Конструктивно-технологические особенности средств связи. Интерфейсы стандарта GSM и стек протоколов

1.

Конструктивно-технологические
особенности средств связи
Интерфейсы и протоколы СПС.
ЛК05

2.

Интерфейсы стандарта GSM и
стек протоколов

3.

Интерфейсы стандарта GSM для
передачи голосового вызова

4.

5.

Уровни модели OSI в стандарте GSM
интерфейса Um

6.

Стек протоколов

7.

Протоколы интерфейсов с указанием номеров
рекомендаций ETSI

8.

• Участок «мобильная станция — базовая станция»
использует следующие уровни.
• Уровень 1 — физический уровень, который
использует структуры канала по «воздушному
интерфейсу».
• Уровень 2 — уровень звена передачи данных по
интерфейсу Um, уровень звена передачи данных —
это модифицированная версия процедуры LAPD,
применяемой в ISDN, называемая LAPDm.
• Уровень 3 — протокол, использующий также
модифицированную версию LAPD:

9.

CM (Connection
Management)
Управление
соединением
осуществляет общий процесс управления установлением
соединения и сигнализацией и управляет дополнительными
услугами, а также службой передачи коротких сообщений.
MM (Mobility
Management)
Управление
мобильностью
управляет обновлением местоположения и процедурами
регистрации, а также защитой и аутентификацией.
RRM (Radio
Resources
Management)
Управление
радиоресурсом
управляет первоначальной установкой оконечных устройств,
включением радио- и фиксированных каналов, их
обслуживанием, а также обеспечивает процедуру хэндовера.
LAPD (Link Access
Protocol D)
Процедура доступа
к звену передачи
данных по каналу D
(m — обозначает
воздушный
интерфейс)
Протокол сигнализации «точка-точка»
BTSM (Base
Transceiver Station
Management
Управление
базовой
приемопередающе
й станцией
--
BSSAP (BSS
Application Part)
Прикладная часть
(подсистема)
системы базовой
станции
предназначена для связи контроллера базовой
станции (BSS) с центром коммутации мобильной
связи (MSC).

10.

Интерфейсы GPRS
SMS-GMSC
SMS-IWMSC
E
SM-SC
C
Gd
MSC/VLR
HLR
Gs
A
D
Gr
Gb
TE
MT
R
BSS
Um
SGSN
Gn
Gc
Gi
Gn
SGSN
Gp
PDN
GGSN
Ga
Ga
CG
GGSN
Other PLMN
TE
Gf
EIR
Интерфейсы сигнализации
Интерфейсы сигнализации и данных
SGSN (Serving GPRS Support Node) - узел поддержки услуг GPRS
GGSN (GPRS Gateway Service Node) – шлюзовой узел поддержки услуг GPRS
PCU (Packet Control Unit) - элемент управления пакетами данных
Billing
System

11.

Интерфейсы GPRS
• Интерфейс Gi является эталонной точкой между внешними сетями
PDN и сетью GSM/GPRS. Действующими стандартами GPRS
специфицировано взаимодействие по протоколам X.25 и IPv4.
• Интерфейс Gn служит для передачи полученного из внешней сети
пакета данных от GGSN к SGSN, в зоне обслуживания которого в
данное время находится абонент. Данные пользователя передаются
прозрачно между внешней сетью PDN и станцией мобильной связи
GPRS. Для этого на интерфейсе Gn применяются специальные методы,
известные как формирование пакетов и туннелирование.
• Интерфейс Gb служит для соединения SGSN с BSS (PCU) и управления
логической связью с мобильной станцией GPRS. Блок PCU принимает
инструкции с указанием качества обслуживания, которое должно
предоставляться пакету данных пользователя при передаче через
радио интерфейс.
• Интерфейсы Gp и Gd являются опциональными и используются между
SGSN разных сетей и между SGSN и шлюзом SMS (SMS-GMSC/SMSIWMSC), соответственно

12.

