GSM移动通信网的接口类型与位置详解

为了保证网络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间及各功能实体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系统设备能够符合统一的GSM规范，从而达到互通、组网的目的。本任务主要介绍GSM移动通信网中的接口类型及位置。为使GSM系统实现国际漫游功能和在业务上迈入面向ISDN的数据通信业务，必须建立规范和统一的信令网络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No.7信令系统和信令网络，即GSM系统的信令系统是以No.7信令网络为基础的。GSM系统各功能实体间的接口定义明确，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递通道。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，这些都有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（Open System Interconnected，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。

GSM系统的主要接口是指A接口、Abis接口、Um接口和网络子系统内部接口，如图2-1-3所示。这四种接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系统和网络子系统设备能融入同一个GSM数字移动通信网中运行和使用。

图2-1-3 GSM系统中的接口

1.A接口

定义为网络子系统（NSS）与基站子系统（BSS）间的通信接口，从系统的功能实体来说，就是MSC与BSC间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mbit/s的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。

遵循欧洲电信标准协会的《ETSIGSM系统技术规范书08.××》，A接口特性包括：

（1）Layer1——物理和电气参数及信道结构，采用公共信道信令No.7（CSS7）的消息转移部分（MTP）的第一级来实现，用2Mbit/s的PCM数字链路作为传输链路，性能符合国家标准GB/T 7611—2001《数字网系列比特率电接口特性》；信令信道使用2Mbit/s链路中的TS16。TS0通常用于传输MSC与BSC之间的同步信号，其他时隙（TS1～TS15，TS17～TS31）传输业务信号。业务信号的传输速率为64kbit/s，为A律PCM编码方式。

（2）Layer2——数据链路层和网络层，即MTP2（Q.702～Q.703）、MTP（Media Trans-fer Protocol，媒体传输协议）（Q.704～Q.705）和SCCP（Signalling Connect Control Part，信令连接控制部分）（Q.711～Q.714）。

MTP2是HDLC（High-level Data Link Control，高级数据链路控制）协议的一种变体，帧结构是由标志字段、控制字段、信息字段、校验字段和标志序列所组成的；MTP3和SC-CP（信令连接控制部分）则主要完成信令路由选择等功能。

（3）Layer3——应用层，包括BSS应用规程（Base Station Subsystem Application，BSSAP）和BSS操作维护应用规程（BSS Operation and Maintenance Application Part，BSSO-MAP），完成基站系统的资源和连接的维护管理、业务的接续及拆除的控制。

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）间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC间的远端互连，物理链接通过采用标准的2.048Mbit/s或64kbit/s的PCM数字传输链路来实现。作为Abis接口的一种特例，也可用于与BSC并置的BTS与BSC间的直接互连，此时BSC与BTS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。

Abis接口遵循GSM规范08.5X系列要求。

（1）Layer1——物理层，通常采用2Mbit/s的PCM链路，符合CCITTG.703和G.704要求。

（2）Layer2——数据链路层，采用LAPD（Link Access Procedure of D-Channel，D通路上链路接入规程）协议，为一点对多点的通信协议，是Q.921规范的一个子集。LAPD也是采用帧结构，包含标志字段、控制字段、信息字段、校验字段和标志序列。在标志字段中包括SAPI（Service Access Point Lndicater，业务接入点标识）和TEI（终端设备标号）两个部分，用以分别区别接入到什么服务和什么实体。

（3）Layer3——应用层，在Layer3上层部分，主要传输BTS的应用部分，包括无线链路管理（Radio Link Management，RLM）功能和操作维护功能（Operation and Maintenance Link，OML）。

在Abis接口上BSC提供BTS配置、BTS监测、BTS测试及业务控制等信令控制信息。同一基站的多个TRX可以共用一条LAPD信令链路，链路应该具备流量指示功能。其业务接口为8条16kbit/s（FR）的电路。如果采用复用方案，则每个TRX有3条64kbit/s的电路，其中一条用作LAPD信令链路，另外两条64kbit/s链路用作8条语音或数据链路（4路复用）。

