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GSM信令系統(tǒng)
在通信系統(tǒng)中，把協(xié)調(diào)不同實(shí)體所需的信息稱為信令信息。信令負(fù)責(zé)通話的建立，GSM的信令包括
傳輸(TX)、
無線資源管理（RR）、
移動(dòng)管理（MM）、
呼叫管理（CM）、
以及操作、管理和維護(hù)（OAM）等功能部分。

GSM的信令系統(tǒng)的特點(diǎn)為:
統(tǒng)一的接口定義，可適應(yīng)多廠商環(huán)境，特別是統(tǒng)一的A接口，可以使運(yùn)營(yíng)公司選用不同廠商生產(chǎn)的MSC和BSS組成系統(tǒng)；
信令系統(tǒng)嚴(yán)格分層，支持業(yè)務(wù)開放和系統(tǒng)互連。在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，即MSC、HLR、VLR、EIR之間均采用和OSI 7層結(jié)構(gòu)一致的7號(hào)信令系統(tǒng)。在用戶接入側(cè)，即MSC和基站間及空中接口均采用和ISDN用戶－網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）一致的三層結(jié)構(gòu)；
網(wǎng)絡(luò)側(cè)信令著眼于系統(tǒng)互連。由7號(hào)信令支持的統(tǒng)一的MAP信令使GSM系統(tǒng)可以容易地實(shí)現(xiàn)廣域聯(lián)網(wǎng)和國(guó)際漫游；靈活的智能網(wǎng)結(jié)構(gòu)便于系統(tǒng)引入智能業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)快速增值；
用戶側(cè)信令著眼于業(yè)務(wù)綜合接入，便于未來各類ISDN業(yè)務(wù)的引入，為向個(gè)人通信發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 　

1層次結(jié)構(gòu) GSM中采用了OSI的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)。其中下一層協(xié)議為上一層協(xié)議提供服務(wù)，上一層協(xié)議利用下一層所提供的功能，上下層之間通過原語(yǔ)進(jìn)行通信。在建立連接之后，對(duì)等層之間形成邏輯上的通路。在信令系統(tǒng)中，可簡(jiǎn)單分為物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和各種高層應(yīng)用。 物理層定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性以及鏈路接入方法信令數(shù)據(jù)鏈路是由兩個(gè)數(shù)據(jù)信道組成的信令傳輸雙向通路。這兩個(gè)信道傳輸方向相反，在數(shù)字環(huán)境下，通常采用64kbit/s的數(shù)字信道。原則上可利用PCM系統(tǒng)中的任一時(shí)隙作為信令數(shù)據(jù)鏈路。實(shí)際系統(tǒng)中，常常在PCM一次群中采用TS16，在二次群中，按優(yōu)先級(jí)下降次序選用TS67-TS70。這些數(shù)字通路可以通過交換網(wǎng)絡(luò)的半固定連接通路和信令終端相連接，這種方式易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的自動(dòng)重新分配。信令數(shù)據(jù)鏈路也可以采用模擬通路，其傳輸速率不低于4.8kbit/s.通常經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器和信令終端設(shè)備之間相連，不通過交換網(wǎng)絡(luò)連接。
物理層是是信令的載體，如前所述，它可以是多種多樣的，如光纖、PCM傳輸線、數(shù)字微波等，但是第一級(jí)的功能規(guī)范并不涉及具體的傳輸媒體，它只是規(guī)定傳輸速率、接入方式等信令鏈路的一般特性要求。實(shí)際采用的傳輸媒體的電特性、誤差特性、可利用度等指標(biāo)要求仍由相應(yīng)的CCITT G系列建議規(guī)定。另外必須注意的是，信令數(shù)據(jù)鏈路的一個(gè)十分重要的特性是鏈路應(yīng)該是透明的，即在它上面?zhèn)魉偷臄?shù)據(jù)不能有任何的改變，因此，在信令鏈路中不能接入回聲抑制器、數(shù)字衰減器、A/u律變換器等設(shè)備。
鏈路層負(fù)責(zé)把約定的消息變成碼流，并提供一定的糾錯(cuò)能力和流量控制。它定義信令消息沿信令數(shù)據(jù)鏈路傳送的功能和過程。它和物理層一起為兩信令點(diǎn)之間的消息傳送提供了一條可靠的鏈路。鏈路層的功能包括：
--信號(hào)單元的定界和定位
--信號(hào)單元的差錯(cuò)檢測(cè)
--通過重發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)信號(hào)單元的差錯(cuò)校正
--通過信號(hào)單元差錯(cuò)率監(jiān)視檢測(cè)信令鏈路的故障
--故障信令鏈路的恢復(fù)過程
--信令鏈路流量控制

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)消息流的組織和路由，并行處理幾個(gè)對(duì)話，保證提供多用戶服務(wù)。

