gsm网络拓扑结构与信令流程

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1、目录 1、 GSM 网络拓扑结构 2、 GSM的信令协议结构 3、 NO.7信令网简介 4、 各层协议介绍 5、 TUP协议介绍 6、 ISUP协议介绍 7、 GSM 信令流程 8、 信令流程中重要定时器介绍 9、 重要信令消息内容详解 10、常用信令分析软件 11、基本信令分析方法,1、GSM 网络拓扑结构,ms,B口,ABIS口,UM口,A口,E口,C口,H口,PSTN,MSC功能与作用,呼叫处理 呼叫建立、连接与清除 切换过程 移动性管理 位置更新过程 用户身份识别 移动设备识别,操作与维护 数据库管理 测量 人机接口（MMI） 网间互通 计费,MSC,为其服务区内的移动用户提供交换和信

2、令功能,HLR功能与作用,HLR:Home Location 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,HLR,VLR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,VLR,AUC功能与作用,鉴权和加密数据 Ki,RAND A3,A8算法 Kc,S

3、res,A,C,D,H,E,F,鉴权（Authentication）,加密（Ciphering ),2、 GSM的信令协议结构,两个主要协议群 1、7号信令协议群 A接口 NSS内部接口 GSM与其余网络接口 2、GSM专用协议群： Abis接口、Um接口,移动 C7 信令协议群,电话用户 TUP,ISDN用户 ISUP,MAP,TCAP,BSSAP (DATP+BSSMAP),SCCP,MTP 3 MTP 2 MTP 1,2Mb/s Trunk,OSI Layers,Link 2,Network 3,Session 5,Presentation 6,Application 7,Physica

4、l 1,Transportation 4,SS#7,4,1,2,3,协议层名称,MTP消息传递部分 SCCP信令连接控制部分 MAP移动应用部分 TCAP事物处理应用部分 BSSAP基站子系统应用部分 TUP电话用户部分 ISUPISDN用户部分,GSM系统专用协议群,3、 NO.7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,数字蜂

5、窝PLMN信令网,信令网组成 SP（信令点）、SL（信令链路）和STP（信令转接点） SP:MSC/VLR、EIR、HLR/AUC SL:两接点间的PCM链路的一个或多个时隙 STP:转接信令 LSTP(低级信令转接点):每省设置2-4个LSTP HSTP(高级信令转接点):每大区设置一个HSTP 三级信令网络结构 数字移动采用专用信令网结构 每个SP至少连接两个LSTP 每个LSTP至少连接两个HSTP HSTP双平面结构：每个HSTP分设A、B平面,4、 各层协议介绍,层次化系统设计,Introduction to protocols,分层封装消息头的概念,Layer 4,Layer 2,

6、Layer 1,Introduction to protocols,Layer 3,Layer 4,Layer 2,Layer 1,Layer 3,Peer-to-peer protocols,端到端协议,应用,表达,对话,传输,网络,数据链路,物理,Network,Data Link,Physical,Layer 7,Layer 6,Layer 5,Layer 4,Layer 3,Layer 2,Layer 1,Introduction to protocols,Layer 0,应用,表达,对话,传输,网络,数据链路,物理,OSI 参考模型,Introduction to protocols

7、,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,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,Introduction to protocols,Flag,Check sum,Layer 3 data,Sequence number,Address,Flag,数据链路层,Introduction to protocols,问题3：一条消息如

8、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,Introduction to protocols,L2消息头,连接参考,Layer 4 数据,Layer 3 数据,Layer 3 - 网络,地址,Introduction to protocols,操作维护,信令消息,Layer 2,Higher layers,Layer 2 寻址,Introduction to protocols,连接 参考,MS # 1,MS # 2,Layer 3,Higher layers,Layer 3 寻址,4.1 L

9、1层协议介绍,无线口 ：TDMA时分复用 网络侧：PCM E1,4.2 L2层协议介绍,UM口 LAPDm ABIS口 LAPD A口以上 MTP2,1、基本帧结构,01111110,01111110,信息比特,起始标志,终止标志,帧 ：将要传送的信息构造成比单个比 特大的单位 关键问题：比特的起止位置 插“0”技术，帧长度可变，头尾标志可共用。,基本帧结构,01111110,01111110,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、分段和重组,帧长度 A接口：272字节，直接沿用于SS7，能满足所有信令需要，不用分段； Abis接口：264字节，

10、对应于上层消息的260字节； LAPDm：需要分段，受限于无线接口最大帧长（23字节）。 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、检测和纠错,检测手段： LAPD和MTP：16位CRC校验；BER4*10E-3时 LAPDm：物理层已提供这一功能； 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,消息传递的方式 确认式：重发； 非确认式：只发送一次； e.g：系统消息、测量报告 循环计数器：检测帧重复和丢失 发送窗长：K，应答足够大。 Lapdm：K1，即发

11、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,LAPD/LADPm 如何进入确认操作方式： SABM、UA LAPD/LADPm 如何退出确认操作方式： DISC、UA,4、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ISDN DLCI：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、3,5、流量控制,目的： 控制每个信息流，使局部过载不会导致全局灾害。 方法：向信息流的实际源通知出错情况； 简化处

12、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。,L2链路层协议分析,LAPD、LAPDm、MTP2,LAPD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) 把不能修复的差错通知管理实体； g) 流量控制,L

13、APD 功能,LAPDm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,LAPD、MTP2、LAPDm,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 3 2 1,0 1 1 1 1 1

14、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A,8 7 6 5 4 3 2 1,0 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,FLAG,LAPD 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 1,SAPI,C/R,0,TEI,1,除预处理测量报告

15、用UI帧传送外，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）,控制字段,LAPD 的帧结构（三）,MTP2帧结构FISU,LI：INF的长度指示， LI0，FISU LI1/2，LSSU LI2，MSU,FISU帧：填充帧，没有任何INF比特,MTP2帧结构LSSU,LI1/2，LSSU帧：链路状态信息单元,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,MTP2帧结构MSU,LI2，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,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 =N201,LAPDm 的帧结构（一）,填充比特