GSM网络及协议
GSM短消息协议简介
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< > < > < Figure 03.40/7: Protocol layer overview for the Short Message Service point-to-point
网络架构与协议分层
网络架构与协议分层
网络架构与协议分层
• 对等SM-RL实体间传输的中继协议数据单 元(Relay Protocol Data Unit----RPDU)
• 一次成功的MO SM业务中MS侧的协议流程
问题讨论
Message
)
还可以分为面向传输用户文本信息的 普通短消息业务和面向承载的服务
TPDU简介
短消息业务可视为MS与SC间进行传输协 议数据单元(Transfer protocol unit data,TPDU)的交互，共6种TPDU 与MT SM相关：SMS_DELIVER; SMS_DELIVER_REPORT 与MO SM相关： SMS_SUBMIT;SMS_SUBMIT_REPORT;S MS_STATUS_REPORT 很少使用的SMS_COMMAND
TPDU之SMS_STATUS_REPORT
TPDU之SMS_STATUS_REPORT
字段名 TP-MTI TP-UDHI TP-MMS TP-SRQ TP-MR TP-RA TP-SCTS TP-DT TP-ST TP-PI TP-PID TP-DCS TP-UDL TP-UD 是否必需 是 否 是 是 是 是 是 是 是 否 否 否 否 否 含义 TPDU类型，此处为10 指示TP-UD是否包含头 是否有更多的短信要发给MS 表明本SMS_STAUTS_REPORT是响应SMS_SUBMIT还是SMS_COMMAND 所针对消息的消息参考号 所针对短信的接收地址 短信中心的时间戳 丢弃时间，指示和特定TP-ST结果相关联的时间 指示所针对消息的状态 指示后面有哪些可选参数 上层协议的ID 指示TP-UD数据的编码模式 TP-UD的长度 用户数据
GSM协议导读
GSM协议导读1 Um接口相关协议在无线接口上涉及到很多重要的ETSI（欧洲电信标准协会）GSM协议。
在最底层，所有的传输功能使用MS和BTS之间的协议。
然后，RIL3-RR使MS和BSC为无线资源的管理协同工作（按照TS GSM 04.08,RIL3-RR与另外两个协议一起定义）：它是RR功能平面在无线接口上的具体实现。
这一协议还出现在Abis口上。
上层协议（RIL3-MM,RIL3-CC）定义了在MS和NSS实体间信令交换的规则，他们也出现在Abis口和A接口中。
以最后一个情况为例，BTS和BSC对这些信令的交换是透明的，既它们只作为信息的载体，而与信息的语义无关。
TS GSM 05.01是概述，介绍主要概念；TS GSM 0502从时间和跳频特性方面描述信道，并给出了突发脉冲的数字结构；TS GSM 05.03规定了使用于各种信道应用的不同纠错和检错码；TS GSM 05.04规定GMSK调制；TS GSM 05.05与“无线传输和接收”相关；TS GSM 05.08和05.10主要涉及无线资源管理；TS GSM 04.03从应用的角度定义了信道，并涉及蜂房信道配置的概念；TS GSM 04.05规定了LAPDm的一般方案；TS GSM 04.06规定了LAPDm协议规范的细节；TS GSM 04.07处理协议层之间的交互作用的建模；TS GSM 04.08描述了RIL3相关的协议和报文及信息元的编码；TS GSM 03.09处理切换功能；TS GSM 05.08描述了切换准备，功率控制和测量报告；TS GSM 08.58是RSM协议；Um接口的信令消息内容：2 Abis接口相关协议Abis接口由一系列规范约定组成，这些规范包括以下方面的内容：•物理电气参数•信道结构•信令传输规程•配置和控制规程•操作和维护支持Abis 接口的相关协议如下：GSM 08.52，给出Abis接口其余规范的基本原理和原则，并给出BSC和BTS在业务功能上的功能分割。
GSM协议讲解
GSM信令系统在网络侧，即MSC、HLR、VLR、EIR之间均采用和OSI 7层结构一致的7号信令系统。
在用户接入侧，即MSC和基站间及空中接口均采用和ISDN用户－网络接口（UNI）一致的三层结构；网络侧信令着眼于系统互连。
由7号信令支持的统一的MAP信令使GSM系统可以容易地实现广域联网和国际漫游；灵活的智能网结构便于系统引入智能业务，实现快速增值；用户侧信令着眼于业务综合接入，便于未来各类ISDN业务的引入，为向个人通信发展奠定基础。
1、层次结构GSM中采用了OSI的分层协议结构。
其中下一层协议为上一层协议提供服务，上一层协议利用下一层所提供的功能，上下层之间通过原语进行通信。
