6月22日：GSM网络层信令协议 - MSCBSC 移动通信论坛

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#1

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发表于 2011-06-22 15:17:45 只看楼主

GSM网络层信令协议上一节描述的链路协议使两个通过物理介质直接互连的实体能交换帧，现在要讨论一些涉及两个非直接互连实体的应用协议。为了用端--端连接提供传输相应报文的应用协议，需本节所描述的附加传输功能。这类对等层的连接是建立在数据链路层之上的。
网络层的功能之一就是选择并建立这样一个连续的链路段，组成一个消息路由。在这里就用到了数据报和虚电路的技术，在数据报的情况下，通过分析每条报文的宿点地址而建立路径；在虚电路的情况下，路由由第一条消息建立，此后的消息遵循相同的路由。网络层的另一个功能是支持两个实体之间并行存在的几个独立连接，这些连接对应于不同的应用通信。
网络层的基本概念是编址。网络层协议就是在报文上加上标记，从而区别不同的消息流。这个标志可以通过编址的方式对应于某个源点，某个宿点，连接参考或路由参考。我们可以利用这个标志为消息选择路由，也就是把消息送到下一个适当的路段，或把它分配到正确的应用程序上。现在我们看这个问题在各子系统中是怎样处理的。
一、BSS网络层
（一）、无线接口
[attach]174410[/attach]

从移动台的角度看来，消息的源点和宿点取决于应用协议，移动台可以编址不同的网络功能实体，每个实体具有唯一的地址对应关系，网络按地址要求把消息送到相应的设备。更具体的说，在移动台和MSC之间存在几种协议，同时移动台与MSC之间可以并行的存在几个用户通信。如，当移动台通信正在进行时，又有新的呼叫指示出现的情况。
在此前提到过，通过SAPI可使我们在移动台上区别出信令消息和短消息两种情况，但这还不足以判断消息属于那种应用协议，因此需要一个网络编址来加以补充。这就是协议鉴别器的功能。GSM中定义了几个协议鉴别器（PD），一般我们把它们看作是消息的一部分，分类如下。

协议鉴别器
功能
起点/终点

CC，SS
呼叫控制管理和附加业务管理
MS----MSC（HLR）

MM
位置管理和安全管理
MS----MSC/VLR

RR
无线资源管理
MS----BSC

表无线接口上的协议鉴别器

从上表中我们可以看到，BTS并没有在该表中出现，这说明移动台除了链路管理，并不与BTS对话。按协议鉴别器与应用协议的关系，信源点要把PD插入消息中去，在移动台侧到网络侧的方向上，BSC利用PD判断收到的消息是哪一类的消息，若是RR消息，则在它本身进行处理，若是其它的消息则要送至MSC。移动台和MSC根据收到报文的PD标识来把它们分配到适合的软件模块。
但这还不能区别开CC和SS，因为它们共用一个PD，对于这种情况我们如何来识别呢？“事务处理”这个术语就是用在这种情况中，每次处理对应一次通信。事实上，在附加业务管理中也存在事务处理。在各种情况下并行存在着不同的处理，与不同的事务处理相关的报文由一个处理识别符（TI）来加以识别。TI由信源点实体（移动台或MSC）插入，宿点（移动台或MSC）可以根据收到的PD和TI将消息分配到合适的上下文中。
（二）、Abis接口
[attach]174411[/attach]

Abis接口信令链路上的消息可以有许多可能的源点和宿点，如何来区分呢？从功能角度上看，我们可将BTS和BSC之间的报文与移动台和BSC以外的实体（包括移动台和BSC）的所有其它报文区分开，更进一步应将不同的移动台即不同的信道区分开。
BSC可以通过对移动台与无线信道之间的关系的管理来区别每个移动台。BTS中包括几个子实体，即TRX，它们彼此是独立的，同时每个TRX对应一个或几个信令链路，在Abis接口上我们可通过终端设备标识TEI来识别不同TRX的信令链路。与一条报文相关的TRX并不是由报文内的标签来识别的，而是由传送它的信令链路隐含的，这一点也就限制了不同TRX共占一条链路的可能性。
在每个给定的TRX至BSC的连接上，还需要区分一般的管理报文和特殊的专用无线信道报文，因为后者要区分同一TRX管理的不同信道。为达到这一目的，Abis接口上的每一个消息都要加上一个消息鉴别单元（MD）以及一些附加数据。例如，无线链路层管理鉴别器用于鉴别来自移动台的报文或要传给移动台的报文，并且它还携带着一个对无线信道的参考以及该信道使用的无线链路的参考。对信道的参考中，包含有该信道的类型和时隙号，合适时也包含子信道号。无线链路的参考中包含有是在哪一条LAPDm链路上发送或接收，可区分SAPI0和SAPI3。

