GSM原理及其网络优化-第四章

GSM原理及其网络优化_第四章PAGEPAGE19第4章信令与协议 14.1信令协议概述 14.1.1接口与协议 14.1.2GSM通信系统内部接口 24.1.3无线接口信令协议 44.1.4A接口信令协议 44.2链路层信令协议 54.2.1帧结构 54.2.2检错和纠错 64.2.3复用 74.2.4流量控制 74.2.5LAPD和LAPDm帧比较 74.3网络层信令协议 84.3.1BSS网络层 84.3.2NSS网络层 124.4GSM信令网 144.4.1信令网络结构 144.4.2信令网路组织 144.4.4信令网寻址方式 16第4章信令与协议在一个复杂的系统中(如GSM)，所要传送的不单是用户数据，由于网络要实现的大多数功能都是分布在几个远距离的设备上，要使这些设备协调工作需要交换一些信息，因此我们就要考虑到如何使这些信息从网络内的一点传送到另一点，这是本章我们要研究的主要内容。在通信系统中，我们把协调不同实体所需的信息称为信令信息，在所有情况下，使远距离实体协调工作所需的信令信息都以报文的形式来组织。信令的传输协议就是能够从比特流中识别出报文而且要保证未检测出的差错尽可能的低，因为这种差错将会带来严重的后果，甚至将会把一条报文的含义改变。我们把提供这些功能的信令协议称为链路层。信令的另一个问题就是报文的编排方式和它们的路由，如何把消息由一点传送到另一点，直至到达它的最终目的地，如何使用查询，并行的处理几个对话，这一部分就是网络层的主要内容。在网络层中，我们将看到如何在移动台和网络之间携载报文，我们还将接触到七号信令系统的领域。实际上，我们要研究的主要问题并不是专限于信令信息，在GSM系统中，大多数用户信息都具有电路特性，但也有几种用户业务是非电路特性的，如短信息，这种业务与信令报文很相似，因此要求相同的传送机制。4.1信令协议概述4.1.1接口与协议首先，分清接口与协议两者的区别是非常重要的，接口代表两个相邻实体之间的连接点，而协议是说明连接点上交换信息时需要遵守的规则。协议是各功能实体之间共同语言，两个实体要通过接口传递特定的信息流，这种信息流必须按照规定的语言传递，双方才能相互了解。因而，一种协议在传递过程中要经过若干个接口，或者说同一个接口要用到多种协议。根据电信网开放系统互连模式OSI的概念，把协议按其功能分成不同的层面：最底层称为物理层或传输层；第二层被称为链路层；第三层被称为网络层，第三层以上被称为应用层，每一层都有各自的协议规则。4.1.1.1物理层(OSI第一层)本层规定了一条信号数据链路的物理电气和功能特性，以及接入它的方法。物理层有两种作用：一是传送客户的业务信息，包括话音和数据；二是在系统的各实体之间传送信令信息。传输除了包括传统上使用的调制、编码、多路复用等技术以外，还涉及按低层协议的格式来编排数据，以保证正确传送和纠正传输中可能出现的差错。4.1.1.2链路层(OSI第二层)链路层是信令链路功能级其主要功能包括：信令单元的定界和定位，差错检验和纠错，信令链路差错率监视和流量控制。它与物理层共同保证在终端和网路之间提供可靠的信令消息的传递，并规定在一条信令数据链路上传递信令信息的功能和相应的程序。4.1.1.3网路层(OSI第三层)网络层是信令网路功能级，负责分配和选路。第三层以上是应用层，其协议与涉及的功能实体有关。网路层主要负责系统的控制和管理，把客户和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上来。4.1.2GSM通信系统内部接口移动通信系统是由许多功能单元通过接口互连构成的，接El是指各组成单元之间的物理上和逻辑上的连接。NSS部分的B、C、D、E、F、G接口定义了相应功能单元之间的互连标准，各接口都采用了7号信令系统，以便于实现国际漫游和通信网互连。BSS和MS两部分有A、Um、Abis接口以及Ater接口等，其中A接口和Um接口具有统一和公开的标准，以便于设备生产和组网，也有利于各种ISDN业务的引入和功能扩展，Abis接口和Ater接口的定义尚不统一，实现差别较大，所以BSC和BTS配置目前还不能实现多厂家设备互连，各接口结构如图4—1所示。我国GSM网络和PSTN、ISDN网络采用7号信令互连，物理通道可以是PCM系统中的任一时隙。但是在基群PCM系统中(2.048Mbit/s)，一般优先选择TS16数据链路传送64kbit/s信令。现在让我们分别介绍每个接口的具体情况：1.Sm接口Sm接口是人机接口，是客户与网络之间的接口，主要包括客户对移动终端进行的操作程序、移动终端向客户提供的显示和信号音等。Sm接口还包括客户识别卡(SIM)与移动终端(ME)间接口的内容。2.Um接口Um接口是空中无线接口，是移动台和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，其物理连接通过无线链路实现。Um接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。