在建立连接之后，对等层之间形成逻辑上的通路。
2、Um接口信令系统Um接口是MS与BTS之间的接口。
从表1可以得知，Um接口的链路层为LAPDm，它是在固定网ISDN的LAPD 协议基础上作少量修改形成的。
修改原则是尽量减少不必要的字段以节省信道资源。
由于TDMA系统提供了定位和信道纠错编码，因此取消了帧定界标志和帧校验序列。
另外，还定义了许多简短的帧格式用于各种特定的情况。
Um接口的网络层是收发和处理信令消息的实体。
它包括了RR（无线资源管理）、MM（移动管理）、CM（呼叫管理）三个子层;其中RR层指的是在无线电接口上的传输进行管理的规约，并提供MS和BSC之间的稳定链路。
BSS实现RR的大部分功能，主要涉及无线接口、Abis接口和A接口，其它功能模块还涉及七号信令接口。
MM层一是管理包括位置数据在内的用户数据库，二是管理鉴权操作，SIM，HLR和AUC。
NSS(主要是MSC)是CM层的一个重要要素。
3、A接口信令系统A接口是BSC与MSC之间的接口。
物理层是数字传输2048KBIT/S的E1线路，具体标准见G.703，G.704。
数据链路层基于7号信令系统MTP2。
网络层为MTP3和SCCP共同组成。
提示使用SCCP的识别负责识别高层消息。
gsm协议书范本
gsm协议书范本甲方（以下简称“甲方”）：[甲方全称]地址：[甲方地址]联系电话：[甲方联系电话]乙方（以下简称“乙方”）：[乙方全称]地址：[乙方地址]联系电话：[乙方联系电话]鉴于甲方拥有GSM网络的运营权，乙方希望使用甲方的GSM网络提供服务，甲乙双方本着平等互利的原则，经友好协商，就乙方使用甲方GSM网络服务达成如下协议：一、服务内容1. 甲方同意按照本协议的条款和条件，向乙方提供GSM网络服务。
2. 乙方同意按照本协议的条款和条件，使用甲方提供的GSM网络服务。
二、服务范围1. 甲方提供的GSM网络服务覆盖范围为[具体覆盖范围]。
2. 乙方在使用甲方GSM网络服务时，应遵守甲方的网络使用规定。
三、费用及支付方式1. 乙方应按照甲方规定的收费标准支付网络服务费用。
2. 乙方应于每月[具体日期]前支付上月的网络服务费用。
四、保密条款1. 甲乙双方应对在本协议履行过程中知悉的对方商业秘密和技术秘密负有保密义务。
2. 未经对方书面同意，任何一方不得向第三方披露、泄露或允许第三方使用对方的商业秘密和技术秘密。
五、违约责任1. 如甲方未能按照本协议约定提供网络服务，应承担相应的违约责任。
2. 如乙方未能按照本协议约定支付网络服务费用，应承担相应的违约责任。
六、协议的变更和解除1. 本协议的任何变更和补充均应以书面形式进行，并经双方授权代表签字盖章后生效。
2. 任何一方均有权在提前[具体天数]天书面通知对方的情况下解除本协议。
七、争议解决因本协议引起的或与本协议有关的任何争议，双方应首先通过友好协商解决；协商不成时，任何一方均可向甲方所在地人民法院提起诉讼。
八、其他1. 本协议自双方授权代表签字盖章之日起生效，有效期为[具体期限]。
2. 本协议一式两份，甲乙双方各执一份，具有同等法律效力。
甲方（盖章）：[甲方签字]授权代表（签字）：[授权代表签字]日期：[签订日期]乙方（盖章）：[乙方签字]授权代表（签字）：[授权代表签字]日期：[签订日期]。
GSM协议剖析全球系统移动通信的通信标准
GSM协议剖析全球系统移动通信的通信标准全球系统移动通信（Global System for Mobile Communications，简称GSM）是一种用于手机通信的国际标准。
GSM协议是GSM网络的核心部分，它规定了移动通信设备之间的通信规则和数据传输方式。
本文将对GSM协议进行详细的剖析，以了解全球系统移动通信的通信标准。
1. GSM协议的基本概念GSM协议是一套通信协议，用于在GSM网络中控制和管理通信。
它定义了从手机到基站、基站到网络控制中心之间的通信协议。
GSM协议包括语音信号传输、短信传输、数据传输等方面的规范，确保了手机用户之间的无缝通信。
2. GSM协议的组成部分GSM协议由多个子协议组成，包括物理层协议、数据链路层协议、网络层协议、移动设备管理协议等。
这些协议共同工作，实现了移动通信设备之间的高效通信和数据传输。
2.1 物理层协议物理层协议定义了无线信号的传输方式和频率规范。
它负责将数字信号转化为无线电信号，并在手机和基站之间进行信号传输。
2.2 数据链路层协议数据链路层协议负责将物理层传输的无线信号转化为数据包，并进行流量控制和差错校验。
它还负责对数据进行分段和重新组装，并确保数据的准确无误地传输。
2.3 网络层协议网络层协议是GSM协议中最重要的一部分。
它负责寻址、路由和转发数据包，并实现了移动设备与网络之间的连接。
网络层协议还负责用户鉴权、信息传递等功能，确保用户可以顺畅地进行通信。
