04-外部接口

M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 目 录 i 目 录 第 4章 外部接口.....................................................................................................................4-1 4.1 概述 ................................................................................................................................... 4-1 4.2 Abis 接口 ............................................................................................................................ 4-1 4.2.1 概述 ........................................................................................................................ 4-1 4.2.2 物理层..................................................................................................................... 4-6 4.2.3 数据链路层.............................................................................................................. 4-7 4.2.4 第三层—业务管理................................................................................................... 4-8 4.2.5 第三层—操作维护................................................................................................. 4-11 4.3 Um 接口 ........................................................................................................................... 4-13 4.3.1 概述 ...................................................................................................................... 4-13 4.3.2 接口协议模型 ........................................................................................................ 4-14 4.3.3 物理层................................................................................................................... 4-14 4.3.4 数据链路层............................................................................................................ 4-19 4.3.5 第三层................................................................................................................... 4-21 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 插图目录 ii 插图目录 图 4-1 BSS 的组成和 BTS 的内部配置 ............................................................................4-4 图 4-2 Abis 接口的层二逻辑链路.....................................................................................4-5 图 4-3 Abis 接口的信令模型 ............................................................................................4-6 图 4-4 Abis 接口层三信令模型 ........................................................................................4-8 图 4-5 管理对象基本结构 .............................................................................................4-11 图 4-6 UM 接口分层结构 ...............................................................................................4-14 图 4-7 物理层接口 ........................................................................................................4-15 图 4-8 时隙的概念 ........................................................................................................4-16 图 4-9 信道的帧结构.....................................................................................................4-16 图 4-10 Um 接口第三层协议模型 ..................................................................................4-24 图 4-11 RR 子层通信 ....................................................................................................4-25 图 4-12 MM 子层通信....................................................................................................4-25 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 目录 iii 表格目录 表 4-1 BTS 与 BSC 间业务功能分割 ...............................................................................4-3 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-1 第4章 外部接口 4.1 概述 BTS 与 BSC 之间的接口为 Abis 接口，遵循 GSM 规范 08.5X 系列及 12.21 的要求，Abis 接口中地面业务信道和无线路径的业务信道之间一一对应。BTS 的另一个外部接口为 Um 接口，Um 接口为 GSM 系统诸多接口中最重要的一 个，通过 Um 接口，使不同厂家的 MS 与网络设备之间完全兼容，这也是 GSM 实现全球漫游的最基本的条件之一。 4.2 Abis接口 4.2.1 概述 Abis 接口定义为基站子系统（BSS，Base Station Sub-System）的两个功能 实体 BSC 与 BTS 之间的接口，是为远端 BTS 通过地面电路接入 BSC 而定 义的 BSS 内部接口。当 BSC 与 BTS 之间的距离不超过 200 米时，BSC 与 BTS 可以在物理上采用直接互连的方式。 1. Abis接口特点 BSS 的 Abis 接口能够支持系统提供给 GSM 用户的各种业务。另外，还支持 对 BTS 无线设备的控制和无线频率的分配。BSS 的 Abis 接口具有以下特点： (1) 支持 GSM 02 系列规范中规定的所有业务 (2) 支持 BTS 的平滑扩容。 2. Abis接口描述 (1) 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： z 物理电气参数 z 信道结构 z 信令传输规程 z 配置和控制规程 z 操作和维护支持 (2) Abis 接口采用分层模型。由三层组成： M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-2 z 层三：除了透明传输 A 接口过来的层三消息外，还有一个重要的功能： 无线资源管理功能。 z 层二（数据链路层）：基于 LAPD 协议。 z 层一（物理层）：是速率为 2048kbit/s 的 PCM 数字链路。 (3) Abis 接口的相关协议如下： z GSM 08.52，给出了 Abis 接口其余规范的基本原理和原则，并给出了 BSC 和 BTS 的在业务功能上的功能分割。 z GSM 08.54，规定了 Abis 接口的物理层结构。 z GSM 08.56，规定了 Abis 接口的数据链路层协议。 z GSM 08.58，规定了 Abis 接口层三规程。 z GSM 12.21，规定了操作维护消息在 Abis 接口上的传输机制。 z GSM 08.60，规定了远端码变换器/速率匹配器的带内控制协议。 3. BSC和 BTS之间的功能分割 BSS 由 BSC 和 BTS 两个功能实体组成。BTS 属于 BSS 的无线传输部分，由 BSC 控制，服务于某个小区。BTS 完成地面信道与无线信道的连接和映射， 通过无线空中接口（Um 接口）实现网络侧与 MS 之间的互连。BSC 是 BSS 的控制部分，完成 BSS 的内外部接口管理、无线资源和无线参数管理功能。 业务功能在 BTS 和 BSC 之间具体分割列表如表 4-1所示。