3.Abis接口Abis接口是BSS系统的两个功能实体BSC与BTS之间的通信接口，用于BTS和BSC之间的远端互连方式，物理连接通过标准的2Mbit/s或64kbit/s的PCM数字传输链路来实现。Abis接口支持系统向移动台提供的所有服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。由于Abis接口是GSM系统BSS的内部接口，所以是一个未开放的接口，可由各设备厂家自行定义。4.A接口BSS部分与MSC之间的接口为A接口。A接口基于2Mbit/s数字接口，采用14位七号信令方式，主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。5.B接口MSC与VLR之间的接口为B接口，主要用于MSC向VLR询问有关移动台当前位置信息，或通知VLR有关移动台的位置更新信息等。B接口作为设备内部接口，一般不作规定，但应能完成GSM规范所规定的功能。6.C接口MSC与HLR之间的接口为C接口，C接口是一个至七号信令网的接口(采用24位七号信令方式)，2Mbit/s或64kbit/s的数字接口。它主要完成被叫移动用户信息的传递以及获取被叫用户被分配的漫游号码。7.D接口HLR与VLR之间的接口称为D接口，它也是一个至七号信令网的接口(采用24位七号信令方式)，2Mbit/s或64kbit/s的数字接口。它主要交换位置信息和用户信息。当移动台漫游到某VLR所辖区后，VLR将通知MS的HLR。HLR向VLR发送有关该用户的业务消息，以便VLR给漫游客户提供合适的业务。同时HLR还要通知前一个为该移动用户服务的VLR删除该移动用户的信息。当移动用户要求进行补充业务的操作或修改某些用户参数时(如将呼叫转移功能激活)，也是通过D接口进行数据交换。8.E接口MSC与MSC之间的接口称为E接口，它也是采用24位七号信令方式，用于移动台在呼叫期间从一个MSC区域移动到另一个MSC区时为了通话的连续而进行的局间切换，以及两个MSC间建立用户呼叫接续时传递有关信息。9.F接口MSC与EIR之间的接口为F接口，采用24位七号信令方式，用于MSC检验移动台的IMEI时使用。10.G接口G接口是VLR之间的接口，当移动台以TMSI启动位置更新时，VLR使用G接口向前一个VLR获取MS的IMSI和相应的信息。11.NSS或BSS与OMC之间的接口该接口是基于：X.25接口或七号信令网的接口，执行TMNQ3协议。4.1.3无线接口信令协议GSM数字移动通信中移动台与基站之间的无线接口称为Um接口，Um是套用ISDN网中客户终端和网络的接口名称，其中‘m’表示移动的意思。它的接口信令分层结构如下。1.物理层(信令层一)这是无线接口的最底层，用来提供传送比特流所需的物理链路(例如无线链路)，它为高层提供各种不同功能的逻辑信道，包括业务信道和控制信道。2.链路层(信令层二)本层的主要目的是在移动台和基站之间建立可靠的专用数据链路，第二层的数据链路层协议基于.ISDN的D信道链路接入协议(LAPD)，因为在GSM规范中对它进行了修改，使它适合在无线路径上传播，因此在Um接口中的第二层协议被称为LAPDm。3.网络层(信令层三)第三层是具体负责控制和管理的协议层，即把客户和系统控制过程的特定信息按一定的协议分组安排到定的逻辑信道上，第三层包括三个基本子层：无线资源管理(.RR)、移动性管理(MM)和接续管理(CM)。其中接续管理子层中包含多个呼叫控制(CC)单元，提供并行呼叫处理。为了支持补充业务和短信息业务，在CM子层中还包括了补充业务管理(SS)单元和短信息业务管理(SMS)单元。4.1.4A接口信令协议A接口的分层结构如下。1.物理层(信令层一)A接口的物理层是基于数字传输2Mbit/s的PCM链路，除有一定数目的话音，数据信道外还有传送信令的信道，有关呼叫、切换及释放等信令数据都可使用此信道。2.链路层(信令层二)这一层基于七号信令的MTP(消息传递部分)，集中了MTP的全部链路层协议。3.网络层(信令层三)由于BSC与MSC之间的A接口承载BSC与MSC之间的消息，以及MS与MSC之间的消息，如我们前面提到的CC或MM类消息，因此我们把：BSC与：MSC之间的消息类型集合在一起称为：BSSMAP(BSS管理应用部分)，把MS与MSC之间的消息类型集合在一起称为DTAP(直接传送应用部分)。在A接口上，我们还引入了虚电路的概念，每个连接的建立和释放是彼此独立的，这就是七号信令系统中的SCCP。SCCP不是GSM专用协议，是七号信令系统分层协议的一部分，位于MTP协议之上。事实上，MTP中包括有更多的网络协议。为此，我们把MTP分为两部分：MTP2和MTP3。MTP2集中了MTP中的全部链路层协议，而MTP3与SCCP共同构成了A接口第三层信令。BSSMAP和DTAP为更高层的客户应用层。4.2链路层信令协议由上面我们已经知道，在GSM系统中不同的接口使用了不同的协议，如表4—1所示。