2.4 移动设备管理协议移动设备管理协议用于管理移动设备的注册、注销、控制等操作。
它负责管理手机用户的状态信息，包括用户的位置信息、服务状态等。
3. GSM协议的优势和应用GSM协议作为全球系统移动通信的通信标准，具有以下优势：3.1 全球应用GSM协议是一种全球通用的通信标准，几乎所有的国家和地区都支持GSM网络。
用户可以在不同国家之间切换使用手机，享受到便捷的国际通信服务。
3.2 高质量通信GSM协议提供了高质量的语音通信和数据传输服务。
GSM通信协议详解
GSM通信协议详解GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，是第二代(2G)移动通信系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
目前，我国中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。
GSM系统包括GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及GSM1900：1900MHz等几个频段。
GSM的发展：GSM数字移动通信系统源于欧洲。
早在80年代初，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营，例如北欧的NMT（北欧移动电话）和英国的TACS（全接入通信系统），西欧其他各国也提供移动业务。
但是模拟系统有一些限制：第一，尽管在80年代初的过低估计下，移动业务的潜在需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量；第二，运营中的不同系统不能向用户提供兼容性：一个TACS终端不能进入NMT网，一个NMT终端也不能进入TACS网。
为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统。
1982年在欧洲邮电行政大会（CEPT）上成立“移动特别小组”（Group Special Mobile）简称“GSM”，开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。
1990年完成了GSM900的规范，产生一套12章规范系列。
随着设备的开发和数字蜂窝移动通信网的建立，GSM逐渐演变为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile Communication）的简称。
GSM通信系统组成：蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成如图2－1所示（1）GSM系统原理其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。
GSM协议
GSM 系统使用类似OSI协议模型的简化协议，包括物理层（L1）、数据链路层（L2）和应用层（L3）。
L1是协议模型最底层，提供物理媒介传输比特流所需的全部功能。
L2保证正确传递消息及识别单个呼叫。
在GSM系统中，无线接口（Um）上的L1和L2分别是TDMA帧和LAPDm协议。
在网络侧，Abis 接口和A接口使用的L1均为E1传输方式，L2分别为LAPD和MTP协议。
在Um接口，MS每次呼叫时都有一个L1和L2层的建立过程，在此基础上再与网络侧建立L3上的通信。
在网络侧（A和Abis 接口），其L1和L2（SCCP除外）始终处于连接状态。
L3层的通信消息按阶段和功能的不同，分为无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和呼叫控制（CC）三部分。
1、建立RR连接RR的功能包括物理信道管理和逻辑信道的数据链路层连接等。
在任何情况下， MS向系统发出的第一条消息都是CH－REQ（信道请求），要求系统提供一条通信信道，所提供的信道类型则由网络决定。
CH－REQ有两个参数：建立原因和随机参考值（RAND）。
建立原因是指MS发起这次请求的原因，本例的原因是MS发起呼叫，其它原因有紧急呼叫、呼叫重建和寻呼响应等。
RAND是由 MS确定的一个随机值，使网络能区别不同MS所发起的请求。
RAND 有5位，最多可同时区分32个MS，但不保证两个同时发起呼叫的MS的RAND值一定不同。
要进一步区别同时发起请求的MS，还要根据Um接口上的应答消息。
CH－REQ消息在BSS内部进行处理。
BSC收到这一请求后，根据对现有系统中无线资源的判断，分配一条信道供MS使用。
该信道是否能正常使用，还需 BTS作应答证实，Abis接口上的一对应答消息CHACT（信道激活）和CHACK（信道激活证实）完成这一功能。
