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华为给南邮的GSM基础资料七号信令基础

课程MA000002

七号信令基础

ISSUE3.3

课程说明1

课程介绍1

课程目标1

相关资料

《M900/M1800数字蜂窝移动交换系统技术手册》

《M900/M1800数字蜂窝移动基站系统技术手册》

第1章GSM信令系统简介

我们已经知道，数字蜂窝移动通信系统由NSS、BSS、OSS三大子系统和MS组成，但这只是根据功能划分的物理上的组合，大多数功能是分布在不同的设备中的，这样在执行任务时就需要交换信息，协调动作：

分散的设备需要相互配合才能完成某项任务，设备或各个子系统之间必须通过各种接口按照规定的协议实现互连。

在通信系统中，我们把协调不同实体所需的信息称为信令。

信令系统指导系统各部分相互配合，协同运行，共同完成某项任务。

GSM系统中，信令消息具体体现在接口的协议和规范上，我们先从子系统互连和接口的分层模式来说明GSM系统中主要协议的结构和相互关系。

1.1接口和协议

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需要遵守的规则。

两个相邻实体要通过接口传送特定的信息流，这种信息流必须按照一定的规约，也就是双方应遵守某种协议，这样信息流才能为双方所理解。

不同的实体所传送的信息流不同，但其中也可能有一些共同性，因此，某些协议可以用在不同的接口上，同一接口会用到多种协议。

图1-1表示了在无线接口（Um接口）上存在的不同协议，其中SS规程用于移动台对HLR设置补充业务的参数；MM和CM用于移动台和MSC/VLR之间交换用户移动性管理信息和通信接续信息；RR用于移动台和BSC之间交换无线资源分配信息。

图1-1通过无线接口的各种协议

一种协议在传送过程中可以通过若干个接口，例如上述MM和CM协议在移动台传送到MSC/VLR过程中至少要通过无线接口、Abis接口和A接口。

图1-2表示了GSM系统的信令结构，横向是根据物理的设备从最左边移动台开始顺次接入系统的各种系统的各种地面设施；纵向对应于各个功能层面，从最低的传输层开始，逐步到各种高层面。

图1-2GSM系统的信令结构

让我们先来看无线接口，它们涉及到GSM系统中的许多重要协议。

最底层是BTS和MS之间的传输层，然后是无线接口第二层的数据链路层和第三层的应用层，其中包括协议RR（无线资源管理），此协议也出现在“Abis”接口和“A”接口上。

从这里可以看出，BTS和BSC这些设备对有些信令的交换是透明的，它们的作用只是传递信息，并不做处理。

对于网络一侧的内部连接，各设备都具备单一的接口，即用CCS7信令网支持相互间的信令交换。

1.2GSM系统中的接口和协议

在GSM系统中,信令消息在不同的接口有不同的形式，也就是有不同的信令协议。

为什么采用不同的协议呢？

比较直观的原因之一是为了得到优化，这一点表现在无线接口上；另一个原因就是迁就已经存在的标准。

图1-3表示GSM系统的信令模型：

图1-1GSM系统信令模型

从信令模型中可以看出，GSM系统中不同接口上使用了不同的协议，从链路层看，分别涉及MS和BTS之间的LAPDm，BTS与BSC之间的LAPD，以及七号信令系统中的MTP2协议。

信令协议与设备结构是无关的，只是用于MS与网络之间建立的一种约定，以支持RR、MM、CM功能的执行。

RR管理涉及多个接口和实体，BSC与MSC之间的接口协议称为BSSMAP（BSS移动应用部分），用以支持各种连接处理和切换过程，其承载方式是A接口上的CCS7信令协议。

BTS与BSC之间的协议称为RSM（无线分系统管理），用于支持分配传输路径和测量报告处理，其承载方式是Abis接口上的LAPD信令协议。

BTS与MS之间的协议称为RIL3-RR（无线接口第三层RR协议），它只是整个第三的、层实体的一部用于支持无线连接处理和测量报告处理，其载体是Um接口上的LAPDm信令协议。

对于MM和CM，BTS和BSC不对这类消息进行处理，涉及到MM和CM的设备主要是移动台以及HLR和MSC/VLR。

我们把这类消息称为DTAP消息，通过A接口能够传递两类消息：

BSSMAP消息和DTAP消息，其中BSSMAP消息负责业务流程控制，需要相应的A接口内部功能模块处理。

对于DTAP消息，A接口仅相当于一个传输通道，从NSS到BSS侧，DTAP消息被直接传递至无线信道，从BSS到NSS侧，DTAP消息被传递到相应的功能处理单元，对A接口来说，DTAP消息是透明的。