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-3 表4-1 BTS与 BSC间业务功能分割 位置 功能 BTS BSC/MSC 备注 信道分配 √ MSC-BSC 信道 阻塞指示 √ 信道分配 √ 地面信道管理 BSC-BTS 信道 阻塞指示 √ 信道配置管理 √ 管理 √ 跳频 执行 √ 信道分配 √ 链路监视 √ 信道释放 √ 空闲信道观察 √ DCCH 管理 功率控制决策 √ √ 注 1 系统消息管理 √ 系统消息广播 √ 随机接入检测 √ 立即指配 √ DTX 寻呼管理 √ BCCH/CCCH 管 理 DTX 寻呼执行 √ 信道编解码 √ 码变换/速率匹配 √ 上行链路测量 √ 测量处理 √ √ 注 2 测量 业务量测量 √ 计算 √ 随机接入时向MS指 示 √ 切换时向 MS 指示 √ 定时提前 通话时向 MS 指示 √ 无线信道管理 LAPDm 功能 √ 无线信道管理 加密 管理 √ M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-4 位置 功能 BTS BSC/MSC 备注 加密 执行 √ 管理 √ 无线信道管理 切换 切换接入检测 √ 移动性管理 √ 呼叫控制 √ 注 1：在 BTS，支持功率控制决策是可选的。 注 2：原始测量数据由 BTS经 Abis接口报告给 BSC，并由 BSC进行处理，这是必须实现 的。作为一种选择，BTS/BSC 也可以支持原始测量数据在 BTS 做些预处理，这可以减轻 BSC的负荷。 4. Abis接口结构 Abis 接口支持如图 4-1所示的三种不同的 BTS 内部配置： z 一个单独的 TRX z 多个 TRX 通过同一物理连接接入到 BSC z 多个 TRX 通过各自的物理连接接入到 BSC Abis BTS3 BTS2 BTS1 A Abis MSC BSC TRX BCF TRX TRX TRX BCF TRX TRX TRX TRX Abis BSS BCF 图4-1 BSS的组成和 BTS的内部配置 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-5 图 4-1中： z TRX（Transceiver）是 GSM 公众陆地移动网络中支持属于同一 TDMA 帧的 8 个物理信道的功能实体。 z BCF（Base Control Function）是在 BTS 中处理公共控制功能（如 BTS 初始化、软件下载、信道配置、操作维护等）的功能实体。 在 Abis 接口上存在两类信道： z 业务信道，按速率分为 8kbit/s、16kbit/s 和 64kbit/s 3 种，承载无线信 道过来的语音或数据。 z 信令信道，按速率分为 16kbit/s 、32kbit/s 和 64kbit/s 3 种，承载 BSC 与 MS、BSC 与 BTS 之间的信令。 对 TRX 和 BCF 的寻址是通过终端设备标识（TEI，Terminal Equipment Identifier）来实现的，每个不同的 BCF 和 TRX 有不同的 TEI。而对每个 TEI 定义了三种逻辑链路，如图 4-2所示。 z RSL，无线信令链路，用于支持业务管理规程，每个 TRX 一条。 z OML，操作维护链路，用于支持网络管理规程，每个 BCF 一条。 z L2ML，层二管理链路，用于传送层二管理消息，每个 TRX 或 BCF 一条。 TEI4 TEI 3 TEI 2 TEI 1L2ML SAPI=63 RS L SAPI=0 OML SAPI=62 LAYER 2 TEI MANAGE- MENT TRX TRX TRX BCF L2ML SAPI=63 RSL SAPI=0 OML SAPI=62 L2ML SAPI=63 RS L SAPI=0 OML SAPI=62 BCF BCF BCF BCF L2ML SAPI=63 OML SAPI=62 BSC BTS 图4-2 Abis接口的层二逻辑链路 Abis 接口的信令模型参见图 4-3，说明如下： M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-6 z BSC 和 BTS 都不解释接续管理（CM，Connection Management）和移 动管理（MM，Mobility Management）消息，这些消息在 A 接口上由 DTAP（Direct Transfer Application Part）消息传送，在 Abis 接口上 DTAP 消息作为层三透明消息传输。 z 无线资源管理（RR，Radio Resource Management）消息在 BSC 映射 到 BSSAP（BSS Application Part），大部分 RR 消息在 BTS 只需做透 明处理，但是一部分 RR 消息必须由 BTS 解释执行（如加密、随机接入、 寻呼、指配）。这部分 RR 消息由 BSC 和 BTS 中的 BTSM（BTS Management）实体处理。 z Abis 的层二协议是基于 LAPD 的，LAPD 通过 TEI 对 TRX（或 BCF） 寻址。对不同的消息，LAPD 使用不同的逻辑链路、业务管理消息：RSL； 操作维护消息：OML；L2 管理消息：L2ML。 z Abis 的层一是基于硬件的底层驱动程序，接收和发送数据至传送的物理 链路。 