丢失发送窗长:K,应答足够大
16、。Lapdm:K1,即发送等待。不会造成过大影响。无线信道是交替编排,信令帧通常一次只有一帧。(在FACCH情况下有影响)。检测和纠错检测和纠错LAPD/LADPm 如何进入确认操作方式:SABM、UALAPD/LADPm 如何退出确认操作方式:DISC、UA4 4、复用、复用功能不同而又相互独立的消息流在同一条数据链路上传递的可能性。SAPI:业务接入点识别 源于ISDNDLCI:数据链路连接识别 OSI的正式术语LAPD SAPI0、62、63 TEI:对应不同的TRX单元LAPDm SAPI0、35 5、流量控制、流量控制目的目的:控制每个信息流,使局部过载不会导致全局灾害。方法方法:向
17、信息流的实际源通知出错情况;简化处理:延迟发送确认;停走控制:只LAPD和MTP有此功能。真正的控制是通过高层对呼叫的控制,达到减少系统流量。L2L2链路层链路层协议分析协议分析LAPD、LAPDm、MTP2LAPD包括下列功能包括下列功能/a)在D信道上提供一个或多个数据链路连接。数据链路连接之间是利用包含在各帧中的数据链路连接标识符来加以区别;/b)帧的定界和透明性,从而允许识别在D信道上以帧形式发送的一串比特;/c)顺序控制,以保持通过数据链路连接的各帧的次序;/d)检测一数据链路连接上的传输差错,格式差错和操作差错;/e)根据检测到的传输差错,格式差错和操作差错进行恢复;/f)把不能修
18、复的差错通知管理实体;/g)流量控制LAPD 功能功能LAPDm包括下列功能包括下列功能/a)在Dm信道上提供一个或多个数据链路连接。数据链路连接只间是利用包含在各帧中的数据链路连接标示符来加以区别;/b)允许信道类型的识别;/c)顺序控制,以保持通过数据链路连接的各帧的次序;/d)检测一数据链路连接上的帧格式差错和操作差错;/e)把不能修复的差错通知管理实体;/f)流量控制/g)竞争建链LAPDm 功能功能 LAPD、MTP2、LAPDm帧结构帧结构/LAPD的帧结构 FCS:帧校验序列HDLC:高级数据链路协议,主要用于定界。LAPD的消息长度限制在 260个Byte。8 7 6 5 4
19、3 2 10 1 1 1 1 1 1 0地址(高8位)地址(低8位)控制FCS(高8位)FCS(低8位)0 1 1 1 1 1 1 0格式A8 7 6 5 4 3 2 10 1 1 1 1 1 1 0地址(高8位)地址(低8位)控制FCS(高8位)FCS(低8位)0 1 1 1 1 1 1 0格式B信息信息 HDLC协议FLAGLAPD 的帧结构(一)的帧结构(一)/地址字段:SAPI:0用于无线信令,SAPI=62用于OM消息,63用于L2层的管理 TEI:用于标识TRX,例如TEI=1对应BTS内第一个TRX。8 7 6 5 4 3 2 1SAPIC/R0TEI1/除预处理测量报告用UI帧
20、传送外,其他消息一律用I帧传送。/I帧的发送和接收序号为0-127/N200:最大重发次数,为3/N201:信息段内最大字节数,为260/K:待确认I帧的最大数,为7,即发送窗长LAPD 的帧结构(二)的帧结构(二)/控制字段LAPD 的帧结构(三)的帧结构(三)MTP2MTP2帧结构帧结构FISUFISULI:INF的长度指示,LI0,FISULI1/2,LSSULI2,MSUFISU帧:填充帧,没有任何INF比特MTP2MTP2帧结构帧结构LSSULSSULI1/2,LSSU帧:链路状态信息单元六种涵义:六种涵义:无法定位、正常定位、紧急定位、未服务、处理器过载、忙MTP2MTP2帧结构帧
21、结构MSUMSULI2,MSU帧:消息信号单元FIB:前向指示比特、FSN:前向序列号控制消息传递顺序BIB:后向指示比特、BSN:后向序列号执行应答功能/帧格式地址域控制域长度域填充比特.地址域控制域长度域填充比特.信息域.信息域.类型 A类型 B类型 Bbis/类型A:在DCCH上,当没有第三层消息要发,作为没有信息域的填充帧,长度域设为0./类型B:用于在DCCH上发送第三层消息,长度域设为信息域的长度/类型Bbis:用于在BCCH/PCH/AGCH上发送第三层消息长度=3长度=N201长度=3长度=N201长度=N201LAPDm 的帧结构(一)的帧结构(一)/填充比特:0 x2B/填
22、充帧当无线上必须发送而没有L3消息要发时,应发填充帧。LAPDm 的帧结构(二)的帧结构(二)/地址域格式:Spare=0,LPD=00/01(01用于广播短消息),SAPI=0/3(3用于短消息)LAPDm 的帧结构(三)的帧结构(三)/控制域格式/长度域格式:M=1表示该帧仅含第三层消息的一部分,M=0表示该帧含有一条完整的第三层消息或第三层消息的最后一部分。P/F:当该消息为命令时,该比特为P比特,表示询问(Polling)比特,置“1”要求对方予以响应;当该消息为响应时,该比特为F比特,表示最后(Final)比特,置“1”表示该响应是在对方要求下回的。LAPDm 的帧结构(四)的帧结构
23、(四)概述概述n网络层的路由功能n提供信息在非相连实体间的连接,包括不同协议间n复用n为不同的应用功能提供相互独立的路由连接4.34.3 L3L3网络层协议介绍网络层协议介绍概述概述n无线接口的协议鉴别器(PD)PD可看作信息的地址域,他决定了信息的终点。概述概述n如何区别CC和SS?nTI:事物处理标识符n由发出方实体设置Abis接口nABIS接口Sig.layer 2Layer 1(air)BTS(CM)(MM)(RR)(CM)(MM)(RR)(LAPDm)Sig.layer 2Sig.layer 1(LAPD)BTSMRRDTAPSig.layer 2Sig.layer 1MTPSCCP
24、BSSMAPRR(CM+MM)BSC(CM)(MM)(LAPD)BTSMAbis接口协议n网络层n非透明nBTSM、业务管理n透明nDTAP、SSLAPDBTS management(BTSM)(traffic management)Transparent layer 3 SSDTAPLayer 2Layer 3L3消息格式消息格式Flag01111110Flag0111111016 BitsCRCInformationN-BitsControlAddress16 Bits8 or 16 BitsMessage Discriminator12345678Octet 1Octet 2Octet
25、nEMMessage TypeInformation Elements87654312Fixed Length Info.Element FormatInformation Element IdentifierLength of Information ElementsContent of Information ElementsVariable Length Info.Element FormatTInformation Element IdentifierContent of Information ElementsT:EM=0:Non-transparent message Extens
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