Post on 09-May-2022
5.4.2 Stratul legătură de date- LAPD- Link Access Protocol for D channel
- stratul fizic nu implementează mecanisme de corecţie şi detecţie de erori
-> similar cu HDLC, un cadru LAPD include un câmp FCS (Frame Check
Sequence) pe baza căruia se implementează mecanisme de retransmitere
de tip go-back-N
-facilitătile de adresare ale HDLC sunt utilizate pentru a permite nivelului
fizic să distribuie mesajele către un TRX din structura unui BTS-adresarea la nivel legătură de date se face pe două nivele:
SAPI
= 0 – informaţii de semnalizare provenind sau fiind destinate
interfeţei radio (RSL – radio signalling link). Cadrele RSL includ
referințe și la tipul de canal/nr. Interval temporal pe/de pe interfața radio
= 62- O&M (exemplu: instalarea de noi versiuni de software)
= 63- alocarea dinamică de adrese TEI
TEI (Terminal Endpoint Identifier)
= permit adresarea fiecărui TRE/TRX la nivel legatură de date
Comunicații mobile
BSC
TRX ( frecvenţa)
TS cunoscut
MS
BTS
TRE1SAPI = 0
TEI->TRXLAPDm
LAPD/RSL
(TS)
Canal logic de
semnalizare
BSC
MS
BTS
TRESAPI = 0
TEI + TSLAPDm LAPD
Semnalizare
de strat 3
(meas. report) meas. report
pentru uplink
Exemple:
TEI->TRE
TRE2
Comunicații mobile
5.4.3 Stratul 3
MS BTS BSC
PD = CM, MM
MSC
-semnalizările MM, CM nu sunt interpretate de BSS
-semnalizările RR -> destinatarul/sursa poate fi MS sau BTS sau BSC
-pentru a asigura îndeplinirea acestor reguli GSM implementează un
protocol dedicat BTSM (BTS Management) care adaugă în header un octet
suplimentar numit Message Discriminator (MD)
Comunicații mobile
MD Mesaj de strat 3
000xxxxT transparent (=1)
0000001 RLM
0000100 DCM
0000110 CCM
0001000 TRX management
MS BTS BSCMD->RLM
❑ DCM – Dedicated Control Channel Management – mesaje BSC-BTS
utilizate pentru activarea/eliberarea/setarea parametrilor unui canal
organizat pe un transceiver; controlul puterii staţiei mobile; gestiunea
rapoartelor cu măsuratori etc.
Comunicații mobile
BTS BSCMD->DCM
Conexiune
activă
❑RLM (Radio Link Management) folosit pentru transferul mesajelor de
strat 3 în mod transparent și pentru stabilirea și eliberarea conexiunilor în
stratul legătură de date pe interfața radio
CCM – Common Control Channel Management (CCM)– mesaje ce
definesc informaţiile transferate pe canalele logice de control comune şi
de difuzare (RACH, paging, informaţii BCCH etc)
TRX management – gestiune TRX/TRE
BTS BSCRR/
MD=CCM
Canale logice
de control
comune
Comunicații mobile
5.5 Semnalizari pe interfața A
- atât pe interfaţa A cât şi in interiorul NSS GSM utilizează sistemul de
semnalizări SS7 (Signaling Sytem no.7) pentru transferul semnalizărilor
5.5.1 Sistemul de semnalizări SS7
-transferul mesajelor de semnalizare în SS7 se face în afara benzii utile ;
canale digitale dedicate transportă informaţia de semnalizare pe o cale
diferită de cea de transmisie a informaţiei utile între emitator şi receptor.