MM RR LAPDm Sign. Layer 1 L3 L2 L1 LAPDm Sign. Layer 1 Sign. LAPD Layer 1 MS Um LAPD Sign. Layer 1 SCCP MTP BTSM RR BSSAP Abis BTS BSC RR CM BTSM CM：连接管理 LAPD：D信道上的链路接入协议 MM：移动管理 LAPDm：Dm信道上的链路接入协议 RR：无线资源管理 SCCP：信令连接控制部分 BTSM：BTS管理 MTP：消息传输部分 BSSAP：基站子系统应用部分 图4-3 Abis接口的信令模型 4.2.2 物理层 Abis 接口物理层使用速率为 2048kbit/s 的 PCM 链路，提供 32 路 64kbit/s 的 信道。物理层的物理电气参数符合 CCITT G.703 建议。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-7 BSS 是无线信道和地面信道的连接点。在这两种信道中编码方式和速率都不 相同，BSS 无线信道的速率为 16kbit/s，BSS 地面信道的速率为 64kbit/s，因 而需要进行码型转换和速率适配。此功能在 Abis 接口的物理层完成，由码变 换器/速率适配单元（Transcoder & Rate Adaptor Unit，TRAU）来实现。TRAU 可以位于 BTS 侧，也可以位于 BSC 侧或 MSC 侧。考虑到提高 Abis 接口的 信道利用率，所以 BTS30 不支持 TRAU 位于 BTS 侧，只支持 TRAU 位于 BSC 或 MSC 侧的配置。此时，语音、数据和信令相同，都必须按 GSM 08.60 的 要求使用 16kbit/s 或 64kbit/s 的速率在 Abis 接口上传送；而传送之前必须先 按照 ITU-T I.460 建议的要求进行速率适配和复用。 数据编码在 GSM 08.20 中阐述。TRAU 的带内控制协议在 GSM 08.60 中规 定。 4.2.3 数据链路层 1. 概述 GSM 的 Abis 接口数据链路层采用 LAPD，接受物理层的数据传送服务，向层 三提供可靠的连接或非连接的服务。数据链路层的业务接入点（SAP）是其 向层三提供业务的连接点。SAP 由业务接入点标识符（SAPI）标识。从层三 来看，数据链路连接端点由数据链路连接端点的标识符标识；从数据链路层 看，它由数据链路连接标识符（DLCI）标识。 数据链路层实体之间的协作由该层的对等层协议控制。为了在两个或多个层 三实体之间交换信息，必须建立层三实体之间的数据链路连接。 数据链路层消息单元通过物理层在层二实体之间进行传送。 层三对数据链路层的业务请求通过业务原语进行。同样，数据链路层与物理 层之间也是这样。 2. 数据链路层的功能 LAPD 的目的是使用 D 信道通过用户—－物理接口在层三各实体间实现端对 端的可靠信息传送。具体来说，LAPD 支持： z 在用户—物理接口处的多个终端装置 z 多个层三实体 LAPD 包括下列功能： z 在 D 信道上提供一个或多个数据连接； z 帧的分界、定位和透明性，从而允许识别在 D 信道上以帧形式发送的一 串比特； M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-8 z 顺序控制，以保持通过数据链路连接的各帧的次序； z 检测数据链路连接上的传输差错、格式差错和操作差错； z 根据检测到的传输差错、格式差错和操作差错进行恢复； z 把不能修复的差错通知管理层实体； z 流量控制。 数据链路层的功能是在数据链路连接端点的多种组合之间提供信息传送的手 段。该信息传送可以是经点对点的数据链路连接，或是由广播式的数据链路 连接。 4.2.4 第三层—业务管理 Abis 接口第三层业务管理部分主要在 GSM 08.58 中描述，该规范中规定的规 程主要有两方面的作用： z 实现 MS 与 BSS/NSS 在 Um 接口层之上的互通 z 在 BSC 的控制下完成一部分无线资源管理功能 对于业务管理消息，从处理的角度分为透明消息与非透明消息，如图 4-4所示。 z 透明消息，即不需要 BTS 解释或处理而直接转发的消息； z 非透明消息，包括只在 BSC 和 BTS 之间传递的消息和 BTS 必须处理或 是由 BTS 构造的消息。 信道数据链路 分配 BTS内部其它规程 网络管理规程 业务管理规程 层二管理规程 SAPI = 3 LAPDm RSL NML L2ML 层一 SAPI = 0 LAPD 层一 SAPI = 0 SAPI = 63 SAPI = 62 分配 透明消息 非透明消息 图4-4 Abis接口层三信令模型 业务管理消息又从功能的角度分为四组： z 无线链路层管理消息，用于管理无线路径上的数据链路层； M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-9 z 专用信道管理消息，用于专用信道（SDCCH 和 TCH）的管理； z 公共控制信道管理消息，用于公共控制信道的管理； z TRX 管理消息，用于 TRX 管理。 消息是否透明和消息的组别是由消息头部的消息识别字确定的。 1. 无线链路管理规程 无线链路管理规程包括以下规程： (1) 链路建立指示规程：BTS 通过这一规程向 BSC 指示一个由 MS 发起的 多帧模式链路建立已经成功。BSC 通过这一指示建立一条至 MSC 的 SCCP 链路。 (2) 链路建立请求规程：BSC 通过这一规程请求在无线路径上建立多帧模式 链路。 (3) 链路释放指示规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示 MS 发起的无线链路 释放已经完成。 (4) 链路释放请求规程：BSC 通过此规程请求 BTS 释放一条无线链路。 (5) 确认或证实方式下透明 Um 层三消息的转发规程：BSC 通过此规程要求 BTS 以确认证实方式转发一条透明 Um 接口层三 RIL3 消息。 (6) 确认证实方式下透明 Um 层三消息的接收规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示以确认证实方式收到一条透明 Um 接口层三 RIL3 消息。 (7) 非确认证实方式下透明 Um 层三消息的转发规程：BSC 通过此规程请求 BTS 以非确认证实方式转发一条透明 Um 接口层三 RIL3 消息。 (8) 非确认证实方式下透明 Um 层三消息的接收规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示以非确认证实方式收到一条透明 Um 接口层三 RIL3 消息。 (9) 链路错误指示规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示无线链路层的异常。 2. 专用信道管理规程 专用信道管理规程包括以下规程： (1) 信道激活规程：BSC 通过此规程使 BTS 为某个 MS 激活一条专用信道， BSC 在该信道激活成功后，通过 Immediate Assign，Assign Command， Additional Assign 或 Handover Command 将此信道指配给该 MS。 (2) 信道模式改变规程：BSC 通过此规程请求 BTS 改变一已激活信道的模 式。 (3) 切换检测规程：此规程用于在目标 BTS 和目标 BSC 之间检测被切换 MS 的接入。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-10 (4) 启动加密规程：此规程用于启动 TS GSM 04.08 中规定的加密规程。 (5) 测量报告规程：包括必须的基本测量报告规程和可选的带预处理的测量 报告规程。BTS 通过这两个规程向 BSC 报告所有与切换、功率控制决 策有关的参数。 (6) SACCH 去激活规程：按照 TS GSM 04.08 中信道释放规程的要求，BSC 通过此规程去激活 TRX 的相关的 SACCH 信道。 (7) 无线信道释放规程：BSC 通过此规程指示 BTS 释放一条不再使用的无 线信道。 (8) MS 功率控制规程：BSS 通过此规程控制与特定已激活信道相关的 MS 的发射功率。MS 功率控制决策在 BSC 必须实现，也可以在 BTS 实现。 (9) 基站发射功率控制规程：BSS 通过此规程控制 TRX 中已激活信道的发 射功率。基站发射功率控制决策在 BSC 必须实现，也可以在 BTS 实现。 (10) 连接失败规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示一条激活专用信道已经断 开。 (11) 物理环境内容请求规程：BSC 通过此规程获得指定信道的物理参数，这 通常发生在决定一次信道改变之前。这是一个可选规程。 (12) SACCH 信息改变规程：BSC 通过此规程指示 BTS 改变在一特定 SACCH 信道上的填充信息（系统信息）。 3. 公共信道管理规程 公共信道管理规程包括以下规程： (1) MS 信道请求规程：该规程在 TRX 检测到来自移动台的随机接入（“信 道请求”消息）时触发。 (2) 寻呼规程：寻呼规程用于在指定的寻呼子信道上寻呼一个移动站。该规 程是用于移动台被叫，并由 MSC 通过 BSC 启动的。BSC 根据被叫 MS 的 IMSI 来确定要使用的寻呼组，该寻呼组的数值连同移动站的身份识 别一起发送给 BTS，然后由 BTS 在相应的寻呼子信道上发寻呼给移动 站。 (3) 立即指配规程：当移动站最初接入 BTS 时，BSC 通过此规程为移动站 立即分配一个专用信道。 (4) 删除指示规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示由于 AGCH 信道过载，一 条 RIL3－RR 立即指配消息被删除（即未放入 AGCH 队列）。 (5) CCCH 负载指示规程：如果负载超过了 OM 设置的门限，BTS 通过此规 程向 BSC 指示该 CCCH 信道上的负载。 指示周期亦由 OM 设定。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-11 (6) 广播信息改变规程：BSC 通过此规程向 BTS 指示在 BCCH 信道上广播 新的系统消息。 (7) 短消息小区广播规程：BSC 通过此规程请求 BTS 下发小区广播短消息。 4. TRX管理规程 这类规程用于 TRX 的管理，包括以下规程： (1) SACCH 填充信息改变规程：BSC 通过此规程向 BTS 指示在所有下行 SACCH 信道上使用的新系统信息。 (2) 无线资源指示规程：BTS 通过此规程向 BSC 指示每个 TRX 上空闲专用 信道上的干扰电平。 (3) 流量控制规程：FUC 通过此规程向 BSC 指示本 TRX 的过载，过载原因 可能有：CCCH 过载、ACCH 过载和处理器过载。 (4) 错误报告规程：BTS 通过此规程向 BSC 报告检测到的、不能由其它规 程报告的下行消息错误。 4.2.5 第三层—操作维护 1. 操作维护信息模型 (1) 管理对象 管理对象共有四种：站点（Site）、基站（BTS）、载频（Radio Carrier）、 基带收发信机（Baseband Transceiver）。基本结构如图 4-5所示。 