GSM三层协议课件.ppt

第二章第二章   第第2代移动通信代移动通信系统系统GSM三层协议 三三 GSM GSM第三层协议第三层协议无线资源管理无线资源管理（（RRM，，Radio Resource Management））移动性管理移动性管理（（MM，，Mobility Management））接续管理接续管理（（CM，，Connection Managemnet））GSM三层协议第一层：物理传输层第一层：物理传输层L1此为无线接口或有线接口的最底层，用于提供传此为无线接口或有线接口的最底层，用于提供传输比特流的物理链路输比特流的物理链路第二层：数据链路层第二层：数据链路层L2主要是建立主要是建立GSM各系统之间进行消息通信所需各系统之间进行消息通信所需的可靠专用数据链路的可靠专用数据链路第三层：网络层第三层：网络层L3是收发和处理信令消息的实体是收发和处理信令消息的实体GSM三层协议BSSMAP：基站子系统：基站子系统                   移动应用部分移动应用部分SCCP：信令连结控制部分：信令连结控制部分 MTP：信息传递部分：信息传递部分CM：通信管理：通信管理 MM：移动性管理：移动性管理RR：无线资源管理：无线资源管理 LAPDm：：ISDN的的Dm数据链路协议移动应用部分数据链路协议移动应用部分ISUP：：ISDN用户部分用户部分TACP：事务处理应用部分：事务处理应用部分 MTP：信息传递部分：信息传递部分L1-L3：信号层：信号层1-3GSM三层协议1、固定通信与移动通信的区别、固定通信与移动通信的区别通信位置通信位置切换切换信道的分配信道的分配为了实现这些功能，需要有复杂的信息交换为了实现这些功能，需要有复杂的信息交换和管理过程，这些信息交换和管理称之为和管理过程，这些信息交换和管理称之为信信令令。

GSM层层3信令可以分为信令可以分为3个实体：个实体：RRM,MM,CMGSM三层协议2、频率贵如黄金，吾等自应珍惜、频率贵如黄金，吾等自应珍惜—无无 线资源管理（线资源管理（RRM）） 资源管理很大一部分工作由资源管理很大一部分工作由RRM完成，完成，主要作用是协调主要作用是协调MS与与MSC之间的传输，对之间的传输，对每个申请通信的每个申请通信的MS，建立起一条，建立起一条MS至至MSC的传输路径和信令路径的传输路径和信令路径GSM三层协议那么，是如何实现的？那么，是如何实现的？①①好的开始是成功的一半好的开始是成功的一半—RRM的初始化阶段的初始化阶段请问：请问：MS有哪两种工作模式？有哪两种工作模式？空闲模式：空闲模式：移动台没有和系统建立连接时的状态移动台没有和系统建立连接时的状态专用模式专用模式MS已经工作在一条激活了的全双工信道上已经工作在一条激活了的全双工信道上网络选择、小区网络选择、小区选择、小区重选、选择、小区重选、位置更新位置更新寻呼、立即指配、寻呼、立即指配、鉴权加密、主叫、鉴权加密、主叫、被叫、短信息、被叫、短信息、切换、信道模式切换、信道模式改变、链路释放、改变、链路释放、呼叫重建、功率呼叫重建、功率控制等控制等GSM三层协议从空闲模式向专用模式转换的过程就进入了从空闲模式向专用模式转换的过程就进入了RRM初始化阶段，称之为接入（初始化阶段，称之为接入（Access））GSM三层协议②②多宽的车走多宽的路多宽的车走多宽的路—RR的传输管理的传输管理GSM三层协议MSC选择适当的模式，并为其建立相应的选择适当的模式，并为其建立相应的RR路径，包括路径，包括MSC与与BSC之间的有线路径。

之间的有线路径MSC在模式的选择上有决定权在模式的选择上有决定权BSC完成完成BTS与与MS之间无线路径的决定之间无线路径的决定（哪块载频，哪个时隙）（哪块载频，哪个时隙）GSM三层协议链路是如何组织的？链路是如何组织的？¡在在Um口，口，BTS载频载频—MS的无线链路是的无线链路是BSC分配的；分配的；¡在在Abis口，口，BTS载频载频—BSC的链路本来就是一的链路本来就是一一对应的，不需要进行分配一对应的，不需要进行分配¡在在A接口，接口，MSC把电路分配给相应的把电路分配给相应的RR连接，连接，并以信令的方式告知并以信令的方式告知BSC，，BSC通过交换功能通过交换功能把指定的无线路径把指定的无线路径(MS-BTS-BSC）与这条）与这条A接接口电路相连口电路相连GSM三层协议③③跳槽还需细思量跳槽还需细思量—切换的目的及依据切换的目的及依据切换的目的：切换的目的：1、保证当通话中的、保证当通话中的MS超出当前小区覆盖范围时，超出当前小区覆盖范围时，不至于产生掉话不至于产生掉话2、当通话中出现强干扰时，能够换到别的小区、当通话中出现强干扰时，能够换到别的小区从而避免干扰从而避免干扰3、、MS当小区出现拥塞时，当小区出现拥塞时，MS能够切换到相邻能够切换到相邻小区，从而避免拥塞小区，从而避免拥塞GSM三层协议切换判决方法：切换判决方法：1、根据通信质量来判决、根据通信质量来判决 上下行的接收电平上下行的接收电平 误码率误码率2、根据、根据TA值来进行判决值来进行判决 TA门限门限3、拥塞引发的切换、拥塞引发的切换 MSC和和BSC知道知道BTS的负载情况的负载情况 GSM三层协议④④炒炒冷饭炒炒冷饭——功率的控制与时间提前量功率的控制与时间提前量 共同的目的是为了改善频谱资源使用效率共同的目的是为了改善频谱资源使用效率及延长的电池使用时间。

及延长的电池使用时间GSM三层协议⑤⑤唱戏还得先搭台唱戏还得先搭台——小区信道的配置与分配小区信道的配置与分配¡小区信道的配置小区信道的配置Ø公共信息用于支持空闲模式公共信息用于支持空闲模式MSMS和和MSMS的初始接入的初始接入 如如 BCCH PCH RACH AGCHBCCH PCH RACH AGCHØ话务信道用于支持通话和通话中的控制、监测话务信道用于支持通话和通话中的控制、监测 如如 TCH SACCH SDCCHTCH SACCH SDCCHØ动态修改业务信道（动态修改业务信道（TCHTCH）以满足业务需求）以满足业务需求GSM三层协议¡专用信道与业务信道的分配专用信道与业务信道的分配（（1 1））初始信道分配初始信道分配：：RACHRACH初始接入时分配，初始接入时分配，一般分配一般分配SDCCHSDCCH（（2 2））后继分配后继分配：如当前使用的信道类型和所：如当前使用的信道类型和所需要的信道类型不一致时，进行无线信道模式需要的信道类型不一致时，进行无线信道模式的修改的修改（（3 3））切换分配切换分配：当：当MSMS越区或者质量变坏或者越区或者质量变坏或者TATA超限时进行切换处理，需要分配信道超限时进行切换处理，需要分配信道信道配置完成后，需要把配置信息告诉信道配置完成后，需要把配置信息告诉MSMS，那，那么如果告知呢？么如果告知呢？GSM三层协议¡无线信道的描述无线信道的描述如果描述跳频的话，需使用频率表。

如果描述跳频的话，需使用频率表18bit18bit唯一的对应一个信道唯一的对应一个信道GSM三层协议跳频是如何描述的？跳频是如何描述的？参数参数1：移动分配索引偏置：移动分配索引偏置(MAIO)MAIO指起跳频点，也称移动分配指数偏置指起跳频点，也称移动分配指数偏置参数参数2：跳频序列号（：跳频序列号（HSN）） MAIO和和HSN一般是成对设置的决定一个跳频一般是成对设置的决定一个跳频序列GSM三层协议以一个以一个1X31X3的跳频网络为例：的跳频网络为例：CellACellA   MA=1,4,7,10,13...MA=1,4,7,10,13...CellBCellB   MA=2,5,8,11,14...MA=2,5,8,11,14...CellCCellC   MA=3,6,9,12,15... MA=3,6,9,12,15... HSNHSN的取值是的取值是0-630-63，，0 0为循环序列，为循环序列，1-631-63为随机序列为随机序列例如例如Cell ACell A的的 MA=1,4,7,10,13,… MA=1,4,7,10,13,…使用使用HSNHSN＝＝0 0，跳频次序＝，跳频次序＝1,4,7,10,13,…1,4,7,10,13,…使用使用HSNHSN＝＝1 1，跳频次序＝，跳频次序＝7,1,13,4,10,…7,1,13,4,10,…使用使用HSNHSN＝＝2 2，跳频次序＝，跳频次序＝1,10,4,13,7,…1,10,4,13,7,…Cell ACell A的的MA=1,4,7,10,13,…MA=1,4,7,10,13,…使用使用HSNHSN＝＝2 2，跳频次序＝，跳频次序＝1,10,4,13,7,…1,10,4,13,7,…使用使用MAIOMAIO＝＝0 0，跳频次序＝，跳频次序＝1,10,4,13,7,…1,10,4,13,7,…使用使用MAIOMAIO＝＝1 1，跳频次序＝，跳频次序＝10,4,13,7,16,…10,4,13,7,16,…使用使用MAIOMAIO＝＝2 2，跳频次序＝，跳频次序＝4,13,7,16,19,…4,13,7,16,19,…如果如果Cell ACell A内有内有2 2个个TCHTCH载频载频第第1 1个个TCHTCH载频使用载频使用MAIOMAIO＝＝0 0 那第二个那第二个TCHTCH载频不能使用载频不能使用MAIOMAIO＝＝0 0目的是避免目的是避免CellCell内的同频干扰内的同频干扰GSM三层协议3、移动性与安全性的博弈、移动性与安全性的博弈—移动性管理移动性管理（（MM））①①位置区域的管理位置区域的管理GSM三层协议位置区的划分：位置区的划分：基本思想是建一个数据库。

基本思想是建一个数据库请问：请问：MSC HLR VLR之间的关系？之间的关系？GSM三层协议GSM三层协议位置更新：位置更新：目的是为了被叫目的是为了被叫IMSI Attach/Detach周期性位置更新周期性位置更新正常位置更新正常位置更新GSM三层协议②②也谈也谈SIMSIM卡的破解卡的破解——安全性管理安全性管理加州伯克利大学加州伯克利大学Comp128算法算法128bit Ki2128 216IBM的一个小组的一个小组 6次查询算出次查询算出KiGSM三层协议A8算法与算法与A3算法是同一个算法算法是同一个算法GSM三层协议4、从路由到计费、从路由到计费—接续管理（接续管理（CM））问题问题1：通信运营商要活下去，必定要计费，：通信运营商要活下去，必定要计费，那么长途、国内漫游、国际漫游的收费原则那么长途、国内漫游、国际漫游的收费原则是怎样的？是怎样的？问题问题2：：CM实施的基础是找到点对点的通信实施的基础是找到点对点的通信的路由，那么如何查询到其路由？的路由，那么如何查询到其路由？GSM三层协议1）也谈路由的查询）也谈路由的查询—MSISDN与与MSRN的索引功能的索引功能移动用户使用的号码移动用户使用的号码—MSISDN移动用户漫游号码移动用户漫游号码—MSRN国际移动用户识别码国际移动用户识别码—IMSI请问：有什么区别？分别有什么用途？请问：有什么区别？分别有什么用途？GSM三层协议知道了所属国家与运营商，那么，具体的路由又知道了所属国家与运营商，那么，具体的路由又怎样才能知道？找终端局怎样才能知道？找终端局MSC/VLRGSM三层协议被叫用户当前所在的终端局被叫用户当前所在的终端局MSC/VLR的寻的寻址地址是如何知道的？址地址是如何知道的？13×13×H0H1H2H3H0H1H2H3ABCDABCD识别用户归属的识别用户归属的HLRHLRGMSCGMSC：网关移动交：网关移动交换中心，作用是路换中心，作用是路由的转接，与由的转接，与MSCMSC合并在一起合并在一起GSM三层协议通过对通过对MSISDNMSISDN号码的分号码的分析，找到析，找到HLRHLR①GMSC①GMSC向向HLRHLR发送被叫发送被叫号码的号码的MSISDNMSISDN②HLR②HLR分析分析MSISDNMSISDN，找到对，找到对应的应的IMSIIMSI号和所在的号和所在的MSCMSC地地址，并向该终端址，并向该终端MSCMSC发送被发送被叫的叫的IMSIIMSI，要求，要求VMSCVMSC提供一提供一个个MSRNMSRN号以供建立呼叫号以供建立呼叫③VMSC③VMSC找到一个空找到一个空闲的闲的MSRNMSRN，配给该，配给该IMSIIMSI号，并向号，并向HLRHLR提供提供MSRNMSRN号号④HLR④HLR向向GMSCGMSC返回返回MSRNMSRN号号⑤GMSC⑤GMSC根据根据MSRNMSRN号判断号判断VMSCVMSC的的地址，然后建立连接地址，然后建立连接GSM三层协议2）漫游费的由来）漫游费的由来漫游费引发的争论从没消停过漫游费引发的争论从没消停过移动通信的被叫收费争论也从没有消停过移动通信的被叫收费争论也从没有消停过想问：移动通信的被叫到底比固定的被叫想问：移动通信的被叫到底比固定的被叫多了哪些成本，从而导致这么多年来运营商一多了哪些成本，从而导致这么多年来运营商一直收取被叫费用？直收取被叫费用？了解移动通信计费和漫游计费的机理了解移动通信计费和漫游计费的机理GSM三层协议从和固话作为被叫进行寻址分析从和固话作为被叫进行寻址分析区别在这里区别在这里GSM三层协议跨国漫游跨国漫游GSM三层协议国内漫游国内漫游GSM三层协议小结小结1、、GSM第三层协议的位置？第三层协议的位置？2、第三层协议分别是什么？分别的作用是、第三层协议分别是什么？分别的作用是什么？什么？3、、RRM、、MM和和CM 之间的关系是什么？之间的关系是什么？GSM三层协议。