Comunicații mobile
Mesaje de semnalizare pentru
stabilirea de apeluri
SSPA SSPB
STP
Interogări , inserare de noi
câmpuriSCP
Voce/date
SSP –Signaling Switching Points - puncte de comutare a semnalizărilor;
generează /sunt destinaţia mesajelor de semnalizare pt. iniţierea de apeluri
(MSC în GSM)
STP – Signaling Transfer Points – puncte de transfer a semnalizărilor;
routere pentru informaţia de semnalizare cu rol de a transmite mesajele
SS7 între un SSP si un alt STP (sau SCP)
SCP – Signaling Control Points- puncte de control a semnalizărilor
generează mesaje de semnalizare prin interogări/răspunsuri sau sunt
destinaţia mesajelor de semnalizare prin efectuare de inserări de noi
câmpuri în baze de date (HLR, VLR în GSM)
Toate entitățile dintr-o rețea SS7 au o adresă - SPC (Signaling Point Code)
Terminologie SS7
Straturile inferioare din
stiva de protocoale SS7:
Comunicații mobile
MTP – Message Transfer Part – familie de protocoale operând pe
nivelele inferioare ale modelului OSI
Comunicații mobile
MTP3 – rol de rutare – toate mesajele SS7 includ informații privind adresa
MTP3 a sursei și destinatarului - Destination Point Code/Originating Point
Code DPC/SPC; operează doar în mod neorientat pe conexiune
SCCP – Signaling Connection Control Part – protocol ce operează
deasupra MTP3 şi oferă facilităţi suplimentare: poate opera în mod orientat pe
conexiune; oferă facilități de rutare la nivel internațional
BSC MSC
MS1=TSx, ARFCnx
Referință SCCP
pentru MS1
MS
Referință SCCP
pentru MS1
Tranzacție 1
Conexiune
SCCP
Conexiune
RR
Tranzacție 2
BSC
SCCP implementează mecanisme de rutare a mesajelor de semnalizare
la nivel internaţional. În acest scop la nivel SCCP se definesc:
- un câmp suplimentar SSN- Subsystem Number cu valori
predefinite ce identifică în GSM baze de date ce pot fi interogate
(ex. VLR, EIR, HLR-05)
- funcţii de rutare incrementală denumite generic GTT (Global
Translation Title)
SSP ASSP B
CR
Actualizare localizare (SLR=10)+ IMSI
CC
Cerere autentificare (SLR=35/DLR=10)
Raspuns autentificare (DLR=35)
DT1
DT1
Actualizare localizare acceptata(DLR=10)
BSC MSC
CR- connection
request
CC- connection
confirm
SLR – source local
reference
DLR- destination
local reference
DT1- Data form 1
Comunicații mobile
Exemplu de conexiune SCCP
- pentru a permite rutarea mesajelor , SCCP defineste şi o “adresă”
numită titlu global (Global Title GT) ce reprezinză o adresa virtuală
unică a unui punct de semnalizare diferită de SPC
- în GSM adresa GT este unul dintre identificatorii IMSI sau MSRN
(format E.212 IMSI, E.164 MSRN)
- ideea de baza în GTT constă in faptul ca sursa mesajelor (OPC) de
semnalizare nu trebuie să cunoasca adresa DPC a destinatarului. Un
mesaj este transferat între punctul sursă şi un alt punct de transfer ce
implementează facilităti GTT; inspectând câmpul adresă acesta decide
pe baza unor tabele de rutare întreţinute local care este noul STP. Odată
ce mesajul a ajuns la un STP ce conţine în tabelele sale de rutare adresa
DPC, mesajul este transmis către echipamentul indicat de SSN
Comunicații mobile
Exemplu de rutare SCCP GTT – procedura de actualizare internaţională a
localizării ce implică schimbarea ariei de servicii MSC/VLR
MS
MS
HLR
DPC=?