• Интерфейс Gr между узлом SGSN и регистром HLR единственно обязательный интерфейс из этих четырех. Если
абонент оказывается в области обслуживания SGSN, то SGSN
может запросить информацию об абоненте из HLR через
интерфейс Gr.
• Интерфейс Gc между узлом GGSN и регистром HLR служит для
запроса текущего местоположения абонента при поступлении
первого пакета данных в GGSN. При отсутствии интерфейса Gc,
запрос может быть передан через интерфейс Gn на SGSN,
который затем переправляет запрос в HLR через интерфейс Gr.
После этого HLR доставляет информацию маршрутизации в
SGSN, который пропускает ее в GGSN.
• Интерфейс Gf между узлом SGSN и регистром EIR необязательный, поскольку регистр EIR является опциональным
элементом в любых сетях GSM.
• Интерфейс Gs связывает MSC/VLR и SGSN и может
использоваться для общих процедур, например, обновления
местоположения. Если интерфейс Gs не существует, то
процедуры обновления выполняются через радио интерфейс.
Использование интерфейса Gs сберегает ресурсы радио
интерфейса.

13.

Протоколы

14.

15.

Плоскость сигнализации GPRS

16.

Понятие сигнализации
• под сигнализацией подразумевается обмен
информацией и указаниями («сигналами»),
связанными с обслуживанием телефонного
соединения.
• Сигнализация делится на внутреннюю и
внешнюю.
• Внутренняя подразумевает взаимодействие
блоков внутри станции, внешняя –
взаимодействие элементов между собой.

17.

ПРОТOКОЛЫ UMTS (3G)

18.

• RANAP (RAN Application) — для управления задачами
сигнализации на участке радиодоступа (RNC — MSC), как часть
интерфейса Iub;
• RNSAP (Radio Network System Application) — для управления
задачами сигнализации на участке радиосети (на участке между
RNC — RNC), как часть интерфейса Iur;
• NBAP (Network Base Station Application) — для управления
задачами сигнализации на участке между базовыми станциями
и RNC.

19.

Стек протоколов

20.

Основные функции RRC
Широковещательная передача информации о системе.
Передача поисковых сообщений.
Начальный выбор ячейки и повторный выбор в нерабочем режиме.
Установление, поддержание и освобождение соединения RRC между UE и
UTRAN.
Управление широкополосными B-радиоканалами, транспортными и
физическими каналами.
Управление функциями обеспечения безопасности (шифрование и защита
целостности).
Защита целостности сообщений сигнализации.
Представление информации UE об измерениях и управление ими.
Функции обеспечения мобильности соединений RRC.
Поддержка переадресации SRNS (обслуживающих подсистему радиосвязи).
Управление мощностью во внешнем контуре в нисходящем канале.
Управление мощностью в открытом контуре.
Функции, связанные с широковещательным обслуживанием ячеек.

21.

RANAP – это протокол сигнализации в Iu, который содержит всю
информацию управления, определенную для уровня радиосети
Функции RANAP реализуются с помощью различных элементарных процедур (EPs) RANAP.
Каждая функция RANAP может потребовать выполнения одной или более EPs.
Каждая EP состоит либо просто из сообщения с запросом (класс 2 EP), либо из пары соединений с запросом и
ответом (класс 1 EP), либо из одного сообщения с запросом и одного и более ответных сообщений (класс 3 EP).
Функции RANAP:
Перемещение (переадресация):
перемещение SRNS:
жесткий хэндовер между RNS:
Управление RAB (каналом-переносчиком радиодоступа).
–
–
–
Освобождение Iu.
Сообщение о неуспешно переданных данных.
Общее управление идентификацией (ID).
Поисковый вызов.
Управление слежением.
Передача сигнализации UE-CN. Эта функция обеспечивает прозрачную передачу сигнализационных сообщений UECN, которые не интерпретируются UTRAN, в трех случаях:
–
–
–
установление RAB, включая возможность организации очереди на установление,
изменение характеристик имеющегося RAB,
очистка (сброс) имеющегося RAB, включая случай инициализации от RAN.
передача первого сообщения UE от UTRAN к UE:
прямая передача.
информационное вещание CN:
Управление режимом обеспечения безопасности.
Управление перегрузкой.
Сброс.

22.

Системная информация-1
(SI1)
В этом сообщении SI отправляются параметры ARFCN соты, параметры RACH, необходимые для доступа к
системе с помощью MS, и информация, относящаяся к скачкообразному изменению.
Системная информация-2
(SI2)
В этом SI отправляются соседние частоты BCCH и информация PLMN. MS использует эти частоты для
измерения уровня сигнала, необходимого для передачи обслуживания.
Системная информация2бис (СИ-2бис)
Управление RACH и расширение BCCH в соседних сотах
Системная информация2тер (СИ-2тер)
Информация о расширенном BCCH, выделенном для того, какие соседние соты предоставлены в этом
SI. Опционально транслируется по BCCH сетью на все MS.
Системная информация-2
квартал (SI-2Quater)
Информация о соседних сотах 3G
Системная информация-3
(SI3)
Выполните следующее: 1. LAI текущей области местоположения, 2. Идентификатор соты, 3. Информация о
канале управления, необходимая для расчета группы поискового вызова, 4. Параметры соты для достижения
хорошей производительности в соте, 5. Параметры выбора соты, требуемые MS.
Системная информация-4
(SI4)
Связанная с CBCH и CBCH частотная информация, LAI, параметры выбора соты и информация управления
RACH переносятся этим сообщением SI4.
Системная информация-5
(SI5)
Он передает информацию о соседних сотах. В активном режиме MS отправляет отчеты об измерениях по
восходящей линии связи и информацию о выходной мощности / времени опережения по нисходящей линии
связи (по SACCH). Также получает информацию о несущей BCCH соседних сот.
Системная информация-6
(SI6)
Информация о LAI, опциях соты, идентификаторах соты и разрешенных или запрещенных PLMN передается
по этому SI.
Системная информация-7
(SI7)
Системная информация-8
(SI8)
Системная информация-9
(SI9)
Системная информация-13
(SI13)
Параметры повторного выбора соты, необходимые для MS, отправляются по этому SI.
Параметры повторного выбора соты, необходимые для MS, отправляются по этому SI.
Часть информации, относящейся к планированию, отправляется через этот SI.
Несите информацию, связанную с GPRS, необходимую для вызова PS.

23.

System information-1(SI1)
Cell ARFCN, RACH parameters required to access the system by MS and hopping related
information are sent in this SI message.
System information-2(SI2)
Neighbour BCCH frequencies and PLMN information are sent in this SI. MS uses these
frequencies for signal strength measurements required for handover.
System information2bis(SI-2bis)
System information2ter(SI-2ter)
System information-2
Quarter (SI-2Quater)
RACH control and BCCH extension on neighbor cells
Information of BCCH extended allocated on which neighbor cells are provided in this SI.
Broadcasted optionally on BCCH by the network to all the MSs.
3G neighbor cell related information
System information-3
(SI3)
Carry following : 1. LAI of the current location area, 2. Cell identity, 3. Control channel
information required to calculate paging group, 4. Cell options to achieve good performance in
the cell, 5. cell selection parameters required by MS.
System information-4
(SI4)
CBCH and CBCH related frequency information, LAI, Cell selection parameters and RACH control
information are carried by this SI4 message.
System information-5
(SI5)
It carries neighbor cell informations. In active mode, MS sends measurement reports in the
uplink and output power/timing advance information in the downlink (on SACCH). Also gets
BCCH carrier related information of the neighbor cells.
System information-6
(SI6)
System information-7
(SI7)
System information-8
(SI8)
System information-9
(SI9)
System information-13
(SI13)
Information on LAI, cell options, Cell identity and PLMN permitted or not is transmitted on this
SI.
Cell re-selection parameters needed by MS are sent on this SI.
Cell re-selection parameters needed by MS are sent on this SI.
Scheduling related some of the informations are sent on this SI.
Carry GPRS related information needed for PS call.