SITE BTS0 BTS1 BTSn TRX0 TRX1 TRXm 信信0 信信1 信信7 图4-5 管理对象基本结构 (2) 对象寻址 网络管理消息的寻址是通过管理对象类和管理对象实例来实现的，并且对 BTS 中的每个对象实例都有一个完整的层二连接描述。建立第一个连接使用 一个（半）永久的缺省 TEI。以后的连接使用建立 TEI 过程提供的 TEI。对象 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-12 实例也有使用层三地址。层二、层三寻址的混合使用使一个 BTS 站点可以拥 有一条或多条物理链路。 (3) 管理对象状态 (a).理状态 管理对象的管理状态仅由 BSC 控制。有三种状态： z locked 状态表示 BSC 已经断开所有通过该管理对象的呼叫，并且没有 新的业务将连接到该管理对象上。 z shutting down 状态表示没有新的业务将连接到该管理对象上，已有的将 保持。 z unlocked 状态表示新的业务允许连接到该管理对象上。 (b).作状态 操作状态有两种： z disabled 表示资源完全不可操作并且不能为用户提供服务。 z enabled 表示资源完全或部分可操作并且可以使用。 (c).可用状态 可用状态是对操作状态的具体解释，有如下几种： z In test ：该资源正在进行测试。操作状态是 disabled。 z Failed ：该资源有内部错误使其不能操作。操作状态是 disabled。 z Power off：该资源需要电源但尚未被提供。操作状态是 disabled。 z Off line ：该资源需要执行一些人工或自动的操作使其可以使用。操作 状态是 disabled。 z Dependency ：该资源所依赖的某些其他资源尚不能获得，因而不能操 作。操作状态是 disabled。 z Degraded：该资源所提供的服务在某些方面有所降级，如速度或操作容 量等。操作状态是 enabled。 z Not Installed ：管理对象的硬件或软件尚未安装。操作状态是 disabled。 2. 基本规程 所有的规程都基于格式化的操作维护消息。大多数 BSC 或 BTS 发起的格式 化操作维护消息都需要由对端层三以格式化操作维护消息的形式作出将在层 三收到响应或确认应答。这样的一对格式化操作维护消息，或单个不需要响 应的格式化操作维护消息，称为一个基本规程。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-13 所有格式化操作维护消息在层二使用 I 帧发送。一组规程，称作结构化规程， 是基于一些基本规程的组合。 对某对象实例而言，如果针对它的某一基本规程没有完成的话，系统不会启 动对它的下一个基本规程。某一基本规程没有完成的标准是：格式化操作维 护消息的发送者在层三超时前未收到对端层三的肯定或否定的应答。当前一 个基本规程没有在层三超时前收到响应（ACK 或 NACK），将不再向该对象 实例发送下一个基本规程。层三超时的缺省值是 10 秒。如果原始消息某处不 能理解或不支持，整个消息将被丢弃。 对象实例返回 ACK 消息为肯定应答， 用于通知消息发送者命令已经执行或将被执行；返回 NACK 消息为否定应答， 用于通知消息发送者命令执行失败以及失败的原因。 基本规程主要有以下种类： (1) 软件下载管理规程 (2) Abis 接口管理规程 (3) 传输管理规程 (4) 空中接口管理规程 (5) 测试管理规程 (6) 状态管理及事件报告规程 (7) 设备状态管理规程 (8) 其他杂项规程 4.3 Um接口 4.3.1 概述 在公众陆地移动通信网（PLMN）中，MS 通过无线信道与网络的固定部分相 连使用户可接入网内得到通信服务。为实现 MS 和 BS 的互联，对无线信道上 信号的传输必须作出一系列的规定，建立一套标准。这套关于无线信道信号 传输的规范就是所谓的无线接口，又称 Um 接口。 Um 接口是 GSM 系统的诸多接口中最重要的一个。首先，完整规范的无线接 口建立了不同厂家的 MS 与不同网络之间的完全兼容，这是 GSM 实现全球漫 游的最基本条件之一；其次，无线接口决定了 GSM 蜂窝系统的频谱利用率， 这是衡量一个无线系统的主要经济依据。 Um 接口由下述特性所规定： z 信道结构和接入能力 z MS 与 BTS 间的通信协议 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-14 z 维护和操作特性 z 性能特性 z 业务特性 4.3.2 接口协议模型 Um 接口可分为 3 层，如图 4-6所示。 第 3 层(L3) 数据链路层(L2) 物理层(L1) 图4-6 UM接口分层结构 z 第一层是物理层，为最低层。它包括各类信道，为高层信息的传输提供 基本的无线信道。 z 第二层是数据链路层，为中间层，使用 LAPDm 协议。它包括各种数据 传输结构，对数据传输进行控制。 z 第三层为最高层，记为 L3。它包括各类消息和程序，对业务进行控制。 L3 包括无线资源管理（RR）、移动性管理（MM）和接续管理（CM） 3 个子层。 4.3.3 物理层 1. 工作频带 (1) M900 BTS 上行（MS→BS）：890 ～ 915MHz 下行（BS→MS）：935 ～ 960MHz 双工间隔：45MHz 载频间隔：200kHz (2) M1800 BTS 上行（MS→BS）：1710 ～ 1785MHz 下行（BS→MS）：1805 ～ 1880MHz M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-15 双工间隔：95MHz 载频间隔：200kHz 2. 