Gateway
STP 1
Gateway
STP 2
Titlu global-> DPC Gateway STP 2
Tabel
rutare
Tabel
rutare
Țara B
Țara A
MSC
Titlu global+ SSN -> DPC HLR
MTP3
MTP3
Arie servicii MSC/VLR 1
Arie servicii MSC/VLR 2
Comunicații mobile
-o staţie mobilă în roaming internaţional intră într-o nouă arie de servicii
MSC/VLR şi trebuie să comunice prin mesaje de semnalizare cu HLR. Pentru a
realiza acest lucru:
-staţia mobilă indică necesitatea efectuării unei proceduri de actualizare a localizării
şi contruieşte un mesaj ce include TMSI către noul MSC/VLR
-noul VLR nu recunoaşte TMSI, dar pe baza lui comunică prin mesaje de
semnalizare cu vechiul VLR pentru a afla IMSI
-la iniţiativa noului VLR se actualizează procedura de modificare a adresei VLR
stocată la nivel HLR
-tipul mesajului (actualizarea localizării) indică destinatarul (HLR SSN=05)
iar din analiza IMSI (MCC, MNC) MSC determină faptul că că informatia de
semnalizare are o destinaţie internaţională, către un DPC necunoscut
-mesajul este trimis prin MTP3 către un STP (Gateway STP1) ce implementeză
facilităţi de rutare de tip GTT la nivel internaţional, acesta pe baza MNC determină
adresa unui STP din ţara de origine a abonatului
-odata ajuns la STP (Gateway STP2) în ţara operatorului ce deţine HLR,
inspectarea câmpului MCC permite determinarea operatorului iar câmpul SSN
indică echipamentul; la nivel naţional rutarea se face prin MTP3
Comunicații mobile
❑Stiva completă de protocoale SS7
User parts: protocoale ce operează în stratul aplicaţie în modelul OSI care
definesc formatul şi schimbul de mesaje pentru stabilirea şi terminarea
apelurilor (ISUP,TUP) sau pentru transferul informaţiilor de semnalizare în
GSM (TCAP, BSSAP)
Comunicații mobile
BSSAP (BSS Application Part): protocol specific GSM ce permite
transferul transparent al mesajelor CM și MM (DTAP – Direct Transfer
Application Part) și definește mecanisme pentru conversia între protocoale
diferite (BSSMAP - BSS Mobile Application Part) – handover inter MSC,
paging
❑Stiva de protocoale
❑Straturi inferioare
SCCP
MTP (MTP1,MTP2,MTP3)
❑Strat aplicație (modelul OSI)
MAP –Mobile Application Part - implementat la nivel
MSC/HLR/VLR/EIR/AUC; specificat în GSM 09.02
TCAP –Transaction Capability Application Part – interogări distante
- rutare –MTP3 (semnalizări naţionale) sau SCCP (semnalizări
internaţionale prin GTT)
5.6 Semnalizări în interiorul NSS
MAP
TCAP
SCCP
MTP
Comunicații mobile
Comunicații mobile
❑TCAP – Transaction Capability Application Part
- folosind TCAP un utilizator poate apela o funcție care rulează pe un
echipament distant și poate primi un răspuns
- schimbul de mesaje TCAP este structurat în dialoguri
Equip.2
INVOKE function1
REPLY answer1
function1
Equip.1
INVOKE function3
REPLY answer3
Dialog 1
Dialog 2 function3
Ex: GMSC trebuie să gestioneze două
apeluri MT: Equip.1 = GMSC, Equip. 2 =
HLR, funcție 1 = funcție 3 = obținerea
unui MSRNs; fiecare dialog este
referințiat de un identificator propriu
Comunicații mobile
❑TCAP – Transaction Capability Application Part- permite efectuarea de interogări pe echipamente distante
- conceput special pentru GSM – detalii GSM 09.02
- implementat de MSC/HLR/VLR/EIR/AUC; aceste echipamente comunică
folosind acest protocol pentru:
-gestiunea informațiilor legate de mobilitate– adrese la nivel HLR/VLR etc
- transferul informațiilor pentru procedurile de securitate (autentificare,
informații IMEI, criptare etc)
-gestiunea serviciilor unui abonat (date/voce, SMS, SS etc)
-standardul definește mai multe interfețe, pe fiecare dintre acestea mesajele
sunt specifice
- MAP utilizează serviciile oferite de TCAP pentru a transfera informații în