高層主要是指在在前三層所提供的可靠傳輸?shù)幕�礎(chǔ)上所進(jìn)行的各種應(yīng)用。 在GSM各接口的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)可由圖1來表示：

　
圖1 各接口協(xié)議分層表達(dá)
GSM的信令功能分層模型包括5層：
傳輸(TX)、
無線資源管理（RR）、
移動(dòng)管理（MM）、
呼叫管理（CM）、
以及操作、管理和維護(hù)（OAM）等功能部分(見圖2)。
















圖2 GSM 信令功能分層模型
其中RR層指的是在無線電接口上的傳輸進(jìn)行管理的規(guī)約，并提供MS和BSC之間的穩(wěn)定鏈路。BSS實(shí)現(xiàn)RR的大部分功能，主要涉及無線接口、Abis接口和A接口，其它功能模塊還涉及七號(hào)信令接口。
MM層一是管理包括位置數(shù)據(jù)在內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，二是管理鑒權(quán)操作，SIM，HLR和AUC。NSS(主要是MSC)是CM層的一個(gè)重要要素。 　

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) GSM的各個(gè)組成部分與相關(guān)的接口和協(xié)議如圖3： 　 　
圖3 GSM各部分組成和接口協(xié)議
其中各個(gè)接口的協(xié)議見表1 　
鏈路層網(wǎng)絡(luò)層高層協(xié)議
Um接口LAPDmRR/MM/CM
Abis接口 LAPD Traffic Management RR/BTSM
A接口 MTP2(SS No.7) MTP3+SCCP(SS No.7) DTAP/BSSMAP
Map接口MTP2(SS No.7) MTP3+SCCP(SS No.7) TUP/TCAP+MAP
表1 GSM各接口協(xié)議 　
這里需要特別聲明一點(diǎn)的是接口是指兩個(gè)相鄰實(shí)體間的連接點(diǎn)，它可以承載與不同實(shí)體對(duì)有關(guān)的消息流，即幾種協(xié)議。 對(duì)于移動(dòng)通信來說，大部分的信令都是和移動(dòng)臺(tái)（MS）相關(guān)。移動(dòng)臺(tái)雖然只和BTS有接口，但發(fā)往BTS和從BTS發(fā)往MS的信令消息中還包括了MS與GSM網(wǎng)中其他設(shè)備之間的通信信息，即要在無線接口上傳輸各種不同的協(xié)議。因此在各接口上需要有專門的協(xié)議鑒別器（PD）和報(bào)文鑒別器（MD）來區(qū)分信令信息和哪個(gè)應(yīng)用協(xié)議有關(guān)。這在信令的分析和處理時(shí)尤其要注意區(qū)分。 　

3 Um接口信令系統(tǒng)
Um接口是MS與BTS之間的接口。從表1可以得知，
Um接口的鏈路層為L(zhǎng)APDm，它是在固定網(wǎng)ISDN的LAPD協(xié)議基礎(chǔ)上作少量修改形成的。修改原則是盡量減少不必要的字段以節(jié)省信道資源。由于TDMA系統(tǒng)提供了定位和信道糾錯(cuò)編碼，因此取消了幀定界標(biāo)志和幀校驗(yàn)序列。另外，還定義了許多簡(jiǎn)短的幀格式用于各種特定的情況。
Um接口的網(wǎng)絡(luò)層是收發(fā)和處理信令消息的實(shí)體。它包括了RR（無線資源管理）、MM（移動(dòng)管理）、CM（呼叫管理）三個(gè)子層。 　

4 A接口信令系統(tǒng)
A接口是BSC與MSC之間的接口。
物理層是數(shù)字傳輸2048KBIT/S的E1線路，具體標(biāo)準(zhǔn)見G.703，G.704。
數(shù)據(jù)鏈路層基于7號(hào)信令系統(tǒng)MTP2。
網(wǎng)絡(luò)層為MTP3和SCCP共同組成。提示使用SCCP的識(shí)別負(fù)責(zé)識(shí)別高層消息。
網(wǎng)絡(luò)層以上的高層協(xié)議為BSSMAP（BSS管理應(yīng)用部分）和DTAP（直接傳送應(yīng)用部分）。其信令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型見圖4:
圖4 A接口上的協(xié)議分層結(jié)構(gòu) 　

5 Abis接口信令系統(tǒng)
Abis接口是NSS內(nèi)BTS與BSC之間的接口。信令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型見圖5:
圖5 Abis 接口信令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型
所用的各層協(xié)議（除物理層）分別為：
LAPD
Traffic Management（業(yè)務(wù)管理）
DTAP 　