3.Um接口（空中接口）

Um接口定义为移动台与BTS间的通信接口，用于移动台与GSM系统设备间的互通，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。

Um接口定义为MS与BTS之间的通信接口，也称为空中接口。

在GSM规范中很明确地定义了Um接口的协议，根据OSI模型，通常把Um接口分成3层来分析。(www.xing528.com)

（1）Layer1——信号链路层（物理层）：此层为无线接口最低层，提供无线链路的传输通道，为高层提供不同功能的逻辑信道，包括业务信道和逻辑信道。

（2）Layer2——信号链路层2：此层为MS和BTS之间提供了可靠的专用数据链路，是基于ISDN的D信道链路接入协议（LAPD），但加入了一些移动应用方面的GSM特有的协议，我们称之为LAPDm协议。

（3）Layer3——信号链路层3：此层主要负责控制和管理的协议层，把用户和系统控制过程的信息按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。它包括了CM、MM、RR3个子层，分别可完成呼叫控制（Call Control，CC）、补充业务（Supplementary Service，SS）管理和短消息业务（Short Message Serivce，SMS）管理等功能。

4.用户与网络间的接口（Sm接口）

Sm接口指用户与网络间的接口，主要包括用户对移动终端进行操作，移动终端向用户提供显示、信号音等，此接口还包括SIM卡与移动终端（Mobile Equipment，ME）间接口。

网络子系统由MSC、VLR、HLR/AUC及EIR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间接口的标准化。

5.网络子系统内部接口

在网络子系统（NSS）内部各功能实体间已定义了B、C、D、E、F和G接口。这些接口的通信（包括MSC与BSS间的通信）全部由No.7信令系统支持，GSM系统与PSTN间的通信优先采用No.7信令系统。与非呼叫相关的信令是采用移动应用部分（Mobile Applica-tion Part，MAP）协议，用于NSS内部接口间的通信；与呼叫相关的信令则采用电话用户部分（Telephone User Part，TUP）的通信。应指出的是，电话用户部分和综合业务数字用户部分（ISDN User Part，ISUP）信令必须符合国家制定的相应技术规范，MAP信令则必须符合GSM技术规范。

（1）B接口

B接口定义为VLR与MSC间的内部接口，用于MSC向VLR询问有关移动台当前的位置信息或者通知VLR有关移动台的位置更新信息等。

（2）C接口

C接口定义为HLR与MSC间的接口，用于传递路由选择和管理信息。如果选择HLR作为计费中心，呼叫结束后，建立或接收此呼叫的移动台所在的MSC应把计费信息传送给该移动用户当前归属的HLR。一旦要建立一个至移动用户的呼叫时，GMSC应向被叫用户所归属的HLR询问被叫移动台的漫游号码，即查询该MS的位置信息。

（3）D接口

定义为HLR与VLR间的接口，用于交换有关移动台位置和用户管理的信息，保证移动台在整个服务区内建立和接收呼叫。GSM系统中一般把VLR综合于MSC中，而把HLR与AUC综合在同一物理实体内。因此，D接口的物理链接是通过MSC与HLR间的标准2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现的。

（4）E接口

E接口定义为相邻区域的不同MSC间的接口，当移动台在一个呼叫进行过程中，从一个MSC控制的区域移动到相邻的另一个MSC控制的区域时，为了不中断通信需完成越区切换，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MSC间的2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现的。

（5）F接口

F接口定义为MSC与EIR间的接口，用于交换相关的IMEI管理信息。F接口的物理链接方式通过MSC与EIR间的标准2.048Mbit/s的PCM数字传输链路实现的。

（6）G接口

G接口定义为VLR间的接口。当采用TMSI（Temporary Mobile Subscriber Identity，临时移动用户标志）的MS进入新的MSC/VLR服务区域时，此接口用于向分配TMSI的VLR询问此移动用户的IMSI信息。G接口的物理链接方式与E接口相同。