单从链路层来讲，就分别涉及到移动台和BTS之间的LAPDm，BTS和BSC之间的LAPD，以及七号信令系统中的MTP2协议。除无线接口外，信令信息都使用64kbit/s电路传输。它们在功能上十分相似，这里我们仅讨论其基本功能和他们相互间的差异。4.2.1帧结构链路层的基本功能之一就是把单个的比特构成一个集合，以便在信道上传送。所有的链路功能都是建立在这个基本结构单元上的。在信令范畴里，这个基本单元称为帧。每一个帧都要有一个接收端可以识别的开始和结束标志，在这两个标志之间包含的是比特流形式的有效信息。LAPD和MTP2都采用的是HDLC(高级数据链路控制)的定义方式，而LAPDm是利用无线接口的同步方式来传送以帧方式定义的信息。在HDLC中，帧的起始和结尾都用一个8bit长的标志(FLAG)，它包括6个连续的”1”。为防止虚假的开始和结束，引入了”0bit插入”的机制，即如果传输数据中连续出现5个”1”时，发端就自动的插入一位”0”，同时收端也要能自动的删除这个插入的”0”。同一个标志(FLAG)可以作为一帧的结束，同时也指示了下一帧的开始，如图4—2所示。在无线接口传播的LAPDm中，为了压缩传播速率，节约字节数，没有使用起始标志(FLAG)，而是使用了物理层上已有的”块”(BLOCK)的概念。为此我们选择LAPDm的帧长度等于一个物理层块的大小，即23Byte。应注意的是一个LAPDm帧在SACCH上最多为21Byte(因为每个SACCH块还有两个特殊用途的字节：定时提前和传输功率控制)。但有效的信息长度可能小于这一最大值，因此每帧中要包括一个长度指示器。未用的字节用缺省值”00101011”填充。这个缺省值的选择是基于对FCCH信息的最小相关，以避免干扰移动台的同步。移动台的上行空闲字节可以用”11111111”填充。当信令信息长度超过帧长度限制后，就要把这个消息分成几帧，在几个帧上发送，而相应的在收端这样的消息必须重组。为此收端必须收到足够的信息才能知道如何重组报文。因为LAPDm帧的最大长度为21Byte或23Byte，这显然不能满足大多数信令的需要，因此需要定义分段和重组。当有分组功能时，每帧中多出一个比特，当有后续帧时，该比特为”1”；而在最后一个分组时为”0”。收端可以根据这个指示，把收到的”1”指示帧连接起来，直到出现”0”指示帧为止，从而将原消息复原。在A接口(帧的最大长度限制是272Byte)和Abis(帧的最大长度限制是264Byte，不包括标志)接口上因为帧的最大长度足够长，因而无须分段和重组。4.2.2检错和纠错链路层第二个重要功能是检测可能发生传输差错的帧，并当帧出错时请求重发来提高传输质量。就检错而言，LAPD和MTP2都采用了HDLC方案，它是通过在每个帧中增加了16bit的冗余位，这被称为帧校验序列，用于误码检测。在无线接口上，由于物理层已提供了具有检验功能的传输编码方案，因此LAPDm无需额外的误码检测方式。差错检验有两个用途：一是提供帧内残余差错似然性的足够信息，从而可请求重发该帧；二是检测链路的质量，当误码率超过某给定的门限时就触发相关的告警。在七号信令链路中，当帧误码率大于等于4×10。时就被认为发生了故障。CCS7链路在业务进行中总是工作的，当无信息传送时，它就传送指定的填充帧。前面提到在无线链路上也存在类似的情况，它是通过对SACCH的监测来判断无线链路故障的。帧确认和重复功能是覆盖误帧的一种方法。上述三种协议都使用到了与HDLC类似的反向纠错机制，可在两种模式中选择：一种是非证实模式，无论接收端收到与否，帧只传一次；二是证实模式，可通过重发来纠正错误帧。使用非证实模式的原因是，在某些情况下使用非证实模式比证实模式更合适，例如，移动台向BSS发送的测量报告，这类消息丢失一次也不会引起大的故障，而且对于接收端来说，获得一个新的测量报告要比收到重发的已经过时了的报告要有用的多。还有其它一些消息也是采用的非证实模式，如网络在SACCH上发送的系统消息，系统对移动台切换接入的应答(PHYSICALINFORMATION)等。但是，大多数在专用信道上发送消息要求使用证实模式。.确认和重发都是以循环帧计数为基础的，它使接收端能检测到可能的帧重复或帧丢失，并确认特定的帧。在LAPD和LAPDm中，确认是通过接收端向发送方传送下一个期望帧的号码N(R)来实现的。如果帧号是按模8来计算，若发送端收到接收端传来的期望帧的号码为2，这说明帧号为1、0、7、6…的帧都正确收到了。而在MTP2中，通过向发送方传送已正确收到的最后一帧的帧号来实现相同目的。在各种情况下，如果有未确认的帧，发送端都要重发那一帧。然而重发的总次数要受到限制，以避免在发生严重故障时出现无限循环。发端必须保持那些未被证实的帧，为了限制保持的数量，在LAPD和LAPDm中引入了窗口的概念。发送窗口的尺寸决定了有待证实的帧的保持数量，这个窗口要足够的大，以避免发端出现不必要的等待证实延时。LAPD和MTP2的帧循环数是128，而LAPDm是8，这是为了减少帧号所占用的字节数。