报文鉴别器+附加数据
源点/宿点
用途

无线链路层管理+信道参考
+无线链路参考
MS——BSC或之外
无线路径消息中继

专用信道参考+信道参考
BTS——BSC
与一给定的业务信道互连

公共信道参考+信道参考
BTS——BSC
与一给定的BCCH或CCCH/RACH的互连

TRX管理
BTS——BSC
控制TRX状态

表
Abis接口上的消息鉴别器

（三）A接口
A接口承载有BSC/MSC之间的消息，以及MS/MSC之间的消息类型，如我们提到过的CC或MM消息。这两种信息流合称为BSSAP（BSS应用部分），具体的说可分别称为BSSMAP（BSS管理单元）和DTAP（直接传送应用单元）。除此之外，BSSMAP还要区分开来面向MS和面向BSC连接这两种消息。
BSSMAP负责处理BSS部分的资源管理和切换控制等消息，BSSMAP使用SCCP无连接和面向连接两种方式。对于单个呼叫有关的信息进行翻译和处理的全部程序，以及资源管理的全部程序与整个小区（或BSS）有关的程序，采用SCCP的无连接方式；与无线接口上的单个无线资源有关的程序，使用SCCP的面向连接方式。
DTAP用来传输发往或来自MS的有关呼叫控制和移动性管理的消息，对内容不做任何分析，直接传输。大多数的无线接口消息由DTAP消息在MSC——BSS接口上传送。
在A接口上，我们引入虚电路的概念，每个连接的建立和释放都是彼此独立的，这就是CCS7信令系统中的SCCP（信令连接控制部分）。我们可以在SCCP上附加一个分配协议，完成对BSSMAP和对DTAP的区别。
SCCP不是GSM专用的协议，在此我们只是把它与智能网的概念结合在一起。SCCP是CCS7信令系统分层协议的一部分，位于MTP协议以上，但是SCCP并不是CCS7内的基本网络协议。事实上，MTP分为两部分，分别为MTP2和MTP3。其中，MTP2集中了MTP中的全部链路层协议，而MTP3与SCCP共同构成了A接口上的网络层协议。SCCP包含多条虚电路，同时支持建立多条连接。
[attach]174412[/attach]

MTP3包括几个方面的任务，其中之一就是管理CCS7网络。当信令链和信令转接点发生故障时，为保证仍能可靠的传递各种信令信息，信令点之间要有传送管理消息的功能和程序。MTP3信令网络管理功能就是在信令网故障时为其提供信令网重组结构提供保证。随着信令网的扩大及信令链路负荷的增加，信令网还可能出现拥塞，信令网管理功能也为控制拥塞提供了管理能力。因此MTP3信令网管理功能包括话务管理、信令链路管理和信令路由管理三部分。话务管理的目的是在信令网发生故障时用于将信息流从一条链路或路由传递到另一条或多条不同的链路或路由上；信令链路管理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功能；信令路由管理的目的是保证可靠的在信令点之间交换有关信令路由可用性的信息，包括传递、限制和禁止程序。
SCCP支持的功能有：面向连接功能、无连接功能，信令帧组的选路功能和SCCP管理功能。在A接口上主要用到了面向连接功能和无连接功能。无连接功能用于那些不直接与某个移动台有关的那些信息，如复位和过载指示等。面向连接功能用于建立相互独立的连接，在A接口上区别不同的移动台的事件，这类SCCP连接仅在需要时才建立，它可以由BSC在位置更新或呼叫建立这类事件下触发，也可由MSC在移动台切换到一个新的小区时触发。事件结束后，SCCP释放连接。由于BSC中存储有BTS和无线信道与相关MS通信的记录，连接状态的管理自然而然的落在BSC上，因此BSC必须做出来去BTS的消息。这使得BSC能在一侧用给定的业务信道的进/出BTS的报文和另一侧用给定的SCCP连接进/出MSC的报文一一对应。MSC保持一个相似的联系，保存着每个与移动台相关的SCCP连接标识符。
SCCP建立了每个MS独立的连接，但是还不能完全满足A接口上的信息分配要求。BSSMAP和DTAP消息可以定义在同一指定的无线连接上，但其处理是完全不同的，必须区别对待。因此有必要在SCCP上附加一个消息分配功能，也就是在应用消息上加一个头标志用以指示这个消息是BSSMAP和DTAP类型，对于DTAP消息，BSC是移动台和MSC之间的传输节点，而对于BSSMAP，BSC是端点。
除此之外，DTAP报文还携带它在无线接口上传送所在的链路类型消息。为了相同的目的，这个“数据链路连接标示”DLCI要与Abis接口上使用的链路标识相匹配。它的主要作用是将与短信息有关的业务和其它业务分开。
二、NSS网络层
对于网络一侧的内部连接，各设备都具有单一的接口，即用CCS7信令支持相互间的信令交换。CCS7信令方式的信令协议结构如下图所示。各协议相同的底层功能层面是大家分享的，从最底层的物理传输层到第三层的MTP都是相同的。MTP以上的协议就与所涉及的功能实体相关了。在MSC之间或MSC与其它外部设备之间，与呼叫有关的信令将使用TUP、ISUP，与呼叫无关的信令则组合在MAP上。所有的MAP都由CCS7中的TCAP层提供服务，而TCAP层则由SCCP为其提供服务。