关于A接口的协议和规范，在信令高级课程中会详细描述。

另外，在这里需要说明的是，GSM各个接口的协议和承载方式各不相同，我们在信令初级课程中从第二节到第八节着重讨论在GSM网络子系统和A接口中所使用的七号信令系统。

小结

本节对GSM信令系统做了简单介绍。

习题

请画出GSM系统的信令结构。

第2章七号信令系统概述

2.1共路信令的概念和特点

我们已经知道，数字蜂窝移动通信系统由NSS、BSS、OSS三大子系统和MS组成，但这只是根据功能划分的物理上的组合，大多数功能是分布在不同的设备中的，这样在执行任务时就需要交换信息，协调动作。

在通信系统中，我们把协调不同实体所需的信息称为信令。

信令系统指导系统各部分相互配合，协同运行，共同完成某项任务。

GSM系统采用七号信令系统，让我们先对七号信令系统做一简单回顾。

七号信令系统即CCS7信令系统，也就是说七号信令系统首先是共路信令系统。

那么您还记得什么是共路信令吗？

2.1.1共路信令的概念

信令信道和业务信道完全分开，在公共的数据链路上以消息的形式传送所有中继线和所有通信业务的信令信息，这就是共路信令系统的基本特征。

也许图2-1会有助于您理解：

图2-1共路信令系统

CCS7信令消息实际上就是通信网上各节点（比如交换机）控制处理器之间通信的数据分组，在线路（信令链路）上以分组交换的原理传送信令，因此CCS7信令网本质上为数据通信网，是一种特殊的分组交换网，它形成了一个独立的七号信令网。