CHACT指明激活信道工作所需的全部属性，包括信道类型、工作模式、物理特性和时间提前量等。
网络准备好合适的信道后，就通知MS，由IMMASS（立即指配）消息完成这一功能。
GSM通信协议-链路层
1
GSM系统信令协议－链路层
•概述 •结构特性 •LAPD和LAPDm协议分析 •MS在LAPDm层的相关操作
2
一、概述（一）
协议类型 GSM的链路层协议主要有三种：LAPD，LAPDm和MTP LAPD是用于BTS 和BSC之间的Abis口的协议 LAPDm是用于BTS和MS之间的Um口的协议 MTP是用于BSC和MSC之间的A口的协议、以及MSC、VLR、
Inter-MSC Interface
5
二、结构特性
•帧结构 •分段和重组 •检错和纠错 •复用 •流量控制
6
二、基本帧结构
01111110
信息比特
01111110
起始标志
终止标志
帧
：将要传送的信息构造成比单个比
特大的单位
关键问题：比特的起止位置
插“0”技术，帧长度可变，头尾标志可共用。
7
1、基本帧结构
HLR、SS7网络中间
LAPD：D信道的链路接入协议（从ISDN修改） LAPDm：m代表移动，为GSM特有。 MTP：消息传输协议
3
一、概述（二）
链路支撑速率 LAPD和MTP：在64Kb/s的电路上传送 LAPDm：有两种传递方式，与使用的无线信道有关 强占方式，FACCH；9.2Kb/s 慢速随路方式：SACCH；0.368Kb/s
SCCP Signalling Connection Control Part MAP Mobile Application Part TCAP Transaction Capability Application Part ISUP ISDN User Part MTP Message Transfer Part
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ET9103
Immediate Assignment Command
（Rnd Nbr，TDMA Frame Nbr，Chan ，TA） ， ， ） Req， Res， 如CM Serv Req，Pag Res， Loc Update Req等 Req等
ST3101
UI Imm Assignment / Imm Ass Ext SABM [L3 Info]（SDCCH） ） UA [L3 Info]
GSM网络及协议 网络及协议
一、GSM网络结构 二、GSM协议结构 三、空中接口协议 四、A接口协议 五、MAP协议 六、智能网(CAMEL) 七、通用分组无线业务（GPRS） 八、新业务 九、向3G的过渡
一、GSM网络结构
EIR
GCR
中继交换机 MS BTS BSC MSC 或GMSC
CBC
专用控制信道 SACCH（慢速随路控制信道） FACCH（快速随路控制信道） SDCCH（独立专用控制信道） 小区广播信道CBCH
2、空中接口协议 04.02:：GSM Public Land Mobile Network (PLMN) access reference configuration 04.03 ：Mobile Station - Base Station System (MS - BSS) interface Channel structures and access capabilities 04.04： layer 1 General requirements 04.05： Data Link (DL); layer General aspects 04.06： Mobile Station - Base Station System (MS - BSS) interface Data Link (DL) layer specification 04.07 ：Mobile radio interface signalling layer 3; General aspects 04.08 ： Mobile radio interface layer 3 specification 04.10 ： Mobile radio interface layer 3; Supplementary services specification; General aspects 04.11 ： Point-to-Point (PP) Short Message Service (SMS) support on mobile radio interface 04.12 ： Short Message Service Cell Broadcast (SMSCB) support on the mobile radio interface".