TUP

ISUP

MAP

BSSAP

TCAP

SCCP

MTP

TUP：电话客户部分
BSSAP：BSS应用部分

ISUP：ISDN客户部分
MAP：移动应用部分

MTP：消息传递部分
TCAP：事务处理部分

图示
GSM系统的CCS7信令协议层

MTP作为OSI模型的1、2、3层，分别对应这三个功能层：物理层、链路层和网络层。MTP的功能是在节点与节点之间为通信用户提供可靠的信令信息传输能力（其中用户是指各种不同类型功能的信令信息和控制过程。如，TUP、ISUP是具有特定功能的应用模块，用于MSC与PSTN、ISDN之间的通信，属于分层模型的4至7层，是MTP的用户。
公共控制信道面临着对复杂信令越来越强的要求，显然要附加控制功能，这样，CCS7就增加了SCCP的新软件包，为保证CCS7仍符合OSI模型，因此将SCCP加在MTP3的第三层上，共同形成了第三层。SCCP主要是用于传送电路交换控制以外的信令和数据，在ISDN交换局之间，以及交换局和各种业务中心建立与电路无关的信令连接。
SCCP支持两种方式的信令通信，分别为无连接模式和面向连接模式。
在无连接模式时，每个信令帧组都包含地址，用此地址可选择到达目的地的路径。然而所有的信令组帧不会都选择同样的路径，也不会总是按顺序到达，但它们都有一个序列码，所以在目的地能按序列号恢复其初始的顺序。这种方法也被称为数据报。
在面向连接模式时，消息源点发送一个引导帧组，通过信令网路到达目的地。在此引导帧经过之处，都留有标记，这样其它的信令帧可沿着同样的路径穿过网路。这种方式，也被称为虚电路连接。
MTP和SCCP在两个节点之间的消息和电话信号的传递配合的很好，每一个消息都可由另一个消息作为确认，增强了通信的可靠性，。但随着技术的发展，使用的信令越来越多的使用会话方式进行通信，在链路的远端请求操作中，MTP+SCCP不适合于这种应用，因此在SCCP上又增加了一个新的功能体“事务处理能力（TC）”。各种新业务的登记、撤消、申请、管理是典型的事务处理，TCAP（事务处理应用部分）正是TC概念的一部分，它提供了OSI模型的第七层应用层的业务和协议。
TCAP的目的是为两节点之间的信息传输提供一个公共的通用的系统，为用户与用户之间提供快速有效的传送数据协议的能力，支持则增加新业务。它可支持广泛的应用范围，如为交换机之间、交换机与网络服务中心之间、网络服务中心之间等的应用提供功能和规程。
TCAP向TC客户提供的功能有两个，分别为组元处理和会话处理。
组元处理（也称分子层）：组元是TC客户之间交换的协议数据单元。借助于组元，客户可向远端请求一个操作并得到回答。如免费电话电话业务为处理一个呼叫为请求某个数据库的指令。每一个操作的调用都由调用ID识别，这就允许同一或不同操作的几个调用同时存在。
会话处理（或称事务处理子层）：两个客户之间用会话方式可以交换大量的信息。TCAP可在两个客户之间同时提供几个会话，会话有两种类型，分别为结构性会话和非结构性会话。前者需要从客户得到回答，后者不需要。每个会话可以有几个同时运行的操作。
移动移用部分（MAP）是专为GSM要求而设计的，在OSI参考模型中位于TCAP之上。MAP仅使用SCCP的无连接方式。此协议用于MSC、HLR、VLR及EIR各节点之间在以下通信方面：位置登记/删除、补充业务处理、呼叫建立期间客户参数的检索、切换、客户管理、操作维护、位置寄存器故障后的恢复、IMEI的管理、鉴权、支持短消息业务的程序。
MAP是TCAP的一个客户，位于TCAP之上，它使用组元及会话的方式，处理MSC、HLR及VLR等不同物理实体间的同等层之间的通信。MAP包含一系列的功能块，称为ASE，用于两节点同等层之间的通信。MAP协议还支持一个物理实体同时与几个物理实体的通信，主要功能是支持移动用户的位置登记、位置删除；用户业务管理、用户参数管理；漫游、越区切换；鉴权、保密数据传输。
MSC与公共电话网互连通常采用CCS7信令的TUP信令规程，而且TCP信令规程也使用于移动电话网MSC之间采用七号信令方式。

[ 本帖最后由五年阳光于 2011-6-22 18:19 编辑 ]

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#2

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发表于 2011-06-27 11:08:55

好东西！！学习了！！！！

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zhangyuanfei

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发表于 2011-07-07 08:30:09

字太小了

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chenyansheng11

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#4

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发表于 2011-11-20 23:35:50

楼主厉害啊
谢谢

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0965022

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#5

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发表于 2011-11-22 21:57:29

学习了不懂得太多了和

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#6

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发表于 2012-05-09 11:31:45

看看···不懂得太多

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princeinrain

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发表于 2012-05-09 17:47:13

急需的资料，谢谢分享。

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