6 MAP接口信令系統(tǒng) MAP是移動(dòng)應(yīng)用部分（Mobile Application Part）的意思，這里用來統(tǒng)稱MAP接口是NSS內(nèi)部的接口（見圖3），每一接口上都有不同的協(xié)議堆成不同的層次，完成不同的功能。為了和現(xiàn)有的有線通信網(wǎng)很好的配合和過渡，MAP接口上均使用有線通信網(wǎng)上使用的7號(hào)信令系統(tǒng)，并根據(jù)GSM的特點(diǎn)，使用了TCAP和MAP來完成相應(yīng)功能。MAP接口的分類和所使用的協(xié)議見表4：
接口 對(duì)應(yīng)實(shí)體 所用協(xié)議
MAP/B接口 MSC－VLRMTP+SCCP+TCAP+MAP
MAP/C接口 (G)MSC－HLRMTP+SCCP+TCAP+MAP
MAP/D接口 HLR-VLRMTP+SCCP+TCAP+MAP
MAP/E接口 MSC-MSCMTP+TUP/MTP+SCCP+TCAP+MAP
MAP/F接口 MSC-EIRMTP+SCCP+TCAP+MAP
MAP/G接口 VLR-VLRMTP+SCCP+TCAP+MAP 　
表2 MAP接口的分類和所使用的協(xié)議
其中由于在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，MSC和VLR是集成在一起的，所以MAP/B接口對(duì)于外部一般不可見。
附錄： 7號(hào)信令系統(tǒng)簡(jiǎn)介
自70年代中期開始，基于程控交換機(jī)的大量應(yīng)用和對(duì)通數(shù)字化及業(yè)務(wù)綜合化的未來發(fā)展的預(yù)測(cè)，CCITT針對(duì)IDN（綜合數(shù)字網(wǎng)）的應(yīng)用，開始研究一種新的適合于數(shù)字通信網(wǎng)的共路信令系統(tǒng)（CCS Common Channel Signaling System），并于1980年提出了正式建議，這就是目前廣泛使用的7號(hào)信令系統(tǒng)的MTP(消息傳遞部分)和TUP(電話用戶部分)。
1984年針對(duì)ISDN的應(yīng)用又補(bǔ)充了ISUP(ISDN用戶部分)和SCCP（信令連接控制部分）建議。
1988年針對(duì)電路無關(guān)消息的應(yīng)用，進(jìn)一步補(bǔ)充了TCAP（事務(wù)處理能力應(yīng)用部分）的建議，從而使七號(hào)信令系統(tǒng)成為一個(gè)比較完備的、能支持各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的信令系統(tǒng)。
隨著通信和計(jì)算機(jī)兩大領(lǐng)域的互相滲透以及各種電信新業(yè)務(wù)的問世，電信網(wǎng)需要和許多智能數(shù)據(jù)終端相連，需要傳送大量與電路無關(guān)的數(shù)據(jù)，包括各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)控制信息。這就要求信令系統(tǒng)具有更大的靈活性和開放性，能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)通信和電信網(wǎng)智能化發(fā)展的需要，因此，自80年代中期開始，CCITT在擴(kuò)充7號(hào)信令系統(tǒng)的過程中，充分考慮了7號(hào)信令與OSI模型的一致性。新增設(shè)的功能模塊均注意與OSI層次結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)，并且參照OSI結(jié)構(gòu)預(yù)留了未來功能模塊的位置。 7號(hào)信令系統(tǒng)的總體目標(biāo)是提供一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的通用的信令系統(tǒng)。這就決定了整個(gè)系統(tǒng)必然包含許多不同應(yīng)用的功能，而且結(jié)構(gòu)上應(yīng)該易于未來應(yīng)用模塊的靈活擴(kuò)展。因此，7號(hào)信令系統(tǒng)區(qū)別于其它任何信令系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是采用了模塊化的功能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)系統(tǒng)框架內(nèi)多種應(yīng)用并存的靈活性。對(duì)于一種應(yīng)用來說，只用到系統(tǒng)的一個(gè)子集。 根據(jù)這一思想，CCITT于1980年首次提出的7號(hào)信令系統(tǒng)建議將系統(tǒng)劃分成一個(gè)公共的消息傳遞部分（Message Transfer Part-MTP）和若干個(gè)用戶部分（User Part-UP）。MTP的功能是提供一個(gè)可靠的傳遞系統(tǒng)，保證兩個(gè)不同地點(diǎn)UP之間傳遞的信令消息無差錯(cuò)、不丟失、不錯(cuò)序、不重復(fù)。MTP只負(fù)責(zé)消息的傳遞，不負(fù)責(zé)消息內(nèi)容的檢查和解釋，用戶部分則是為各種不同電信業(yè)務(wù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的功能模塊，負(fù)責(zé)信令的生成、語(yǔ)法檢查、語(yǔ)義分析和信令過程控制。它們體現(xiàn)了7號(hào)信令系統(tǒng)對(duì)不同應(yīng)用的適應(yīng)性和可擴(kuò)充性。這里“用戶”一詞指的是任何UP都是公共的MTP用戶，都要用到MTP傳遞功能的支持。具體模塊及各模塊之間的關(guān)系見圖9。 　
MTP：消息傳遞部分
SCCP：信令連接控制部分
ISP：中間服務(wù)部分
TCAP：事務(wù)處理能力部分
OMAP：操作維護(hù)應(yīng)用部分
MAP：移動(dòng)應(yīng)用部分
ISUP：ISDN用戶部分
TUP：電話應(yīng)用部分
DUP：數(shù)據(jù)用戶部分
TC：事務(wù)處理能力（ISP和TCAP的總稱） 　
圖9 7號(hào)信令分層協(xié)議模塊
7號(hào)信令系統(tǒng)不但信令容量大、傳輸速度快，而且可以傳遞除電路接續(xù)信令以外的各種業(yè)務(wù)的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)。使用7號(hào)信令的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不但是程控交換的節(jié)點(diǎn)，還可以包括網(wǎng)管中心、業(yè)務(wù)控制點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等各種智能節(jié)點(diǎn)，這正是通信網(wǎng)向智能化、綜合化和個(gè)人化發(fā)展的要求。因此可以說，7號(hào)信令系統(tǒng)和數(shù)字傳輸、程控交換以及計(jì)算機(jī)智能控制構(gòu)成了現(xiàn)代通信網(wǎng)的基石。 7號(hào)信令系統(tǒng)是以不等長(zhǎng)消息的形式傳送信令的。7號(hào)信令系統(tǒng)定義了三種基本的信號(hào)單元格式：
信號(hào)消息單元（MSU－Message Signal Unit）、
鏈路狀態(tài)信號(hào)單元（LSSU－Link Status Signal Unit）、
和填充信號(hào)單元（FISU－Fill-in Signal Unit）。
其中MSU為真正攜帶消息的信號(hào)單元；LSSU為傳送網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)的信號(hào)單元；FISU不含任何消息，是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)沒有鏈路狀態(tài)信息可以傳送時(shí)，向?qū)Ψ桨l(fā)送的空信號(hào)，其作用是使信令鏈路保持通信狀態(tài)，同時(shí)可以證實(shí)收到對(duì)方發(fā)送來的消息







