接口和协议

为了保证网路运营部门能在充满竞争的市场条件下灵活选择不同供应商提供的数字蜂窝移动通信设备，GSM系统在制定技术规范时就对其子系统之间及各功能实体之间的接口和协议作了比较具体的定义，使不同供应商提供的GSM系统基础设备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的。为使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向ISDN的数据通信业务，必须建立规范和统一的信令网路以传递与移动业务有关的数据和各种信令信息，因此，GSM系统引入7号信令系统和信令网路，也就是说GSM系统的公用陆地移动通信网的信令系统是以7号信令网路为基础的。

1.主要接口

GSM系统的主要接口是指A接口、Abis接口和Um接口，如图1－1－7所示。这三种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网路子系统设备能纳入同一个GSM数字移动通信网运行和使用。

图1－1－7 GSM系统的主要接口

1）A接口

A接口定义为网路子系统 （NSS）与基站子系统 （BSS）之间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是移动业务交换中心 （MSC）与基站控制器 （BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mbit／s PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。

2）Abis接口

Abis接口定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器 （BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC之间的远端互连方式，物理链接通过采用标准的2.048Mbit／s或64kbit／s PCM数字传输链路来实现。图1－1－7所示的BS接口作为Abis接口的一种特例，用于BTS（与BSC并置）与BSC之间的直接互连方式，此时BSC与BTS之间的距离小于10m。此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。

3）Um接口 （空口接口）

Um接口 （空中接口）定义为移动台与基站收发信台 （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，其物理链接通过无线链路实现。此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。

2.网路子系统的内部接口

网路子系统由移动业务交换中心 （MSC）、访问用户位置寄存器 （VLR）、归属用户位置寄存器 （HLR）等功能实体组成，因此GSM技术规范定义了不同的接口以保证各功能实体之间的接口标准化。其示意图如图1－1－8所示。

图1－1－8 网路子系统内部接口示意图

1）D接口

D接口定义为归属用户位置寄存器 （HLR）与访问用户位置寄存器 （VLR）之间的接口，用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，为移动用户提供的主要服务是保证移动台在整个服务区内能建立和接收呼叫。实用化的GSM系统结构一般把VLR综合于移动业务交换中心 （MSC）中，而把归属用户位置寄存器 （HLR）与鉴权中心 （AUC）综合在同一个物理实体内。因此D接口的物理链接是通过移动业务交换中心 （MSC）与归属用户位置寄存器 （HLR）之间的标准2.048Mbit／s PCM数字传输链路实现的。

2）B接口

B接口定义为访问用户位置寄存器 （VLR）与移动业务交换中心 （MSC）之间的内部接口。用于移动业务交换中心 （MSC）向访问用户位置寄存器 （VLR）询问有关移动台（MS）当前位置信息或者通知访问用户位置寄存器 （VLR）有关移动台 （MS）的位置更新信息等。

3）C接口

C接口定义为归属用户位置寄存器 （HLR）与移动业务交换中心 （MSC）之间的接口，用于传递路由选择和管理信息。如果采用归属用户位置寄存器 （HLR）作为计费中心，呼叫结束后建立或接收此呼叫的移动台 （MS）所在的移动业务交换中心（MSC）应把计费信息传送给该移动用户当前归属的归属用户位置寄存器 （HLR），一旦要建立一个至移动用户的呼叫时，入口移动业务交换中心 （GMSC）应向被叫用户所属的归属用户位置寄存器 （HLR）询问被叫移动台的漫游号码。C接口的物理链接方式与D接口相同。

4）E接口

E接口定义为控制相邻区域的不同移动业务交换中心 （MSC）之间的接口。当移动台（MS）在一个呼叫进行过程中，从一个移动业务交换中心 （MSC）控制的区域移动到相邻的另一个移动业务交换中心 （MSC）控制的区域时，为不中断通信，需完成越区信道切换过程，此接口用于切换过程中交换有关切换信息以启动和完成切换。E接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 （MSC）之间的标准2.048Mbit／s PCM数字传输链路实现的。

5）F接口

F接口定义为移动业务交换中心 （MSC）与移动设备识别寄存器 （EIR）之间的接口，用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息。F接口的物理链接方式是通过移动业务交换中心 （MSC）与移动设备识别寄存器 （EIR）之间的标准2.048Mbit／s PCM数字传输链路实现的。