在LAPD中窗口尺寸是可变的，但在LAPDm中固定为1。为了在接口两侧启动一个证实模式的传输，在LAPD和LAPDm中使用了一个简单的程序，它由两条报文组成，为SABM(设置异步平衡模式)和UA(无编号证实)，通过这两条消息来建立两端的计数同步。在LAPD中，这两条报文并不携带具体的消息，只有在这两条报文交换后才会发生上层消息的交换。但在LAPDm中，SABM携带着含有具体消息的报文，在接收端收到该报文后将向发送端发送的UA，在该消息中将重复收到的报文，以确认证实模式的建立。当要释放已建立的证实模式时，可通过使用DISC和UA的消息对来释放所占用的资源。4.2.3复用以上我们讨论的是一个信源的消息流，即由一个信源逐次传递一系列帧，而链路层提供了可以处理同一信道上的多个独立的消息流的可能性。由于这些信息流是独立的，因此不能保证它们之间的次序，为了能使接收端区分开这些混在一起消息，就需要在每个帧中插入一个地址段。这种机制对于点对多点的链路是必须的，虽然在无线路径上是点到点的应用，但仍保留了这种链路复用的机制。在无线接口上，同时存在两种相互独立的流，一种专用于传送信令报文，一种用于传送短消息业务。这两种流是通过SAPI(业务接入点识别符)的链路识别符来区分的。在GSM中定义的SAPI是指不同的应用协议。在LAPDm中定义SAPI=0，是指传送的是信令；而SAPI=3是对应着短消息业务。在Abis接口上复用有两个方面：一方面是对应不同功能之间的差别，SAPl0对应无线信令，SAPl62对应操作维护功能信令，SAPl63对应第二层的管理信令；另一方面是不同设备之间的区别，如BTS中不同TRX的标识，这里使用了LAPD链路层地址段的另一个内容TEI(终端设备标识)。在A接口没有链路层的复用。4.2.4流量控制链路层要考虑的最后一个问题是流量控制。对于一条链路来说，我们假设链路的处理能力不会溢出，但是资源经常是由几个信息流共享的，并控制其总和不超过最大容限，阻塞控制的目的之一就是控制每个信息流，以防系统中由于一处过载而引起整个系统的瘫痪。用类似HDLC的协议，只需简单的延迟发送确认，就很自然的提供了某种方式的的流量控制。但这种控制只是勉强合格的，因为如果延时太长，发送端将重复该帧，从而加重了拥塞。也可以使用一种附加机制，它是使用两个命令的”停一走”控制，LAPD和MTP2中提供了这种机制，而LAPDm中未提供。4.2.5LAPD和LAPDm帧比较在这里我们简要介绍一下LAPD和LAPDm中使用的帧类型以及它们的结构。共有三种不同类性的帧，分别为I帧(编号消息帧)、s帧(监督帧)和U帧(无编号信息帧并有控制功能)，如下表4—2所示。LAPD和LAPDm帧各自的结构如图4—3所示。地址段包含有SAPI；另外，对LAPD帧，因为接口是点到多点的，还包括目的终端的地址。控制段包含帧类型，对于携带消息的编号帧，还包含有帧编号(发送端)和下一个期望帧编号(接收端)。4.3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够相互交换帧，现在要讨论一些涉及两个非直接互连实体的应用协议。为了用端一端连接提供传输相应报文的应用协议，就需要本节之中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，这些连接分别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。现在我们看一下这个问题在各子系统中是怎样处理的。4.3.1BSS网络层4.3.1.1无线接口无线接口的协议分层如图4-4所示。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哪种应用协议，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，分类表4-3所示。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。4.3.1.2Abis接口Abis接口的信令协议分层如图4-5所示。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，如表4-4所示。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，由此可区分SAPl0和SAPl3。4.3.1.3A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还要区分面向MS和面向BSC连接这两种消息。A接口的分层如图4-6所示。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。对与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，它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。