1、 信令分類
傳統(tǒng)的信令方式稱為隨路信令，在這種信令方式下，信令信道與話音信道為同一鏈路；
公共信道信令(CCS)，有一個(gè)與話音網(wǎng)絡(luò)完全分開的信令網(wǎng)絡(luò)。CCS網(wǎng)絡(luò)是一種高速數(shù)字系統(tǒng)，一個(gè)公共信道可為5000多個(gè)話音連接服務(wù)。CCS的其它優(yōu)點(diǎn)是大容量、高速度、短的建立時(shí)間及高可靠性。
2、 信令網(wǎng) 信令網(wǎng)包括信令鏈路（SL）、信令點(diǎn)（SP）及信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP）。
7號(hào)信令的模型：

MTP(消息傳遞部分)：可看作OSI的第1，2，3層負(fù)責(zé)信息的傳遞；
SCCP(信令連接控制部分)：與MTP一起形成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)部分(NSP)。SCCP實(shí)現(xiàn)非常強(qiáng)而且可靠的信號(hào)路由功能。SCCP支持兩種方式的信號(hào)通信---面向連接方式和無連接方式。
TCAP(處理能力應(yīng)用部分)：提供業(yè)務(wù)應(yīng)用層的業(yè)務(wù)及協(xié)議，為兩節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸提供一個(gè)公共的、通用的系統(tǒng)。
移動(dòng)應(yīng)用部分（MAP）：專為GSM設(shè)計(jì)的協(xié)議，屬于第7層。此協(xié)議用于MSC、HLR、VLR及EIR各節(jié)點(diǎn)間在以下方面的通信：位置更新、位置刪除、取消登記、用戶業(yè)務(wù)的處理/管理/檢索；用戶參數(shù)的管理（HLR及VLR的更新）；切換；保密/鑒權(quán)數(shù)據(jù)的傳遞等。
UP（用戶部分）：包括電話用戶部分（TUP）、數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）、ISDN用戶部分（ISUP）。
CAP表示公共應(yīng)用部分。
3、 GSM網(wǎng)絡(luò)中的信令

BSSAP（BSS Application Part）：負(fù)責(zé)資源管理、切換控制、尋呼命令等。
LAPD（D信道鏈路接入規(guī)程 第2層）：傳送BSC和BTS之間的指令。
LAPDm （Dm信道鏈路接入規(guī)程 第2層）：傳輸MS與BTS之間信息的協(xié)議（Dm信道表示各種信令信道如：RACH、BCCH等）