6）G接口

G接口定义为访问用户位置寄存器 （VLR）之间的接口。当采用临时移动用户识别码（TMSI）时，此接口用于向分配临时移动用户识别码 （TMSI）的访问用户位置寄存器（VLR）询问此移动用户的国际移动用户识别码 （IMSI）的信息。G接口的物理链接方式与E接口相同。

3.GSM系统与其他公用电信网的接口

其他公用电信网主要是指公用电话网 （PSTN）、综合业务数字网 （ISDN）、分组交换公用数据网 （PSPDN）和电路交换公用数据网 （CSPDN）。GSM系统通过MSC与这些公用电信网互连，其接口必须满足CCITT的有关接口和信令标准及各个国家邮电运营部门制定的与这些电信网有关的接口和信令标准。

根据我国现有公用电话网 （PSTN）的发展现状和综合业务数字网 （ISDN）的发展前景，GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接方式是通过MSC与PSTN或ISDN交换机之间的标准2.048Mbit／s PCM数字传输链路实现的。

如果具备ISDN交换机，HLR与ISDN网之间可建立直接的信令接口，使ISDN交换机可以通过移动用户的ISDN号码直接向HLR询问移动台的位置信息，以建立至移动台当前所登记的MSC之间的呼叫路由。

4.各接口协议

GSM系统各功能实体之间的接口定义明确，同样GSM规范对各接口所使用的分层协议也作了详细的定义。协议是各功能实体之间共同的 “语言”，通过各个接口互相传递有关的消息，为完成GSM系统的全部通信和管理功能建立起有效的信息传送通道。不同的接口可能采用不同形式的物理链路，完成各自特定的功能，传递各自特定的消息，这些都由相应的信令协议来实现。GSM系统各接口采用的分层协议结构是符合开放系统互连 （OSI）参考模型的。分层的目的是允许隔离各组信令协议功能，按连续的独立层描述协议，每层协议在明确的服务接入点对上层协议提供它自己特定的通信服务。图1－1－9给出了GSM系统主要接口所采用的协议分层示意图。

图1－1－9 GSM系统主要接口的协议分层示意图

1）协议分层结构

（1）信号层1（也称物理层）。

信号层1是无线接口的最低层，提供传送比特流所需的物理链路 （例如无线链路），为高层提供各种不同功能的信道，包括业务信道和逻辑信道，每个逻辑信道有它自己的服务接入点。

（2）信号层2。

信号层2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，L2协议基于ISDN的D信道链路接入协议 （LAP－D），但作了更动，因而在Um接口的L2协议称为LAP－Dm。

（3）信号层3。

信号层3是实际负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程中的特定信息按一定的协议分组安排在指定的逻辑信道上。L3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）。其中一个接续管理子层中含有多个呼叫控制 （CC）单元，提供并行呼叫处理。为支持补充业务和短消息业务，在CM子层中还包括补充业务管理（SS）单元和短消息业务管理 （SMS）单元。

2）信号层3的互通

在A接口，信令协议的参考模型如图1－1－10所示。由于基站需完成蜂窝控制这一无线特殊功能，这是在基站自行控制或在MSC的控制下完成的，所以子层 （RR）在基站子系统 （BSS）中终止，无线资源管理 （RR）消息在BSS中进行处理和转译，映射成BSS移动应用部分 （BSSMAP）的消息在A接口中传递。

子层移动性管理 （MM）和接续管理 （CM）都至MSC终止，MM和CM消息在A接口中是采用直接转移应用部分 （DTAP）传递的，基站子系统 （BSS）则透明传递MM和CM消息，这样就保证L3子层协议在各接口之间的互通。

3）NSS内部及GSM系统与PSTN之间的协议

在网路子系统 （NSS）内部各功能实体之间已定义了B、C、D、E、F和G接口，这些接口的通信 （包括MSC与BSS之间的通信）全部由7号信令系统支持，GSM系统与PSTN之间的通信优先采用7号信令系统。支持GSM系统的7号信令系统协议层简单地用图1－1－11表示。与非呼叫相关的信令采用移动应用部分 （MAP），用于NSS内部接口之间的通信；与呼叫相关的信令则采用电话用户部分 （TUP）和ISDN用户部分 （ISUP），分别用于MSC之间和MSC与PSTN、ISDN之间的通信。应指出的是，TUP和ISUP信令必须符合各国家制定的相应技术规范，MAP信令则必须符合GSM技术规范。

图1－1－10 A接口信令协议参考模型

图1－1－11 应用于GSM系统的7号信令协议层

5.GSM系统的主要参数

GSM系统的主要参数见表1－1－1所示。

表1－1－1 频带的划分及使用