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信令网络管理功能是指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必须管理来去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还是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消息，BSC是端点。除此之外，.DTAP报文还携带它在无线接口上传送的所在的链路类型消息。为了相同的目的，这个”数据链路连接标识”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。4.3.2NSS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。CCS7的信令协议分层如图4-7所示。MTP作为OSI模型的1、2、3层，分别对应三个功能层：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4~7层，是MTP的用户。公共控制信道面临着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间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，信令越来越多地采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。(1)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。如免费电话业务为处理一个呼叫而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，这就允许同一操作或不同操作的几个调用同时存在。(2)会话处理(也称为事务处理子层)：两个客户之间用会话方式可以交换大量的信息。TCAP可以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如位置登记/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等不同物理实体问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、保密数据传输等。MSC与公共电话网互连通常采用CCS7信令的TUP信令规程。4.4GSM信令网为了使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈进面向ISDN的数据通信业务，必须建立起规范的和统一的信令网，以传递和移动业务有关的数据和各种信令消息。因此，GSM系统引入了CCS7信令系统和信令网络，也就是说GSM。系统网络的信令系统是以CCS7信令网络为基础的。GSM信令网是我国七号信令网的一部分，由信令链路(sL)、信令点(SP)及信令转接点STP三部分组成。4.4.1信令网络结构我国GSM数字通信网是与：PSTN、ISDN、PSPDN以及现有模拟PLMN并行设置的一个通信业务网，与固定网一样，它在网络结构上分为三级：第一级为最高级，称高级信令转接点(HSTP)；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)。移动通信网的专用高级信令转接点(HSTP)设置在大区一级移动业务汇接中心，专用的低级信令转接点(LSTP)设置在各省二级移动业务汇接中心。叠加在地区三级交换中心的数字移动网称为移动业务本地网，移动业务本地网的每个MSC/VLR、EIR、HLR/AUC和BSC设置信令点，当MSC/VLR，HLR/AUC及EIR分别设于不同的物理实体时，其信令点编码也不同；合设于一个物理实体时，可用一个SP编码。本地移动网包含有至少一个HLR以及一个或若干个MSC，每个MSC与所在地区的长途局相连，并与当地市话汇接局和模拟PLMN局相连。如果当地没有市话汇接局，则.MSC亦可按照运营者的要求与某些市话端局相连。省内各移动本地网构成全省数字PLMN网，全省设若干个移动业务二级汇接中心，构成一个网状网，每个移动业务本地网的SP点至少与两个二级汇接中心(LSTP)相连，当然在建网初期，省内PLMN只能采用单星形结构过渡。全国的数字PLMN网在各大区设立一级移动业务汇接中心，该中心为单独设置，仅做汇接用。4.4.2信令网路组织4.4.2.1GSM信令网络组织原则各省设置若干个LSTP，每个SP点至少应连至2个LSTP点上，并采用负荷分担的工作方式。为保证信令网的安全运行，在有条件的地方，信令链路组中至少设置两条信令链。每条信令链应尽可能采用分开的物理通路，采用负荷分担的方式工作。应注意路由组织及信令链路和STP间的分散性和灵活性，选用不同的传输路由，不同的DDN设备，不同的PCM