物理层接口与提供的服务 物理层与数据链路层（L2）、L3 中的无线资源管理子层（RR）以及其它功能 单元之间的接口如图 4-7所示。 无线资源管理（L3） 数据链路层 MPH原语 PH原语 物 理 层 TCH 其它功能单元 图4-7 物理层接口 物理层提供下述服务： z 接入能力：物理层通过一系列有限的逻辑信道提供传输服务。逻辑信道 复用在物理信道上。 z 误码检测：物理层提供错误保护的传输服务，包括检错和纠错功能。 z 加密。 3. 时隙与帧结构 Um 接口综合了频分多址（FDMA）与时分多址（TDMA）两种技术，还加上 跳频技术。Um 接口上传输的单位是有大约 100 多个调制 bit 组成的脉冲串， 称为“突发脉冲（Burst）”， Burst 占用 200kHz 的频带宽度，持续时间为 0.577ms（15/26ms），称为突发脉冲序列周期（BP ，Burst Period），如 图 4-8所示，称它所占用的时间和频率窗口为时隙（Time Slot）。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-16 图4-8 时隙的概念 每一时隙对应一基本物理信道，每一载频分为 8 个时隙，可供不同的用户使 用，这相邻的 8 个时隙构成一个基本单元，称为帧。完整的 TDMA 帧结构如 图 4-9所示。 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 0 1 2 3 0 1 4 5 6 7 24 25 2044 2045 2046 2047 47 48 49 50 0 1 24 25 49 50 1超高帧＝2048超帧＝2715 648TDMA帧（3小时28分53秒760毫秒） BCCH CCCH SDCCH TCH SACCH/T FACCH 1超帧＝1326TDMA帧（6.12秒） 1复帧＝26TDMA帧（120ms） 1复帧＝51TDMA帧（3060/13ms） 1TDMA帧＝8时隙（120/26=4.615ms） 图4-9 信道的帧结构 z 一个 TDMA 帧时长 4.615ms（120/26ms），有 8 个时隙组成。每个时 隙含 156.25 个码元。MS 只在指定的时隙上发送信息，其余时隙则让给 其它 MS 使用，处于一种间断性的突发工作状态。 z 多个 TDMA 帧构成复帧（Multiframe），其结构有两种，分别为 26 复 帧和 51 复帧。 z 26 复帧结构的周期为 120ms，含有 26 个 TDMA 帧，用于业务信道及 其随路控制信道。 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-17 z 51 复帧结构的周期为 3060/13ms，含有 51 个 TDMA 帧，用于控制信道。 z 多个复帧构成超帧（Super Frame），含有 51×26=1326 个 TDMA 帧， 一个超帧可以包括 51 个 26 复帧，也可以包括 26 个 51 复帧。超帧的周 期为 6.12s。 z 多个超帧构成超高帧（Hyper Frame），含有 2048 个超帧，周期为 12533.76s，即 3 小时 28 分 53 秒 760 毫秒，用于加密话音和数据。超 高帧每一周期包含 2715648 个 TDMA 帧，这些 TDMA 帧按序编号，依 此从 0 到 2715647，帧号在 SCH 信道中传送。帧号在跳频算法中也是 必需的。 4. Burst类型 Um 接口上定义了五种 Burst 结构： z 正常 Burst（NB）：用于携带业务信道和除 RACH 之外的控制信道的信 息，含 116 个信息 bit 和 8.25bit 周期的保护时间（约 30.46us）； z 频率校正 Burst（FB）：用于 MS 频率同步。FB 等效一个频率偏移的未 调制载波，具有与 NB 相同的保护时间； z 同步 Burst（SB）：用于 MS 定时同步，SB 有较长的训练序列并携带 TDMA 帧号（FN）和基站识别码（BSIC）的信息； z 随机接入 Burst（AB）：用于 MS 随机接入，AB 的保护时间较长，占 68.25bit 周期； z 虚拟 Burst（DB）：用于 BTS 无信息下发时填充 Burst，DB 与 NB 结构 相同，只不过发送的比特流为固定比特序列。 5. 信道类型 Um 接口上定义了一系列逻辑信道，根据信道特征不同将信道分为不同的类 型。 (1) 业务信道（TCH） TCH 信道承载话音或用户数据，全速率业务信道（TCH/F）载有总速率为 22.8kbit/s 的信息。在 TCH 信道上提供以下业务信道： z 全速率话音业务信道（TCH/FS） z 9.6kbit/s 全速率数据业务信道（TCH/F9.6） z 4.8kbit/s 全速率数据业务信道（TCH/F4.8） z ≤2.4kbit/s 全速率数据业务信道（TCH/F2.4） (2) 控制信道 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-18 控制信道主要携信令或同步数据。根据处理任务的不同，可分为 3 类控制信 道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道。 (a).广播信道（BCH） 广播信道是从 BTS 到 MS 的一点对多点的单向控制信道，用于向 MS 广播各 类信息。广播信道可分为 3 种： z FCCH：频率校正信道，用于 MS 频率校正； z SCH：同步信道，用于 MS 的帧同步和 BS 识别； z BCCH：广播控制信道，用于发送小区信息。 (b).公共控制信道（CCCH） 公共控制信道是一点对多点的双向控制信道，主要携带接入管理功能所需的 信令信息，也可用于携带其他信令。CCCH 由网络中各 MS 共同使用，有 3 种类型： z PCH：寻呼信道，用于 BTS 寻呼 MS； y RACH：随机接入信道，用于 MS 随机接入网络的上行信道； z AGCH：准予接入信道，用于给成功接入的接续分配专用控制信道。 (c).专用控制信道（DCCH） 专用控制信道是点对点的双向控制信道。根据通信控制过程的需要，将 DCCH 分配给 MS 使之与 BTS 进行点对点信令传输。它可以分为下几类： z SDCCH/8：独立专用控制信道 z SACCH/C8：与 SDCCH/8 随路的慢速随路控制信道 z SACCH/TF：与 TCH/F 随路的慢速随路控制信道 z FACCH/F：全速率快速随路控制信道 z SDCCH/4：与 BCCH/CCCH 结合使用的独立专用控制信道 z SACCH/C4：与 SDCCH/4 随路的慢速随路控制信道 (d).小区广播信道（CBCH） 小区广播信道用于广播小区短消息，它只有下行方向，载有小区广播短消息 业务（SMSCB）信息，使用同 SDCCH 相同的物理信道。 6. 信道组合 根据通信的需要，实际使用时总是将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信 道上，称为信道组合。以下给出允许的信道组合类型： z TCH/F+FACCH/F+SACCH/TF M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-19 z FCCH+SCH+BCCH+CCCH z FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4 z BCCH+CCCH z SDCCH/8+SACCH/8 z SDCCH/8+SACCH/8+CBCH z FCCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/C4+CBCH 其中：CCCH = PCH+RACH+AGCH 4.3.4 数据链路层 1. 概述 数据链路层是 OSI 参考模型的第二层，它接收物理层的服务，并向层三提供 服务。数据链路层的业务接入点（SAP）是其向层三提供业务的连接点。SAP 由业务接入点标识符（SAPI）进行标志。每个 SAP 与一个或多个数据连接端 点（DLCEP）相关联。从层三看，DLCEP 由数据链路连接端点的标识符 （DLCEPI）进行标识；从层二看，它由数据链路连接标识符（DLCI）进行标 识。 数据链路层实体之间的协作由该层的对等层协议控制。为了在两个或多个层 三实体之间交换信息，就必须在数据链路层使用该层协议建立层三实体之间 的联系。这种联系称为数据链路连接（DLC）。 数据链路层消息单元通过物理层在层二实体之间进行传送。 第三层对数据链路层的业务请求是通过业务原语进行的。同样，数据链路层 与物理层之间也是这样的。 2. 数据链路层功能 (1) 功能 LAPDm 通过无线接口使用 Dm 信道在层三实体之间传送信息。LAPDm 支持 多个层三实体和物理层实体，以及 BCCH、PCH、AGCH 和 DCCH 的信令。 LAPDm 的功能包括： z 在 Dm 信道上提供一个或多个数据链路连接（DLC）。这些 DCL 用数 据链路标识符（DLCI）来区分； z 允许帧类型识别； z 允许层三消息单元在层三之间透明传输； z 序列控制，用以维护通过 DLC 的帧序列顺序； M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-20 z 数据链路上格式和操作错误的检测； z 流量控制； z 在 RACH 有接入请求后建立数据链路的争抢判决。 (2) 操作类型 用于传送层三消息的数据链路层操作有两种类型：无确认操作和确认操作。 它们可以同时存在于一条 Dm 信道中。 (a).无确认操作 在这种形式的操作下，层三信息以无编号信息帧（UI）来传送。在数据链路 层，对 UI 帧不加以确认，不进行流量控制和差错恢复。无确认操作适用于除 RACH 以外的所有控制信道。 (b).确认操作 在这种形式的操作下，层三信息以编号信息帧（I）来传送。数据链路层对所 传送的 I 帧给出确认。对没有确认的帧，通过重发来实现错误恢复。在数据链 路层无法恢复错误的情况下，向管理层报告错误指示。另外，对应确认操作 还定义了流量控制规程。确认操作适用于 DCCH。 (3) 信息传送模式 不同信道上的信息传送模式是不同的，列举如下： z BCCH 中信息传送：BCCH 仅存在于 BTS 到 MS 方向，用于向 MS 广 播系统消息。在 BCCH 上仅可能使用无确认操作。 z PCH＋AGCH 中的信息传送：仅存在于 BTS 到 MS 方向。PCH＋AGCH 中仅可能适用无确认操作。 z DCCH 中的信息传送：无确认操作和确认操作都有可能存在于 DCCH。 在某个时间采用何种操作由层三决定。 (4) 数据链路的释放 多帧操作可以用下述方式来释放： z 正常释放：BTS 和 MS 交换 DISC 帧和 UA 帧或 DM 帧 z 本端释放：无帧交换 数据链路层的释放均由层三发起。 3. 服务特性 数据链路层向层三提供服务并使用物理层提供的服务。 (1) 向层三提供的服务 M900/M1800 基站收发信台（BTS30） 用户手册 系统介绍 第 4 章 外部接口 4-21 (a). 无确认信息传送服务 无确认信息传送服务的特性为： z 在层三实体之间提供用于层三消息单元无确认传送的数