NSS între 2 sau mai multe echipamente
❑MAP – Mobile Application Part
Comunicații mobile
MSC
MSC
VLR HLR AUC
EIR
GMSC
NSS
E
F
D
CGB
E
❑Interfețe MAP
5. 7 Proceduri de semnalizare
- specificațiile GSM descriu succesiunea de mesaje de semnalizare necesare
pentru a asigura o anumită funcție a sistemului în termeni de proceduri
- procedurile de semnalizare sunt clasificate în functie de protocolul de strat 3
utilizat-> proceduri RR/ proceduri MM/ proceduri CM
5.7.1 Exemple de proceduri RR
Procedurile RR sunt responsabile de :- stabilirea/menținerea și/sau eliberarea conexiunilor RR
(conexiune RR = conexiune fizică bidirecțională între MS și rețea pentru
a permite schimbul de mesaje de nivel superior MM sau CM)
- conținutul informației transmise și receptia canalelor logice unidirectionale
(BCCH, SCH, FCCH, AGCH, PCH)- asigurarea continuității convorbirilor în curs – implementare prin
mecanisme de transfer al legaturiiEchipamentele GSM implicate sunt: MS, BTS, BSC si MSC (pentru
handover-uri inter MSC)
Comunicații mobile
❑Procedura de stabilire a unei conexiuni RR- procedura este inițiată de o stație mobilă ori de câte ori aceasta se
atașează la o retea GSM sau dacă este necesară o procedură de semnalizare
de strat superior (MM/CM)- poate fi inițiată de către stația mobilă ca răspuns la o procedură de paging,
o singură conexiune de acest tip poate exista la un moment dat pentru o MS
BTS BSC
(AGCH)
CHANNEL ACTIVATION (RR-DCM)
CHANNEL REQUIRED (RR- CCM)
CHANNEL ACTIVATION ACKNOWLEDGE
(RR-DCM)
IMMEDIATE ASSIGNEMENT (RR- CCM) – TS, ARFCn,numar aleator , valoare TA
CHANNEL REQUEST (RACH)
Număr aleator și motiv acces
“Contention resolution”
SABM (SDCCH) - TMSI
MS
UA (SDCCH)-TMSI
Comunicații mobile
Comunicații mobile
2) Cererea este înaintată de către BTS la BSC, împreună cu o estimare a TA
şi numărul de cadru TDMA atunci când cererea a fost primită
1) Cererea este formulată de MS folosind RACH; MS inserează un număr
aleatoriu şi motivul dorește să stabilească conexiunea:
răspuns la paging
actualizarea locației (LAI)
apel de tip MO
apel de urgență
atașare la rețea
3) BSC determină ce canal trebuie alocat (de obicei, un SDCCH şi un
SACCH) şi activează un canal pe un TRX în cadrul BTS, activarea se
efectuează utilizând mesaje RR/BTSM de tip DCM mesaje şi facilități de
adresare LAPD (SAPI + TEI)
Etape :
Comunicații mobile
4) După activarea cu succes a canalului, BSC construieşte un mesaj de asignare
care conţine descrierea completă a canalului (TS, ARFCn, TSC, HSN, informați
privind saltul de frecvență -MAIO, informații TA). Mesajul este transmis către MS
pe AGCH fără interpretare de către BTS.
Distincţia între mai multe cereri plasate în același timp în același cadru TDMA se
face prin inserarea în mesajul de asignare a numărului aleator ales de MS transmis
în cererea de pe RACH și a numărului de cadru TDMA
5) MS se sincronizează pe canalul alocat (SDCCH) şi trimite identificatorul TMSI)
într-un cadru LAPDm (SABM)
BTS copiază identificatorul TMSI pe care îl trimite într-un cadru LAPDm (UA).
Doar stația mobilă care își recunoaște identitatea va emite/recepționa pe canalul
alocat (contention resolution)
Cele mai importante elemente din mesajul Channel Activation sunt
- Channel type –SDCCH, număr canal
- ARFCn
- parametri salt de frecență: HSN, MAIO
- secvență de antrenare (TSC- Training sequence code)
❑ Procedura de paging
- procedura de semnalizare a unui apel către o stație mobilă. Aceasta este
identificată pe interfața radio prin TMSI
- este inițiată de către MSC
Comunicații mobile
BTSMS MSCBSC
PAGING (include IMSI/TMSI si LAI)BSSMAPPAGING COMMAND(RR)
PAGING REQUEST (RR)
PAGING REQUEST (RR)
.