5、A接口消息流程举例
（1）主叫
（2）被叫
（3）切换
6、消息格式
DTAP Message Header MESSAGE DISCRIMINATION DLCI octet 1 octet 2 DISTRIBUTION DATA UNIT LENGTH INDICATOR octet 3 LENGTH INDICATOR LAYER 3 octet 4 LAYER 3 octet 3 LENGTH INDICATOR octet 2 BSMAP Message Header MESSAGE DISCRIMINATION octet 1
Est Ind [L3 Info]
ST9105
ET3101
SCCP Con Rqrd [L3] SCCP Conn Confirm
A接口
二、GSM协议结构
制定GSM协议的国际组织： ETSI（欧洲电信标准委员会）
GSM协议 01系列：概述、缩略语 02系列：业务描述、手机类型和特性等 03系列：网络结构和功能、业务实现等 04系列：空中接口协议 05系列：空中接口物理层，编码、调制、无线收发 06系列：语音变码、DTX、VAD等 07系列：终端适配功能（TAF） 08系列：A接口协议， Abis接口协议 09系列：网络设备间的接口协议（包括MAP） 11系列：手机与SIM卡接口等 12系列：操作维护、网管
MS
BTS
BSC
MSC
CM CM MM MM MAP RR RR SCCP RR’ LAPDm BSTM BSTM SCCP SCCP BSSAP BSSMAP TCAP I S U P / T U P LAPD Layer1 Layer1 Layer1 MTP MTP MTP
LAPDm LAPDm
3、空中接口第3层协议 RR：无线资源管理 MM：移动性管理 CM：连接管理： - Call Control (CC); 04.08 - Short Message Service Support (SMS);04.12 - Supplementary Services Support (SS);04.80 - Group Call Control;04.68 - Broadcast Call Control (BCC);04.69 - Connection Management of Packet Data on Signalling channels.04.63 （1）无线资源管理 建立、维护和释放手机和网络之间的无线连接，包括小区选择、切换等； 管理使用BCCH和CCCH的无连接的过程，包括寻呼、公共信息广播等。 例如：寻呼、信道请求、信道分配、系统信息、测量结果报告等。 （2）移动性管理 支持终端的移动性，包括通知系统终端的位置、用户身份认证、为CM层不同实体 提供连接管理。 例如：鉴权、位置更新、CM业务请求、TMSI重新分配等。
MSC
HLR
VLR
AuC
MC
其它VLR
基本GSM网络结构
GSM网络协议
DTAP GSM 协议 层数 RSL
OML
无线网络优化主要关心第三层的 信令
无线网络优化主要关心DTAP、 无线网络优化主要关心DTAP、RSL DTAP无线网络优化主要关心DTAP、 DTAP BSSMAP和部分SCCP的信令 BSSMAP和部分SCCP的信令 和部分SCCP
2、A接口第3层协议
（1）BSSOMAP（BSS操作维护应用部分） （2）BSSAP（BSS应用部分） -BSSMAP（BSS管理应用部分） -DTAP（直接传送应用部分）
3、BSSMAP -资源分配 -资源释放 -寻呼 -加密 -资源指示 -负载指示 -排队 -切换 -完全层3消息
4、DTAP 手机和MSC之间的CC和MM消息，BSS并不分析第3层消息的内容，只是起转接作 用，BSS需要建立空中接口信令信道和SCCP连接之间的对应关系。除了RR消息以 外的空中接口消息都在A接口上以DTAP消息传送。
（3）连接管理 -CC ：呼叫的建立,释放等 -SMS ：支持点对点短消息业务 -SS：补充业务 -GCC -BCC -PDSS
4、协议流程举例
（1）手机主叫 （2）手机被叫 （3）位置更新
四、A接口协议
1、A接口协议 08.02：Interface principles 08.04： Layer 1 specification 08.06： Signalling transport mechanism specification for the Base Station System - Mobile-services Switching Centre (BSS - MSC) interface 08.08:：Mobile Switching Centre - Base Station System (MSC - BSS) interface; Layer 3 specification 08.20：Rate adaption on the Base Station System - Mobile-services Switching Centre (BSS - MSC) interface
Layer1
GSM协议栈
三、空中接口协议
1、空中信道类型 （1）业务信道TCH 话音业务信道 TCH/FS:全速率语音信道 13Kbit/s; TCH/HS:半速率语音信道 5.6Kbit/s. 数据业务信道: 9.6kbit/s 4.8kbit/s （2）控制信道 广播信道： FCCH（频率校正信道） SCH（同步信道） BCCH（广播控制信道） 公共控制信道CCCH： PCH（寻呼信道） AGCH（随机接入信道） PGCH（接入允许信道） NCH（通知信道）
（Est Cause，Rnd Nbr，TA） ， ， ）
ST9103 （TA，BS/MS_TxPwr -->Max，Chann） ， ， ）
Channel Activation（SD）
Channel Act Ack （SD）
同时对两个MS分配 同时对两个MS分配 MS SDCCH （AGCH） ） ET3126 Set Asynchronous Balance Mode。在任 Mode。 何新信道登陆时均会 SABM过程 有SABM过程 Unnumbered Ack ET9105 空中接口 Abis接口(2M) Abis接口(2M) 接口
MESSAGE
octet n LAYER 3 MESSAGE
MESSAGE
octet n
DTAP Layer3 Message Bit 8 7 6 Transaction identifier or Skip indicator Message type 第 6~n 字节:消息参数 BSSMAP Layer3 Message Message type 第 4~n 字节:消息参数
无线链路建立流程
Entity
MS
ST3126
信令消息
BTS
RACH_TA_Filtering