在2M一次群数字中继传输线路上，采用其中的一个时隙（64kbps，TS0除外）作为信令信道，我们一般称为信令链路。

大部分时隙作为业务信道，比如传送话音信息时我们称为话路。

当然在模拟传输线路上也可以传送七号信令，它借助MODEM发送信令消息，典型速率为2400bps和4800bps。

2.1.2共路信令系统的特点

和随路信令系统相比，共路信令系统具有以下优点：

●信道利用率高

●信令传送速度快

●信令容量大

●应用范围广泛,可支持ISDN、移动通信、智能网等业务

●信令网与通信网分离，便于维护和管理

●可方便地扩充新的信令规范，适应未知业务发展

●但这些优点也对共路信令系统提出一些特殊要求：

●信令链路利用率高，信令链路必须有极高的可靠性

●信令系统须具有完备的信令网功能和安全性措施

●信令畅通并不意味着话路畅通，共路信令系统应具有话路导通检验功能

2.2CCS7信令网

信令网是逻辑上独立于通信网，专门用于传送信令的网络，只有共路信令系统才有信令网的概念。

先让我们熟悉信令网的组成和基本概念吧。

2.2.1基本术语

信令网由信令点、信令转接点和互连的信令链路组成。

在物理上和通信网是融为一体的，它是一种支撑网。

图2-2是我国信令网的三级结构示意图：

图2-1我国信令网的三级结构

下面我们就对信令网的组成三要素分别进行解释：

●信令点（SP）：

是信令消息的起源点和目的点，通常信令点就是通信网中的交换或处理节点，例如交换机、操作维护中心、网络数据库等。

常用符号“○”表示。

在特殊情况下，一个物理节点可以定义为逻辑上分离的两个信令点。

比如国际出入口局，即要做国内信令网的一个信令点，又要做国际信令网中的一个信令点，常称为网关点。

信令点以信令点编码为标识。

信令点编码有两种：

14位和24位。

源信令点编码记位OPC，目的信令点编码记为DPC。

●信令转接点（STP）：

具有转接信令的功能，它可以将一条信令链路的信令消息转发至另一条信令链路，常用符号“□”表示。

STP用信令点编码来标识。

STP分为独立的STP和综合的STP。

STP在三级信令网中分为低级信令转接点（LSTP）和高级信令转接点（HSTP）

●信令链路（SignallingLink）：

连接各个信令点、信令转接点，传送信令消息的物理链路称为信令链路。

相同属性的信令链路组成一组链路集。

到同一局向的所有链路可属一个链路集，也可属多个链路集；但两个相邻的信令点之间的信令链路只能属于一个链路集。

对于相邻两信令点之间的所有链路，需对其统一编号，称为信令链路编码（SLC），它们之间编号应各不相同，而且两局应一一对应。

对于到不同局向的信令链路可有相同的链路编码。

2.2.2信令传送方式

在七号信令系统中采用两种信令传送方式。

直联方式：

两个信令点之间通过直达信令链路传递消息。

此时话路和信令链路是平行的。

如图2-3。

图2-1直联方式

准直联方式：

两个信令点之间通过预先设定的多个串接的信令链路传递消息。

如图2-4。

图2-2准直联方式

小结

本节主要介绍了共路信令的基本常识以及七号信令网的基本概念，为学习以后的七号信令系统各个功能级结构打下基础。

习题

（1）请简述共路信令系统的基本特征。

（2）七号信令网的组成三要素是什么？

（3）七号信令系统采用哪两种信令传送方式？

第3章七号信令系统的功能级结构

3.1功能级结构原理

七号信令系统的总体目标是提供一个国际标准化的通用的信令系统。

七号信令系统的通用性决定了整个系统必然包含许多不同的应用功能，因此七号信令采用了模块化的功能结构，实现了在一个系统框架内多种应用并存的灵活性。

对于一种应用来说，只用到系统的一个子集。

根据这一思想CCITT于1980年首次提出将CCS7系统划分为一个公共的消息传递部分（MessageTransferPart-MTP）和若干个用户部分（UserPart-UP）如图3-1所示：

图3-1七号信令系统功能划分原理

MTP提供一个可靠的传递系统，只负责消息的传递，用户部分则是为各种不同电信业务应用设计的功能模块，负责信令消息的生成、语法检查、语义分析和信令过程控制。

它们体现了CCS7信令系统对不同应用的适应性和可扩充性。

这里“用户”一词指的是任何UP都是公共的MTP的用户，都要用到MTP传递功能的支持。

3.2七号信令系统的功能级结构

CCITT在扩充七号信令系统的过程中,充分考虑了与OSI参考模型的一致性,图3-2示出CCS7较完整的功能结构与OSI七层体系结构的对应关系:

图中：

INAP：

智能网应用部分OMAP：

操作维护应用部分MAP：

移动应用部分

TCAP：

事务处理能力应用部分BSSAP：

基站子系统应用部分ISUP：

ISDN用户部分TUP：

电话用户部分SCCP：

信令连接控制部分MTP：

消息传递

ISP：

中间服务部分

图3-1七号信令系统与OSI层次结构的对应关系

本章节先对各部分作一简要描述，在后续章节里还要对各部分作具体介绍。

●消息传递部分MTP

MTP的主要任务是保证信令消息的可靠传送，它可分为三级：

信令数据链路（MTP-1）、信令链路功能（MTP-2）、信令网功能（MTP-3）。

●信令连接控制部分SCCP

SCCP是用户部分的一个补充功能级，也为MTP提供了附加功能。

SCCP提供数据的无连接和面向连接业务。

无连接业务是指用户部分不需事先建立信号连接就可以通过信令网传递信令消息。

这样就可将一个用户部分的数据迅速送到信令网上的另一个用户部分去。

在智能网和移动网的业务中，有很多这样的数据需要在信令网中传递，如移动用户的鉴权、智能用户的帐号查询等。

面向连接业务是在用户部分传递数据之前，在SCCP之间传递控制信息，实现信令网的维护和管理。

●电话用户部分TUP

处理与电话呼叫有关的信令，如呼叫的建立、监视、释放等。

TUP消息分为前后向建立、呼叫监视、电路和电路群监视、网管等若干个消息组，每个消息组中包含若干个消息。

每一个消息发送时被放在一个信令单元中。

●ISDN用户部分ISUP

在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持ISDN基本业务及补充业务。

ISUP具有TUP的所有功能，因此可以代替TUP。

●事物处理应用部分TCAP

TCAP是CCS7信令系统为各种通信网络业务提供的接口，如移动业务、智能业务等。

TCAP为这些网络业务的应用提供信息请求、响应等对话能力。

TCAP是一种公共的规范，与具体应用无关。

具体应用部分通过TCAP提供的接口实现消息传递。

如移动通信应用部分MAP通过TCAP完成漫游用户的定位等业务。

智能网应用部分INAP通过TCAP实现SCP数据库登记和数据查询等功能。

●中间服务部分ISP

对应OSI的第4~6层，目前尚未定义，它和TCAP合并，称为事务能力部分（TC）。

●移动应用部分MAP

MAP是公用陆地移动网在网内以及与其他网间进行互连而特有的一个重要的功能单元。

CCS7遵循严格的等级关系，下一级为上一级服务，上一级不管其下级是怎样进行信息传递的，也就是所谓的透明传输，即通信双方的对等功能级一一对应，完成这一级级别的信息传输和交换。

3.3七号信令信号单元格式

七号信令系统是以不等长消息（message）的形式传送信令的。

所谓消息就是各种信息的集合。

这些信息一般由用户部分定义，某些信令网管理和测试维护消息可由第三级定义。

为保证消息的可靠传送，每个消息还附加一些必要的控制字段，形成信令链路中实际发送的信号单元（SignalUnit-SU）。

所有信号单元的长度均为8比特的整数倍。

通常就一8比特作为信号单元的长度单位，称为一个八位位组（octet）。

下面，让我们来看一看七号信令的信号单元格式。

在七号信令中，有三种信号单元：

消息信号单元（MessageSignalUnit-MSU）、链路状态信号单元（LinkStatusSignalUnit-LSSU）和填充信号单元（Fill-inSignalUnit-FISU），它们的格式如图3-3所示：

图3-1三种信号单元格式

信号单元各字段含义是：

●F（Flag）：

信号单元的定界标志

其码型为01111110。

它既表示前一个信号单元的结束，也表示后一个信号单元的开始。

图中，右边是信号单元的头，左边是信号单元的尾。

两个信号单元之间允许插入任意多个标志。

其作用是在过负荷的情况下降低系统的处理工作量。

●CK：

检错码

采用16位循环冗余码，用以检验信号单元传输过程中产生的误码。

●LI：

信号单元长度指示码

表示LI字段后至CK字段之前的八位位组数，显而易见，LI的单位是8比特。

根据LI的值可以区分信号单元的类别：

当LI=0时为FISU，当LI=1或2时为LSSU，MSU的LI>2。

●SIO：

业务信息指示八位位组

只用于MSU，用以指示消息的类别。

第三级根据它将消息分配给相应的功能模块，同时指示这是国际网还是国内网的消息。

SIO又分为两个子字段，各占4比特。

如图3-4所示。

图3-2SIO字段结构

其中SI为业务指示语，SSF为子业务字段，其编码方式和含义为：

SI：

DCBA

0000信号网管理消息

0001信号网测试和维护消息

0010备用

0011SCCP

0100TUP

0101ISUP

0110DUP（与呼叫和电路有关的消息）

0111DUP（性能登记和撤消消息）

1000至1111备用

SSF：

DC网络指示语

00国际网

01国际备用

10国内网

11国内备用

BA为备用比特。

●SIF：

信令信息字段

该字段就是用户实际要发送的消息，字段长度为2-272个八位位组。

需要注意，由于原来考虑到减小信令传送延迟时间，SIF的最大长度为62个八位位组，连同SIO字段，最大长度为63个八位位组。

因此LI字段长度设定为6个比特，取值为0-63。

后来由于ISDN业务要求信令信息有更大的容量，同时处理器性能提高，因此蓝皮书中规定，SIF的最大长度可为272个八位位组，为了不改变原有的信号单元格式，LI编码保持不变，规定凡是SIF长度等于或大于63个八位位组，LI均置为63。

SIF的字段结构我们在后面的TUP章节中介绍。

•信号单元序号和重发指示位，包括：

FSN：

前向序号，表示本单元的发送序号。

BSN：

后向序号，表示收到对方发来的最后一个信号单元的序号，向对方指示序号直至BSN的所有消息均已经正确无误的收到。

FIB：

前向（重发）指示位，表示当前发送信号单元的标识，取值0或1，FIB位反转指示本端开始重发消息。

BIB：

后向（重发）指示位，表示是否正确收到对方发来的信号单元，BIB反转指示对方从BSN+1号消息开始重发。

小结

本节简要介绍了七号信令系统的各个功能级结构和七号信令消息单元的格式。

在后面章节中会对各功能级做比较详细的介绍，关于七号信令的消息单元格式，除SIF字段，本节做了详细的解释，对于SIF字段，本书还会在TUP章节中做具体介绍。

习题

1、七号信令系统由一个公共的___________部分和若干个______________部分组成，主要包含如下几个功能模块：

___________、___________、___________、___________、___________、___________。

2、七号信令中共有三种信号单元：

___________、___________、___________；

其中，___________为真正携带消息的信号单元，消息包含在___________和___________字段中。

三种信号单元可以通过___________很容易的予以区分。

第4章消息传递部分

消息传递部分简称MTP，它由CCS7

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