.
.
(PCH)
(PCH)
Procedură de stabilire a unei conexiuni RR
PAGING RESPONSE
Cadru LAPDm SABM
PAGING RESPONSE
RR (RLM)
PAGING RESPONSE
(BSSAP) + CGI
❑ Proceduri de handover
- asigurarea continuitatii apelurilor în curs
- procedurile de handover nu privesc decât stațiile mobile in stare activa
- tip: “hard-handover” – statia mobilă își oprește mai intâi emisia pe
vechiul canal și doar după aceea incepe să emită pe noul canal - decizia este luată întotdeauna de către BSC-ul curent
- se bazeaza pe măsuratori efectuate în downlink de stația mobilă pentru
canalul de trafic curent (RXQUAL) și pentru frecvențele baliză recepționate
(RXLEV) si pe măsurători efectuate de BTS pentru directia uplink doar
pentru canalul curent (RXQUAL, RXLEV)
- RXQUAL- calitatea legăturii, RXLEV- nivelul semnalului
Comunicații mobile
- mesajul PAGING RESPONSE include capabilitățile radio ale MS și
TMSI
- mesajul inițiază stabilirea unei conexiuni SCCP pentru schimb ulterior de
mesaje de semnalizare
Intra BTS (intra-cell) - noul canal este alocat în aceeași celulă; nevoia
poate apărea daca nivelele de putere raportate de MS pentru celulele
vecine sunt mai mici și dacă calitatea convorbirii pe canalul curent nu este
corespunzătoare. Pot implica schimbări de bandă GSM900-DCS1800
Intra BSC
- canalul dedicat curent (TCH sau SDCCH) și cele viitore sunt mapate pe
două BTS-uri deservite de același BSC
-intra/inter MSC– noul canal dedicat este alocat pe un BTS gestionat de
un alt BSC/MSC;
Tipuri de handover
- chiar daca nu este implicat direct, un echipament de tip MSC este
informat (mesajul include identitatea noi celule)
Comunicații mobile
Etapele unui handover intra BSC:
- MS intocmește rapoarte cu măsurători pentru celula curentă și pentru
celulele vecine indicate de reșea pe SACCH
- rapoartele sunt trimise pe SACCH (uplink) către BTS-ul curent, doar
cele mai bine recepționate frecvențe (BSIC) sunt indicate
- BTS-ul adaugă măsurătorile pentru uplink și trimite raportul către BSC
- BSC alocă un nou canal dedicat pe un nou BTS
- BSC decide ca stația mobilă va fi servită în condiții mai bune de o altă
celulă (alt BTS, alt sector etc.)
- statia mobila este informata ca un handover va fi efectuat; comanda
include descrierea noului canal (TS, frecvență, TSC)
- MS își încetează emisia pe vechiul canal și trimite salve de acces repetate
pe noul canal alocat
Comunicații mobile
- noul BTS informează BSC; BSC trasmite (via BTS) pe noul canal alocat
informații suplimentare (obligatoriu valoarea TA, nivel putere)
- statia mobilă stabilește o legatură logica cu BTS prin schimbul de cadre
LAPDm SABM/UA folosind informatia de TA;
- MSC este informată de efectuarea transferului, mesajul include codul CI al
noi celule. Codul CI este memorat pentru alte semnalizări ulterioare.
- salvele de acces permit noului BTS să estimeze valoarea pentru TA
Comunicații mobile
Comunicații mobile
BTSnouMS MSCBTSvechi
.
.
.
BSC
MEASUREMENT REPORT (RR)(dowlink, transmisie pe SACCH)
MEASUREMENT REPORT (RR)
(uplink +downlink)
CHANNEL ACTIVATION
AKNOWLEDGE (RR)
CHANNEL ACTIVATION (RR)
HANDOVER COMMAND (RR)
HANDOVER ACCESS (RR)
HANDOVER PERFORMED
PHYSICAL INFORMATION
(RR)
HANDOVER COMPLETE (RR)
BSSMAP
HANDOVER ACCESS (RR)
FACCH
SABM (LAPDm)
UA (LAPDm)
Comunicații mobile
Mecanisme de handover de tip Intra MSC
- BSC-ul curent ia decizia de handover
- același MSC, BSC diferit
Etape:
- MSC are un rol activ, alocarea de resurse via BSC-ul nou este controlată
de MSC
- BSC-ul curent identifică faptul că noua celulă este controlată de un alt
BSC și folosește semnalizări de tip BSSMAP pentru a indica necesitatea
unui handover
- după alocarea resurselor dedicate MSC construiește o comandă de
handover către MS
- MSC folosește semnalizări dedicate pentru a iniția alocarea de resurse pe
noul BSC
- MS se sincronizează pe noul canal
- MSC inițiază eliberarea resurselor folosite în vechiul BSS
Comunicații mobile
BSCnewMS MSC BSCold
(uplink SACCH)
MEASUREMENT REPORT (via old BTS)
HANDOVER REQUEST
AKNOWLEDGE (RR)
HANDOVER REQUEST (RR)
HANDOVER COMMAND (RR)
HANDOVER COMPLETE (RR)
HANDOVER REQUIRED (BSSMAP)
Acces canal nou
HANDOVER COMPLETE (RR)
CLEAR COMMAND (BSSAP)
CLEAR COMPLETE (BSSAP)
Activare canal nou
- necesită existența unui canal dedicat (a unei conexiuni RR)
❑ Procedura de autentificare
- gestiunea mobilitatii utilizatorului si asigurarea confidentialitatii
- au loc intre MS si VLR via MSC
- interzice accesul la rețea al utilizatorilor care nu dispun de o cartela SIM validă
- poate avea loc la orice cerere stabilire de apel (MO/MT/apeluri între utilizatori
GSM), la efectuarea unei proceduri de actualizare a localizării sau dacă un abonat
schimba setările serviciilor suplimentare
- prin mesaje dedicate de tip MM VLR verifică daca semnătura (“signed
response”) –SRES - calculată de o stație mobilă folosind ca parametri un număr
aleator (RAND) și cheia de autentificare (stocată pe SIM) este aceeași cu cea
memorată pentru utilizatorul respectiv de VLR ; accesul este permis doar dacă cele
doua semnături coincid
5.7.2 Exemple de proceduri MM
Comunicații mobile
- verificarea se face de către VLR, MSC inaintează SRESMS către VLR
prin mesaje MAP/B dedicate
BSSMS MSC
AUTHENTICATION REQUEST (MM/DTAP)
RANDA3 (Ki de pe SIM)
AUTHENTICATION RESPONSE (MM/DTAP)
SRESMS
VLR
Stabilire conexiune RR
Comunicații mobile
Comunicații mobile
❑ Procedura de setare a modului de lucru criptat
- este necesară pentru sincronizarea în timp a momentului în care MS și BTS
încep să transmită criptat
- efectuată după autentificare
BTS
Procedura de stabilire conexiune RR
Procedura de autentificare
Text criptat
MS
ENCRYPTION COMMAND (RR)
Kc
CIPHERING MODE COMMAND (RR)
CIPHERING MODE COMPLETE (RR)
BSC
CIPHER MODE COMMAND (BSSMAP)
Kc
CIPHER MODE COMPLETE (BSSMAP)
MSC
Text necriptat
Comunicații mobile
- cheia de criptare este transferată prin mesaje BSSMAP la BTS
- BSC construieşte o comandă de criptare pe care o trimite către BTS
împreună cu cheia de criptare; BTS începe să decripteze (uplink)
- BSC trimite via BTS instrucţiuni necriptate către MS; mesajul include
detalii privind algoritmul de criptare și privind mesajul care trebuie
criptat
- MS începe să cripteze sale folosind cheia de criptare de pe cartela SIM,
incluzând tipic IMEI în primul mesaj criptat pe direcție uplink
- Mesajul este decriptat la nivel BTS care retrimite IMEI către NSS
Etape: